CN102231553B - 带电源控制的电池管理*** - Google Patents

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何斌
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Abstract

本发明公开了一种带电源控制的电池管理***，包括辅助电源、BMS电源控制模块和BMS功能模块，BMS电源控制模块包括连接辅助电源和BMS功能模块的主开关，检测辅助电源电压并输出信号控制主开关的电压检测保护模块，接收辅助电源及BMS功能模块信号，输出控制信号至电压检测保护模块的逻辑开关，以及连接辅助电源，逻辑开关和BMS功能模块的钥匙开关。实现BMS电源过欠压检测保护、上电后主动控制自锁供电电源，以及在关闭电源开关后先完成***安全检测及数据存储再将***断电的电源控制功能，有效提高了电池管理***的可靠性。

Description

带电源控制的电池管理***
技术领域
本发明涉及一种用于车辆电池管理***领域，具体涉及一种带电源控制的电池管理***。
背景技术
电池管理***(BMS)作为汽车能源***的重要组成部分，主要就是为了优化电池性能，提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态并为整车提供准确的电池信息等功能，其性能直接影响着汽车的整体性能。
电池管理***接入电源进入工作状态，需要处理运行各种数据，包括电池运行的历史数据，SOC数据等等，如果接入的电源电压出现问题或***断电，导致电池管理***某段历史记录丢失，可能引起SOC估算错误或其他输出指令错误，直接影响整车的控制策略。理想的情况应使电池管理***在关闭电源前，处理当前数据，并将数据作以记录存储后，再关闭电源。
目前的BMS自身电源控制存在以下问题：
1、BMS的电源由钥匙直接控制，不具有自动控制功能，当发生钥匙误操作或动作时序错误时，导致数据丢失。
2、有的BMS的控制器用可充电电池供电，***掉电后控制器仍可以工作一段时间，但可充电电池使有寿命有限，如果电池失效，导致数据丢失。
3、有时BMS需要控制汽车动力电池的电源，如果BMS的电源在汽车运行中意外断开，直接导致动力电源突然中断，将引发接触器寿命缩短，甚至直接烧毁，电机控制器受损等等严重后果。
这些问题严重影响了电动汽车的性能和使用安全性。但是，目前针对BMS电源控制仍没有提出一种有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺点，本发明的目的在于提供一种带电源控制的电池管理***，实现BMS电源过欠压保护及主动控制自锁功能。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种带电源控制的电池管理***，包括辅助电源、BMS电源控制模块和BMS功能模块，其中BMS电源控制模块包括
主开关，连接所述辅助电源和所述BMS功能模块；
电压检测保护模块，连接所述辅助电源和所述主开关，检测辅助电源电压，输出信号控制主开关；
逻辑开关，接收所述辅助电源及BMS功能模块信号，输出信号控制所述电压检测保护模块。
钥匙开关，一端接所述辅助电源，另一端接所述逻辑开关及BMS功能模块。
所述BMS功能模块内设有微控制器，所述钥匙开关连接BMS功能模块中的微控制器，所述逻辑开关连接BMS功能模块中的微控制器。
所述逻辑开关与所述微控制器之间设有锁存接口。
所述逻辑开关为“或门”开关，接收辅助电源和BMS功能模块的信号至少有一个值满足条件，则输出控制信号至所述电压检测保护模块。
所述逻辑开关输出控制信号连接所述电压检测保护模块的电源端。
所述电压检测保护模块包括过/欠压保护电路。
所述锁存接口包括接口芯片，通过I2C或SPI总线与微控制器连接。
所述钥匙开关经电阻R18连接至三极管Q3基极，三极管Q3集电极与三极管Q2集电极共同连接至所述电压检测保护模块电源端负极，三极管Q2、Q3发射极接地，三极管Q2、Q3的基极和发射极之间分别并联电阻R19、R20，三极管Q2基极串联电阻R17后通过所述锁存接口连接至BMS功能模块的微控制器。
所述电阻R18与钥匙开关连接的一端还连接有电阻R21，电阻R21另一端连接三极管Q4及电阻R8，电阻R8的另一端及三极管Q4发射极接地，三极管Q4集电极连接至所述BMS功能模块的微控制器。
所述主开关采用功率管。
本发明的优点在于：
1、具有电源自动锁定功能，当钥匙开关给电池管理***(BMS)接入辅助电源后，BMS功能模块上电工作，同时控制电源锁定，不再受钥匙开关控制，避免了由于***误动作或电源出现问题造成***掉电，引起电池管理***工作数据丢失导致车辆控制策略出现错误的问题。
2、具有过压保护和欠压保护功能，有效保护电池管理***(BMS)在正常电压下工作，提高***运行的安全性及可靠性。
3、采用半导体器件作为电源的开关，具有体积小，重量轻，功耗低，寿命长等优点。
4、钥匙控制信号在10mA内，极大的方便了电源的控制，减小了钥匙开关的负担，更好地延长BMS的使用寿命。
5、使用锁存接口电路，防止微控制器复位造成的意外断电引起时序问题，保证电池管理***自锁信号的可靠性。
附图说明
图1为本发明带电源控制的电池管理***的原理框图；
图2为本发明带电源控制的电池管理***实施例局部电路图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，1是辅助电源，2是主开关，3是BMS功能模块，4是电压检测保护模块，5是逻辑开关，6是钥匙开关，7是锁存接口，8是微控制器。
一种带电源控制的电池管理***，包括辅助电源1、BMS电源控制模块和BMS功能模块3，其中BMS电源控制模块包括主开关2、电压检测保护模块4、逻辑开关5、锁存接口7、钥匙开关6。主开关2连接辅助电源1和BMS功能模块3；电压检测保护模块4连接辅助电源1和1主开关2，检测辅助电源1的电压，输出信号控制主开关2，内部包括过/欠压保护电路；逻辑开关5接收辅助电源1和BMS功能模块3信号，输出信号控制电压检测保护模块4；钥匙开关6一端接辅助电源1，另一端接逻辑开关5及BMS功能模块3。
BMS功能模块3内设有微控制器8，钥匙开关6连接BMS功能模块3中的微控制器8，逻辑开关5连接BMS功能模块中的微控制器8，逻辑开关5与微控制器8之间设有锁存接口7，锁存接口7包括接口芯片，通过I2C或SPI总线与微控制器8连接。
逻辑开关5为“或门”开关，接收的辅助电源1和BMS功能模块3的信号中至少有一个值满足条件时，则输出控制信号至电压检测保护模块4的电源端，控制其上电。
如图2所示的实施例局部电路中，三极管Q2、Q3与电阻R17、R18、R19、R20组成或门开关电路，具体连接方式为：钥匙开关6经电阻R18连接至三极管Q3基极，三极管Q3集电极与三极管Q2集电极共同连接至电压检测保护模块4电源端负极，三极管Q2、Q3发射极接地，三极管Q2、Q3的基极和发射极之间分别并联电阻R19、R20，三极管Q2基极串联电阻R17后通过锁存接口7连接至BMS功能模块3的微控制器8。
电阻R18与钥匙开关6连接的一端还连接有电阻R21，电阻R21另一端连接三极管Q4及电阻R8，电阻R8的另一端及三极管Q4发射极接地，三极管Q4集电极连接至BMS功能模块3的微控制器7。
主开关2采用功率管Q1，具体为P型MOS管，Q1源极接辅助电源1的正极，Q1漏极接BMS功能模块3供电端，Q1栅极和源极之间并联一稳压管Z1，电压检测保护模块4输出信号至Q1栅极。当电压检测模块4上电并检测到辅助电源1电压正常时，输出低电信号控制功率管Q1导通；当检测到辅助电源1欠压或过压时，输出高电信号控制Q1截止。
下面结合图1、图2说明本发明***电路工作原理。
辅助电源1经稳压后得到定值电压REF作为电压检测保护模块4的供电电源，闭合钥匙开关6，Q3导通，将电压检测保护模块4的电源端负极接地，控制其上电工作，当辅助电源1的电压正常时，输出低电信号控制Q1导通，即接入辅助电源1使BMS功能模块3上电并工作。
BMS功能模块3中微控制器8通过电阻R21、R8和三极管Q4检测到钥匙开关6接通辅助电源1的信号，则通过I2C或SPI总线经锁存接口7输出一个高电信号，则Q2导通，则此时无论钥匙开关6所控制的Q3是否导通，电压检测保护模块4都通过Q2保持持续上电，BMS功能模块3的电源不再受钥匙开关6控制。
当BMS功能模块3的微控制器8在工作过程中检测到钥匙开关6关闭，微控制器8开始判断是否属于正常关闭，包括检测车辆是否仍在运行等。如果不是正常关闭，则继续工作，如果属于正常关闭，则执行关机前操作，包括检测动力电池电流，电机工作状态、保存数据等等。确认完成数据存储、***安全后向锁存接口7发送低电关闭指令，Q2截止，电压检测保护模块4掉电，Q1截止，BMS功能模块3断电，电池管理***安全关机。

