CN209274363U - 动力电池高压互锁检测及控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种动力电池高压互锁检测及控制电路，包括HVIL回路、HVIL继电器、高压继电器、电池包以及电池管理***，HVIL回路的输入端与HVIL电压输入端相连，HVIL回路的输出端分别连接HVIL继电器的线圈公共端、电池管理***的HVIL检测端以及HVIL电压输出端，HVIL继电器的线圈受控端接地，电池包与高压继电器的开关组件电连接围合形成闭合回路，HVIL继电器的开关组件输入端接入继电器线圈低压供电。采用HVIL继电器，间接控制电池包低压电源回路，保证发生故障时，HVIL继电器发生切断动作同时切断电池包所有高压继电器开关的控制线圈电源，实现高压断路。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动汽车的技术领域，尤其涉及一种动力电池高压互锁检测及控制电路。
背景技术
目前电动汽车中对检测高压***状态的能力与检测可靠性方面要求越来越高，所以要求电池管理***能够更可靠的检测高压互锁状态，并能够精准检测定位故障原因。高压互锁回路HVIL(HighVoltage Interlock Loop)的目的是用来确认整个高压***的完整性的，当高压***回路断开或者完整性受到破坏的时候，就需要启动安全措施了。
现有技术方案通常由单片机IO口输出一路经过驱动电路放大后的脉冲信号，通过HVIL回路的串联线路，从HVIL电路的末端反馈到单片机中，通过单片机进行反馈信号的处理，判断出HVIL电路是否处于故障状态。
现有方案通过单路脉冲信号进行高压互锁开关的状态判断，容易受整车环境的干扰，整车环境存在噪声大、共模干扰信号强的特点，单路脉冲信号在经过较长的传输线路和多个高压连接器后，容易受外部信号的干扰，导致信号失真，这样的反馈信号传导回单片机后，容易造成单片机的误判断，从而导致动力电池高压输出的异常切断，造成行车过程中突然失去动力，产生安全事故。
实用新型内容
针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种原理简单、操作便捷的动力电池高压互锁检测及控制电路。
为了达到上述目的，本实用新型一种动力电池高压互锁检测及控制电路，包括HVIL回路、HVIL继电器、高压继电器、电池包以及电池管理***，所述HVIL回路的输入端与HVIL电压输入端相连，所述HVIL回路的输出端分别连接HVIL继电器的线圈公共端、电池管理***的HVIL检测端以及HVIL电压输出端，所述HVIL继电器的线圈受控端接地，所述电池包与高压继电器的开关组件电连接围合形成闭合回路，所述HVIL继电器的开关组件输入端接入继电器线圈低压供电，所述HVIL继电器的开关组件输出端与高压继电器的线圈公共端相连，所述高压继电器的线圈受控端与电池管理***的低边控制端相连。
其中，所述高压继电器包括总正继电器、总负继电器、充电继电器以及预充继电器，所述总正继电器的开关组件输入端、充电继电器的开关组件输出端以及预充继电器的开关组件输入端均与电池包的输出端相连，所述总正继电器的开关组件输出端以及预充继电器的开关组件输出端均与电池供电正极相连，所述充电继电器的开关组件输入端与充电口相连，所述总负继电器的开关组件输出端与电池包的输入端相连，所述总负继电器的开关组件输入端与电池供电负极相连，所述总正继电器的线圈公共端、充电继电器的线圈公共端以及预充电继电器的线圈公共端均与HVIL继电器的开关组件输出端相连，所述总正继电器的线圈受控端、充电继电器的线圈受控端以及预充电继电器的线圈受控端均与电池管理***的低边控制端相连。
