CN205982416U - 动力系统的电压测量装置、电池管理系统及车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种动力系统的电压测量装置、电池管理系统及车辆，其中，装置包括：切换开关，切换开关的一端可切换地与继电器的正极或者负极相连；用于采样动力系统的电压且对动力系统的电压分压的采样模块，采样模块分别与切换开关的另一端相连；信号测量模块，信号测量模块与采样模块相连，以在切换开关的一端切换至与继电器的正极或者负极相连时，获取动力电池的电压或者继电器后端对动力电池的电压。该电压测量装置可以节约电池管理系统的硬件资源，降低成本，简化电池管理系统设计，简单易实现。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车技术领域，特别涉及一种动力系统的电压测量装置、电池管理系统及车辆。
背景技术
相关技术，如图1所示，BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统)电池总电压测量装置包括：信号调整单元10、ISO隔离单元20和信号测量单元30。其中，信号调整单元10将被测动力电池的电压通过电阻分压后经过运算放大器或ADC(模拟数字转换器)将高压信号调理为低压信号；ISO隔离单元20由电源隔离电路和信号隔离电路组成，信号隔离电路可以是模拟信号隔离或数字信号隔离；信号测量单元30将隔离后的信号连接到主控制芯片实现数据采集及处理。
然而，在相关技术中，当多通道高压数据需要采集时，每个采集通道包含由动力电池的正极到负极的采样回路，在正极继电器40和负极继电器50均处于闭合状态时，容易产生一定的系统功耗，并且系统结构复杂，成本较高。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本实用新型的一个目的在于提出一种动力系统的电压测量装置，该装置可以降低成本，简化电池管理系统设计，简单易实现。
本实用新型的另一个目的在于提出一种电池管理系统。
本实用新型的再一个目的在于提出一种车辆。
为达到上述目的，本实用新型一方面提出了一种动力系统的电压测量装置，动力系统包括动力电池、继电器，所述继电器位于所述动力系统的母线上，所述装置包括：切换开关，所述切换开关的一端可切换地与所述继电器的正极或者负极相连；用于采样所述动力系统的电压且对所述动力系统的电压分压的采样模块，所述采样模块分别与所述切换开关的另一端相连；信号测量模块，所述信号测量模块与所述采样模块相连，以在所述切换开关的一端切换至与所述继电器的正极或者负极相连时，获取所述动力电池的电压或者继电器后端对所述动力电池的电压。
根据本实用新型的动力系统的电压测量装置，可以通过切换开关选择被测通道的电压，从而实现测量动力系统中目标电压的目的，不但可以简化电路，节约电池管理系统的硬件资源，降低成本，简化电池管理系统设计，而且可以可降低动力电池的系统功耗，提高控制系统的可靠性，简单易实现。
进一步地，所述继电器包括正极继电器和负极继电器，所述正极继电器和负极继电器分别位于所述动力系统的正极母线和负极母线上，所述切换开关包括：第一切换开关和第二切换开关，所述第一切换开关和第二切换开关均具有第一触点和第二触点，其中，所述第一切换开关的第一触点与所述正极继电器的一端相连，所述第一切换开关的第二触点与所述正极继电器的另一端相连，所述第二切换开关的第一触点与所述负极继电器的一端相连，所述第二切换开关的第二触点与所述负极继电器的另一端相连。
进一步地，在所述第一切换开关的第二触点和所述第二切换开关的第一触点接通时，获取所述正极继电器后端对动力电池负极的电压；在所述第一切换开关的第一触点和所述第二切换开关的第二触点接通时，获取负极继电器后端对所述动力电池正极的电压；在所述第一切换开关的第二触点和所述第二切换开关的第二触点接通，获取所述负极继电器后端对所述正极继电器后端的电压。
进一步地，所述采样模块包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一切换开关相连；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第二切换开关相连；第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连；第四电阻，所述第四电阻分别与所述第三电阻的另一端和所述第二电阻的另一端相连。
进一步地，还包括：放大所述采样模块分压后的动力系统的电压的放大模块，所述放大模块的一端于所述采样模块相连，所述放大模块的另一端与所述信号测量模块相连。
进一步地，所述放大模块包括：差分放大器，所述差分放大器的第一输入端与所述第一电阻和所述第三电阻之间的中间节点相连，所述差分放大器的第二输入端与所述第二电阻和所述第四电阻之间的中间节点相连，所述差分放大器的输出端与所述信号测量模块的输入端相连。
进一步地，所述放大模块还包括：直流电源，所述直流电源的正极与所述第三电阻和所述第四电阻的中间节点相连，所述直流电源的负极接地。
为达到上述目的，本实用新型另一方面提出了一种电池管理系统，包括上述的动力系统的电压测量装置。由于具有了上述装置，该电池管理系统可以通过切换开关选择被测通道的电压，从而实现测量动力系统中目标电压的目的，不但可以简化电路，节约电池管理系统的硬件资源，降低成本，简化电池管理系统设计，而且可以可降低动力电池的系统功耗，提高控制系统的可靠性，简单易实现。
