CN205583664U - 一种电池包的过流控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池包的过流控制电路，包括：电流检测电路、高压继电器、开关模块及电池控制器；所述开关模块的第一控制端与所述电池控制器的输出端相连，所述开关模块的第二控制端与所述电流检测电路的输出端相连，所述开关模块的输出端与所述高压继电器控制端相连；所述高压继电器的输入端与电池包的负极相连，所述高压继电器的输出端作为负极输出端，所述电池包的正极作为正极输出端；在所述电池控制器输出低电平或所述电流检测电路输出高电平时，所述开关模块驱动所述高压继电器断开。本实用新型可以提高电动汽车的安全性。

Description

一种电池包的过流控制电路

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电池包的过流控制电路。

背景技术

随着汽车能源朝着新能源方向的发展，电动汽车逐渐成为汽车技术发展的重要方向，在电动汽车中，电池包控制系统的安全性能是整车性能优劣表现的最重要内容，在电池包控制系统中，在电池包母线电流出现过流故障时，常由电池控制器通过软件控制高压供电继电器的关断，而当电池控制器的软件控制失效时，整车可能将无法对高压继电器进行切断处理，从而会造成整车的严重故障，直到整车的零部件损坏或者发生高压安全事故。尽管可采用2个控制装置分别控制正负高压供电继电器，如中国专利申请“电池管理系统及其继电器的控制装置和方法(申请号：201410677767.8)”采用的技术方案，但并不能完全避免控制装置发生故障造成高压供电继电器无法及时关断，使动力电池继续给电动汽车供电，导致车辆失控，引发安全事故。

实用新型内容

本实用新型提供一种电池包的过流控制电路，解决现有技术中高压继电器的控制装置失效导致车辆失控的问题，实现当电池包供电母线电流过大时，高压继电器的智能关断。

为实现以下目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种电池包的过流控制电路，包括：电流检测电路、高压继电器、开关模块及电池控制器；

所述开关模块的第一控制端与所述电池控制器的输出端相连，所述开关模块的第二控制端与所述电流检测电路的输出端相连，所述开关模块的输出端与所述高压继电器控制端相连；

所述高压继电器的输入端与电池包的负极相连，所述高压继电器的输出端作为负极输出端，所述电池包的正极作为正极输出端；

所述电流检测电路检测所述正极输出端输出的母线电流，当所述母线电流大于设定阈值时，所述电流检测电路输出高电平；

在所述电池控制器输出低电平或所述电流检测电路输出高电平时，所述开关模块驱动所述高压继电器断开。

优选的，所述开关模块与所述高压继电器控制端的输出接线端相连，所述开关模块包括：第一NMOS管、第二NMOS管、第一电阻、第二电阻及第一二极管；

所述第一NMOS管的漏极作为所述开关模块的输出端，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的栅极分别与所述第一二极管的阳极和第一电阻的一端相连；

所述第一电阻的另一端作为所述开关模块的第一控制端；

所述第二NMOS管的漏极分别与所述第一二极管的阴极和所述第二电阻的一端相连，所述第二NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管的栅极作为所述开关模块的第二控制端；

所述第二电阻的另一端与蓄电池的正极相连。

优选的，所述开关模块与所述高压继电器控制端的输入接线端相连，所述开关模块包括：第一PMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第三电阻、第四电阻、第五电阻及第二二极管；

所述第一PMOS管的源极作为所述开关模块的输入端，所述第一PMOS管的漏极作为所述开关模块的输出端，所述第一PMOS管的栅极与所述第三电阻的一端相连；

所述第三NMOS管的漏极与所述第三电阻的另一端相连，所述第三NMOS管的源极接地，所述第三NMOS管的栅极分别与所述第二二极管的阳极和第四电阻的一端相连；

所述第四电阻的另一端作为所述开关模块的第一控制端；

所述第四NMOS管的漏极分别与所述第二二极管的阴极和所述第五电阻的一端相连，所述第四NMOS管的源极接地，所述第四NMOS管的栅极作为所述开关模块的第二控制端；

所述第五电阻的另一端与蓄电池的正极相连。

优选的，所述开关模块的第一输出端与所述高压继电器控制端的输入接线端相连，所述开关模块的第二输出端与所述高压继电器控制端的输出接线端相连，所述开关模块包括：第二PMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻及第三二极管；

