CN212373185U - 电池管理系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种电池管理系统及车辆，上述电池管理系统应用于车辆，所述车辆包括动力电池与蓄电池，所述电池管理系统包括：传感器组件，所述传感器组件用于采集所述动力电池的传感数据；第一控制器，所述第一控制器与所述传感器组件电连接；隔离组件；低压组件，所述低压组件包括电源模块、通讯模块以及电池控制单元，所述电源模块与所述通讯模块均通过所述隔离组件连接至所述第一控制器，所述电池控制单元与所述通讯模块电连接，所述蓄电池用于向所述电源模块供电。本实用新型实施例可以减少隔离结构的数量，降低电池管理系统的制造成本。

Description

电池管理系统及车辆

技术领域

本实用新型涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种电池管理系统及车辆。

背景技术

众所周知，电池管理系统(Battery Management System，BMS)为对电动汽车等产品中的电池进行监控与控制的系统。BMS包括高压区域与低压区域，其中，高压区域通常对应用于对电池运行电流、电压等进行检测的部件，低压区域则通常对应用于调节控制、通讯等的部件。

通常情况下，高压区域与低压区域之间需要设置隔离结构以保证BMS整体安全性；然而，现有技术中，BMS中的各部件通常根据实现的功能而在空间上关联布置，导致高压区域与低压区域之间存在较多的交错，进而使得隔离结构的数量较多，BMS的制造成本较高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种电池管理系统及车辆，以解决现有BMS中隔离结构的数量较多，BMS的制造成本较高的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种电池管理系统，应用于车辆，所述车辆包括动力电池与蓄电池，所述电池管理系统包括：

传感器组件，所述传感器组件用于采集所述动力电池的传感数据；

第一控制器，所述第一控制器与所述传感器组件电连接；

隔离组件；

低压组件，所述低压组件包括电源模块、通讯模块以及电池控制单元，所述电源模块与所述通讯模块均通过所述隔离组件连接至所述第一控制器，所述电池控制单元与所述通讯模块电连接，所述蓄电池用于向所述电源模块供电。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种车辆，包括动力电池、蓄电池以及上述的电池管理系统；

所述电池管理系统所包括的传感器组件连接至所述动力电池，所述电池管理系统所包括的低压组件中的电源模块连接至所述蓄电池。

本实用新型实施例提供的电池管理系统，包括传感器组件、第一控制器、隔离组件以及低压组件；其中，低压组件包括电源模块、通讯模块以及电池控制单元；第一控制器与传感器组件电连接，电源模块与通讯模块通过隔离组件与第一控制器连接，电池控制单元则与通讯模块连接。本实施例中，电源模块与通讯模块通过隔离组件与高压部分进行隔离，而电池控制单元则直接与通讯模块进行连接，进而无需在电池控制单元处再单独做隔离，进而可以减少隔离结构的数量，降低电池管理系统的制造成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的电池管理系统的一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的电池管理系统的另一种结构示意图；

图3为本实用新型实施例中电池管理系统与动力电池装配的一示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本实用新型的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本实用新型的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

除非另作定义，本实用新型中使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

如图1所示，本实用新型实施例提供的电池管理系统，应用于车辆，所述车辆包括动力电池与蓄电池，所述电池管理系统包括：

传感器组件100，所述传感器组件100用于采集所述动力电池的传感数据；

第一控制器200，所述第一控制器200与所述传感器组件100电连接；

隔离组件300；

低压组件400，所述低压组件400包括电源模块410、通讯模块420以及电池控制单元430，所述电源模块410与所述通讯模块420均通过所述隔离组件300连接至所述第一控制器200，所述电池控制单元430与所述通讯模块420电连接，所述蓄电池用于向所述电源模块410供电。

上述动力电池可以认为是车辆中的高压电池，相对地，蓄电池可以认为是车辆中的低压电池。上述传感器组件100主要用于采集动力电池的传感数据，例如电压、电流等，由于传感器组件100与动力电池存在比较直接的连接关系，因此通常将传感器组件100划分为高压部分。

第一控制器200可以是例如微控制器(Micro Controller Unit，MCU)、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)或者单片机等类型的控制器，此处不做具体限定。第一控制器200与传感器组件100电连接，可用于获取传感器组件100采集的传感数据。

电源模块410与蓄电池连接，电源模块410可以认为是用于将蓄电池输入电压转换成其他电路的工作电压的模块。通讯模块420以及电池控制单元(Battery Control Unit，BCU)430通常由电源模块410进行供电，而蓄电池通常为低压电池，因此，可以认为上述的电源模块410、通讯模块420以及BCU属于低压组件400的组成部分。

隔离组件300用于隔离上述的高压部分与低压组件400，容易理解的是，隔离组件300可以是类似于光耦、变压器的结构等，能够实现高压与低压隔离即可。本实施例中，电源模块410与通讯模块420通过隔离组件300与高压部分进行隔离，而BCU则直接与通讯模块420进行连接，进而无需在BCU处再单独做隔离；相比现有技术中，在BCU与传感器组件100处分别做隔离的结构，本实施例可以节省隔离的数量，降低隔离成本。

