CN208028594U - 直流充电机中bms辅助电源多电压等级切换的保护电路 - Google Patents

Abstract

为了解决现有技术中防倒灌保护多采用普通二极管而导致的发热等技术问题，本实用新型提出了直流充电机中BMS辅助电源多电压等级切换的保护电路，包括：N沟道MOSFET、电压比较器以及第一电阻、第二电阻、第三电阻；其中，所述的N沟道MOSFET的源极作为保护电路的输入端与开关电源的正极输出端相连；该N沟道MOSFET的漏极作为保护电路的输出端连接至继电器模块的输入端；该N沟道MOSFET的栅极连接电压比较器的电源端；该电压比较器的接地端作为保护电路的接地端接地。本实用新型使用N沟道MOSFET，配合电压比较器实现防倒灌的功能。

Description

直流充电机中BMS辅助电源多电压等级切换的保护电路

技术领域

本实用新型涉及电动汽车充电设备领域，具体为直流充电机中BMS辅助电源多电压等级切换的保护电路。

背景技术

电动汽车充电机是一种专为电动汽车的车用电池充电的设备，是对电池充电时用到的有特定功能的电力转换装置。

电动汽车充电机可以分为直流充电机和交流充电机。其中的直流充电机：指采用直流充电模式为电动汽车动力蓄电池总成进行充电的充电机。直流充电模式是以充电机输出的可控直流电源直接对动力蓄电池总成进行充电的模式。

随着电动汽车的普及，充电设备的需求量越来越大，直流充电设备输出功率大，能够快速的为电动汽车、客车充电补电，越来越受到用户的青睐。

为了避免应用过程中出现不同车辆和充电设施之间还存在不能完全兼容的问题，国家标准委2015年出台了新的电动车充电标准，简称新国标。新国标相对于旧标准有很多改进的地方，包括提高了电压和电流等级，从而提高了充电功率，缩短了充电的时间，并且调整了信号针和机械锁的部分尺寸，优化了连接时序，明确了电子锁的有关要求，提高充电安全性等，解决了兼容问题，按照新国标做的充电桩和车，可以不分品牌的互联互通了，以后电动汽车在充电桩上充电就像手机一样方便了。但是，市面上还是存在2015年以前售出的电动汽车，这类汽车也需要充电机的支持。

但新老国标中电动汽车BMS辅助电源要求不同，当前市场上电动汽车BMS辅助电源电压等级存在两种：12V和24V。为了兼容两种电压等级的电动汽车，很多充电设备厂家生产了可切换BMS辅助电源的直流充电机。使用两个开关电源给BMS供电，且大多使用大电流二极管进行开关电源的防倒灌保护。

一方面，普通二极管压降大，大约为0.7V，影响实际的BMS供电电压；另一方面由于BMS辅助电源输出电流较大，经过二极管时将产生很大损耗，这些损耗会造成二极管周围温度升高，影响器件性能，且需要增加散热器件。使用普通二极管作为限流的技术手段即浪费资源，又不够经济。

实用新型内容

为了解决现有技术中防倒灌保护多采用普通二极管而导致的发热等技术问题，本实用新型提出了直流充电机中BMS辅助电源多电压等级切换的保护电路。

所述的直流充电机中BMS辅助电源多电压等级切换的保护电路，不同电压等级的开关电源模块通过继电器模块进行通断连接从而实现BMS电源输入端的电压等级切换，开关电源模块与继电器模块之间均串联有用于防止电流倒灌的保护电路；其特征在于：所述的保护电路包括：一N沟道MOSFET、一电压比较器以及第一电阻、第二电阻、第三电阻；

其中，所述的N沟道MOSFET的源极作为保护电路的输入端与开关电源模块的正极输出端相连；该N沟道MOSFET的漏极作为保护电路的输出端连接至继电器模块的输入端；该N沟道MOSFET的栅极连接电压比较器的电源端；该电压比较器的接地端作为保护电路的接地端接地；该电压比较器的同相输入端串联第二电阻连接至开关电源模块的输出端的正极；该电压比较器的反相输入端串联第一电阻后连接至继电器模块的输入端；该电压比较器的输出端串联第三电阻后与N沟道MOSFET的栅极连接。

