本實(shí)用新型涉及新能源汽車電池管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種電路復(fù)用與集成度高、成本低、測(cè)量精度高、適用性強(qiáng)、可靠性高的集成多功能檢測(cè)的電路模塊。

背景技術(shù)：

在新能源汽車設(shè)計(jì)開發(fā)中我們需要采集電池包的總電流、繼電器內(nèi)外側(cè)電壓，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高壓正負(fù)對(duì)車身的絕緣電阻，用以估算電池的電荷狀態(tài)、了解高壓對(duì)外上電時(shí)，外部的負(fù)載情況與診斷繼電器動(dòng)作的正確性，以及判斷整車的絕緣情況，避免因某些高壓器件絕緣損壞導(dǎo)致車上人員存在觸電風(fēng)險(xiǎn)。所以電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)BMS中這些采樣都關(guān)乎車輛的正常運(yùn)行，需要有可靠和完整的數(shù)據(jù)輸入。

這些參數(shù)或電氣參數(shù)都是依賴于分布電路來提供，特別是與電池包直接關(guān)聯(lián)的電氣參數(shù)，如總電流采樣檢測(cè)現(xiàn)有技術(shù)大多以電流霍爾傳感器或單一功能的電流檢測(cè)模塊來實(shí)現(xiàn)，如CN201420780862.6公開的一種電流檢測(cè)模塊，只能對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行采樣、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)輸出等處理；另如201310676894.1公開的一種電動(dòng)車用高壓絕緣監(jiān)測(cè)電路及監(jiān)測(cè)方法，也只能實(shí)現(xiàn)對(duì)電池包與車輛的絕緣監(jiān)測(cè)功能，還有一種就是將所有電路功能都集成到BMS主控板上，電路復(fù)雜。

現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是：

單一功能，只能實(shí)現(xiàn)電流或絕緣電阻或電壓采樣；

成本高，單一功能都需要有獨(dú)立的采樣、轉(zhuǎn)換、CPU、CAN、隔離；系統(tǒng)成本比較高；

對(duì)于將所有電路功能都集成到BMS主控板的做法，電路復(fù)雜，高低采樣控制到在一個(gè)板上，隔離設(shè)計(jì)不好做，也可能存在對(duì)某些參數(shù)或功能的校正或標(biāo)定在生產(chǎn)階段可執(zhí)行性很差，不適合量產(chǎn)的問題，比如霍爾校準(zhǔn)后需要與主控板配對(duì)使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的BMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)中成本高、電路復(fù)雜、適用范圍小的問題，提供了一種電路復(fù)用與集成度高、成本低、測(cè)量精度高、適用性強(qiáng)、可靠性高的集成多功能檢測(cè)的電路模塊。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種集成多功能檢測(cè)的電路模塊，包括電流采樣電路、電壓采樣電路、絕緣電阻采樣電路、MCU、隔離通訊IC、CAN收發(fā)器和隔離電源；所述MCU分別與電流采樣電路、電壓采樣電路、絕緣電阻采樣電路、隔離通訊IC和隔離電源電連接；所述隔離通訊IC分別與隔離電源和CAN收發(fā)器電連接；所述CAN收發(fā)器與隔離電源電連接。

本實(shí)用新型將所有這些檢測(cè)功能集成到一個(gè)電路模塊中進(jìn)行采樣、轉(zhuǎn)化、校正、判斷，并通過隔離CAN通訊把最終處理的結(jié)果送到BMS的主控單元，作為執(zhí)行其他相關(guān)動(dòng)作的數(shù)據(jù)來源。

本實(shí)用新型共用一套高ADC位數(shù)的MCU，具體型號(hào)為NXP MM9Z1_638，CAN隔離的硬件電路，實(shí)現(xiàn)BMS總電流采樣、繼電器內(nèi)外電壓采樣、絕緣電阻監(jiān)測(cè)采樣、并實(shí)現(xiàn)精度校準(zhǔn)與標(biāo)定，向BMS系統(tǒng)提供高精度采樣值的可量產(chǎn)生產(chǎn)且低成本、可適合于不同系統(tǒng)應(yīng)用的電路模塊。

因此，本實(shí)用新型具有電路復(fù)用與集成度高、成本低、測(cè)量精度高、適用性強(qiáng)、可靠性高的特點(diǎn)。

作為優(yōu)選，所述電流采樣電路包括電池包和分流器；所述電池包與分流器串聯(lián)；所述分流器的兩端均與MCU電連接。

根據(jù)歐姆定律：U1=Rs *I；其中，Rs為分流器阻值；I為流過分流器的電流值；U1為分流器上流過電流后得到的電壓值，放電為正值，下正上負(fù)，U1直接將差分信號(hào)送入MCU。

作為優(yōu)選，所述電壓采樣電路包括電池包、分流器、電阻R1、電阻R2和開關(guān)Q1；所述分流器的阻值為Rs；所述電池包、分流器、電阻R2、開關(guān)Q1和電阻R1依次串聯(lián)；電阻R2的兩端均與MCU電連接。

在需要采樣電池包電壓VBAT時(shí)，MCU控制開關(guān)Q1閉合，電阻R1與R2電阻分壓，得到：U2=R2/(R1+R2) *VBAT；U2直接送入MCU模數(shù)轉(zhuǎn)換，運(yùn)算得到電壓值，可以換算出VBAT的總電壓：VBAT=(R1+R2)/R2 *U2。

作為優(yōu)選，所述絕緣電阻采樣電路包括電池包、電阻Ri1、電阻Ri2和電阻R0；所述電阻Ri1、電池包和電阻Ri2依次串聯(lián)，電阻Ri1和電阻Ri2連接的一端接車身地，電阻R0與電阻Ri1并聯(lián)；電阻Ri1、電阻Ri2和電阻R0的兩端均與MCU電連接。

測(cè)量電池包高壓正負(fù)對(duì)車身地之間的電壓，較高定義為U1，較低定義為U1’，相對(duì)應(yīng)的絕緣電阻為Ri1與Ri2；定義電阻低的絕緣電阻Ri1為絕緣電阻Ri；

添加一個(gè)已知高精度的電阻R0與Ri1并聯(lián)，測(cè)量U2與U2’；

U1、U1’、U2、U2’由MCU采樣得到電壓；

經(jīng)公式轉(zhuǎn)換可以計(jì)算得到：

Ri=R0(U1-U2)/U2*（1+U1’/U1)。

由于電池包高壓正負(fù)對(duì)地之間還存在電容，在測(cè)試期間要保持穩(wěn)定的電壓，需要對(duì)測(cè)量時(shí)間做相應(yīng)的控制策略，以確認(rèn)測(cè)量值不是在電容充電過程中采樣的。

作為優(yōu)選，所述CAN收發(fā)器與CAN-BUS總線電連接。

因此，本實(shí)用新型具有如下有益效果：

1、具有多功能，電流采樣、可以實(shí)現(xiàn)繼電器內(nèi)外側(cè)電壓采樣，與絕緣監(jiān)測(cè)功能；

2、成本優(yōu)化，三路采樣共用一套硬件電路，只用一個(gè)MCU+ISOCAN；較多個(gè)分立模塊方案系統(tǒng)成本具有明顯優(yōu)勢(shì)，且電路復(fù)用與集成度高；

3、單獨(dú)可編程模塊，有利于數(shù)據(jù)校準(zhǔn)和標(biāo)定，以獲得高精度測(cè)量值；

4、可用性好，不同系統(tǒng)，硬件不變，通訊協(xié)議修改即可滿足需求；

5、單獨(dú)電路模塊，電路相對(duì)簡(jiǎn)單，可靠和可生產(chǎn)性較好；

6、可實(shí)現(xiàn)BMS高低壓分離，主控只有低壓部分電路，無需隔離設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)原理框圖；

圖2是本實(shí)用新型的一種電流采樣原理圖；

圖3是本實(shí)用新型的一種電壓采樣原理圖；

圖4是本實(shí)用新型的一種絕緣電阻采樣原理圖。

圖中：電流采樣電路1、電壓采樣電路2、絕緣電阻采樣電路3、MCU4、隔離通訊IC 5、CAN收發(fā)器6、隔離電源7、電池包8、分流器9。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示的實(shí)施例是一種集成多功能檢測(cè)的電路模塊，包括電流采樣電路1、電壓采樣電路2、絕緣電阻采樣電路3、MCU 4、隔離通訊IC 5、CAN收發(fā)器6和隔離電源7；所述MCU分別與電流采樣電路、電壓采樣電路、絕緣電阻采樣電路、隔離通訊IC和隔離電源電連接；所述隔離通訊IC分別與隔離電源和CAN收發(fā)器電連接；所述CAN收發(fā)器與隔離電源電連接；

所述電流采樣電路包括電池包8和分流器9；所述電池包與分流器串聯(lián)；所述分流器的兩端均與MCU電連接；

所述電壓采樣電路包括電池包8、分流器9、電阻R1、電阻R2和開關(guān)Q1；所述分流器的阻值為Rs；所述電池包、分流器、電阻R2、開關(guān)Q1和電阻R1依次串聯(lián)；電阻R2的兩端均與MCU電連接；

所述絕緣電阻采樣電路包括電池包8、電阻Ri1、電阻Ri2和電阻R0；所述電阻Ri1、電池包和電阻Ri2依次串聯(lián)，電阻Ri1和電阻Ri2連接的一端接車身地，電阻R0與電阻Ri1并聯(lián)；電阻Ri1、電阻Ri2和電阻R0的兩端均與MCU電連接；

所述CAN收發(fā)器與CAN-BUS總線電連接。

因此，本實(shí)用新型具有電路復(fù)用與集成度高、成本低、測(cè)量精度高、適用性強(qiáng)、可靠性高的特點(diǎn)。

應(yīng)理解，本實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。