CN110729784A - 集成高边开关及mos管控制电源ac/dc切换的电池管理系统 - Google Patents

集成高边开关及mos管控制电源ac/dc切换的电池管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种集成高边开关及MOS管控制电源AC/DC切换的电池管理系统，该系统在现有的电池管理系统中集成了过流、过压、欠压、防反接保护的高边开关，同时集成了由MOS管控制电源AC/DC切换电池管理系统。集成高边开关，当电池管理中央处理单元和/或电池模拟前端控制芯片出现故障时，高边开关会为系统提供过压、过流、短路、过压以及电池防反接的保护，延长了电池的使用寿命；采用MOS管控制交直流切换，不仅能准确的实施切换动作，相较继电器切换，还能降低功耗，MOS管的功耗仅为继电器功耗的四十分之一。

Description

集成高边开关及MOS管控制电源AC/DC切换的电池管理系统
技术领域
本发明涉及电池管理系统领域，尤其涉及一种集成高边开关及MOS管控制电源AC/DC切换的电池管理系统。
背景技术
目前矿用直流稳压电源采用交直流混合输入，预设电压直流输出，现有的矿用直流稳压电源的输入段多采用继电器控制交直流切换，但采用继电器进行切换存在以下问题：继电器体积大，不利于系统集成；继电器寿命短；在直流状态下，若继电器输出端接入容性负载，继电器容易发生粘连；继电器接触电阻大，在大电流工作条件下功耗损失大，同时继电器驱动功耗较大，如继电器的接触电阻大于100MΩ，以通过8A的电流为例，所述接触电阻的的功耗为P＝I2R，即所述接触电阻为100MΩ的继电器的功耗损失为6.4W，故，其功耗较大；此外，为了达到交直流无缝切换，需要外加二极管续流。此外，现有的矿用直流稳压电源的保护措施不完善，即目前矿用直流稳压电源只有电池前端管理集成电路提供的过流、过压、短路以及过热保护，如果在电池前端管理集成电路崩溃或出现故障时，系统即处于“裸奔”的状态，即系统处于没有保护的状态，在没有保护的状态下，容易缩短电池的实用寿命，甚至产生危险。
因此，亟需一种新的技术方案来解决现有上述技术问题。
发明内容
有鉴于此，为解决现有技术存在的缺陷和不足，本发明提供一种集成高边开关及MOS管控制电源AC/DC切换的电池管理系统。
本发明提供一种集成高边开关及MOS管控制电源AC/DC切换的电池管理系统，包括电池管理中央处理单元、电池模拟前端控制芯片、智能开关、涓流充电单元、CC/CV充电单元、充电开关、数据采集单元、中间电源模块、通信单元，所述智能开关用于控制AC/DC输入，涓流充电单元和CC/CV充电单元经所述充电开关与电池连接，所述电池模拟前端控制芯片与串联后的单体电池连接，所述电池模拟前端控制芯片与所述电池管理中央处理单元经所述通信单元通信连接，所述数据采集单元的输出端与所述电池管理中央处理单元连接，所述中间电源模块为电池管理中央处理单元供电，其特征在于：还包括用于在所述电池模拟前端控制芯片出现故障或崩溃时，为矿用直流稳压电源提供过流、短路、过压、欠压以及电池防反接保护的高边开关，以及用于实现交直流切换的MOS管控制交直流切换模块，所述高边开关的电源端与电池连接，所述高边开关的输入端与所述电池模拟前端控制芯片的放电控制信号和使能信号EN连接，所述高边开关的输出端与所述MOS管控制交直流切换模块的输入端连接，所述MOS管控制交直流切换模块的输出端为矿用直流电源的恒压输出端。
进一步，所述高边开关包括输入逻辑单元、主控单元、过流保护单元，所述输入逻辑单元的输出端与所述主控单元的输出控制端连接，所述过流保护单元的输入端与所述主控单元的电流采样端连接，所述过流保护单元的输出端与所述输入逻辑单元连接，所述主控单元的电源端与电池连接。
进一步，所述输入逻辑单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、二极管D1、电容C1、电容C2、三极管Q1和三极管Q2；
电阻R1的一端与放电控制信号DSG连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与使能信号EN连接，三极管Q1的发射极与电阻R1和放电控制信号DSG的公共连接点连接，三极管Q1的基极与电阻R1和电阻R2的公共连接点连接，三极管Q1的集电极经电阻R3与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地，电阻R4的一端与电阻R3和电容C1的公共连接点连接，电阻R4的另一端经电阻R5接地，电容C2的一端与电阻R4和电阻R5的公共连接点连接，电容C2的另一端接地，电阻R7的一端与所述主控单元的输出控制端IN连接，电阻R7的另一端三极管Q2的集电极连接，电阻R6与电阻R7并联，三极管Q2的基极与电阻R4和电阻R5的公共连接点连接，三极管Q2的发射极接地；
其中，三极管Q1为PNP型三极管，三极管Q2为NPN型三极管。
