CN220894466U - 一种锂电池系统的通讯故障检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂电池系统的通讯故障检测电路，包括相同电路结构的第一菊花链通讯电路和第二菊花链通讯电路，两个菊花链通讯电路中设置有检测用的电流表和电压表，电流表与电压表均设有信号输出端，电流表的信号输出端与第一与非门电路的输入端电连接，第一与非门电路的输出端电连接一第一警报装置，电压表的信号输出端与第二与非门电路的输入端电连接，第二与非门电路的输出端电连接一第二警报装置；或，第一与非门电路的输出端与第二与非门电路的输出端均电连接一或门电路，或门电路电连接第三警报装置。本实用新型能够对菊花链通讯电路的断路和短路的电流及电压的检测，通过警报装置得以预警，提前预防和获知锂电池工况。

Description

一种锂电池系统的通讯故障检测电路

技术领域

本实用新型涉及锂电池系统通讯故障技术领域，特别是涉及一种锂电池系统的通讯故障检测电路。

背景技术

近年来，随着锂离子电池技术日趋成熟，其应用范围也越来越广泛。在这种背景下，锂离子电池在各行业的应用也在不断提速。锂离子电池作为高能量密度的电池，意味着其安全隐患也是非常大的。锂电池从发明到商用前期，爆炸和自然事故一直时有发生，再加上生产制造成本居高不下，导致其应用受到一定限制，同时锂离子电池能量密度高，制造单体电池危险性更高。

锂离子电池作为新能源锂电池中的一种，其数据通讯功能不仅会影响电池性能，而且直接关系到系统安全。时有发生的新能源系统起火事件，对电池、通讯系统以及电池管理系统(BMS)的设计提出了更高的要求。对锂电池进行通讯故障检测，可以用来提前预防和获知锂电池工况，辅助锂电池内各功能单体与模块设计，也可以用于电池管理系统检测，当发现电池的通讯模块发生故障，发送报警信号进行早期预警，以避免锂电池其他模块存在数据通信交互的故障盲区，从而引发次级危险发生。

因此，亟需一种锂电池系统的通讯故障检测电路。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种锂电池系统的通讯故障检测电路，使用该通讯故障检测电路后，能够实现对菊花链通讯电路的断路和短路的电流及电压的检测，使得菊花链通讯电路的工作状态得以实时检测，若存在断路或短路的故障情况，通过警报装置得以预警，可以提前预防和获知锂电池工况，当发现锂电池的通讯发生故障，发送报警信号进行早期预警，以避免锂电池其他模块存在数据通信交互的故障盲区，从而引发次级危险发生的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种锂电池系统的通讯故障检测电路，所述通讯故障检测电路包括具有相同电路结构的第一菊花链通讯电路和第二菊花链通讯电路，所述第一菊花链通讯电路与所述第二菊花链通讯电路中均设置有若干检测用的电流表和电压表，若干所述电流表与所述电压表均设有信号输出端，若干所述电流表的信号输出端分别与第一与非门电路的输入端电连接，所述第一与非门电路的输出端电连接一第一警报装置，若干所述电压表的信号输出端分别与第二与非门电路的输入端电连接，所述第二与非门电路的输出端电连接一第二警报装置；或者，所述第一与非门电路的输出端与所述第二与非门电路的输出端均电连接一或门电路，所述或门电路电连接第三警报装置。

本实用新型为了解决其技术问题，所采用的进一步技术方案是：

可选地，上述的通讯故障检测电路，其中，所述第一菊花链通讯电路包括第一电感FB1、第二电感FB2、第一电阻R24、第二电阻R26、第三电阻R27、第四电阻R30、第五电阻R31、第一电容C90、第二电容C91、第三电容C96、第一瞬态电压抑制二极管D4及第一互感变压器T2，所述第一电感FB1的一端电连接所述第五电阻R31、第一瞬态电压抑制二极管D4、第三电阻R27、第二电容C91及第一电阻R24，所述第一电感FB1的另一端电连接所述第一互感变压器T2，所述第二电感FB2的一端电连接所述第四电阻R30、第二电阻R26、第一瞬态电压抑制二极管D4、第一电容C90及第一电阻R24，所述第一电容C90、第二电容C91及第一瞬态电压抑制二极管D4电连接接地，所述第一互感变压器T2电连接所述第三电容C96并接地。

