CN208971163U - Bms电源系统和电动设备 - Google Patents

Abstract

一种BMS电源系统及电动设备，BMS电源系统包括开关管、第一供电电路、第二供电电路、电源管理单元、微处理器及继电器驱动单元，微处理器控制所述开关管通断，电源管理单元检测到所述电源异常或微处理器故障输出故障信号至控制主正继电器和/或主负继电器断开。微处理器检测到故障时，可发出故障信号给电源管理单元，电源管理单元检测到输出电压异常或故障信号时，可发出故障信号至继电器驱动断开主正、主负继电器，便于应用层诊断故障来源，避免了BMS系统在出现故障时只作提醒，不能及时切断供电，有安全隐患的问题。

Description

BMS电源系统和电动设备

技术领域

本实用新型属于电池管理技术领域，尤其涉及一种BMS电源系统和电动设备。

背景技术

BMS(Battery Management System，电池管理系统)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。

目前，传统的BMS的电源无看门狗功能，在MCU(Micro Control Unit，微控制单元)出现故障时只作提醒，不能及时切断供电，有安全隐患。市面上 BMS电源无外围电路检测功能，有安全隐患。市面上BMS电源导通压降过高，影响电源工作效率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种BMS电源系统和电动设备，旨在解决传统的BMS系统在出现故障时只作提醒，不能及时切断电池包供电，有安全隐患的问题。

本实用新型实施例的第一方面提供了一种BMS电源系统，所述BMS电源系统包括：

开关管，输入端与电源电连接；

第一供电电路，输入端接所述开关管的输出端，输出端输出第一电源信号；

第二供电电路，输入端接所述开关管的输出端，输出端输出第二电源信号；

电源管理单元，与所述开关管的输入端共接；

微处理器，与所述电源管理单元和所述开关管的控制端连接，控制所述开关管通断；

继电器驱动单元，与所述微处理器、所述主正继电器以及所述主负继电器连接，所述继电器驱动单元用于驱动所述主正继电器和所述主负继电器断开。

可选的，所述电源管理单元包括具有看门狗功能和故障诊断功能的电源管理芯片。

可选的，所述第一供电电路为开关电源电路。

可选的，所述开关电源电路为隔离型反激式电压变换电路。

可选的，所述第二供电电路为LDO。

可选的，所述微处理器为单片机。

可选的，所述继电器驱动单元包括第一与门、第一高边驱动芯片及第一低边驱动芯片，其中：

所述第一与门的第一输入端接所述微处理器的第一驱动引脚，第二输入端接所述电源管理单元的第一故障引脚，输出端接所述第一高边驱动芯片的控制端，所述第一高边驱动芯片的输出端接所述主正继电器的线圈的第一端；

所述第一低边驱动芯片的控制端接所述微处理器的第二驱动引脚，所述第一低边驱动芯片的输出端接所述主正继电器的线圈的第二端。

可选的，所述继电器驱动单元包括第二与门、第二高边驱动芯片及第二低边驱动芯片，其中：

所述第二高边驱动芯片的控制端接所述微处理器的第四驱动引脚，所述第二高边驱动芯片的输出端接所述主负继电器的线圈的第一端；

所述第二与门的第一输入端接所述微处理器的第三驱动引脚，第二输入端接所述电源管理单元的第一故障引脚，输出端接所述第二低边驱动芯片的控制端，所述第二低边驱动芯片的输出端接所述主负继电器的线圈的第二端。

可选的，还包括一P沟道MOS管，所述P沟道MOS管的栅极接地，所述 P沟道MOS管的源极接所述电源，所述P沟道MOS管的漏极与所述开关管的输入端连接。

本实用新型实施例的第二方面提供了一种电动设备，包括电池包及分别连接在所述电池包的正极、负极上的主正继电器和主负继电器，以及如上所述的 BMS电源系统。

上述的BMS电源系统在微处理器检测到故障时，可发出故障信号给电源管理单元，电源管理单元检测到输出电压异常或故障信号时，可发出故障信号至继电器驱动单元驱动断开主正、主负继电器，便于应用层诊断故障来源，避免了BMS系统在出现故障时只作提醒，不能及时切断供电，有安全隐患的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的BMS电源系统结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例提供的BMS电源系统结构示意图；

图3为图2所示的BMS电源系统中继电器驱动单元的第一示例电路原理图；

图4为图2所示的BMS电源系统中继电器驱动单元的第二示例电路原理图；

图5为图2所示的BMS电源系统中继电器驱动单元的第三示例电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型实施例提供的电动设备，包括电池包10及分别连接在电池包10的正极、负极上的主正继电器11和主负继电器12，以及BMS 电源系统。