进一步，所书过流保护单元包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、二极管D2、二极管D3、电容C3、电容C4、电容C5、三极管Q3和比较器U1；
二极管D2的正极与电流采样输出端IS连接，二极管D2的负极经电阻R8接地，电阻R9的一端与二极管D2的负极和电阻R8的公共连接点连接，电阻R9的另一端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端经电阻R11接地，电容C3的一端与电阻R10和电阻R11的公共连接点连接，电容C3的另一端接地，电阻R12的一端与所述电池模拟前端控制芯片的REGOUT引脚连接，电阻R12的另一端与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极接地，电阻R13与二极管D3并联，比较器U1的反相端与电阻R10和电阻R11的公共连接点连接，比较器U1的同相端与电阻R12和二极管D3的正极的公共连接点连接，比较器U1的电源端一端与所述电池模拟前端控制芯片的REGOUT引脚连接，比较器U1的电源的另一端接地，比较器U1的输出端经电阻R14与电阻R3和电容C1的公共连接点连接，电容C4的一端与所述电池模拟前端控制芯片的REGOUT引脚连接，电容C4的另一端接地，电容C5和电容C4并联，三极管Q3的发射极与电阻R9和电阻R10的公共连接点连接，三极管Q3的基极接3.3V电源，三极管Q3的集电极接地，其中，三极管Q3为PNP型三极管。
进一步，所述主控单元为电源开关控制芯片。
进一步，所述MOS管控制交直流切换模块包括MOS管电路和AC/DC切换控制电路，所述MOS管电路的输入端与所述高边开关的输出端连接，所述MOS管电路的输出端为矿用直流电源的恒压输出端，所述AC/DC切换控制电路的输出端与所述MOS管电路的控制端连接，所述AC/DC切换控制电路的输入端分别与交流端和直流端连接。
进一步，所述AC/DC切换控制电路包括电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、稳压二极管DW2、三极管Q5和三极管Q6；
电阻R16的一端与所述MOS管电路的控制端连接，电阻R16的另一端与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的发射极接地，二极管D6的正极与矿用直流电源的恒压输出端连接，二极管D6的负极与电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端经电容C9与电池PACK端连接，稳压二极管DW2的负极与电阻R19和电容C9的公共连接点连接，稳压二极管DW2的正极与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端经电阻R18接地，二极管D5的负极与电阻R19和电容C9的公共连接点连接，二极管D5的正极经电容C8接地，三极管Q5的基极与二极管D5的正极与电容C8的公共连接点连接，三极管Q5的基极与电阻R17和电阻R18的公共连接点连接，电阻R23的一端与矿用直流电源的恒压输出端连接，电阻R23的另一端接地，电容C11的一端与矿用直流电源的恒压输出端连接，电容C11的另一端接地；
二极管D7的正极与同步使门Syn-EN连接，二极管D7的另一端与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端经电阻R22接地，电容C10的一端与电阻R21和电阻R22的公共连接点连接，电容C10的另一端接地，三极管Q6的集电极经电阻R20与电容C9和电阻R19的公共连接点连接，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的基极与电阻R21和电阻R22的公共连接点连接；
其中，三极管Q5和三极管Q6均为NPN型三极管。
进一步，所述MOS管电路包括MOS管Q4、电阻R15、稳压二极管DW1、电容C6和电容C7；
MOS管Q4的漏极与所述高边开关的输出端连接，MOS管Q4的源极与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与MOS管Q4的栅极连接，稳压二极管DW1的负极与MOS管Q4的源极连接，稳压二极管DW1的正极与MOS管Q4的栅极连接，电容C6的一端与MOS管Q4的源极连接，电容C6的另一端接地，电容C7与电容C6并联，其中，MOS管Q4为P沟道增强型MOS管。
本发明的有益技术效果：集成高边开关，当电池管理中央处理单元和/或电池模拟前端控制芯片出现故障时，高边开关会为系统提供过压、过流、短路、过压以及电池防反接的保护，延长了电池的使用寿命；采用MOS管控制交直流切换，不仅能准确的实施切换动作，相较继电器切换，还能降低功耗，MOS管的功耗仅为继电器功耗的四十分之一。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的电池管理系统结构示意图。
