CN116247781B - 一种高压锂电池bms低功耗供电电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压锂电池BMS低功耗供电电路,包括低功耗使能开关模块,所述低功耗使能开关模块串接于高压锂电池输出端与DC/DC转换器输入端之间,所述DC/DC转换器的输出端与BMS供电输入端连接,用于为BMS供电。所述低功耗使能开关模块包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第一电感和第一电容。本发明通过低功耗使能开关模块利用低压弱电控制高压强电,当BMS处于休眠或关闭状态时,能自动断开高压锂电池为DC/DC转换器的供电,以有效降低***功耗,且低功耗使能开关模块能够减小DC/DC转换器的输入冲击,达到软启动的效果。
Description
技术领域
本发明属于电池管理技术领域,尤其涉及一种高压锂电池BMS低功耗供电电路。
背景技术
随着绿色节能概念的推广,动力电池和储能电池成为新能源行业发展的生力军,电池管理***(Battery Management System,BMS)作为电池***的核心环节在动力和储能电池领域发挥着越来越大的作用。BMS是电池与用户之间的纽带,其功能包括:电池物理参数监测、电池状态估计、在线诊断与预警、充放电控制以及热管理等,主要就是为了能够提高电池的利用率,防止电池出现过度充电和过度放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。
低功耗是BMS电路设计的基本要求,BMS锂电池保护板中通常都会加入低功耗的电路设计,以实现电路休眠时的低功耗,从而延长待机时间。然而传统的高压锂电池BMS需要有辅助电源(如12/24V铅酸蓄电池或充电枪的辅助12V供电),不但增加了整个电池组的体积和重量,而且如果用户忘记关闭辅助电源,容易导致辅助电源过放损坏。如果不使用辅助电源,则需要通过DC/DC转换器将锂电池高压转换为低压再给BMS供电,但传统的DC/DC转换设计并未考虑到超低功耗。
发明内容
为解决上述问题,本发明通过增加***电路以低压弱电控制高压强电,提供一种高压锂电池BMS低功耗供电电路,具体的技术方案如下:
一种高压锂电池BMS低功耗供电电路,包括低功耗使能开关模块,所述低功耗使能开关模块串接于锂电池输出端与DC/DC转换器输入端之间,所述DC/DC转换器的输出端与BMS供电输入端连接,用于为BMS供电;
所述低功耗使能开关模块包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第一电感和第一电容;
所述第一MOS管Q1的D极通过第一电阻与锂电池输出端的正极连接,其G极通过第二电阻与锂电池输出端的正极连接并通过第三电阻接地,其S极与第二MOS管Q2的D极连接;
所述第二MOS管Q2的S极与第三MOS管Q3的G极连接,第二MOS管Q2的G极与使能电路连接;所述使能电路包括光电耦合器和辅助电源,所述光电耦合器导通时,第二MOS管Q2的G极接地,所述辅助电源用于驱动光电耦合器;
所述第三MOS管Q3的S极与锂电池输出端的负极连接并通过第四电阻接地,其D极与DC/DC转换器输入端的负极连接;
所述第一电感的一端与锂电池输出端的正极连接,其另一端与DC/DC转换器输入端的正极连接;所述第一电容的一端与DC/DC转换器输入端的正极连接,其另一端与DC/DC转换器输入端的负极连接。
进一步地,所述第一电阻和第二电阻均为串联的三个电阻,所述第一电容为串联的两个电容,所述第一MOS管Q1和第三MOS管Q3均为NMOS管,第二MOS管Q2为PMOS管。
进一步地,所述锂电池的输出端连接有保险丝。
进一步地,所述第二MOS管Q2和第三MOS管Q3均并联有保护电路,保护电路的一端与MOS管的G极连接,另一端与S极或D极连接;所述保护电路为并联的稳压二极管、电阻和电容。
进一步地,所述第二MOS管Q2和第三MOS管Q3的S极与D极之间均连接有二极管。
进一步地,所述辅助电源为内嵌于BMS内的电池,且BMS内置有为该电池充电的充电电路;所述电池配置有启动电路,用于切换供电状态。
