CN211468216U

CN211468216U - 限流电路、电池管理系统和电动汽车

Info

Publication number: CN211468216U
Application number: CN201921533700.1U
Authority: CN
Inventors: 何增龙
Original assignee: Guangzhou Xiaopeng Motors Technology Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Xiaopeng Motors Technology Co Ltd
Priority date: 2019-09-16
Filing date: 2019-09-16
Publication date: 2020-09-11
Anticipated expiration: 2029-09-16

Abstract

本申请提供了一种限流电路、电池管理系统和电动汽车，所述限流电路包括电池、第一接插件、采样模块、第二接插件和限流模块；所述第一接插件与所述电池耦接，所述第二接插件与所述采样模块耦接；所述采样模块通过所述第一接插件和所述第二接插件的接插实现与所述电池耦接；所述限流模块一端与所述采样模块的接地管脚相耦接，另一端通过第二接插件和第一接插件与所述电池的负极耦接，被配置为在所述第一接插件和第二接插件进行接插时，对接插瞬间产生的瞬态电流进行限制。本申请通过在采样模块的接地管脚和电池的负极之间设置限流模块，实现对接插瞬间产生的瞬态电流进行限制，从而保护采样模块在接插的瞬间不会因为过大的瞬态电流而发生损坏。

Description

限流电路、电池管理系统和电动汽车

技术领域

本申请涉及电动汽车技术领域，特别是涉及一种限流电路、电池管理系统和电动汽车。

背景技术

目前，新能源汽车越来越普遍，新能源汽车中设置有电池管理系统。现有的电池管理系统的电池单体电压采样电路中设置有多个旁路电容、去耦电容和各种分布电容。当电池管理系统没有接入电池单体采样接插件之前，电池管理系统单体采样电路中的各种电容中没有充电，而电池单体采样接插件插入瞬间，各种电容要完成充电，电池管理系统会从电池单体中吸入很大的瞬态电流。

过大的瞬态电流会烧毁电池管理系统上的单体电压采集芯片，从而导致生产维修过程中电池管理系统发生损坏。

发明内容

本申请提一种限流电路、电池管理系统和电动汽车，以解决或者部分解决过大的瞬态电流烧毁电池管理系统上的单体电压采集芯片，从导致生产维修过程中电池管理系统发生损坏的问题。

为了解决上述问题，本申请公开了一种限流电路，所述电路包括电池、第一接插件、采样模块、第二接插件和限流模块；

所述第一接插件与所述电池耦接，所述第二接插件与所述采样模块耦接；

所述采样模块通过所述第一接插件和所述第二接插件的接插实现与所述电池耦接，被配置为对所述电池的电压进行采样；

所述限流模块一端与所述采样模块的接地管脚相耦接，另一端通过第二接插件和第一接插件与所述电池的负极耦接，被配置为在所述第一接插件和第二接插件进行接插时，对接插瞬间产生的瞬态电流进行限制。

可选地，所述电池包括一个或多个相串联的电池单体，各个所述电池单体的正极通过第一接插件中的接插线与所述采样模块耦接。

可选地，所述采样模块包括采样芯片，所述采样芯片包括至少一个采样管脚，所述采样模块还包括至少一个第一节点、至少一个第二节点、至少一个采样电阻、至少一个第一去耦电容和至少一个第二去耦电容；