为达到上述目的，本实用新型另一方面提出了一种车辆，包括：动力系统，所述动力系统包括动力电池和继电器，其中，所述继电器位于所述动力系统的母线上；和上述的动力系统的电压测量装置。由于具有了上述装置，该车辆可以通过切换开关选择被测通道的电压，从而实现测量动力系统中目标电压的目的，不但可以简化电路，节约电池管理系统的硬件资源，降低成本，简化电池管理系统设计，而且可以可降低动力电池的系统功耗，提高控制系统的可靠性，简单易实现。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为相关技术中动力系统的电压测量装置的结构示意图；
图2为相关技术中动力系统的电压测量装置的具体结构示意图；
图3为根据本实用新型实施例的动力系统的电压测量装置的结构示意图；以及
图4为根据本实用新型一个实施例的动力系统的电压测量装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
下面在描述根据本实用新型实施例提出的动力系统的电压测量装置、电池管理系统及车辆之前，先来详细描述一下相关技术中动力系统的电压测量装置的缺陷。
目前，电动汽车在市场上已经广泛使用，并得到广大驾驶人员的一致认可和好评。电池管理系统是电动汽车动力系统控制和监测的重要部件之一。动力电池电压、电流采集的精度及采样速度是电池管理系统的重要指标。
然而，当前通用的隔离电压测量方案电路比较复杂，如2所示，如需要测量正极继电器40后端的电压还需要另外一组电源分压网络输入到信号调整单元10以及通过模拟开关通道切换需要测量的通道。
具体而言，装置还包括第一分压电阻R1至第八分压电阻R8，信号调整单元10中，通道A：测量动力电池60正极与动力电池60负极间的电压值；通道A1：测量动力电池60正极负载端与动力电池60负极间的电压值；G1：测量参考点1(动力电池60负极)；通道B：测量动力电池60正极与动力电池60负极负载端的电压值；通道B1：测量动力电池60正极负载端与动力电池60负极负载端的电压值；G2：测量参考点2(动力电池60负极负载端)。
其中，当多通道高压数据需要采集时，每个采集通道包含由动力电池60的正极到负极的采样回路。如果正极继电器40和负极继电器50均处于闭合状态时，采集电路共包含4个采集回路每个采集回路均会产生一定的功耗。
另外，信号调整单元可10通过模拟开关等电路选择被测采集通道的电压，并将对应采集通道的数据通过ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)转换成数字信号后通过数字隔离器件连接至信号测量单元的数字信号处理端口，或采集通道数据经过线性光耦等器件将高压采集数据连接至信号测量单元30的模拟采集端口。但是，系统结构复杂，成本较高，有待改进。
本实用新型正是基于上述问题，而提出了一种动力系统的电压测量装置与一种电池管理系统以及一种车辆。
下面参照附图描述根据本实用新型实施例提出的动力系统的电压测量装置、电池管理系统及车辆，首先将参照附图描述根据本实用新型实施例提出的动力系统的电压测量装置。
图3是本实用新型实施例的动力系统的电压测量装置的结构示意图。
如图3所示，该动力系统的电压测量装置100包括：切换开关K、采样模块110和信号测量模块120。
其中，如图4所示，动力系统包括动力电池130、继电器140(图中未具体标识)，继电器140位于动力系统的母线上。切换开关K的一端可切换地与继电器140的正极或者负极相连；采样模块110用于采样动力系统的电压且对动力系统的电压分压，采样模块110分别与切换开关K的另一端相连。信号测量模块120与采样模块110相连，以在切换开关K的一端切换至与继电器140的正极或者负极相连时，获取动力电池130的电压或者继电器140后端对动力电池130的电压。本实用新型实施例的电压测量装置100可以节约电池管理系统的硬件资源，降低成本，简化电池管理系统设计，简单易实现。
具体地，在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，继电器140包括正极继电器141和负极继电器142，并且正极继电器141和负极继电器142分别位于动力系统的正极母线和负极母线上，切换开关K包括：第一切换开关K1和第二切换开关K2。其中，第一切换开关K1和第二切换开关K2均具有第一触点1和第二触点2，其中，第一切换开关K1的第一触点1与正极继电器141的一端相连，第一切换开关K1的第二触点2与正极继电器141的另一端相连，第二切换开关K2的第一触点1与负极继电器142的一端相连，第二切换开关K2的第二触点2与负极继电器142的另一端相连。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，本实用新型实施例的电压测量装置100还包括：放大模块150。其中，放大模块150的一端于采样模块110相连，放大模块150的另一端与信号测量模块120相连，放大模块150用于放大采样模块110分压后的动力系统的电压。
