CN211374997U - 用于高压电池管理系统故障检测的并联电路 - Google Patents

用于高压电池管理系统故障检测的并联电路 Download PDF

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罗锋
董旭峰
熊祥
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Dupu Suzhou New Energy Technology Co ltd
Volkswagen Automotive Co ltd
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Shanghai Dupu New Energy Technology Co ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种用于高压电池管理系统故障检测的并联电路，包括若干个故障检测单元，故障检测单元（10）与串联电池组（1）一一对应连接，且若干个故障检测单元相互独立并分别外接低压控制单片机，构成并联电路；每个故障检测单元包括高压采集单元控制芯片（2）、隔离光耦芯片（5）和低压控制器输入端（9），高压采集单元控制芯片并联串联电池组，高压采集单元控制芯片的信号输出端口（3）连隔离光耦芯片，隔离光耦芯片通过低压控制器输入端外接低压控制单片机。本实用新型能实现每一节串联电池组的低压主控制部分与高压采集部分的单点单向连接，各故障检测单元并联布置，最大限度的提升高压电池管理系统的安全性。

Description

用于高压电池管理系统故障检测的并联电路
技术领域
本实用新型涉及一种新能源电池检测设备，尤其涉及一种用于高压电池管理系统故障检测的并联电路。
背景技术
随着新能源汽车技术的发展，新能源汽车的电池串联节数高达48节，有的甚至高达96节，总压可达到400V以上，因此，新能源汽车对高压电池管理系统的安全性要求越来越高，以确保电池的可靠使用。当一组电池的采集单元发生故障时，整车需要在第一时间获取故障信息且发现问题所在并上报异常信息，进而采取有效合理的措施将风险降低到最低限度。在现有技术的高压电池管理系统中，各组串联电池组的采集单元相互连接，当其中某个采集单元发生故障时，可能影响到其他采集单元，导致故障反馈检测无法正常定位异常位置点，故障反馈检测流程繁琐且耗时较长。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种用于高压电池管理系统故障检测的并联电路，能实现每一节串联电池组的低压主控制部分与高压采集部分的单点单向连接，各故障检测单元并联布置，最大限度的提升高压电池管理系统的安全性。
本实用新型是这样实现的：
一种用于高压电池管理系统故障检测的并联电路，包括若干个故障检测单元，高压电池管理系统包括若干组由多节电池依次串联构成的串联电池组，故障检测单元与串联电池组一一对应连接，且若干个故障检测单元相互独立并分别外接低压控制单片机，构成并联电路；每个故障检测单元包括高压采集单元控制芯片、隔离光耦芯片和低压控制器输入端，高压采集单元控制芯片的两个采集端口并联到串联电池组的正、负极，串联电池组的负极接地，高压采集单元控制芯片的信号输出端口连接到隔离光耦芯片的输入端，隔离光耦芯片的输出端通过低压控制器输入端外接到低压控制单片机的输入端口。
所述的高压采集单元控制芯片与隔离光耦芯片之间设有第一保护电路，第一保护电路包括限流电阻和泄放电路，限流电阻的一端与高压采集单元控制芯片的信号输出端口连接，限流电阻的另一端和泄放电路的一端连接到隔离光耦芯片的第1引脚，泄放电路的另一端连接到隔离光耦芯片的第2引脚并接地。
所述的泄放电路包括泄放电阻和泄放电容，泄放电阻与泄放电容并联连接。
所述的隔离光耦芯片的第3引脚和第4引脚与低压控制器输入端之间设有分压电路，分压电路包括第一分压电阻、第二分压电阻、分压电容和阻抗，第一分压电阻和分压电容并联后与隔离光耦芯片的第3引脚和第4引脚并联连接，第二分压电阻与阻抗串联后与分压电容并联连接，第二分压电阻与阻抗的串联节点连接到低压控制器输入端，隔离光耦芯片的第3引脚接地。
