CN207021726U - 一种集成式bms的预充电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种集成式BMS的预充电路，预充电路的输入端与电池组总正端连接，输出端与负载的正极连接，电池组的总负端与负载的负极连接，包括：开关控制单元、MCU控制器、预充分压单元、温度检测单元及前端检测保护单元，电池组的总正端经前端检测保护单元、开关控制单元、预充分压单元后与电池组的总负端连接，开关控制单元的控制端还与MCU控制器的控制输出端连接；温度检测单元的温度检测端与预充分压单元感应连接，输出端与MCU控制器的温度信号输入端连接。本实用新型的预充电路结构简单、体积小、成本低；更重要的是，该预充电路功耗小，有利于电池管理系统长期使用；该预充电路时效性好，提高了电池管理系统的可靠性和电池组使用的安全性。

Description

一种集成式BMS的预充电路

技术领域

本实用新型涉及电池管理系统技术领域，特别是涉及一种集成式BMS的预充电路。

背景技术

电池管理系统中均设有一个预充回路，所述预充回路用于保护主继电器。当没有预充回路时，主继电器直接与电容C连接，此时电池电压有50V以上，而电容上的电压接近为0，负载电阻为导线的电阻和继电器触点的电阻之和，所以负载电阻很小，一般都是mΩ级别。若此时将回路接通，瞬间的电流达到1000A以上，主继电器瞬间被烧坏。如果在电路中加入预充回路，可以很好的避免该情况的发生，保护主继电器。

传统的预充回路如图1所示，并联在正极继电器两端。所述预充回路由预充继电器和预充电阻组成，其中预充电阻为金属的铝壳电阻，体积比较大。电池输出时先接通预充回路，将电容C充满到接近电池电压，再接通主继电器输出至负载的时候，输出回路就不会有大电流冲击。

然而，这种预充回路具有一定的缺陷：增加的预充继电器和预充电阻不仅体积大，而且成本高；此外，安装也不方便，且增加了安装的难度和空间。并且，控制预充继电器的闭合的方式功耗大、时效性差，不利于电池组的安全使用。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种集成式BMS的预充电路，该预充电路结构简单、体积小、成本低；更重要的是，该预充电路功耗小，有利于电池管理系统长期使用；该预充电路时效性好，提高了电池管理系统的可靠性和电池组使用的安全性。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种集成式BMS的预充电路，所述预充电路的输入端与电池组总正端连接，输出端与负载的正极连接，所述电池组的总负端与所述负载的负极连接，所述预充电路包括：开关控制单元、MCU控制器、预充分压单元、温度检测单元及前端检测保护单元，

所述电池组的总正端依次经所述前端检测保护单元、所述开关控制单元、所述预充分压单元后与负载的正极连接，所述开关控制单元的控制端还与所述MCU控制器的控制输出端连接；所述温度检测单元的温度检测端与所述预充分压单元感应连接，输出端与所述MCU控制器的温度信号输入端连接。

作为进一步优选的方案，所述开关控制单元包括第一MOS管Q1、第二三极管Q2、第三MOS管Q3、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第三二极管D3，所述第三电阻R3的一端与所述MCU控制器的控制输出端连接，另一端分别与所述第二三极管Q2的基极和所述第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第二三极管Q2的发射极连接后接地，

所述第二三极管Q2的集电极与所述第六电阻R6的一端连接，所述第六电阻R6的另一端分别与所述第一MOS管Q1的G极、所述第三MOS管Q3的G极、所述第三二极管D3的阳极、所述第五电阻R5的一端连接，所述第一MOS管Q1的S极分别与所述第五电阻R5的另一端、所述第三二极管D3的阴极和所述第三MOS管Q3的S极连接，

所述第一MOS管Q1的D极与所述前端检测保护单元的输出端连接，所述第三MOS管Q3的D极与所述预充分压单元的输入端连接。

作为进一步优选的方案，所述第一MOS管Q1和所述第三MOS管Q3均为P-MOS管。

作为进一步优选的方案，所述第二三极管Q2为NPN型三极管。

作为进一步优选的方案，所述第三二极管D3为稳压二极管。

作为进一步优选的方案，所述预充分压单元包括若干个并联连接的预充电阻。

作为进一步优选的方案，所述温度检测单元包括热敏电阻TH1，第九电阻 R9和第二电容C2，

所述热敏电阻TH1的温度感应端与所述预充电阻感应连接，第一端分别与所述第九电阻R9的一端和所述MCU控制器的温度感应管脚连接，第二端接地；所述第九电阻R9的另一端与5V电源连接，所述第二电容C2与所述热敏电阻TH1并联连接。

作为进一步优选的方案，所述前端检测保护单元包括第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，

所述第一电阻R1的一端与所述电池组的总正端连接，另一端经所述第一二极管D1、所述第一电容C1后接地；所述第二电阻R2的一端与所述电池组的总正端连接，另一端与所述第一二极管D1和所述第一电容C1的之间的节点连接；所述第二二极管D2的阳极与所述电池组的总正端连接，阴极作为所述前端检测保护单元的输入端。

