一种动力电池电路的电压检测电路及方法

技术领域

本发明涉及电池管理系统，特别涉及一种动力电池电路的电压检测电路、装置及电动汽车。

背景技术

电池管理系统BMS的重要功能包含以下电压监测功能：对电池内部电压、电池电路输出端，即整车端电压进行监测；对预充电阻后部，即预充继电器电压进行监控，来判断预充电阻的工作状态；对电池系统的两个继电器开关的状态进行监测，如继电器是否粘连或者断路故障。

现有技术主流方案电路原理如图1所示：

三个分压电路得到三个电压，三个集成运算放大器进行小电压采样，发送给电池管理系统BMS处理器，进行运算得到三个电压值，根据电压值判断待检测元件工作是否正常；

其中，三个高速开关主要是防止电池管理系统BMS关机后，分压电阻持续耗电，需要在电池管理系统BMS不工作时关断，切断耗电电路。

现有技术中检测电路器件数量大，成本高并且使用的灵活性和兼容性较低。

发明内容

本发明实施例提供一种动力电池电路的电压检测电路及方法，用以解决现有技术检测存在错误和精度低以及需要多个检测电路成本高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种动力电池电路的电压检测电路，包括：

主保险、预充电阻、主正继电器、主负继电器以及预充继电器；动力电池的正极通过所述预充电阻和预充继电器连接至输出端口的正极；动力电池的负极通过所述主保险和主负继电器连接至输出端口的负极；

多个开关电路，每个开关电路均包括有串联连接的电阻和开关器件；

检测电路，所述检测电路包括采样电阻和跨接于所述采样电阻两端的电压检测器件；

其中，所述动力电池电路的电压检测电路的输出端与整车电路连接。

进一步地，所述的动力电池电路的电压检测电路，还包括：

第一开关电路的第一端与所述采样电阻的第一端和第四开关电路的第一端连接，第一开关电路的第二端与所述动力电池的正极连接，所述采样电阻的第二端通过所述主保险与所述动力电池的负极连接；

第二开关电路的第一端连接于所述预充电阻和预充继电器之间，所述第二开关电路的第二端连接在第四开关电路的电阻和开关器件之间；

第三开关电路的第一端连接至所述输出端口的正极，所述第三开关电路的第二端连接至所述第二开关电路的第二端；

第四开关电路的第二端连接在主负继电器和所述输出端口的负极之间。

进一步地，所述开关电路的开关器件为MOSFET开关或光耦开关。

进一步地，所述电压检测器件为集成运算放大器。

一种动力电池电路的电压检测方法，应用于如上所述的电压检测电路，包括：

根据待测试的目标电压，控制所述开关电路中的开关器件的工作状态；

检测所述检测电路采集到的电压信号，根据所述电压信号计算得到所述目标电压。

进一步地，根据待测试的目标电压，控制所述开关电路中的开关器件的工作状态的步骤，包括：

在目标电压为所述动力电池的内部电压时，闭合所述第一开关电路的开关器件，断开第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路的开关器件，所述主正继电器、所述主负继电器以及所述预充继电器都断开。

进一步地，所述根据待测试的目标电压，控制所述开关电路中的开关器件的工作状态的步骤，包括：

在目标电压为所述动力电池经所述预充电阻后的输出电压时，闭合所述第二开关电路的开关器件和所述第四开关电路的开关器件，断开第一开关电路和第三开关电路的开关器件，所述主正继电器、所述主负继电器以及所述预充继电器都断开。

进一步地，所述根据待测试的目标电压，控制所述开关电路中的开关器件的工作状态的步骤，包括：

在目标电压为所述输出端口的输出电压时，闭合所述第三开关电路的开关器件、所述第四开关电路的开关器件和所述主正继电器，断开第一开关电路和第二开关电路的开关器件，所述主负继电器和所述预充继电器断开。

进一步地，所述根据待测试的目标电压，控制所述开关电路中的开关器件的工作状态的步骤，包括：

在目标电压为所述主正继电器的电压时，闭合所述第一开关电路的开关器件、所述第三开关电路的开关器件、所述第四开关电路的开关器件、所述主负继电器和所述主正继电器，所述第二开电路的开关器件和所述预充继电器断开。

进一步地，所述根据待测试的目标电压，控制所述开关电路中的开关器件的工作状态的步骤，包括：

在目标电压为所述主负继电器的电压时，闭合所述第一开关电路的开关器件、所述第四开关电路的开关器件和所述主负继电器，断开第二开关电路和第三开关电路的开关器件，所述主正继电器和所述预充继电器都断开。

