一种高压系统安全管理模块及其管理方法

摘要

本发明涉及一种高压系统安全管理模块及其管理方法，用于电动汽车的高压系统，包括ADUC70**芯片，MCU和电池管理系统，所述ADUC70**芯片用于对电池的充放电电流、电池包端电压、高压母线电压、绝缘电阻情况进行检测，所述ADUC70**芯片与隔离侧的MCU通讯连接，所述MCU用于接收ADUC70**芯片的信息并进行综合处理，其通讯连接所述电池管理系统并用于将电池的充放电的累积容量、电池包端电压、高压母线电压、绝缘电阻情况发送给电池管理系统。

权利要求

1.一种高压系统安全管理模块，其特征在于，用于电动汽车的高压系统，包括ADUC70**芯片，MCU，电池管理系统，SPI通讯接口和CAN接口，其中，所述ADUC70**芯片用于对电池的充放电电流、电池包端电压、高压母线电压、绝缘电阻情况进行检测；所述ADUC70**芯片与隔离侧的MCU通讯连接，其内部集成有16位差分输入的高精度模数转换芯片ADC；所述ADUC70**芯片包括一检流模块，一Ah积分模块，一漏电检测模块和一高压检测模块，所述检流模块用于通过外部分流器，将大电流信号转换成弱电压信号，对电池包充放电电流实时检测，所述Ah积分模块用于对实时计算电池包充电、放电的容量实时检测，所述漏电检测模块用于实时检测绝缘电阻，所述高压检测模块用于检测电池包端电压、高压母线电压；

所述MCU用于接收ADUC70**芯片的信息并进行综合处理，其通讯连接所述电池管理系统并用于将电池的充放电的累积容量、电池包端电压、高压母线电压、绝缘电阻情况通过CAN接口发送给电池管理系统；

所述电池管理系统用于根据预设算法进行综合判断，用于安全诊断、电池剩余容量计算、电池寿命估算、电池健康度估算，以及高压直流接触器的诊断；

所述ADUC70**芯片通过SPI通讯接口与隔离侧的MCU通讯连接；

所述MCU通过CAN接口通讯连接电池管理系统。

2.如权利要求1所述高压系统安全管理模块的管理方法，其特征在于，采用如下步骤：(1)ADUC70**芯片对电池的充放电电流、电池包端电压、高压母线电压、绝缘电阻进行检测；

(2)ADUC70**芯片通过SPI通讯接口与隔离侧的MCU通讯并进行信息发送；

(3)MCU根据接收的信息，综合处理；

(4)MCU将电池的充放电的累积容量、电池包端电压、高压母线电压、绝缘电阻通过CAN接口发送给电池管理系统；

(5)电池管理系统根据自身预设算法进行判断，进行安全诊断、电池剩余容量计算、电池寿命估算、电池健康度估算，以及高压直流接触器的诊断。

说明书

一种高压系统安全管理模块及其管理方法

技术领域

[0001] 本发明属于新能源汽车领域，具体涉及一种高压系统安全管理模块及其管理方法。

背景技术

[0002] 伴随全球经济的发展，石油消耗量日益增加，石油做为不可再生资源，正变的日益紧缺，在这样的大环境下，各种新能源汽车应运而生，特别是油电混合动力汽车、混合动力汽车，在国家大力倡导低碳生活的形式下日益普及，由于混合动力电动汽车动力系统有别于传统的燃油汽车，整车一般存在上百伏甚至几百伏的高压系统，因此，怎样安全使用、维修混合动力电动汽车成为各大汽车厂商思考的重点问题。

[0003] 为确保电池系统高压安全，需要提供一种高压系统的安全管理模块，监测电池系统重要参数，用于高压系统诊断，确保高压系统安全运行。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于采用模块化设计，将电池管理系统中涉及到高压的部分统一集中到一个模块中，采取这样的设计方法便于高压系统统一管理、设计，将高压、低压系统彻底隔离分开，增强了系统的可靠性。采用这样的设计便于安装，将此模块固定安装在高压电池包内部，可以方便线束的设计，以前的设计方案高压模块与低压模块设计在一个PCB板上容易造成线束设计的困难，甚至会出现高、低压信号线束出现在一个插件上的现象，本设计的创新解决了这一问题。

[0005] ADuC70**(美国半导体公司的一款芯片)对电池的充放电电流、电池包端电压、高压母线电压、绝缘电阻的检测，通过SPI(串行外围接口)通讯接口与隔离侧的MCU(单片机)通讯，MCU将电池的充放电的累积容量、电池包端电压、高压母线电压、绝缘电阻通过CAN接口发送给电池管理系统，电池管理系统根据自身算法，综合判断，用于安全诊断、电池剩余容量计算、电池寿命估算、电池健康度估算，以及高压直流接触器的诊断。 [0006] 具体技术方案如下：