所述采样电阻的一端通过第一节点与对应的采样管脚耦接，另一端依次通过第二节点、第二接插件中的接插线和第一接插件的接插线与对应电池单体的正极耦接；

所述第一去耦电容的一端与第一节点耦接，另一端与所述采样芯片的接地管脚耦接；

所述第二去耦电容的一端与第二节点耦接，另一端与所述采样芯片的接地管脚耦接。

可选地，所述采样芯片还包括供电引脚，所述采样模块还包括第三去耦电容，所述供电引脚与所述电池的正极耦接；

所述供电引脚还通过所述第三去耦电容与所述采样芯片的接地管脚耦接。

可选地，所述电路还包括第一电阻、第二电阻和滤波电容；

所述第一电阻的第一端与所述供电引脚耦接，第二端通过第二电阻与所述电池的负极耦接；

所述滤波电容的一端与所述第一电阻的第二端耦接，另一端与所述电池的负极耦接。

可选地，所述限流模块包括：第一三极管、第三电阻、第四电阻和第二三极管；

所述第一三极管的集电极与所述采样芯片的接地管脚耦接，发射极与第三节点耦接；

所述第二三极管的发射极与所述电池的负极耦接，基极通过第三电阻与所述第三节点耦接，集电极与第四节点耦接；

所述第四节点一端与所述第一三极管的基极耦接，另一端与所述第一电阻的第二端耦接；

所述第四电阻的一端与所述第三节点耦接，另一端与所述电池的负极耦接。

可选地，所述第一三极管和第二三极管包括NPN型三极管或N-MOS 管。

可选地，所述电池单体的数量与所述采样电阻、采样管脚的数量相同。

本申请还公开了一种电池管理系统，所述电池管理系统包括上述限流电路。

本申请实施例还公开了一种电动汽车，所述电动汽车包括上述电池管理系统。

本申请实施例包括以下优点：

本申请实施例公开了一种限流电路，所述限流电路包括电池、第一接插件、采样模块、第二接插件和限流模块；所述第一接插件与所述电池耦接，所述第二接插件与所述采样模块耦接；所述采样模块通过所述第一接插件和所述第二接插件的接插实现与所述电池耦接，被配置为对所述电池的电压进行采样；所述限流模块一端与所述采样模块的接地管脚相耦接，另一端通过第一接插件和第二接插件与所述电池的负极耦接，被配置为在所述第一接插件和第二接插件进行接插时，对接插瞬间产生的瞬态电流进行限制。本申请实施例通过在采样模块的接地管脚和电池的负极之间设置限流模块，实现对接插瞬间产生的瞬态电流进行限制，从而保护采样模块在第一接插件和第二接插件接插的瞬间不会因为过大的瞬态电流而发生损坏。

附图说明

图1是本申请实施例中所述的一种限流电路的示意图；

图2是本申请实施例中所述的一种限流电路中的部分结构示意图；

图3是本申请实施例中所述的一种限流电路中的采样模块和与所述模块耦接的第二接插件的示意图；

图4是本申请实施例中所述的一种限流电路的瞬态电流的流向示意图；

图5是本申请实施例中所述的一种限流电路中的限流模块及限流模块外部的其它部件示意图

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

本申请实施例中的一种限流电路，所述电路包括电池、第一接插件、采样模块、第二接插件和限流模块；

本申请实施例在采样模块的接地管脚与电池负极之间增加限流模块，所述限流模块用于限制在第一接插件和第二接插件接插的瞬间产生的瞬态电流，将所述瞬态电流限制在一定的范围内，避免所述瞬态电流对采样模块造成损坏。

参照图1，图1示出了一种限流电路的示意图，所述限流电路包括电池 10、第一接插件30、采样模块20、第二接插件40和限流模块50；所述第一接插件30通过接插线与所述电池耦接，所述第二接插件40通过接插线与所述采样模块20耦接；所述采样模块20通过所述第一接插件30和所述第二接插件40的接插实现与所述电池10耦接，被配置为对所述电池10的电压进行采样；所述限流模块50一端与所述采样模块20的接地管脚GND相耦接，另一端通过第二接插件40和第一接插件30与所述电池10的负极耦接，被配置为在所述第一接插件30和第二接插件40进行接插时，对接插瞬间产生的瞬态电流进行限制。从而保护采样模块20在第一接插件30和第二接插件40接插的瞬间不会因为过大的瞬态电流而发生损坏。

进一步的，所述电池包括一个或多个相串联的电池单体，各个所述电池单体通过其正极或负极设置的第一接插件中的接插线与所述采样模块耦接。

参照图2，图2示出了一种限流电路中的部分结构示意图，所述电池10 包括多个相串联的电池单体101，可以理解的，所述电池单体101的数量也可以是一个，具体可以根据实际需求进行设定，本申请实施例对此不做限制。本申请实施例中每个所述电池单体101通过接插线与第一接插件30耦接，可选地，所述第一接插件30为线束接插件，所述电池单体101通过其正极连接的接插线与所述第一接插件耦接，所述接插线上设置有接插头，本实施例通过所述接插线上的接插头与所述采样模块耦接，所述采样模块通过所述电池单体正极和负极连接的接插线上的接插头获取所述电池单体 101的电压值，从而实现对每个电池单体的电压的采样。

作为一个具体的实施例，所述采样模块包括采样芯片，所述采样芯片包括至少一个采样管脚，所述采样模块还包括至少一个第一节点、至少一个第二节点、至少一个采样电阻、至少一个第一去耦电容和至少一个第二去耦电容；所述采样电阻的一端通过第一节点与对应的采样管脚耦接，另一端依次通过第二节点、第二接插件中的接插线和第一接插件的接插线与对应电池单体的正极耦接；所述第一去耦电容的一端与第一节点耦接，另一端与所述采样芯片的接地管脚耦接；所述第二去耦电容的一端与第二节点耦接，另一端与所述采样芯片的接地管脚耦接。

