CN107069901A - 用于电池管理系统的供电电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式提供一种用于电池管理系统的供电电路，属于供电领域。所述电池管理系统的供电电路包括：电池供电模块，用于从电池接收电力并向电池管理系统BMS供电，电池供电模块包括第一可控开关，所述第一可控开关的一端用于连接到所述电池管理系统BMS的接口；电池供电驱动模块，包括第二可控开关，所述第二可控开关的闭合和断开能够控制所述第一可控开关的闭合和断开；充电机供电模块，用于从充电机接收电力并向电池管理系统BMS供电，所述充电机供电模块包括第三可控开关，所述第三可控开关与所述第一可控开关的所述一端连接；以及充电机供电驱动模块，包括第四可控开关，所述第四可控开关的闭合和断开能够控制所述第三可控开关的闭合和断开。

Description

用于电池管理系统的供电电路

技术领域

本发明涉及供电领域，具体地涉及一种用于电池管理系统的供电电路。

背景技术

电动汽车以其环保与节能的优势得到了大力发展。电动汽车一般采用锂电池组作为动力来源，由于锂电池的抗滥用性比较差，在锂电池组实际使用过程中，均需要电池管理系统(Battery Management System，BMS)对其进行检测和管理。

在电动汽车实际运行过程中，随着充电新国标的发布，BMS有三个供电接口，包括车载铅酸电池的常火供电、快充供电接口和慢充供电接口，在电动汽车行驶过程中一般采用常火供电，而在充电过程中则一般采用快充供电和慢充供电。尤其是针对功率控制部分的供电电路(一般控制充放电继电器)，需要做防倒灌措施，否则可能会导致在充电时，点亮由车载电池供电的其他设备，比如整车控制器和电机控制器之类的设备。常规的防倒灌一般采用二极管实现，但是二极管在实际工作过程中，功耗较大，不符合低功耗的要求。

发明内容

本发明实施方式的目的是提供一种用于BMS的供电电路，该供电电路能够实现充电机供电模块与电池供电模块之间的防倒灌，避免了在电动汽车充电时充电机供电模块给由电池供电模块供电的其他设备供电以及在电动汽车充电时电池供电模块对充电机供电模块供电。

为了实现上述目的，本发明实施方式提供一种用于BMS的供电电路，该供电电路包括：

电池供电模块，用于从电池接收电力并向BMS供电，该电池供电模块包括第一可控开关，第一可控开关的一端用于连接到BMS的接口；电池供电驱动模块，包括第二可控开关，第二可控开关的闭合和断开能够控制第一可控开关的闭合和断开；充电机供电模块，用于从充电机接收电力并向BMS供电，该充电机供电模块包括第三可控开关，第三可控开关与第一可控开关的一端连接；以及充电机供电驱动模块，包括第四可控开关，第四可控开关的闭合和断开能够控制第三可控开关的闭合和断开。

可选地，该第一可控开关可以为金属氧化物场效应晶体管(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor,MOSFET，MOS管)。

可选地，该电池供电模块还可以包括第五可控开关，第五可控开关可以为MOS管，第一可控开关的栅极和源极分别与第五可控开关的栅极和源极连接。

可选地，电池供电模块还可以包括连接在第一可控开关的栅极和源极之间的第一稳压二极管，第一稳压二极管的正极与第一可控开关的栅极连接，第一稳压二极管的负极与第一可控开关的源极连接。

可选地，第二可控开关可以为MOS管，第二可控开关的漏极与第一可控开关的栅极连接。

可选地，该电池供电驱动模块还可以包括：第一三极管，第一三极管的基极用于接收开关控制信号；第二三极管，第二三极管的基极与第一三极管的集电极连接，第二三极管的集电极与第二可控开关的栅极连接。