其中，该电路还包括保险丝以及预充电保护电阻，所述保险丝的输出端与电池包的输入端相连，所述保险丝的输入端与充电继电器的开关组件输出端相连，所述预充电保护电阻的输入端与预充继电器的开关组件输出端相连，所述预充电保护电阻的输出端与电池供电正极相连。
其中，所述HVIL回路包括电池供电正极电路、充电口电路以及电池供电负极电路，所述电池供电正极电路的输入端与HVIL电压输入端相连，所述电池供电正极电路的输出端与充电口电路的输入端相连，所述充电口电路的输出端与电池供电负极电路的输入端相连，所述电池供电负极电路的输出端分别连接HVIL继电器的线圈公共端、电池管理***的HVIL检测端以及HVIL电压输出端。
其中，所述HVIL电压输入端与整车控制器的电压输出端相连，所述HVIL电压输入端与整车控制器的电压输入端相连。
其中，该电路还包括中断间隔继电器，所述中断间隔继电器设置在电池包内。
本实用新型的有益效果是：
与现有技术相比，本实用新型利用HVIL回路的串联线路，通过对HVIL电压输入端以及HVIL电压输出端的电压值来检测整个高压互锁回路是否导通，从而判断高压连接器的连接状态，采用HVIL继电器，间接控制电池包低压电源回路，保证发生故障时，HVIL继电器发生切断动作同时切断电池包所有高压继电器开关的控制线圈电源，实现高压断路。
附图说明
图1为本实用新型动力电池高压互锁检测及控制电路的电路示意图；
图2为本实用新型动力电池高压互锁检测及控制电路的原理流程图。
具体实施方式
为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。
参阅图1，本实用新型一种动力电池高压互锁检测及控制电路，包括HVIL回路、HVIL继电器K1、高压继电器、电池包以及电池管理***BMS，HVIL回路的输入端与HVIL电压输入端相连，HVIL回路的输出端分别连接HVIL继电器K1的线圈公共端、电池管理***BMS的HVIL检测端以及HVIL电压输出端，HVIL继电器K1的线圈受控端接地，电池包与高压继电器的开关组件电连接围合形成闭合回路，HVIL继电器K1的开关组件输入端接入继电器线圈低压供电，HVIL继电器K1的开关组件输入端与高压继电器的线圈公共端相连，高压继电器的线圈受控端与电池管理***BMS的低边控制端相连。
相较于现有技术，本实用新型利用HVIL回路的串联线路，通过对HVIL电压输入端以及HVIL电压输出端的电压值来检测整个高压互锁回路是否导通，从而判断高压连接器的连接状态，采用HVIL继电器K1，间接控制电池包低压电源回路，保证发生故障时，HVIL继电器K1发生切断动作同时切断电池包所有高压继电器开关的控制线圈电源，实现高压断路。
请进一步参阅图2，HVIL电压输入端输入电压信号，HVIL继电器K1开关组件闭合，此时总正继电器K2的驱动线圈、总负继电器K3的驱动线圈、预充继电器K5的驱动线圈以及充电继电器K4的驱动线圈由继电器线圈低压供电；电池管理***BMS通过HVIL检测触点判断的HVIL信号是否正常，如果是正常，电池管理***BMS与整车控制器VCU按照控制策略控制电池包上下电；如果是不正常，HVIL继电器K1断开，同时电池管理***BMS与整车控制器VCU检测到HVIL反馈异常后执行对应的故障策略；总正继电器K2的驱动线圈、总负继电器K3的驱动线圈、预充继电器K5的驱动线圈以及充电继电器K4的驱动线圈供电断开；电池包内的中间隔断继电器K6断开连接；动力电池停止工作。
本发明通过从低压电源(铅酸电池)取电，利用HVIL回路的串联线路，通过整车控制器检测HVIL末端到达的驱动电压来检测整个高压互锁回路是否导通，从而判断高压连接器的连接状态，同时添加一个高压互锁继电器K1，K1的控制线圈串联在HVIL回路中，触点控制电池包内的高压继电器供电电源，当外部高压互锁出现故障时，可以切断总正放电继电器K2、总负继电器K3、充电继电器K4、预充继电器K5，切断电池包外部高压电源输出。电压信号稳定，抗干扰强，通过电压信号进行HVIL回路的故障判断，可以达到更好的高压互锁监控效果。
