CN218003679U

CN218003679U - 一种储能电池温控系统检测电路

Info

Publication number: CN218003679U
Application number: CN202222224162.6U
Authority: CN
Inventors: 杜成瑞; 马青峰; 陈小锋; 郭军
Original assignee: Xingchu Century Technology Shenzhen Co ltd
Current assignee: Xingchu Century Technology Shenzhen Co ltd
Priority date: 2022-08-23
Filing date: 2022-08-23
Publication date: 2022-12-09
Anticipated expiration: 2032-08-23

Abstract

本实用新型公开了一种储能电池温控系统检测电路，包括第一电压检测电路、第一滤波电路、第二电压检测电路、第二滤波电路、MCU1、MCU2、开关驱动电路DR1、MOSFET门极驱动电路DR2和继电器驱动电路DR3。本实用新型在原有加热电路上增加了检测电路，通过检测加热膜两端的电压Uh和电池电压Ub，结合此时开关S2的驱动信号判断此时加热控制电路是否故障，从而能够及时检测到加热膜控制电路是否工作正常。当加热电路故障时及时进行保护，并给出故障告警信号。

Description

一种储能电池温控系统检测电路

技术领域

本实用新型涉及储能电池温控技术领域，具体涉及一种储能电池温控系统检测电路。

背景技术

储能电池，尤其是磷酸铁锂电池在环境温度较低时，充电和放电性能都会收到明显的影响。尤其是当环境低于0℃，大部分磷酸铁锂电池都无法实现充电功能。因此储能电池在气温较低的地区应用时，会在系统中集成加热装置，用于在电芯温度较低时加热电芯到适合电池充电的温度。

其中常用的加热装置为阻性加热膜，通过在加热膜两端连接电源，使得加热膜自身产生热量从而提高电池温度。如图1所示为一个典型的等效电路。加热膜的一端通过开关S2连接电池模组的正端B+。加热膜的另一端通过开关S1连接电池模组的负端B-。开关B1连接电池正端和储能功率变换器(PCS)正端接入点P+，开关B2连接加热膜和开关S1的公共端以及PCS负端接入点P-。

其中开关S1也可以位于B+引出线。其中开关S2也可以串联与加热膜另一端。其中开关B1和B2可以二选一保留，另一个开关进行短接，不影响电路断开的功能。

传统加热电路中，当开关S2因为故障导致器件失效形成短路时，只要开关S1导通且电池仍有电量，或者开关B1、B2导通的同时PCS在进行充电，则会导致加热膜持续加热电池直到电池温度超过保护限值，触发高温保护。因为加热膜在这种状况下无法有效切除，因此导致系统的损耗大幅增加，此外还会频繁触发过温保护。因此需要有效快速的检测出这种故障。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种储能电池温控系统检测电路解决了不能及时检测到加热膜控制电路是否工作正常的问题。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案为：一种储能电池温控系统检测电路，包括第一电压检测电路、第一滤波电路、第二电压检测电路、第二滤波电路、MCU1、MCU2、开关驱动电路DR1、MOSFET门极驱动电路DR2和继电器驱动电路DR3，所述PCS的正端接入点P+通过开关B1与开关S2的漏极、电池的一端、开关驱动电路DR1的一端和第一电压检测电路连接，所述PCS的负端接入点P-通过开关B2分别与加热膜的一端、第二电压检测电路和开关S1的一端连接，所述开关S1的另一端与继电器驱动电路DR3的一端连接，所述开关S2的栅极与MOSFET门极驱动电路DR2的一端连接，所述开关S2的源极分别与第二电压检测电路和加热膜的另一端连接，所述开关驱动电路DR1的另一端、MOSFET门极驱动电路DR2的另一端和继电器驱动电路DR3的另一端均与MCU1的输出端连接，所述第一电压检测电路通过第一滤波电路与MCU1的输入端连接，所述第二电压检测电路通过第二滤波电路与MCU1的输入端连接，所述开关B1和开关B2联动控制，所述开关B1和开关B2联动控制，所述MCU1通过开关驱动电路DR1控制开关B1和开关B2的开闭，所述MCU1通过MOSFET门极驱动电路DR2控制开关S2的开闭，所述MCU1通过继电器驱动电路DR3控制开关S1的开闭，所述MCU1和用于控制PCS的MCU2相连接。

