电池管理系统的制作方法

本发明涉电动汽车技术领域，尤其涉及一种电池管理系统。

背景技术：

电动汽车工作时，电池管理系统需要对电动汽车的动力电池的充放电电流进行采集。目前，大都通过电流分流器或者霍尔电流传感器对电流信号进行采集，接着再将采集到的电流信号通过信号调理后送给MCU(Micro Control Unit，中央处理器)处理。

由于霍尔电流传感器在性能上具有比较明显的优势，目前大多电池管理系统都采用霍尔电流传感器进行电流信号采集。当电流采样电路不能采集到正常的电流信号就会报错，进而使得电动汽车不能正常工作。然而，由于引起电流采样异常的原因有多种，很难快速找到问题所在，同时需要拆车排查问题，进而导致工作量较大、人力成本高且效率较低。

鉴于此，实有必要提供一种新的电池管理系统以克服上述缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种电池管理系统，所述电池管理系统维护效率高，降低了人力成本。

为了实现上述目的，本发明提供一种电池管理系统，其应用于电动汽车中，所述电动汽车包括动力电池；所述电池管理系统包括采集单元、运放单元以及控制单元；所述采集单元用于采集所述动力电池的电流信号，并将采集到的电流信号转化为电压信号输出至所述运放单元；所述运放单元连接于所述采集单元与所述控制单元之间，所述运放单元用于接收所述采集单元输出的电压信号，并对所述电压信号进行放大后输出至所述控制单元；所述控制单元用于接收经所述运放单元放大的所述电压信号，并依据接收到的所述电压信号判断所述采集单元与所述运放单元是否接触良好；当所述电池管理系统处于工作状态时，若所述控制单元接收到的所述电压信号等于第一预设值，则判断所述采集单元与所述运放单元接触良好；若所述控制单元接收到的所述电压信号等于第二预设值，则判断所述采集单元与所述运放单元接触不良。

在一个优选实施方式中，所述第一预设值大于所述第二预设值。

在一个优选实施方式中，若所述控制单元接收到的所述电压信号大于第一预设值，则判断所述动力电池处于充电状态；若所述控制单元接收到的所述电压信号小于第一预设值，则判断所述动力电池处于放电状态。

在一个优选实施方式中，所述运放单元包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻以及第六电阻；所述第一电阻的一端与第一电源相连，且所述第一电阻的另一端依次通过所述第二电阻、所述第三电阻以及所述第四电阻与第二电源相连；所述采集单元包括输出端子，所述输入端子连接于所述第二电阻与所述第三电阻之间；所述运算放大器的同向输入端连接于所述第一电阻与所述第二电阻之间；所述运算放大器的反向输入端通过所述第五电阻接地；所述运算放大器的输出端与所述控制单元相连；所述第六电阻的一端与所述运算放大器的反向输入端相连，且所述第六电阻的另一端与所述运算放大器的输出端相连；所述第一电源输出的电压大于所述第二电源输出的第二电压。

在一个优选实施方式中，所述运放单元还包括第一电容；所述第一电容的一端与所述第一电源相连，且所述第一电容的另一端与所述运算放大器的同相输入端相连。

在一个优选实施方式中，所述运放单元还包括第二电容；所述第二电容的一端与所述运算放大器的反向输入端相连，且所述第二电容的另一端与所述运算放大器的输出端相连。

在一个优选实施方式中，所述电池管理系统还包滤波单元；所述滤波单元用于对所述运放单元放大后的所述电压信号进行滤波后并输出至所述控制单元。

在一个优选实施方式中，所述滤波单元包括第七电阻以及第三电容；所述第七电阻的一端与所述运放单元相连，且所述第七电阻的另一端通过所述第三电容接地。

在一个优选实施方式中，所述电池管理系统还包括钳位单元；所述钳位单元连接于所述运放单元与所述控制单元之间；所述钳位单元用于将经过所述运放单元放大后的所述电压信号钳位至预定范围内并输出至所述控制单元。