在本实施例中，高压继电器包括总正继电器K2、总负继电器K3、充电继电器K4以及预充继电器K5，总正继电器K2的开关组件输入端、充电继电器K4的开关组件输出端以及预充继电器K5的开关组件输入端均与电池包的输出端相连，总正继电器K2的开关组件输出端以及预充继电器K5的开关组件输出端均与电池供电正极相连，充电继电器K4的开关组件输入端与充电口相连，总负继电器K3的开关组件输出端与电池包的输入端相连，总负继电器K3的开关组件输入端与电池供电负极相连，总正继电器K2的线圈公共端、充电继电器K4的线圈公共端以及预充电继电器K5的线圈公共端均与HVIL继电器K1的开关组件输出端相连，总正继电器K2的线圈受控端、充电继电器K4的线圈受控端以及预充电继电器K5的线圈受控端均与电池管理***BMS的低边控制端相连。
在本实施例中，该电路还包括保险丝FUSE以及预充电保护电阻R，保险丝FUSE的输出端与电池包的输入端相连，保险丝FUSE的输入端与充电继电器K4的开关组件输出端相连，预充电保护电阻R的输入端与预充继电器K5的开关组件输出端相连，预充电保护电阻R的输出端与电池供电正极相连。
在本实施例中，HVIL回路包括电池供电正极电路、充电口电路以及电池供电负极电路，电池供电正极电路的输入端与HVIL电压输入端相连，电池供电正极电路的输出端与充电口HVIL电路的输入端相连，充电口电路的输出端与电池供电负极电路的输入端相连，电池供电负极电路的输出端分别连接HVIL继电器K1的线圈公共端、电池管理***BMS的HVIL检测端以及HVIL电压输出端。电池供电正极电路、充电口电路以及电池供电负极电路均为连接器，通过HVIL弹簧开关装置连接，当连接器插头和插座配合锁定到位时，HVIL弹簧开关受挤压闭合，反之断开，通过这种关系，来判断连接器的状态。
在本实施例中，HVIL电压输入端与整车控制器VCU的电压输出端相连，HVIL电压输入端与整车控制器VCU的电压输入端相连。HVIL回路电压信号由整车常电(铅酸电池/DCDC转换的低压电源)提供，HVIL继电器K1的驱动线圈电源正极12V+，由HVIL回路电压信号提供，HVIL回路的电压信号受整车控制器VCU控制，HVIL回路的末端反馈信号接入整车控制器，受整车控制器VCU监控，同时接入BMS，受电池管理***BMS的监控。HVIL回路发生故障时，整车控制器VCU能监测到高压互锁回路产生的故障报警，并优先响应执行对应的保护策略；HVIL回路发生故障时，BMS能监测到高压互锁回路产生的故障报警，同时BMS能正常工作与整车VCU通信，当整车控制器VCU超过时限，没有执行对应的保护策略时，BMS介入高压互锁回路的故障处理，执行预先设置的对应的保护策略；HVIL回路发生故障时，断开高压继电器线圈供电，为防止被断开的高压继电器发生粘连，电池包中间增加中间隔断继电器K6，当高压继电器粘连时，中间隔断继电器K6能有效断开动力电池高压回路。
在本实施例中，该电路还包括中断间隔继电器K6，中断间隔继电器K6设置在电池包内。
本实用新型的优势在于：
a)采用铅酸电池的常电电压信号，抗干扰能力强；
b)动力电池高压互锁回路控制原理简单，操作便捷，且成本低廉；
c)采用HVIL继电器K1,间接控制电池包低压电源回路，保证发生故障时，HVIL继电器K1发生切断动作同时切断电池包所有继电器开关(总正继电器K2/总负继电器K3/充电继电器K4/中间隔断继电器K6)的控制线圈电源(12V+)，实现高压断路；
d)HVIL的电压信号由整车控制器输入(整车OUT12V+)，保证电压信号源稳定持续；
e)HVIL的电压信号经过高压互锁回路后，由HVIL末端返回整车控制器VCU(整车IN12V+),同时接入电池管理***BMS，BMS与VCU同时在线监测HVIL回路的反馈电压信号，实现双路冗余监测，能有效防止监测单元的误判断、误操作；