进一步的，所述的开关电源模块包括24VDC开关电源和12VDC开关电源；所述的保护电路包括与24VDC开关电源和12VDC开关电源分别对应的第一保护电路和第二保护电路；所述的继电器模块包括用于切换电压的带有常开、常闭触点的第一继电器和用于控制BMS电源输入端通断的双刀双掷的第二继电器；

其中，所述的24VDC开关电源的正极输出端与第一保护电路的输入端连接；所述的第一保护电路的输出端与第一继电器的常开触点的一端连接；该第一继电器的常开触点的另一端与第二继电器双路开关中的一路输入端连接；

所述的12VDC开关电源的正极输出端与第二保护电路的输入端连接；所述的第二保护电路的输出端与第一继电器的常闭触点的一端连接；该第一继电器的常闭触点的另一端与第二继电器的双路开关中的另一路输入端连接；

该第二继电器的双路开关的输出端分别连接BMS电源输入端的正极和负极；

其中，该24VDC开关电源负极输出端、12VDC开关电源负极输出端以及第一保护电路、第二保护电路接地端串联后接地。

本实用新型所带来的有益效果为：本实用新型使用N沟道MOSFET，配合电压比较器实现防倒灌的功能。正常情况下，本实用新型的输出端电压低于输入端电压，N沟道MOSFET导通，BMS可正常工作。当本实用新型出现输出端电压高于输入端电压的情况，电压比较器的输出端变为低电平，将N沟道MOSFET关断，本实用新型输出端的高电压将不会对输入端的开关电源模块造成电流倒灌损坏。

进一步的，由于N沟道MOSFET内阻较低，使用其作为防倒灌器件，在大电流时，将产生较小的能量损耗和压降，减少发热，保证BMS辅助电源的稳定和可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型的原理图。

图2为本实用新型具体使用时的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，直流充电机中BMS辅助电源多电压等级切换的保护电路，不同电压等级的开关电源模块1通过继电器模块2进行通断连接从而实现BMS电源输入端3的电压等级切换，开关电源模块1与继电器模块2之间均串联有用于防止电流倒灌的保护电路4；其特征在于：所述的保护电路4包括：一N沟道MOSFETQ1、一电压比较器U1以及第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3；

其中，所述的N沟道MOSFETQ1的源极作为保护电路4的输入端与开关电源模块1的正极输出端相连；该N沟道MOSFETQ1的漏极作为保护电路4的输出端连接至继电器模块2的输入端；该N沟道MOSFETQ1的栅极连接电压比较器U1的电源端；该电压比较器U1的接地端作为保护电路4的接地端接地；该电压比较器U1的同相输入端串联第二电阻R2连接至开关电源模块1的输出端的正极；该电压比较器U1的反相输入端串联第一电阻R1后连接至继电器模块2的输入端；该电压比较器U1的输出端串联第三电阻R3后与N沟道MOSFETQ1的栅极连接。

需要明确的是：继电器模块2通过常开、常闭触点的通断控制从而实现BMS电源输入端3的电压等级切换，是本领域人员可以知悉的现有技术。

具体实施例I：为适应现有市场的需求，仅对电动汽车BMS辅助电源电压等级设置为两种：12V和24V，其他多等级的切换其方法与本实施例一致，本领域人员可以根据本实施例直接得出，本文不再赘述。

进一步的，如图2，所述的开关电源模块1包括24VDC开关电源P1和12VDC开关电源P2；所述的保护电路4包括与24VDC开关电源P1和12VDC开关电源P2分别对应的第一保护电路401和第二保护电路402；所述的继电器模块2包括用于切换电压的带有常开、常闭触点的第一继电器K1和用于控制BMS电源输入端3通断的双刀双掷的第二继电器K2；

其中，所述的24VDC开关电源P1的正极输出端与第一保护电路401的输入端连接；所述的第一保护电路401的输出端与第一继电器K1的常开触点的一端连接；该第一继电器K1的常开触点的另一端与第二继电器K2双路开关中的一路输入端连接；

所述的12VDC开关电源P2的正极输出端与第二保护电路402的输入端连接；所述的第二保护电路402的输出端与第一继电器K1的常闭触点的一端连接；该第一继电器K1的常闭触点的另一端与第二继电器K2的双路开关中的另一路输入端连接；

该第二继电器K2的双路开关的输出端分别连接BMS电源输入端3的正极和负极；

其中，该24VDC开关电源P1负极输出端、12VDC开关电源P2负极输出端以及第一保护电路401、第二保护电路402接地端串联后接地。

本实用新型的工作原理是：使用N沟道MOSFETQ1作为输入和输出控制开关，通过电压比较器U1控制N沟道MOSFETQ1的导通和关断。正常工作时，本实用新型的输入端In电压高于输出端Out电压，此时电压比较器U1输出高电平，Q1导通。电流流向为：从输入端In至输出端Out。

如果保护电路输出端Out电压大于输入端In电压，则电压比较器U1输出低电平，Q1断开，防止了开关电源模块1输出端倒灌。

本实用新型使用N沟道MOSFET，配合电压比较器实现防倒灌的功能。正常情况下，本实用新型的输出端电压低于输入端电压，N沟道MOSFET导通，BMS可正常工作。当本实用新型出现输出端电压高于输入端电压的情况，电压比较器的输出端变为低电平，将N沟道MOSFET关断，本实用新型输出端的高电压将不会对输入端的开关电源模块造成电流倒灌损坏。

由于N沟道MOSFET内阻较低，使用其作为防倒灌器件，在大电流时，将产生较小的能量损耗和压降，减少发热，保证BMS辅助电源的稳定和可靠。

需要明确的是：所述的BMS指电池管理系统（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM）；电池管理系统（BMS）是电池与用户之间的纽带，主要对象是二次电池，主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，可用于电动汽车，电瓶车，机器人，无人机等。

以上所述仅为实用新型的较佳实施例而己，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.直流充电机中BMS辅助电源多电压等级切换的保护电路，不同电压等级的开关电源模块（1）通过继电器模块（2）进行通断连接从而实现BMS电源输入端（3）的电压等级切换，开关电源模块（1）与继电器模块（2）之间均串联有用于防止电流倒灌的保护电路（4）；其特征在于：所述的保护电路（4）包括：一N沟道MOSFET（Q1）、一电压比较器（U1）以及第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第三电阻（R3）；

其中，所述的N沟道MOSFET（Q1）的源极作为保护电路（4）的输入端与开关电源模块（1）的正极输出端相连；该N沟道MOSFET（Q1）的漏极作为保护电路（4）的输出端连接至继电器模块（2）的输入端；该N沟道MOSFET（Q1）的栅极连接电压比较器（U1）的电源端；该电压比较器（U1）的接地端作为保护电路（4）的接地端接地；该电压比较器（U1）的同相输入端串联第二电阻（R2）连接至开关电源模块（1）的输出端的正极；该电压比较器（U1）的反相输入端串联第一电阻（R1）后连接至继电器模块（2）的输入端；该电压比较器（U1）的输出端串联第三电阻（R3）后与N沟道MOSFET（Q1）的栅极连接。

2.根据权利要求1所述的直流充电机中BMS辅助电源多电压等级切换的保护电路，其特征在于：所述的开关电源模块（1）包括24VDC开关电源（P1）和12VDC开关电源（P2）；所述的保护电路（4）包括与24VDC开关电源（P1）和12VDC开关电源（P2）分别对应的第一保护电路（401）和第二保护电路（402）；所述的继电器模块（2）包括用于切换电压的带有常开、常闭触点的第一继电器（K1）和用于控制BMS电源输入端（3）通断的双刀双掷的第二继电器（K2）；

其中，所述的24VDC开关电源（P1）的正极输出端与第一保护电路（401）的输入端连接；所述的第一保护电路（401）的输出端与第一继电器（K1）的常开触点的一端连接；该第一继电器（K1）的常开触点的另一端与第二继电器（K2）双路开关中的一路输入端连接；

所述的12VDC开关电源（P2）的正极输出端与第二保护电路（402）的输入端连接；所述的第二保护电路（402）的输出端与第一继电器（K1）的常闭触点的一端连接；该第一继电器（K1）的常闭触点的另一端与第二继电器（K2）的双路开关中的另一路输入端连接；

该第二继电器（K2）的双路开关的输出端分别连接BMS电源输入端（3）的正极和负极；

其中，该24VDC开关电源（P1）负极输出端、12VDC开关电源（P2）负极输出端以及第一保护电路（401）、第二保护电路（402）接地端串联后接地。