图2为本发明的电路结构框图。
图3为本发明的高边开关电路结构框图。
图4为本发明的MOS管控制交直流切换控制电路结构框图。
图5为本发明的高边开关电路原理图。
图6为本发明的MOS管控制交直流切换控制电路原理图。
图7为本发明的EN端电路原理图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步的说明：
本发明提供的一种集成高边开关及MOS管控制电源AC/DC切换的电池管理系统，包括电池管理中央处理单元、电池模拟前端控制芯片、智能开关、涓流充电单元、CC/CV充电单元、充电开关、数据采集单元、中间电源模块、通信单元，所述电池管理中央处理单元、智能开关、涓流充电单元、CC/CV充电单元、充电开关、数据采集单元、中间电源模块均采用现有产品或电路，在此不再赘述；所述通信模块采用现有的通信，如485通信、TTL通信，所述智能开关用于控制AC/DC输入，电池模拟前端控制芯片采用现有的BQ76930芯片，涓流充电单元和CC/CV充电单元经所述充电开关与电池连接，所述电池模拟前端控制芯片与串联后的单体电池连接，所述电池模拟前端控制芯片与所述电池管理中央处理单元经所述通信单元通信连接，所述数据采集单元的输出端与所述电池管理中央处理单元连接，所述中间电源模块为电池管理中央处理单元供电，其特征在于：还包括用于在所述电池模拟前端控制芯片出现故障或崩溃时，为矿用直流稳压电源提供过流、短路、过压、欠压以及电池防反接保护的高边开关，以及用于实现交直流切换的MOS管控制交直流切换模块，所述高边开关的电源端与电池连接，所述高边开关的输入端与所述电池模拟前端控制芯片的放电控制信号和使能信号EN连接，所述高边开关的输出端与所述MOS管控制交直流切换模块的输入端连接，所述MOS管控制交直流切换模块的输出端为矿用直流电源的恒压输出端。
通过上述技术方案，集成高边开关，当电池管理中央处理单元和/或电池模拟前端控制芯片出现故障时，高边开关会为系统提供过压、过流、短路、过压以及电池防反接的保护，延长了电池的使用寿命；采用MOS管控制交直流切换，不仅能准确的实施切换动作，相较继电器切换，还能降低功耗，MOS管的功耗仅为继电器功耗的四十分之一。
在本实施例中，所述高边开关包括输入逻辑单元、主控单元、过流保护单元，所述输入逻辑单元的输出端与所述主控单元的输出控制端连接，所述过流保护单元的输入端与所述主控单元的电流采样端连接，所述过流保护单元的输出端与所述输入逻辑单元连接，所述主控单元的电源端与电池连接。所述主控单元采用现有电源开关控制芯片，在本实施例中，采用IC50085，IC50085集成过热、过压、短路以及电池防反接电路；IC50085的优势在于，IC50085是带强大保护功能的开关，为系统提供更多安全冗余，提高系统可靠性，增强系统稳定性；同时，IC50085是高边驱动器件，这样系统的共地问题就很容易处理，节约了成本。
所述输入逻辑单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、二极管D1、电容C1、电容C2、三极管Q1和三极管Q2；
电阻R1的一端与放电控制信号DSG连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与使能信号EN连接，三极管Q1的发射极与电阻R1和放电控制信号DSG的公共连接点连接，三极管Q1的基极与电阻R1和电阻R2的公共连接点连接，三极管Q1的集电极经电阻R3与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地，电阻R4的一端与电阻R3和电容C1的公共连接点连接，电阻R4的另一端经电阻R5接地，电容C2的一端与电阻R4和电阻R5的公共连接点连接，电容C2的另一端接地，电阻R7的一端与所述主控单元的输出控制端IN连接，电阻R7的另一端三极管Q2的集电极连接，电阻R6与电阻R7并联，三极管Q2的基极与电阻R4和电阻R5的公共连接点连接，三极管Q2的发射极接地；
其中，三极管Q1为PNP型三极管，三极管Q2为NPN型三极管。
其工作原理如下：
其中，DSG为电池模拟前端控制芯片BQ76930的放电控制信号，当电池处于不过充和不过放的状态时，DSG引脚输出高电平；当电池处于过充和/或过放时，DSG引脚输出低电平；其中，DSG引脚为高电平有效；
使能信号EN，如图7所示，由开关K2决定以及3.3V电压决定。若K2接地，同时有3.3V时，使能信号EN为低电平，否者EN为高电平，其中，使能信号EN为低电平有效；其中，TSI和REGOUT为电池模拟前端控制芯片BQ76930的引脚；