可以理解的是，在本实用新型的一个具体实施例中，如图4所示，动力系统包括动力电池130、正极继电器141和负极继电器142，正极继电器141和负极继电器142分别位于动力系统的正极母线和负极母线上。第一切换开关K1和第二切换开关K2均具有第一触点1和第二触点1，其中，第一切换开关K1的第一触点1与正极继电器141的一端相连，第一切换开关K1的第二触点2与正极继电器141的另一端相连，第二切换开关K2的第一触点1与负极继电器142的一端相连，第二切换开关K2的第二触点2与负极继电器142的另一端相连。采样模块110分别与第一切换开关K1和第二切换开关K2相连，采样模块110用于采样动力系统的电压且对动力系统的电压分压。放大模块150用于放大采样模块110分压后的动力系统的电压。信号测量模块120通过放大模块150与采样模块110相连，以在第一切换开关K1的第一触点1和第二切换开关K2的第一触点1接通时，获取动力电池130的电压。本实用新型实施例的电压测量装置100可以节约电池管理系统的硬件资源，降低成本，简化电池管理系统设计，简单易实现。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，在第一切换开关K1的第二触点2和第二切换开关K2的第一触点1接通时，获取正极继电器141后端对动力电池130负极的电压；在第一切换开关K1的第一触点1和第二切换开关K2的第二触点2接通时，获取负极继电器142后端对动力电池130正极的电压；在第一切换开关K1的第二触点2和第二切换开关K2的第二触点2接通，获取负极继电器142后端对正极继电器141后端的电压。
具体而言，表1为切换开关K1和切换开关K2的选择功能表。如表1所示，本实用新型实施例的电压测量装置100可以由切换开关K1和切换开关K2完成输出电压采集通道选择工作，其中，切换开关K1和切换开关K2可切换到“0”，“1”和“2”三个位置，即触点1、触点2和触点3，当切换到位置“0”时高压输入通道关闭。当切换开关K1切换到位置1，K2切换到位置1时可测量动力电池两端的电压，以及通过测量正负极继电器前后端电压的值可判断正极继电器141和负极继电器142的工作状态，例如检测是否发生粘连，从而可以提高系统的可靠性。
表1
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，采样模块110包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4。
其中，第一电阻R1的一端与第一切换开关K1相连。第二电阻R2的一端与第二切换开关K2相连。第三电阻R3的一端与第一电阻R1的另一端相连。第四电阻R4分别与第三电阻R3的另一端和第二电阻R2的另一端相连。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，放大模块150包括：差分放大器151。其中，差分放大器151的第一输入端与第一电阻R1和第三电阻R3之间的中间节点相连，差分放大器151的第二输入端与第二电阻R2和第四电阻R4之间的中间节点相连，差分放大器151的输出端与信号测量模块120的输入端相连。
另外，在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，放大模块150还包括：直流电源DC。其中，直流电源DC的正极与第三电阻R3和第四电阻R4的中间节点相连，直流电源DC的负极接地。
可以理解的是，本实用新型实施例的电压测量装置100具有差分放大器151和直流电源DC，相当于相关技术中的信号调整单元10和ISO隔离单元20，进一步简化电池管理系统设计。
在本实用新型中的以下部分以4个分压电阻为例，但是本领域技术人员应当理解的是，对于图4中的采样电路110都可以通过类似方式进行配置，对于分压电阻的个数、排列方式不作具体限制。需要说明的是，在该图4中分压电阻和差分放大器151和直流电源DC的连接方式仅是示意性的，本实用新型并不仅限于这一种连接方式。
在本实用新型的实施例中，目标电压UA、UB和UAB的测量公式如下：
根据本实用新型的动力系统的电压测量装置，可以通过具有多个触点的切换开关选择被测通道的电压，从而实现测量动力系统中目标电压的目的，不但可以简化电路，节约电池管理系统的硬件资源，降低成本，简化电池管理系统设计，而且可以可降低动力电池的系统功耗，提高控制系统的可靠性，简单易实现。
本实用新型的实施例还提出了一种电池管理系统，该电池管理系统包括上述的动力系统的电压测量装置。由于具有了上述装置，该电池管理系统可以通过切换开关选择被测通道的电压，从而实现测量动力系统中目标电压的目的，不但可以简化电路，节约电池管理系统的硬件资源，降低成本，简化电池管理系统设计，而且可以可降低动力电池的系统功耗，提高控制系统的可靠性，简单易实现。
此外，本实用新型实施例还提出了一种车辆，该车辆包括动力系统和上述的动力系统的电压测量装置。其中，动力系统包括动力电池和继电器，其中，继电器位于动力系统的母线上。由于具有了上述装置，该车辆可以通过切换开关选择被测通道的电压，从而实现测量动力系统中目标电压的目的，不但可以简化电路，节约电池管理系统的硬件资源，降低成本，简化电池管理系统设计，而且可以可降低动力电池的系统功耗，提高控制系统的可靠性，简单易实现。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种动力系统的电压测量装置，其特征在于，动力系统包括动力电池、继电器，所述继电器位于所述动力系统的母线上，所述装置包括：
切换开关，所述切换开关的一端可切换地与所述继电器的正极或者负极相连；