所述第二PMOS管的源极作为所述开关模块的输入端，所述第二PMOS管的漏极作为所述开关模块的第一输出端，所述第二PMOS管的栅极与所述第六电阻的一端相连；

所述第五NMOS管的漏极与所述第六电阻的另一端相连，所述第五NMOS管的源极接地，所述第五NMOS管的栅极分别与所述第三二极管的阳极和第七电阻的一端相连；

所述第七电阻的另一端作为所述开关模块的第一控制端；

所述第六NMOS管的漏极作为所述开关模块的第二输出端，所述第六NMOS管的源极接地，所述第六NMOS管的栅极分别与所述第三二极管的阳极和第八电阻的一端相连；

所述第八电阻的另一端与所述电池控制器的输出端相连；

所述第七NMOS管的漏极分别与所述第三二极管的阴极和所述第九电阻的一端相连，所述第七NMOS管的源极接地，所述第七NMOS管的栅极作为所述开关模块的第二控制端；

所述第九电阻的另一端与蓄电池的正极相连。

优选的，所述电流检测电路包括：电流采集单元、第一比较器、第二比较器、第四二极管及第五二极管；

所述电流采集单元的输出端分别与所述第一比较器的第一输入端和所述第二比较器的第二输入端相连；

所述第一比较器的第二输入端接第一阈值电压，所述第一阈值电压为充电状态过流阈值对应的电压，所述第一比较器的输出端与所述第四二极管的阳极相连；

所述第二比较器的第一输入端接第二阈值电压，所述第二阈值电压为放电状态过流阈值对应的电压，所述第二比较器的输出端与所述第五二极管的阳极相连；

所述第四二极管的阴极与所述第五二极管的阴极相连，并作为所述电流检测电路的输出端。

优选的，所述电流检测电路还包括分压电路，所述分压电路包括：第十电阻、第十一电阻、第十二电阻及第十三电阻；

所述第十电阻的一端接参考电源，所述第十电阻的另一端分别与所述第十一电阻的一端和所述第一比较器的第二输入端相连，所述第十一电阻的另一端接地；

所述第十二电阻的一端接参考电源，所述第十二电阻的另一端分另与所述第十三电阻的一端和所述第二比较器的第一输入端相连，所述第十三电阻的另一端接地。

优选的，所述电流采集单元为霍尔型电流传感器，电压输出端为模拟信号接口。

优选的，所述高压继电器为常开继电器。

优选的，所述高压继电器为电池包负极的总继电器。

本实用新型提供一种电池包的过流控制电路，通过对电池包供电母线的电流检测，能控制高压继电器的智能关断，解决现有技术中高压继电器的控制装置失效导致车辆失控的问题，提高电动汽车电池控的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1：是本实用新型提供的一种电池包的过流控制结构示意图；

图2：是本实用新型第一实施例提供的一种电池包的过流控制电路；

图3：是本实用新型第二实施例提供的一种电池包的过流控制电路；

图4：是本实用新型第三实施例提供的一种电池包的过流控制电路；

图5：是本实用新型实施例提供的一种电流检测电路。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型实施例作进一步的详细说明。

针对现有电动汽车电池供电控制存在的安全风险，比如，当电池包供电电流发生过流现象时，对电池包的高压继电器的控制装置，本实用新型提供一种电池包的过流控制电路，通过对电池包供电母线的电流检测，控制高压继电器的关断，实现对所述高压继电器的软硬件控制，保证其安全性。