因为Q1为PNP型三极管，故，Q1的发射极电压大于基极电压预设电压后，三极管Q1才能导通，即，DSG处于高电平，使能信号EN处于低电平时，三极管Q1导通，否者三极管Q1截止；三极管Q1导通后，经电容C1和电容C2延时后，三极管Q2导通，三极管Q2导通后，IC50085的IN引脚使能，主电流通过IC50085的电压输出端向外供电；当DSG处于低电平时，三极管Q1截止，IC50085断开输出，即实现了电路的欠压保护，和过充保护；当系统断电或开关K2断开后，EN为高电平，三极管Q1截止，IC50085断开输出，使系统处于极低功耗状态，便于提高电池使用率。
在本实施例中，所书过流保护单元包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、二极管D2、二极管D3、电容C3、电容C4、电容C5、三极管Q3和比较器U1；
二极管D2的正极与电流采样输出端IS连接，二极管D2的负极经电阻R8接地，电阻R9的一端与二极管D2的负极和电阻R8的公共连接点连接，电阻R9的另一端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端经电阻R11接地，电容C3的一端与电阻R10和电阻R11的公共连接点连接，电容C3的另一端接地，电阻R12的一端与所述电池模拟前端控制芯片的REGOUT引脚连接，电阻R12的另一端与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极接地，电阻R13与二极管D3并联，比较器U1的反相端与电阻R10和电阻R11的公共连接点连接，比较器U1的同相端与电阻R12和二极管D3的正极的公共连接点连接，比较器U1的电源端一端与所述电池模拟前端控制芯片的REGOUT引脚连接，比较器U1的电源的另一端接地，比较器U1的输出端经电阻R14与电阻R3和电容C1的公共连接点连接，电容C4的一端与所述电池模拟前端控制芯片的REGOUT引脚连接，电容C4的另一端接地，电容C5和电容C4并联，三极管Q3的发射极与电阻R9和电阻R10的公共连接点连接，三极管Q3的基极接3.3V电源，三极管Q3的集电极接地，其中，三极管Q3为PNP型三极管，在本实施例中，电阻R14的阻值远远小于电阻R3的阻值，即，电阻R3的阻值是电阻R14的50倍以上。
其工作原理如下：
过流保护：50085芯片在短路或过流情况下，IS引脚输出电流按一定比例增大，电阻R11两端的电压也随之增大，比较器U1的反相端的电压与电阻R11两端的电压相等，比较器U1的同相端为过流对应的电压值，当比较器U1的反相端的电压大于同相端的电压后，比较器U1输出低电平，电容C1经电阻R14放电，三极管Q2截止，IC50085断开输出，实现过流和短路保护；
50085集成了短路，过流过热等保护。Is为50085的电流感应输出引脚(Is按一定比例反应出50085的主输出电流。50085的主输出电流越大，Is的输出值越大。若50085后级短路，Is输出最大。当Is的输出值大于比较器U1的阈值后，比较器U1翻转，使Q2关闭，进而关闭50085，50085一旦关闭，后级无输出，这样就保护了系统安全。Q3为有源钳位，目的是保护比较器U1的安全。
在本实施例中，所述MOS管控制交直流切换模块包括MOS管电路和AC/DC切换控制电路，所述MOS管电路的输入端与所述高边开关的输出端连接，所述MOS管电路的输出端为矿用直流电源的恒压输出端，所述AC/DC切换控制电路的输出端与所述MOS管电路的控制端连接，所述AC/DC切换控制电路的输入端分别与交流端和直流端连接。采用MOS管控制交直流切换，不仅能准确的实施切换动作，相较继电器切换，还能降低功耗，MOS管的功耗仅为继电器功耗的四十分之一，如以MOS管最大内阻20mΩ，流过8A的电流来计算，其功耗为0.16W，远远小于继电器消耗的功率。
所述AC/DC切换控制电路包括电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、稳压二极管DW2、三极管Q5和三极管Q6；
电阻R16的一端与所述MOS管电路的控制端连接，电阻R16的另一端与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的发射极接地，二极管D6的正极与矿用直流电源的恒压输出端连接，二极管D6的负极与电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端经电容C9与电池PACK端连接，稳压二极管DW2的负极与电阻R19和电容C9的公共连接点连接，稳压二极管DW2的正极与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端经电阻R18接地，二极管D5的负极与电阻R19和电容C9的公共连接点连接，二极管D5的正极经电容C8接地，三极管Q5的基极与二极管D5的正极与电容C8的公共连接点连接，三极管Q5的基极与电阻R17和电阻R18的公共连接点连接，电阻R23的一端与矿用直流电源的恒压输出端连接，电阻R23的另一端接地，电容C11的一端与矿用直流电源的恒压输出端连接，电容C11的另一端接地；