作为进一步优选的方案，所述第一二极管D1为稳压二极管。

本实用新型相比于现有技术的优点及有益效果如下：

1、本实用新型为一种集成式BMS的预充电路，其设有开关控制单元及预充分压单元来代替传统的预充电路中的继电器和预充电阻，使得本实用新型的预充电路体积小，占有的空间位置少，降低了安装难度，安装更方便。同时，本实用新型的开关控制单元及预充分压单元的结构简单，大大降低了使用成本。并且，本实用新型预充电路功耗较低，时效性好，提高了电池管理系统的可靠性及电池组使用的安全性。

2、本实用新型的预充电路增加了温度检测单元，可以随时检测预充电阻的温度，在温度过高时关断预充回路保护整个回路的安全，进一步提高了电池管理系统的可靠性。

附图说明

图1为传统的预充电路的原理框图；

图2为本实用新型的集成式BMS的预充电路的原理框图；

图3为图2的预充电路的电路原理图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例

请参阅图2，本实用新型提供一种集成式BMS的预充电路10，所述预充电路10的输入端与电池组总正端连接，输出端与负载的正极连接，所述电池组的总负端与所述负载的负极连接，所述负载的两端还并联有一大电容。所述预充电路10包括：开关控制单元100、MCU控制器200、预充分压单元300、温度检测单元400及前端检测保护单元500，

所述电池组的总正端经所述前端检测保护单元500、所述开关控制单元100、所述预充分压单元300后与所述负载的正极连接，所述开关控制单元100的控制端还与所述MCU控制器200的控制输出端连接；所述温度检测单元400的温度检测端与所述预充分压单元300感应连接，输出端与所述MCU控制器200的温度信号输入端连接。

要说明的是，所述开关控制单元100用于控制预充回路的导通或者关闭； 所述MCU控制器200用于接收指令或者发出控制指令；所述预充分压单元300用于加大承受电流的能力和加快散热的速度，使得预充电路在一个完全的电流和温度下工作；所述温度检测单元400用于检测电阻的温度，当出现温度高于某一温度阈值时，将发送报警信号给MCU控制器200；所述前端检测保护单元500用于检测电池组是否有电压输入，并具有一定的限流作用。

请参阅图3，所述开关控制单元100包括第一MOS管Q1、第二三极管Q2、第三MOS管Q3、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第三二极管D3，

所述第三电阻R3的一端与所述MCU控制器200的控制输出端连接，另一端分别与所述第二三极管Q2的基极和所述第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第二三极管Q2的发射极连接后接地，

所述第二三极管Q2的集电极与所述第六电阻R6的一端连接，所述第六电阻R6的另一端分别与所述第一MOS管Q1的G极、所述第三MOS管Q3的G极、所述第三二极管D3的阳极、所述第五电阻R5的一端连接，所述第一MOS管Q1的S极分别与所述第五电阻R5的另一端、所述第三二极管D3的阴极和所述第三MOS管Q3的S极连接，

所述第一MOS管Q1的D极与所述前端检测保护单元500的输出端连接，所述第三MOS管Q3的D极与所述预充分压单元300的输入端连接。

要说明的是，所述第一MOS管Q1和所述第三MOS管Q3为P-MOS管。第一MOS管Q1和所述第三MOS管Q3作为开关器件，具有控制预充回路导通或者关闭的作用。所述第二三极管Q2为NPN型三极管。第二三极管Q2起驱动第一MOS管Q1和第三MOS管Q3导通或者关闭的作用。所述第三二极管D3为稳压二极管。第三二极管D3保护第一MOS管Q1、第三MOS管Q3不被大电压击穿。进一步的，第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6在电路中均为限流和保护作用，

还要说明的是，所述预充分压单元300包括若干个并联连接的预充电阻。在本实施例中，预充电阻为并联连接的第七电阻R7和第八电阻R8，预充电阻采用一种大功率直插式的电阻，为了加大承受电流的能力和加快散热的速度， 可以并多个预充电阻，不局限并两个。并且，可以根据预充电流的大小，选择合适的阻值。

要说明的是，所述温度检测单元400包括热敏电阻TH1，第九电阻R9和第二电容C2，所述热敏电阻TH1的温度感应端与所述预充电阻感应连接，第一端分别与所述第九电阻R9的一端和所述MCU控制器200的温度感应管脚连接，第二端接地；所述第九电阻R9的另一端与5V电源连接，所述第二电容C2与所述热敏电阻TH1并联连接。所述温度检测单元400随时都可以坚持预充电阻的温度，当检测到温度达到一定阈值时，可以通过MCU控制器200关断预充回路，保护整个预充回路不被破坏。其中，热敏电阻TH1作为温度的检测探头，5V电源经第九电阻R9后提供基准电压，第二电容C2起到滤波的作用。

还要说明的是，所述前端检测保护单元500包括第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，所述第一电阻R1的一端与所述电池组的总正端连接，另一端经所述第一二极管D1、所述第一电容C1后接地；所述第二电阻R2的一端与所述电池组的总正端连接，另一端与所述第一二极管D1和所述第一电容C1的连接端连接；所述第二二极管D2的阳极与所述电池组的总正端连接，阴极作为所述前端检测保护单元500的输入端。具体的，所述第一二极管D1为稳压二极管。其中，第二二极管D2起到防止电池反接的作用，第一电阻R1起到限流的作用，第一二极管D1起到保护电路的作用，第一电容C1和第二电阻R2组成滤波单元，起到滤波的效果。

具体的工作过程如下：

预充开始前，前端检测保护单元的输入端口检测电池组是否有电压输入，当检测到有电压输入，开始下一步。此时MCU控制器给MCU_PRE一个高电平，第二三极管Q2导通，第二三极管将Q2的集电极，也就是第一MOS管Q1和第三MOS管Q3的G极拉低，此时第一MOS管Q1和第三MOS管Q3导通，整个回路导通，电池电压通过预充电阻将负载端的大电容充满。温度检测单元随时检测预充电阻的温度，当发现温度达到一定的阈值时，可以通过MCU控制器给MCU_PRE一个低电平，关断预充回路，保护整个回路。

本实用新型为一种集成式BMS的预充电路，其设有开关控制单元及预充分 压单元来代替传统的预充电路中的继电器和预充电阻，使得本实用新型的预充电路体积小，占有的空间位置少，降低了安装难度，安装更方便。同时，本实用新型的开关控制单元及预充分压单元的结构简单，大大降低了使用成本。并且，本实用新型预充电路功耗较低，时效性好，提高了电池管理系统的可靠性及电池组使用的安全性。

以上所述实施方式仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种集成式BMS的预充电路，所述预充电路的输入端与电池组总正端连接，输出端与负载的正极连接，所述电池组的总负端与所述负载的负极连接，其特征在于，所述预充电路包括：开关控制单元、MCU控制器、预充分压单元、温度检测单元及前端检测保护单元，

所述电池组的总正端依次经所述前端检测保护单元、所述开关控制单元、所述预充分压单元后与负载的正极连接，所述开关控制单元的控制端还与所述MCU控制器的控制输出端连接；所述温度检测单元的温度检测端与所述预充分压单元感应连接，输出端与所述MCU控制器的温度信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的集成式BMS的预充电路，其特征在于，所述开关控制单元包括第一MOS管Q1、第二三极管Q2、第三MOS管Q3、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第三二极管D3，所述第三电阻R3的一端与所述MCU控制器的控制输出端连接，另一端分别与所述第二三极管Q2的基极和所述第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第二三极管Q2的发射极连接后接地，

所述第二三极管Q2的集电极与所述第六电阻R6的一端连接，所述第六电阻R6的另一端分别与所述第一MOS管Q1的G极、所述第三MOS管Q3的G极、所述第三二极管D3的阳极、所述第五电阻R5的一端连接，所述第一MOS管Q1的S极分别与所述第五电阻R5的另一端、所述第三二极管D3的阴极和所述第三MOS管Q3的S极连接，

所述第一MOS管Q1的D极与所述前端检测保护单元的输出端连接，所述第三MOS管Q3的D极与所述预充分压单元的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的集成式BMS的预充电路，其特征在于，所述第一MOS管Q1和所述第三MOS管Q3均为P-MOS管。

4.根据权利要求2所述的集成式BMS的预充电路，其特征在于，所述第二三极管Q2为NPN型三极管。

5.根据权利要求2所述的集成式BMS的预充电路，其特征在于，所述第三二极管D3为稳压二极管。

6.根据权利要求1所述的集成式BMS的预充电路，其特征在于，所述预 充分压单元包括若干个并联连接的预充电阻。

7.根据权利要求6所述的集成式BMS的预充电路，其特征在于，所述温度检测单元包括热敏电阻TH1，第九电阻R9和第二电容C2，

所述热敏电阻TH1的温度感应端与所述预充电阻感应连接，第一端分别与所述第九电阻R9的一端和所述MCU控制器的温度感应管脚连接，第二端接地；所述第九电阻R9的另一端与5V电源连接，所述第二电容C2与所述热敏电阻TH1并联连接。

8.根据权利要求1所述的集成式BMS的预充电路，其特征在于，所述前端检测保护单元包括第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，

所述第一电阻R1的一端与所述电池组的总正端连接，另一端经所述第一二极管D1、所述第一电容C1后接地；所述第二电阻R2的一端与所述电池组的总正端连接，另一端与所述第一二极管D1和所述第一电容C1的之间的节点连接；所述第二二极管D2的阳极与所述电池组的总正端连接，阴极作为所述前端检测保护单元的输入端。

9.根据权利要求8所述的集成式BMS的预充电路，其特征在于，所述第一二极管D1为稳压二极管。