如图1所示，为本实用新型提供的一种电池包的过流控制结构示意图，包括：电流检测电路、高压继电器、开关模块及电池控制器。所述开关模块的第一控制端与所述电池控制器的输出端相连，所述开关模块的第二控制端与所述电流检测电路的输出端相连，所述开关模块的输出端与所述高压继电器控制端相连。所述高压继电器的输入端与电池包的负极相连，所述高压继电器的输出端作为负极输出端，所述电池包的正极作为正极输出端。

具体地，所述电流检测电路检测所述正极输出端输出的母线电流，当所述母线电流大于设定阈值时，所述电流检测电路输出高电平。在所述电池控制器输出低电平或所述电流检测电路输出高电平时，所述开关模块驱动所述高压继电器断开。

如图2所示，为本实用新型第一实施例提供的一种电池包的过流控制电路。所述开关模块与所述高压继电器控制端的输出接线端相连，所述开关模块包括：第一NMOS管QC1、第二NMOS管QC2、第一电阻RC1、第二电阻RC2及第一二极管DC3。第一NMOS管QC1的漏极作为所述开关模块的输出端，第一NMOS管QC1的源极接地，所述第一NMOS管QC1的栅极分别与第一二极管DC3的阳极和第一电阻RC1的一端相连。第一电阻RC1的另一端作为开关模块的第一控制端，与电池控制器的输出端相连。第二NMOS管QC2的漏极分别与第一二极管DC3的阴极和第二电阻RC2的一端相连，第二NMOS管QC2的源极接地，第二NMOS管QC2的栅极作为所述开关模块的第二控制端，与电流检测电路的输出端相连。第二电阻RC2的另一端与蓄电池的正极相连。

具体地，当电流检测电路输出高电压时，第二NMOS管QC2导通，此时，由于第二NMOS管QC2的源极接地，且第二NMOS管QC2的漏极与第一NMOS管QC1的栅极相连，使得第一NMOS管QC1处于断开状态，使高压继电器控制端的输出接线端的电压不为0，此时高压继电器关断。当电池控制器输出端为低电压时，第一NMOS管QC1的栅极为低电平，此时，第一NMOS管QC1处于断开状态，即高压继电器关断，电池包的高压输出端处于断开状态。

如图3所示，为本实用新型第二实施例提供的一种电池包的过流控制电路。所述开关模块与所述高压继电器控制端的输入接线端相连，所述开关模块包括：第一PMOS管QC3、第三NMOS管QC4、第四NMOS管QC5、第三电阻RC3，第四电阻RC4、第五电阻RC5及第二二极管DC4。所述PMOS管QC3的源极作为所述开关模块的输入端，第一PMOS管QC3的漏极作为所述开关模块的输出端，第一PMOS管QC3的栅极与第四电阻RC4的一端相。第三NMOS管QC4的漏极与第三电阻RC3的另一端相连，第三NMOS管QC4的源极接地，第三NMOS管QC4的栅极分别与第二二极管DC4的阳极和第四电阻RC4的一端相连。第四电阻RC4的另一端作为所述开关模块的第一控制端。第四NMOS管QC5的漏极分别与第二二极管DC4的阴极和所述第五电阻RC5的一端相连，第四NMOS管QC5的源极接地，第四NMOS管QC5的栅极作为所述开关模块的第二控制端。所述第五电阻RC5的另一端与蓄电池的正极相连。

具体地，当电流检测电路输出高电压时，第四NMOS管QC5导通，此时，由于第四NMOS管QC5的源极接地，且第四NMOS管QC5的漏极与第三NMOS管QC4的栅极相连，使得第三NMOS管QC4处于断开状态，使高压继电器控制端的输出接线端的电压不为0，此时高压继电器关断。当电池控制器输出端为低电压时，第三NMOS管QC4的栅极为低电平，此时，第三NMOS管QC4处于断开状态，即高压继电器关断，电池包的高压输出端处于断开状态。

