一种动力电池高压输出监控装置制造方法及图纸

技术编号:3342860 阅读:231 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开了一种动力电池高压输出监控装置,包括监测模块、控制模块和中央处理器模块,其中监测模块进行高压输出监测、预充电监测和继电器开关次数监测;控制模块控制继电器开关;中央处理器模块对监测信号进行处理分析,打包继电器状态信号发送给电池管理系统,预测继电器健康状态发送预警信号给电池管理系统,判断预充电状态,控制高压系统断开或闭合,接受电池管理系统控制,强行断开或闭合高压系统。通过利用本发明专利技术的监控装置,可以对高压继电器寿命进行预测,实时发送继电器健康状态报警信号,能够避免在继电器损坏不能闭合时造成危害;而且通过对动力电池预充电状态进行监测、控制,有利于提高电池的寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大规模串并联电池系统的高压输出监控装置,特 别是用于混合动力汽车动力电池的高压输出监控。
技术介绍
对于混合动力车辆,动力电池的高压输出监控是很重要的,是整 车安全控制管理中必不可少的一块,但是很多国内外的动力电池系统 中没有这 一 块的设计或只有预充电控制部分设计。当电池管理系统控 制高压输出而高压未输出,电池管理系统控制高压断开而高压未断开 时将是危险的。通过对高压继电器寿命的预测,实时发送继电器健康状态报警信号,能够避免在继电器损坏不能闭合时造成危害;通过对 动力电池预充电状态进行监测、控制,有利于提高电池的寿命,因此, 一个动力电池高压输出监测装置对混合动力车辆来说是必须的。
技术实现思路
本专利技术公开了一种高压输出监控装置,具体技术方案如下。 一种高压输出监控装置,包括监测模块、控制模块和中央处理器 模块,其中监测模块进行高压输出监测、预充电监测和继电器开关次 数监测;控制模块控制继电器开关;中央处理器模块对监测信号进行 处理分析,打包继电器状态信号发送给电池管理系统BMS,预测继电器 健康状态发送预警信号给BMS,判断预充电状态,控制高压系统断开或 闭合,接受BMS控制,强行断开或闭合高压系统。监测模块的高压输出监测部分通过采集的继电器状态信号让电池管理系统实时监视电池高压继电器状态,确定高压输出状态,并可根据所发送的继电器状态信号判断高压输出故障原因;预充电监观'J部分 通过在预充电过程对电池端电压和输出负载端电压监测,判断预充电 是否成功。高压输出监测部分对高压输出状态的监测点是正极、负极,预充 电继电器的大功率M0S管的源极,监测信号通过隔离滤波后输入中央 处理器模块,监测信号高电平表示继电器闭合,低电平表示继电器断 开,与继电器状态实时对应,3个继电器状态监测信号对丽S实时发送。预充电监测部分监测电池端电压和输出负载端电压,中央处理器 模块在预充电过程时间内对监测值进行对比。控制模块电路采用大功率M0S管,监测模块通过采集M0S管状态 信号来确定继电器工作状态。本专利技术还公开了一种动力电池高压系统,包括电池本体、电池管 理系统、正极、负极、预充电继电器,预充电电阻,以及上述的高压 输出监控装置。通过利用本专利技术的监控装置,可以对高压继电器寿命进行预测, 实时发送继电器健康状态报警信号,能够避免在继电器损坏不能闭合 时造成危害;而且通过对动力电池预充电状态进行监测、控制,有利 于提高电池的寿命。附图说明图1电池高压系统电气示意图;图2控制模块示意图;图3监测模块一一高压输出监测部分示意4监测模块一一预充电监测部分示意图;图5.中央处理器模块示意图;图6: 电源示意图。图中标记符号说明:CAN HIGH、 CAN LOW是CAN通讯信号; BAT+和BAT-是电池端正,负电极监测点;RELAY1、 RELAY2、 RELAY3是正极,负极,预充电继电器的低压侧 驱动端;LINK+和LINK-是电压输出负载端电压监测点; M0S1、 M0S2、 M0S3是正极,负极,预充电继电器控制MOS管的源 才及监测点;Sl、 S2、 S3是监测模块M0S监测点监测到的继电器反馈信号; CTRL1是隔离采样控制信号; BAT、 LINK是电压采集信号;12V电源是车辆铅酸蓄电池电源,GND是车辆底盘地。具体实施方式以下结合附图介绍本专利技术在混合动力车上的应用及产生的效果。 如图1所示,动力电池高压系统包括电池本体、电池管理系统BMS, 高压输出监测装置、正极、负极、预充电继电器,预充电电阻等,电 池管理系统通过控制高压继电器控制电池高压输出至预充电电容和逆 变器,预充电过程是为了增加高压系统的稳定性。 其中的高压输出监控装置实现如下功能功能1:通过本装置采集的继电器状态信号让电池管理系统实时监 视电池高压继电器状态,确定高压输出状态,并可根据本装置所发送 的继电器状态信号判断高压输出故障原因。功能2:通过预充电过程对电池端电压和输出负载端电压监测,判 断预充电是否成功。功能3:本装置有继电器控制功能,通过预充电信号成功与否进行 高压搭接和断开控制。同时具有接受BMS发送的信号强行断开或闭合 高压继电器功能。功能4 :本装置有3级继电器健康状态报警信号,报警信号发送6给丽S,通过本装置的报警,混合动力车主需进行可更换继电器操作和 必须更换继电器操作。这4大功能都是通过在电池高压端采集信号实现的。 高压输出监控装置分3个模块监测模块,控制模块和中央处理器模块,该装置的上位控制器是电池管理系统BMS,与BMS通过CAN通讯。下面对各个模块进行具体描述。 一、监测模块监测模块如图3、 4所示,实现如下功能1)高压输出监测;2) 预充电监测;3)继电器开关次数监测。如图3所示,高压输出监测部分对高压输出状态的监测点是本装 置中3个继电器PWM控制开关——3个大功率MOS管的源;f及,3个监测 点按正极,负极,预充电继电器的顺序分别为M0S1、 M0S2、 M0S3, 3 个反馈监测信号按正极、负极、预充电继电器的顺序分别是S1、 S2、 S3,接入本装置中央处理器模块。这3个监测信号高电平表示继电器 闭合,低电平表示继电器断开,与继电器状态实时对应,3个继电器状 态监测信号通过隔离滤波电路传递到中央处理器模块,并对BMS实时 发送。BMS可通过这三个继电器监测信号对继电器器开关次数进行监 测。预充电监测部分对预充电状态进行监测,判断预充电是否成功, 如图4所示,电池端电压和输出负载端电压的电压监测点分别为电池 端正极、负极,即BAT+和BAT-,由中央处理器模块发出隔离采样控制 信号是CTRL1 。监测到的总电压分压电压值为BAT;电压输出负载端 电压监测点分别为LINK+和LINK-,由中央处理器模块发出隔离采样控 制信号CTRL1,监测到的总电压分压电压值为LINK。中央处理器模块 在预充电过程时间内对监测值进行对比。预充电时间是通过对电池电 压,预充电电阻,预充电电容大小计算得到的一个预充电限制时间。 当预充电开始,在设定的预充电时间T内,监测到LINK>80%*BAT,则7预充电成功,本装置控制正极,负极继电器闭合,动力电池与高压系统成功搭接;如在设定的预充电时间T内,监测到LINK<80%*BAT,预 充电失败,本装置不允许正极,负极继电器闭合,动力电池与高压系 统搭接失败。二、 控制模块控制模块的功能是控制继电器开关。如图2所示,现在控制高压继电器一般采用PWM技术可以节省功 耗,本装置控制模块电路采用中央处理模块产生的P丽控制实现,对 正极、负极、预充电继电器3条PWM控制信号分别为PWM1、 PWM2、 PWM3, 低压驱动端分别为RELAY1、 RELAY2、 RELAY3,实现对继电器低压侧驱 动。本装置监测模块通过采集MOS管状态信号来确定继电器工作状态。三、 中央处理器模块中央处理器模块如图5所示,实现如下功能l)对监测信号进行 分析,打包继电器状态信号发送给BMS; 2)预测继电器健康状态发送 预警信号给脂S; 3)判断预充电状态,控制高压系统断开或闭合;4) 接受BMS控制,强行断开或闭合高压系统。中央处理器模块釆用8位 单片机实现。中央处理器模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力电池高压输出监控装置,包括监测模块、控制模块和中央处理器模块,其中监测模块进行高压输出监测、预充电监测和继电器开关次数监测;控制模块控制继电器开关;中央处理器模块对监测信号进行处理分析,打包继电器状态信号发送给电池管理系统,预测继电器健康状态发送预警信号给电池管理系统,判断预充电状态,控制高压系统断开或闭合,接受电池管理系统控制,强行断开或闭合高压系统。