进一步地,所述启动电路为:所述BMS的电源使能端POWER_EN与所述电池的电源输出端之间连接有继电器,当电源使能端POWER_EN为高电平时,该继电器闭合以使所述电池输出电流驱动光电耦合器,当电源使能端POWER_EN为低电平时,该继电器断开以使所述电池停止供电。
进一步地,所述BMS的开关与BMS的电源使能端POWER_EN之间连接有电容,开关闭合时首先为该电容充电,然后使电源使能端POWER_EN为高电平;所述电容并联有电阻,该电阻用于在开关断开时为所述电容卸荷放电。
本发明的有益效果是:本发明通过低功耗使能开关模块利用低压弱电控制高压强电,当BMS处于休眠或关闭状态时,能自动断开高压锂电池为DC/DC转换器的供电,以有效降低***功耗,且低功耗使能开关模块可以减小DC/DC转换器的输入冲击,达到软启动的效果。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明实施例中低功耗使能开关的框架示意图;
图2是本发明实施例中低功耗使能开关模块的电路示意图;
图3是本发明中使能电路的一种实施例示意图;
图4是本发明中使能电路的另一种实施例示意图;
图5是本发明实施例中纽扣电池的启动电路示意图;
图6是本发明实施例中BMS开关处的电路示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
如图1所示,本发明提出的低功耗供电电路包括低功耗使能开关模块DC/DC_CTR,DC/DC_CTR串接于高压锂电池输出端与DC/DC转换器输入端之间,DC/DC转换器将高压锂电池的高压直流电(200~500V)转化为24V直流电后用于为BMS供电。
请参考图2,DC/DC_CTR电路主要包括NMOS管Q1、PMOS管Q2、NMOS管Q3、电感L1以及电容C1、C2串联而成的电容组。NMOS管Q1的D极通过电阻R1、R3、R5与锂电池输出端的正极连接,G极通过电阻R2、R4、R6与锂电池输出端的正极连接并通过电阻R7接地,S极与PMOS管Q2的D极相连接。PMOS管Q2的S极与NMOS管Q3的G极连接,PMOS管Q2的G极通过连接点D1、D2后接地。NMOS管Q3的S极与锂电池输出端的负极连接并通过电阻R12接地,D极与DC/DC转换器输入端的负极相连接。MOS管Q2的D极与S极之间连接有稳压二极管,MOS管Q3的S极与D极之间连接有二极管。电感L1的一端与锂电池输出端的正极连接,另一端与DC/DC转换器输入端正极连接,用于减小DC/DC转换器的输入冲击,达到软启动的效果,并与电容C1、C2组成的电容组构成LC滤波电路。电容C1、C2组成的电容组的一端与DC/DC转换器输入端的正极连接,另一端与DC/DC转换器输入端的负极连接。
在一些实施例中,为安全起见,在高压锂电池的输出端连接有保险丝F1(如3.6×10封装的玻璃管焊接式保险丝),并为MOS管设置保护电路,如图2所示,在PMOS管Q2的GD端和NMOS管Q3的GS分别并联稳压二极管、电阻和电容。
在一些实施例中,在DC/DC转换器输入端负极和电感L1远离DC/DC转换器输入端正极的一端之间连接有稳压二极管(如US5M贴片二极管)。
请参考图3,连接点D1、D2间串接有光电耦合器U1或U2,当光电耦合器导通时,相当于短接连接点D1、D2,此时MOS管Q2、Q3、Q1导通,高压锂电池得以输出电流至DC/DC转换器,从而为BMS供电。光电耦合器的驱动电源采用低压辅助电源,一般为12V或24V,如图3和图4所示,可选用12V充电机或其他外部辅助电源(如加热)。如图1所示,在本实施例中,低压辅助电源为内嵌于BMS内的可充电纽扣电池(可充电锂离子电池LIR250),且BMS内设置有为该电池充电的充电电路,并配置有启动电路,用于切换纽扣电池的供电状态。
