用于高压电池管理系统故障检测的串联级联电路的制作方法

本实用新型涉及一种新能源电池检测装置，尤其涉及一种用于高压电池管理系统故障检测的串联级联电路。

背景技术：

随着新能源汽车技术的发展，新能源汽车的电池串联节数高达48节，有的甚至高达96节，总压可达到400v以上，因此，新能源汽车对高压电池管理系统的安全性要求越来越高，以确保电池的可靠使用。当一组电池的采集单元发生故障时，整车需要在第一时间内发现问题并上报异常信息，进而采取有效合理的措施将风险降低到最低限度。现有技术的电池检测装置对每一组串联的电池组进行分别采集检测并输出信号到其对应的控制设备，导致连接的线束多，布线困难，占用空间较大，且成本较高，维护不便。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于高压电池管理系统故障检测的串联级联电路，能通过串联和级联的形式获取出现故障的电池采集单元，从而判断电池系统的故障点，节省线束，降低成本。

本实用新型是这样实现的：

一种用于高压电池管理系统故障检测的串联级联电路，包括若干级级联电路单元，每一级级联电路单元包括集成电路板及集成在集成电路板上的电池采集单元、故障信号输入检测电路、高节采集单元连接器输入接口、高压隔离电容、高压隔离光耦、低压采集单元连接器输出接口和故障信号输出控制电路；高压电池管理系统包括多组由若干节电池依次串联构成的串联电池组，电池采集单元与串联电池组一一对应连接，且相邻两节电池采集单元之间通过高压隔离电容串联连接；高节采集单元连接器输入接口通过故障信号输入检测电路连接到最高节的电池采集单元，低压采集单元连接器输出接口通过高压隔离光耦经故障信号输出控制电路连接到第一节的电池采集单元；上一级的级联电路单元通过其高节采集单元连接器输入接口与下一级的级联电路单元的低压采集单元连接器输出接口连接，构成串联级联电路；低压采集单元连接器输出接口外接低压主控制单元。

所述的高压隔离电容由两个电容串联构成，高压隔离电容的一端与上一节的电池采集单元的输出端连接，高压隔离电容的另一端与下一节的电池采集单元的输入端连接。

所述的故障信号输入检测电路包括第一电阻、第二电阻、阻抗和第一电容，最高节的电池采集单元的电源端与高节采集单元连接器输入接口之间串接第一电阻和第二电阻；阻抗与第一电容并联连接，且其中一个并联节点与第一电阻和第二电阻的串联节点连接，另一个并联节点接地。

所述的故障信号输出控制电路包括第三电阻、第四电阻和第八电容，第四电阻与第八电容并联后串接在第三电阻的一端与高压隔离光耦的输入端之间，第三电阻的另一端与第一节的电池采集单元的输出端连接。

所述的每一级级联电路单元包括不少于3个电池采集单元。

所述的每一级级联电路单元包括3-5个电池采集单元。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本实用新型在相邻两个电池采集单元之间采用两个串联连接的电容构成高压隔离电容用于板内信号的传输，无需多余的保护电路措施，节省线束，降低线束的加工和装配成本，相比传统的采用高压隔离芯片的板内传输方式成本更低，保证了板内传输的高效可靠。

2、本实用新型在pcb板与pcb板之间采用一个高压隔离光耦的形式连接用于板外信号的传输，保证了板外远距离传输的可靠性，同时又降低了成本。

本实用新型采用板内电池采集单元的串联和板外级联电路单元的级联进行信号的传输检测，无需将每个电池采集单元分别与低压主控制单元连接，相比现有技术的布线方式节省了80%以上的外围线束，既降低了成本，又减小了布线占用空间，优化了系统的设计合理性，同时确保了信号传输的高效性，能适应板外的复杂应用环境。

附图说明

图1是本实用新型用于高压电池管理系统故障检测的串联级联电路的原理图。

图中，1集成电路板（pcb），2电池采集单元，3故障信号输入检测电路，4高节采集单元连接器输入接口，5高压隔离电容，6高压隔离光耦（b1），7低压采集单元连接器输出接口，8故障信号输出控制电路，9串联电池组，r1第一电阻，r2第二电阻，r3第三电阻，r4第四电阻，z1阻抗，c1第一电容，c2第二电容，c3第三电容，c4第四电容，c5第五电容，c6第六电容，c7第七电容，c8第八电容。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

