CN114290900A - Bms系统供电装置及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电动汽车技术领域，提供了一种BMS系统供电装置及电动汽车，所述BMS系统供电装置包括：电源转换模块和唤醒模块；电源转换模块的第一输入端与电动汽车的动力电池连接，输出端与电动汽车的BMS系统连接，用于对动力电池的输出电压进行转换后为BMS系统供电，以使BMS系统对动力电池进行管理；唤醒模块的输出端与电源转换模块的第二输入端连接，用于控制电源转换模块的工作状态；其中，唤醒模块由电动汽车的低压蓄电池供电。本发明能够降低对动力电池的损耗，提高动力电池的寿命，同时电源转换模块又可以给低压蓄电池补电，可最大程度延长低压蓄电池的供电时间。

Description

BMS系统供电装置及电动汽车

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，尤其涉及一种BMS系统供电装置及电动汽车。

背景技术

纯电动新能源汽车中，高压动力电池成本占据了整车成本的二分之一左右，属于纯电动汽车中极其重要的零部件。若高压动力电池出现亏电的情况，将会对电池造成不可逆的损伤，甚至导致电池失效，造成极大损失。

为此，纯电动汽车一般都配有BMS系统(Battery management system，电池管理系统)来对动力电池进行管理。BMS系统不能一直带电运行，BMS系统如果一直带电运行，则会一直对电池进行损耗，影响电池使用寿命，如果车辆长期不用，甚至会造成电池的失效。为降低损耗，目前常通过唤醒装置控制电源转换器周期性地为BMS系统上电，以使BMS系统周期性地对动力电池进行检测和管理。然而在现有技术中，由于唤醒装置由动力电池供电且自整车出厂之日起一直不断电，增加了对动力电池的损耗。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种BMS系统供电装置及电动汽车，以降低电动汽车中BMS系统唤醒装置对动力电池的损耗。

本发明实施例的第一方面提供了一种BMS系统供电装置，包括：

电源转换模块和唤醒模块；

电源转换模块的第一输入端与电动汽车的动力电池连接，输出端与电动汽车的BMS系统连接，用于对动力电池的输出电压进行转换后为BMS系统供电，以使BMS系统对动力电池进行管理；

唤醒模块的输出端与电源转换模块的第二输入端连接，用于控制电源转换模块的工作状态；

其中，唤醒模块由电动汽车的低压蓄电池供电。

可选的，电源转换模块的工作状态包括接通状态和关断状态；

唤醒模块用于每隔第一预设时长控制电源转换模块处于接通状态，以及当电源转换模块处于接通状态的时长达到第二预设时长后，控制电源转换模块处于关断状态；

其中，第一预设时长大于第二预设时长。

可选的，电源转换模块的输出端还通过一继电器连接至低压蓄电池，继电器的通断状态由电动汽车的硬线控制；

当电源转换模块处于接通状态时，继电器闭合，电源转换模块还用于对低压蓄电池进行充电；

当电源转换模块处于关断状态时，继电器断开。

可选的，电源转换模块的输出端包括正输出端和负输出端，正输出端与低压蓄电池的正极连接，负输出端与低压蓄电池的负极连接；

继电器连接在正输出端与低压蓄电池的正极之间；

或者，继电器连接在负输出端与低压蓄电池的负极之间。

可选的，唤醒模块包括：

转换电路、计时开关电路和辅助管理芯片；

转换电路的输入端与低压蓄电池连接，输出端与计时开关电路的输入端连接，用于对低压蓄电池输出的电压进行转换；

计时开关电路的输出端与辅助管理芯片的供电引脚连接，用于定时导通或断开；计时开关电路导通时，辅助管理芯片上电，输出控制信号控制电源转换模块的工作状态。

可选的，转换电路的输出端包括第一输出端和第二输出端，计时开关电路包括第一开关管、第二开关管和时钟芯片；

第一输出端通过第一二极管连接至第一开关管的漏极，第一开关管的源极连接至辅助管理芯片，第一开关管的栅极通过第二二极管连接至第二开关管的漏极；

第二输出端通过第一电阻连接至第二开关管的栅极，第二开关管的源极分别连接至时钟芯片的中断引脚和供电引脚；

第一开关管的漏极和栅极之间还连接有第二电阻；

时钟芯片的中断引脚和供电引脚之间还连接有第三电阻。

可选的，转换电路包括：

分压电阻、稳压二极管、电解电容和稳压芯片；

分压电阻与稳压二极管串联形成串联支路，串联支路靠近分压电阻的一端与低压蓄电池连接，另一端接地；

分压电阻与稳压二极管串联连接的中点引出第一输出端；

电解电容与稳压二极管并联，电解电容接地的一端连接至稳压芯片的接地引脚，另一端连接至稳压芯片的电压输入引脚，稳压芯片的电压输出引脚引出第二输出端。

本发明实施例的第二方面提供了一种电动汽车，包括动力电池、低压蓄电池、BMS系统以及如上述的BMS系统供电装置。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

本发明实施例提供的BMS系统供电装置包括电源转换模块和唤醒模块，其中，电源转换模块用于对动力电池的输出电压进行转换后为BMS系统供电，以使BMS系统对动力电池进行管理，唤醒模块用于控制电源转换模块的工作状态，且唤醒模块由电动汽车的低压蓄电池供电。相对于现有技术中唤醒模块由动力电池供电的方案，通过将唤醒模块改为由低压蓄电池供电，大大降低了对动力电池的损耗，提高了动力电池的寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的BMS系统供电装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的BMS系统供电装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的唤醒模块的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的电动汽车的示例图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

纯电动新能源汽车中，高压动力电池成本占据了整车成本的1/2左右，属于纯电动汽车中极其重要的零部件，若高压动力电池出现亏电的情况，将会对电池造成不可逆的损伤，甚至导致电池失效，这就会对整车造成极大损失。为此，纯电动汽车一般配有BMS系统来对动力电池进行管理，并配备相应的监控电源(包括定时唤醒模块和电源转换模块)，该监控电源具有定时自唤醒功能，唤醒后能够为BMS系统供电，由此BMS系统可以检测动力电池信息上报给后台监控。在现有技术中，由于此监控电源的供电由动力电池提供且自整车出厂之日起一直不断电，故增加了对动力电池的损耗。

为了降低对动力电池的损耗，参见图1所示，本发明实施例提供了一种BMS系统供电装置，该装置10包括：

电源转换模块11和唤醒模块12。

电源转换模块11的第一输入端与电动汽车的动力电池连接，输出端与电动汽车的BMS系统连接，用于对动力电池的输出电压进行转换后为BMS系统供电，以使BMS系统对动力电池进行管理。

唤醒模块12的输出端与电源转换模块的第二输入端连接，用于控制电源转换模块的工作状态。其中，唤醒模块12由电动汽车的低压蓄电池供电。

在本发明实施例中，由于唤醒模块12需要定时唤醒电源转换模块11工作，以使BMS系统周期性上电，因此唤醒模块12自出厂之日起就需要不间断的供电。在现有技术中，唤醒模块12通常是由电动汽车的动力电池来供电的，导致对动力电池的损耗增加，缩短了动力电池的寿命。因此，本发明实施例将唤醒模块12改为由电动汽车的低压蓄电池供电，以消除唤醒模块12对动力电池的损耗，虽然唤醒模块12仍会对低压蓄电池产生损耗，但相对于动力电池来说，低压蓄电池成本低、易更换，更加符合用户的利益。

可见，本发明实施例提供的BMS系统供电装置10包括电源转换模块11和唤醒模块12，电源转换模块11用于对动力电池的输出电压进行转换后为BMS系统供电，以使BMS系统对动力电池进行管理，唤醒模块12用于控制电源转换模块的工作状态，且唤醒模块12由电动汽车的低压蓄电池供电。相对于现有技术中唤醒模块12由动力电池供电的方案，通过将唤醒模块12改为由低压蓄电池供电，大大降低了对动力电池的损耗，提高了动力电池的寿命。

可选的，电源转换模块11的工作状态包括接通状态和关断状态。

唤醒模块12用于每隔第一预设时长控制电源转换模块11处于接通状态，以及当电源转换模块11处于接通状态的时长达到第二预设时长后，控制电源转换模块12处于关断状态。其中，第一预设时长大于第二预设时长。

在本发明实施例中，唤醒模块12具备计时功能，可以每隔一定时间控制电源转换模块11接通，电源转换模块11接通后，对动力电池的输出电压进行转换来为BMS系统供电，以使BMS系统采集动力电池的信息。

可选的，考虑正负极连接的BMS系统供电装置参见图2所示。

电源转换模块11的输出端还通过一继电器13连接至低压蓄电池，继电器13的通断状态由电动汽车的硬线控制。

当电源转换模块11处于接通状态时，继电器13闭合，电源转换模块11还用于对低压蓄电池进行充电。

当电源转换模块11处于关断状态时，继电器13断开。

可选的，电源转换模块11的输出端包括正输出端和负输出端，正输出端与低压蓄电池的正极连接，负输出端与低压蓄电池的负极连接。

继电器13连接在正输出端与低压蓄电池的正极之间。

或者，继电器13连接在负输出端与低压蓄电池的负极之间。

在本发明实施例中，考虑到低压蓄电池的容量较小，长时间使用低压蓄电池为唤醒模块12供电，会导致低压蓄电池亏电，影响车辆其它功能的正常使用。因此，本发明实施例将电源转换模块11的输出端与低压蓄电池连接，当电源转换模块11处于工作状态时，其输出端电压高于低压蓄电池电压，能够向低压蓄电池充电，同时由于低压蓄电池与唤醒模块12并联，电源转换模块11也能够直接为唤醒模块12供电，以此保证低压蓄电池的正常使用。

电源转换模块11的输出端与低压蓄电池之间连接继电器13(在本发明实施例提供的图2中，继电器13连接在正输出端与低压蓄电池的正极之间)，当电源转换模块11工作时，继电器13闭合，电源转换模块11向低压蓄电池充电以及为唤醒模块12供电。当电源转换模块11待机时，继电器13断开，可以防止低压蓄电池通过此通路直接向BMS供电。

可选的，在本发明实施例中，为了进一步降低唤醒模块12的待机损耗，唤醒模块12采用低功耗的电路设计，电路结构参见图3所示。

可选的，唤醒模块12包括：

转换电路、计时开关电路和辅助管理芯片。转换电路的输入端与低压蓄电池连接，输出端与计时开关电路的输入端连接，用于对低压蓄电池输出的电压进行转换。计时开关电路的输出端与辅助管理芯片的供电引脚连接，用于定时导通或断开。计时开关电路导通时，辅助管理芯片上电，输出控制信号控制电源转换模块的工作状态。

可选的，转换电路包括：

分压电阻R1、稳压二极管D1、电解电容CD1和稳压芯片V1。分压电阻R1与稳压二极管D1串联形成串联支路，串联支路靠近分压电阻R1的一端与低压蓄电池连接，另一端接地。分压电阻R1与稳压二极管D1串联连接的中点引出第一输出端。电解电容CD1与稳压二极管D1并联，电解电容CD1接地的一端连接至稳压芯片V1的接地引脚GND，另一端连接至稳压芯片V1的电压输入引脚Vin，稳压芯片V1的电压输出引脚Vout引出第二输出端。

可选的，计时开关电路：

包括第一开关管Q1、第二开关管Q2和时钟芯片。第一输出端通过第一二极管D2连接至第一开关管Q1的漏极，第一开关管Q1的源极连接至辅助管理芯片，第一开关管Q1的栅极通过第二二极管D3连接至第二开关管Q2的漏极。第二输出端通过第一电阻R4连接至第二开关管Q2的栅极，第二开关管Q2的源极分别连接至时钟芯片的中断引脚INT和供电引脚VDD。第一开关管Q1的漏极和栅极之间还连接有第二电阻R3。时钟芯片的中断引脚INT和供电引脚VDD之间还连接有第三电阻R5。

在本发明实施例中，唤醒模块12的工作方式如下：

低压蓄电池输入24V电压，经由电阻R1和稳压二极管D1分压，由于稳压二极管D1为12V的稳压管，且电解电容CD1与其并联，这样电解电容CD1的电压Ucd1为12V，此电压一路连接于稳压芯片V1，将12V电平转换为5V电平，给定时时钟芯片U2供电。另一路连接于二极管D2以及MOS管Q1，给辅助管理芯片U1供电。Q1一般选取为P沟道MOS管，具有开关作用。选用Q1的目的就是利用其开关作用，使得唤醒模块12待机时Q1关断，这样待机时辅助管理芯片U1(反激电路控制芯片)就会断电，从而去除唤醒模块12待机时反激电路引起的损耗，这样就能大大降低待机损耗。

控制Q1导通和关断的器件为定时时钟芯片U2。具体的控制方式为：唤醒模块12在待机时，时钟芯片U2的中断引脚INT由于外部5V及上拉电阻R5的作用，MOS管Q2(一般选取N沟道MOS)的S极为5V，由于Q2的栅极也是由外部5V串联电阻R4，所以Q2的栅极也是5V，此时Q2是关断的。由于Q2的关断，导致Q1的栅源极之间不能充电，所以Q1也是关断的，故U1供电引脚不能供电，反激电路不能工作，降低了损耗。

定时芯片U2从唤醒模块12待机时刻起就开始计时，唤醒时间到，定时芯片中断引脚INT输出低电平，此时Q2的S极为低电平，故5V通过R4给Q2栅源极充电，则Q2导通，二极管D3阴极被拉低为GND。此时电容CD1(12V)就可以通过D2、R3、D3给Q1的栅源极充电，此时Q1的漏源极导通。电容CD1通过D2、Q1给U1供电，此时，唤醒模块12唤醒正常工作。

由此就完成了由待机到唤醒的过程，等到需要待机时，定时芯片U2的中断引脚INT输出高电平，则Q2、Q1均关断，则U1供电断开，唤醒模块12进入休眠状态。待机功耗计算：Vin*(Vin-12)/R1＝24*12/3600＝80mW。

根据以上内容，本发明实施例提供的BMS系统供电装置，通过将唤醒模块12改为由低压蓄电池供电，可将对动力电池的损耗降低为0W。同时，通过对唤醒模块12进行低功耗的电路设计，对低压蓄电池的损耗可控制在<80mW。并且，唤醒模块12具有自唤醒或唤醒功能，可保持对电池的监控功能。电源转换模块11输出端与低压蓄电池并联，可为低压蓄电池充电。通过在电源转换模块11输出端与低压蓄电池之间增加一个继电器13，当唤醒模块12待机时，断开继电器13，去掉BMS系统对于低压蓄电池的损耗。

本发明实施例可有效降低待机损耗，仅保留电压采样和泄放电阻产生的损耗(此部分可根据实际需要确定是否保留，极限情况下可取消泄放电阻和高压电压采样)，有助于在车辆长期停止情况下，保证车上动力电池的正常使用。解决了唤醒模块待机时功耗高的弊端，提高了动力电池的寿命。

参见图4所示，本发明实施例还提供了一种动力汽车，包括动力电池、低压蓄电池、BMS系统以及如上述的BMS系统供电装置。

以上所述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发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种BMS系统供电装置，其特征在于，包括：

电源转换模块和唤醒模块；

所述电源转换模块的第一输入端与电动汽车的动力电池连接，输出端与电动汽车的BMS系统连接，用于对所述动力电池的输出电压进行转换后为所述BMS系统供电，以使所述BMS系统对所述动力电池进行管理；

所述唤醒模块的输出端与所述电源转换模块的第二输入端连接，用于控制所述电源转换模块的工作状态；

其中，所述唤醒模块由电动汽车的低压蓄电池供电。

2.如权利要求1所述的BMS系统供电装置，其特征在于，所述电源转换模块的工作状态包括接通状态和关断状态；

所述唤醒模块用于每隔第一预设时长控制所述电源转换模块处于接通状态，以及当所述电源转换模块处于接通状态的时长达到第二预设时长后，控制所述电源转换模块处于关断状态；

其中，所述第一预设时长大于所述第二预设时长。

3.如权利要求2所述的BMS系统供电装置，其特征在于，所述电源转换模块的输出端还通过一继电器连接至所述低压蓄电池，所述继电器的通断状态由电动汽车的硬线控制；

当所述电源转换模块处于接通状态时，所述继电器闭合，所述电源转换模块还用于对所述低压蓄电池进行充电；

当所述电源转换模块处于关断状态时，所述继电器断开。

4.如权利要求3所述的BMS系统供电装置，其特征在于，所述电源转换模块的输出端包括正输出端和负输出端，所述正输出端与所述低压蓄电池的正极连接，所述负输出端与所述低压蓄电池的负极连接；

所述继电器连接在所述正输出端与所述低压蓄电池的正极之间；

或者，所述继电器连接在所述负输出端与所述低压蓄电池的负极之间。

5.如权利要求1所述的BMS系统供电装置，其特征在于，所述唤醒模块包括：

转换电路、计时开关电路和辅助管理芯片；

所述转换电路的输入端与所述低压蓄电池连接，输出端与所述计时开关电路的输入端连接，用于对所述低压蓄电池输出的电压进行转换；

所述计时开关电路的输出端与所述辅助管理芯片的供电引脚连接，用于定时导通或断开；所述计时开关电路导通时，所述辅助管理芯片上电，输出控制信号控制所述电源转换模块的工作状态。

6.如权利要求5所述的BMS系统供电装置，其特征在于，所述转换电路的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述计时开关电路包括第一开关管、第二开关管和时钟芯片；

所述第一输出端通过第一二极管连接至所述第一开关管的漏极，所述第一开关管的源极连接至所述辅助管理芯片，所述第一开关管的栅极通过第二二极管连接至所述第二开关管的漏极；

所述第二输出端通过第一电阻连接至所述第二开关管的栅极，所述第二开关管的源极分别连接至所述时钟芯片的中断引脚和供电引脚；

所述第一开关管的漏极和栅极之间还连接有第二电阻；

所述时钟芯片的中断引脚和供电引脚之间还连接有第三电阻。

7.如权利要求5所述的BMS系统供电装置，其特征在于，所述转换电路包括：

分压电阻、稳压二极管、电解电容和稳压芯片；

所述分压电阻与所述稳压二极管串联形成串联支路，所述串联支路靠近分压电阻的一端与所述低压蓄电池连接，另一端接地；

所述分压电阻与所述稳压二极管串联连接的中点引出所述第一输出端；

所述电解电容与所述稳压二极管并联，所述电解电容接地的一端连接至所述稳压芯片的接地引脚，另一端连接至所述稳压芯片的电压输入引脚，所述稳压芯片的电压输出引脚引出所述第二输出端。

8.一种电动汽车，其特征在于，包括动力电池、低压蓄电池、BMS系统以及如权利要求1-7任一项所述的BMS系统供电装置。

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