二极管D7的正极与同步使门Syn-EN连接，二极管D7的另一端与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端经电阻R22接地，电容C10的一端与电阻R21和电阻R22的公共连接点连接，电容C10的另一端接地，三极管Q6的集电极经电阻R20与电容C9和电阻R19的公共连接点连接，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的基极与电阻R21和电阻R22的公共连接点连接；
其中，三极管Q5和三极管Q6均为NPN型三极管。
所述MOS管电路包括MOS管Q4、电阻R15、稳压二极管DW1、电容C6和电容C7；
MOS管Q4的漏极与所述高边开关的输出端连接，MOS管Q4的源极与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与MOS管Q4的栅极连接，稳压二极管DW1的负极与MOS管Q4的源极连接，稳压二极管DW1的正极与MOS管Q4的栅极连接，电容C6的一端与MOS管Q4的源极连接，电容C6的另一端接地，电容C7与电容C6并联，其中，MOS管Q4为P沟道增强型MOS管。
其工作原理如下：
同步使门Syn-EN在有交流电供电时，为高电平；反之，为低电平；
上电时，通过HPS-PRE-OUT端电压经电容C11延时后，通过电阻R23和电阻R19为电容C9充电；当同步使门Syn-EN在有交流电供电，为高电平时，三极管Q6导通，三极管Q5截止，此时，MOS管Q4截止，由交流电供电；若同步使门Syn-EN在无交流电供电，为低电平时，三级管Q6截止，电容C9充电完成后，三极管Q5导通，三极管Q5导通后，MOS管Q4导通，由电池供电；电容C9充电的时间内，若HPS-PRE-OUT端电压低于电池电压，电池通过MOS管Q4的寄生体二极管向后端供电，实现无缝切换；
同时，因MOS管Q4的寄生体二极管，二极管的单向导电性，在有交流电时，MOS管Q4截止的同时，MOS管Q4的寄生体二极管反向偏置，阻止交流电不经过恒流降压处理直接通过IC2倒灌回电池；在无交流供电时，MOS管Q4导通，电池向外供电，在有交流供电时，MOS管Q4截止，相较继电器切换，降低了能耗。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种集成高边开关及MOS管控制电源AC/DC切换的电池管理系统，包括电池管理中央处理单元、电池模拟前端控制芯片、智能开关、涓流充电单元、CC/CV充电单元、充电开关、数据采集单元、中间电源模块、通信单元，所述智能开关用于控制AC/DC输入，涓流充电单元和CC/CV充电单元经所述充电开关与电池连接，所述电池模拟前端控制芯片与串联后的单体电池连接，所述电池模拟前端控制芯片与所述电池管理中央处理单元经所述通信单元通信连接，所述数据采集单元的输出端与所述电池管理中央处理单元连接，所述中间电源模块为电池管理中央处理单元供电，其特征在于：还包括用于在所述电池模拟前端控制芯片出现故障或崩溃时，为矿用直流稳压电源提供过流、短路、过压、欠压以及电池防反接保护的高边开关，以及用于实现交直流切换的MOS管控制交直流切换模块，所述高边开关的电源端与电池连接，所述高边开关的输入端与所述电池模拟前端控制芯片的放电控制信号和使能信号EN连接，所述高边开关的输出端与所述MOS管控制交直流切换模块的输入端连接，所述MOS管控制交直流切换模块的输出端为矿用直流电源的恒压输出端。
2.根据权利要求1所述集成高边开关及MOS管控制电源AC/DC切换的电池管理系统，其特征在于：所述高边开关包括输入逻辑单元、主控单元、过流保护单元，所述输入逻辑单元的输出端与所述主控单元的输出控制端连接，所述过流保护单元的输入端与所述主控单元的电流采样端连接，所述过流保护单元的输出端与所述输入逻辑单元连接，所述主控单元的电源端与电池连接。
3.根据权利要求2所述集成高边开关及MOS管控制电源AC/DC切换的电池管理系统，其特征在于：所述输入逻辑单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、二极管D1、电容C1、电容C2、三极管Q1和三极管Q2；
电阻R1的一端与放电控制信号DSG连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与使能信号EN连接，三极管Q1的发射极与电阻R1和放电控制信号DSG的公共连接点连接，三极管Q1的基极与电阻R1和电阻R2的公共连接点连接，三极管Q1的集电极经电阻R3与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地，电阻R4的一端与电阻R3和电容C1的公共连接点连接，电阻R4的另一端经电阻R5接地，电容C2的一端与电阻R4和电阻R5的公共连接点连接，电容C2的另一端接地，电阻R7的一端与所述主控单元的输出控制端IN连接，电阻R7的另一端三极管Q2的集电极连接，电阻R6与电阻R7并联，三极管Q2的基极与电阻R4和电阻R5的公共连接点连接，三极管Q2的发射极接地；