如图4所示，为本实用新型第三实施例提供的一种电池包的过流控制电路。所述开关模块的第一输出端与所述高压继电器控制端的输入接线端相连，所述开关模块的第二输出端与所述高压继电器控制端的输出接线端相连，所述开关模块包括：第二PMOS管QC6、第五NMOS管QC7、第六NMOS管QC8、第七NMOS管QC9、第六电阻RC6、第七电阻RC7、第八电阻RC8、第九电阻RC9及第三二极管DC5。所述第二PMOS管QC6的源极作为所述开关模块的输入端，所述第二PMOS管QC6的漏极作为所述开关模块的第一输出端，所述第二PMOS管QC6的栅极与所述第六电阻RC6的一端相连。所述第五NMOS管QC7的漏极与所述第六电阻RC6的另一端相连，所述第五NMOS管QC7的源极接地，所述第五NMOS管QC7的栅极分别与所述第三二极管DC5的阳极和第七电阻RC7的一端相连。所述第七电阻的另一端作为所述开关模块的第一控制端。所述第六NMOS管QC8的漏极作为所述开关模块的第二输出端，所述第六NMOS管QC8的源极接地，所述第六NMOS管QC8的栅极分别与所述第三二极管DC5的阳极和第八电阻RC8的一端相连。所述第八电阻RC8的另一端与所述电池控制器的输出端相连。所述第七NMOS管QC9的漏极分别与所述第三二极管DC5的阴极和所述第九电阻RC9的一端相连，所述第七NMOS管QC9的源极接地，所述第七NMOS管QC9的栅极作为所述开关模块的第二控制端。所述第九电阻RC9的另一端与蓄电池的正极相连。

具体地，当电流检测电路输出高电压时，第七NMOS管QC9导通，此时，由于第七NMOS管QC9的源极接地，且第七NMOS管QC9的漏极与第六NMOS管QC8的栅极相连，使得第六NMOS管QC8处于断开状态，使高压继电器控制端的输出接线端的电压不为0。同时，由于第七NMOS管QC9的漏极与第五NMOS管QC7的栅极相连,在第七NMOS管QC9导通时，则第五NMOS管QC7断开，则第二PMOS管QC6断开。此时高压继电器控制端的不通电，使高压继电器关断。同样地，当电池控制器输出端为低电压时，第五NMOS管QC7和第六NMOS管QC8断开连接，则高压继电器关断，电池包的高压输出端处于断开状态。

如图5所示，为本实用新型实施例提供的一种电流检测电路，包括：电流采集单元、第一比较器UC6B、第二比较器UC6A、第四二极管DC2及第五二极管DC1。所述电流采集单元的输出端分别与第一比较器UC6B的第一输入端和第二比较器UC6A的第二输入端相连。第一比较器UC6B的第二输入端接第一阈值电压，所述第一阈值电压为充电状态过流阈值对应的电压，第一比较器UC6B的输出端与第四二极管DC2的阳极相连。第二比较器UC6A的第一输入端接第二阈值电压，所述第二阈值电压为放电状态过流阈值对应的电压，第二比较器UC6A的输出端与第五二极管DC1的阳极相连。第五二极管DC1的阴极与第四二极管DC2的阴极相连，并作为所述电流检测电路的输出端。

所述电流检测电路还包括分压电路，所述分压电路包括：第十电阻RC11、第十一电阻RC15、第十二电阻RC10及第十三电阻RC16。第十电阻RC11的一端接参考电源，第十电阻RC11的另一端分别与第十一电阻RC15的一端和第一比较器UC6B的第二输入端相连，第十一电阻RC15的另一端接地；第十二电阻RC10的一端接参考电源，第十二电阻RC10的另一端分别与第十三电阻RC16的一端和第二比较器UC6A的第一输入端相连，第十三电阻RC16的另一端接地。

在实际应用中，第一阈值电压通过第十电阻RC11和第十一电阻RC15的阻值比例来设定，第二阈值电压通过第十二电阻RC10和第十三电阻RC16的阻值比例来设定。

进一步，所述电流采集单元为霍尔型电流传感器，电压输出端为模拟信号接口。

需要说明的是，采用霍尔型电流传感器作为电流采集单元，通常地，将霍尔型电流传感器套接在动力母线，即可获得动力母线的电流信息，霍尔型电流传感器通常具有大、小两个量程，分别具有电流输出端以及模拟信号输出端，模拟信号输出端输出的为采样电流值相应的模拟电压值。