进一步地，所述根据待测试的目标电压，控制所述开关电路中的开关器件的工作状态的步骤，包括：

在目标电压为预充继电器的电压时，闭合所述第二开关电路的开关器件、所述第三开关电路的开关器件、所述第四开关电路的开关器件、所述主负继电器和所述预充继电器，其它开关器件和所述主正继电器断开。

本发明的有益效果是：

上述方案中的动力电池电路的电压检测电路及方法，使用H桥切换方式，通过开关和继电器的切换，在保证功能的基础上，减少集成运算放大器和电阻数量，成本低；兼容性好，针对不同的系统电压，电阻可以进行多种阻值的设计；结合计算公式，对多重系统不同状态进行检测和确认，功能强大、原理简单且精度和准确度高。

附图说明

图1表示现有技术动力电池电路的电压检测电路的电路示意图；

图2表示本发明实施例动力电池电路的电压检测电路的电路示意图；

图3表示本发明实施例动力电池电路的电压检测方法的步骤示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明针对现有技术检测存在错误和精度低以及需要多个检测电路成本高的问题，提供一种动力电池电路的电压检测电路及方法。

如图2所示，本发明实施例提供了一种动力电池电路的电压检测电路，包括：

主保险S、预充电阻Rp、主正继电器K1、主负继电器K2以及预充继电器K3；所述动力电池E的正极通过所述预充电阻Rp和预充继电器K3连接至输出端口的正极；所述动力电池E的负极通过所述主保险S和主负继电器K2连接至输出端口的负极。

多个开关电路，每个开关电路均包括有串联连接的电阻和开关器件；

例如，第一开关电路1包括有串联连接的第一电阻R1和第一开关器件Q1；第二开关电路2包括有串联连接的第二电阻R2和第二开关器件Q2；第三开关电路3包括有串联连接的第三电阻R3和第三开关器件Q3；第四开关电路4包括有串联连接的第四电阻R4和第四开关器件Q4。

检测电路5，所述检测电路包括采样电阻R5和跨接于所述采样电阻R5两端的电压检测器件。

其中，所述动力电池电路的电压检测电路的输出端与整车电路连接。

可选地，第一开关电路1的第一端与所述采样电阻R5的第一端和第四开关电路4的第一端连接，第一开关电路1的第二端与所述动力电池E的正极连接，所述采样电阻R5的第二端通过所述主保险S与所述动力电池E的负极连接。

第二开关电路2的第一端连接于所述预充电阻Rp和预充继电器K3之间，所述第二开关电路2的第二端连接在所述第四电阻R4和第四开关器件Q4之间。

第三开关电路3的第一端连接至所述输出端口的正极，所述第三开关电路3的第二端连接至所述第二开关电路2的第二端。

第四开关电路4的第二端连接在主负继电器K2和所述输出端口的负极之间。

可选地，所述开关电路的开关器件为MOSFET开关或光耦开关。

可选地，所述电压检测器件为集成运算放大器，负责电压采样和数模转换，所述采样电阻R5为高精度采样电阻。

本发明实施例的动力电池电路的电压检测电路，使用H桥切换方式，通过开关和继电器的切换，在保证功能的基础上，减少集成运算放大器和电阻数量，成本低；兼容性好，针对不同的系统电压，电阻可以进行多种阻值的设计；结合计算公式，对多重系统不同状态进行检测和确认，功能强大、原理简单且精度和准确度高。

如图3所示，本发明实施例还提供了一种动力电池电路的电压检测方法，应用于如上所述的电压检测电路，包括：

步骤100，根据待测试的目标电压，控制所述开关电路中的开关器件的工作状态；

步骤200，检测所述检测电路采集到的电压信号，根据所述电压信号计算得到所述目标电压。

具体地，在目标电压为所述动力电池E的内部电压时，所述动力电池电路的电压检测方法，包括：

闭合所述第一开关器件Q1，断开第二开关器件Q2、第三开关器件Q3和第四开关器件Q4，所述主正继电器K1、所述主负继电器K2以及所述预充继电器K3都断开；

这里，将所述检测电路采集到的电压信号转换为第一电压值V1，动力电池额定电压为V，此时的闭合回路中，所述第一电阻R1与所述采样电阻R5进行了分压，所以所述动力电池E电量充足时，所述第一电压值V1＝V×(R1+R5)/R5；所述第一电压值V1小于V×(R1+R5)/R5时，所述动力电池E电量不足；若所述第一电压值V1为零，则确定动力电池E电量为零或主保险S熔断。