可选地，该第三可控开关可以为MOS管，第三可控开关的漏极用于与充电机连接，第三可控开关的源极与第一可控开关的一端连接。

可选地，第三可控开关的源极和栅极之间可以连接有第三稳压二极管，第三稳压二极管的正极与第三可控开关的栅极连接，第三稳压二极管的负极与第三可控开关的源极连接。

可选地，第四可控开关可以为MOS管，第四可控开关的漏极与第三可控开关的栅极连接，第四可控开关的栅极与充电机连接。

可选地，第四可控开关的源极和栅极之间可以连接有第四稳压二极管，第四稳压二极管的正极与第四可控开关的源极连接，第四稳压二极管的负极与第四可控开关的栅极连接。

通过上述技术方案，本发明实施方式提供的用于BMS的供电电路通过在电池供电模块以及充电机供电模块中设置可控开关的方式实现电池供电模块和充电机供电模块之间的防倒灌，避免了在电动汽车充电时充电机供电模块给由电池供电模块的其他设备供电，以及在电动汽车充电时电池供电模块对充电机供电模块供电。

本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：

图1是根据本发明的一实施方式的用于BMS的供电电路的结构框图；

图2是根据本发明的一实施方式的用于BMS的供电电路的结构示意图；

图3是根据本发明的一实施方式的用于BMS的供电电路的结构示意图；

图4是根据本发明的一实施方式的用于BMS的供电电路的结构示意图；

图5是根据本发明的一实施方式的用于BMS的供电电路的结构示意图；

图6是根据本发明的一实施方式的用于BMS的供电电路的结构示意图；以及

图7是根据本发明的一实施方式的用于BMS的供电装置的结构框图。

附图标记说明

1、电池供电模块 2、电池供电驱动模块

3、充电机供电模块 4、充电机供电驱动模块

5、处理器 Q1、第一可控开关

Q2、第二可控开关 Q3、第三可控开关

Q4、第四可控开关 Q5、第五可控开关

Q6、第一三极管 Q7、第二三极管

C1、第一电容 C2、第二电容

C3、第三电容 C4、第四电容

D1、第一稳压二极管 D2、第二稳压二极管

D3、第三稳压二极管 D4、第四稳压二极管

D5、二极管 R1、第一电阻

R2、第二电阻 R3、第三电阻

R4、第四电阻 R5、第五电阻

R6、第六电阻 R7、第七电阻

R8、第八电阻 R9、第九电阻

R10、第十电阻 R11、第十一电阻

R12、第十二电阻

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施方式的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施方式，并不用于限制本发明实施方式。

图1是根据本发明的一实施方式的用于BMS的供电电路的结构框图。如图1所示，该供电电路可以包括：

电池供电模块1，用于从电池接收电力并向BMS供电。该电池供电模块1可以包括第一可控开关Q1，该第一可控开关Q1的一端用于连接到BMS的接口。该电池可以是车载铅酸蓄电池。

电池供电驱动模块2，该电池供电驱动模块2可以包括第二可控开关Q2。该第二可控开关Q2的闭合和断开能够控制第一可控开关Q1的闭合和断开。

充电机供电模块3，该充电机供电模块3用于从充电机接收电力并向BMS供电。该充电机供电模块3可以包括第三可控开关Q3，该第三可控开关Q3与第一可控开关Q1的一端连接。

充电机供电驱动模块4，该充电机驱动模块4可以包括第四可控开关Q4，该第四可控开关Q4的闭合和断开能够控制第三可控开关Q3的闭合和断开。

第一可控开关Q1、第二可控开关Q2、第三可控开关Q3和/或第四可控开关Q4的示例可以包括：三极管、MOS管或绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)。优选地，第一可控开关Q1、第二可控开关Q2、第三可控开关Q3和/或第四可控开关Q4可以是MOS管。

