车载电池管理系统主继电器粘连检测电路及其检测方法与流程

本发明涉及一种车载电池管理系统主继电器粘连检测电路及其检测方法。

背景技术：

随着电动汽车行业的快速发展,电动汽车高压部分的重要性越来越受到人们的重视。动力电池组作为整车的动力来源,其高压充放电回路中的主继电器的工作状态是否正常直接影响到整车的安全,故检测主继电器的故障状态很有必要,从而保证动力电池在主继电器工作状态正常的情况下进行高压供电或电池充电,保证动力电池在主继电器出现故障时避免误动作,消除在高压充放电过程中的不安全因素。目前的电池管理系统对动力电池高压回路主继电器的粘连状态检测不够完善，有的电池管理系统不具备检测功能，有的其检测回路和电池母线以及充电接口具有电气连接，存在安全隐患，有的检测功能依赖于主继电器的反复闭合、断开动作来实现，违背电动汽车对高压的安全上电特定流程要求。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种车载电池管理系统主继电器粘连检测电路及其检测方法，实现安全、简单、可靠的主继电器粘连检测。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种车载电池管理系统主继电器粘连检测电路，包括正极总线、负极总线以及连接在所述正极总线与所述负极总线之间的动力电池，所述正极总线上设置有总正主继电器，所述负极总线上设置有总负主继电器，其特征在于,还包括第一开关、第二开关、第三开关、第一电阻、第二电阻、第七电阻和第八电阻，第一开关的一端和所述正极总线相连，第一电阻和第二电阻串联构成分压网络，第一电阻和第二电阻之间设置第一电压采集点，第一电阻和第一开关的另一端相连，第七电阻的一端和所述总正主继电器的非电池侧相连，第七电阻的另一端和第八电阻串联构成分压网络，第七电阻和第八电阻之间设置第四电压采集点，第二电阻、第八电阻和采样参考地相连，第二开关的一端和所述负极总线相连，第二开关的另一端和采样参考地相连，第三开关的一端和所述总负主继电器的非电池侧相连，第三开关的另一端和采样参考地相连。

进一步地：

还包括连接在所述正极总线上的快充线、设置在所述快充线上的快充主继电器、以及第五电阻和第六电阻，第五电阻的一端和所述快充主继电器的非电池侧相连，第五电阻的另一端和第六电阻串联构成分压网络，第五电阻和第六电阻之间设置第三电压采集点，第六电阻的另一端和采样参考地相连。

还包括连接在所述正极总线上的慢充线、设置在所述慢充线上的慢充主继电器、以及第三电阻和第四电阻，第三电阻的一端和所述慢充主继电器的非电池侧相连，第三电阻的另一端和第四电阻串联构成分压网络，第三电阻和第四电阻之间设置第二电压采集点，第四电阻的另一端和采样参考地相连。

还包括并联连接在所述总正主继电器上的预充主继电器及其串联电阻。

还具有以下任意一种配置：

1)第二开关、第三开关、第二电阻、第四电阻、第六电阻、第八电阻直接与采样参考地相连，且第一开关直接与所述正极总线相连；

2)第二开关、第三开关、第二电阻、第四电阻、第六电阻、第八电阻直接与采样参考地相连，且第一开关通过电阻与所述正极总线相连；

3)第二开关和第三开关通过共同电阻与采样参考地相连，第二电阻、第四电阻、第六电阻、第八电阻直接与采样参考地相连；

4)第二开关和第三开关直接与采样参考地相连，第二电阻、第四电阻、第六电阻、第八电阻通过共同电阻与采样参考地相连；

5)第二开关通过电阻与采样参考地相连，第三开关、第二电阻、第四电阻、第六电阻、第八电阻直接与采样参考地相连；

6)第三开关通过电阻与采样参考地相连，第二开关、第二电阻、第四电阻、第六电阻、第八电阻直接与采样参考地相连。

一种车载电池管理系统主继电器粘连检测方法，采用所述的车载电池管理系统主继电器粘连检测电路，可以包括以下检测过程：

对总负主继电器的粘连检测：

断开所有主继电器，闭合第一开关和第二开关，断开第三开关，通过采集到的第一电压v1以及第一电阻、第二电阻的阻值计算得到正极总线对负极总线的电压vbb，然后断开第二开关，闭合第三开关，通过采集到的第一电压v1和第一电阻、第二电阻的阻值计算得到正极总线对总负主继电器的非电池侧的电压vbp，并比较电压vbb和电压vbp，如果电压vbb和电压vbp之差小于预定值，则判断总负主继电器粘连；