进一步地：所述第一电压检测电路包括电阻R6-R9以及运算放大器OP2，所述运算放大器OP2的反相输入端分别与电阻R6的一端和电阻R8的一端连接，所述电阻R6的另一端连接电池正极，所述电阻R8的另一端分别与运算放大器OP2的输出端和第一滤波电路连接，所述运算放大器OP2的正相输入端分别与电阻R7的一端和接地电阻R9连接，所述电阻R7的另一端连接电池负极。

进一步地：所述第一滤波电路包括电阻R10和电容C2，所述电阻R10的一端与运算放大器OP2的输出端连接，所述电阻R10的另一端分别与接地电容C2和MCU1的ADC输入口连接。

进一步地：所述第二电压检测电路包括电阻R1-R4以及运算放大器OP1，所述运算放大器OP1的反相输入端分别与电阻R1的一端和电阻R3的一端连接，所述电阻R1的另一端连接加热膜一端，所述电阻R3的另一端分别与运算放大器OP1的输出端和第二滤波电路连接，所述运算放大器OP1的正相输入端分别与电阻R2的一端和接地电阻R4连接，所述电阻R2的另一端连接加热膜另一端。

进一步地：所述第二滤波电路包括电阻R5和电容C1，所述电阻R5的一端与运算放大器OP1的输出端连接，所述电阻R5的另一端分别与接地电容C2和MCU1的ADC输入口连接。

进一步地：所述开关驱动电路DR1和继电器驱动电路DR3的电路结构相同，包括驱动电源、继电器线圈、二极管D11、三极管Q11、电容C11和电阻R11，所述电阻R11的一端连接MCU1，所述电阻R11的另一端分别与电容C11的一端和三极管Q11的基极连接，所述三极管Q11的集电极分别与二极管D11的正极和继电器线圈的一端连接，所述继电器线圈的另一端连接驱动电源的正极，所述驱动电源的负极、电容C11的另一端和三极管Q11的发射极均连接到地，所述继电器线圈用于控制开关B1和开关B2的开通和关断。

进一步地：所述MOSFET门极驱动电路DR2包括电阻R21-R25、光电耦合器U1、驱动电源、三极管Q21、Q22以及二极管D21、D22，所述电阻R21的一端连接MCU1，所述电阻R21的另一端连接电阻R22的一端和光电耦合器U1的1端，所述光电耦合器U1的2端和电阻R22的另一端连接到地，所述光电耦合器U1的3端和4端均分别与电阻R23的一端、三极管Q21的集电极、驱动电源的正极连接，所述电阻R23的另一端分别与三极管Q21的基极和三极管Q22的基极连接，所述三极管Q21的发射极分别与三极管Q22的集电极、电阻R24的一端、电阻R25的一端连接，所述电阻R24的另一端连接二极管D21的正极，所述电阻R25的另一端连接二极管D22的负极，所述二极管D21的负极和二极管D22的正极连接作为G端，所述驱动电源的负极、三极管Q22的发射极连接作为S端，所述G端和S端均与开关S2连接。

进一步地：所述MCU1和MCU2通过通讯接口相连接。

本实用新型的有益效果为：本实用新型在原有加热电路上增加了检测电路，通过检测加热膜两端的电压Uh和电池电压Ub，结合此时开关S2的驱动信号判断此时加热控制电路是否故障，从而能够及时检测到加热膜控制电路是否工作正常。当加热电路故障时及时进行保护，并给出故障告警信号。

附图说明

图1为背景技术中加热电路的等效图；

图2为本实用新型电路结构图；

图3为本实用新型中开关驱动电路DR1和继电器驱动电路DR3的电路结构图；

图4为本实用新型中MOSFET门极驱动电路的电路结构图；

图5为本实用新型检测方法流程图。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

如图2所示，一种储能电池温控系统检测电路，包括第一电压检测电路、第一滤波电路、第二电压检测电路、第二滤波电路、MCU1、MCU2、开关驱动电路DR1、MOSFET门极驱动电路DR2和继电器驱动电路DR3，所述PCS的正端接入点P+通过开关B1与开关S2的漏极、电池的一端、开关驱动电路DR1的一端和第一电压检测电路连接，所述PCS的负端接入点P-通过开关B2分别与加热膜的一端、第二电压检测电路和开关S1的一端连接，所述开关S1的另一端与继电器驱动电路DR3的一端连接，所述开关S2的栅极与MOSFET门极驱动电路DR2的一端连接，所述开关S2的源极分别与第二电压检测电路和加热膜的另一端连接，所述开关驱动电路DR1的另一端、MOSFET门极驱动电路DR2的另一端和继电器驱动电路DR3的另一端均与MCU1的输出端连接，所述第一电压检测电路通过第一滤波电路与MCU1的输入端连接，所述第二电压检测电路通过第二滤波电路与MCU1的输入端连接，所述开关B1和开关B2联动控制，所述MCU1和用于控制PCS的MCU2通过通讯接口相连接。