其中，三极管Q1为PNP型三极管，三极管Q2为NPN型三极管。
4.根据权利要求2所述集成高边开关及MOS管控制电源AC/DC切换的电池管理系统，其特征在于：所书过流保护单元包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、二极管D2、二极管D3、电容C3、电容C4、电容C5、三极管Q3和比较器U1；
二极管D2的正极与电流采样输出端IS连接，二极管D2的负极经电阻R8接地，电阻R9的一端与二极管D2的负极和电阻R8的公共连接点连接，电阻R9的另一端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端经电阻R11接地，电容C3的一端与电阻R10和电阻R11的公共连接点连接，电容C3的另一端接地，电阻R12的一端与所述电池模拟前端控制芯片的REGOUT引脚连接，电阻R12的另一端与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极接地，电阻R13与二极管D3并联，比较器U1的反相端与电阻R10和电阻R11的公共连接点连接，比较器U1的同相端与电阻R12和二极管D3的正极的公共连接点连接，比较器U1的电源端一端与所述电池模拟前端控制芯片的REGOUT引脚连接，比较器U1的电源的另一端接地，比较器U1的输出端经电阻R14与电阻R3和电容C1的公共连接点连接，电容C4的一端与所述电池模拟前端控制芯片的REGOUT引脚连接，电容C4的另一端接地，电容C5和电容C4并联，三极管Q3的发射极与电阻R9和电阻R10的公共连接点连接，三极管Q3的基极接3.3V电源，三极管Q3的集电极接地，其中，三极管Q3为PNP型三极管。
5.根据权利要求2所述集成高边开关及MOS管控制电源AC/DC切换的电池管理系统，其特征在于：所述主控单元为电源开关控制芯片。
6.根据权利要求1所述集成高边开关及MOS管控制电源AC/DC切换的电池管理系统，其特征在于：所述MOS管控制交直流切换模块包括MOS管电路和AC/DC切换控制电路，所述MOS管电路的输入端与所述高边开关的输出端连接，所述MOS管电路的输出端为矿用直流电源的恒压输出端，所述AC/DC切换控制电路的输出端与所述MOS管电路的控制端连接，所述AC/DC切换控制电路的输入端分别与交流端和直流端连接。
7.根据权利要求6所述集成高边开关及MOS管控制电源AC/DC切换的电池管理系统，其特征在于：所述AC/DC切换控制电路包括电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、稳压二极管DW2、三极管Q5和三极管Q6；
电阻R16的一端与所述MOS管电路的控制端连接，电阻R16的另一端与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的发射极接地，二极管D6的正极与矿用直流电源的恒压输出端连接，二极管D6的负极与电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端经电容C9与电池PACK端连接，稳压二极管DW2的负极与电阻R19和电容C9的公共连接点连接，稳压二极管DW2的正极与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端经电阻R18接地，二极管D5的负极与电阻R19和电容C9的公共连接点连接，二极管D5的正极经电容C8接地，三极管Q5的基极与二极管D5的正极与电容C8的公共连接点连接，三极管Q5的基极与电阻R17和电阻R18的公共连接点连接，电阻R23的一端与矿用直流电源的恒压输出端连接，电阻R23的另一端接地，电容C11的一端与矿用直流电源的恒压输出端连接，电容C11的另一端接地；
二极管D7的正极与同步使门Syn-EN连接，二极管D7的另一端与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端经电阻R22接地，电容C10的一端与电阻R21和电阻R22的公共连接点连接，电容C10的另一端接地，三极管Q6的集电极经电阻R20与电容C9和电阻R19的公共连接点连接，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的基极与电阻R21和电阻R22的公共连接点连接；
其中，三极管Q5和三极管Q6均为NPN型三极管。
8.根据权利要求6所述集成高边开关及MOS管控制电源AC/DC切换的电池管理系统，其特征在于：所述MOS管电路包括MOS管Q4、电阻R15、稳压二极管DW1、电容C6和电容C7；