Claims (8)

1.一种带电源控制的电池管理***，包括辅助电源、BMS电源控制模块和BMS功能模块，其特征在于：BMS电源控制模块包括主开关，连接所述辅助电源和所述BMS功能模块；电压检测保护模块，连接所述辅助电源和所述主开关，检测辅助电源电压，输出信号控制主开关；逻辑开关，接收所述辅助电源及BMS功能模块信号，输出信号控制所述电压检测保护模块；钥匙开关，一端接所述辅助电源，另一端接所述逻辑开关及BMS功能模块；所述BMS功能模块内设有微控制器，所述钥匙开关连接BMS功能模块中的微控制器，所述逻辑开关连接BMS功能模块中的微控制器；所述逻辑开关与所述微控制器之间设有锁存接口，所述逻辑开关为“或门”开关。
2.根据权利要求1所述的一种带电源控制的电池管理***，其特征在于：所述逻辑开关接收辅助电源和BMS功能模块的信号至少有一个值满足条件，则输出控制信号至所述电压检测保护模块。
3.根据权利要求2所述的一种带电源控制的电池管理***，其特征在于：所述逻辑开关输出控制信号连接所述电压检测保护模块的电源端。
4.根据权利要求1所述的一种带电源控制的电池管理***，其特征在于：所述电压检测保护模块包括过/欠压保护电路。
5.根据权利要求2所述的一种带电源控制的电池管理***，其特征在于：所述锁存接口包括接口芯片，通过I2C或SPI总线与微控制器连接。
6.根据权利要求5所述的一种带电源控制的电池管理***，其特征在于：所述钥匙开关经电阻R18连接至三极管Q3基极，三极管Q3集电极与三极管Q2集电极共同连接至所述电压检测保护模块电源端负极，三极管Q2、Q3发射极接地，三极管Q2、Q3的基极和发射极之间分别并联电阻R19、R20，三极管Q2基极串联电阻R17后通过所述锁存接口连接至BMS功能模块的微控制器。
7.根据权利要求6所述的一种带电源控制的电池管理***，其特征在于：所述电阻R18与钥匙开关连接的一端还连接有电阻R21，电阻R21另一端连接三极管Q4及电阻R8，电阻R8的另一端及三极管Q4发射极接地，三极管Q4集电极连接至所述BMS功能模块的微控制器。
8.根据权利要求1所述的一种带电源控制的电池管理***，其特征在于：所述主开关采用功率管。
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