增加检测阻抗R1、R2、R3、R4以及运算放大器OP1组成的第二电压检测电路；增加R5、C1组成的第二滤波电路；用于检测加热膜两端电压。增加检测阻抗R6、R7、R8、R9以及运算放大器OP2组成的第一电压检测电路；增加R10、C2组成的第一滤波电路，用于检测电池电压。增加内置模数转换器的MCU1，并且利用MCU1中的模数转化器进行电压采样。利用MCU1通过驱动电路DR1控制开关B1和B2的状态，利用MCU1通过驱动电路DR2控制开关S2的状态，利用MCU1通过驱动电路DR3控制开关S1的状态。同时，MCU1和用于控制PCS的MCU2通过通讯接口相连接，进行数据通讯。

如图3所示，所述开关驱动电路DR1和继电器驱动电路DR3的电路结构相同，包括驱动电源、继电器线圈、二极管D11、三极管Q11、电容C11和电阻R11，所述电阻R11的一端连接MCU1，所述电阻R11的另一端分别与电容C11的一端和三极管Q11的基极连接，所述三极管Q11的集电极分别与二极管D11的正极和继电器线圈的一端连接，所述继电器线圈的另一端连接驱动电源的正极，所述驱动电源的负极、电容C11的另一端和三极管Q11的发射极均连接到地，所述继电器线圈用于控制开关B1和开关B2的开通和关断。

如图4所示，所述MOSFET门极驱动电路DR2包括电阻R21-R25、光电耦合器U1、驱动电源、三极管Q21、Q22以及二极管D21、D22，所述电阻R21的一端连接MCU1，所述电阻R21的另一端连接电阻R22的一端和光电耦合器U1的1端，所述光电耦合器U1的2端和电阻R22的另一端连接到地，所述光电耦合器U1的3端和4端均分别与电阻R23的一端、三极管Q21的集电极、驱动电源的正极连接，所述电阻R23的另一端分别与三极管Q21的基极和三极管Q22的基极连接，所述三极管Q21的发射极分别与三极管Q22的集电极、电阻R24的一端、电阻R25的一端连接，所述电阻R24的另一端连接二极管D21的正极，所述电阻R25的另一端连接二极管D22的负极，所述二极管D21的负极和二极管D22的正极连接作为G端，所述驱动电源的负极、三极管Q22的发射极连接作为S端，所述G端和S端均与开关S2连接。

如图5所示，本实用新型的工作步骤为：

S1、通过第一电压检测电路和第二电压检测电路采样检测电池电压Ub和加热膜两端的电压Uh；

S2、当开关S1的驱动指令为开通时，进入步骤S3，否则进入步骤S4；

S3、当开关S2的驱动指令为开通时，当Uh-0.5Ub≤0时，开关S2开路故障，当Uh-0.5Ub>0时，系统正常；当开关S2的驱动指令为关断时，当Uh-0.5Ub≤0时，系统正常，当Uh-0.5Ub>0时，开关S2短路故障，进入步骤S6；

S4、当开关B1、B2的驱动指定为开通时，进入步骤S5，否则，系统正常，并进入步骤S6；

S5、当开关S2的驱动指令为开通时，当Uh-0.5Ub≤0时，开关S2开路故障，当Uh-0.5Ub>0时，系统正常；当开关S2的驱动指令为关断时，当Uh-0.5Ub≤0时，系统正常，当Uh-0.5Ub>0时，开关S2短路故障；