【技术特征摘要】
1、一种动力电池高压输出监控装置,包括监测模块、控制模块和中央处理器模块,其中监测模块进行高压输出监测、预充电监测和继电器开关次数监测;控制模块控制继电器开关;中央处理器模块对监测信号进行处理分析,打包继电器状态信号发送给电池管理系统,预测继电器健康状态发送预警信号给电池管理系统,判断预充电状态,控制高压系统断开或闭合,接受电池管理系统控制,强行断开或闭合高压系统。2、 如权利要求1所述的动力电池高压输出监控装置,其特征在于 监测模块的高压输出监测部分通过采集的继电器状态信号让电池管理 系统实时监视电池高压继电器状态,确定高压输出状态,并可根据所 发送的继电器状态信号判断高压输出故障原因;预充电监测部分通过 在预充电过程对电池端电压和输出负载端电压监测,判断预充电是否 成功。3、 如权利要求1或2所述的动力电池高压输出监控装置,其特征 在于高压输出监测部分对高压输出状态的监测点是正极、负极、预 充电继电器的大功率M 0 S管的源极,监测信号通过隔离滤波后输入中 央处理器模块,监测信号高电平表示继电器闭合,低电平表示继电器 断开,与继电器状态实时对应,3个继电器状态监测信号对电池管理系 统实时发送。4、 如权利要求1 - 3任一项所述的动力电池高压输出监控装置, 其特征在于预充电监测部分监测电池端电压和输出负载端电压,中 央处理器模块在预充电过程时间内对监测值进行对比。5 、如权利要求1 - 4任一项所述的动力电池...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘兵
申请(专利权)人:奇瑞汽车股份有限公司
类型:发明
国别省市:34[中国|安徽]

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