在一个优选实施方式中，所述钳位单元包括第一二极管以及第二二极管；所述第一二极管的阳极接地且所述第一二极管的阴极与所述第二二极管阳极相连；所述第二二极管的阴极与第三电压源相连；所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阳极还分别与所述运放单元相连。

本发明提供的电池管理系统，所述控制单元能够依据其接收到的电压判断所述采集单元与所述运放单元是否接触良好，能够快速定位问题所在，无需拆车排查，进而提高了维护效率且降低了人力成本。

【附图说明】

图1为本发明提供的电池管理系统的功能模块图。

图2为本发明提供的电池管理系统的电路原理图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

请参阅图1，其为本发明提供的电池管理系统100的功能模块图。所述电池管理系统100应用于电动汽车中，所述电动汽车包括为其提供动力的动力电池(图未示)。进一步地，所述电池管理系统100包括采集单元10、运放单元20、滤波单元30、钳位单元40以及控制单元50。

所述采集单元10用于对所述动力电池的充放电电流进行采集，并将采集到的电流信号转化为电压信号输出至所述运放单元20。在本实施方式中，所述采集单元10为霍尔电流传感器。

所述运放单元20连接于所述采集单元10与所述滤波单元30之间。所述运放单元20用于接收所述采集单元10输出的电压信号，并对所述电压信号进行放大后输出。

所述滤波单元30用于接收所述运放单元20输出的电压信号，并对所述电压信号进行滤波后输出至所述钳位单元40。

所述钳位单元40连接于所述滤波单元30与所述控制单元50之间。所述钳位单元40用于将滤波后的所述电压信号钳位至预定范围内输出至所述控制单元50。在本实施方式中，所述预定范围为0V～3.3V。由于所述钳位单元40将经过滤波后的所述电压信号钳位至0V～3.3V之间，进而使得无论所述运放单元20输出的电压值为何，均不会将所述控制单元50损坏。

所述控制单元50用于接收经过钳位的所述电压信号，并依据接收到的电压信号判断所述采集单元10与所述运放单元20是否接触良好。具体地，当所述电池管理系统100处于工作状态时，若所述控制单元50接收到的经过钳位的所述电压信号等于第一预设值，则判断所述采集单元10与所述运放单元20接触良好。若所述控制单元50接收到的经过钳位的所述电压信号等于第二预设值，则判断所述采集单元10与所述运放单元20接触不良。例如，所述采集单元(霍尔电流传感器)10可能因震动、氧化以及腐蚀等原因与所述远方单元20接触不良。在本实施方式中，所述第一预设值大于所述第二预设值。可以理解，在第一预设值或者所述第二预设值正负0.1V的误差范围内的电压信号，均可以判断为与所述第一预设值或者所述第二预设值相等。在本实施方式中，所述控制单元为MCU(Micro Control Unit，微控制单元)。

进一步地，若所述控制单元50接收到的经过钳位的所述电压信号大于第一预设值，则判断所述动力电池处于充电状态。若所述控制单元50接收到的经过钳位的所述电压信号小于第一预设值，则判断所述动力电池处于放电状态。因此，本发明所述提供的电池管理系统100还能够依据所述采集单元10采集到所述电流信号判断所述动力电池的充放电状态。

此外，当所述电池管理系统100生产后投入使用前，若所述控制单元50接收到的经过钳位的所述电压信号等于第二预设值，则判断所述运放单元20、滤波单元30以及所述钳位单元40均处于正常状态。可以理解地，所述当所述电池管理系统100生产后投入使用前并没有与所述采集单元10相连。因此，本发明所述提供的电池管理系统100在生产电时无需要投入大量的工装设备和人力成本即可测试所述运放单元20、滤波单元30以及所述钳位单元50是否正常。