参照图3，图3示出了一种限流电路中的采样模块和与所述模块耦接的第二接插件的示意图，所述采样模块20的采样芯片包括多个采样管脚C1-Cn，至少一个第一节点201、至少一个第二节点202、至少一个采样电阻203，至少一个第一去耦电容204和至少一个第二去耦电容205；所述采样电阻203的一端通过第一节点201与对应的采样管脚耦接，另一端依次通过第二节点202、第二接插件40和第一接插件30与所述电池单体的正极或负极耦接；所述第二接插件40中的接插线具有接插头，所述第一接插件30 中的接插线也具有接插头，所述第二接插件40和第一接插件30之间的耦接通过第二接插件40的接插头和第一接插件30的接插头的接插来实现。所述采样模块20通过所述采样电阻203实现对所述电池单体电压的采集。所述第一去耦电容204的一端与第一节点201耦接，另一端与所述采样芯片的接地管脚GND耦接(图中示意为接地，实际中可以与所述采样模块的接地端耦接)；所述第一去耦电容204通过第一节点201与所述采样芯片的采样管脚Cn耦接，用于去除采样管脚Cn上的噪声，以使采集到的单体电池电压更加准确。所述第二去耦电容205的一端与第二节点202耦接，另一端与所述采样芯片的接地管脚GND耦接。所述第二去耦电容205通过第二节点202与所述第二接插件40中的接插线耦接，用于去除接插产生的噪声信号。

作为一个可选地实施例，所述采样芯片还包括供电引脚Vcc和第三去耦电容206，所述供电引脚Vcc与所述电池的正极耦接；所述供电引脚Vcc 还通过所述第三去耦电容206与所述采样模块的接地管脚GND耦接(图中示意为接地，实际中可以与所述采样模块的接地端耦接)。所述第三去耦电容用于去除供电引脚Vcc上的噪声

参照图4，图4示出了一种限流电路的瞬态电流的流向示意图，在第一接插件30和第二接插件40的接插瞬间，各个电池单体101会对第一去耦电容204、第二去耦电容205进行充电，瞬时电流过大，充电时的电流方向参照图4，为从电池的正极经过第一接插件、第二接插件后进入到第一去耦电容204或第二去耦电容205后，进入采样芯片，最后经过采样芯片的接地端 GND回到电池的负极，所以瞬时电流过大会对采样芯片造成损坏。

可选地，所述电路还包括第一电阻、第二电阻和滤波电容；所述第一电阻的第一端与所述供电引脚耦接，第二端通过第二电阻与所述电池的负极耦接；所述滤波电容的一端与所述第一电阻的第二端耦接，另一端与所述电池的负极耦接。所述限流模块包括：第一三极管、第三电阻、第四电阻和第二三极管；所述第一三极管的集电极与所述采样芯片的接地管脚耦接，发射极与第三节点耦接；所述第二三极管的发射极与所述电池的负极耦接，基极通过第二电阻与所述第一节点耦接，集电极与第四节点耦接；所述第四节点一端与所述第一三极管的基极耦接，另一端与所述第一电阻的第二端耦接；所述第四电阻的一端与所述第三节点耦接，另一端与所述电池的负极耦接。

本申请实施例中，参照图5，图5示出了一种限流电路中的限流模块及限流模块外部的其它部件示意图。所述限流电路还包括第一电阻R1、第二电阻R2和滤波电容C，所述第一电阻R1的第一端与所述供电引脚Vcc耦接，第二端通过第二电阻R1与所述电池的负极耦接；所述滤波电容C的一端与所述第一电阻R1的第二端耦接，另一端与所述电池的负极耦接，本实施例中所述限流模块与所述第二电阻R2并联，所述第一电阻R1、第二电阻 R2用于为限流模块50提供所需电压，所述第一电阻R1、第二电阻R2的电阻值可以根据实际需求进行设定，本申请实施例对此不做限制。

本实施例中，所述限流模块包括第一三极管Q1、第三电阻、第四电阻和第二三极管Q2；其中，所述第一三极管和第二三极管可以是NPN型三极管或N-MOS管。所述第一三极管Q1的集电极与所述采样模块20的接地管脚GND耦接，发射极与第三节点501耦接；所述第二三极管Q2的发射极与所述电池的负极耦接，基极通过第三电阻R3与所述第三节点耦接，集电极与第四节点502耦接；所述第四节点502一端与所述第一三极管Q1的基极耦接，另一端与所述第一电阻R1的第二端耦接；所述第四电阻R4的一端与所述第三节点501耦接，另一端与所述电池的负极耦接。