请参见附图1，一种用于高压电池管理系统故障检测的串联级联电路，包括若干级级联电路单元，每一级级联电路单元包括集成电路板（pcb）1及集成在集成电路板1上的若干个电池采集单元2、故障信号输入检测电路3、高节采集单元连接器输入接口4、若干个高压隔离电容5、高压隔离光耦（b1）6、低压采集单元连接器输出接口7和故障信号输出控制电路8；高压电池管理系统包括多组由若干节电池依次串联构成的串联电池组9，电池采集单元2与串联电池组9一一对应连接，用于采集该组串联电池组9的电池信号，且相邻两节电池采集单元2之间通过高压隔离电容5串联连接；高节采集单元连接器输入接口4通过故障信号输入检测电路3连接到最高节的电池采集单元2的输入端，低压采集单元连接器输出接口7通过高压隔离光耦6经故障信号输出控制电路8连接到第一节的电池采集单元2的输出端；上一级的级联电路单元通过其高节采集单元连接器输入接口4与下一级的级联电路单元的低压采集单元连接器输出接口7连接，构成串联级联电路；低压采集单元连接器输出接口7外接低压主控制单元。

所述的高压隔离电容5由两个电容串联构成，高压隔离电容5的一端与上一节的电池采集单元2的输出端连接，高压隔离电容5的另一端与下一节的电池采集单元2的输入端连接，板内的电池采集单元2之间通过两个串联的电容构成的高压隔离电容5进行信号传输，降低成本。

所述的故障信号输入检测电路3包括第一电阻r1、第二电阻r2、阻抗z1和第一电容c1，最高节的电池采集单元2的电源端与高节采集单元连接器输入接口4之间串接第一电阻r1和第二电阻r2；阻抗z1与第一电容c1并联连接，且其中一个并联节点与第一电阻r1和第二电阻r2的串联节点连接，另一个并联节点接地。其中，第一电阻r1和第二电阻r2起限流作用，阻抗z1起稳压作用，第一电容c1为滤波电容。

所述的故障信号输出控制电路8包括第三电阻r3、第四电阻r4和第八电容c8，第四电阻r4与第八电容c8并联后串接在第三电阻r3的一端与高压隔离光耦6的输入端之间，第三电阻r3的另一端与第一节的电池采集单元2的输出端连接。其中，第三电阻r3起限流作用，第四电阻r4和第八电容c8用于保护高压隔离光耦6中的发光二极管。

所述的每一级级联电路单元包括不少于3个电池采集单元2，优选的，所述的每一级级联电路单元包括3-5个电池采集单元2，可对应采集3-5组串联电池组9的电池信号。

实施例：

新能源汽车的高压电池由48节电池串联构成，采用单级级联电路单元，每12节电池串联构成一组串联电池组9，共四组串联电池组9，集成电路板1上集成四个电池采集单元2并与四组串联电池组9一一对应连接，用于采集四组串联电池组9的电池信号。第一节的电池采集单元2的输入端gpio_in1与第二节的电池采集单元2的输出端gpio_out2之间通过第七电容c7和第六电容c6串联构成的高压隔离电容5连接，第二节的电池采集单元2的输入端gpio_in2与第三节的电池采集单元2的输出端gpio_out3之间通过第五电容c5和第四电容c4串联构成的高压隔离电容5连接，第三节的电池采集单元2的输入端gpio_in3与第四节的电池采集单元2的输出端gpio_out4之间通过第三电容c3和第二电容c2串联构成的高压隔离电容5连接。第四节的电池采集单元2的输入端gpio_in4通过故障信号输入检测电路3与高节采集单元连接器输入接口4连接，第一节的电池采集单元2的输出端gpio_out1通过故障信号输出控制电路8经高压隔离光耦6与低压采集单元连接器输出接口7连接。

四个电池采集单元2采集的电池信号通过高压隔离电容5由第四节向第一节传输，最后通过低压采集单元连接器输出接口7传输至低压主控制单元进行信号判断，若低压主控制单元只接收到其中一部分低压反馈信号时，由于四个电池采集单元2串联连接，故障节点处的电池采集单元2无法向下一节的电池采集单元2传输信息，根据收到的低压反馈信号即可诊断出哪一节电池采集单元2出现了故障，一次能判断一个故障节点的位置，在该故障节点修复之后，可再继续进行高节点的故障检测。

若电池数量较多，可采用若干级的级联电路单元通过低压采集单元连接器输出接口7和高节采集单元连接器输入接口4依次串联形成串联级联电路。故障信号输入检测电路3通过高节采集单元连接器输入接口4接收上一级的检测信号，处理完成后输入到gpio_in4进行判断，板内信号传输方法与上述单级的级联电路单元相同。电池采集单元2控制故障信号输出控制电路8通过高压隔离光耦6进行信号传输，通过低压采集单元连接器输出接口7传输至下一级的级联电路单元的高节采集单元连接器输入接口4，实现信息的有效级联。最后通过第一级的级联电路单元的低压采集单元连接器输出接口7传输至低压主控制单元进行判断。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。