[實用新型]基于隔離耦合器件的汽車電池電流電壓檢測設備

有效

• 申請號: 201721727095.2
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN209842023U
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 朱華辰;許超;錢正洪;白茹
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01R31/385
• 分類號: G01R31/385
• 代理公司: 33240 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 黃前澤

本實用新型涉及基于隔離耦合器件的汽車電池電流電壓檢測設備。本實用新型電壓檢測單元采集電動汽車電池電壓信號后傳輸到控制與數據處理單元；電流檢測單元采集電動汽車電池電流信號并將電池電流信號傳輸到控制與數據處理單元處理。高低壓隔離單元通過高隔離度DC?DC變換器和高隔離度的數字耦合器實現信號和電源的隔離。控制與數據處理單元處理電流電壓信號以及控制所有單元運行，將數據傳輸到高速CAN總線上。本實用新型中電流電壓檢測單元獨立化，縮短了檢測距離，降低了外界干擾對信號檢測的影響，提高了檢測精度和BMS可靠性。遷移到位于高低壓接駁處的高壓配電單元內，與高壓配電系統的硬件資源整合，降低成本。

技術領域

本實用新型屬于電池管理系統(BMS)技術領域，涉及了一種基于隔離耦合器件的汽車電池電流電壓檢測設備。

背景技術

近年來，隨著電動汽車越來越普及，電池壽命的長短決定著電動汽車未來長遠發展，高效和準確的電池電流電壓檢測能有效的優化電池使用，從而有效的延長電池的壽命，同時通過對電池的優化，也能較大的提高整車的安全系數，這樣電動汽車電池的電流電壓檢測顯得是尤為重要。

目前市場上較多的電動汽車的BMS將所有的電流電壓檢測集成在BMS之內，例如美國通用汽車公司研發的EV1電池管理系統、德國的BATTMAN電池管理系統、韓國大宇公司DEV5-5等等。BMS是電動汽車的核心模塊，對隔離的要求較高，BMS中高壓檢測單元中的一些異常現象如過充、大電壓的放電，極有可能造成BMS的損壞，此外由于高壓檢測單元線路接入到BMS之中，信號檢測通路比較長，在汽車車身復雜的電磁環境中容易受到電磁干擾。因此提出一種基于隔離耦合器件的汽車電池電流電壓檢測設備，通過高速CAN總線把高壓檢測單元從原有的BMS中完全剝離，使其更靠近所檢測的信號節點，降低干擾。電流檢測采用高隔離、非接觸式電流傳感器，把檢測得到數據通過高速CAN總線傳送給BMS的數據處理單元中。該設備最大的優勢在于既提高了信號的抗干擾性，又增強了BMS的可靠性，同時該設備可以遷移到汽車高低壓接駁處的高壓配電系統內，整合其硬件資源降低成本。該技術在新能源汽車電池檢測方面具有廣闊的市場應用前景。

發明內容

本實用新型目的在于提供一種基于隔離耦合器件的汽車電池電流電壓檢測設備。

本實用新型包括電壓檢測單元、電流檢測單元、高低壓隔離單元、控制與數據處理單元。所述的電壓檢測單元設置在電路板的高壓區，分別與電動汽車電池和高低壓隔離單元連接，采集電動汽車電池電壓信號并將電池電壓信號經高低壓隔離單元中數字隔離芯片后傳輸到控制與數據處理單元；電流檢測單元設置在與被測負載連接的通電導線上，與控制與數據處理單元連接，采集電動汽車電池電流信號并將電池電流信號傳輸到控制與數據處理單元處理。高低壓隔離單元設置在電路板的高壓區和低壓區之間，分別與電壓檢測單元和控制與數據處理單元連接，通過高隔離度DC-DC變換器和高隔離度的數字耦合器實現信號和電源的隔離。控制與數據處理單元設置在電路板的低壓區，包括微控制器和高速CAN收發器，微控制器采用汽車級微控制器芯片。控制與數據處理單元分別與其余所有單元連接，處理電流電壓信號以及控制所有單元運行。微控制器處理好的數據通過高速CAN收發器傳輸到汽車上的高速CAN總線上。

所述的電壓檢測單元包括多個低溫漂精密分壓電阻和多通道高速模數轉換芯片。每個低溫漂精密分壓電阻對應多通道高速模數轉換芯片的一路通道，多通道高速模數轉換芯片與高低壓隔離單元中高隔離度的數字耦合器通過串行外圍設備接口總線連接，將采集到的電壓信號傳輸到高低壓隔離單元。

所述的電流檢測單元包括具高精度檢測能力且交流隔離能力不低于 2.5kVAC的霍爾電流傳感器。

所述的控制與數據處理單元外接固態繼電器，通過控制固態繼電器實現電壓檢測單元工作狀態的轉換，即控制電壓檢測單元的啟動與停止。

所述的低溫漂精密分壓電阻、多通道高速模數轉換芯片與霍爾電流傳感器分布在高壓區，MCU、高速CAN收發器與穩壓芯片分布在低壓區。