CN216013587U - 高边继电器粘连检测电路和电池系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高边继电器粘连检测电路和电池系统。高边继电器粘连检测电路包括：自举电路、检测电路、高边继电器、BMS模块，自举电路的输入端用于连接电源模块的正极，检测电路的输入端连接自举电路的输出端，高边继电器的一端连接自举电路的输入端，高边继电器的另一端连接检测电路的输出端，BMS模块用于检测自举电路的输入端、自举电路的输出端、检测电路的输出端的电压信息，并根据电压信息检测高边继电器的粘连。本申请的BMS模块通过检测自举电路和检测电路的输入端和输出端的电压信息，通过电压信息即可判断高边继电器是否发生粘连，从而及时发现故障，提高电路的安全性。

Description

高边继电器粘连检测电路和电池系统

技术领域

本申请涉及继电器技术领域，尤其是涉及一种高边继电器粘连检测电路和电池系统。

背景技术

继电器是一种电控制器件，在很多电力电子系统中应用广泛，如电动汽车的启停系统、风机控制系统等。继电器一般用于实现能量供应的通断，然而继电器的粘连故障会导致动力源不能及时断开，存在安全风险，因此亟需一种解决方案。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种高边继电器粘连检测电路，能够检测高边继电器是否有粘连。

根据本申请的第一方面实施例的高边继电器粘连检测电路，包括：自举电路、检测电路、高边继电器、BMS模块，所述自举电路的输入端用于连接电源模块的正极，所述检测电路的输入端连接所述自举电路的输出端，所述高边继电器的一端连接所述自举电路的输入端，所述高边继电器的另一端连接所述检测电路的输出端，所述BMS模块用于检测所述自举电路的输入端、所述自举电路的输出端、所述检测电路的输出端的电压信息，并根据所述电压信息检测所述高边继电器的粘连。

根据本申请实施例的高边继电器粘连检测电路，至少具有如下有益效果：BMS模块通过检测自举电路和检测电路的输入端和输出端的电压信息，通过电压信息即可判断高边继电器是否发生粘连，从而及时发现故障，提高电路的安全性。

根据本申请的一些实施例，所述检测电路包括：电路开关，所述电路开关连接所述自举电路和所述BMS模块，所述BMS模块控制所述电路开关通断。

根据本申请的一些实施例，所述检测电路还包括：限流电阻，所述限流电阻的一端连接所述电路开关，所述限流电阻的另一端连接所述检测电路的输出端。

根据本申请的一些实施例，还包括：第一二极管，所述第一二极管的正极连接所述限流电阻，所述第一二极管的负极连接所述高边继电器。

根据本申请的一些实施例，还包括：预充继电器和预充电阻，所述预充继电器的一端连接所述自举电路的输入端，所述预充继电器的另一端连接所述检测电路的输出端，所述预充电阻的一端连接所述预充继电器，所述预充电阻的另一端连接所述高边继电器。

根据本申请的一些实施例，所述自举电路包括：自举芯片，所述自举芯片的电压输入端用于连接电源模块的正极，所述自举芯片的电压输出端连接所述检测电路的输入端。

根据本申请的一些实施例，所述自举电路还包括：自举电容和第二二极管，所述自举电容的一端连接所述自举芯片的升压端，所述自举电容的另一端连接所述第二二极管的负极，所述第二二极管的正极用于连接所述电源模块的负极。

根据本申请的一些实施例，所述自举电路还包括：电感和滤波电容，所述电感的一端连接所述自举芯片的电压输出端，所述电感的另一端连接所述自举电路的输出端，所述滤波电容的一端连接所述电感，所述滤波电容的另一端用于连接所述电源模块的负极。

根据本申请的一些实施例，所述自举电路还包括：第一电阻、第二电阻，所述第一电阻的一端连接所述电感，所述第一电阻的另一端连接所述自举芯片的反馈端，所述第二电阻的一端连接所述自举芯片的反馈端，所述第二电阻的另一端用于连接所述电源模块的负极。

根据本申请的第二方面实施例的电池系统，包括上述第一方面实施例的高边继电器粘连检测电路。

本申请的附加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，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：

图1为本申请实施例高边继电器粘连检测电路的模块图；

图2为本申请一实施例高边继电器粘连检测电路的示意图；

图3为本申请另一实施例高边继电器粘连检测电路的示意图；

图4为本申请实施例自举电路的电路图。

附图标记：

自举电路110、检测电路120、高边继电器130；

BMS模块140、电源模块150。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，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，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

示意性实施例，本申请的高边继电器应用于电动汽车的启停系统中，BMS(BatteryManagement System，电池管理系统)用于根据控制指令控制高边继电器的开合和采集电路中的电流电压信息，以此监控电池的充放电过程，提高电池系统的安全性。

一些实施例，参照图1，本申请提出一种高边继电器粘连检测电路，包括：自举电路110、检测电路120、高边继电器130、BMS模块140，自举电路110的输入端用于连接电源模块150的正极，检测电路120的输入端连接自举电路110的输出端，高边继电器130的一端连接自举电路110的输入端，高边继电器130的另一端连接检测电路120的输出端，BMS模块140用于检测自举电路110的输入端、自举电路110的输出端、检测电路120的输出端的电压信息，并根据电压信息检测高边继电器130的粘连。

具体示例，本申请通过在电源模块150的正极连接自举电路110，通过自举电路110将电源模块150的电压经过升压后输入到检测电路120中，当高边继电器130处于不同的开合状态时，自举电路110输出的电压会流经不同的电子器件，从而形成不同的电流回路，不同电流回路情况下的电压分布也不同，通过BMS模块140检测的电压信息，即可判断高边继电器130的粘连状态，从而及时发现高边继电器130的故障，提高电池系统的安全性。

图中的a点为自举电路110的输入端，b点为自举电路110的输出端和检测电路120的输入端，c点为检测电路120的输出端，BMS模块140可以检测出a点、b点、c点的电压大小，通过比较不同检测点的电压信息，即可得到高边继电器130的通断状态，以此判断出高边继电器130是否发生粘连，在检测到高边继电器130发生粘连后，BMS模块140会输出报警信息，通知用户及时进行检修，降低电池系统热失控的风险。

一些实施例，参照图2，检测电路120包括：电路开关Q2，电路开关Q2连接自举电路110和BMS模块140，BMS模块140控制电路开关Q2通断。示例，在检测电路120中设置电路开关Q2并通过BMS模块140进行控制，当电路开关Q2为闭合状态时，检测电路120导通，高边继电器粘连检测电路开始工作，检测高边继电器130是否发生粘连；当电路开关Q2为截止状态时，高边继电器粘连检测电路停止工作，电源模块150可以通过高边继电器130向负载提供电能。电路开关Q2可以设置为小功率的继电器或者PMOS，都可以在BMS模块140的控制下通断。在一些其他实施例中，可以在自举电路110中设置开关，也可以达到控制高边继电器粘连检测电路工作的效果。

一些实施例，检测电路120还包括：限流电阻R0，限流电阻R0的一端连接电路开关Q2，限流电阻R0的另一端连接检测电路120的输出端。通过设置限流电阻R0，当检测电路120导通时，可以限制流经检测电路120的电流大小，且通过限流电阻R0的分压，使得检测点c处的电压与检测点b处的电压具有明显的区分，便于BMS模块140分辨电压信息。在一些其他实施例中，也可以设置为其它具有限流分压作用的电子器件，如二极管等。

一些实施例，高边继电器粘连检测电路还包括：第一二极管D1，第一二极管D1的正极连接限流电阻R0，第一二极管D1的负极连接高边继电器130。通过设置第一二极管D1，防止电流逆流，以保护粘连检测电路。

一些实施例，参照图3，高边继电器粘连检测电路还包括：预充继电器Q3和预充电阻Pre-R，预充继电器Q3的一端连接自举电路110的输入端，预充继电器Q3的另一端连接检测电路120的输出端，预充电阻Pre-R的一端连接预充继电器Q3，预充电阻Pre-R的另一端连接高边继电器130。高边继电器130在负载电路瞬间接通的情况下，会存在瞬间电流过高的问题，此时会导致高边继电器130损坏。通过设置预充继电器Q3和预充电阻Pre-R，在高边继电器130接通前预充继电器Q3先接通，由于设置有预充电阻Pre-R，预充回路中的电流不会过大，当回路中电流稳定后再接通高边继电器130，以保护高边继电器130。

下面以一个具体实施例，详细描述本申请高边继电器粘连检测电路的检测原理。参照图3，为使附图清楚，BMS模块140并未在图中示出，Q1为高边继电器130。在正常运行的情况下，通过BMS模块140控制高边继电器130的通断，以向负载提供或切断电源。当需要检测高边继电器130是否粘连时，BMS模块140向高边继电器130、电路开关Q2和预充继电器Q3发送断开指令，使其处于断开状态。此时BMS模块140测量检测点a、检测点b、检测点c处的电压，检测点a和检测点b之间的压差记为Vba，检测点a和检测点c之间的压差记为Vca，第一二极管D1导通时的压降记为Vf。BMS模块140首先判断Vca是否与Vba相等，若相等，则说明电路开关Q2发生了短路，BMS模块140输出电路开关Q2故障的信息；若检测到Vca等于0，则说明电路开关Q2未发生短路，为正常状态。然后BMS模块140发送闭合指令，使电路开关Q2闭合，此时高边继电器130和预充继电器Q3仍处于断开状态，此时BMS模块140重新测量检测点a、检测点b、检测点c处的电压并计算压差，若Vca＝Vba，则说明高边继电器130和预充继电器Q3都为断开状态，未发生粘连；若Vca＝Vf，则说明至少有预充继电器Q3为闭合状态，发生了粘连；若Vca＝(Vba-Vf)*Pre-R/(Pre-R+R0)，则说明高边继电器130为闭合状态，发生了粘连。当粘连故障发生时，BMS模块140会根据检测的电压信息发送不同的故障信息，方便用户检修排查故障，且在每次闭合高边继电器130或预充继电器Q3时，都可以进行一次检测，以确保继电器的安全性。

一些实施例，参照图4，自举电路110包括：自举芯片U1，自举芯片U1的电压输入端用于连接电源模块150的正极，自举芯片U1的电压输出端连接检测电路120的输入端。自举芯片U1的VIN端口即为电压输入端，也为自举电路110的输入端，自举芯片U1的SW端口即为电压输出端，也为自举电路110的输出端，通过集成的自举芯片U1进行升压，提高了自举电路110的稳定性。

一些实施例，自举电路110还包括：自举电容C0和第二二极管D2，自举电容C0的一端连接自举芯片U1的升压端，自举电容C0的另一端连接第二二极管D2的负极，第二二极管D2的正极用于连接电源模块150的负极。自举芯片U1的BST端口为升压端，通过连接自举电容C0，起到将自举芯片U1的输出端电压抬升的作用，第二二极管D2起到反向截止的作用，第二二极管D2的耐压要大于电源模块150的正极与负极之间的压差与需要抬升的电压之和。

一些实施例，自举电路110还包括：电感L1和滤波电容C1，电感L1的一端连接自举芯片U1的电压输出端，电感L1的另一端连接自举电路110的输出端，滤波电容C1的一端连接电感L1，滤波电容C1的另一端用于连接电源模块150的负极。通过电感L1和滤波电容C1滤除输出电压中的交流成分，提高电路的稳定性。

一些实施例，自举电路110还包括：第一电阻R1、第二电阻R2，第一电阻R1的一端连接电感L1，第一电阻R1的另一端连接自举芯片U1的反馈端，第二电阻R2的一端连接自举芯片U1的反馈端，第二电阻R2的另一端用于连接电源模块150的负极。自举芯片U1的FB端口为反馈端，通过设置第一电阻R1和第二电阻R2采集输出端的电压，然后不断调整自举芯片U1内部开关管的开关频率，以保证稳定的电压输出。

一些实施例，本申请还提出一种电池系统，包括上述实施例中的高边继电器粘连检测电路，通过在电池系统中设置高边继电器粘连检测电路，可以及时发现高边继电器130是否发生粘连，防止因高边继电器130粘连而使电池产生热失控，保护电池系统。

本申请的描述中，参考术语“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”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申请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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.高边继电器粘连检测电路，其特征在于，包括：

自举电路，所述自举电路的输入端用于连接电源模块的正极；

检测电路，所述检测电路的输入端连接所述自举电路的输出端；

高边继电器，所述高边继电器的一端连接所述自举电路的输入端，所述高边继电器的另一端连接所述检测电路的输出端；

BMS模块，所述BMS模块用于检测所述自举电路的输入端、所述自举电路的输出端、所述检测电路的输出端的电压信息，并根据所述电压信息检测所述高边继电器的粘连。

2.根据权利要求1所述的高边继电器粘连检测电路，其特征在于，所述检测电路包括：电路开关，所述电路开关连接所述自举电路和所述BMS模块，所述BMS模块控制所述电路开关通断。

3.根据权利要求2所述的高边继电器粘连检测电路，其特征在于，所述检测电路还包括：限流电阻，所述限流电阻的一端连接所述电路开关，所述限流电阻的另一端连接所述检测电路的输出端。

4.根据权利要求3所述的高边继电器粘连检测电路，其特征在于，还包括：第一二极管，所述第一二极管的正极连接所述限流电阻，所述第一二极管的负极连接所述高边继电器。

5.根据权利要求1所述的高边继电器粘连检测电路，其特征在于，还包括：预充继电器和预充电阻，所述预充继电器的一端连接所述自举电路的输入端，所述预充继电器的另一端连接所述检测电路的输出端，所述预充电阻的一端连接所述预充继电器，所述预充电阻的另一端连接所述高边继电器。

6.根据权利要求1至5任一项所述的高边继电器粘连检测电路，其特征在于，所述自举电路包括：自举芯片，所述自举芯片的电压输入端用于连接电源模块的正极，所述自举芯片的电压输出端连接所述检测电路的输入端。

7.根据权利要求6所述的高边继电器粘连检测电路，其特征在于，所述自举电路还包括：自举电容和第二二极管，所述自举电容的一端连接所述自举芯片的升压端，所述自举电容的另一端连接所述第二二极管的负极，所述第二二极管的正极用于连接所述电源模块的负极。

8.根据权利要求7所述的高边继电器粘连检测电路，其特征在于，所述自举电路还包括：电感和滤波电容，所述电感的一端连接所述自举芯片的电压输出端，所述电感的另一端连接所述自举电路的输出端，所述滤波电容的一端连接所述电感，所述滤波电容的另一端用于连接所述电源模块的负极。

9.根据权利要求8所述的高边继电器粘连检测电路，其特征在于，所述自举电路还包括：第一电阻、第二电阻，所述第一电阻的一端连接所述电感，所述第一电阻的另一端连接所述自举芯片的反馈端，所述第二电阻的一端连接所述自举芯片的反馈端，所述第二电阻的另一端用于连接所述电源模块的负极。

10.电池系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的高边继电器粘连检测电路。

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