[0007] 一种高压系统安全管理模块，用于电动汽车的高压系统，包括ADUC70**，MCU和电池管理系统，所述ADUC70**用于对电池的充放电电流、电池包端电压、高压母线电压、绝缘电阻情况进行检测，所述ADUC70**与隔离侧的MCU通讯连接，所述MCU用于接收ADUC70**的信息 并进行综合处理，其通讯连接所述电池管理系统并用于将电池的充放电的累积容量、电池包端电压、高压母线电压、绝缘电阻情况发送给电池管理系统。 [0008] 进一步地，所述电池管理系统用于根据预设算法进行综合判断，用于安全诊断、电池剩余容量计算、电池寿命估算、电池健康度估算，以及高压直流接触器的诊断。 [0009] 进一步地，还包括SPI通讯接口，所述ADUC70**通过SPI通讯接口与隔离侧的MCU通讯连接。

[0010] 进一步地，还包括CAN接口，MCU通过CAN接口通讯连接电池管理系统。 [0011] 进一步地，所述ADUC70**内部集成有16位差分输入的高精度ADC。 [0012] 进一步地，所述ADUC70**包括一检流模块，该检流模块用于通过外部外部分流器，将大电流信号转换成弱电压信号，对电池包充放电电流实时检测。 [0013] 进一步地，所述ADUC70**包括一Ah积分模块，该Ah积分模块用于对实时计算电池包充电、放电的容量实时检测。

[0014] 进一步地，所述ADUC70**包括一漏电检测模块，该漏电检测模块用于实时检测绝缘电阻。

[0015] 进一步地，所述ADUC70**包括一高压检测模块，其用于检测电池包端电压、高压母线电压。

[0016] 上述高压系统安全管理模块的管理方法，采用如下步骤：

[0017] (1)ADUC70**对电池的充放电电流、电池包端电压、高压母线电压、绝缘电阻进行检测；

[0018] (2)ADUC70**通过SPI通讯接口与隔离侧的MCU通讯并进行信息发送； [0019] (3)MCU根据接收的信息，综合处理；

[0020] (4)MCU将电池的充放电的累积容量、电池包端电压、高压母线电压、绝缘电阻通过CAN接口发送给电池管理系统；

[0021] (5)电池管理系统根据自身预设算法进行判断，进行安全诊断、电池剩余容量计算、电池寿命估算、电池健康度估算，以及高压直流接触器的诊断。

[0022] 与目前现有技术相比，本发明采用了模块化设计，将电池管理系统中涉及到高压的部分统一集中到一个模块中，采取这样的设计方法便于高压系统统一管理、设计，将高压、低压系统彻底隔离分开，增强了系统的可靠性。采用这样的设计便于安装，将此模块固定安装在高压电池包内部，可以方便线束的设计，

附图说明

[0023] 图1为高压管理模块的系统框图

[0024] 图2为高压管理模块系统框图

具体实施方式

[0025] 下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。

[0026] 本发明提供一种用于高压安全管理的解决方案，该系统可实现对高压动力电池充电电流进行实时高精度检测，同时可检测电池包两端电压(PackVoltage)、高压母线端电压(LinkVoltage)，高压漏电检测等。通过对电池充放电电流的检测，可以对电池包的累积容量进行计算，从而可以降低电池管理系统MCU的运算负荷。通过对电池包端电压、高压母线电压的检测，可以实现对高压继电器的诊断功能，高压漏电检测的功能可以实时检测出高压系统对车身的绝缘电阻值，从而降低了高压触电、高压损坏整车低压电器的风险。 [0027] 本发明的创新点在于采用了模块化设计，将电池管理系统中涉及到高压的部分统一集中到一个模块中，采取这样的设计方法便于高压系统统一管理、设计，将高压、低压系统彻底隔离分开，增强了系统的可靠性。采用这样的设计便于安装，将此模块固定安装在高压电池包内部，可以方便线束的设计，以前的设计方案高压模块与低压模块设计在一个PCB板上容易造成线束设计的困难，甚至会出现高、低压信号线束出现在一个插件上的现象，本设计的创新解决了这一问题。

[0028] 图1所示为高压管理模块的系统框图，框图中设计了高压管理模块内部的信号链路，演示了系统功能实现的方式。

[0029] 专用芯片(ASIC)内部集成了16位差分输入的高精度ADC(模数转换芯片)，采用分流器的方式对电池包充放电电流进行检测，此方式与霍尔传感器相比，降低了系统成本，降低了非线性误差，该误差标定修正非常困难，而采用分流器通过对线性误差的修正补偿，即可获得高精度的测量值。

[0030] ASIC内部还集成了16位的ADC对电池包总电压，高压母线电压进行测量，采用一路外部ADC对绝艳电阻值进行检测。

[0031] 图2所示为高压管理模块系统框图，演示了高压管理模块的功能，检流模块通过外部外部分流器，将大电流信号转换成弱电压信号，对电池包充放电电流实时检测，Ah积分模块对实时计算电池包充电、放电的容量。漏电检测模块实时检测绝缘电阻，高压检测模块分别检测电池包端电压、高压母线电压。

[0032] ADUC70**对电池的充放电电流、电池包端电压、高压母线电压、绝缘电阻的检测，通过SPI通讯接口与隔离侧的MCU通讯，MCU根据接收的信息，综合处理。 [0033] MCU将电池的充放电的累积容量、电池包端电压、高压母线电压、绝缘电阻通过CAN接口发送给电池管理系统，电池管理系统根据自身算法，综合判断，用于安全诊断、电池剩余容量计算、电池寿命估算、电池健康度估算，以及高压直流接触器的诊断等。 [0034] 上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。