如图5所示,BMS的电源使能端POWER_EN与纽扣电池的电源输出端POWER_BAK之间连接有继电器,当电源使能端POWER_EN为高电平时,驱动该继电器闭合以使纽扣电池输出电流驱动光电耦合器,当电源使能端POWER_EN为低电平时,该继电器断开,纽扣电池停止供电。实际使用时,图5中的DC_EN_OPEN端、DC_COM端分别接D1、D2,继电器K2闭合时DC/DC_CTR中的高压MOS管导通,为DC/DC转换器上电,从而BMS上电。如果BMS开关SW1-SW2断开外部的CAN/485信号量或模拟量让BMS进入休眠关机,则POWER_EN为低电平,K2断开,DC/DC_CTR无输出,DC/DC转换器下电,BMS下电。
如图6所示,在一些实施例中,BMS开关SW1-SW2与BMS的电源使能端POWER_EN之间连接有电容C110,开关SW1-SW2闭合时首先为电容C110充电,然后使电源使能端POWER_EN为高电平。电容C110还并联有电阻R214,用于在开关SW1-SW2断开时为所述电容卸荷放电。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种高压锂电池BMS低功耗供电电路,其特征在于,包括低功耗使能开关模块,所述低功耗使能开关模块串接于锂电池输出端与DC/DC转换器输入端之间,所述DC/DC转换器的输出端与BMS供电输入端连接,用于为BMS供电;
所述低功耗使能开关模块包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第一电感和第一电容;
所述第一MOS管Q1的D极通过第一电阻与锂电池输出端的正极连接,其G极通过第二电阻与锂电池输出端的正极连接并通过第三电阻接地,其S极与第二MOS管Q2的D极连接;
所述第二MOS管Q2的S极与第三MOS管Q3的G极连接,第二MOS管Q2的G极与使能电路连接;所述使能电路包括光电耦合器和辅助电源,所述光电耦合器导通时,第二MOS管Q2的G极接地,所述辅助电源用于驱动光电耦合器;
所述第三MOS管Q3的S极与锂电池输出端的负极连接并通过第四电阻接地,其D极与DC/DC转换器输入端的负极连接;
所述第一电感的一端与锂电池输出端的正极连接,其另一端与DC/DC转换器输入端的正极连接;所述第一电容的一端与DC/DC转换器输入端的正极连接,其另一端与DC/DC转换器输入端的负极连接。
2.如权利要求1所述的一种高压锂电池BMS低功耗供电电路,其特征在于,所述第一电阻和第二电阻均为串联的三个电阻,所述第一电容为串联的两个电容,所述第一MOS管Q1和第三MOS管Q3均为NMOS管,第二MOS管Q2为PMOS管。
3.如权利要求1所述的一种高压锂电池BMS低功耗供电电路,其特征在于,所述锂电池的输出端连接有保险丝。
4.如权利要求1所述的一种高压锂电池BMS低功耗供电电路,其特征在于,所述第二MOS管Q2和第三MOS管Q3均并联有保护电路,保护电路的一端与MOS管的G极连接,另一端与MOS管的S极或D极连接;所述保护电路为并联的稳压二极管、电阻和电容。
5.如权利要求1所述的一种高压锂电池BMS低功耗供电电路,其特征在于,所述第二MOS管Q2和第三MOS管Q3的S极与D极之间均连接有二极管。
6.如权利要求1~5任一项所述的一种高压锂电池BMS低功耗供电电路,其特征在于,所述辅助电源为内嵌于BMS内的电池,且BMS内置有为该电池充电的充电电路;所述电池配置有启动电路,用于切换供电状态。
7.如权利要求6所述的一种高压锂电池BMS低功耗供电电路,其特征在于,所述启动电路为:所述BMS的电源使能端POWER_EN与所述电池的电源输出端之间连接有继电器,当电源使能端POWER_EN为高电平时,该继电器闭合以使所述电池输出电流驱动光电耦合器,当电源使能端POWER_EN为低电平时,该继电器断开以使所述电池停止供电。
8.如权利要求6所述的一种高压锂电池BMS低功耗供电电路,其特征在于,所述BMS的开关与BMS的电源使能端POWER_EN之间连接有电容,开关闭合时首先为该电容充电,然后使电源使能端POWER_EN为高电平;所述电容并联有电阻,该电阻用于在开关断开时为所述电容卸荷放电。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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