一种过流检测电路的制作方法

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种过流检测电路。

背景技术：

随着新能源汽进入全面政策扶持阶段，纯电动汽车技术的不断成熟，纯电动汽车在汽车市场占有量越来越多，纯电动汽车的安全性也越来越受关注。

在电动汽车安全管控方面，电动汽车中的电池管理系统(batterymanagementsystem)是一种能够对蓄电池进行监控和管理的电子装置，通过对电压，电流、温度以及soc等参数采集、计算，进而控制电池的充放电过程，实现对电池、电路的保护，其中的电流采集单元(csu)用于对动力电池母线电流的检测，实时监测电流的异常情况。

对于纯电动汽车，利用蓄电池来提供动力，蓄电池需要频繁的充电和放电，因此，充电电流和放电电流的过流检测对于整个动力系统的正常以及安全工作都十分重要。因此，有必要设计一种电动汽车充放电过程中的过流检测电路，提高电动汽车的安全性。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种过流检测电路，以解决电动汽车电池系统在充电和放电过程中过流状态检测的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种过流检测电路，包括第一比较器、第二比较器、第一二极管和第二二极管；所述第一比较器的第一输入端与所述第二比较器的第一输入端均接收测试电压信号，所述第一比较器的第二输入端接收第一阈值电压，所述第一阈值电压为放电状态过流阈值对应的电压；所述第二比较器的第二输入端接第二阈值电压，所述第二阈值电压为充电状态过流阈值对应的电压；所述第一二极管的第一端接所述第一比较器的输出端，所述第一二极管的第二端接放电过流反馈端；所述第二二极管的第一端接所述第二比较器的输出端，所述第二二极管的第二端接充电过流反馈端。

进一步地，所述过流检测电路还包括分压电路，所述分压电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；所述第一电阻的第一端接基准电源端，所述第一电阻的第二端接所述第一比较器的所述第二输入端；所述第二电阻的第一端接所述第一电阻的所述第二端，所述第二电阻的第二端接地，所述第一电阻与所述第二电阻串联以对所述基准电源端提供的基准电压信号进行分压，以提供所述第一阈值电压；所述第三电阻的第一端接所述基准电源端，所述第三电阻的第二端接所述第二比较器的所述第一输入端；所述第四电阻的第一端接所述第三电阻的所述第二端，所述第四电阻的第二端接地，所述第三电阻与所述第四电阻串联以对所述基准电源端提供的所述基准电压信号进行分压，以提供所述第二阈值电压。

进一步地，测试电压信号输出端与所述第一比较器的所述第一输入端之间设置有第一滤波电路，测试电压信号输出端与所述第二比较器的所述第二输入端之间设置有第二滤波电路。

进一步地，所述第一比较器的正电源端和负电源端之间连接有第一电容，所述第二比较器的正电源端与负电源端之间连接有第二电容。

进一步地，所述第一比较器的所述第一输入端为同相输入端，所述第一比较器的所述第二输入端为反相输入端，所述第一二极管的所述第一端为正极；所述第二比较器的所述第一输入端为反相输入端，所述第二比较器的所述第二输入端为同相输入端，所述第二二极管的所述第一端为正极。

进一步地，所述第一比较器的所述第一输入端为反相输入端，所述第一比较器的所述第二输入端为同相输入端，所述第一二极管的所述第一端为负极，所述第一二极管的所述第二端为正极，所述第一二极管的所述第二端接第一电源信号端；所述第二比较器的所述第一输入端为同相输入端，所述第二比较器的所述第二输入端为反相输入端，所述第二二极管的所述第一端为负极，所述第二二极管的所述第二端为正极，所述第二二极管的所述第二端接所述第一电源信号端。

进一步地，所述过流检测电路还包括第五电阻和第六电阻；所述第五电阻的第一端接所述第一二极管的所述第二端，所述第五电阻的第二端接所述放电过流反馈端；所述第六电阻的第一端接所述第二二极管的所述第二端，所述第六电阻的第二端接所述充电过流反馈端。

进一步地，所述第五电阻的所述第二端与所述放电过流反馈端之间设置有第三滤波电路，所述第六电阻的所述第二端与所述充电过流反馈端之间设置有第四滤波电路。

进一步地，所述第五电阻的所述第二端与所述放电过流反馈端之间设置有第一限幅电路，所述第六电阻的所述第二端与所述充电过流反馈端之间设置有第二限幅电路。

进一步地，所述过流检测电路还包括电流采集模块，所述电流采集模块包括分流计型传感器、电流检测放大模块；所述分流计型传感器的两端分别与动力电池包的负极和高压负载相连接；所述电流检测放大模块包括隔离模块和外围电路，所述隔离模块包括第一检测端、第二检测端、偏置信号输入端、前置放大输出端、调整信号输入端，信号输出端；所述外围电路包括第七电阻、第八电阻和第九电阻；所述第一检测端与所述分流计型传感器的第一端相连，所述第二检测端与所述分流计型传感器的第二端相连，所述信号输出端连接所述第一比较器的所述第一输入端与所述第二比较器的所述第一输入端以提供测试电压信号；所述第七电阻的第一端连接所述偏置信号输入端，所述第七电阻的第二端连接第三电源信号端；所述第八电阻的第一端连接所述前置放大输出端，所述第八电阻的第二端连接所述第七电阻的第二端；所述第九电阻的第一端连接所述调整信号输入端，所述第九电阻的第一端连接所述第八电阻的第一端，所述第九电阻的第二端连接所述动力电池包的负极。