S6、判断开关S2是否出现故障，若是则停机报警，否则在延时T后，返回步骤S1重新检测电池电压Ub和加热膜两端的电压Uh。

Claims

1.一种储能电池温控系统检测电路，其特征在于，包括第一电压检测电路、第一滤波电路、第二电压检测电路、第二滤波电路、PCS、MCU1、MCU2、开关驱动电路DR1、MOSFET门极驱动电路DR2和继电器驱动电路DR3，所述PCS的正端接入点P+通过开关B1与开关S2的漏极、电池的一端、开关驱动电路DR1的一端和第一电压检测电路连接，所述PCS的负端接入点P-通过开关B2分别与加热膜的一端、第二电压检测电路和开关S1的一端连接，所述开关S1的另一端与继电器驱动电路DR3的一端连接，所述开关S2的栅极与MOSFET门极驱动电路DR2的一端连接，所述开关S2的源极分别与第二电压检测电路和加热膜的另一端连接，所述开关驱动电路DR1的另一端、MOSFET门极驱动电路DR2的另一端和继电器驱动电路DR3的另一端均与MCU1的输出端连接，所述第一电压检测电路通过第一滤波电路与MCU1的输入端连接，所述第二电压检测电路通过第二滤波电路与MCU1的输入端连接，所述开关B1和开关B2联动控制，所述MCU1通过开关驱动电路DR1控制开关B1和开关B2的开闭，所述MCU1通过MOSFET门极驱动电路DR2控制开关S2的开闭，所述MCU1通过继电器驱动电路DR3控制开关S1的开闭，所述MCU1和用于控制PCS的MCU2相连接。

2.根据权利要求1所述的储能电池温控系统检测电路，其特征在于，所述第一电压检测电路包括电阻R6-R9以及运算放大器OP2，所述运算放大器OP2的反相输入端分别与电阻R6的一端和电阻R8的一端连接，所述电阻R6的另一端连接电池正极，所述电阻R8的另一端分别与运算放大器OP2的输出端和第一滤波电路连接，所述运算放大器OP2的正相输入端分别与电阻R7的一端和接地电阻R9连接，所述电阻R7的另一端连接电池负极。

3.根据权利要求2所述的储能电池温控系统检测电路，其特征在于，所述第一滤波电路包括电阻R10和电容C2，所述电阻R10的一端与运算放大器OP2的输出端连接，所述电阻R10的另一端分别与接地电容C2和MCU1的ADC输入口连接。

4.根据权利要求1所述的储能电池温控系统检测电路，其特征在于，所述第二电压检测电路包括电阻R1-R4以及运算放大器OP1，所述运算放大器OP1的反相输入端分别与电阻R1的一端和电阻R3的一端连接，所述电阻R1的另一端连接加热膜一端，所述电阻R3的另一端分别与运算放大器OP1的输出端和第二滤波电路连接，所述运算放大器OP1的正相输入端分别与电阻R2的一端和接地电阻R4连接，所述电阻R2的另一端连接加热膜另一端。

5.根据权利要求4所述的储能电池温控系统检测电路，其特征在于，所述第二滤波电路包括电阻R5和电容C1，所述电阻R5的一端与运算放大器OP1的输出端连接，所述电阻R5的另一端分别与接地电容C2和MCU1的ADC输入口连接。

6.根据权利要求1所述的储能电池温控系统检测电路，其特征在于，所述开关驱动电路DR1和继电器驱动电路DR3的电路结构相同，包括驱动电源、继电器线圈、二极管D11、三极管Q11、电容C11和电阻R11，所述电阻R11的一端连接MCU1，所述电阻R11的另一端分别与电容C11的一端和三极管Q11的基极连接，所述三极管Q11的集电极分别与二极管D11的正极和继电器线圈的一端连接，所述继电器线圈的另一端连接驱动电源的正极，所述驱动电源的负极、电容C11的另一端和三极管Q11的发射极均连接到地，所述继电器线圈用于控制开关B1和开关B2的开通和关断。

7.根据权利要求1所述的储能电池温控系统检测电路，其特征在于，所述MOSFET门极驱动电路DR2包括电阻R21-R25、光电耦合器U1、驱动电源、三极管Q21、Q22以及二极管D21、D22，所述电阻R21的一端连接MCU1，所述电阻R21的另一端连接电阻R22的一端和光电耦合器U1的1端，所述光电耦合器U1的2端和电阻R22的另一端连接到地，所述光电耦合器U1的3端和4端均分别与电阻R23的一端、三极管Q21的集电极、驱动电源的正极连接，所述电阻R23的另一端分别与三极管Q21的基极和三极管Q22的基极连接，所述三极管Q21的发射极分别与三极管Q22的集电极、电阻R24的一端、电阻R25的一端连接，所述电阻R24的另一端连接二极管D21的正极，所述电阻R25的另一端连接二极管D22的负极，所述二极管D21的负极和二极管D22的正极连接作为G端，所述驱动电源的负极、三极管Q22的发射极连接作为S端，所述G端和S端均与开关S2连接。

8.根据权利要求1所述的储能电池温控系统检测电路，其特征在于，所述MCU1和MCU2通过通讯接口相连接。