本申请实施例中，所述限流电路的原理为当插入接插件的瞬间，采样芯片的供电引脚Vcc到电池负极之间会形成一个电压，电流会从供电引脚 Vcc流经第一电阻、第一三极管Q1的基极，再从第一三极管Q1的发射极流出，从而使Q1导通。当过大的电流经过采集芯片的地引脚流出时，电流会经过第一三极管Q1和第四电阻R4回流到电池负极。当电流过大时在第四电阻R4两端分到的电压就会变大，第四电阻R4电压变大就会使第二三极管Q2的基极到发射极的电流增大，第二三极管Q2的基极到发射极的电流增大就会使第二三极管Q2趋于导通。当第二三极管Q2趋于导通时就会使第一三极管Q1的基极到发射极的电流变小，从而使第一三极管Q1趋于关闭。当第一三极管Q1趋于关闭时就会使经过三极管Q1的电流变小，第四电阻R4分得的电压就会变小，第二三极管Q2就会趋于关闭，第一三极管Q1就会趋于导通。如此循环即可以达到限制通过采集模块电流的目的，从而保护采集模块。当热插拔过程完成后，供电引脚VCC与电池负极之间会产生一个电压，电流会经过R1进入第一三极管Q1，第一三极管Q1 就会导通，而这时候限流电路中的各个电容电量已经平衡，所以流经采样芯片的电流就会变得正常。这时候流经第四电阻R4的电流也较小，第四电阻R4分得的电压也会较小，较小的电压不足以产生足够的电流让第二三极管Q2导通，所以第二三极管Q2就会一直处于关闭状态，第一三极管 Q1就会一直处于导通状态。本申请实施例利用三极管的电流放大特性达到在接插件拔插瞬间限流的作用，从而限制流过采样模块中采样芯片的电流，对采样模块中的采样芯片进行保护。

本申请实施例，能够根据采样芯片的工作特性，设置不同的限制电流，所述限制电流根据第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4的阻值设定。通过对第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4阻值的设定，本申请的限流电路中的最大电流不会超过限制电流，所以所述采样芯片不会发生损坏。

本申请实施例中，所述采样电阻、采样管脚用于采集与之耦接的电池中电池单体的电压，所以需要设定电池单体的数量与所述采样电阻、采样管脚的数量相同。

本申请实施例还公开了一种电池管理系统，其特所述电池管理系统包括所述的限流电路。

由于所述电池管理系统包括所述限流电路包括电池、第一接插件、采样模块、第二接插件和限流模块；所述第一接插件与所述电池耦接，所述第二接插件与所述采样模块耦接；所述采样模块通过所述第一接插件和所述第二接插件的接插实现与所述电池耦接，被配置为对所述电池的电压进行采样；所述限流模块一端与所述采样模块的接地管脚相耦接，另一端通过第二接插件和第一接插件与所述电池的负极耦接，被配置为在所述第一接插件和第二接插件进行接插时，对接插瞬间产生的瞬态电流进行限制。所以本申请实施例中的所述电池管理系统能够通过在采样模块的接地管脚和电池的负极之间设置限流模块，实现对接插瞬间产生的瞬态电流进行限制，从而保护采样模块在第一接插件和第二接插件接插的瞬间不会因为过大的瞬态电流而发生损坏。

本申请实施例还公开了一种电动汽车，所述电动汽车包括前述的电池管理系统。

由于所述电动汽车包括电池管理系统，所述电池管理系统包括所述限流电路，所述限流电路包括电池、第一接插件、采样模块、第二接插件和限流模块；所述第一接插件与所述电池耦接，所述第二接插件与所述采样模块耦接；所述采样模块通过所述第一接插件和所述第二接插件的接插实现与所述电池耦接，被配置为对所述电池的电压进行采样；所述限流模块一端与所述采样模块的接地管脚相耦接，另一端通过第二接插件和第一接插件与所述电池的负极耦接，被配置为在所述第一接插件和第二接插件进行接插时，对接插瞬间产生的瞬态电流进行限制。所以本申请实施例中的所述电动汽车能够通过在采样模块的接地管脚和电池的负极之间设置限流模块，实现对接插瞬间产生的瞬态电流进行限制，从而保护采样模块在第一接插件和第二接插件接插的瞬间不会因为过大的瞬态电流而发生损坏。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对所提供的一种限流电路、电池管理系统和电动汽车，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims

1.一种限流电路，其特征在于，所述电路包括电池、第一接插件、采样模块、第二接插件和限流模块；

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电池包括一个或多个相串联的电池单体，各个所述电池单体的正极通过第一接插件中的接插线与所述采样模块耦接。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述采样模块包括采样芯片，所述采样芯片包括至少一个采样管脚，所述采样模块还包括至少一个第一节点、至少一个第二节点、至少一个采样电阻、至少一个第一去耦电容和至少一个第二去耦电容；

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述采样芯片还包括供电引脚，所述采样模块还包括第三去耦电容，所述供电引脚与所述电池的正极耦接；

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述电路还包括第一电阻、第二电阻和滤波电容；

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述限流模块包括：第一三极管、第三电阻、第四电阻和第二三极管；

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第一三极管和第二三极管包括NPN型三极管或N-MOS管。

8.根据权利要求3-7任一项所述的电路，其特征在于，所述电池单体的数量与所述采样电阻、采样管脚的数量相同。

9.一种电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统包括权利要求1-7任一所述的限流电路。

10.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括权利要求9所述的电池管理系统。