具体地，在目标电压为所述动力电池E经所述预充电阻Rp后的输出电压时，所述动力电池电路的电压检测方法，包括：

闭合所述第二开关器件Q2和所述第四开关器件Q4，第一开关器件Q1和第三开关器件Q3，所述主正继电器K1、所述主负继电器K2以及所述预充继电器K3都断开；

这里，将所述检测电路采集到的电压信号转换为第二电压值V2，动力电池额定电压为V，此时的闭合回路中，所述第二电阻R2与所述采样电阻R5进行了分压，所以所述预充电阻工作状态正常时，所述第二电压值V2＝V×(R2+R5)/R5，所述预充电阻损坏时，所述第二电压值V2＝0。

具体地，在目标电压为所述输出端口的输出电压时，所述动力电池电路的电压检测方法，包括：

闭合所述第三开关器件Q3、所述第四开关器件Q4和所述主正继电器K1，第一开关器件Q1和第二开关器件Q2，所述主负继电器K2和所述预充继电器K3断开；

这里，将所述检测电路采集到的电压信号转换为第三电压值V3，动力电池额定电压为V，此时的闭合回路中，所述第三电阻R3与所述采样电阻R5进行了分压，所以整车电路工作状态正常时，所述第三电压值V3＝V×(R3+R5)/R5；所述第三电压值V3不等于V×(R3+R5)/R5时，整车电路产生了短路或者电路的异常情况。

具体地，在目标电压为所述主正继电器K1的电压时，所述动力电池电路的电压检测方法，包括：

闭合所述第一开关器件Q1、所述第三开关器件Q3、所述第四开关器件Q4、所述主正继电器K1和所述主负继电器K2，所述第二开关器件Q2和所述预充继电器K3断开；

这里，将所述检测电路采集到的电压信号转换为第四电压值V4，动力电池额定电压为V，若主正继电器能够正常闭合，此时的闭合回路中，所述第四电阻R4和所述采样电阻R5并联后与所述第一电阻R1和所述第三电阻R3并联后再串联，所以所述电压值V4＝V×(R4//R5)/[(R1//R3)+(R4//R5)]；若主正继电器不能正常闭合，此时的闭合回路中，第四电阻R4和所述采样电阻R5并联后与所述第一电阻R1串联，所以所述电压值V4＝V×(R4//R5)/[R1+(R4//R5)]。

具体地，在目标电压为所述主负继电器K2的电压时，所述动力电池电路的电压检测方法，包括：

闭合所述第一开关器件Q1、所述第四开关器Q4件和所述主负继电器K2，断开第二开关器件Q2和第三开关器件Q3，所述主正继电器K2和所述预充继电器K3都断开；

这里，将所述检测电路采集到的电压信号转换为第五电压值V5，动力电池额定电压为V，若主负继电器能够正常闭合，此时的闭合回路中，所述第四电阻R4与所述采样电阻R5并联后与所述第一电阻R1串联，所以所述电压值V5＝V×(R4+R5)/[R1+(R4//R5)]；若主负继电器不能正常闭合，此时的闭合回路中，所述采样电阻R5与所述第一电阻R1串联，所以所述电压值V5＝V×R5/(R1+R5)。

具体地，在目标电压为预充继电器的电压时，所述动力电池电路的电压检测方法，包括：

闭合所述第二开关器件Q2、所述第三开关器件Q3、所述第四开关器件Q4、所述主负继电器K2和所述预充继电器K3，其它开关器件和所述主正继电器K1断开；

这里，将所述检测电路采集到的电压信号转换为第六电压值V6，动力电池额定电压为V，若预充继电器能够正常闭合，此时的闭合回路中，所述第四电阻R4和所述采样电阻R5并联后与所述第二电阻R2和所述第三电阻R3并联后再串联，所以所述电压值V6＝V×(R4//R5)/[(R2//R3)+(R4//R5)]；若预充继电器不能正常闭合，此时的闭合回路中，所述采样电阻R5与所述第二电阻R2串联，所以所述电压值V6＝V×(R4//R5)/[R2+(R4//R5)]。

本发明实施例的动力电池电路的电压检测电路及方法，使用H桥切换方式，通过开关和继电器的切换，在保证功能的基础上，减少集成运算放大器和电阻数量，成本低；兼容性好，针对不同的系统电压，电阻可以进行多种阻值的设计；结合计算公式，对多重系统不同状态进行检测和确认，功能强大、原理简单且精度和准确度高。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。