图2是根据本发明的一实施方式的用于BMS的供电电路的结构示意图。在本发明的一个实施方式中，电池供电模块1还可以包括第五可控开关Q5。第五可控开关Q5的示例可以包括：三极管、MOS管或IGBT。优选地，第五可控开关Q5可以是MOS管。图2中示出了电池供电模块1的一种电路结构的示例。如图2所示，第一可控开关Q1和第五可控开关Q5可以为P沟道的MOS管，但是不限于此，本领域技术人员可以理解例如N沟道的MOS管也是适用的。第一可控开关Q1的栅极和源极分别与第五可控开关Q5的栅极和源极连接，因此，当第一可控开关Q1导通时，第五可控开关Q5也导通；反之，当第五可控开关Q5导通时，第一控开关Q1也导通；两者的断开机制与导通机制相似，在此不再赘述。当第二可控开关Q2导通时，第一可控开关Q1和第五可控开关Q5也导通，此时，电池供电模块1与BMS的接口连接，电池通过电池供电模块1向BMS供电。当第二可控开关Q2断开时，第一可控开关Q1和第五可控开关Q5断开，此时，电池供电模块1与BMS的接口断开连接。可选地或附加地，该电池供电模块1还可以包括：连接在第五可控开关Q5的漏极和接地端之间的第一电容C1和/或连接在第五可控开关Q5的源极和栅极之间的第二电容C2。该第一电容C1和第二电容C2可以用于对从电池输入的电压进行滤波。在本实施方式中，该电池供电模块1还可以包括连接在第一可控开关Q1的栅极和源极之间的第一稳压二极管D1，该第一稳压二极管D1的正极与第一可控开关Q1的栅极连接，该第一稳压二极管D1的负极与第一可控开关Q1的源极连接，用于保护第一可控开关Q1和第五可控开关Q5，防止第一可控开关Q1和第五可控开关Q5的栅极和源极之间的电压差过大，出现MOS管烧毁的现象。同时，采用第一稳压二极管D1也能够降低第一可控开关Q1和第五可控开关Q5栅极和源极间的功耗。在第一可控开关Q1的源极和栅极之间还可以串接有第一电阻R1，该第一电阻R1用于为第一可控开关Q1(和第五可控开关Q5)的栅极和源极间提供电压偏置。在本实施方式中，该第一电阻R1的阻值可以例如为47千欧。该第一可控开关Q1的栅极与第二可控开关Q2之间还可以连接有第九电阻R9，该第九电阻R9可以用于分压。第九电阻R9的阻值可以例如为10千欧。

虽然图2中示出了电池供电模块1的特定的组件和电路结构，但是本领域技术人员可以理解，图2示出的是电池供电模块1的实例，因此电池供电模块1不限于图2示出的特定的示例。

图3是根据本发明的一实施方式的用于BMS的供电电路的结构示意图。在本发明的一个实施方式中，如图3所示，电池供电驱动模块2还可以包括：第一三极管Q6和第二三极管Q7。该第一三极管Q6的基极用于通过控制信号接口接收开关控制信号，例如从处理器(例如图7中示出的处理器5(该处理器可以例如是单片机))接收开关控制信号(例如高电平和低电平)，该第一三极管Q6的发射极接地。该第一三极管Q6的发射极与基极之间串接有第二电阻R2，该第二电阻R2用于为第一三极管Q6的基极和发射极之间提供电压偏置，该第二电阻R2可以例如为47千欧。该第一三极管Q6的基极还可以通过第三电阻R3接收控制信号，该第三电阻R3的阻值可以例如为4.7千欧。第二三极管Q7的基极与第一三极管Q6的集电极连接。该第二三极管Q7的基极和第一三极管Q6的集电极之间可以串接有第四电阻R4，该第四电阻Q4的阻值可以例如为4.7千欧。第二三极管Q6的基极和发射极之间可以串接有第五电阻R5，该第五电阻R5用于为第二三极管Q7的基极和发射极之间提供电压偏置，该第五电阻R5可以选用例如47千欧的电阻。第二三极管Q7的发射极可以接正电压(例如+5V)。