本实用新型提供的过流检测电路作为电动汽车电池管理系统(batterymanagementsystem)中的电流检测模块的一部分，通过将电流检测电路采集得到的电路电流相对应的电压信号输入至比较器，进一步的与充电过流及放电过流的阈值进行比较，输出相应的电平信号，从而判断充电过流或放电过流，提升了硬件设计及电动汽车的安全性。

附图说明

图1示出本实用新型第一实施例的过流检测电路图。

图2示出本实用新型第二实施例的过流检测电路图。

图3示出本实用新型一实施例的过流检测电路中的电流采集模块结构图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型,在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示,相同的电源端口采用相同的附图标记来表示，为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

图1示出本实用新型第一实施例的过流检测电路图。

如图1所示，本实用新型实施方式中的一种过流检测电路包括：第一比较器u01a、第二比较器u01b、第一二极管d1和第二二极管d2。第一比较器u01a的第一输入端与第二比较器u01b的第一输入端均接收测试电压信号，第一比较器u01a的第二输入端接收第一阈值电压v1，第一阈值电压为放电状态过流阈值对应的电压。第二比较器u01b的第二输入端接第二阈值电压v2，第二阈值电压v2为充电状态过流阈值对应的电压。第一二极管d1的第一端接第一比较器u01a的输出端，第一二极管d1的第二端接放电过流反馈端。第二二极管d2的第一端接第二比较器u01b的输出端，第二二极管d2的第二端接充电过流反馈端。

在一实施方式中，第一比较器u01a的正电源端和负电源端之间连接有第一电容c1，第二比较器u01b的正电源端与负电源端之间连接有第二电容c2。通过在正负电源端之间接电容可以滤除正电源端的杂波，防止产生噪音和比较器工作不稳定。其中，本实施例中比较器通过单电源供电，即比较器的正电源端输入正电源信号vref1，负电源端接地。但这并不限制双电源比较器的使用。

在一实施方式中，测试电压信号输出端与第一比较器u01a的第一输入端之间设置有第一滤波电路10，测试电压信号输出端与第二比较器u01b的第二输入端之间设置有第二滤波电路11。

在一实施方式中，过流检测电路还包括分压电路12，分压电路12包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和第四电阻r4。第一电阻r1的第一端接基准电源端，第一电阻r1的第二端接第一比较器u01a的第二输入端。第二电阻r2的第一端接第一电阻r1的第二端，第二电阻r2的第二端接地，第一电阻r1与第二电阻r2串联以对基准电源端提供的基准电压信号vref2进行分压，以提供所述第一阈值电压v1。第三电阻r3的第一端接基准电源端，第三电阻r3的第二端接第二比较器u01b的第一输入端。第四电阻r4的第一端接第三电阻r3的第二端，第四电阻r4的第二端接地，第三电阻r3与第四电阻r4串联以对基准电源端提供的基准电压信号vref2进行分压，以提供第二阈值电压v2。

在一实施方式中，如图1所示，第一比较器u01a的第一输入端为同相输入端，第一比较器u01a的第二输入端为反相输入端，第一二极管d1的第一端为正极。第二比较器u01b的第一输入端为反相输入端，第二比较器u01b的第二输入端为同相输入端，第二二极管d2的第一端为正极。

具体地，若设定第一比较器u01a的第二输入端输入的放电状态过流阈值对应的电压即第一阈值电压为3.5v，设定第二比较器u01b的第二输入端输入的充电状态过流阈值对应的电压即第二阈值电压为1.5v，当在测试电压信号输出端接收到的测试电压信号在1.5～3.5v之间，则第一比较器u01a和第二比较器u01b的输出端都输出低电平信号至放电过流反馈端和充电过流反馈端。当在测试电压信号输出端接收到的测试电压信号大于3.5v，则第一比较器u01a输出高电平信号，第二比较器u01b输出低电平信号，代表放电过流状态。当在测试电压信号输出端接收到的测试电压信号小于1.5v且大于0v时，则第一比较器u01a输出低电平信号，第二比较器u01b输出高电平信号，代表充电过流状态。