进一步可选地，上述的通讯故障检测电路，其中，所述第一电阻R24两端并联电连接有检测用的第一电压表V1,所述第一瞬态电压抑制二极管D4的两端并联电连接有检测用的第二电压表V2，所述第一电感FB1和第四电阻R30的连接处与所述第二电感FB2和第五电阻R31的连接处并联电连接有检测用的第三电压表V3，所述第一互感变压器T2的一端并联电连接有检测用的第四电压表V4，所述第一互感变压器T2的另一端并联电连接有检测用的第五电压表V5，所述第三电容C96的两端并联电连接有检测用的第六电压表V6。

更进一步可选地，上述的通讯故障检测电路，其中，所述第一电感FB1与所述第四电阻R30之间串联电连接有检测用的第一电流表A1，所述第二电感FB2与所述第五电阻R31之间串联电连接有检测用的第二电流表A2，所述第一电阻R24、第二电阻R26、第三电阻R27分别串联电连接有检测用的第三电流表A3、第四电流表A4和第五电流表A5。

进一步可选地，上述的通讯故障检测电路，其中，所述第一电感FB1和第二电感FB2的电感值均为100mH，所述第一电阻R24、第二电阻R26、第三电阻R27、第四电阻R30及第五电阻R31的阻值均为4.7kΩ，所述第一电容C90、第二电容C91及第三电容C96的容值均为100nF。

可选地，上述的通讯故障检测电路，其中，所述通讯故障检测电路包括均衡电路、采样处理模块和温度采样电路，所述均衡电路、第一菊花链通讯电路、第二菊花链通讯电路及温度采样电路均与所述采样处理模块电性连接；

其中，所述均衡电路，用以对锂电池电芯电压进行电压均衡；所述采样处理模块，用以对锂电池电芯电压进行采集，并通过所述第一菊花链通讯电路、第二菊花链通讯电路进行数据的传输和校验；所述第一菊花链通讯电路与所述第二菊花链通讯电路，用以与所述均衡电路、采样处理模块及温度采样电路建立通讯连接；所述温度采样电路，用以采集锂电池电芯温度及PCB板温度。

进一步可选地，上述的通讯故障检测电路，其中，所述温度采样电路包括五个并联电连接的温度采样子电路及一个温度滤波电路，所述温度采样子电路包括首尾电连接的第一电源、第六电阻、第七电阻及第四电容，所述第四电容另一端接地，所述温度滤波电路包括第一电源、第八电阻、第九电阻及第五电容，所述第九电阻与所述第五电容并联后一端接地，另一端电连接所述第八电阻，所述第八电阻与所述第一电源电连接，所述第九电阻为反馈式可变电阻。

更进一步可选地，上述的通讯故障检测电路，其中，所述五个并联电连接的温度采样子电路及一个温度滤波电路均与所述采样处理模块电连接。

更进一步可选地，上述的通讯故障检测电路，其中，所述第六电阻的阻值均为10kΩ，所述第七电阻的阻值均为100Ω，所述第四电容及第五电容的容值均为100nF。

本实用新型的有益效果至少具有如下之一：

一、本实用新型通过对菊花链通讯电路并联检测用电压表及串联检测用电流表，通过与非门电路、或门电路、警报装置的设计，或，通过与非门电路、警报装置的的设计，能够使得任一菊花链通讯电路中支路的电压、电流发生异常时，均能够发出报警提示，实现对菊花链通讯电路的断路和短路的电流及电压的检测，使得菊花链通讯电路的工作状态得以实时检测，若存在断路或短路的故障情况，通过警报装置得以预警，可以提前预防和获知锂电池工况，当发现锂电池的通讯发生故障，发送报警信号进行早期预警，以避免锂电池其他模块存在数据通信交互的故障盲区，从而引发次级危险发生的问题；

二、本实用新型能够实现对多组锂电池模组的电芯及PCB板进行温度采集及监控，能够及时反馈和获知对应电池模组的电芯及PCB板的温度，获取的温度数据可以用来验证电池模组的热模型及PCB板异常情形，当发现电池模组的电芯温度超过安全阈值等变化异常时，可以辅助功能预警，亦可以作为温度数据的参考，留存作为后期事故调查的依据。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型一实施例中所述的一种锂电池系统的通讯故障检测电路的连接示意图；