如图3所示，在一个示例中，上述动力电池包括多个电池单元，每一电池单元分别对应连接一电池管理单元(Battery Management Unit，BMU)，每一个BMU可以对应一个从属控制器(Slave Controller)；而多个电池单元对应的多个BMU均可以连接上述BCU以及通讯模块420。

本实用新型实施例提供的电池管理系统，包括传感器组件100、第一控制器200、隔离组件300以及低压组件400；其中，低压组件400包括电源模块410、通讯模块420以及电池控制单元430；第一控制器200与传感器组件100电连接，电源模块410与通讯模块420通过隔离组件300与第一控制器200连接，电池控制单元430则与通讯模块420连接。本实施例中，电源模块410与通讯模块420通过隔离组件300与高压部分进行隔离，而BCU则直接与通讯模块420进行连接，进而无需在BCU处再单独做隔离，进而可以减少隔离结构的数量，降低电池管理系统的制造成本。与此同时，由于BCU通常需要连接较多的电子元件，无需在BCU处做隔离，增加了BCU的可靠性，同时可以有效降低上述隔离组件300的设置难度。

可选地，所述传感器组件100包括第一电流传感器110与第二电流传感器120，所述第一电流传感器110与所述第二电流传感器120连接于所述动力电池的母线上。

第一电流传感器110与第二电流传感器120用于采集动力电池的母线上的电流数据，两者可以是相同类型的电流传感器，也可以是不同类型的传感器，通过数量上的冗余布置，可以提高电流数据采集的可靠性。

在一个较优的实施例中，第一电流传感器110与第二电流传感器120为不同类型的电流传感器，例如，上述第一电流传感器110为分流器式电流传感器，第二电流传感器120为霍尔电流传感器。

结合图2，分流器式电流传感器通常为根据直流电流通过电阻时在电阻两端产生电压的原理制成，该电阻可以对应图中所示的电阻R1；霍尔电流传感器则是利用霍尔效应测量电流的传感器。

本实施例通过采用分流器式电流传感器与霍尔电流传感器采集电流，可以相互校验电流数据，可以有效提高电流数据采集的可靠性与安全性。结合到实际应用中，有助于满足汽车安全完整性等级(Automotive Safety Integration Level，ASIL)中的等级D(即ASIL-D)的要求。

在一个示例中，第一电流传感器110与第二电流传感器120设置在动力电池的负极母线上。

可选地，所述隔离组件300包括电源隔离电路310与数字隔离电路320，所述电源模块410通过所述电源隔离电路310与所述第一控制器200连接，所述通讯模块420通过所述数字隔离电路320与所述第一控制器200连接。

参考图2，以第一控制器200为MCU为例，电源模块410可以通过例如变压器的电源隔离电路310与MCU连接，通讯模块420可以通过例如光耦的数字隔离电路320与MCU连接。

通过将电源模块410与通讯模块420分别通过对应的隔离电路和第一控制器200连接，可以有效提高整个BMS的可靠性与安全性。

在一个示例中，所述通讯模块420包括CAN收发器。

可选地，所述传感器组件100包括电压采集模块130，所述电压采集模块130的电压采样点位于以下至少一个位置：

所述动力电池的用于连接快充结构的第一正极母线上；

所述动力电池的用于连接车载充电器的第二正极母线上；

所述动力电池的用于连接第二控制器的第三正极母线上；

所述动力电池的负极母线上。

参见图2，第一正极母线上的电压采样点可以对应图中的V5位置，第二正极母线上的电压采样点可以对应图中的V4位置，第三正极母线上的电压采样点可以对应图中的V1、V2以及V3位置，负极母线上的电压采样点对应图中的V6位置。

本实施例中，通过设置电压采集模块130，可以有效对动力电池的母线上的电压进行采集，有助于及时发现母线上的电压异常，保证动力电池的安全性。

可选地，所述第三正极母线包括第一母线段、第二母线段以及第三母线段；

所述第一母线段的第一端连接至动力电池的正极，所述第一母线段的第二端通过第一电阻连接所述第二母线段的第一端，所述第二母线段的第二端通过保险丝连接所述第三母线段的第一端，所述第三母线段的第二端连接所述第二控制器；

所述第三正极母线上的电压采样点位于所述第一母线段、所述第二母线段以及所述第三母线段中的至少一个母线段上。

同样结合图2，第一母线段上的电压采样点可以对应图中的V1位置，第二母线段上的电压采样点可以对应图中的V2位置，第三母线段上的电压采样点可以对应图中的V3位置。

通过在以上第一母线段、第二母线段以及第三母线段中的至少一个母线段上设置电压采样点，可以对相应的电子元件，如图示的第一电阻R2和/或保险丝FU的工作状态进行监控，提高BMS整体安全性。