虽然在图3中示出的第一三极管Q6为NPN型三极管，但是本领域技术人员可以理解PNP型三极管也是可适用的。同样，在图3中示出的第二三极管Q7为PNP型三极管，但是本领域技术人员可以理解NPN型三极管也是可适用的。另外，虽然在图3中示出电池供电驱动模块2可以包括两个三极管，但是本领域技术人员可以理解电池供电驱动模块2可以包括更多或更少的三极管。

如图3所示，第二可控开关Q2可以为N沟道的MOS管，该第二三极管Q7的集电极与第二可控开关Q2的栅极连接。该第二三极管Q7的集电极与第二可控开关Q2的栅极之间可以串接有第六电阻R6，该第六电阻R6的阻值可以例如是1千欧。另外，该第二三极管Q7的集电极与第二可控开关Q2的源极之间可以串接有第七电阻R7，该第七电阻R7的阻值可以例如是20千欧。该第二可控开关Q2的源极可以接地。第七电阻R7可以用于为第二可控开关Q2的栅极和源极提供电压偏置。在本实施方式中，该驱动电路2还可以包括连接在第二可控开关Q2的栅极和源极之间的第三电容C3，用于滤波。在本实施方式中，该第二可控开关Q2的栅极和源极之间还连接有第二稳压二极管D2，该第二稳压二极管D2的正极与第二可控开关Q2的源极连接，第二稳压二极管D2的负极与第二可控开关Q2的栅极连接，用于限制第二可控开关Q2的栅极和源极之间的电压，避免损坏第二可控开关Q2，这样的设计也能够降低第二可控开关Q2的栅极和源极之间的功耗。

当例如处理器(例如图7中示出的处理器5(该处理器5可以例如是单片机))输出第一开关控制信号(例如高电平)到第一三极管Q6的基极时，第一三极管Q6的基极与发射极之间产生偏压，因此第一三极管Q6的集电极和发射极导通，使得第五电阻R5有电流流过，因此在第二三极管Q7的基极与发射极之间产生偏压，使得第二三极管Q7的集电极和发射极导通。由此，电流流过第七电阻R7，因此第二可控开关Q2的栅极与源极之间产生偏压，使得第二可控开关Q2的漏极和源极导通，导致第一可控开关Q1闭合。相反，当例如处理器5向第一三极管Q6的基极输出第二开关控制信号(例如低电平)时，第二可控开关Q2断开，导致第一可控开关Q1也断开。

虽然图3中示出了电池供电驱动模块2的特定的组件和电路结构，但是本领域技术人员可以理解，图3示出的是电池供电驱动模块2的示例，因此电池供电驱动模块2不限于图3示出的特定的示例。

图4是根据本发明的一实施方式的用于BMS的供电电路的结构示意图。在本发明的一个实施方式中，如图4所示，充电机供电模块3可以包括第三可控开关Q3。第三可控开关Q3的示例可以包括：三极管、MOS管或IGBT。优选地，第三可控开关Q3可以是MOS管。更优选地，该第三可控开关Q3可以为P沟道的MOS管，但是本领域技术人员可以理解，N沟道的MOS管也是可适用的。该第三可控开关Q3的漏极可以与充电机连接(例如图4中示出的OBC+12V)，该第三可控开关Q3的栅极可以与第四可控开关Q4的漏极连接，该第三可控开关Q3的源极可以与BMS的接口(或第一可控开关Q1的输出端)连接。该第三可控开关Q3的漏极和接地端之间连接有第四电容C4，该第四电容C4用于对从充电机输入的电流进行滤波。该第三可控开关Q3的源极和栅极之间连接有第三稳压二极管D3，该第三稳压二极管D3的正极与第三可控开关Q3的栅极连接，第三稳压二极管D3的负极与第三可控开关Q3的源极连接，用于限制第三可控开关Q3的源极和栅极之间的电压大小，保护该第三可控开关Q3，同时，降低第三可控开关Q3的源极和栅极之间的能耗。该第三可控开关Q3的栅极和第四可控开关Q4的漏极之间还串接有第八电阻R8，该第八电阻R8的阻值可以例如为10千欧，在本实施方式中，该第八电阻R8的阻值可以允许10千欧的百分之一的误差。该第三可控开关Q3的栅极和源极之间还串接有第十电阻R10，该第十电阻R10用于为第三可控开关Q3的栅极和源极之间提供电压偏置，该第十电阻R10的阻值可以为47千欧。