图2是本实用新型一实施例中所述的第一警报装置的触发逻辑图；

图3是本实用新型一实施例中所述的第二报警装置的触发逻辑图；

图4是本实用新型一实施例中所述温度采样电路的连接示意图；

图5是本实用新型一实施例中所述第一菊花链通讯电路的连接示意图；

图6是本实用新型另一实施例中所述的第三报警装置的触发逻辑图；

图7本实用新型一实施例中所述第二菊花链通讯电路的连接示意图；

附图中各部分标记如下：

第一菊花链通讯电路1、第二菊花链通讯电路2、第一与非门电路3、第二与非门电路4、第一警报装置5、第二警报装置6、均衡电路7、采样处理模块8、温度采样电路9、温度采样子电路91、温度滤波电路92、或门电路10和第三警报装置11。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本实用新型的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的优点及功效。本实用新型也可以其它不同的方式予以实施，即，在不背离本实用新型所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。

实施例1

一种锂电池系统的通讯故障检测电路，如图1至图3及图5、图7所示，所述通讯故障检测电路包括具有相同电路结构的第一菊花链通讯电路1和第二菊花链通讯电路2，所述第一菊花链通讯电路1与所述第二菊花链通讯电路2中均设置有若干检测用的电流表和电压表，若干所述电流表与所述电压表均设有信号输出端，若干所述电流表的信号输出端分别与第一与非门电路3的输入端电连接，所述第一与非门电路3的输出端电连接一第一警报装置5，若干所述电压表的信号输出端分别与第二与非门电路4的输入端电连接，所述第二与非门电路4的输出端电连接一第二警报装置6；

通过上述技术方案，能够实现对菊花链通讯电路的断路和短路的电流及电压的检测，使得菊花链通讯电路的工作状态得以实时检测，若存在断路或短路的故障情况，通过警报装置得以预警，这里的警报装置可以设置为包括但不限于LED指示灯、蜂鸣器等具有警示提醒作用功能的器件，使得锂电池的通讯故障得以检测，可以提前预防和获知锂电池工况，当发现电池的通讯模块发生故障，发送报警信号进行早期预警，以避免锂电池其他模块存在数据通信交互的故障盲区，从而引发次级危险发生；

通过2个与非门电路、1个第一警报装置、1个第二警报装置的设计，能够使得任一菊花链通讯电路中支路的电压或电流发生异常时，均能够发出报警提示。

在上述实施例中，如图5所示，所述第一菊花链通讯电路1包括第一电感FB1、第二电感FB2、第一电阻R24、第二电阻R26、第三电阻R27、第四电阻R30、第五电阻R31、第一电容C90、第二电容C91、第三电容C96、第一瞬态电压抑制二极管D4及第一互感变压器T2，所述第一电感FB1的一端电连接所述第五电阻R31、第一瞬态电压抑制二极管D4、第三电阻R27、第二电容C91及第一电阻R24，所述第一电感FB1的另一端电连接所述第一互感变压器T2，所述第二电感FB2的一端电连接所述第四电阻R30、第二电阻R26、第一瞬态电压抑制二极管D4、第一电容C90及第一电阻R24，所述第一电容C90、第二电容C91及第一瞬态电压抑制二极管D4电连接接地，所述第一互感变压器T2电连接所述第三电容C96并接地。

在上述实施例中，进一步地，所述第一电阻R24两端并联电连接有检测用的第一电压表V1,所述第一瞬态电压抑制二极管D4的两端并联电连接有检测用的第二电压表V2，所述第一电感FB1和第四电阻R30的连接处与所述第二电感FB2和第五电阻R31的连接处并联电连接有检测用的第三电压表V3，所述第一互感变压器T2的一端并联电连接有检测用的第四电压表V4，所述第一互感变压器T2的另一端并联电连接有检测用的第五电压表V5，所述第三电容C96的两端并联电连接有检测用的第六电压表V6，以此实现对菊花链通讯电路的电压检测，实现电路短路故障的排查。

在上述实施例中，更进一步地，所述第一电感FB1与所述第四电阻R30之间串联电连接有检测用的第一电流表A1，所述第二电感FB2与所述第五电阻R31之间串联电连接有检测用的第二电流表A2，所述第一电阻R24、第二电阻R26、第三电阻R27分别串联电连接有检测用的第三电流表A3、第四电流表A4和第五电流表A5，以此实现对菊花链通讯电路的电流检测，实现电路断路故障的排查。

