1.本技术涉及新能源汽车低压电池管理系统技术领域，特别涉及一种过流保护系统及方法。


背景技术：

2.bms(电池管理系统-battery management system)是电池与用户之间的纽带，主要监控对象是电池，为了防止过度充电和过度放电，可用于电动汽车，电瓶车等技术领域。目前大多数电池管理系统普遍满足基本监控功能且主要是用在高压平台项目上，但并未涉及到可以完全兼容或替代铅酸电池包功能的低压锂电池情况。当整车上启停12v锂电池包在冷启动和短路状态下，超大电流放电对电池过放会导致电池性能下降和不可恢复性损坏，而现有技术中未有对低压12v锂电池管理系统中电流过大的情况进行识别和保护。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种过流保护系统及方法，结构简单、响应时间短，反应灵活，可对低压锂电池管理系统中电流过大的情况进行识别和保护，同时做到软硬件联动，无需经过微处理器，继电器也可在电路过流的情况下立即断开。
4.第一方面，提供了一种过流保护系统，包括电压调节电路、差分运放电路、电压比较电路、微处理器及或门电路；电压调节电路用于对差分电压信号进行滤波；差分运放电路与所述电压调节电路电连接，用于对滤波后的差分电压信号进行差分运放；电压比较电路与所述差分运放电路电连接，用于对差分运放后的差分电压信号与预设基准电压进行电压比较、并输出电平信号；微处理器与所述电压比较电路电连接，用于对电平信号进行识别、并输出第一驱动信号；或门电路与所述电压比较电路电连接，用于对电平信号进行识别、并输出第二驱动信号至继电器关断驱动电路；所述或门电路与所述微处理器电连接，用于将第一驱动信号输送至继电器关断驱动电路。
5.一些实施例中，所述电压调节电路包括分流器、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容及第三电容；所述分流器的一端分别与所述第一电容的一端、所述第三电容的一端及所述第一电阻的一端电连接，所述分流器的另一端分别与所述第二电容的一端、所述第三电容的另一端及所述第二电阻的一端电连接；所述第一电容的另一端接地，所述第二电容的另一端接地；所述第三电容的一端电设于所述第一电容与所述第一电阻之间，所述第三电容的另一端电设于所述第二电容与所述第二电阻之间；所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的另一端均电连接于所述差分运放电路。
6.一些实施例中，所述过流保护系统还包括电设于所述差分运放电路与所述电压比较电路之间的延时电路，所述延时电路用于对差分运放后的差分电压信号进行信号输送延时。
7.一些实施例中，所述差分运放电路包括运算放大器及第三电阻；所述运算放大器的正向输入端与第一电阻的另一端电连接，所述运算放大器的负向输入端与所述第二电阻
的另一端电连接，所述运算放大器的电源正端接电源，所述运算放大器的电源负端接地；所述第三电阻的一端电设于所述第一电阻的另一端与所述运算放大器的正向输入端之间，所述第三电阻的另一端与所述运算放大器的输出端电连接；所述运算放大器的输出端与所述第三电阻的另一端均电连接于所述延时电路。
8.一些实施例中，所述延时电路包括第四电阻及第四电容；所述第四电阻的一端分别与所述运算放大器的输出端及所述第三电阻的另一端电连接，所述第四电阻的另一端与所述第四电容的一端电连接；所述第四电容的一端与所述电压比较电路电连接，所述第四电容的另一端接地。
9.一些实施例中，所述电压比较电路包括比较器、上拉电阻及第五电容；所述比较器的正向输入端与所述第四电容的一端电连接，所述比较器的负向输入端接电源，所述比较器的电源正端接电源，所述比较器的电源负端接地，所述比较器的输出端分别与上拉电阻的一端及所述第五电容电连接；所述上拉电阻的另一端接电源，所述第五电容的另一端接地；所述比较器的输出端、所述上拉电阻的一端及所述第五电容的一端均电连接于所述或门电路及微处理器。
10.一些实施例中，所述或门电路的第一输入端分别与所述比较器的输出端、所述上拉电阻的一端及所述第四电容的一端电连接，所述或门电路的输出端用于与继电器关断驱动电路电连接。
