CN208376573U - 一种车辆电池管理装置及一种车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车辆电池管理装置及一种车辆，所述装置包括电池模组、继电器模组、分流模组和控制模组；控制模组包括单体电压采集芯片、隔离芯片和微控制芯片；单体电压采集芯片、隔离芯片与所述微控制芯片依次电连接；单体电压采集芯片包括电池模组温度检测接口、均衡温度检测接口、外部电压检测接口、分流计电压检测接口和单体电压检测接口；电池模组温度检测接口、均衡温度检测接口和单体电压检测接口均与电池模组电连接，外部电压检测接口与继电器模组进行电连接；分流计电压检测接口与所述分流模组电连接。本实用新型能够支持单体电压采集芯片的电压采集，还可以支持分流计的电压检测和对应的多路模拟信号的检测。

Description

一种车辆电池管理装置及一种车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆电源控制技术领域，尤其涉及一种车辆电池管理装置及一种车辆。

背景技术

随着油耗政策的越来越严苛，到2020年，乘用车新车平均油耗要控制在5升/公里(相较于欧盟来说中国还是比较好)，对于车企来说，节能减排，压力很大。而对于国内还不太成熟的纯电动汽车，虽然做不到如特斯拉版的纯电动汽车，同时插电混动就是一个比较好的过度阶段，然而对于混动来说，48V微混就是在这个政策下的首选。

当前技术方案之下的混合动力系统，还是延续了较为传统的系统方案，即还是通过了将在电池包上增加总负继电器、总正继电器和预充继电器的设计方案，在这种方案之下，需要将整个系统做到负载端的连接方式如图1所示：

图1所示的为现有技术状态方案下的48V系统，整车环境之下，48V系统是需要有接近13节的电池单体的电压，并检测出总电压，在该方案之下，BMS需要检测出整个总电压，但目前的现有技术而言，将电池模组布置在整个成员仓内，这种环境之下，认为电池的温度不会超过设定阀值，因此在实际设计时候，并未将温度传感器等因素考虑进去。

并且在这种方案之下，48V的硬件系统架构是并未形成一个相对完善的架构，虽然48V并不是算是高压系统(原则上高于60V的为非安全高压)。但整个接近48V的电压是不能够传入到整个12V的低压系统中去的，在我们的这种类型车型上，48V是基于一些用电设备而言的，而对于我们这个系统而言，12V的供电网络必须要与48V的供电网络形成一个比较好的隔离，从而很好实现整个低压12V供电系统的保护，且现有的这种方案对于温度的检测考虑是欠缺的。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种车辆电池管理装置，所述装置包括电池模组、继电器模组、分流模组和控制模组；

所述控制模组包括单体电压采集芯片、隔离芯片和微控制芯片；所述单体电压采集芯片、隔离芯片与所述微控制芯片依次电连接；

所述单体电压采集芯片包括电池模组温度检测接口、均衡温度检测接口、外部电压检测接口、分流计电压检测接口和单体电压检测接口；

所述电池模组温度检测接口、均衡温度检测接口和单体电压检测接口均与所述电池模组电连接，所述外部电压检测接口与继电器模组进行电连接；所述分流计电压检测接口与所述分流模组电连接。