在上述实施例中，更进一步地，所述第一电感FB1和第二电感FB2的电感值均为100mH，所述第一电阻R24、第二电阻R26、第三电阻R27、第四电阻R30及第五电阻R31的阻值均为4.7kΩ，所述第一电容C90、第二电容C91及第三电容C96的容值均为100nF。

进一步地，如图1所示，所述通讯故障检测电路包括均衡电路7、采样处理模块8和温度采样电路9，所述均衡电路7、第一菊花链通讯电路1、第二菊花链通讯电路2及温度采样电路9均与所述采样处理模块8电性连接；

其中，所述均衡电路7，用以对锂电池电芯电压进行电压均衡；所述采样处理模块8，用以对锂电池电芯电压进行采集，并通过所述第一菊花链通讯电路1、第二菊花链通讯电路2进行数据的传输和校验；所述第一菊花链通讯电路1与所述第二菊花链通讯电路2，用以与所述均衡电路7、采样处理模块8及温度采样电路9建立通讯连接；所述温度采样电路9，用以采集锂电池电芯温度及PCB板温度。

在上述实施例中，进一步地，如图4所示，所述温度采样电路9包括五个并联电连接的温度采样子电路91及一个温度滤波电路92，所述温度采样子电路91包括首尾电连接的第一电源、第六电阻、第七电阻及第四电容，所述第四电容另一端接地，所述温度滤波电路92包括第一电源、第八电阻、第九电阻及第五电容，所述第九电阻与所述第五电容并联后一端接地，另一端电连接所述第八电阻，所述第八电阻与所述第一电源电连接，所述第九电阻为反馈式可变电阻。

在上述实施例中，更进一步地，如图4所示，所述五个并联电连接的温度采样子电路91及一个温度滤波电路92均与所述采样处理模块8电连接。

在上述实施例中，更进一步地，所述第六电阻的阻值均为10kΩ，所述第七电阻的阻值均为100Ω，所述第四电容及第五电容的容值均为100nF。

实施例2

一种锂电池系统的通讯故障检测电路，如图1及图4至图7所示，所述通讯故障检测电路包括具有相同电路结构的第一菊花链通讯电路1和第二菊花链通讯电路2，所述第一菊花链通讯电路1与所述第二菊花链通讯电路2中均设置有若干检测用的电流表和电压表，若干所述电流表与所述电压表均设有信号输出端，若干所述电流表的信号输出端分别与第一与非门电路3的输入端电连接，若干所述电压表的信号输出端分别与第二与非门电路4的输入端电连接，所述第一与非门电路3的输出端与所述第二与非门电路4的输出端均电连接一或门电路10，所述或门电路10电连接第三警报装置11；

通过上述技术方案，能够实现对菊花链通讯电路的断路和短路的电流及电压的检测，使得菊花链通讯电路的工作状态得以实时检测，若存在断路或短路的故障情况，通过警报装置得以预警，这里的警报装置可以设置为包括但不限于LED指示灯、蜂鸣器等具有警示提醒作用功能的器件，使得锂电池的通讯故障得以检测，可以提前预防和获知锂电池工况，当发现电池的通讯模块发生故障，只要一处存在短路或断路情况发生，发送报警信号进行早期预警，以避免锂电池其他模块存在数据通信交互的故障盲区，从而引发次级危险发生，简化了电路中使用的警报装置、门级逻辑电路的部件数量，更加节省成本；