11.一些实施例中，所述微处理器的输入端分别与所述比较器的输出端、所述上拉电阻的一端及所述第五电容的一端电连接，所述微处理器的输出端与所述或门电路的第二输入端电连接。
12.第二方面，提供了一种过流保护方法，应用于如上述所述的过流保护系统，包括以下步骤：
13.控制电压调节电路对差分电压信号进行滤波，并输送至差分运放电路；
14.控制差分运放电路对获得的滤波后的差分电压信号进行差分运放，并输送至延时电路；
15.控制延时电路对获得的差分运放后的差分电压信号进行信号输送延时，并输出至电压比较电路；
16.控制电压比较电路对获得的信号输送延时后的差分电压信号与预设基准电压进行电压比较、并输出电平信号至微处理器和或门电路；
17.微处理器对获得的电平信号进行识别、并输出第一驱动信号至或门电路；
18.控制或门电路对获得的电平信号进行识别、并输出第二驱动信号至继电器关断驱动电路；同时，控制或门电路将获得的第一驱动信号输送至继电器关断驱动电路。
19.一些实施例中，所述“控制电压比较电路对获得的信号输送延时后的差分电压信号与预设基准电压进行电压比较、并输出电平信号至微处理器和或门电路；微处理器对获得的电平信号进行识别、并输出第一驱动信号至或门电路；控制或门电路对获得的电平信号进行识别、并输出第二驱动信号至继电器关断驱动电路；同时，控制或门电路将获得的第一驱动信号输送至继电器关断驱动电路”步骤，包括以下步骤：
20.当检测到电压调节电路的输出电流大于预设阈值电流时，则电压比较电路的差分电压信号的电压值大于预设基准电压的电压值，控制电压比较电路的输出端输出高电平信
号，微处理器对获得的高电平信号进行识别、并输出第一驱动信号至或门电路，同时控制或门电路将获得的第一驱动信号输送至继电器关断驱动电路；
21.当检测到电压调节电路的输出电流大于预设阈值电流时，则电压比较电路的差分电压信号的电压值大于预设基准电压的电压值，控制电压比较电路的输出端输出高电平信号，控制或门电路对获得的高电平信号进行识别、并输出第二驱动信号至继电器关断驱动电路；
22.当检测到电压调节电路的输出电流小于预设阈值电流时，则电压比较电路的差分电压信号的电压值小于预设基准电压的电压值，控制电压比较电路的输出端输出低电平信号，微处理器对获得的低电平信号进行识别、并输出第一驱动信号至或门电路，同时控制或门电路将获得的第一驱动信号输送至继电器关断驱动电路。
23.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：当检测到电压调节电路的输出电流大于预设阈值电流时，则电压比较电路的差分电压信号的电压值大于预设基准电压的电压值，此时电压比较电路的输出端输出高电平信号，微处理器对获得的高电平信号进行识别、并输出第一驱动信号至或门电路，同时控制或门电路将获得的第一驱动信号输送至继电器关断驱动电路；此时可强制控制继电器断开；同时或门电路对获得的高电平信号进行识别、并输出第二驱动信号至继电器关断驱动电路；此时，继电器关断驱动电路立即响应，无需经过微处理器，继电器立即断开；因此该过流保护系统结构简单、响应时间短，反应灵活，可对低压锂电池管理系统中电流过大的情况进行识别和保护，同时做到软硬件联动，无需经过微处理器，继电器也可在电路过流的情况下立即断开。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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的附图。
25.图1为本技术实施例提供的过流保护系统的结构框图；
26.图2为本技术实施例提供的过流保护系统的电路示意图；
27.图3为本技术实施例提供的过流保护方法的一实施例的流程示意图。
28.100、电压调节电路；200、差分运放电路；300、延时电路；400、电压比较电路；500、微处理器；600、或门电路；700、继电器关断驱动电路。
具体实施方式
29.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通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，都属于本技术保护的范围。
30.参见图1和图2所示，本技术实施例提供了一种过流保护系统，包括电压调节电路100、差分运放电路200、电压比较电路400、微处理器500及或门电路600；电压调节电路100用于对差分电压信号进行滤波；差分运放电路200与电压调节电路100电连接，用于对滤波
后的差分电压信号进行差分运放；电压比较电路400与差分运放电路200电连接，用于对差分运放后的差分电压信号与预设基准电压进行电压比较、并输出电平信号；微处理器500与电压比较电路400电连接，用于对电平信号进行识别、并输出第一驱动信号；或门电路600与电压比较电路400电连接，用于对电平信号进行识别、并输出第二驱动信号至继电器关断驱动电路700；或门电路600与微处理器500电连接，用于将第一驱动信号输送至继电器关断驱动电路700。
31.具体地，在本实施例中，电压调节电路100可对差分电压信号进行滤波以抑制信号干扰；差分运放电路200对获得的滤波后的差分电压信号进行差分运放，目的在于放大电压调节电路100的小信号差分电压信号；
32.整车上启停12v锂电池包在冷启动和短路状态下瞬时会输出1000a～4000a的大电流，当检测到电压调节电路100的输出电流大于预设阈值电流时，则电压比较电路400的差分电压信号的电压值大于预设基准电压的电压值，此时电压比较电路400的输出端输出高电平信号，微处理器500对获得的高电平信号进行识别、并输出第一驱动信号至或门电路600，同时控制或门电路600将获得的第一驱动信号输送至继电器关断驱动电路700；此时可强制控制继电器断开；同时或门电路600对获得的高电平信号进行识别、并输出第二驱动信号至继电器关断驱动电路700；此时，继电器关断驱动电路700立即响应，无需经过微处理器500，继电器立即断开；
33.在整车正常运行过程中，当检测到电压调节电路100的输出电流小于预设阈值电流时，则电压比较电路400的差分电压信号的电压值小于预设基准电压的电压值，此时电压比较电路400的输出端输出低电平信号，微处理器500对获得的低电平信号进行识别、并输出第一驱动信号至或门电路600，同时或门电路600将获得的第一驱动信号输送至继电器关断驱动电路700，因此也可以在未过流的情况下强制控制继电器断开；也就是说，在整车正常运行过程中，电压比较电路400的输出端输出的低电平信号没有输送至或门电路600，是通过微处理器500发送第一驱动信号至或门电路600。
34.因此该过流保护系统结构简单、响应时间短，反应灵活，可对低压12v锂电池管理系统中电流过大的情况进行识别和保护，同时做到软硬件(硬件电路和软件)联动，无需经过微处理器500，继电器也可在电路过流的情况下立即断开。
35.可选的，电压调节电路100包括分流器shunt、第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1、第二电容c2及第三电容c3；分流器shunt的一端分别与所述第一电容c1的一端、所述第三电容c3的一端及所述第一电阻r1的一端电连接，分流器shunt的另一端分别与第二电容c2的一端、第三电容c3的另一端及第二电阻r2的一端电连接；第一电容c1的另一端接地，第二电容c2的另一端接地；第三电容c3的一端电设于第一电容c1与第一电阻r1之间，第三电容c3的另一端电设于第二电容c2与第二电阻r2之间；第一电阻r1的另一端与第二电阻r2的另一端均电连接于差分运放电路200；
36.具体地，在本实施例中，通过上述电压调节电路100的各电容和各电阻设置，可对分流器shunt的差分电压信号进行滤波，从而抑制信号干扰，同时可调节第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1、第二电容c2及第三电容c3的数值，可调节滤波的波段。
37.可选的，差分运放电路200包括运算放大器u1及第三电阻r3；运算放大器u1的正向输入端与第一电阻r1的另一端电连接，运算放大器u1的负向输入端与第二电阻u2的另一端
电连接，运算放大器u1的电源正端接电源，运算放大器u1的电源负端接地；第三电阻r3的一端电设于第一电阻r1的另一端与运算放大器u1的正向输入端之间，第三电阻r3的另一端与运算放大器u1的输出端电连接；运算放大器u1的输出端与第三电阻r3的另一端均电连接于延时电路300。通过合理的选择差分电压信号的放大倍数，使运算放大器u1的输出端输出匹配需求的电压值；设定预设阈值电流为2000a，分流器shunt的阻抗为100uω，则分流器shunt两端的差分电压为200mv，比较器u2的预设基准电压为2v，则差分电压信号的电压值需放大10倍。
38.可选的，为了考虑电路的功能安全性，电路设计中需要把一个信号延迟一段时间再和另一个信号作用，因此过流保护系统还包括电设于差分运放电路200与电压比较电路400之间的延时电路300，延时电路300用于对差分运放后的差分电压信号进行信号输送延时。可选的，延时电路300包括第四电阻r4及第四电容c4；第四电阻r4的一端分别与运算放大器u1的输出端及第三电阻r3的另一端电连接，第四电阻r4的另一端与第四电容c4的一端电连接；第四电容c4的一端与电压比较电路400电连接，第四电容c4的另一端接地。流过分流器shunt的不同的过电流的延时时间不同，电流值越大经过延时电路300的延时时间越小。
39.可选的，电压比较电路400包括比较器u2、上拉电阻r5及第四电容；比较器u2的正向输入端与第四电容c4的一端电连接，比较器u2的负向输入端接电源，比较器u2的电源正端接电源，比较器u2的电源负端接地，比较器u2的输出端分别与上拉电阻r5的一端及第五电容c5电连接；上拉电阻r5的另一端接电源，第五电容c5的另一端接地；比较器u2的输出端、上拉电阻r 5的一端及第五电容c 5的一端均电连接于或门电路600及微处理器500。
40.具体地，在本实施例中，比较器u2的负向输入端接电源，该电源提供的电压值为预设基准电压；由于比较器u2多为开漏输出结构，因此对比较器u2的输出端做了上拉处理，即比较器u2的输出端分别与上拉电阻r5的一端，因此上拉电阻r5可将比较器u2输出的不确定的信号钳位在高电平，同时起限流作用。
41.可选的，或门电路600的第一输入端a分别与比较器u2的输出端、上拉电阻r5的一端及第四电容c4的一端电连接，或门电路600的输出端用于与继电器关断驱动电路700电连接。
42.具体地，在本实施例中，当检测到电压调节电路100的输出电流大于预设阈值电流时，则电压比较电路400的差分电压信号的电压值大于预设基准电压的电压值，电压比较电路400的输出端输出高电平信号至的第一输入端a，或门电路600的第一输入端a对获得的高电平信号进行识别、并输出第二驱动信号至继电器关断驱动电路700；当检测到电压调节电路100的输出电流小于预设阈值电流时，电压比较电路400的输出端输出的低电平信号输送至或门电路600的第一输入端a后，或门电路600对低电平信号进行识别后，不会输送信号至继电器关断驱动电路700；电压比较电路400的输出端输出的低电平信号会直接输入至微处理器500；因此通过或门电路600对比较器u2输出的高电平进行识别、并输出第二驱动信号至继电器关断驱动电路700，此时可强制控制继电器断开，做到硬件电路的快速响应。
43.可选的，微处理器500的输入端分别与比较器u2的输出端、上拉电阻r5的一端及所述第四电容c5的一端电连接，微处理器500的输出端与或门电路600的第二输入端b电连接。
44.具体地，在本实施例中，当检测到电压调节电路100的输出电流大于预设阈值电流
时，则电压比较电路400的差分电压信号的电压值大于预设基准电压的电压值，电压比较电路400的输出端输出高电平信号，微处理器500对获得的高电平信号进行识别、并输出第一驱动信号至或门电路600的第二输入端b，同时或门电路600将获得的第一驱动信号输送至继电器关断驱动电路700；当检测到电压调节电路100的输出电流小于预设阈值电流时，则电压比较电路400的差分电压信号的电压值小于预设基准电压的电压值，电压比较电路400的输出端输出低电平信号，微处理器500对获得的低电平信号进行识别、并输出第一驱动信号至或门电路600第二输入端b，同时或门电路600将获得的第一驱动信号输送至继电器关断驱动电路700；因此除了上述可以直接通过或门电路600的硬件电路的过流快速响应，也可以通过微处理器500的软件控制继电器断开，可以利用硬件电路和软件一起来确保继电器根据电流大小要求来进行开关。
45.同时参见图3所示，本发明实施例还提供了一种过流保护方法，应用于上述所述的过流保护系统，包括以下步骤：
46.s100，控制电压调节电路对差分电压信号进行滤波，并输送至差分运放电路；
47.s200，控制差分运放电路对获得的滤波后的差分电压信号进行差分运放，并输送至延时电路；
48.s300，控制延时电路对获得的差分运放后的差分电压信号进行信号输送延时，并输出至电压比较电路；
49.s400，控制电压比较电路对获得的信号输送延时后的差分电压信号与预设基准电压进行电压比较、并输出电平信号至微处理器和或门电路；
50.s500，微处理器对获得的电平信号进行识别、并输出第一驱动信号至或门电路；
51.s600，控制或门电路对获得的电平信号进行识别、并输出第二驱动信号至继电器关断驱动电路；同时，控制或门电路将获得的第一驱动信号输送至继电器关断驱动电路。
52.因此该过流保护方法响应时间短，反应灵活，可对低压12v锂电池管理系统中电流过大的情况进行识别和保护，同时做到软硬件(硬件电路和软件)联动，无需经过微处理器，继电器也可在电路过流的情况下立即断开。
53.在本发明另外的实施例中，所述“s400，控制电压比较电路对获得的信号输送延时后的差分电压信号与预设基准电压进行电压比较、并输出电平信号至微处理器和或门电路；s500，微处理器对获得的电平信号进行识别、并输出第一驱动信号至或门电路；s600，控制或门电路对获得的电平信号进行识别、并输出第二驱动信号至继电器关断驱动电路；同时，控制或门电路将获得的第一驱动信号输送至继电器关断驱动电路”步骤，包括以下步骤：
54.当检测到电压调节电路的输出电流大于预设阈值电流时，则电压比较电路的差分电压信号的电压值大于预设基准电压的电压值，控制电压比较电路的输出端输出高电平信号，微处理器对获得的高电平信号进行识别、并输出第一驱动信号至或门电路，同时控制或门电路将获得的第一驱动信号输送至继电器关断驱动电路；
55.当检测到电压调节电路的输出电流大于预设阈值电流时，则电压比较电路的差分电压信号的电压值大于预设基准电压的电压值，控制电压比较电路的输出端输出高电平信号，控制或门电路对获得的高电平信号进行识别、并输出第二驱动信号至继电器关断驱动电路；
56.当检测到电压调节电路的输出电流小于预设阈值电流时，则电压比较电路的差分电压信号的电压值小于预设基准电压的电压值，控制电压比较电路的输出端输出低电平信号，微处理器对获得的低电平信号进行识别、并输出第一驱动信号至或门电路，同时控制或门电路将获得的第一驱动信号输送至继电器关断驱动电路。
57.具体地，在本发明实施例中，当检测到电压调节电路的输出电流大于预设阈值电流时，则电压比较电路的差分电压信号的电压值大于预设基准电压的电压值，此时有两种通路可对继电器进行控制断开，1、电压比较电路的输出端输出高电平信号至第一输入端a，或门电路的第一输入端a对获得的高电平信号进行识别、并输出第二驱动信号至继电器关断驱动电路；2、电压比较电路的输出端输出高电平信号至微处理器，微处理器对获得的高电平信号进行识别、并输出第一驱动信号至或门电路的第二输入端b，同时或门电路将获得的第一驱动信号输送至继电器关断驱动电路。
58.当检测到电压调节电路的输出电流小于预设阈值电流时，电压比较电路的输出端输出的低电平信号输送至或门电路的第一输入端a后，或门电路对低电平信号进行识别后，不会输送信号至继电器关断驱动电路；电压比较电路的输出端输出的低电平信号会直接输入至微处理器，此时微处理器对获得的低电平信号进行识别、并输出第一驱动信号至或门电路第二输入端b，同时或门电路将获得的第一驱动信号输送至继电器关断驱动电路。
59.因此通过或门电路对比较器u2输出的高电平进行识别、并输出第二驱动信号至继电器关断驱动电路，此时可强制控制继电器断开，做到硬件电路的快速响应；同时除了上述可以直接通过或门电路的硬件电路的过流快速响应，也可以通过微处理器的软件控制继电器断开，可以利用硬件电路和软件一起来确保继电器根据电流大小要求来进行开关。
60.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
61.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
62.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。