CN117394489A - 一种bms电源启动唤醒电路及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种BMS电源启动唤醒电路及其控制方法，属于BMS电池领域，包括电池组，所述的电池组的电池电压正极BAT+和MOS管的源极S端口连接，MOS管的漏极D端口和BMS电源转化电路一端连接，电阻R2引脚1和MOS管的栅极G端口连接，电阻R2引脚2和三端稳压器Z1的引脚1连接，三端稳压器Z1的引脚3和电阻R3的引脚2连接，电阻R3的引脚1和钥匙唤醒信号Key On连接，电阻R5的引脚1和MOS管的漏极D端口连接，电阻R5的引脚2和电阻R3的引脚2连接。本发明避免开关闭合时会产生打火拉弧的情况，实现对启动电压精准控制，避免发生反复重启的抖动现象，可选择性更加灵活，提高钥匙开关的使用寿命，增加安全性，减少使用成本。
Description
技术领域
本发明涉及BMS电池领域，具体是一种BMS电源启动唤醒电路及其控制方法。
背景技术
随着新能源的开发，新能源汽车随之走进千家万户。新能源汽车重要的一项就是电池组。BMS实时监测电池的电压、电流、温度等参数，并根据设置的阀值进行报警或保护措施。BMS电池系统为了智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。BMS核心功能是保护电池组的安全使用，延长电池寿命，并提高电池的性能和效率。在BMS中继电器扮演着重要作用，通过控制电路的开关实现对电池组的电池的充放电控制、过流保护、过压保护、过温保护、故障排查等。
现有的BMS唤醒主要采取如下几种方案：
1)钥匙开关直接控制电源输入线，闭合钥匙开关后级电路开始工作；钥匙开关直接控制电源线的方案虽然简单，但是随着BMS负载以及钥匙开关电源线后级负载的不确定性，在开关闭合时会出现打火拉弧的情况，此时钥匙开关的寿命会严重受影响。
2)BMS电源供电默认带电，电源启动电路采用钥匙唤醒电源芯片的使能脚的方式，但此方式存在电压使能多为一个电压范围，无法精确设置启动电压，多数开启电压和关闭电压为同一个值，没有滞回区间，在临界值容易发生反复重启的抖动现象，且电源的待机功耗由电源芯片本身决定，可选择性不灵活。
3)采用MOS管控制电源的通断，但是MOS管的GS开启值Vgs(th)门槛阈值的范围比较宽，也存在无法精确设置启动电压值，且无滞回区间的问题。
发明内容
对于现有存在的问题，本发明的目的在于提供一种BMS电源启动唤醒电路及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种BMS电源启动唤醒电路，包括电池组、MOS管，所述的电池组的电池电压正极BAT+与MOS管的源极S端口通电连接；
所述MOS管的源极S端口、栅极G端口分别和电阻R1的两端通电连接；
所述MOS管的漏极D端口和二极管D1正极连接，二极管D1负极与MOS管的源极S端口连接；
所述MOS管的漏极D端口与BMS电源转化电路一端连接，电池组的电池电压负极BAT-与BMS电源转化电路另一端连接；
所述MOS管的栅极GMOS管的栅极G与电阻R2引脚1相连接；
所述电阻R2引脚2与三端稳压器Z1的引脚1连接，三端稳压器Z1的引脚3与电池组的电池电压负极BAT-连接，三端稳压器Z1的引脚3与电阻R3的引脚2连接；
所述电阻R3的引脚1与钥匙唤醒信号Key On连接；
所述MOS管的漏极D端口与电阻R5的引脚1连接，电阻R5的引脚2与电阻R3的引脚2连接；
所述电阻R3的引脚2与电阻R4的引脚1连接，电阻R4的引脚2与电池组的电池电压负极BAT-连接。
作为本发明进一步的方案：所述的电池组的电压为24V。
作为本发明进一步的方案：所述的三端稳压器Z1的型号为ATL431。
作为本发明进一步的方案：所述的BMS电源转化电路和外界负载连接，BMS电源转化电路用于控制外部负载的电源输入的通断。
一种BMS电源启动唤醒电路的控制方法，其方法步骤如下：
S1、上电，钥匙开关给定钥匙唤醒信号Key On，定钥匙唤醒信号Key On通过电阻R3、电阻R4分压；
S2、钥匙唤醒信号Key On经过电阻R3、电阻R4分压后，信息传输到三端稳压器Z1中；
S3、当三端稳压器Z1引脚2的电压大于额定电压时，三端稳压器Z1进入稳压工作状态；
S4、MOS管Q1导通开启，BMS电源转化电路接通电池组的电池电压正、负极后激活，后负载得电，完成给后级电源电路的电源输入；
S5、下电，MOS管Q1导通后电阻R5导通，电池组电压正极BAT+分压叠加到三端稳压器Z1引脚2上；
S6、钥匙开关给定的钥匙唤醒信号Key On电压逐渐降低，三端稳压器Z1引脚2低于额定电压，MOS管Q1断开，BMS电源转化电路切断，实现开启电压与关闭电压的滞回。
作为本发明进一步的方案：所述的步骤S3中的三端稳压器Z1引脚2的额定电压为2.5V。
作为本发明进一步的方案：所述的步骤S4中BMS电源转化电路的激活电压计算公式为
V1＝2.5/R4*(R3+R4),
此时精度由分压电阻精度和TL431的2脚2.5V基准精度决定，通常误差在1％以内。作为本发明进一步的方案：所述的步骤S6中此时的BMS电源转化电路电电压的阈值V2＝2.5*(R3+R4)/R4-R3/R5*(Vb-2.5)，
即V2＝V1-R3/R5*(Vb-2.5),此V2＜V1，
由此可根据设置R5的值来改变滞回的大小，滞回电压区间即为公式中的R3/R5*(Vb-2.5)。
与现有技术相比；本发明的有益效果是：本发明采用默认引入电源，钥匙开关仅用于唤醒电源启动电路，避免开关闭合时会产生打火拉弧的情况，提高钥匙开关的使用寿命，增加安全性，减少使用成本。本发明采用MOS管加三段稳压器ATL431的电路，实现对启动电压精准控制，且在电路设计中加入滞回设计，避免发生反复重启的抖动现象，可解决电源处于临界启动状态的抖动问题，可选择性更加灵活。本发明利用在BMS电源转换的前级电路增加控制启动电路，不依赖于后级电路，后级电路可以根据实际系统进行灵活选型。
附图说明
图1为BMS电源启动唤醒电路的电路图。
图2为BMS电源启动唤醒电路的控制方法的流程图。
具体实施方式
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；所描述的实施例仅仅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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设有”、“相连”、“连接”应做广义理解；例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，一种BMS电源启动唤醒电路，包括电池组，所述的电池组的电池电压正极BAT+和MOS管的源极S端口连接，电阻R1的两端分别和MOS管的源极S端口、栅极G端口连接，二极管D1正极和MOS管的漏极D端口连接，二极管D1负极和MOS管的源极S端口连接，MOS管的漏极D端口和BMS电源转化电路一端连接，电池组的电池电压负极BAT-和BMS电源转化电路另一端连接；采用默认引入电源，钥匙开关仅用于唤醒电源启动电路，避免开关闭合时会产生打火拉弧的情况，提高钥匙开关的使用寿命，增加安全性，减少使用成本。
电阻R2引脚1和MOS管的栅极G端口连接，电阻R2引脚2和三端稳压器Z1的引脚1连接，三端稳压器Z1的引脚3和电池组的电池电压负极BAT-连接，三端稳压器Z1的引脚3和电阻R3的引脚2连接，电阻R3的引脚1和钥匙唤醒信号Key On连接，电阻R5的引脚1和MOS管的漏极D端口连接，电阻R5的引脚2和电阻R3的引脚2连接，电阻R4的引脚1和电阻R3的引脚2连接，电阻R4的引脚2和电池组的电池电压负极BAT-连接。增加三段稳压器ATL431的电路，实现对启动电压精准控制，且在电路设计中加入滞回设计，避免发生反复重启的抖动现象，可解决电源处于临界启动状态的抖动问题，可选择性更加灵活。
所述的BMS电源转化电路和外界负载连接，BMS电源转化电路用于控制外部负载的电源输入的通断。
所述的电池组的电压为24V。
本电路工作原理如下：电池组默认为常电，及默认处于接通状态，Key On为钥匙唤醒信号。
给定Key On信号给定激活启动电路时，VKey On通过R3，R4分压，此分压接入Z1三端稳压器ATL431的2脚，此时MOS管Q1并未导通，所以R5的1脚不带电，此时仅利用ATL431的工作特性，当其2脚电压大于2.5V时，三端稳压器的进入稳压工作状态，此时MOS管Q1开启，后级负载得电，完成给后级电源电路的电源输入。
根据基尔霍夫定律，可精确得出电源电路的激活电压V1＝2.5/R4*(R3+R4),此时精度由分压电阻精度和TL431的2脚2.5V基准精度决定，通常误差在1％以内。
当完成启动后，MOS管Q1导通，其漏极D电压为Vb即为24V电池电压,此电压加在R5的1脚，设置R5的值，此时Vbat+通过R5，连接到R4，分压形成电压叠加在ATL431的2脚，此时当Key On电压逐渐降低时，使得ATL431的2脚电压低于2.5V后，电源启动电路切断，此电压低于上电时的启动电压V1，以此实现开启电压和关闭电压的滞回，解决电压处于开启临界值附近的反复重启工况。
根据基尔霍夫定律计算出下电电压的阈值V2＝2.5*(R3+R4)/R4-R3/R5*(Vb-2.5)，即V2＝V1-R3/R5*(Vb-2.5),此V2＜V1，由此可根据设置R5的值来改变滞回的大小，滞回电压区间即为公式中的R3/R5*(Vb-2.5)。
三端稳压器Z1的型号为ATL431，ATL431三端稳压器Z1精度高，可调性好，稳定性高，功耗低，延迟时间短，可以满足高速系统的需求。
本发明采用默认引入电源，钥匙开关仅用于唤醒电源启动电路，避免开关闭合时会产生打火拉弧的情况，提高钥匙开关的使用寿命，增加安全性，减少使用成本。本发明采用MOS管加三段稳压器ATL431的电路，实现对启动电压精准控制，且在电路设计中加入滞回设计，避免发生反复重启的抖动现象，可解决电源处于临界启动状态的抖动问题，可选择性更加灵活。本发明利用在BMS电源转换的前级电路增加控制启动电路，不依赖于后级电路，后级电路可以根据实际系统进行灵活选型。
如图2所示，一种BMS电源启动唤醒电路的控制方法，其方法步骤如下：
S1、上电，钥匙开关给定钥匙唤醒信号Key On，Key On通过电阻R3，电阻R4分压；
S2、钥匙唤醒信号Key On经过电阻R3、电阻R4分压后，信息传输到三端稳压器Z1中；
S3、当三端稳压器Z1引脚2的电压大于额定电压时，三端稳压器Z1进入稳压工作状态，只有三端稳压器Z1参考端引脚2的电压非常接近Vref(2.5V)时，才会有稳定的、不饱和的电流通过晶体管,并且随着参考端电压的微小变化，通过三极管的电流会从1变化到150mA；
S4、MOS管Q1导通开启，BMS电源转化电路接通电池组的电池电压正负极电压，后级负载得电，完成给后级电源电路的电源输入。
S5、下电，MOS管Q1导通后电阻R5导通，电池组电压正极BAT+分压叠加到三端稳压器Z1引脚2上；
S6、钥匙开关给定的钥匙唤醒信号Key On电压逐渐降低，三端稳压器Z1引脚2低于额定电压，MOS管Q1断开，BMS电源转化电路切断，以此实现开启电压和关闭电压的滞回，解决电压处于开启临界值附近的反复重启工况。
本发明描述采用默认引入电源，钥匙开关仅用于唤醒电源启动电路，避免开关闭合时会产生打火拉弧的情况，提高钥匙开关的使用寿命，增加安全性，减少使用成本。本发明专利采用MOS管加三段稳压器ATL431的电路，实现对启动电压精准控制，且在电路设计中加入滞回设计，避免发生反复重启的抖动现象，可解决电源处于临界启动状态的抖动问题，可选择性更加灵活。本发明利用在BMS电源转换的前级电路增加控制启动电路，不依赖于后级电路，后级电路可以根据实际系统进行灵活选型。
对于本领域技术人员而言；显然本发明不限于上述示范性实施例的细节；而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下；能够以其他的具体形式实现本发明。因此；无论从哪一点来看；均应将实施例看作是示范性的；而且是非限制性的；本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定；因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外；应当理解；虽然本说明书按照实施方式加以描述；但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案；说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见；本领域技术人员应当将说明书作为一个整体；各实施例中的技术方案也可以经适当组合；形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种BMS电源启动唤醒电路，其特征在于，包括电池组、MOS管，所述电池组的电池电压正极BAT+与MOS管的源极S端口通电连接；
所述MOS管的源极S端口、栅极G端口分别和电阻R1的两端通电连接；
所述MOS管的漏极D端口和二极管D1正极连接，二极管D1负极与MOS管的源极S端口连接；
所述MOS管的漏极D端口与BMS电源转化电路一端连接，电池组的电池电压负极BAT-与BMS电源转化电路另一端连接；
所述MOS管的栅极GMOS管的栅极G与电阻R2引脚1相连接；
所述电阻R2引脚2与三端稳压器Z1的引脚1连接，三端稳压器Z1的引脚3与电池组的电池电压负极BAT-连接，三端稳压器Z1的引脚3与电阻R3的引脚2连接；
所述电阻R3的引脚1与钥匙唤醒信号Key On连接；
所述MOS管的漏极D端口与电阻R5的引脚1连接，电阻R5的引脚2与电阻R3的引脚2连接；
所述电阻R3的引脚2与电阻R4的引脚1连接，电阻R4的引脚2与电池组的电池电压负极BAT-连接。
2.根据权利要求1所述的BMS电源启动唤醒电路，其特征在于，所述的电池组的电压为24V。
3.根据权利要求2所述的BMS电源启动唤醒电路，其特征在于，所述的三端稳压器Z1的型号为ATL431。
4.根据权利要求3所述的BMS电源启动唤醒电路，其特征在于，所述的BMS电源转化电路和外界负载连接，BMS电源转化电路用于控制外部负载的电源输入的通断。
5.权利要求1-4任一所述的BMS电源启动唤醒电路的控制方法，其特征在于，其方法步骤如下：
S1、上电，钥匙开关给定钥匙唤醒信号Key On，定钥匙唤醒信号Key On通过电阻R3、电阻R4分压；
S2、钥匙唤醒信号Key On经过电阻R3、电阻R4分压后，信息传输到三端稳压器Z1中；
S3、当三端稳压器Z1引脚2的电压大于额定电压时，三端稳压器Z1进入稳压工作状态；
S4、MOS管Q1导通开启，BMS电源转化电路接通电池组的电池电压正、负极后激活，后负载得电，完成给后级电源电路的电源输入；
S5、下电，MOS管Q1导通后电阻R5导通，电池组电压正极BAT+分压叠加到三端稳压器Z1引脚2上；
S6、钥匙开关给定的钥匙唤醒信号Key On电压逐渐降低，三端稳压器Z1引脚2低于额定电压，MOS管Q1断开，BMS电源转化电路切断，实现开启电压与关闭电压的滞回。
6.根据权利要求5所述的BMS电源启动唤醒电路的控制方法，其特征在于，所述的步骤S3中的三端稳压器Z1引脚2的额定电压为2.5V。
7.根据权利要求6所述的BMS电源启动唤醒电路的控制方法，其特征在于，所述的步骤S4中BMS电源转化电路的激活电压计算公式为
V1＝2.5/R4*(R3+R4),
此时精度由分压电阻精度和TL431的2脚2.5V基准精度决定，通常误差在1％以内。
8.根据权利要求7所述的BMS电源启动唤醒电路的控制方法，其特征在于，所述的步骤S6中此时的BMS电源转化电路电电压的阈值
V2＝2.5*(R3+R4)/R4-R3/R5*(Vb-2.5)，
即V2＝V1-R3/R5*(Vb-2.5),此V2＜V1，
由此可根据设置R5的值来改变滞回的大小，滞回电压区间即为公式中的R3/R5*(Vb-2.5)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |