CN217333155U - 接触器控制电路和电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种接触器控制电路和电池管理系统，涉及电池管理系统的技术领域，包括控制芯片、电源控制模块、接触器线圈和监测模块；控制芯片，通过第一控制通道与电源控制模块相连接，用于控制电源控制模块的开关状态；监测模块，通过第二控制通道与电源控制模块相连接，用于监测控制芯片的异常状态，并控制电源控制模块的开关状态；电源控制模块，用于为接触器线圈提供电能，通过对BMS控制芯片的冗余监控，以缓解了接触器在BMS工作异常的情况下，无法及时进行高压断电的技术问题。

Description

接触器控制电路和电池管理系统

技术领域

本实用新型涉及电池管理系统的技术领域，尤其是涉及一种接触器控制电路和电池管理系统。

背景技术

在车辆的电池管理系统(Battery Management System，BMS)中，主控板需要对电池包中的接触器进行控制，以达到电池包正常输出高压的目的。

当前一般通过BMS的MCU控制芯片对接触器的电源通电情况进行控制，但当该MCU工作出现异常时，则无法保证及时对接触器进行高压断电处理，不能确保驾驶等相关人员的人身安全。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种接触器控制电路和电池管理系统，通过对BMS控制芯片的冗余监控，以缓解了接触器在BMS工作异常的情况下，无法及时进行高压断电的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种接触器控制电路，包括：控制芯片、电源控制模块、接触器线圈和监测模块；

所述控制芯片，通过第一控制通道与所述电源控制模块相连接，用于控制所述电源控制模块的开关状态；

所述监测模块，通过第二控制通道与所述电源控制模块相连接，用于监测所述控制芯片的异常状态，并控制所述电源控制模块的开关状态；

所述电源控制模块，用于为所述接触器线圈提供电能。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述控制芯片，还用于在自检到所述控制芯片状态异常的情况下，控制所述电源控制模块的关断。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述监测模块，还用于在所述控制芯片状态异常的情况下，控制所述电源控制模块的关断。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述接触器控制电路还包括高边驱动和低边驱动，所述电源控制模块与所述高边驱动相连接，所述高边驱动与所述接触器线圈相连接，所述接触器线圈与所述低边驱动相连接；

所述电源控制模块，还用于在开启状态下，通过所述高边驱动和所述低边驱动对所述接触器线圈进行使能。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述接触器控制电路还包括芯片电源模块，与所述控制芯片相连接，用于为所述控制芯片提供电能。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述芯片电源模块和所述监测模块集成于电源管理芯片上。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述第一控制通道和所述第二控制通道上分别设置有下拉电阻；

所述下拉电阻，用于在所述控制芯片和所述监测模块均异常的情况下，控制所述电源控制模块的关断。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述监测模块还用于监测所述控制芯片的供电状态是否异常，并在所述供电状态异常的情况下，控制所述电源控制模块的关断。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述监测模块还用于在所述控制芯片未按照预设频率反馈信号的情况下，控制所述电源控制模块的关断。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种电池管理系统，包括如上所述的接触器控制电路。

本实用新型实施例带来了一种接触器控制电路和电池管理系统，采用针对BMS的控制芯片MCU的冗余监控机制，MCU能够监控自身的运行情况的同时，还可通过额外引入的监测模块实现对BMS异常状态的监测，进而通过双重监测，保证接触器应用的可靠性；其中，当MCU监控到自身的运行故障，可以通过自身的IO口输出有效的控制信号，再经第一控制通道控制电源控制模块关断，以达到快速断开高压回路的目的；当监测模块监控到BMS系统状态异常时，通过第二控制通道控制关断电源控制模块，进而实现关断接触器线圈供电电源，以达到接触器弹开、断开高压的目的。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种接触器控制电路的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种接触器控制电路的结构框图；

图3为本实用新型实施例提供的又一种接触器控制电路的结构框图；

图4为本实用新型实施例提供的一种接触器控制电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动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。

目前，BMS系统为了保证接触器的安全可靠性，往往需要对接触器进行及时的高压切断操作。当检测出电池包的电芯发生过欠压或者过流的情况或其他工作异常时，需要BMS立即进入安全状态，也就是使得电池包的接触器处于脱开状态以达到断开高压的目的，保证驾驶员等相关人员人身安全。

但若BMS的检测系统自身出现异常，则根据上述方法并不能及时对接触器进行高压关断控制，进而影响驾驶员等人员的安全。

基于此，本实用新型实施例提供的一种接触器控制电路和电池管理系统，可以通过监测模块对控制芯片的异常状态进行监测的同时，控制芯片自身还进行自检，通过冗余双重的异常状态监控，保证接触器进行及时的高压关断操作，进而保证应用安全。

下面通过实施例进行详细描述。

图1为本实用新型实施例提供的一种接触器控制电路的结构框图。

如图1所示，该接触器控制电路，包括：控制芯片、电源控制模块、接触器线圈和监测模块；控制芯片分别与电源控制模块和监测模块相连接，电压控制模块还与监测模块以及接触器线圈相连接；

控制芯片，通过第一控制通道控制电源控制模块的开关状态；

监测模块，监测所述控制芯片的异常状态，并通过第二控制通道控制所述电源控制模块的开关状态；

所述电源控制模块，用于为所述接触器线圈提供电能。

在实际应用的优选实施例中，采用针对BMS的控制芯片MCU的冗余监控机制，MCU能够监控自身的运行情况的同时，还可通过额外引入的监测模块实现对BMS异常状态的监测，进而通过双重监测，保证接触器应用的可靠性；其中，当MCU监控到自身的运行故障，可以通过自身的IO口输出有效的控制信号，再经第一控制通道控制电源控制模块关断，以达到快速断开高压回路的目的；当监测模块监控到BMS系统状态异常时，通过第二控制通道控制关断电源控制模块，进而实现关断接触器线圈供电电源，以达到接触器弹开、断开高压的目的。

可以理解的是，无论控制芯片自行检测或者监测模块监测到控制芯片的异常状态，即经第一控制通道或者第二控制通道任一对电源控制模块进行关断控制，该接触器线圈就无法使能。

作为一种可选的实施例，第一控制通道和第二控制通道通过与门与电源控制模块连接，当第一控制通道与第二控制通道处于开启状态，即控制芯片自检和监测模块监测下的控制芯片均状态正常时，才能实现接触器电源的开启，为接触器线圈使能。

在一些实施例中，作为第一种接触器高压断电方式，该控制芯片，还用于对其控制芯片的工作状态进行自我检测，并在自检到控制芯片状态异常的情况下，通过第一控制通道，控制电源控制模块的关断，以保证接触器线圈在此情况下不会使能，进而使得接触器处于脱开状态。

其中，第一控制通道为图1中点状虚线所示。

示例性地，如图4所示，当BMS系统的MCU监控到自身工作异常并影响到车辆正常运行及驾乘人员身安全时，可以触发通用输入输出接口GPIO的控制信号，通过第一控制通道直接断开接触器的电源控制模块，实现断开接触器切断高压回路进入功能安全状态的目的。

在一些实施例中，作为第二种接触器高压断电方式，监测模块，还用于对控制芯片的状态进行监测，并在监测到控制芯片状态异常的情况下，通过第二控制通道，控制电源控制模块的关断，以保证接触器线圈在此情况下不会使能，进而使得接触器处于脱开状态。

其中，第二控制通道可里为图1中所示的黑色加粗线段。

在一些实施例中，如图2所示，该接触器控制电路还包括高边驱动和低边驱动，接触器线圈可通过高边驱动与电源控制模块相连接；具体地，所述电源控制模块与所述高边驱动相连接，所述高边驱动与所述接触器线圈相连接，所述接触器线圈与所述低边驱动相连接；其中，低边驱动是为了将接触器线圈接地。

所述电源控制模块，还用于在开启状态下，通过所述高边驱动和所述低边驱动对所述接触器线圈进行使能，此时接触器吸合。

在一些实施例中，如图2所示，所述接触器控制电路还包括芯片电源模块，与所述控制芯片相连接，用于为所述控制芯片提供电能。

其中，该监测模块可理解为能够对控制芯片进行监测的电路。

作为一种可选的实施例，如图3所示，芯片电源模块和监测模块可集成复用于电源管理芯片SBC上。

在一些实施例中，如图4所示，第一控制通道和第二控制通道上分别设置有下拉电阻；

该下拉电阻，用于在控制芯片和监测模块均异常的情况下，控制电源控制模块的关断。即当MCU和SBC同时异常，不能可靠输出控制信号时，可由第一控制通道/第二控制通道默认配置的下拉电阻实现断开接触器切断高压回路的目的。

在一些实施例中，如图4所示，所述监测模块还用于监测所述控制芯片的供电状态是否异常，并在所述供电状态异常的情况下，控制所述电源控制模块的关断。

示例性地，当电源管理芯片SBC监控到控制芯片的电源电压1/2/3(VCC1/VCC2/VCC3)发生过压或欠压等故障，SBC直接关断对控制芯片的电源输出，并触发控制信号FS从控制引脚FS0B输出，通第二控制通道直接断开接触器的电源控制模块，实现断开接触器切断高压回路进入功能安全状态的目的。

其中，电源控制模块可理解为由两个MOS管进行组合得到的电源控制开关，该电源由车辆上的蓄电池提供；当电压控制模块处于开启状态，接触器电源处的电平与电源位置的电平一致，当电压控制模块处于关断状态，接触器电源处的电平为零，无法为接触器线圈使能。

需要说明的是，可通过电源电压1/2/3的情况监测出控制芯片的供电状态，该电源管理芯片的控制引脚还连接一个电源高电平，以保证在控制芯片供电状态正常时，控制引脚能够输出高电平信号；在此基础上，在一些实施例中，所述监测模块还可用于对控制芯片的工作状态进行监测；示例性地，在所述控制芯片未按照预设频率，将信号反馈至电源管理芯片的情况下，电源管理芯片认为控制芯片工作状态异常，此时控制所述电源控制模块的关断。

其中，控制芯片的反馈信号，可通过其I2C串行通讯接口发送至电源管理芯片中。

本申请对接触器供电控制进行冗余设计，分为通过MCU和SBC两个不同的控制通道，使得当BMS发生工作异常需要立即断开接触器以达到切断高压回路时，可以通过不同的方式使得系统立即切断高压回路进入功能安全状态，以达到保护驾乘人员人身安全的目的。

在一些实施例中，本实用新型实施例还提供一种电池管理系统，包括如上所述的接触器控制电路。

示例性地，接触器控制电路为BMS系统内部的接触器部分控制电路如图4所示，MCU为BMS的主控制器，用于控制接触器等内部器件的工作，SBC为电源管理芯片，为MCU提供多路可监控的电源，接触器线圈由高边驱动和低边驱动同时控制，其中高边驱动的供电由VBAT接触器电源通过电源控制模块的开关状态得到，VBAT电源由车上蓄电池提供。

本实用新型实施例提供的电池管理系统，与上述实施例提供的接触器控制电路具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种接触器控制电路，其特征在于，包括：控制芯片、电源控制模块、接触器线圈和监测模块；

所述控制芯片，通过第一控制通道与所述电源控制模块相连接，用于控制所述电源控制模块的开关状态；

所述监测模块，通过第二控制通道与所述电源控制模块相连接，用于监测所述控制芯片的异常状态，并控制所述电源控制模块的开关状态；

所述电源控制模块，用于为所述接触器线圈提供电能。

2.根据权利要求1所述的接触器控制电路，其特征在于，所述控制芯片，还用于在自检到所述控制芯片状态异常的情况下，控制所述电源控制模块的关断。

3.根据权利要求1或2所述的接触器控制电路，其特征在于，所述监测模块，还用于在所述控制芯片状态异常的情况下，控制所述电源控制模块的关断。

4.根据权利要求1所述的接触器控制电路，其特征在于，所述接触器控制电路还包括高边驱动和低边驱动，所述电源控制模块与所述高边驱动相连接，所述高边驱动与所述接触器线圈相连接，所述接触器线圈与所述低边驱动相连接；

所述电源控制模块，还用于在开启状态下，通过所述高边驱动和所述低边驱动对所述接触器线圈进行使能。

5.根据权利要求1所述的接触器控制电路，其特征在于，所述接触器控制电路还包括芯片电源模块，与所述控制芯片相连接，用于为所述控制芯片提供电能。

6.根据权利要求5所述的接触器控制电路，其特征在于，所述芯片电源模块和所述监测模块集成于电源管理芯片上。

7.根据权利要求1所述的接触器控制电路，其特征在于，所述第一控制通道和所述第二控制通道上分别设置有下拉电阻；

所述下拉电阻，用于在所述控制芯片和所述监测模块均异常的情况下，控制所述电源控制模块的关断。

8.根据权利要求5所述的接触器控制电路，其特征在于，所述监测模块还用于监测所述控制芯片的供电状态是否异常，并在所述供电状态异常的情况下，控制所述电源控制模块的关断。

9.根据权利要求5或8所述的接触器控制电路，其特征在于，所述监测模块还用于在所述控制芯片未按照预设频率反馈信号的情况下，控制所述电源控制模块的关断。

10.一种电池管理系统，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的接触器控制电路。

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