MOS管Q4的漏极与所述高边开关的输出端连接，MOS管Q4的源极与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与MOS管Q4的栅极连接，稳压二极管DW1的负极与MOS管Q4的源极连接，稳压二极管DW1的正极与MOS管Q4的栅极连接，电容C6的一端与MOS管Q4的源极连接，电容C6的另一端接地，电容C7与电容C6并联，其中，MOS管Q4为P沟道增强型MOS管。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112968489A (zh) * 2021-02-23 2021-06-15 深圳市泰科动力系统有限公司 电池组输出控制电路
CN113067468A (zh) * 2021-04-15 2021-07-02 常州易控汽车电子股份有限公司 一种集成防反接及高边开关电路和控制器
CN113282031A (zh) * 2021-05-10 2021-08-20 常州易控汽车电子股份有限公司 一种汽车发动机控制器电源输入综合处理电路

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104143654A (zh) * 2012-12-06 2014-11-12 上海凯华电源成套设备有限公司 浮充式保护型磷酸铁锂蓄电池及其在电力工程直流系统中的应用
EP3187359A1 (en) * 2015-12-30 2017-07-05 Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited Battery management system
CN107979169A (zh) * 2017-12-22 2018-05-01 珠海银隆电器有限公司 用于通信基站的钛酸锂电池储能供电系统及其控制方法
CN207652031U (zh) * 2017-12-29 2018-07-24 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 一种用于不间断直流电源系统的锂电池控制保护装置
CN208767847U (zh) * 2018-06-27 2019-04-19 深圳蓝信电气有限公司 一种对电池欠压保护点智能动态变化的ups
CN209358290U (zh) * 2019-03-20 2019-09-06 四川长虹网络科技有限责任公司 可充电电池供电装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104143654A (zh) * 2012-12-06 2014-11-12 上海凯华电源成套设备有限公司 浮充式保护型磷酸铁锂蓄电池及其在电力工程直流系统中的应用
EP3187359A1 (en) * 2015-12-30 2017-07-05 Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited Battery management system
CN107979169A (zh) * 2017-12-22 2018-05-01 珠海银隆电器有限公司 用于通信基站的钛酸锂电池储能供电系统及其控制方法
CN207652031U (zh) * 2017-12-29 2018-07-24 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 一种用于不间断直流电源系统的锂电池控制保护装置
CN208767847U (zh) * 2018-06-27 2019-04-19 深圳蓝信电气有限公司 一种对电池欠压保护点智能动态变化的ups
CN209358290U (zh) * 2019-03-20 2019-09-06 四川长虹网络科技有限责任公司 可充电电池供电装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112968489A (zh) * 2021-02-23 2021-06-15 深圳市泰科动力系统有限公司 电池组输出控制电路
CN112968489B (zh) * 2021-02-23 2022-07-01 深圳市泰科动力系统有限公司 电池组输出控制电路
CN113067468A (zh) * 2021-04-15 2021-07-02 常州易控汽车电子股份有限公司 一种集成防反接及高边开关电路和控制器
CN113067468B (zh) * 2021-04-15 2022-09-06 常州易控汽车电子股份有限公司 一种集成防反接及高边开关电路和控制器
CN113282031A (zh) * 2021-05-10 2021-08-20 常州易控汽车电子股份有限公司 一种汽车发动机控制器电源输入综合处理电路

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