所述的隔离光耦芯片的第4引脚连接有上拉电阻，上拉电阻连接电源。
本实用新型能通过若干个相互并联的故障检测单元实现高压电池管理系统中各串联电池组的信息采集，故障检测单元相互独立且能同时运行，并将反馈信息直接传输到低压控制单片机，不受其他故障检测单元的影响，有效提高了故障反馈检测的高效性和可靠性，确保了高压电池管理系统的安全性。
附图说明
图1是本实用新型用于高压电池管理系统故障检测的并联电路的原理图；
图2是本实用新型用于高压电池管理系统故障检测的并联电路中故障检测单元的电路图。
图中，1串联电池组，10故障检测单元，2高压采集单元控制芯片，3信号输出端口，4限流电阻，5隔离光耦芯片，6上拉电阻，7泄放电路，8分压电路，9低压控制器输入端。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
请参见附图1，一种用于高压电池管理系统故障检测的并联电路，包括若干个故障检测单元，高压电池管理系统包括若干组由多节电池依次串联构成的串联电池组1，故障检测单元10与串联电池组1一一对应连接，且若干个故障检测单元10相互独立并分别外接低压控制单片机，构成并联电路；请参见附图2，每个故障检测单元10包括高压采集单元控制芯片2、隔离光耦芯片5和低压控制器输入端9，高压采集单元控制芯片2的两个采集端口并联到串联电池组1的正、负极，串联电池组1的负极接地，高压采集单元控制芯片2的信号输出端口（GPIO_OUT）3连接到隔离光耦芯片5的输入端，隔离光耦芯片5的输出端通过低压控制器输入端9外接到低压控制单片机的输入端口。
所述的高压采集单元控制芯片2与隔离光耦芯片5之间设有第一保护电路，能提高整个系统的安全性，第一保护电路包括限流电阻4和泄放电路7，限流电阻4的一端与高压采集单元控制芯片2的信号输出端口3连接，限流电阻4的另一端和泄放电路7的一端连接到隔离光耦芯片5的第1引脚，泄放电路7的另一端连接到隔离光耦芯片5的第2引脚并接地。
所述的泄放电路7包括泄放电阻和泄放电容，泄放电阻与泄放电容并联连接，进一步提高第一保护电路的安全性和可靠性。
所述的隔离光耦芯片5的第3引脚和第4引脚与低压控制器输入端9之间设有分压电路8，能提高整个系统的安全性，分压电路8包括第一分压电阻、第二分压电阻、分压电容和阻抗，第一分压电阻和分压电容并联后与隔离光耦芯片5的第3引脚和第4引脚并联连接，第二分压电阻与阻抗串联后与分压电容并联连接，第二分压电阻与阻抗的串联节点连接到低压控制器输入端9，隔离光耦芯片5的第3引脚接地。
所述的隔离光耦芯片5的第4引脚连接有上拉电阻6，上拉电阻6连接电源，可起到较好的限流的作用。
实施例：
请参见附图1和附图2，新能源汽车的高压电池管理系统包括依次串联的N节串联电池组1，即第一节至最高节（第N节）串联电池组1，每一节串联电池组1由12个电池依次串联构成。采用N个故障检测单元10（即第一故障检测单元、第二故障检测单元、…、第N-1故障检测单元、第N故障检测单元）分别对N节串联电池组1进行检测。
高压采集单元控制芯片2与第一保护电路构成高压采集部分，隔离光耦芯片5为高压绝缘隔离部分，分压电路8和上拉电阻6为低压主控制部分。
在第一故障检测单元中，第一故障检测单元的高压采集单元控制芯片2的两个采集端口分别并联在第1节串联电池组1的正、负极，第1节串联电池组1的负极接地；高压采集单元控制芯片2的信号输出端口（GPIO_OUT1）3通过限流电阻（R6）4与泄放电阻R9的一端、泄放电容C3的一端和隔离光耦芯片（B2）5的第1引脚连接，泄放电阻R9的另一端和泄放电容C3的另一端与隔离光耦芯片（B2）5的第2引脚连接并接地。
高压采集部分与低压主控制部分之间通过隔离光耦芯片（B2）5进行信息反馈，即信号输出端口（GPIO_OUT1）3输出高电平并使能隔离光耦芯片（B2）5，使隔离光耦芯片（B2）5的第4引脚由高电平状态变成低电平状态，低压控制单片机通过低压控制器输入端（MCU_IN_1）9识别到变化的信号，从而实现对高压采集部分的异常信息的判断。