进一步地，所述装置还包括看门狗模块和RTC模块，所述看门狗模块和RTC模块均与所述微控制芯片进行电连接。

进一步地，所述装置还包括CAN收发器；所述CAN收发器与所述微控制芯片进行电连接；

所述CAN收发器包括CAN-H接口和CAN-L接口。

进一步地，所述装置还包括驱动芯片，所述驱动芯片与所述微控制芯片的输出端相连。

进一步地，所述装置还包括供电芯片，所述供电芯片与RTC模块的输出端电连接，所述RTC模块向所述供电芯片输出使能信号；

所述供电芯片与所述微控制芯片的输入端、驱动芯片的输入端、CAN收发器的输入端和看门狗模块的输入端均相连。

进一步地，所述单体电压采集芯片与所述隔离芯片通过SPI通信线路连接；

所述隔离芯片与所述微控制芯片通过SPI通信线路连接。

进一步地，所述电池模组温度检测接口包括第一模组温度检测点和第二模组温度检测点；

所述均衡温度检测接口包括第一均衡温度检测点和第二均衡温度检测点；

所述外部电压检测接口包括第一电压检测点、第二电压检测点和第三电压检测点。

进一步地，所述装置还包括第一温度传感器和第二温度传感器；

所述第一温度传感器与第一模组温度检测点相连，所述第二温度传感器与所述第二模组温度检测点相连。

另一方面提供了一种车辆，所述车辆包括上述一方面所述的装置。

本实用新型提供的一种车辆电池管理装置及一种车辆具有如下有益效果：

本实用新型的单体电压采集芯片不仅能够支持单体电压采集芯片的电压采集，还可以支持分流计的电压检测和对应的多路模拟信号的检测，其中模拟信号的检测包括均衡温度的检测、电池模组温度检测和外部电压检测；本实用新型的单体电压采集芯片与微控制芯片之间做了隔离处理(隔离芯片)，减少了系统装置内部之间的串电风险。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是现有的车辆电池管理装置结构示意图；

图2是本实用新型提供的混合动力控制系统装置结构示意图；

图3是本实用新型提供的车辆电池管理装置的部分结构框图；

图4是本实用新型提供的车辆电池管理装置的控制模组及相关结构的示意图。

图中：电池模组1，继电器模组2，保护电路21，总正继电器22，分流模组3，控制模组4，单体电压采集芯片41，隔离芯片42，微控制芯片43，电池模组温度检测接口411，均衡温度检测接口412，外部电压检测接口413，分流计电压检测接口414，单体电压检测接口415，看门狗模块5，RTC模块6，CAN收发器7，驱动芯片8，供电芯片9。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，对于现有的混合动力控制系统，需要实现整个供电系统方案的相对独立性，不会让整车的低压供电部分出现一种串电的情况，使得能够从而让高压供电引入到低压供电网络中，并且需要对电池模组的温度采集等进行综合考虑。

如图2所示为本实用新型对应的48V的系统装置硬件架构，从接插件的接口来看，整个48V系统有一个IG1信号的唤醒源，在该方案中，当48V系统的负载端得到的电压平台接近48V之后，就可以实现整个总正继电器的闭合操作。

在上电瞬间，48V的电池一侧和外部的48V负载端是存在着较大的电压差，这种情况之下，在48V的BMS上引入了三个电压检测点，分别为V1、V2和V3，在这种工况之下，可以分别检测到正极保险、保险后端及总正继电器后端的电压，实现整个高压回路的输出端的几个关键检测点，进而实现诊断功能；例如在上电瞬间，总正继电器前后端存在了压差的情况，就可以在让DCDC先工作起来，保证48V负载端的电压达到接近48V，此时再闭合总正继电器，可以很好的实现整个高压回路的良好控制。节省了开发成本，当48V的总正继电器闭合之后，所有的48V负载将具备了被供电和工作的能力，48V系统就可以实现正常的供电和放电操作，从而很好的实现了整个系统装置工作的顺利进行。

具体地，针对上述混合动力控制系统，本实用新型实施例提供了一种车辆电池管理装置，如图3所示，所述装置包括电池模组1、继电器模组2、分流模组3和控制模组4；

具体地，如图3-4所示，所述控制模组4包括单体电压采集芯片41、隔离芯片42和微控制芯片43；所述单体电压采集芯片41、隔离芯片42与所述微控制芯片43依次电连接；

如图4所示，所述单体电压采集芯片41包括电池模组温度检测接口411、均衡温度检测接口412、外部电压检测接口413、分流计电压检测接口414和单体电压检测接口415；

