全文摘要
本实用新型提供了一种电池管理系统PWM信号控制的接触器保持电路，该接触器保持电路包括控制单元，和接收控制单元发出控制信号以控制接触器开闭的执行单元，及与控制单元信息交互相连，以接收控制单元的控制信息，并配置接触器的保持时间的失效控制单元，以及串联于控制单元和执行单元之间的锁存芯片，锁存芯片可依据失效控制单元的控制信号，通过控制执行单元，将接触器保持在控制器复位前的状态。本实用新型所述的电池管理系统PWM信号控制的接触器保持电路，通过执行单元控制接触器的开闭，失效控制单元配置接触器的保持时间；可使锁存芯片在检测控制单元的复位状态后，依据失效控制单元的控制信号，且通过执行单元将接触器保持在复位前的状态。
主设计要求
1.一种电池管理系统PWM信号控制的接触器保持电路，其特征在于包括：控制单元；执行单元，所述执行单元用于接收所述控制单元发出的电平信号和PWM信号，以控制与所述执行单元连接的接触器的开闭；失效控制单元，与所述控制单元信息交互相连，以接收所述控制单元的控制信息，并配置所述接触器的保持时间；锁存芯片，串联于所述控制单元和所述执行单元之间；于所述控制单元非预期复位发生时，所述锁存芯片检测所述控制单元的复位状态，依据所述失效控制单元的控制信号，通过控制所述执行单元，将所述接触器保持在所述控制单元复位前的状态。
设计方案
1.一种电池管理系统PWM信号控制的接触器保持电路，其特征在于包括：
控制单元；
执行单元，所述执行单元用于接收所述控制单元发出的电平信号和PWM信号，以控制与所述执行单元连接的接触器的开闭；
失效控制单元，与所述控制单元信息交互相连，以接收所述控制单元的控制信息，并配置所述接触器的保持时间；
锁存芯片，串联于所述控制单元和所述执行单元之间；于所述控制单元非预期复位发生时，所述锁存芯片检测所述控制单元的复位状态，依据所述失效控制单元的控制信号，通过控制所述执行单元，将所述接触器保持在所述控制单元复位前的状态。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统PWM信号控制的接触器保持电路，其特征在于：所述控制单元的其中两个输出端口，分别通过RC滤波延迟电路连接于所述锁存芯片的信号输入脚和保持触发脚。
3.根据权利要求2所述的电池管理系统PWM信号控制的接触器保持电路，其特征在于：连接于所述锁存芯片的信号输入脚的延时时间τ1，大于连接于所述锁存芯片的保持触发脚的延时时间τ2。
4.根据权利要求2所述的电池管理系统PWM信号控制的接触器保持电路，其特征在于：τ1-τ2>1μs。
5.根据权利要求2所述的电池管理系统PWM信号控制的接触器保持电路，其特征在于：所述控制单元为MCU。
6.根据权利要求5所述的电池管理系统PWM信号控制的接触器保持电路，其特征在于：所述控制单元的GPIO1输出端口输出的电平信号，通过所述锁存芯片进入U3与门；所述控制单元的PWM引脚输出PWM信号驱动所述接触器，并通过所述锁存芯片进入U2或门；所述控制单元的GPIO2输出端口输出的信号经过U1非门，进入U2或门作为输入信号，并且所述控制单元的GPIO2输出端口连接到锁存芯片使能引脚LE；U2或门的输出信号进入U3与门，作为与门输入信号，U3与门输出控制所述执行单元。
7.根据权利要求5所述的电池管理系统PWM信号控制的接触器保持电路，其特征在于：所述失效控制单元分别与所述控制单元的复位引脚、所述锁存芯片的OE引脚相连。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及电池管理系统技术领域，特别涉及一种电池管理系统PWM 信号控制的接触器保持电路。
背景技术
电动车汽车高速发展，市场对电动汽车行车安全越来越关注，要求也越来越高。无论是插电式混动或纯电动汽车，高压电池包都是其主要动力来源。电池包通过主正主负接触器与车辆高压回路相连，驱动车辆前进。
电动汽车在行驶过程中，若电池管理系统内微控制器(以下简称MCU)非预期复位，那么动力电池接触器将会突然断开，会造成汽车失去动力，此时电动汽车会有失控风险，容易引发事故，也会有接触器触点烧蚀或粘连的风险。因此，针对该问题需要设计相应的接触器保持电路，在MCU非预期复位发生时，将接触器在一定时间内进行保持，为车辆其他控制器控制提供反应时间，并向司机报故障，确保驾驶员及乘员的安全，保护电动汽车系统不受损坏。
使用PWM信号控制的接触器具有线圈发热量小，调节方便，体积小，价格低等优点，因此，目前电动汽车动力电池PWM信号控制接触器控应用广泛。但是目前在电动汽车行驶过程中需要对接触器的状态进行保持，不能突然异常断开，否则极可能会发生车辆失控及事故。本专利解决PWM信号兼容接触器的保持问题，在MCU复位期间保持接触器状态，避免车辆因接触器异常断开发生事故。
当前接触器保持电路，通常使用双MCU构架实现保持功能，在主MCU发生故障时，辅MCU被触发进而继续控制接触器。双MCU需要进行两个程序开发，软件实现复杂，两个MCU之间协同工作较难实现，易发生故障。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种电池管理系统PWM信号控制的接触器保持电路，以电池管理系统内微控制器非预期复位发生时，将接触器保持在复位前的状态。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种电池管理系统PWM信号控制的接触器保持电路，包括：
控制单元；
执行单元，所述执行单元用于接收所述控制单元发出的电平信号和PWM 信号，以控制与所述执行单元连接的接触器的开闭；
失效控制单元，与所述控制单元信息交互相连，以接收所述控制单元的控制信息，并配置所述接触器的保持时间；
锁存芯片，串联于所述控制单元和所述执行单元之间；于所述控制单元非预期复位发生时，所述锁存芯片检测所述控制单元的复位状态，依据所述失效控制单元的控制信号，通过控制所述执行单元，将所述接触器保持在所述控制单元复位前的状态。
进一步的，所述控制单元的其中两个输出端口，分别通过RC滤波延迟电路连接于所述锁存芯片的信号输入脚和保持触发脚。
进一步的，连接于所述锁存芯片的信号输入脚的延时时间τ1，大于连接于所述锁存芯片的保持触发脚的延时时间τ2。
进一步的，τ1-τ2>1μs。
进一步的，所述控制单元为MCU。
进一步的，所述控制单元的GPIO1输出端口输出的电平信号，通过所述锁存芯片进入U3与门；所述控制单元的PWM引脚输出PWM信号驱动所述接触器，并通过所述锁存芯片进入U2或门；所述控制单元的GPIO2输出端口输出的信号经过U1非门，进入U2或门作为输入信号，并且所述控制单元的GPIO2 输出端口连接到锁存芯片使能引脚LE；U2或门的输出信号进入U3与门，作为与门输入信号，U3与门输出控制所述执行单元。
进一步的，所述失效控制单元分别与所述控制单元的复位引脚、所述锁存芯片的OE引脚相连。
相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：
(1)本实用新型所述的电池管理系统PWM信号控制的接触器保持电路，通过执行单元控制接触器的开闭，以及失效控制单元配置接触器的保持时间；可使锁存芯片在检测控制单元的复位状态后，依据失效控制单元的控制信号，且通过控制执行单元将接触器保持在控制单元复位前的状态。这种保持电路的结构简单，工作原理易懂，且可靠性高，电路自身发生故障概率低，从而具有较好的安全性能。
(2)RC在电路中可衰减低频信号，从而延迟控制单元的信号发送到锁存芯片的信号输入脚和保持触发脚的时间，有利于接触器保持复位前的状态。
(3)设置τ1大于τ2，可在达到保持时间时，若控制单元不能恢复正常工作状态，则断开接触器，从而防止接触器不能断开的情况发生。
(4)MCU即微控制器，其产品成熟，具有强大的数据处理功能。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例所述的接触器保持电路的电路结构图；
图2为本实用新型实施例所述的接触器保持电路的电路结构原理图；
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
本实用新型例涉及一种电池管理系统PWM信号控制的接触器保持电路，如图1中所示，该接触器保持电路包括控制单元，执行单元，失效控制单元以及锁存芯片。其中，控制单元为整个电路的核心部分，其可发出电平信号和PWM 信号给执行单元，此处，电平信号决定接触器的打开与关闭，PWM信号决定频率占空比信息，以控制与执行单元连接的接触器的开闭。
失效控制单元与控制单元新型交互相连，以在接收控制单元的控制信息后，负责识别故障等级以判断是否断开接触器，并能根据不同需求自由配置接触器保持时间。
锁存芯片串联于控制单元和执行单元之间，在控制单元非预期复位发生时，该锁存芯片检测控制单元的复位状态，依据失效控制单元的控制信号，通过控制执行单元，将接触器保持在控制单元复位前的状态，以实现接触器保持功能。
本实用新型所述的电池管理系统PWM信号控制的接触器保持电路，通过执行单元控制接触器的开闭，以及失效控制单元配置接触器的保持时间；可使锁存芯片在检测控制单元的复位状态后，依据失效控制单元的控制信号，且通过控制执行单元将接触器保持在控制单元复位前的状态。这种保持电路的结构简单，工作原理易懂，且可靠性高，电路自身发生故障概率低，从而具有较好的安全性能。
基于以上设计思想，并结合图2中所示，在该电路中，前述的控制单元为现有技术中的MCU，也即微控制器，其产品成熟且具有强大的数据处理功能。前述的锁存芯片为现有技术中的锁存芯片，MCU的GPIO1输出端口通过R1C1 滤波延迟电路连接到锁存电芯的输入脚(IN)，MCU的GPIO2输出端口通过 R2C2滤波延迟电路连接到锁存电芯的保持触发脚(LE)。
此处，通过MCU输出电平信号，可标识接触器的控制状态。其中，输出高电平信号时，接触器处于闭合状态，而输出低电平信号时，接触器处于开启状态。
以上结构中，R1C1滤波延迟电路包括串联于GPIO1输出端口和锁存电芯的输入脚(IN)之间的电阻R1,以及与电阻RI并联的电容C1。R2C2滤波延迟电路包括串联于GPIO2输出端口和锁存电芯的保持触发脚(LE)之间的电阻 R2,以及与电阻R2并联的电容C2。此处，通过设置RC滤波延迟电路，可将前述的执行单元输入引脚(IN)电平信号变化状态滞后于锁存使能信号变化状态，以实现MCU复位前执行单元控制信号状态的锁存保持功能。
另外，继续参照图2，由MCU的GPIO1输出端口输出的信号，可通过锁存芯片进入U3与门，以作为U3与门的输入信号。且在GPIO1输出端口和U3 与门之间还设有下拉电阻R3。而由MCU的GPIO2输出端口输出的信号经过 U1非门，进入U2或门作为输入信号。其中，U2或门的输出信号进入U3与门，作为与门输入信号，U3与门输出控制所述执行单元。
在此值得说明的是，本实施例中的U1非门，U2或门，U3与门可以使用集成芯片实现，也可使用分立器件实现。
前述的执行单元为串联于U3与门和接触器之间的驱动电路，也即控制接触器的开关器件，接触器还与电源连接。前述的失效控制单元为安全芯片，此处的安全芯片即为监控电池管理系统(控制器)软件及硬件失效的芯片，一般为具有安全功能的系统电源芯片。MCU通过故障信号和SPI通信信号连接于安全芯片的输入引脚(IN)，安全芯片的使能引脚(LE)连接于锁存芯片的OE 引脚。
本实施例中，安全芯片配置连接于锁存芯片的信号输入脚(IN)的延时时间τ1，连接于锁存芯片的保持触发脚(LE)的延时时间τ2，由于τ1＝R1*C1 与τ2＝R2*C2，根据锁存器数据手册中输入引脚高低电平识别时间确定τ值，然后以τ1>τ2为标准进行取值，确保τ1-τ2>1μs。如此设置，若MCU不能恢复正常工作状态时，则断开接触器，从而防止接触器不能断开的情况发生，有利于提高电路的安全性能。
结合图2，在接触器正常工作状态下，MCU的GPIO1输出端口输出高电平，并分别经过锁存芯片和U3与门连接到接触器，同时，MCU的PWM输出端口输出PWM信号，经过U1非门，进入U2或门后在经由U3与门连接到接触器，此时接触器处于闭合状态。
而当GPIO1输出端口输出低电平信号，而PWM引脚输出低电平信号时，低电平信号可输送至接触器，此时接触器处于打开状态。MCU通过SPI信号预先给安全芯片配置接触器保持时间。
当MCU发生非预期复位时，MCU输出端口GPIO1，PWM与GPIO2将被电阻R3拉低，锁存芯片输入引脚(IN)与保持触发脚(LE)的信号将被拉低，并通过配置RC的延时时间τ1和τ2，GPIO2信号比GPIO1先到达锁存芯片，触发锁存芯片保持触发脚(LE)将会触发锁存，此时，GPIO1与PWM信号被锁存。
保持状态为保持触发脚(LE)信号为低时的GPIO1使能引脚(LE)信号状态，即锁存芯片的输入引脚(IN)信号为高电平则保持高电平，否则保持为低电平，以此实现MCU复位前一状态下锁存芯片的输入引脚(IN)信号状态的保持功能，即此时锁存芯片的输出端即为所要保持的状态。
而在MCU复位后GPIO2输出端口拉低，并经过非门后为高电平，则不论 PWM信号输入脚输出是什么状态，或门的输出都是高电平。通过MCU的GPIO2 输出端口的锁存信号与或门输出信号为与门的输入，因或门输出为高电平，由与门特性可知，与门的输出和GPIO2输出端口的锁存信号保持一致，即锁存芯片的输入引脚(IN)的信号为高电平则保持高电平，否则保持为低电平，则以此实现MCU复位前一状态下锁存芯片的输入引脚(IN)信号状态的保持功能，此时与门输出端即为所要保持的状态。
本实用新型所述的接触器保持电路，利用锁存芯片和安全芯片搭建电路，其结构简单，工作原理易懂，可靠性高，且电路自身发生故障概率低有利于增强该电路的功能安全性能，具有较好的推广意义。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920016434.9
申请日:2019-01-04
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:32(江苏)
授权编号:CN209344264U
授权时间:20190903
主分类号:H01M 10/42
专利分类号:H01M10/42
范畴分类:38G;
申请人:蜂巢能源科技有限公司
第一申请人:蜂巢能源科技有限公司
申请人地址:213200 江苏省常州市金坛区华城中路168号
发明人:王帅兵;颜广博;陈景涛
第一发明人:王帅兵
当前权利人:蜂巢能源科技有限公司
代理人:张会强
代理机构:13126
代理机构编号:石家庄旭昌知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计