通过2个与非门电路、1个或门电路、1个第三警报装置的设计，能够使得任一菊花链通讯电路中支路的电压或电流存在异常时，均能够发出报警提示。

除上述技术方案外，其他优选或可选的子方案与实施例1中保持一致。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种锂电池系统的通讯故障检测电路，其特征在于：所述通讯故障检测电路包括具有相同电路结构的第一菊花链通讯电路（1）和第二菊花链通讯电路（2），所述第一菊花链通讯电路（1）与所述第二菊花链通讯电路（2）中均设置有若干检测用的电流表和电压表，若干所述电流表与所述电压表均设有信号输出端，若干所述电流表的信号输出端分别与第一与非门电路（3）的输入端电连接，所述第一与非门电路（3）的输出端电连接一第一警报装置（5），若干所述电压表的信号输出端分别与第二与非门电路（4）的输入端电连接，所述第二与非门电路（4）的输出端电连接一第二警报装置（6）；或者，所述第一与非门电路（3）的输出端与所述第二与非门电路（4）的输出端均电连接一或门电路（10），所述或门电路（10）电连接第三警报装置（11）。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池系统的通讯故障检测电路，其特征在于：所述第一菊花链通讯电路（1）包括第一电感FB1、第二电感FB2、第一电阻R24、第二电阻R26、第三电阻R27、第四电阻R30、第五电阻R31、第一电容C90、第二电容C91、第三电容C96、第一瞬态电压抑制二极管D4及第一互感变压器T2，所述第一电感FB1的一端电连接所述第五电阻R31、第一瞬态电压抑制二极管D4、第三电阻R27、第二电容C91及第一电阻R24，所述第一电感FB1的另一端电连接所述第一互感变压器T2，所述第二电感FB2的一端电连接所述第四电阻R30、第二电阻R26、第一瞬态电压抑制二极管D4、第一电容C90及第一电阻R24，所述第一电容C90、第二电容C91及第一瞬态电压抑制二极管D4电连接接地，所述第一互感变压器T2电连接所述第三电容C96并接地。

3.根据权利要求2所述的一种锂电池系统的通讯故障检测电路，其特征在于：所述第一电阻R24两端并联电连接有检测用的第一电压表V1,所述第一瞬态电压抑制二极管D4的两端并联电连接有检测用的第二电压表V2，所述第一电感FB1和第四电阻R30的连接处与所述第二电感FB2和第五电阻R31的连接处并联电连接有检测用的第三电压表V3，所述第一互感变压器T2的一端并联电连接有检测用的第四电压表V4，所述第一互感变压器T2的另一端并联电连接有检测用的第五电压表V5，所述第三电容C96的两端并联电连接有检测用的第六电压表V6。

4.根据权利要求3所述的一种锂电池系统的通讯故障检测电路，其特征在于：所述第一电感FB1与所述第四电阻R30之间串联电连接有检测用的第一电流表A1，所述第二电感FB2与所述第五电阻R31之间串联电连接有检测用的第二电流表A2，所述第一电阻R24、第二电阻R26、第三电阻R27分别串联电连接有检测用的第三电流表A3、第四电流表A4和第五电流表A5。

5.根据权利要求3所述的一种锂电池系统的通讯故障检测电路，其特征在于：所述第一电感FB1和第二电感FB2的电感值均为100mH，所述第一电阻R24、第二电阻R26、第三电阻R27、第四电阻R30及第五电阻R31的阻值均为4.7kΩ，所述第一电容C90、第二电容C91及第三电容C96的容值均为100nF。

6.根据权利要求1所述的一种锂电池系统的通讯故障检测电路，其特征在于：所述通讯故障检测电路包括均衡电路（7）、采样处理模块（8）和温度采样电路（9），所述均衡电路（7）、第一菊花链通讯电路（1）、第二菊花链通讯电路（2）及温度采样电路（9）均与所述采样处理模块（8）电性连接；

其中，所述均衡电路（7），用以对锂电池电芯电压进行电压均衡；所述采样处理模块（8），用以对锂电池电芯电压进行采集，并通过所述第一菊花链通讯电路（1）、第二菊花链通讯电路（2）进行数据的传输和校验；所述第一菊花链通讯电路（1）与所述第二菊花链通讯电路（2），用以与所述均衡电路（7）、采样处理模块（8）及温度采样电路（9）建立通讯连接；所述温度采样电路（9），用以采集锂电池电芯温度及PCB板温度。

7.根据权利要求6所述的一种通讯故障检测电路，其特征在于：所述温度采样电路（9）包括五个并联电连接的温度采样子电路（91）及一个温度滤波电路（92），所述温度采样子电路（91）包括首尾电连接的第一电源、第六电阻、第七电阻及第四电容，所述第四电容另一端接地，所述温度滤波电路（92）包括第一电源、第八电阻、第九电阻及第五电容，所述第九电阻与所述第五电容并联后一端接地，另一端电连接所述第八电阻，所述第八电阻与所述第一电源电连接，所述第九电阻为反馈式可变电阻。

8.根据权利要求7所述的一种通讯故障检测电路，其特征在于：所述五个并联电连接的温度采样子电路（91）及一个温度滤波电路（92）均与所述采样处理模块（8）电连接。

9.根据权利要求7所述的一种通讯故障检测电路，其特征在于：所述第六电阻的阻值均为10kΩ，所述第七电阻的阻值均为100Ω，所述第四电容及第五电容的容值均为100nF。