一种温度异常保护系统及电动汽车的制作方法

本实用新型涉及新能源汽车技术领域，具体而言，涉及一种温度异常保护系统及电动汽车。

背景技术：

随着人们环保意识的逐步提高，为了实现节能减排，新能源汽车已成为世界各国的开发热点，在此基础之上，48V系统以自身安全、高节能以及兼容等特性，将成为未来十年内性价比最高的新能源汽车技术。

然而，新能源汽车应用48V系统一个重要的前提是：保证新能源汽车的48V电池模组处于一个安全、稳定的工作状态。传统的48V系统可以监测48V电池模组的最高温度或者最低温度，并通过软件系统根据监测的温度对48V系统进行保护，一旦软件失效，则不能在温度异常的情况下及时采取相应的措施，来降低48V电池模组的损坏。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种温度异常保护系统及电动汽车，根据对48V系统温度的全面监控以对48V系统进行保护。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种温度异常保护系统，包括： 48V电池模组、单体电压采集芯片、温度监测电路、驱动电路、控制电路和继电器；所述48V电池模组与所述单体电压采集芯片电性连接，所述单体电压采集芯片与所述温度监测电路电性连接，所述温度监测电路与所述驱动电路电性连接，所述驱动电路与所述控制电路电性连接，所述控制电路与所述继电器电性连接；

所述单体电压采集芯片，采集所述48V电池模组中每块电池的电压，以及接收所述温度监测电路传输的温度电信号，并将温度电信号对应的温度值传输至所述控制电路；

所述温度监测电路，将温度异常的电信号传输至所述驱动电路；

所述驱动电路，将根据接收到温度异常的的电信号，控制电源给所述继电器供电；

所述控制电路，根据接收到的温度值控制继电器导通或断开。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述温度监测电路包括：所述温度过高诊断电路、所述温度过低诊断电路和上拉电阻；所述温度过高诊断电路和所述温度过低诊断电路均与所述单体电压采集芯片电性连接，所述温度过高诊断电路的输出端和所述温度过低诊断电路的输出端均与上拉电阻电性连接；

所述温度过高诊断电路，确定温度是否高于预设最高温度阈值；

所述温度过低诊断电路，确定温度是否低于预设最低温度阈值。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述温度过高诊断电路包括：第一分压电路，第二分压电路和第一比较器；其中，所述第一分压电路、所述第二分压电路均与所述第一比较器的输入端电性连接，所述第一比较器的输出端与所述单体电压采集芯片电性连接；

所述第一分压电路，通过电阻分得第一电压，并将分得的所述第一电压传输至所述第一比较器的正输入端；其中，所述第一分压电路包含的负温度系数热敏电阻使得所述第一电压随温度的不同而变化；

所述第二分压电路，通过电阻分得第二电压，并将分得的所述第二电压传输至所述第一比较器的负输入端；其中，所述第二电压为48V系统最高温度对应的电压；

所述第一比较器，将接收到的所述第一分压电路的所述第一电压以及所述第二分压电路的所述第二电压进行对比，并将对比结果传输至所述单体电压采集芯片。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述第一分压电路包括：第一固定电阻器和负温度系数热敏电阻；其中，所述第一固定电阻器和所述负温度系数热敏电阻串联，并且与所述第一比较器电性连接；所述第二分压电路包括：第二固定电阻器和第三固定电阻器；其中，所述第二固定电阻器和所述第三固定电阻器串联，并且与所述第一比较器电性连接；

所述第一固定电阻器，分得固定电压；

所述负温度系数热敏电阻，根据不同的温度分得不同的电压；其中，所述第一固定电阻器分得的电压与所述负温度系数热敏电阻分得的电压为所述第一电压；

所述第二电压，为所述第二固定电阻器和所述第三固定电阻器共同分得的电压。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述温度过低诊断电路包括：第三分压电路和第二比较器；其中，所述第一分压电路、所述第三分压电路均与所述第二比较器电性连接；

所述第一分压电路，将分得的所述第一电压传输至所述第二比较器的负输入端；

所述第三分压电路，通过电阻分得第三电压，并将分得的所述第三电压传输至所述第二比较器的正输入端；其中，所述第三电压为48V系统最低温度对应的电压；

所述第二比较器，将接收到的所述第一分压电路的所述第一电压以及所述第三分压电路的所述第三电压进行对比，并将对比结果传输至所述单体电压采集芯片。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述第三分压电路包括：第五固定电阻器和第六固定电阻器；其中，所述第五固定电阻器和所述第六固定电阻器串联，并且与所述第二比较器电性连接；

所述第三电压，由所述第五固定电阻器和所述第六固定电阻器共同分得的电压。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，还包括：第一二极管和第二二极管；所述第一二极管的N 极与所述温度监测电路中温度过高诊断电路的输出端电性连接，所述第二二极管的N极与所述温度监测电路中温度过低诊断电路的输出端电性连接，并且所述第一二极管的N极与所述第二二极管的P极均与所述驱动电路电性连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述驱动电路包括：N型金属-氧化物-半导体NMOS 晶体管和三极管；第一二极管的P极、所述第二二极管的P极均与所述NMOS晶体的栅极电性连接，所述NMOS晶体的漏极与所述三极管的基极电性连接，所述三极管的发射极与电源电性连接，所述三极管的集电极与所述控制电路电性连接；

所述NMOS晶体管，接收所述第一二极管或所述第二二极管传输的电信号，并将所述电信号传输至所述三极管；

所述三极管，根据所述NMOS晶体管传输的电信号，控制电源给所述继电器停止供电。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述控制电路包括：单片机、高边驱动芯片和低边驱动芯片；所述单片机与高边驱动芯片、低边驱动芯片电性连接，高边驱动芯片、低边驱动芯片与所述继电器电性连接；

所述单片机，根据接收到的温度值，控制所述高边驱动芯片和所述低边驱动芯片断开；

所述高边驱动芯片和所述低边驱动芯片，接收到所述单片机断开的指令后，继电器断电。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种应用上述第一方面至第一方面的第八种可能的实施方式中任一项所述的温度异常保护系统的电动汽车。

本实用新型实施例提供的温度监控系统，相比于现有技术中只监控48V 电池模组的温度是否超过最高温度阈值，或者只监控48V电池模组的温度是否超过最低温度阈值来对系统进行保护，本实用新型通过单体电压采集芯片，采集48V电池模组中每块电池的电压，以及接收温度监测电路传输的温度电信号，并将温度电信号对应的温度值传输至控制电路；温度监测电路，将温度异常的电信号传输至驱动电路；驱动电路，将根据接收到的电信号，控制电源给继电器断电；控制电路，根据接收到的温度值控制继电器导通或断开。本实用新型可以通过同时监控48V电池模组的温度是否超过预设的最高温度阈值和预设的最低温度阈值，从而对48V电池模组的温度进行全面的监控，根据监控的温度通过硬件和软件两种方式对48V电池模组进行保护，避免48V电池模组的损坏。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例所提供的一种温度异常保护系统的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的一种温度异常保护系统中温度监测电路的结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例所提供的一种温度异常保护系统中温度过高诊断电路的结构示意图；

图4示出了本实用新型实施例所提供的一种温度异常保护系统中温度过低诊断电路的结构示意图；

图5示出了本实用新型实施例所提供的一种温度异常保护系统的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图5所示，本实用新型实施例提供了一种温度异常保护系统，该系统包括：48V电池模组11、单体电压采集芯片12、温度监测电路13、驱动电路14、控制电路15和继电器16；所述48V电池模组11与所述单体电压采集芯片12电性连接，所述单体电压采集芯片12与所述温度监测电路13电性连接，所述温度监测电路13与所述驱动电路14电性连接，所述驱动电路14与所述控制电路15电性连接，所述控制电路15与所述继电器 16电性连接；

单体电压采集芯片12，采集48V电池模组11中每块电池的电压，以及接收温度监测电路13传输的温度电信号，并将温度电信号对应的温度值传输至控制电路15；

温度监测电路13，将温度异常的电信号传输至驱动电路14；

驱动电路14，将根据接收到温度异常的的电信号，控制电源给继电器 16供电；

控制电路15，根据接收到的温度值控制继电器16导通或断开。

现今，48V系统作为新能源汽车技术发展的一个全新技术方向，48V系统不仅有效折中节油率和经济性，还可以提升驾驶体验。其中，由12块相同的电池首尾相连接组成48V电池模组11，并且由该48V电池模组11为 48V系统进行供电。

48V电池模组11与单体电压采集芯片12电性连接：48V电池模组 11的每块电池的两端均与单体电压采集芯片12的引脚C0-C12依次连接，由此，单体电压采集芯片12可以采集48V电池模组11中每块电池的电压，对48V电池模组11的总电压进行监控。其中，本实用新型实施例提供的单体电压采集芯片12的型号可以是MAX17823、 LTC6811、NXP33771等，这里不做限定。

另外，48V系统在正常的工作状态下有其可以承受的最高温度和最低温度，在这个温度范围内，48V系统可以安全的运行。由此，本实用新型实施例提供了温度过高诊断电路131和温度过低诊断电路 132，通过单体电压采集芯片12的引脚VAA端口给温度监测电路13 进行供电，并且通过单体电压采集芯片12接收温度监测电路13传输的温度异常电信号，还可以通过单体电压采集芯片12的引脚AD1端口接收温度监测电路13传输的温度信号，该温度信号为随温度变化的电压信号，根据电压对应的电信号可以查找出该电压对应的温度值，并将查找到的温度值传输至控制电路15。

本实用新型实施例基于对温度异常的监测，来进行保护。这里，温度监测电路13通过监测电压是否超过预设的基准值，进而判断48V 系统的温度是否异常。如若出现异常，则将温度异常的电信号传输至驱动电路14。驱动电路14接收到温度异常的电信号后，控制外接的电源给继电器16供电。

在温度监测电路13监测到48V系统的温度异常的同时，控制电路15接收到单体电压采集芯片12传输的温度值，控制电路15将接受到的温度值与预设的温度阈值进行对比，如若超过温度阈值，则控制电路15控制继电器16导通，继电器16线圈通电，继电器16的常闭触头断开，停止48V电池模组11输出供电，停止48V系统的运行；如若没有超过温度阈值，则控制电路15会保持断开继电器16，48V 系统正常运行。

具体的，如图2和图5所示，温度监测电路13包括：温度过高诊断电路131、温度过低诊断电路132和上拉电阻；温度过高诊断电路和温度过低诊断电路均与单体电压采集芯片12电性连接，温度过高诊断电路的输出端和温度过低诊断电路的输出端均与上拉电阻电性连接；

温度过高诊断电路131，确定温度是否高于预设最高温度阈值；

温度过低诊断电路132，确定温度是否低于预设最低温度阈值；

可知，48V系统在正常的工作状态下有其可以承受的最低温度和最高温度，在这个温度范围内，48V系统可以安全的运行。由此，本实用新型实施例提供的温度监测电路13包括温度过高诊断电路131 和温度过低诊断电路132，通过单体电压采集芯片12的引脚VAA端口给温度过高诊断电路131和温度过低诊断电路132进行供电，并且通过单体电压采集芯片12接收温度过高诊断电路131和温度过低诊断电路132传输的电信号。具体的，温度过高诊断电路131将采集的随温度变化的电压与基准电压进行对比，并将对比结果以电信号传输至电压采集芯片的引脚GPIO1端口，其中，上述基准电压为48V系统可以承受的最高温度对应的电压。同理，温度过低诊断电路132将采集的随温度变化的电压与基准电压进行对比，并将对比结果以电信号传输至电压采集芯片的引脚GPIO2端口，其中，上述基准电压为48V 系统可以承受的最低温度对应的电压。

本实用新型实施例中提供的温度监测电路13还包括上拉电阻；其中，第四固定电阻器133与温度过高诊断电路131的输出端电性连接，第七固定电阻器134与温度过低诊断电路132的输出端电性连接。这里，温度过高诊断电路131的基准电压与温度过低诊断电路132的基准电压不同，所以与温度过高诊断电路131连接的第四固定电阻器133 的阻值，与温度过低诊断电路132连接的第七固定电阻器134的阻值不同，但两者的作用相同，即第四固定电阻器133使得温度过高诊断电路131的输出端常态为高电平；第七固定电阻器134使得温度过低诊断电路132的输出端常态为高电平。

其中，如图3所示，温度过高诊断电路131包括：第一分压电路1311，第二分压电路1312和第一比较器1313；其中，第一分压电路1311、第二分压电路1312均与第一比较器1313的输入端电性连接，第一比较器1313 的输出端与单体电压采集芯片12电性连接；

第一分压电路1311，通过电阻分得第一电压，并将分得的第一电压传输至第一比较器1313的正输入端；其中，第一分压电路包含的负温度系数热敏电阻使得第一电压随温度的不同而变化；

第二分压电路1312，通过电阻分得第二电压，并将分得的第二电压传输至第一比较器1313的负输入端；其中，第二电压为48V系统最高温度对应的电压；

第一比较器1313，将接收到的第一分压电路的第一电压以及第二分压电路的第二电压进行对比，并将对比结果传输至单体电压采集芯片12。

已知，温度过高诊断电路131将采集的随温度变化的电压与基准电压进行对比，并将对比结果以电信号传输至电压采集芯片。这里，由于第一分压电路1311中包含有负温度系数热敏电阻13112(又称 NTC热敏电阻)，并且负温度系数热敏电阻13112的阻值随温度的增大而减小，随温度的减小而增大，因此，第一分压电路1311分得的第一电压即为随温度变化的电压。

上述基准电压为48V系统可以承受的最高温度对应的电压，也就是第二分压电路1312分得的第二电压，并且第二电压为固定电压值。

为了将第一电压与第二电压进行对比，温度过高诊断电路131还设置了第一比较器1313。第一分压电路1311与第一比较器1313的正输入端电性连接，并将分得的第一电压传输至第一比较器1313的正输入端，第二分压电路1312与第一比较器1313的负输入端电性连接，并将分得的第二电压传输至第一比较器1313的负输入端，第一比较器1313将接收到的第一电压与第二电压进行比较，并将比较结果以电信号的形式传输至单体电压采集芯片12的引脚GPIO1端口，由此可以判断48V电池模组11的温度是否异常，进而对48V系统的温度进行全面的监控。

具体的，如图5所示，第一分压电路1311包括：第一固定电阻器13111 和负温度系数热敏电阻13112；其中，第一固定电阻器13111和负温度系数热敏电阻13112串联，并且与第一比较器1313电性连接；

第一固定电阻器13111，分得固定电压；

负温度系数热敏电阻13112，根据不同的温度分得不同的电压；其中，第一固定电阻器13111分得的电压与负温度系数热敏电阻 13112分得的电压为第一电压。

这里，第一分压电路1311中的第一固定电阻器13111与负温度系数热敏电阻13112串联，负温度系数热敏电阻13112根据不同的温度，改变自身的阻值，因此负温度系数热敏电阻13112分得的电压也会随温度的变化而变化。由于第一固定电阻器13111和负温度系数热敏电阻13112共同分得的电压为第一电压，所以第一电压也会随着温度的变化而变化。

将变化的第一电压与基准电压进行对比，其对比结果可以反映出48V 电池模组11内的温度是否超过安全电压的范围，即最高温度阈值和最低温度阈值所限定的范围。这里，基准电压为48V系统可以承受的最高温度对应的电压，即第二电压。

这里，第二分压电路1312分得第二电压，其中，第二分压电路1312 包括：第二固定电阻器13121和第三固定电阻器13122；第二固定电阻器 13121和第三固定电阻器13122串联，并且与第一比较器1313电性连接；

第二电压，为第二固定电阻器13121和第三固定电阻器13122 共同分得的电压。

如图4所示，温度过低诊断电路132包括：第三分压电路1321和第二比较器1322；其中，第一分压电路1311、第三分压电路1321均与第二比较器1322电性连接；

第一分压电路1311，将分得的第一电压传输至第二比较器1322的负输入端；

第三分压电路1321，通过电阻分得第三电压，并将分得的第三电压传输至第二比较器1322的正输入端；其中，第三电压为48V系统最低温度对应的电压；

第二比较器1322，将接收到的第一分压电路1311的第一电压以及第三分压电路1321的第三电压进行对比，并将对比结果传输至单体电压采集芯片12。

这里，根据温度过低诊断电路132可以判断48V系统的温度是否低于48V系统能承受的最低温度。

具体的，温度过低诊断电路132包括第三分压电路1321，第三分压电路1321分得第三电压，并将第三电压传输至第二比较器1322 的正输入端，同时，第一分压电路1311将分得的第一电压传输至第二比较器1322的负输入端，第二比较器1322将接收到的第三电压和第一电压进行对比，并将比较结果以电信号的形式传输至单体电压采集芯片12的引脚GPIO2端口，由此可以判断48V电池模组11的温度是否异常，进而对48V系统的温度进行全面的监控。

这里，48V系统最低温度对应的电压，也就是第三分压电路1321分得的第三电压，并且第三电压为固定电压。如图5所示，第三分压电路1321 包括：第五固定电阻器13211和第六固定电阻器13212；其中，第五固定电阻器13211和第六固定电阻器13212串联，并且与第二比较器142电性连接；

第三电压，由第五固定电阻器13211和第六固定电阻器13212 共同分得的电压。

如图5所示，本实用新型实施例提供的温度异常保护系统还包括：第一二极管17和第二二极管18；第一二极管17的N极与温度监测电路13中温度过高诊断电路131的输出端电性连接，第二二极管18的N极与温度监测电路13中温度过低诊断电路132的输出端电性连接，并且第一二极管17的P极与第二二极管18的P极均与驱动电路14电性连接。

这里，温度监测电路13监测到48V系统的温度过低还是过高时，均会输出一个低电平信号(即温度异常的电信号)，因此通过第一二极管17的N极与温度过高诊断电路131的输出端连接，第二二极管 18的N极与温度过低诊断电路132的输出端连接，实现温度异常的电信号的单向导通，将温度异常的电信号传输至驱动电路14。

温度异常的电信号传输至驱动电路14，如图5所示，驱动电路14包括： N型金属-氧化物-半导体NMOS晶体管141和三极管142；第一二极管17的 P极、第二二极管18的P极均与NMOS晶体141的栅极电性连接，NMOS晶体141的漏极与三极管142的基极电性连接，三极管142的发射极与电源电性连接，三极管142的集电极与控制电路15电性连接；

NMOS晶体管141，接收第一二极管17或第二二极管18传输的电信号，并将电信号传输至三极管；

三极管142，根据NMOS晶体管141传输的电信号，控制电源给继电器16停止供电。

这里，正常状态下三极管连接的电源给继电器16供电，继电器闭合，48V系统正常运行。当NMOS晶体管141接收到温度异常的电信号后，驱动三极管142给继电器16停止供电，其中，NMOS晶体管 141的源漏极并联了一个二极管143：NMOS晶体管141的源极与二极管143的P极连接，NMOS晶体管141的漏极与二极管143的N极连接，该二极管143防止NMOS晶体管源漏极的结构被损坏。NMOS晶体管141的漏极与三极管142的基极中间连接有一个固定电阻144，在这里起限流的作用，保护NMOS晶体管141被反向击穿。

另外，三极管142的发射极连接有电源，在三极管导通时给继电器16停止供电，三极管142的集电极与控制电路15连接。其中，三极管的基极与发射极并联一个固定电阻145，确保三极管输出的电压是一个稳态电压。

在控制电路15控制继电器16导通或断开时，如图5所示，控制电路 15包括：单片机151、高边驱动芯片152和低边驱动芯片153；单片机151 与高边驱动芯片152、低边驱动芯片153电性连接，高边驱动芯片152、低边驱动芯片153与继电器16电性连接；

单片机151，根据接收到的温度值，控制高边驱动芯片152和低边驱动芯片153断开；

所述低边驱动芯片152和所述高边驱动芯片153，接收到所述单片机 151断开的指令后，继电器16断电。

这里，单片机151通过串行外设接口接收单体电压采集芯片12 传输的温度值，并将接收到的温度值与预设的温度阈值进行对比，如若接收到的温度值超过预设的温度阈值，单片机151发送指令给高边驱动芯片152和低边驱动芯片153，控制其断开，使得驱动电路14 中的电源给继电器16停止供电，使得继电器16将48V电池模组11 的输出断开，停止48V系统的运行；如若接收到的温度值未超过预设的温度阈值，则48V系统正常运行。

其中，本实用新型实施例提供的单片机151的型号可以是 MC9S12、XIT256等，高边驱动芯片152和低边驱动芯片153的型号可以是BTS54040等。

综上，本实用新型实施例提供的温度异常保护系统可以通过软件和硬件的控制，实现对48V系统的双重保护。

进一步的，可以将上述温度异常保护系统置于电动汽车，以实现对电动汽车安全的双重保护。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。