对总正主继电器的粘连检测：

断开所有主继电器，闭合第一开关和第二开关，断开第三开关，通过采集到的第一电压v1以及第一电阻、第二电阻的阻值计算得到正极总线对负极总线的电压vbb，然后通过采集到的第四电压v4以及第七电阻、第八电阻的阻值计算得到总正主继电器的非电池侧对负极总线的电压vpb，并比较电压vbb和电压vpb，如果电压vbb和电压vpb之差小于预定值，则判断总正主继电器粘连。

对快充继电器的粘连检测：

断开所有主继电器，闭合第一开关和第二开关，断开第三开关，通过采集到的第一电压v1以及第一电阻、第二电阻的阻值计算得到正极总线对负极总线的电压vbb，然后通过采集到的第三电压v3以及第五电阻、第六电阻的阻值计算得到快充主继电器的非电池侧对负极总线的电压vpb1，并比较电压vbb和电压vpb1，如果vbb和vpb1之差小于预定值，则判断快充继电器粘连。

对慢充继电器的粘连检测：

断开所有主继电器，闭合第一开关和第二开关，断开第三开关，通过采集到的第一电压v1以及第一电阻、第二电阻的阻值计算得到正极总线对负极总线的电压vbb，然后通过采集到的第二电压v2和第三电阻、第三电阻的阻值计算得到慢充主继电器的非电池侧对的电压vpb2，并比较电压vbb和电压vpb2，如果vbb和vpb2之差小于预定值，则判断慢充继电器粘连。

对总正主继电器和预充主继电器的粘连检测：

断开所有主继电器，闭合第一开关和第二开关，断开第三开关，通过采集到的第一电压v1以及第一电阻、第二电阻的阻值计算得到正极总线对负极总线的电压vbb，然后通过采集到的第四电压v4以及第七电阻、第八电阻的阻值计算得到总正主继电器的非电池侧对负极总线的电压vpb，并比较电压vbb和电压vpb，如果电压vbb和电压vpb之差小于预定值，则判断总正主继电器或预充主继电器粘连。

一种车载电池管理系统开关粘连检测方法，采用所述的车载电池管理系统主继电器粘连检测电路，可以包括以下步骤：

对第一开关的粘连检测：

断开总负主继电器，闭合第二开关，断开第一开关、第三开关，通过采集到的第一电压v1以及第一电阻、第二电阻的阻值计算得到正极总线对负极总线的电压vbb，如果电压vbb与动力电池组电压之差小于预定值，则判断第一开关粘连。

对第二开关的粘连检测：

断开总负主继电器，闭合第一开关，断开第二开关、第三开关，通过采集到的第一电压v1以及第一电阻、第二电阻的阻值计算得到正极总线对负极总线的电压vbb，如果电压vbb与动力电池组电压之差小于预定值，则判断第二开关粘连。

对第三开关的粘连检测：

闭合总负主继电器，闭合第一开关，断开第二开关、第三开关，通过采集到的第一电压v1以及第一电阻、第二电阻的阻值计算得到正极总线对负极总线的电压vbb，如果电压vbb与动力电池组电压之差小于预定值，则判断第三开关粘连。