用于采样所述动力系统的电压且对所述动力系统的电压分压的采样模块，所述采样模块分别与所述切换开关的另一端相连；以及
信号测量模块，所述信号测量模块与所述采样模块相连，以在所述切换开关的一端切换至与所述继电器的正极或者负极相连时，获取所述动力电池的电压或者继电器后端对所述动力电池的电压。
2.根据权利要求1所述的动力系统的电压测量装置，其特征在于，所述继电器包括正极继电器和负极继电器，所述正极继电器和负极继电器分别位于所述动力系统的正极母线和负极母线上，所述切换开关包括：第一切换开关和第二切换开关，所述第一切换开关和第二切换开关均具有第一触点和第二触点，其中，所述第一切换开关的第一触点与所述正极继电器的一端相连，所述第一切换开关的第二触点与所述正极继电器的另一端相连，所述第二切换开关的第一触点与所述负极继电器的一端相连，所述第二切换开关的第二触点与所述负极继电器的另一端相连。
3.根据权利要求2所述的动力系统的电压测量装置，其特征在于，在所述第一切换开关的第二触点和所述第二切换开关的第一触点接通时，获取所述正极继电器后端对动力电池负极的电压；在所述第一切换开关的第一触点和所述第二切换开关的第二触点接通时，获取负极继电器后端对所述动力电池正极的电压；在所述第一切换开关的第二触点和所述第二切换开关的第二触点接通，获取所述负极继电器后端对所述正极继电器后端的电压。
4.根据权利要求2所述的动力系统的电压测量装置，其特征在于，所述采样模块包括：
第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一切换开关相连；
第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第二切换开关相连；
第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连；以及
第四电阻，所述第四电阻分别与所述第三电阻的另一端和所述第二电阻的另一端相连。
5.根据权利要求4所述的动力系统的电压测量装置，其特征在于，还包括：
放大所述采样模块分压后的动力系统的电压的放大模块，所述放大模块的一端于所述采样模块相连，所述放大模块的另一端与所述信号测量模块相连。
6.根据权利要求5所述的动力系统的电压测量装置，其特征在于，所述放大模块包括：
差分放大器，所述差分放大器的第一输入端与所述第一电阻和所述第三电阻之间的中间节点相连，所述差分放大器的第二输入端与所述第二电阻和所述第四电阻之间的中间节点相连，所述差分放大器的输出端与所述信号测量模块的输入端相连。
7.根据权利要求6所述的动力系统的电压测量装置，其特征在于，所述放大模块还包括：
直流电源，所述直流电源的正极与所述第三电阻和所述第四电阻的中间节点相连，所述直流电源的负极接地。
8.一种电池管理系统，其特征在于，包括：如权利要求1-7任一项所述的动力系统的电压测量装置。
9.一种车辆，其特征在于，包括：
动力系统，所述动力系统包括动力电池和继电器，其中，所述继电器位于所述动力系统的母线上；和
如权利要求1-7任一项所述的动力系统的电压测量装置。
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Cited By (2)
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| CN113589171A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-11-02 | 中汽研汽车检验中心（天津）有限公司 | 一种电池管理系统硬线故障注入的试验方法 |
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2016
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| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Voltage measuring device of power system, battery management system and vehicle Effective date of registration: 20211213 Granted publication date: 20170222 Pledgee: BEIJING AUTOMOTIVE GROUP Co.,Ltd. Pledgor: Borgward Automotive (China) Co., Ltd. Registration number: Y2021990001167 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231201 Granted publication date: 20170222 Pledgee: BEIJING AUTOMOTIVE GROUP Co.,Ltd. Pledgor: Beijing baowo Automobile Co.,Ltd.|Borgward Automotive (China) Co., Ltd. Registration number: Y2021990001167 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |