CN114179676A - 一种基于bms电池管理系统的下电延时电路及应用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于BMS电池管理系统的下电延时电路及应用系统，其中，下电延时电路，MCU output端通过电阻R5连接三极管Q2的基极；三极管Q2的发射极连接GND端；三极管Q2的基极和发射极连接有电阻R4；BMS电源输入端通过电阻R1接入三极管Q2的集电极和PMOS管Q1的栅极；BMS电源输入端串联PMOS管Q1的源极；PMOS管Q1的漏极通过二极管D2连接唤醒信号端；PMOS管Q1的漏极通过运放电路连接MCU input端。应用该下电延时电路，当唤醒信号消失，BMS电池管理系统按照延时时间T实现延时休眠，方便了电池历史信息和故障信息等数据的保存和上传。

Description

一种基于BMS电池管理系统的下电延时电路及应用系统
技术领域
本发明涉及电池管理系统技术领域，特别涉及一种基于BMS电池管理系统的下电延时电路及应用系统。
背景技术
电池管理系统（Battery Management System，BMS），主要用于对电动汽车的动力电池参数进行实时监控、故障诊断、SOC估算、行使里程估算、短路保护、漏电检测、显示报警，充放电模式选择等，并通过CAN总线的方式与车辆集成控制器或者充电机信息交互，保障电动汽车高效、可靠、安全运行。
在实际应用中发现，电池故障往往会导致BMS唤醒信号消失，进而BMS进入休眠流程，在售后人员排查故障时候，因重新启动初始化BMS导致故障清零，难于复现故障的出现增大了故障的排查难度。另外，在BMS唤醒信号消失之后，若是没有足够长的时间进行数据保存，往往会造成数据的丢失。
发明内容
为解决背景技术中提到的问题，本发明提供了一种基于BMS电池管理系统的下电延时电路及应用系统，实现了电动汽车在钥匙由ACC至OFF档位或者钥匙OFF档位充电完成后，唤醒信号消失，BMS电池管理系统按照延时时间T实现延时休眠的一款电路。
其中，本发明提供一种基于BMS电池管理系统的下电延时电路，包括电阻R1、电阻R4、电阻R5、三极管Q2、PMOS管Q1、二极管D2和运放电路；
MCU output端通过电阻R5连接三极管Q2的基极；三极管Q2的发射极连接GND端；三极管Q2的基极和发射极连接有电阻R4；
BMS电源输入端通过电阻R1接入三极管Q2的集电极和PMOS管Q1的栅极；BMS电源输入端串联PMOS管Q1的源极；
PMOS管Q1的漏极通过二极管D2连接唤醒信号端；PMOS管Q1的漏极通过运放电路连接MCU input端。
进一步地，运放电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R6、电阻R7、电阻R8和运算放大器U1；
PMOS管Q1的漏极串联电阻R2、电阻R3和GND端；
电阻R2和电阻R3的连接通路设有检测点V4；检测点V4经过电阻R6与运算放大器U1的第一输入端连接；运算放大器U1的第二输入端通过电阻R7连接GND端；运算放大器U1的输出端和第二输入端连接有电阻R8；
运算放大器U1的输出端连接MCU input端。
进一步地，运算放大器U1的电源引脚连接5V电源。
进一步地，BMS电源输入端接收12V电源。
进一步地，MCU output端接收单片机发出的高电平或低电平的逻辑电平信号。
进一步地，唤醒信号端的输出电压为0或12V。
本发明还提供一种基于BMS电池管理系统的下电延时电路的应用系统，包括
如上所述的下电延时电路，用于模拟唤醒信号；
电源开关电路，用于驱动BMS系统工作；与下电延时电路的唤醒信号端连接；接收车辆钥匙切换档位发出的唤醒信号或下电延时电路模拟的唤醒信号；
MCU电路，用于接收下电延时电路发出的电信号判断下电延时电路是否出现损坏，并发出电信号至下电延时电路控制下电延时电路取消模拟唤醒信号；与下电延时电路的MCU input端和MCU output端连接；与电源开关电路，由电源开关电路提供电源。
进一步地，还包括直流电源开关转换电路；所述直流电源开关转换电路连接电源开关电路和MCU电路。
本发明提供的基于BMS电池管理系统的下电延时电路及应用系统，方便了电池历史信息和故障信息等数据的保存和上传。例如：在整车发生故障后，BMS管理系统的外部唤醒信号消失，可以根据故障的严重程度来设置故障发生后延时休眠的时间，有利于电池售后人员对故障确认并排查修复。再如：车辆完成充电之后，充电机对BMS的唤醒信号消失，BMS常常做延时5-6分钟休眠，用于对电池单体电压、温度的数据采集上传至国家监控平台，后台人员可以查看电池在充电结束后延时时间T的数据，判断电池的健康状态。。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。
图1为本发明的下电延时电路图；
图2为基于BMS电池管理系统的下电延时电路的应用系统的框图。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
首先需要说明的是，BMS电源为BMS常电12V。
一种基于BMS电池管理系统的下电延时电路，如图1所示，MCU output端通过电阻R5连接三极管Q2的基极；三极管Q2的发射极连接GND端；三极管Q2的基极和发射极连接有电阻R4；BMS电源输入端V12通过电阻R1接入三极管Q2的集电极和PMOS管Q1的栅极；BMS电源输入端V12串联PMOS管Q1的源极；PMOS管Q1的漏极通过二极管D2连接唤醒信号端；在PMOS管Q1导通时，唤醒信号端输出为电压V3，即为 Wake up signal。
MCU output到Wake up signal端的工作原理：利用NPN三极管Q2和PMOS管Q1组成开关电路，将单片机MCU output输出的低压逻辑电平0和1转化成V3端的0和12V，下面具体分析。
当MCU output为0时（低电平），NPN三极管Q2基极电压为0，基极电流也为0，因此集电极电流也为0，相当于Q2断开，则Q2集电极电压为12V，由于Q2集电极和Q1栅极等电位，Q1栅极电压同样为12V，此时PMOS管Q1的Vgs=0，PMOS管Q1的源极和漏极为截止状态，这时Q1的漏极电压为0，即V3电压为0。
当MCU output为1时（高电平），NPN三极管Q2集电极、基极、发射极电压Vc＞Vb＞Ve，NPN三极管Q2此时为导通状态，电压Uce≈0，Q2集电极电压和Q1的栅极电压等电位，因此PMOS管Q1的Vgs≈-12V，PMOS管Q1导通，这时Q1的漏极电压为12V，即V3电压为12V。
此外，运放电路将唤醒信号端的输出电压反馈到单片机，用于判断输出电路是否正常。由于输出电压为0V或者12V，高于单片机工作电压，直接将输出电压接单片机端口有一定风险，如果出现意外，可能烧毁单片机，因此这里用一个运放隔开，运放供电电压为5V。
具体的，如图1所示，PMOS管Q1的漏极串联电阻R2、电阻R3和GND端；
电阻R2和电阻R3的连接通路设有检测点V4；检测点V4经过电阻R6与运算放大器U1的第一输入端连接；运算放大器U1的第二输入端通过电阻R7连接GND端；运算放大器U1的输出端和第二输入端连接有电阻R8；运算放大器U1的输出端连接MCU input端。
输出电压经过R2和R3进行分压，随后通过电阻R6限流后接运算放大器U1，R2和R3两个电阻的选择要确保分压后电压小于5V。
需要说明的是，运放输入电压V1有两种可能，V1=0或者V1=12V*R3/(R2+R3)；当V1为0时，运放输出电压V2也为0；当V1=12V*R3/(R2+R3)时，运放输出电压V2（也即MCU input端口）电压如下：
V2=V1/R7*(R7+R8)=(12V*R3/(R2+R3))/R7*(R7+R8)
R2、R3、R7和R8的选择只要确保V1不为0时，V2输出电压高于单片机输入端口的高电平阈值电压即可。
本发明还将上述下电延时电路应用于BMS系统中：
具体的，如图2所示，包括下电延时电路、电源开关电路、MCU电路和直流电源开关转换电路；
下电延时电路的唤醒信号端连接电源开关电路；下电延时电路的MCU input端和MCU output端连接MCU电路；电源开关电路通过直流电源开关转换电路连接MCU电路。
其工作原理：在BMS唤醒信号经过二极管D1至电源开关电路，BMS被唤醒开始工作，电源开关电路输出至直流电源开关转换电路，直流电源开关转换电路电压转换后输出至MCU电路，为单片机MCU提供电源。
在车辆钥匙由OFF至ACC档电时候，BMS唤醒信号产生，下电延时电路会模拟出来一个唤醒信号Wake up signal通过二极管D2输出至电源开关电路，使电源开关电路被锁定为唤醒状态。该输出结果通过MCU input反馈给MCU电路，若反馈信号异常则表示下电延时电路出现损坏，若反馈信号正常则说明下电延时电路正常工作。
在车辆钥匙由ACC至OFF档电时候，BMS唤醒信号消失，下电延时电路由MCU电路计时延时时间T，在T范围内，输出唤醒信号Wake up signal通过二极管D2输出至电源开关电路，使电源开关电路被锁定为唤醒状态；在达到时间T后，MCU电路关闭MCU output，唤醒信号Wake up signal消失，BMS进入休眠。该输出结果通过MCU input反馈MCU电路，若反馈信号异常则表示下电延时电路出现损坏，若反馈信号正常则说明下电延时电路正常工作。
关于单片机MCU如何检测如何检测下电延时电路是否出现损坏，具体原理为：MCUoutput为高电平时候，Wake up signal输出为12V，MCU input检测V2为高电平，判断电路工作正常，反之异常；MCU output为低电平时候，Wake up signal输出为0V，MCU input检测V2为低电平，判断电路工作正常，反之异常。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种基于BMS电池管理系统的下电延时电路，其特征在于：包括电阻R1、电阻R4、电阻R5、三极管Q2、PMOS管Q1、二极管D2和运放电路；
MCU output端通过电阻R5连接三极管Q2的基极；三极管Q2的发射极连接GND端；三极管Q2的基极和发射极连接有电阻R4；
BMS电源输入端通过电阻R1接入三极管Q2的集电极和PMOS管Q1的栅极；BMS电源输入端串联PMOS管Q1的源极；
PMOS管Q1的漏极通过二极管D2连接唤醒信号端；PMOS管Q1的漏极通过运放电路连接MCU input端。
2.根据权利要求1所述的下电延时电路，其特征在于：运放电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R6、电阻R7、电阻R8和运算放大器U1；
PMOS管Q1的漏极串联电阻R2、电阻R3和GND端；
电阻R2和电阻R3的连接通路设有检测点V4；检测点V4经过电阻R6与运算放大器U1的第一输入端连接；运算放大器U1的第二输入端通过电阻R7连接GND端；运算放大器U1的输出端和第二输入端连接有电阻R8；
运算放大器U1的输出端连接MCU input端。
3.根据权利要求2所述的下电延时电路，其特征在于：运算放大器U1的电源引脚连接5V电源。
4.根据权利要求1所述的下电延时电路，其特征在于：BMS电源输入端接收12V电源。
5.根据权利要求1所述的下电延时电路，其特征在于：MCU output端接收单片机发出的高电平或低电平的逻辑电平信号。
6.根据权利要求1所述的下电延时电路，其特征在于：唤醒信号端的输出电压为0或12V。
7.一种基于BMS电池管理系统的下电延时电路的应用系统，其特征在于：包括
如权利要求1所述的下电延时电路，用于模拟唤醒信号；
电源开关电路，用于驱动BMS系统工作；与下电延时电路的唤醒信号端连接；接收车辆钥匙切换档位发出的唤醒信号或下电延时电路模拟的唤醒信号；
MCU电路，用于接收下电延时电路发出的电信号判断下电延时电路是否出现损坏，并发出电信号至下电延时电路控制下电延时电路取消模拟唤醒信号；与下电延时电路的MCUinput端和MCU output端连接；与电源开关电路，由电源开关电路提供电源。
8.根据权利要求7所述的一种基于BMS电池管理系统的下电延时电路的应用系统，其特征在于：还包括直流电源开关转换电路；所述直流电源开关转换电路连接电源开关电路和MCU电路。
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