CN207490551U - 一种电动汽车功率回路和电池管理系统及其供电电路 - Google Patents

一种电动汽车功率回路和电池管理系统及其供电电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车功率回路和电池管理系统及其供电电路，该供电电路包括低压供电单元和高压供电单元，低压供电单元包括第一DC/DC转换器，高压供电单元包括第二DC/DC转换器，第一DC/DC转换单元输入端接入低压电源，第二DC/DC转换器输入端接入高压电池组，二者的输出端接入电池管理系统的电源端口；第二DC/DC转换器与第一DC/DC转换器逻辑或连接；第二DC/DC转换器为可实现电气隔离的隔离型DC/DC转换器。本实用新型电池管理系统除了可以使得BMS在低压电源关闭的情况下，仍然可以使用来自高压电池组的高压电源工作，由于高压电池组的容量非常大，所以足以维持BMS长期工作。

Description

一种电动汽车功率回路和电池管理系统及其供电电路
技术领域
本实用新型涉及电池管理领域，特别是涉及一种电动汽车功率回路和电池管理系统及其供电电路。
背景技术
目前国内的电动汽车行业发展迅速，典型的电动汽车功率回路原理如图1所示：电动汽车功率回路包含以下几个主要部分：1.高压电池组(内部包含有电池管理系统，简称BMS)，2.电机驱动器，3.电机，4.DC/DC模块及12V低压铅酸电池(12V低压铅酸电池，下文简称小电瓶)。其具体工作过程如下：开机时闭合K1，由小电瓶给BMS供电，BMS上电工作，BMS检测高压电池组正常后闭合K2，电机驱动器高压回路上电，驱动器处于待命状态，随时可以根据命令驱动电机运行，DC/DC上电后输出12V低压电源为小电瓶充电，同时为车上12V电气负载供电。
目前电动汽车上的电池管理系统均使用电动车上的小电瓶供电，由于小电瓶容量较小，DC/DC停止充电后无法维持BMS长期工作，因此在整车下电后(此时DC/DC也关机停止工作)，BMS不得不处于关机状态以降低功耗，处于关机状态的BMS是无法对电池包进行监控管理的，这使得电池包处于一种无管控状态，导致电池组处于风险之中，尤其是长期不使用的车辆，电池包长期得不到管理的情况下，很可能出现电池包损坏，甚至出现自燃起火等恶性事故。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本实用新型目的在于提出一种电动汽车功率回路和电池管理系统及其供电电路，以解决上述现有技术存在的BMS无法长期工作的技术问题。
为此，本实用新型提出一种电池管理系统的供电电路，包括低压供电单元和高压供电单元，所述低压供电单元包括第一DC/DC转换器，所述第一DC/DC转换单元输入端接入低压电源，其输出端接入电池管理系统的电源端口；所述高压供电单元包括第二DC/DC转换器，所述第二DC/DC转换器输入端接入高压电池组，其输出端接入电池管理系统的电源端口；所述第二DC/DC转换器与所述第一DC/DC转换器逻辑或连接；所述第二DC/DC转换器为可实现电气隔离的隔离型DC/DC转换器。
本实用新型提出的供电电路还包括以下技术特征：
所述第二DC/DC转换器的输入端设置有高压开关，所述高压开关可切断或导通高压供电单元；所述高压开关可手动闭合；或由所述电池管理系统控制闭合或断开。
所述高压供电单元包括两个或两个以上相互并联后为所述电池管理系统供电的所述第二DC/DC转换器。
所述低压供电单元可提供12V或24V的电压；所述高压供电单元可提供100V～450V的电压。
同时，本实用新型还提出了一种电池管理系统，包括低压供电单元和高压供电单元，所述低压供电单元包括第一DC/DC转换器，所述第一DC/DC转换单元输入端接入低压电源，其输出端接入电池管理系统的电源端口；所述高压供电单元包括第二DC/DC转换器，所述第二DC/DC转换器输入端接入高压电池组，其输出端接入电池管理系统的电源端口；所述第二DC/DC转换器与所述第一DC/DC转换器逻辑或连接；所述第二DC/DC转换器为隔离型DC/DC转换器。
最后，本实用新型还提出了一种电动汽车功率回路，包括电池管理系统、高压电池组、第三DC/DC转换器、电机驱动器、低压电源和电机；所述高压电池组包括N个相互串联的电池，其正负极输出母线间连接所述第三DC/DC转换器和电机驱动器；所述高压电池组与所述第三DC/DC转换器和电机驱动器之间设有电源开关；所述电机驱动器控制电机的驱动；所述第三DC/DC转换器连接所述低压电源，在所述电源开关闭合时可为所述低压电源充电；所述低压电源连接所述电池管理系统，其两者之间设有低压开关，所述低压电源在所述低压开关闭合时可为所述电源管理系统供电；所述电池管理系统用于管理所述高压电池组；所述电池管理系统包括低压供电单元和高压供电单元，所述低压供电单元包括第一DC/DC转换器，所述第一DC/DC转换单元输入端接入所述低压电源，其输出端接入电池管理系统的电源端口；所述高压供电单元包括第二DC/DC转换器，所述第二DC/DC转换器输入端接入所述高压电池组，其输出端接入电池管理系统的电源端口；所述第二DC/DC转换器与所述第一DC/DC转换器逻辑或连接；所述第二DC/DC转换器为可实现电气隔离的隔离型DC/DC转换器。
本实用新型提出的电动汽车功率回路还包括以下技术特征：
所述第二DC/DC转换器的输入端设置有高压开关，所述高压开关可切断或导通高压供电单元；所述高压开关可手动闭合；或由所述电池管理系统控制闭合或断开。
所述高压供电单元包括两个或两个以上相互并联后为所述电池管理系统供电的所述第二DC/DC转换器。
所述低压供电单元可提供12V或24V的电压。所述高压供电单元可提供100V～450V的电压。
本实用新型与现有技术对比的有益效果包括：本实用新型电池管理系统除了可以使用低压电源供电工作外，还可通过一路高压电源供电，使得BMS在低压电源关闭的情况下，仍然可以使用来自高压电池组的高压电源工作，由于高压电池组的容量非常大，对于纯电动汽车而言，高压电池组的容量可达小电瓶的50倍以上，所以足以维持BMS长期工作。
附图说明
图1是本实用新型现有电动汽车功率回路示意图；
图2是本实用新型具体实施方式供电电路示意图。
图3是本实用新型具体实施方式的电动汽车功率回路示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。
参照以下附图，将描述非限制性和非排他性的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。
如图2所示的电池管理系统的供电电路，包括低压供电单元和高压供电单元，低压供电单元包括第一DC/DC转换器，第一DC/DC转换器为图中所示的DC/DC，第一DC/DC转换单元输入端接入低压电源，其输出端接入电池管理系统的电源端口；高压供电单元包括第二DC/DC转换器，第二DC/DC转换器输入端接入高压电池组，其输出端接入电池管理系统的电源端口；第二DC/DC转换器与第一DC/DC转换器逻辑或连接；第二DC/DC转换器为可实现电气隔离的隔离型DC/DC转换器。第二DC/DC转换器的输入端设置有可手动闭合或开启的高压开关，高压开关可切断或导通高压供电单元。在本实施例的其他变通实施例中，第二DC/DC转换器的输入端设置有由电池管理系统控制闭合或断开的高压开关K3。
本实施例是应用于电动汽车的，低压供电单元可提供12V或24V的电压。高压供电单元可提供100V～450V的电压。
本实施例在原有BMS的基础上，在BMS内部增加一路100V～450V输入的高压电源单元(大部分的乘用车的高压电池组的电源范围在100V～450V之间)，该电源是隔离型DC/DC，可以实现高低压之间的电气隔离，该电源的输出通过二极管(D1和D2)同BMS原有的12V DC/DC电源输出进行逻辑或后为BMS内部控制电路(BMS原有电路)供电，BMS工作时会监控高压电池组状态，如果发现高压电池组不满足继续供电的条件，就会控制K3开关断开，停止高压供电，然后，BMS使用小电瓶(低压电源)电源继续工作或者直接进入关机状态。
上述供电电路可以形成的电池管理系统，所以本实施例提出了一种电池管理系统，包括增加的上述高压电源单元。
本实施例改进的电池管理系统可以应用在电动汽车的功率回路中，所以本实施例提出还提出了一种电动汽车功率回路，如图3所示，包括电池管理系统BMS、高压电池组、第三DC/DC转换器(图中最右侧的DC/DC)、电机驱动器、低压电源和电机；高压电池组包括N个相互串联的电池，其正负极输出母线间连接第三DC/DC转换器和电机驱动器；高压电池组与第三DC/DC转换器和电机驱动器之间设有电源开关K2；电机驱动器控制电机的驱动；第三DC/DC转换器连接低压电源，在电源开关闭合时可为低压电源充电；低压电源连接电池管理系统，其两者之间设有低压开关K1，低压电源在低压开关闭合时可为电源管理系统供电；电池管理系统用于管理高压电池组；电池管理系统包括低压供电单元和高压供电单元，低压供电单元包括第一DC/DC转换器(如图3中左下所示的DC/DC)，第一DC/DC转换单元输入端接入低压电源，其输出端接入电池管理系统的电源端口；高压供电单元包括第二DC/DC转换器(如图中所示的隔离型DC/DC)，第二DC/DC转换器输入端接入高压电池组，其输出端接入电池管理系统的电源端口；第二DC/DC转换器与第一DC/DC转换器逻辑或连接；第二DC/DC转换器为可实现电气隔离的隔离型DC/DC转换器。
上述的高压供电单元，为了提高高压供电单元的可靠性，避免DC/DC电源有器件失效导致无法工作的可能性，可设置两个或两个以上相互并联后为电池管理系统供电的第二DC/DC转换器。
本实施例对电池管理系统进行了优化，由此电池管理系统除了可以使用低压供电单元外，还可以使用高压供电单元供电，使得BMS在小电瓶关闭的情况下，仍然可以使用来自高压电池组的电源工作，由于高压电池组的容量非常大，对于纯电动汽车而言，高压电池组的容量可达小电瓶的50倍以上，足以维持BMS长期工作。
另外，BMS内部增加的一路高压供电的隔离型DC/DC电源，该电源和BMS上原有DC/DC电源的输出进行逻辑或后为BMS电路供电，由此，可实现BMS的方便控制，例如，正常情况下，BMS在监控高压电池组的状态时，如果发现该高压电池组不满足继续供电条件(如总压过低或者某一单体过低等异常情况)，BMS控制电路会关闭高压开关K3，停止使用高压电池阻供电，如果此时小电瓶供电正常，就使用小电瓶供电，否则就关闭所有电源使电池管理系统进入关机状态。在没有小电瓶供电，只有高压供电单元供电的场合(例如整车下电，关闭图3中电源开关K1时)，高压供电的隔离型DC/DC电源可以工作在一种间歇式模式中:运行→休眠→运行→休眠，该高压供电单元按照一定时间间隔，周而复始的在运行和休眠两种状态间转换，这种间歇式工作模式，可以有效降低系统的平均功耗，在该高压供电单元处于休眠状态时，BMS也处于休眠状态，整个系统功耗得以降低，在该高压供电单元自动恢复运行后，BMS也自动恢复运行。
本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例仅是用来描述一个或多个特定实施方式。
尽管已经描述和叙述了被看作本实用新型的示范实施例，本领域技术人员将会明白，可以对其作出各种改变和替换，而不会脱离本实用新型的精神。另外，可以做出许多修改以将特定情况适配到本实用新型的教义，而不会脱离在此描述的本实用新型中心概念。所以，本实用新型不受限于在此披露的特定实施例，但本实用新型可能还包括属于本实用新型范围的所有实施例及其等同物。

Claims (10)

1.一种电池管理系统的供电电路，其特征在于：包括低压供电单元和高压供电单元，所述低压供电单元包括第一DC/DC转换器，所述第一DC/DC转换单元输入端接入低压电源，其输出端接入电池管理系统的电源端口；所述高压供电单元包括第二DC/DC转换器，所述第二DC/DC转换器输入端接入高压电池组，其输出端接入电池管理系统的电源端口；所述第二DC/DC转换器与所述第一DC/DC转换器逻辑或连接；所述第二DC/DC转换器为可实现电气隔离的隔离型DC/DC转换器。
2.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述第二DC/DC转换器的输入端设置有高压开关，所述高压开关可切断或导通高压供电单元；所述高压开关可手动闭合；或由所述电池管理系统控制闭合或断开。
3.如权利要求1或2所述的供电电路，其特征在于，所述高压供电单元包括两个或两个以上相互并联后为所述电池管理系统供电的所述第二DC/DC转换器。
4.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述低压供电单元可提供12V或24V的电压。
5.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述高压供电单元可提供100V～450V的电压。
6.一种电池管理系统，其特征在于：包括低压供电单元和高压供电单元，所述低压供电单元包括第一DC/DC转换器，所述第一DC/DC转换单元输入端接入低压电源，其输出端接入电池管理系统的电源端口；所述高压供电单元包括第二DC/DC转换器，所述第二DC/DC转换器输入端接入高压电池组，其输出端接入电池管理系统的电源端口；所述第二DC/DC转换器与所述第一DC/DC转换器逻辑或连接；所述第二DC/DC转换器为隔离型DC/DC转换器。
7.一种电动汽车功率回路，包括电池管理系统、高压电池组、第三DC/DC转换器、电机驱动器、低压电源和电机；所述高压电池组包括N个相互串联的电池，其正负极输出母线间连接所述第三DC/DC转换器和电机驱动器；所述高压电池组与所述第三DC/DC转换器和电机驱动器之间设有电源开关；所述电机驱动器控制电机的驱动；所述第三DC/DC转换器连接所述低压电源，在所述电源开关闭合时可为所述低压电源充电；所述低压电源连接所述电池管理系统，其两者之间设有低压开关，所述低压电源在所述低压开关闭合时可为所述电源管理系统供电；所述电池管理系统用于管理所述高压电池组；其特征在于：
所述电池管理系统包括低压供电单元和高压供电单元，所述低压供电单元包括第一DC/DC转换器，所述第一DC/DC转换单元输入端接入所述低压电源，其输出端接入电池管理系统的电源端口；所述高压供电单元包括第二DC/DC转换器，所述第二DC/DC转换器输入端接入所述高压电池组，其输出端接入电池管理系统的电源端口；所述第二DC/DC转换器与所述第一DC/DC转换器逻辑或连接；所述第二DC/DC转换器为可实现电气隔离的隔离型DC/DC转换器。
8.如权利要求7所述的电动汽车功率回路，其特征在于，所述第二DC/DC转换器的输入端设置有高压开关，所述高压开关可切断或导通高压供电单元；所述高压开关可手动闭合；或由所述电池管理系统控制闭合或断开。
9.如权利要求7所述的电动汽车功率回路，其特征在于，所述高压供电单元包括两个或两个以上相互并联后为所述电池管理系统供电的所述第二DC/DC转换器。
10.如权利要求7所述的电动汽车功率回路，其特征在于，所述低压供电单元可提供12V或24V的电压，所述高压供电单元可提供100V～450V的电压。
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