虽然图4中示出了充电机供电模块3的特定的组件和电路结构，但是本领域技术人员可以理解，图4示出的是充电机供电模块3的示例，充电机供电模块3不限于图4示出的特定的示例。

图5是根据本发明的一实施方式的用于BMS的供电电路的结构示意图。如图5所示，该充电机供电驱动模块4可以包括第四可控开关Q4，第四可控开关Q4的示例可以包括：三极管、MOS管或IGBT。优选地，第四可控开关Q4可以是MOS管。图5中示出了充电机供电驱动模块4的一种电路结构的示例。如图5所示，第四可控开关Q4可以为N沟道的MOS管，但不限于此，本领域技术人员可以理解P沟道的MOS管也是适用的。该第四可控开关Q4的栅极和接地端之间可以串接有第五电容C5。该第四可控开关Q4的栅极和源极之间串接有第十一电阻R11和第十二电阻R12，该第十一电阻R11的阻值可以例如为1千欧，本领域技术人员可以理解该第十一电阻R11可以具有其他阻值。该第十二电阻R12可以用于为该第四可控开关Q4的栅极和源极之间提供电压偏置，该第十二电阻R12的阻值可以例如为47千欧。可选或附加地，串联的第十一电阻R11和第十二电阻R12之间的节点与充电机(OBC)之间串接有二极管D5。该第四可控开关Q4的栅极和源极之间还串接有第四稳压二极管D4，该第四稳压二极管D4的正极与第四可控开关Q4的源极连接，该第四稳压二极管D4的负极与第四可控开关Q4的栅极连接，该第四稳压二极管D4用于限制第四可控开关Q4的栅极和源极之间的电压大小，保护第四可控开关Q4。当充电机输出电压(例如充电机供电)(例如12V电压)时，第十二电阻R12有电流流过，从而为第四可控开关Q4提供偏置电压，使得第四可控开关Q4的漏极和源极之间导通，从而导通第三可控开关Q3。此时，充电机与BMS接口连接，该充电机向BMS供电。当充电机停止输出电压时，第十二电阻R12没有电流流过。此时，第四可控开关Q4断开，继而第三可控开关Q3断开，从而断开充电机与BMS的接口的连接。

虽然图5中示出了充电机供电驱动模块4的特定的组件和电路结构，但是本领域技术人员可以理解，图5示出的是充电机供电驱动模块4的示例，充电机供电驱动模块4不限于图5示出的特定的示例。

图6是根据本发明的一实施方式的用于BMS的供电电路的结构示意图。图6示出的供电电路的实施方式可以包括如图2示出的示例电池供电模块1、如图3示出的示例电池供电驱动模块2、如图4示出的示例充电机供电模块3以及图5示出的示例充电机供电驱动模块4。

虽然图6中示出了用于BMS的供电电路的特定的组件和电路结构，但是本领域技术人员可以理解，图6示出的是用于BMS的供电电路的示例，该供电电路不限于图6示出的特定的示例。

在需要车载电池对BMS进行供电时，处理器(例如图7中示出的处理器5(该处理器可以例如是单片机))可以向第一三极管Q6的基极输出例如高电平，此时第一三极管Q6的集电极与发射极之间导通，使得第二三极管Q7的发射极与集电极导通，从而使得第二可控开关(MOS管)Q2导通，继而使得第一可控开关和第三可控开关(MOS管)Q1和Q3导通，电池给BMS供电。此时，充电机没有电压输出，第四可控开关Q4断开，使得第三可控开关Q3断开，继而断开充电机与BMS接口的连接，避免了此时车载电池对充电机的倒灌供电。