值得说明的是，过流状态与比较器输出电平的逻辑并不局限于此，例如通过调整比较器的输入端口，将第一比较器u01a的第一输入端和第二比较器u01b的第一输入端都设置为同相输入端，使放电过流时，第一比较器u01a和第二比较器u01b同时输出高电平时，也可以判断测试电压信号当然的大于3.5v，由于设置有两个反馈端，此时通过硬件及相应的简单逻辑也可以判断电路是放电过流状态。

在一实施方式中，如图2所示，图2示出本实用新型第二实施例的过流检测电路图。图2中，第一比较器u01a的第一输入端为反相输入端，第一比较器u01a的第二输入端为同相输入端，第一二极管d1的第一端为负极，第一二极管d1的第二端为正极，第一二极管d1的第二端接第一电源信号端接收第一电源信号ucc。第二比较器u01b的第一输入端为同相输入端，第二比较器u01b的第二输入端为反相输入端，第二二极管d2的第一端为负极，第二二极管d2的第二端为正极，第二二极管d2的第二端接第一电源信号端接收第一电源信号ucc。此时通过反接二极管并在二极管正极外接电源信号，将过流状态与电平信号对应的逻辑改变，既在未过流时，比较器输出高电平信号。因此通过改变比较器的输入端、二极管的方向进而改变相应的输出逻辑的电路变形都在本实用新型的保护范围之内。

在一实施方式中，过流检测电路还包括第五电阻r5和第六电阻r6。第五电阻r5的第一端接第一二极管d1的第二端，第五电阻r5的第二端接放电过流反馈端。第六电阻r6的第一端接第二二极管的第二端，第六电阻r6的第二端接充电过流反馈端。第5电阻r5和第6电阻的设置起到保护电路的作用。

在一实施方式中，第五电阻r5的第二端与放电过流反馈端之间设置有第三滤波电路13，第六电阻r6的第二端与充电过流反馈端之间设置有第四滤波电路14。

在一实施方式中，第五电阻r5的第二端与放电过流反馈端之间设置有第一限幅电路15，第六电阻r6的第二端与充电过流反馈端之间设置有第二限幅电路16。其中第一限幅电路15包括双向稳压管d3，第二限幅电路16包括双向稳压管d4，通过设置限幅电路，可以稳定输出电压，限制电平的幅值。

在一实施方式中，过流检测电路包括电流采集模块，在一实施方式中电流采集模块的具体结构请参考图3，图3示出本实用新型一实施例的过流检测电路中的电流采集模块结构图。如图3所示，电流采集模块包括分流计型传感器31、电流检测放大模块32。分流计型传感器31的两端分别与动力电池包的负极和高压负载相连接；电流检测放大模块32包括隔离模块321和外围电路322，隔离模块321包括第一检测端-in、第二检测端+in、偏置信号输入端offset、前置放大输出端a1、调整信号输入端a2，信号输出端out；外围电路322包括第七电阻r7、第八电阻r8和第九电阻r9。第一检测端-in与分流计型传感器31的第一端相连，第二检测端+in与分流计型传感器31的第二端相连，信号输出端out作为测试电压信号输出端提供测试电压信号。第七电阻r7的第一端连接偏置信号输入端offset，第七电阻r7的第二端连接第二电源信号端vref3。第八电阻r8的第一端连接前置放大输出端a1，第八电阻r8的第二端连接第七电阻r7的第二端。第九电阻的第一端连接调整信号输入端a2，第九电阻r9的第一端连接第八电阻r8的第一端，第九电阻r9的第二端连接动力电池包的负极。

具体地，本实施例中的电流采集模块，第二电源信号端vref3提供的电源信号为3.3v，则通过外围电路322中电阻(例如第一电阻r1、第二电阻r2及第三电阻r3)阻值的配置，可以使通过第一检测端-in和第二检测端+in以差分输入方式得到的分流计型传感器31两端的电压信号偏置0-3.3v任一数值，使得偏置后的电压信号大于0v。例如，通过配置第一电阻r1、第二电阻r2及第三电阻r3的阻值使得输入信号正向偏置2.5v，使得当电流值为0时，隔离模块321的信号输出端out输出一个电压值2.5v，当信号输出端out的输出的电压值大于2.5v，则代表是放电电流，如果小于2.5v且大于0v，则代表是充电电流，进一步地作为输入信号输入至测试电压信号端进行放电过流与充电过流的判断，判断方法上文已说明，此处不再赘述。

值得说明的是，本实施例的各种实施方式中涉及的接地都可以接在动力电池包的负极，既电池高压地。

本实用新型实施例提供的过流检测电路可以通过将电流检测模块采集得到的电路电流相对应的电压信号输入至比较器，进一步的与充电过流及放电过流的阈值进行比较，并输出相应的电平信号，从而判断充电过流或放电过流，提升了硬件设计及电动汽车的安全性。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。