所述电池模组温度检测接口411、均衡温度检测接口412和单体电压检测接口415均与所述电池模组1电连接，所述外部电压检测接口413与继电器模组2进行电连接；所述分流计电压检测接口414与所述分流模组3电连接。其中，这几个信号检测接口相对独立，属于在一个采集芯片上的相互独立的信号采集接口。具体地，所述单体电压检测接口是对接于电池模组中各个电芯的极耳，用于采集单体电芯的电压；而所述温度检测接口则是用于采集到电池模组中选取的温度点。

其中，微控制芯片(MCU)43是整个48V硬件系统的核心，它承担着与单体电压采集口通讯搜集电池单体的信息、外部总电压的信息、电流信息。同时会驱动外部的继电器，通过一个驱动芯片8来实现。

进一步地，如图4所示，所述装置还包括看门狗模块5和RTC模块6，所述看门狗模块5和RTC模块6均与所述微控制芯片43进行电连接。其中，看门狗模块具有对整个MCU微控制芯片(单片机)的程序运行进行监控的功能，能够防止程序跑飞；RTC模块属于一个实时时钟模块，能够使整个电路板被定时唤醒并做监控功能。

其中，如图4所示，所述装置还包括CAN收发器7；所述CAN收发器7与所述微控制芯片43进行电连接；其中，所述CAN收发器是连接了整车CAN通讯接口与内部单片机(微控制芯片)之间的器件，起到信号转换的作用。

所述CAN收发器7包括CAN-H接口和CAN-L接口。

具体地，如图4所示，所述装置还包括驱动芯片8，所述驱动芯片8与所述微控制芯片43的输出端相连。

进一步地，如图4所示，所述装置还包括供电芯片9，所述供电芯片9与RTC模块6的输出端电连接，所述RTC模块6向所述供电芯片9输出使能信号；

所述供电芯片9与所述微控制芯片43的输入端、驱动芯片8的输入端、CAN收发器7的输入端和看门狗模块5的输入端均相连。其中，所述电源芯片通过外部供电，并且，接收到外部的IG1开关信号；同时，如图4所示，本实施例中的供电部分还可以通过二极管为驱动芯片8供电，

详细地，所述单体电压采集芯片41与所述隔离芯片42通过SPI通信线路连接；所述隔离芯片42与所述微控制芯片43通过SPI通信线路连接。具体地，所述单体电压采集芯片41对外的通讯接口为SPI通讯接口，SPI通讯连接了单体电压采集芯片41和MCU微控制芯片43，二者通过隔离处理减少了高压系统对于低压系统的供电的串电风险。针对上述混合动力系统来说，也就是减少了48V系统对于12V低压系统的供电的串电风险。

进一步地，一般13串组成的电池模组选用的两个温度检测点进行温度检测就可以；对应地，本实施例中所述电池模组温度检测接口411包括第一模组温度检测点和第二模组温度检测点；其中，第一模组温度检测点和第二模组温度检测点可以用于采集从电池模组1上选取的能够用于代表整个模组温度的检测位置。

相应地，所述均衡温度检测接口412包括第一均衡温度检测点和第二均衡温度检测点；其中，通过第一均衡温度检测点和第二均衡温度检测点用于检测电池模组中均衡电阻的温度是否达到了整个电路板均衡温升的上限值，如果超过所述上限值，整个电池包(电池模组)的均衡功能将会被限制住，能够防止整个电路板的温升进一步提高，从而保护整个电路板。

所述外部电压检测接口413包括第一电压检测点、第二电压检测点和第三电压检测点。其中继电器模组2包括总正继电器22和保护电路21，电池模组1的正极、保护电路21和总正继电器22依次相连；对应地，所述第一电压检测点与所述保护电路21的正极(电池模组1的正极与保护电路21相连的电路)相连，能够检测正极保险的电压；所述第二电压检测点与所述保护电路21的负极(保护电路21与总正继电器22相连的电路)相连，能够检测保险后端的电压；所述第三电压检测点与所述保护电路21的负极(总正继电器22的另一端)相连，能够检测总正继电器22后端电压。其中，所述保护电路比如为保险丝组件。