当切换到充电机供电时，处理器会接收到一个信号(例如切换信号)，在接收到该信号时，处理器可以向第一三极管Q6的基极输出例如低电平，由此第一三极管Q6第二三极管Q7、第二可控开关Q2、第一和第三可控开关Q1和Q3断开，防止充电机对由车载电池供电的设备进行供电，从而避免倒灌的情况。同时，充电机的输出电压(例如+12V)，第四可控开关Q4导通，使得第三可控开关Q3导通。此时，充电机与BMS接口连接，开始向BMS供电。

另外，本发明的实施方式提供的供电电路的防倒灌采用了基于MOS管的电路设计，可以降低供电电路自身的电力损耗，节约了能源。

图7是根据本发明的一实施方式的用于BMS的供电装置的结构框图。如图7所示，用于BMS的供电装置可以包括上述实施方式的供电电路以及处理器5，该处理器5可以被配置成在充电机不工作时向电池供电驱动模块输出第一开关控制信号，以使得第一可控开关Q1导通，以及在充电机工作时向电池供电驱动模块输出第二开关控制信号，以使得第一可控开关Q1断开。

以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施方式的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于电池管理系统BMS的供电电路，其特征在于，所述供电电路包括：

电池供电模块，用于从电池接收电力并向电池管理系统BMS供电，所述电池供电模块包括第一可控开关，所述第一可控开关的一端用于连接到所述电池管理系统BMS的接口；

电池供电驱动模块，包括第二可控开关，所述第二可控开关的闭合和断开能够控制所述第一可控开关的闭合和断开；

充电机供电模块，用于从充电机接收电力并向所述电池管理系统BMS供电，所述充电机供电模块包括第三可控开关，所述第三可控开关与所述第一可控开关的所述一端连接；以及

充电机供电驱动模块，包括第四可控开关，所述第四可控开关的闭合和断开能够控制所述第三可控开关的闭合和断开。

2.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述第一可控开关为金属氧化物场效应晶体管。

3.根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述电池供电模块还包括第五可控开关，所述第五可控开关为金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第一可控开关的栅极和源极分别与所述第五可控开关的栅极和源极连接。

4.根据权利要求3所述的供电电路，其特征在于，所述电池供电模块还包括连接在所述第一可控开关的栅极和源极之间的第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的正极与所述第一可控开关的栅极连接，所述第一稳压二极管的负极与所述第一可控开关的源极连接。

5.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述第二可控开关为金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第二可控开关的漏极与所述第一可控开关的栅极连接。

6.根据权利要求5所述的供电电路，其特征在于，所述电池供电驱动模块还包括：

第一三极管，所述第一三极管的基极用于接收开关控制信号；

第二三极管，所述第二三极管的基极与所述第一三极管的集电极连接，所述第二三极管的集电极与所述第二可控开关的栅极连接。

7.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述第三可控开关为金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第三可控开关的漏极用于与充电机连接，所述第三可控开关的源极与所述第一可控开关的所述一端连接。

8.根据权利要求7所述的供电电路，其特征在于，所述第三可控开关的源极和栅极之间连接有第三稳压二极管，所述第三稳压二极管的正极与所述第三可控开关的栅极连接，所述第三稳压二极管的负极与所述第三可控开关的源极连接。

9.根据权利要求8所述的供电电路，其特征在于，所述第四可控开关为金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第四可控开关的漏极与所述第三可控开关的栅极连接，所述第四可控开关的栅极与所述充电机连接。

10.根据权利要求9所述的供电电路，其特征在于，所述第四可控开关的源极和栅极之间连接有第四稳压二极管，所述第四稳压二极管的正极与所述第四可控开关的源极连接，所述第四稳压二极管的负极与所述第四可控开关的栅极连接。