f)电池包中间增加中间隔断继电器K6，当高压继电器粘连时，中间隔断继电器K6能有效断开动力电池高压回路。
以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种动力电池高压互锁检测及控制电路，其特征在于，包括HVIL回路、HVIL继电器、高压继电器、电池包以及电池管理***，所述HVIL回路的输入端与HVIL电压输入端相连，所述HVIL回路的输出端分别连接HVIL继电器的线圈公共端、电池管理***的HVIL检测端以及HVIL电压输出端，所述HVIL继电器的线圈受控端接地，所述电池包与高压继电器的开关组件电连接围合形成闭合回路，所述HVIL继电器的开关组件输入端接入继电器线圈低压供电，所述HVIL继电器的开关组件输出端与高压继电器的线圈公共端相连，所述高压继电器的线圈受控端与电池管理***的低边控制端相连。
2.根据权利要求1所述的动力电池高压互锁检测及控制电路，其特征在于，所述高压继电器包括总正继电器、总负继电器、充电继电器以及预充继电器，所述总正继电器的开关组件输入端、充电继电器的开关组件输出端以及预充继电器的开关组件输入端均与电池包的输出端相连，所述总正继电器的开关组件输出端以及预充继电器的开关组件输出端均与电池供电正极相连，所述充电继电器的开关组件输入端与充电口相连，所述总负继电器的开关组件输出端与电池包的输入端相连，所述总负继电器的开关组件输入端与电池供电负极相连，所述总正继电器的线圈公共端、充电继电器的线圈公共端以及预充电继电器的线圈公共端均与HVIL继电器的开关组件输出端相连，所述总正继电器的线圈受控端、充电继电器的线圈受控端以及预充电继电器的线圈受控端均与电池管理***的低边控制端相连。
3.根据权利要求2所述的动力电池高压互锁检测及控制电路，其特征在于，该电路还包括保险丝以及预充电保护电阻，所述保险丝的输出端与电池包的输入端相连，所述保险丝的输入端与充电继电器的开关组件输出端相连，所述预充电保护电阻的输入端与预充继电器的开关组件输出端相连，所述预充电保护电阻的输出端与电池供电正极相连。
4.根据权利要求2所述的动力电池高压互锁检测及控制电路，其特征在于，所述HVIL回路包括电池供电正极电路、充电口电路以及电池供电负极电路，所述电池供电正极电路的输入端与HVIL电压输入端相连，所述电池供电正极电路的输出端与充电口电路的输入端相连，所述充电口电路的输出端与电池供电负极电路的输入端相连，所述电池供电负极电路的输出端分别连接HVIL继电器的线圈公共端、电池管理***的HVIL检测端以及HVIL电压输出端。
5.根据权利要求4所述的动力电池高压互锁检测及控制电路，其特征在于，所述HVIL电压输入端与整车控制器的电压输出端相连，所述HVIL电压输入端与整车控制器的电压输入端相连。
6.根据权利要求1所述的动力电池高压互锁检测及控制电路，其特征在于，该电路还包括中断间隔继电器，所述中断间隔继电器设置在电池包内。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110803027A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-02-18 | 东风商用车有限公司 | 太阳能电池***的高压互锁电路 |
| CN113954644A (zh) * | 2020-07-01 | 2022-01-21 | 沃尔沃卡车集团 | 使用低压开关的车辆电气***的断开 |
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2018
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