其中，所述装置还包括第一温度传感器和第二温度传感器；

所述第一温度传感器与第一模组温度检测点相连，所述第二温度传感器与所述第二模组温度检测点相连。

另一方面提供了一种车辆，所述车辆包括上述一方面所述的装置。

本实用新型提供的一种车辆电池管理装置及一种车辆具有如下有益效果：

本实用新型的单体电压采集芯片不仅能够支持单体电压采集芯片的电压采集，还可以支持分流计的电压检测和对应的多路模拟信号的检测，其中模拟信号的检测包括均衡温度的检测、电池模组温度检测和外部电压检测；本实用新型的单体电压采集芯片与微控制芯片之间做了隔离处理(隔离芯片)，实现12V和48V电压的相对隔离，减少了系统装置内部之间的串电风险。总之，本实用新型的系统相比较现有的系统具有较低的成本；并且，从整个硬件架构上而言，具有完整的功能模块。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“电连接”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以使固定连接，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；可以使直接电连接，也可以通过中间媒介间接电连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种车辆电池管理装置，其特征在于，所述装置包括电池模组(1)、继电器模组(2)、分流模组(3)和控制模组(4)；

所述控制模组(4)包括单体电压采集芯片(41)、隔离芯片(42)和微控制芯片(43)；所述单体电压采集芯片(41)、隔离芯片(42)与所述微控制芯片(43)依次电连接；

所述单体电压采集芯片(41)包括电池模组温度检测接口(411)、均衡温度检测接口(412)、外部电压检测接口(413)、分流计电压检测接口(414)和单体电压检测接口(415)；

所述电池模组温度检测接口(411)、均衡温度检测接口(412)和单体电压检测接口(415)均与所述电池模组(1)电性连接；所述外部电压检测接口(413)与继电器模组(2)电连接；所述分流计电压检测接口(414)与所述分流模组(3)电连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括看门狗模块(5)和RTC模块(6)，所述看门狗模块(5)和RTC模块(6)均与所述微控制芯片(43)相连。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括CAN收发器(7)；所述CAN收发器(7)与所述微控制芯片(43)进行连接；

所述CAN收发器(7)包括CAN-H接口和CAN-L接口。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括驱动芯片(8)，所述驱动芯片(8)与所述微控制芯片(43)的输出端相连。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括供电芯片(9)，所述供电芯片(9)与RTC模块(6)的输出端电连接，所述RTC模块(6)向所述供电芯片(9)输出使能信号；

所述供电芯片(9)与所述微控制芯片(43)的输入端、驱动芯片(8)的输入端、CAN收发器(7)的输入端和看门狗模块(5)的输入端均相连。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单体电压采集芯片(41)与所述隔离芯片(42)通过SPI通信线路连接；

所述隔离芯片(42)与所述微控制芯片(43)通过SPI通信线路连接。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池模组温度检测接口(411)包括第一模组温度检测点和第二模组温度检测点；

所述均衡温度检测接口(412)包括第一均衡温度检测点和第二均衡温度检测点；

所述外部电压检测接口(413)包括第一电压检测点、第二电压检测点和第三电压检测点。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一温度传感器和第二温度传感器；

所述第一温度传感器与所述第一模组温度检测点相连，所述第二温度传感器与所述第二模组温度检测点相连。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述继电器模组包括保护电路(21)和总正继电器(22)；

所述电池模组(1)和保护电路(21)的连接电路，与所述第一电压检测点电连接；

所述保护电路(21)和所述总正继电器(22)一端的连接电路，与所述第二电压检测点电连接；

所述总正继电器(22)的另一端与所述第三电压检测点电连接。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1-9任一所述的装置。