在一个示例中，快充结构连接于图中的“快充+”与“快充-”之间；车载充电器(OnBoard Charger，OBC)连接于图中的“OBC+”与“OBC-”之间；第二控制器可以是MCU，连接于图中的“MCU+”与“MCU-”之间；第二控制器可以指车辆中例如油泵、交流-交流(DC-DC)变换电路、空调压缩机以及汽车加热器(Positive Temperature Coefficient，PTC)中至少一项结构(对应图中电阻R3)的控制器；第一电阻R2可以是预充电阻。

可选地，所述传感器组件100还包括继电器粘连检测模块140，所述继电器粘连检测模块140的输入端连接所述电压采集模块130，所述继电器粘连检测模块140的输出端连接所述第一控制器200。

容易理解的是，继电器粘连检测模块140可以对BMS中的继电器的粘连情况进行检测，而粘连情况的检测的具体实现过程，可以基于对BMS各处的电压的检测来实现。因此，本实施例中，继电器粘连检测模块140输入端连接所述电压采集模块130，以获取电压数据并进一步判断继电器的粘连情况，排除粘连故障。

可选地，所述传感器组件100还包括绝缘检测模块150，所述绝缘检测模块150与所述第一控制器200电连接。

本实施例中，绝缘检测模块150可以是指对动力电池总正绝缘电阻、总负绝缘电阻中的至少一项进行检测的模块，有助于及时发现绝缘安全隐患。

可选地，本实用新型实施例还提供了一种车辆，包括动力电池510、蓄电池520以及上述的电池管理系统；

如图2所示，所述电池管理系统所包括的传感器组件100连接至所述动力电池510，所述电池管理系统所包括的低压组件400中的电源模块410连接至所述蓄电池520。

本实施例提供的车辆是包括了以上实施例中的电池管理系统的车辆，因此以上实施例中电池管理系统的各个具体实施方式，均可以应用到本实施例中的车辆中，并可以取得同样的技术效果，此处不再赘述。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池管理系统，应用于车辆，所述车辆包括动力电池与蓄电池，其特征在于，所述电池管理系统包括：

传感器组件(100)，所述传感器组件(100)用于采集所述动力电池的传感数据；

第一控制器(200)，所述第一控制器(200)与所述传感器组件(100)电连接；

隔离组件(300)；

低压组件(400)，所述低压组件(400)包括电源模块(410)、通讯模块(420)以及电池控制单元(430)，所述电源模块(410)与所述通讯模块(420)均通过所述隔离组件(300)连接至所述第一控制器(200)，所述电池控制单元(430)与所述通讯模块(420)电连接，所述蓄电池用于向所述电源模块(410)供电。

2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述传感器组件(100)包括第一电流传感器(110)与第二电流传感器(120)，所述第一电流传感器(110)与所述第二电流传感器(120)连接于所述动力电池的母线上。

3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述第一电流传感器(110)为分流器式电流传感器，所述第二电流传感器(120)为霍尔电流传感器。

4.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述隔离组件(300)包括电源隔离电路(310)与数字隔离电路(320)，所述电源模块(410)通过所述电源隔离电路(310)与所述第一控制器(200)连接，所述通讯模块(420)通过所述数字隔离电路(320)与所述第一控制器(200)连接。

5.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述通讯模块(420)包括CAN收发器。

6.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述传感器组件(100)包括电压采集模块(130)，所述电压采集模块(130)的电压采样点位于以下至少一个位置：

所述动力电池的用于连接快充结构的第一正极母线上；

所述动力电池的用于连接车载充电器的第二正极母线上；

所述动力电池的用于连接第二控制器的第三正极母线上；

所述动力电池的负极母线上。

7.根据权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于，所述第三正极母线包括第一母线段、第二母线段以及第三母线段；

所述第一母线段的第一端连接至动力电池的正极，所述第一母线段的第二端通过第一电阻连接所述第二母线段的第一端，所述第二母线段的第二端通过保险丝连接所述第三母线段的第一端，所述第三母线段的第二端连接所述第二控制器；

所述第三正极母线上的电压采样点位于所述第一母线段、所述第二母线段以及所述第三母线段中的至少一个母线段上。

8.根据权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于，所述传感器组件(100)还包括继电器粘连检测模块(140)，所述继电器粘连检测模块(140)的输入端连接所述电压采集模块(130)，所述继电器粘连检测模块(140)的输出端连接所述第一控制器(200)。

9.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述传感器组件(100)还包括绝缘检测模块(150)，所述绝缘检测模块(150)与所述第一控制器(200)电连接。

10.一种车辆，其特征在于，包括动力电池(510)、蓄电池(520)以及如权利要求1至9中任一项所述的电池管理系统；

所述电池管理系统所包括的传感器组件(100)连接至所述动力电池(510)，所述电池管理系统所包括的低压组件(400)中的电源模块(410)连接至所述蓄电池(520)。

Images