在第二故障检测单元中，第二故障检测单元的高压采集单元控制芯片2的两个采集端口分别并联在第2节串联电池组1的正、负极，第2节串联电池组1的负极接地；高压采集单元控制芯片2的信号输出端口（GPIO_OUT2）3通过限流电阻（R1）4与泄放电阻R4的一端、泄放电容C1的一端和隔离光耦芯片（B1）5的第1引脚连接，泄放电阻R4的另一端和泄放电容C1的另一端与隔离光耦芯片（B1）5的第2引脚连接并接地。
高压采集部分与低压主控制部分之间通过隔离光耦芯片（B1）5进行信息反馈，即信号输出端口（GPIO_OUT2）3输出高电平并使能隔离光耦芯片（B1）5，使隔离光耦芯片（B1）5的第4引脚由高电平状态变成低电平状态，低压控制单片机通过低压控制器输入端（MCU_IN_2）9识别到变化的信号，从而实现对高压采集部分的异常信息的判断。
依次类推，第三故障检测单元至第N故障检测单元的电路连接及其原理与第一、二故障检测单元的电路连接及其原理相同，此处不再赘述。当单个高压采集单元控制芯片2出现异常（如通讯失联、电压采集数值丢失等）时，低压控制单片机能通过低压控制器输入端9直接获取该高压采集单元控制芯片2的异常信息，并能够很好的执行保护与控制措施，确保系统安全可靠运行。单个高压采集单元控制芯片2的故障信号直接反馈到低压控制器输入端9，在实车应用中也可用作高压采集单元控制芯片2故障不可恢复的情况下的应急通讯，实现更高的安全等级。
优选的，隔离光耦芯片5可采用耐高压隔离光耦，可根据高压电池管理系统的电池串联数目来选择耐压级别，高串数的采集单元可选型耐压3000V以上的隔离光耦，低串数的采集单元可选型耐压2000V左右的隔离光耦，以合理规划设计成本。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于高压电池管理系统故障检测的并联电路，其特征是：包括若干个故障检测单元，高压电池管理系统包括若干组由多节电池依次串联构成的串联电池组（1），故障检测单元（10）与串联电池组（1）一一对应连接，且若干个故障检测单元（10）相互独立并分别外接低压控制单片机，构成并联电路；每个故障检测单元（10）包括高压采集单元控制芯片（2）、隔离光耦芯片（5）和低压控制器输入端（9），高压采集单元控制芯片（2）的两个采集端口并联到串联电池组（1）的正、负极，串联电池组（1）的负极接地，高压采集单元控制芯片（2）的信号输出端口（3）连接到隔离光耦芯片（5）的输入端，隔离光耦芯片（5）的输出端通过低压控制器输入端（9）外接到低压控制单片机的输入端口。
2.根据权利要求1所述的用于高压电池管理系统故障检测的并联电路，其特征是：所述的高压采集单元控制芯片（2）与隔离光耦芯片（5）之间设有第一保护电路，第一保护电路包括限流电阻（4）和泄放电路（7），限流电阻（4）的一端与高压采集单元控制芯片（2）的信号输出端口（3）连接，限流电阻（4）的另一端和泄放电路（7）的一端连接到隔离光耦芯片（5）的第1引脚，泄放电路（7）的另一端连接到隔离光耦芯片（5）的第2引脚并接地。
3.根据权利要求2所述的用于高压电池管理系统故障检测的并联电路，其特征是：所述的泄放电路（7）包括泄放电阻和泄放电容，泄放电阻与泄放电容并联连接。
4.根据权利要求1所述的用于高压电池管理系统故障检测的并联电路，其特征是：所述的隔离光耦芯片（5）的第3引脚和第4引脚与低压控制器输入端（9）之间设有分压电路（8），分压电路（8）包括第一分压电阻、第二分压电阻、分压电容和阻抗，第一分压电阻和分压电容并联后与隔离光耦芯片（5）的第3引脚和第4引脚并联连接，第二分压电阻与阻抗串联后与分压电容并联连接，第二分压电阻与阻抗的串联节点连接到低压控制器输入端（9），隔离光耦芯片（5）的第3引脚接地。
5.根据权利要求1或4所述的用于高压电池管理系统故障检测的并联电路，其特征是：所述的隔离光耦芯片（5）的第4引脚连接有上拉电阻（6），上拉电阻（6）连接电源。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112599867A (zh) * 2020-12-14 2021-04-02 阳光电源股份有限公司 一种热失控抑制方法及储能电池系统

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