一种电动车电池系统的电压检测电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种电动车电池系统的电压检测电路，包括：第一分压电路和第二分压电路，分别将电池系统总电压和参考电压进行分压，分别具有第一和第二分压点的电压，以及第三和第四分压点的电压；第一电压比较器，其正、负输入端分别接第一和第三分压点；第二电压比较器，其正、负输入端分别接第四和第二分压点；第一和第二二极管，分别与第一和第二电压比较器反向连接；电压输出单元，第一和第二二级管的正向端接至电压输出单元的输入端；锁存单元，锁存电压输出单元的信号。本实用新型通过硬件实现对电池系统的电压的检测和判断，从而保证电池系统充放电的安全性，以及整车的安全性。
【专利说明】
—种电动车电池系统的电压检测电路
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及电动汽车【技术领域】，尤其涉及一种电动车电池系统的电压检测电路。
【背景技术】
[0002]为了减小对传统能源的依赖，积极开展新能源的研究成为世界性的课题。在汽车领域，对电动汽车的研制和开发，已经是电动汽车产业化的众望所归。
[0003]对于电动汽车，利用蓄电池系统来提供动力，电池系统的电压信号是判断电池系统充、放电的重要信息，目前主要通过电池管理系统来进行电池系统电压采集，通过软件实现对电池系统的电压信号的监控，而当该判断失效时，会造成动力组对电池系统过充电或过放电的问题，进而导致电池系统的损坏，影响整车的安全问题。
[0004]为此，有必要提出一种电动车电池系统的电压检测电路，以保证电池系统充放电的安全性，以及整车的安全性。
实用新型内容
[0005]基于上述问题，本实用新型提供了一种电动车电池系统的电压检测电路，实现了电动汽车电池系统的电压检测。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型提供了以下技术方案:
[0007]一种电动车电池系统的电压检测电路，包括:
[0008]第一分压电路和第二分压电路，分别将电池系统总电压和参考电压进行分压，分别具有第一分压点和第二分压点的电压，以及第三分压点和第四分压点的电压；
[0009]第一电压比较器，其正、负输入端分别接第一分压点和第三分压点；
[0010]第二电压比较器，其正、负输入端分别接第四分压点和第二分压点；
[0011 ] 第一二极管和第二二极管，分别与第一电压比较器和第二电压比较器反向连接；
[0012]电压输出单元，第一二极管和第二二级管的正向端接至电压输出单元的输入端；
[0013]锁存单元，锁存电压输出单元的信号；
[0014]其中，电池系统总电压欠电压或过电压时，第二分压点电压大于第四分压点电压且第一分压点电压大于第三分压点电压，或者第二分压点电压小于第四分压点电压且第一分压点电压小于第三分压点电压。
[0015]可选的，还包括:第一开关单元和第二开关单元；
[0016]第一开关单元，其控制端接电压检测使能信号；
[0017]第二开关单元，其控制端接第一开关单元的输出端，电压检测使能信号控制第一开关单元的导通，第一开关单元控制第二开关单元的导通，第二开关单元控制电压系统总电压输出至第一分压电路。
[0018]可选的，第一开关单元的开关元件为场效应晶体管，第二开关单元的开关元件为三极管。
[0019]可选的，电压输出单元包括依次顺接的第一电源、第十三电阻、第十四电阻和第一电容，第一和第二二极管的正向端接至第十三电阻和第十四电阻之间，第十四电阻和第一电容之间为电压输出单兀的输出端。
[0020]可选的，电压输出单元的输出通过隔离电路输入至锁存电路。
[0021]本实用新型实施例提供的电动车电池系统的电压检测电路，将电池系统总电压与基准电压进行分压后，通过比较器的输出来判断电池系统总电压是否欠电压或是否过电压的状态，并将故障状态进行锁存，通过硬件实现对电池系统的电压的检测和判断，从而保证电池系统充放电的安全性，以及整车的安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为根据本实用新型实施例的电动车电池系统的电压检测电路的结构示意图；
[0023]图2为根据本实用新型实施例的电动车电池系统的电压检测电路的隔离电路的结构示意图；
[0024]图3为根据本实用新型实施例的电动车电池系统的电压检测电路的锁存单元的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]为使实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做详细的说明。
[0026]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
[0027]在本实用新型的方案中，提出了一种电动车电池系统的电压检测电路，参考图1所示，包括:第一分压电路和第二分压电路，分别将电池系统总电压和参考电压进行分压，分别具有第一分压点和第二分压点的电压，以及第三分压点和第四分压点的电压；第一电压比较器，其正、负输入端分别接第一分压点和第三分压点；第二电压比较器，其正、负输入端分别接第四分压点和第二分压点；第一二极管和第二二极管，分别与第一电压比较器和第二电压比较器反向连接；电压输出单元，第一二极管和第二二级管的正向端接至电压输出单元的输入端；锁存单元，锁存电压输出单元的信号；其中，电池系统总电压欠电压或过电压时，第二分压点电压大于第四分压点电压且第一分压点电压大于第三分压点电压，或者第二分压点电压小于第四分压点电压且第一分压点电压小于第三分压点电压。
[0028]在本实用新型中，将电池系统总电压与基准电压进行分压后，通过比较器的输出来判断电池系统总电压是否欠电压或是否过电压的状态，通过硬件实现对电池系统的电压的检测和判断，从而保证电池系统充放电的安全性，以及整车的安全性。
[0029]为了更好的理解本实用新型的技术方案和技术效果，以下将以具体的实施例进行详细的描述。
[0030]如图1所示，在本实施例中，第一开关单元101包括N型的场效应晶体管Q2，其控制端1，也即栅极串接第七电阻R7后接至电压检测使能信号En_Detect，其源极端3接地，源极端和栅极端之间接有电阻R8，第二开关单元102包括P型的三级管Q1，其控制端即为基极，场效应晶体管Q2的漏极端串接第九电阻R9和第十电阻RlO后接至三极管的基极，三级管的发射极2接电池系统的总电压，集电极3串接第十二电阻R12后接至第一分压电路103的输入电压端。
[0031]在电压检测使能信号En_Detect有效时，即需要进行电池系统总电压检测时，电压检测使能信号En_Detect端的电压使得场效应晶体管Q2导通，在场效应晶体管Q2导通后，三极管Ql饱和导通，进而，三极管Ql输出电压至第一分压电路103的输入电压端，其中，该三极管Ql的压降可以忽略，第一分压电路103的输入电压端的电压接近电池系统的总电压。
[0032]第一分压电路103包括第十二电阻R12、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，第一分压点Vl的电压为第二电阻R2和第三电阻R3所分的电压，第二分压点V2的电压为第三电阻R3所分的电压。第二分压电路104的输入电压端接参考电压VREF，包括第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，第三分压点V3的电压为第五电阻R5和第六电阻R6所分的电压，第四分压点V4的电压为第六电阻R6所分的电压。
[0033]第一电压比较器UlB的正输入端5接至第一分压点VI,其正输入端5输入电压为U5 = (R2+R3) *UB/ (R12+R1+R2+R3)，第一电压比较器UlB的负输入端6接至第三分压点V3，其负输入端6的输入电压U6 = (R5+R6)*VREF/(R4+R5+R6)，第二电压比较器UlA的负输入端2接至第二分压点V2，其负输入端2输入电压U2 = (R3)*UB/(R12+R1+R2+R3)，第二电压比较器UlA的正输入端3接至第四分压点V4，其正输入端3的输入电压U3 = R6*VREF/(R4+R5+R6)。
[0034]第一电压比较器UlB和第二电压比较器的输出各有两种状态，可以分别对应电池系统总电压的各种状态，即总电压过电压、总电压未过电压、总电压欠电压和总电压未欠电压，根据所需的欠电压和过电压的阈值，具体设定各个电阻的阻值和参考电压的大小，从而使得在发生欠电压或过电压时，由电压比较器的输出端上的电压来体现。在本实施例中，由第一电压比较器的输出对应总电压是否欠电压的状态，由第二电压比较器的输出对应总电压是否过电压的状态。
[0035]参考电压VREF由第一供电单元106提供，该第一供电单元106包括依次串接的第一电源VCC、分压电阻Rll和稳压二极管D3，参考电压VREF从分压电阻Rll和稳压二极管D3之间接出。第一和第二电压比较器由第二供电单元107提供电源。
[0036]在一个具体的实施例中，第一和第二比较器端口的电压与电池系统总电压的对应状态见表一所不。
[0037]表一比较器端口电压与电池系统总电压的对应状态
[0038]
比较器比较器输入端口电压比较器输出端口电压对应状态
U5>U6U7为高电压总电压未欠电压第一比较器 ___
U5<U6U7为低电压总电压欠电压
U2>U3Ul为低电压总电压过电压第二比较器---
U2<U3Ul为高电压总电压未过电压
[0039]如表一中所示，在该实施例中，在根据欠电压和过电压的阈值进行各电阻及参考电压的设定后，在电池系统的总电压小于欠电压的阈值电压时，在U5〈U6时,第一电压比较器输出低电压，同时，U2〈U3,第二电压比较器输出高电压,贝U认为总电压欠电压；在电池系统的总电压大于过电压的阈值电压时，在U2>U3时,第二电压比较器输出低电压，同时，U5>U6,第一电压比较器输出高电压，则认为总电压过电压；而在U5>U6、U2〈U3时，总电压为正常电压范围。
[0040]在一个具体的实施例中，R12、R1、R2、R3分别为 499Κ、499Κ、5.6Κ 和 2.55K，R4、R5、R6分别为1Κ、1.24Κ、1.47Κ，欠电压和过电压的阈值分别为225V、390V，Vref为2.5V。
[0041]如表一所不，在总电压欠电压时，第一比较器的输出为低电压，在未欠电压时，其输出为高电压；在总电压过电压时，第二比较器的输出为低电压，在未过电压时，其输出为低电压。也就是说，在本实施例中，第一电压比较器和第二电压比较器的输出电压对应欠电压或过电压状态时为一致的电压。这样，在比较器的输出端连接反向的二极管后经过电压输出单元后，通过电压输出单元输出信号来反映是否有故障情况，具体的，如图1所示，第一二极管Dl反向接在第一电压比较器UlB的输出端7，第二二极管D2反向接在第二电压比较器UlA的输出端1，第一和第二二极管的正向端I接到电压输出单元，通过电压输出单元输出两个比较器的输出信号，电压输出单兀105包括依次顺接的第一电源VCC、第十三电阻R13、第十四电阻R14和第一电容Cl，第一 Dl和第二二极管D2的正向端I接至第十三电阻R13和第十四电阻R14之间，第十四电阻R14和第一电容Cl之间为电压输出单元的输出端OVUVPo
[0042]在本实施例中，在需要对电池系统的电压进行检测时，使能信号En_Detect有效，使得场效应晶体管Q2导通，进而三极管Ql饱和导通，向第一分压电路提供接近于电池系统总电压的输入电压，在该总电压高于过电压阈值时，第二比较器的输入端电压U2>U3,输出端电压Ul为低电压，同时，第一比较器的输入端电压U5>U6,输出端电压U7为高电压,总电压为未欠电压状态，此时，第一 Dl和第二二极管D2的正向端I的电压拉低为低电压，电压输出单兀的输出端OVUVP输出低电压；在该总电压低于欠电压阈值时，第一电压比较器的输入端电压U5〈U6,输出端电压U7为低电压,总电压为欠电压状态，第二电压比较器的输入端电压U2〈U3，输出端电压Ul为高电压，总电压为未过电压状态，此时，第一二极管Dl和第二二极管D2的正向端I的电压拉低为低电压，电压输出单兀的输出端OVUVP输出低电压；而在总电压为正常电压的区间时，第一比较器的输入端电压U5>U6，输出端电压U7为高电压，第二电压比较器的输入端电压U2〈U3，输出端电压Ul为高电压，此时，第一二极管Dl和第二二极管D2的正向端I的电压拉至高电压，电压输出单元的输出端OVUVP输出高电压。也就是说，在出现欠电压或过电压故障时，在电压输出单元的输出端为低电压，正常状态时为高电压，通过二极管单元和电压输出单元将比较器的四个状态由两个状态来表示。
[0043]如图2和图3所示，电池系统总电压是否故障的信号通过隔离电路200后接至锁存单元300的D触发器301的预置端口 PR，隔离电路200的输入端INC接电压输出单元的输出端OVUVP输出端，隔离电路200的输出端OUTC跟随其输入端INC的电压输出电压信号0VUVFLT，该信号接至D触发器的预置端口 PR，同时，D触发器的预置端口 PR并接一个高电压信号，本实施例中通过隔离电路的低电压信号V_LoWSide通过上拉电阻RCl后获得该高电压信号，D触发器的输出端Q/?的输出端输出故障状态，以进行信号的锁存，隔离电路起到信号降噪的作用，使得故障信号更加优质。该隔离电路具有高压侧供电端VCC和低压侧供电端V_Lowside,低压侧供电端为D触发器供电。
[0044]如表1，当0VUVFLT为高电平时，即电池系统总电压未出现过电压或欠电压时，D触发器的PR端一直处于高电压信号状态，D触发器的输出端Q/Q.—直处于L/H的电压状态，
则认为没有故障发生；而当0VUVFLT为低电平时，即电池系统总电压出现过电压或欠电压时，D触发器的PR端由高电压信号状态拉低至低电压状态，Q立即由低电平翻转为高电平，
I为由低电平翻转为高电平，这一过程即实现了电路由正常工作状态到检测到故障状态后的变化过程，当出现了过电压或欠电压故障时，D触发器通过Q及兑以高低电平的形式将过流故障状态进行锁存，进而通过D触发器的Q输出端IFLTINT和夺输出端IFLTINTB进行状态输出。
[0045]表I D触发器的真值表
[0046]
InputsOutputs
PR CLR CLK P Q Q
L H XXHL
H丨ii_H
I IIn.y*Im.I I
L LXX H*H*
H HfHHL
HHfLLH
H HLX QOQO
[0047]D触发器301的复位端口 CLR为高电平时，端口 PR为高电平，Q为低电平，5.为高电平时；给复位端口 CLR加一个低电平，Q及3的电平状态即各自发生翻转，从而恢复到系统对应的没有故障的状态，该过程即为复位过程，可通过在复位端口处通过CLRFLSTB端口输入一个持续低电平，通过电容CC3的充放电作用，在复位端口 CLR获得一持续低电平信号，从而完成D触发器状态的复位。
[0048]在本实施例中，复位电路302包括依次顺接的接地端、第一二级管DC4、第二二极管DC5、电源V_Lowside、电阻RC4，第一二级管DC4、第二二极管DC5构成了钳位二极管，电阻RC4的输出端与第一二级管、第二二极管之间的端点连接，并从该端点连接至D触发器的复位端口 CLR，该端点处连接有电容CCl，该电容有输入端口 CLRFLSTB，以输入一个持续低电平完成D触发器的复位动作。
[0049]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。
[0050]虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。
【权利要求】
1.一种电动车电池系统的电压检测电路,其特征在于,包括: 第一分压电路和第二分压电路，分别将电池系统总电压和参考电压进行分压，分别具有第一分压点和第二分压点的电压，以及第三分压点和第四分压点的电压； 第一电压比较器，其正、负输入端分别接第一分压点和第三分压点； 第二电压比较器，其正、负输入端分别接第四分压点和第二分压点； 第一二极管和第二二极管，分别与第一电压比较器和第二电压比较器反向连接； 电压输出单元，第一二极管和第二二级管的正向端接至电压输出单元的输入端； 锁存单元，锁存电压输出单元的信号； 其中，电池系统总电压欠电压或过电压时，第二分压点电压大于第四分压点电压且第一分压点电压大于第三分压点电压，或者第二分压点电压小于第四分压点电压且第一分压点电压小于第三分压点电压。
2.根据权利要求1所述的电压检测电路，其特征在于，还包括:第一开关单元和第二开关单兀； 第一开关单元，其控制端接电压检测使能信号； 第二开关单元，其控制端接第一开关单元的输出端，电压检测使能信号控制第一开关单元的导通，第一开关单元控制第二开关单元的导通，第二开关单元控制电压系统总电压输出至第一分压电路。
3.根据权利要求2所述的电压检测电路，其特征在于，第一开关单元的开关元件为场效应晶体管，第二开关单元的开关元件为三极管。
4.根据权利要求1所述的电压检测电路，其特征在于，电压输出单元包括依次顺接的第一电源、第十三电阻、第十四电阻和第一电容，第一和第二二极管的正向端接至第十三电阻和第十四电阻之间，第十四电阻和第一电容之间为电压输出单元的输出端。
5.根据权利要求1所述的电压检测电路，其特征在于，电压输出单元的输出通过隔离电路输入至锁存电路。
【文档编号】G01R31/36GK204028333SQ201420496409
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】丁更新, 陈武广, 任珂, 臧超, 沙伟 申请人:安徽江淮汽车股份有限公司