本发明的有益效果：

1.本发明的主继电器粘连检测电路，其检测功能不依赖于主继电器的反复闭合、断开动作来实现，完全满足电动汽车对高压的安全上电特定流程要求。

2.本发明的主继电器粘连检测电路，不仅实现了对动力电池主回路中的主继电器的粘连检测，而且还实现了对检测电路自身中的第一至第三开关的粘连检测。

3.本发明的主继电器粘连检测电路，当不进行主继电器粘连检测时，可保证检测回路和动力电池主回路完全断开，避免了不安全因素。

4.本发明的主继电器粘连检测电路，当不进行主继电器粘连检测时，可保证检测回路和动力电池主回路完全断开，避免了检测回路对动力电池持续放电。

5.本发明的主继电器粘连检测电路，通过第二开关和第三开关的切换，实现了在单一参考地的情况下分别对动力电池侧和负载(充电)侧的电压采样，简化了辅助电源的设计。

附图说明

图1为本发明车载电池管理系统主继电器粘连检测电路一种实施例的结构示意图；

图2为本发明车载电池管理系统主继电器粘连检测电路另一种实施例的结构示意图；

图3为本发明车载电池管理系统主继电器粘连检测电路另一种实施例的结构示意图；

图4为本发明车载电池管理系统主继电器粘连检测电路另一种实施例的结构示意图；

图5为本发明车载电池管理系统主继电器粘连检测电路另一种实施例的结构示意图；

图6为本发明车载电池管理系统主继电器粘连检测电路另一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

参阅图1至图6，在一种实施例中，一种车载电池管理系统主继电器粘连检测电路，包括正极总线bus+、负极总线bus-以及连接在正极总线bus+与负极总线bus-之间的动力电池，正极总线bus+上设置有总正主继电器s1，负极总线bus-上设置有总负主继电器s5，还包括第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3、第一电阻r1、第二电阻r2、第七电阻r7和第八电阻r8，第一开关k1的一端和正极总线bus+相连，第一电阻r1和第二电阻r2串联构成分压网络，第一电阻r1和第二电阻r2之间设置第一电压采集点，第一电阻r1和第一开关k1的另一端相连，第七电阻r7的一端和总正主继电器s1的非电池侧pre+相连，第七电阻r7的另一端和第八电阻r8串联构成分压网络，第七电阻r7和第八电阻r8之间设置第四电压采集点，第二电阻r2、第八电阻r8和采样参考地相连，第二开关k2的一端和负极总线相连，第二开关k2的另一端和采样参考地相连，第三开关k3的一端和总负主继电器s5的非电池侧pre-相连，第三开关k3的另一端和采样参考地相连。

在优选的实施例中，主继电器粘连检测电路还包括连接在正极总线上的快充线、设置在快充线上的快充主继电器s3、以及第五电阻r5和第六电阻r6，第五电阻r5的一端和快充主继电器s3的非电池侧pre1+相连，第五电阻r5的另一端和第六电阻r6串联构成分压网络，第五电阻r5和第六电阻r6之间设置第三电压采集点，第六电阻r6的另一端和采样参考地相连。

在优选的实施例中，主继电器粘连检测电路还包括连接在正极总线上的慢充线、设置在慢充线上的慢充主继电器s4、以及第三电阻r3和第四电阻r4，第三电阻r3的一端和慢充主继电器s4的非电池侧pre2+相连，第三电阻r3的另一端和第四电阻r4串联构成分压网络，第三电阻r3和第四电阻r4之间设置第二电压采集点，第四电阻r4的另一端和采样参考地相连。

在优选的实施例中，主继电器粘连检测电路还包括并联连接在总正主继电器s1上的预充主继电器s2及其串联电阻。

在不同的实施例中，主继电器粘连检测电路可以采用以下任意一种配置：

如图1所示，在一个实施例中，第二开关k2、第三开关k3、第二电阻r2、第四电阻r4、第六电阻r6、第八电阻r8直接与采样参考地相连，且第一开关k1直接与正极总线相连；

如图2所示，在另一个实施例中，第二开关k2、第三开关k3、第二电阻r2、第四电阻r4、第六电阻r6、第八电阻r8直接与采样参考地相连，且第一开关k1通过电阻r9与正极总线相连；或

如图3所示，在另一个实施例中，第二开关k2和第三开关k3通过共同电阻r9与采样参考地相连，第二电阻r2、第四电阻r4、第六电阻r6、第八电阻r8直接与采样参考地相连；或

如图4所示，在另一个实施例中，第二开关k2和第三开关k3直接与采样参考地相连，第二电阻r2、第四电阻r4、第六电阻r6、第八电阻r8通过共同电阻r9与采样参考地相连；或

如图5所示，在另一个实施例中，第二开关k2通过电阻r9与采样参考地相连，第三开关k3、第二电阻r2、第四电阻r4、第六电阻r6、第八电阻r8直接与采样参考地相连；

如图6所示，在另一个实施例中，第三开关k3通过电阻r9与采样参考地相连，第二开关k2、第二电阻r2、第四电阻r4、第六电阻r6、第八电阻r8直接与采样参考地相连。

一种车载电池管理系统主继电器粘连检测方法，可采用前述任一实施例的车载电池管理系统主继电器粘连检测电路，其可以包括以下任一检测过程：

对总负主继电器s5的粘连检测：

断开所有主继电器，闭合第一开关k1和第二开关k2，断开第三开关k3，通过采集到的第一电压v1以及第一电阻r1、第二电阻r2的阻值计算得到正极总线bus+对负极总线bus-的电压vbb，然后断开第二开关k2，闭合第三开关k3，通过采集到的第一电压v1和第一电阻r1、第二电阻r2的阻值计算得到正极总线bus+对总负主继电器s5的非电池侧pre-的电压vbp，并比较电压vbb和电压vbp，如果电压vbb和电压vbp之差小于预定值，基本相等，则判断总负主继电器s5粘连；

对总正主继电器s1的粘连检测：

断开所有主继电器，闭合第一开关k1和第二开关k2，断开第三开关k3，通过采集到的第一电压v1以及第一电阻r1、第二电阻r2的阻值计算得到正极总线bus+对负极总线bus-的电压vbb，然后通过采集到的第四电压v4以及第七电阻r7、第八电阻r8的阻值计算得到总正主继电器s1的非电池侧pre+对负极总线bus-的电压vpb，并比较电压vbb和电压vpb，如果电压vbb和电压vpb之差小于预定值，基本相等，则判断总正主继电器s1粘连。

对快充主继电器s3的粘连检测：

断开所有主继电器，闭合第一开关k1和第二开关k2，断开第三开关k3，通过采集到的第一电压v1以及第一电阻r1、第二电阻r2的阻值计算得到正极总线bus+对负极总线bus-的电压vbb，然后通过采集到的第三电压v3以及第五电阻r5、第六电阻r6的阻值计算得到快充主继电器s3的非电池侧pre1+对负极总线bus-的电压vpb1，并比较电压vbb和电压vpb1，如果vbb和vpb1之差小于预定值，基本相等，则判断快充主继电器s3粘连。

对慢充主继电器s4的粘连检测：

断开所有主继电器，闭合第一开关k1和第二开关k2，断开第三开关k3，通过采集到的第一电压v1以及第一电阻r1、第二电阻r2的阻值计算得到正极总线bus+对负极总线bus-的电压vbb，然后通过采集到的第二电压v2和第三电阻r3、第三电阻r4的阻值计算得到慢充主继电器s4的非电池侧pre2+对bus-的电压vpb2，并比较电压vbb和电压vpb2，如果vbb和vpb2之差小于预定值，基本相等，则判断慢充主继电器s4粘连。

对总正主继电器s1和与之并联的预充主继电器s2的粘连检测：

断开所有主继电器，闭合第一开关k1和第二开关k2，断开第三开关k3，通过采集到的第一电压v1以及第一电阻r1、第二电阻r2的阻值计算得到正极总线bus+对负极总线bus-的电压vbb，然后通过采集到的第四电压v4以及第七电阻r7、第八电阻r8的阻值计算得到总正主继电器s1的非电池侧pre+对负极总线bus-的电压vpb，并比较电压vbb和电压vpb，如果电压vbb和电压vpb之差小于预定值，基本相等，则判断总正主继电器s1或预充主继电器s2粘连。

非检测状态：

当不进行主继电器粘连检测时，断开k1、k2和k3，保证检测回路和动力电池主回路完全断开，避免了不安全因素，也可防止检测回路对动力电池持续放电。

使用本发明各种实施例的主继电器粘连检测电路，还可以实现对检测电路中的开关k1、k2、k3的粘连检测，车载电池管理系统开关粘连检测方法如下：

对第一开关k1的粘连检测：

断开总负主继电器s5，闭合第二开关k2，断开第一开关k1、第三开关k3，通过采集到的第一电压v1以及第一电阻r1、第二电阻r2的阻值计算得到正极总线bus+对负极总线bus-的电压vbb，如果电压vbb与动力电池组电压之差小于预定值(远远大于零，接近动力电池组电压)，则判断第一开关k1粘连。

对第二开关k2的粘连检测：

断开总负主继电器s5，闭合第一开关k1，断开第二开关k2、第三开关k3，通过采集到的第一电压v1以及第一电阻r1、第二电阻r2的阻值计算得到正极总线bus+对负极总线bus-的电压vbb，如果电压vbb与动力电池组电压之差小于预定值(远远大于零，接近动力电池组电压)，则判断第二开关k2粘连。

对第二开关k3的粘连检测：

闭合总负主继电器s5，闭合第一开关k1，断开第二开关k2、第三开关k3，通过采集到的第一电压v1以及第一电阻r1、第二电阻r2的阻值计算得到正极总线bus+对负极总线bus-的电压vbb，如果电压vbb与动力电池组电压之差小于预定值(远远大于零，接近动力电池组电压)，则判断第三开关k3粘连。

本发明的各种实施例具有以下优点：

1.本发明的主继电器粘连检测电路，通过检测主继电器两侧的端点相对某一公共点的电压来实现对粘连状态的判断；

2.本发明的主继电器粘连检测电路，其检测电压的电阻网络通过开关k1、k2实现和动力电池侧正母线和负母线的隔离；

3.本发明的主继电器粘连检测电路，其检测电压的电阻网络的采样参考地唯一；

4.本发明的主继电器粘连检测电路，其检测电压的电阻网络的采样参考地通过开关k2、k3实现对动力电池侧和负载(充电)侧的电压采样；

5.本发明的主继电器粘连检测电路，其检测电压的电阻网络通过开关k3、实现和负载端负母线的隔离；

6.本发明的主继电器粘连检测电路，通过开关k1、k2、k3实现检测回路和高压功率主回路完全断开，避免了检测回路持续能量消耗。

本文中涉及的电压计算方法为本领域技术人员所公知，未予赘述。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。