请再参阅图2，其为本发明所提供的电池管理系统100的电路原理图。所述运放单元20包括运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5以及第六电阻R6。所述第一电阻R1的一端与第一电源VCC1相连，且所述第一电阻R1的另一端依次通过所述第二电阻R2、所述第三电阻R3以及所述第四电阻R4与第二电源VCC2相连，亦即，所述第一电阻R1、所述第二电阻R2、所述第三电阻R3以及所述第四电阻R4串联于所述第一电源VCC1与所述第二电源VCC2之间。所述采集单元10包括输出端子11，所述输入端子11连接于所述第二电阻R2与所述第三电阻R3之间。所述运算放大器U1的同向输入端连接于所述第一电阻R1与所述第二电阻R2之间；所述运算放大器U1的反向输入端通过所述第五电阻接地；所述运算放大器U1的输出端与所述滤波单元相连。所述第六电阻R6的一端与所述运算放大器U1的反向输入端相连，且所述第六电阻R6的另一端与所述运算放大器U1的输出端相连。在本实施方式中，所述第一电阻R1的阻值等于第四电阻R4的阻值；所述第二电阻R2的阻值等于所述第三电阻R3的阻值。所述第五电阻R5的阻值大于所述第六电阻R6的阻值。所述第一电源VCC1输出的第一电压大于所述第二电源VCC2输出的第二电压。具体地，所述第一电压为1.65V，所述第二电压为-15V。

进一步地，所述运放单元20还包括第一电容C1。所述第一电容C1的一端与所述第一电源VCC1相连，且所述第一电容C1的另一端与所述运算放大器U1的同相输入端相连。

进一步地，所述运放单元20还包括第二电容C2。所述第二电容C2的一端与所述运算放大器U1的反向输入端相连，且所述第二电容C2的另一端与所述运算放大器U1的输出端相连。

所述滤波单元30包括第七电阻R7以及第三电容C3。所述第七电阻R7的一端与所述运算放大器U1的输出端相连，且所述第七电阻R7的另一端通过所述第三电容C3接地。

所述钳位单元40包括第一二极管D1以及第二二极管D2。所述第一二极管D1的阳极接地且所述第一二极管D1的阴极与所述第二二极管D2阳极相连。所述第二二极管D2的阴极与第三电压源VCC3相连。所述运算放大器U1的输出端还通过所述第七电阻R7连接于所述第一二极管D1的阴极与所述第二二极管D2的阳极之间。在本实施方式中，所述第三电源VCC3用于输出第三电压，所述第三电压为3.3V。

所述控制单元50包括输入端子51。所述输入端子51连接于所述第一二极管D1的阴极与所述第二二极管D2的阳极之间。

所述电池管理系统100的工作原理如下：

当所述采集单元10与所述运放单元20接触不良时，所述运算放大器U1的输出端所输出的电压Uo的计算方式如下：

首先将所述第一电源VCC1视为接地，此时，所述运算放大器U1的输出端输出的电压U1＝[VCC2*R1/(R1+R2+R3+R4)]*(1+R6/R5)；然后将所述第二电源VCC2视为接地，此时，所述运算放大器U1的输出端输出的电压U2＝[VCC1-VCC1*R1/(R1+R2+R3+R4)]*(1+R6/R5)。由叠加定理可以得出Uo1＝U1+U2，由于所述第一电阻R1～所述第六电阻R6的值均已知，因此，此时的Uo1即为第二预设值。

当所述采集单元10与所述运放单元20接触良好时，所述运算放大器U1的输出端输出的电压Uo的计算方式如下：

首先将所述采集单元10的输出端子11视为接地，此时，所述运算放大器U1的输出端输出的电压U3＝VCC1*R2/(R1+R2)*(1+R6/R5)；然后将第一电源VCC1视为接地，此时，所述运算放大器U1的输出端输出的电压U4＝Ui*R1/(R1+R2)*(1+R6/R5)。由叠加定理可以得出Uo2＝U3+U4，由于所述第一电阻R1～所述第六电阻R6的值均已知，因此，此时的Uo2即为第一预设值。进一步地，当所述动力电池处于充电状态时，所述采集单元10输出正电压；当所述动力电池处于放电状态时，所述采集单元10输出负电压。

本发明提供的电池管理系统100，所述控制单元50能够依据其接收到的电压判断所述采集单元10与所述运放单元20是否接触良好，能够快速定位问题所在，无需拆车排查，进而提高了维护效率且降低了人力成本。

本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。