在实际应用中，若检测电流值为0时，霍尔型电流传感器的模拟信号输出端输出一个定电压值，例如2.5V；若电流为正值，则电池包为放电状态，此时霍尔型电流传感器的模拟信号输出端输出大于该设定电压值的电压，如3.5V，且电流越大电压值越大；若电流为负值，则电池包为充电状态，该传感器的模拟信号输出端输出小于该定电压值的电压，如2.0V。

在该实施例进行过电流判断时，若处于充电状态，如果第一阈值电压设为1.5V，则模拟信号输出端输出的电压大于1.5V时，即为正常电流，此时，第一比较器UC6B的输出端没有电压输出。而在出现过流时，该模拟信号输出端输出的电压大于1.5V时，第一比较器UC6B输出端输出高电平，则电流检测单元输出高电平，其高压继电器关断。

同理，若处于放电状态，如果设定第二阈值电压为3.5V，则霍尔型电流传感器的模拟信号输出端输出的电压小于3.5V，且大于2.5V时，为正常放电电流，第二比较器UC6A的输出端没有电压输出，当其输出电压大于3.5V时，第二比较器UC6A输出高电平，则电流检测单元输出高电平，其高压继电器关断。

在该实施例进行电池控制器的输出端控制时，当电池包输出电流现出过流时，电池控制器输出端输出低电平时，则开关模块断开高压继电器的控制端供电，其高压继电器关断。

进一步，所述高压继电器为常开继电器。

更进一步，所述高压继电器为电池包负极的总继电器。

在实际应用中，电池包的高压继电器包括：预充继电器、总正极继电器、及总负极继电器。对于高压继电器的关断控制可以采用只对总负极继电器的关断来完成，也可以是同时对预充继电器、总正极继电器及总负极继电器的同时关断来完成。

可见，本实用新型提供一种电池包的过流控制电路，通过对电池包供电母线的电流检测，由开关模块控制高压继电器的智能关断，解决现有技术中高压继电器的控制装置失效导致车辆失控的问题，提高电动汽车电池控的安全性。

以上依据图示所示的实施例详细说明了本实用新型的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡是依照本实用新型的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电池包的过流控制电路，其特征在于，包括：电流检测电路、高压继电器、开关模块及电池控制器；

所述开关模块的第一控制端与所述电池控制器的输出端相连，所述开关模块的第二控制端与所述电流检测电路的输出端相连，所述开关模块的输出端与所述高压继电器控制端相连；

所述高压继电器的输入端与电池包的负极相连，所述高压继电器的输出端作为负极输出端，所述电池包的正极作为正极输出端；

所述电流检测电路检测所述正极输出端输出的母线电流，当所述母线电流大于设定阈值时，所述电流检测电路输出高电平；

在所述电池控制器输出低电平或所述电流检测电路输出高电平时，所述开关模块驱动所述高压继电器断开。

2.根据权利要求1所述电池包的过流控制电路，其特征在于，所述开关模块与所述高压继电器控制端的输出接线端相连，所述开关模块包括：第一NMOS管、第二NMOS管、第一电阻、第二电阻及第一二极管；

所述第一NMOS管的漏极作为所述开关模块的输出端，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的栅极分别与所述第一二极管的阳极和第一电阻的一端相连；

所述第一电阻的另一端作为所述开关模块的第一控制端；

所述第二NMOS管的漏极分别与所述第一二极管的阴极和所述第二电阻的一端相连，所述第二NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管的栅极作为所述开关模块的第二控制端；

所述第二电阻的另一端与蓄电池的正极相连。

3.根据权利要求1所述电池包的过流控制电路，其特征在于，所述开关模块与所述高压继电器控制端的输入接线端相连，所述开关模块包括：第一PMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第三电阻、第四电阻、第五电阻及第二二极管；

所述第一PMOS管的源极作为所述开关模块的输入端，所述第一PMOS管的漏极作为所述开关模块的输出端，所述第一PMOS管的栅极与所述第三电阻的一端相连；

所述第三NMOS管的漏极与所述第三电阻的另一端相连，所述第三NMOS管的源极接地，所述第三NMOS管的栅极分别与所述第二二极管的阳极和第四电阻的一端相连；

所述第四电阻的另一端作为所述开关模块的第一控制端；

所述第四NMOS管的漏极分别与所述第二二极管的阴极和所述第五电阻的一端相连，所述第四NMOS管的源极接地，所述第四NMOS管的栅极作为所述开关模块的第二控制端；

所述第五电阻的另一端与蓄电池的正极相连。

4.根据权利要求1所述电池包的过流控制电路，其特征在于，所述开关模块的第一输出端与所述高压继电器控制端的输入接线端相连，所述开关模块的第二输出端与所述高压继电器控制端的输出接线端相连，所述开关模块包括：第二PMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻及第三二极管；

所述第二PMOS管的源极作为所述开关模块的输入端，所述第二PMOS管的漏极作为所述开关模块的第一输出端，所述第二PMOS管的栅极与所述第六电阻的一端相连；

所述第五NMOS管的漏极与所述第六电阻的另一端相连，所述第五NMOS管的源极接地，所述第五NMOS管的栅极分别与所述第三二极管的阳极和第七电阻的一端相连；

所述第七电阻的另一端作为所述开关模块的第一控制端；

所述第六NMOS管的漏极作为所述开关模块的第二输出端，所述第六NMOS管的源极接地，所述第六NMOS管的栅极分别与所述第三二极管的阳极和第八电阻的一端相连；

所述第八电阻的另一端与所述电池控制器的输出端相连；

所述第七NMOS管的漏极分别与所述第三二极管的阴极和所述第九电阻的一端相连，所述第七NMOS管的源极接地，所述第七NMOS管的栅极作为所述开关模块的第二控制端；

所述第九电阻的另一端与蓄电池的正极相连。

5.根据权利要求1至4任一项所述电池包的过流控制电路，其特征在于，所述电流检测电路包括：电流采集单元、第一比较器、第二比较器、第四二极管及第五二极管；

所述电流采集单元的输出端分别与所述第一比较器的第一输入端和所述第二比较器的第二输入端相连；

所述第一比较器的第二输入端接第一阈值电压，所述第一阈值电压为充电状态过流阈值对应的电压，所述第一比较器的输出端与所述第四二极管的阳极相连；

所述第二比较器的第一输入端接第二阈值电压，所述第二阈值电压为放电状态过流阈值对应的电压，所述第二比较器的输出端与所述第五二极管的阳极相连；

所述第四二极管的阴极与所述第五二极管的阴极相连，并作为所述电流检测电路的输出端。

6.根据权利要求5所述电池包的过流控制电路，其特征在于，所述电流检测电路还包括分压电路，所述分压电路包括：第十电阻、第十一电阻、第十二电阻及第十三电阻；

所述第十电阻的一端接参考电源，所述第十电阻的另一端分别与所述第十一电阻的一端和所述第一比较器的第二输入端相连，所述第十一电阻的另一端接地；

所述第十二电阻的一端接参考电源，所述第十二电阻的另一端分另与所述第十三电阻的一端和所述第二比较器的第一输入端相连，所述第十三电阻的另一端接地。

7.根据权利要求5所述电池包的过流控制电路，其特征在于，所述电流采集单元为霍尔型电流传感器，电压输出端为模拟信号接口。

8.根据权利要求1至4任一项所述电池包的过流控制电路，其特征在于，所述高压继电器为常开继电器。

9.根据权利要求1至4任一项所述电池包的过流控制电路，其特征在于，所述高压继电器为电池包负极的总继电器。