BMS电源系统与电池包10连接，电池包10的正极、负极分别通过主正继电器11、主负继电器12接入外部电路，BMS电源系统包括开关管200、第一供电电路300、第二供电电路400、电源管理单元500、微处理器600及继电器驱动单元700。

开关管200的输入端与电源电连接，该电源是区别于电池包10的蓄电池或外部直流电源等，开关管200用于过流过压保护。

第一供电电路300的输入端接开关管200的输出端，第一供电电路300的输出端输出第一电源信号到板内的高压采样电路；第二供电电路400的输入端接开关管200的输出端，第二供电电路400的输出端输出第二电源信号到板内的电流采样电路；电源管理单元500与开关管200的输入端共接以接入电源信号；微处理器600与电源管理单元500和开关管200连接，控制开关管200通断；继电器驱动单元700与微处理器600、电源管理单元500、主正继电器11 以及主负继电器12连接，继电器驱动单元700接收驱动信号和第二故障信号驱动主正继电器11和主负继电器12断开。

因此，微处理器600检测到故障时，可发出故障信号给电源管理单元500，电源管理单元500检测到输出电压异常或故障信号时，可发出故障信号至继电器驱动单元700驱动断开主正继电器11、主负继电器12，便于应用层诊断故障来源，避免了BMS电源系统在出现故障时只作提醒，不能及时切断供电，有安全隐患的问题。

在进一步的实施例中，请参阅图2，BMS电源系统还包括一P沟道MOS 管200，P沟道MOS管200的栅极接地，P沟道MOS管200的源极接电源，P沟道MOS管200的漏极与开关管200的输入端连接将电源信号输出到开关管 200和电源管理单元500，P沟道MOS管200用于防反接，P沟道MOS管200 替换传统的防反二极管，可降低其导通压降，将导通压降由0.4V降低至0.1V。

第一供电电路300为开关电源电路。具体地，开关电源电路为隔离型反激式电压变换电路，为高压采样电路等提供一般为12V-5V电压；在其中一个实施例中，第二供电电路400为LDO(Low Dropout Regulator，低压差线性稳压器)，为板外的电流采样电路等提供电源电压，一般为5V-3.3V。使用开关电源电路可以将低BMS电源系统功耗、设备体积及成本。另外，开关管200和第二供电电路400之间采用双边TVS(Transient Voltage Suppressor，瞬态抑制二极管)作为防浪涌设计，对电路进行过压防护。

在一个实施例中，请参阅图2和图3，继电器驱动单元700包括第一与门 701、第一高边驱动芯片702及第一低边驱动芯片703。第一与门701的第一输入端接微处理器600的第一驱动引脚，第一与门701的第二输入端接电源管理单元500的第一故障引脚，第一与门701的输出端接第一高边驱动芯片702的控制端，第一高边驱动芯片702的输出端接主正继电器11的线圈的第一端；第一低边驱动芯片703的控制端接微处理器600的第二驱动引脚，第一低边驱动芯片703的输出端接主正继电器11的线圈的第二端。本实施例中，通过控制主正继电器11开闭以控制电池包10的正极母线电路通断，以避免BMS系统出现故障时继续工作，以损坏系统器件，提高系统可靠性和安全性。

在另一个实施例中，请参阅图2和图4，继电器驱动单元700包括第二与门704、第二高边驱动芯片705及第二低边驱动芯片706，第二高边驱动芯片 705的控制端接微处理器600的第三驱动引脚，第二高边驱动芯片705的输出端接主负继电器12的线圈的第一端；第二与门704的第一输入端接微处理器 600的第四驱动引脚，第二与门704的第二输入端接电源管理单元500的第一故障引脚，第二与门704的输出端接第二低边驱动芯片706的控制端，第二低边驱动芯片706的输出端接主负继电器12的线圈的第二端。本实施例中，通过控制主负继电器12开闭以控制电池包10的负极母线电路通断，以避免BMS 系统出现故障时继续工作，以损坏系统器件，提高系统可靠性和安全性。

在再一个实施例中，请参阅图2和图5，继电器驱动单元700同时包括第一与门701、第一高边驱动芯片702、第一低边驱动芯片703、第二与门704、第二高边驱动芯片705及第二低边驱动芯片706。同时控制主正继电器11和主负继电器12的通断开闭以控制电池包10的母线电路通断，正、负极母线电路同时控制通断，可以避免电源管理单元500、微处理器600、第一与门701及第二与门704等因共因失效导致电池包10的母线在出现故障的情况下无法关断。

具体地，微处理器600上电后，将分别在第一、三驱动引脚输出高边使能信号HSD_DRV至第一与门701和第二高边驱动芯片705，在第二、四驱动引脚输出低边使能信号LSD_DRV至第一低边驱动芯片703和第二与门704。电源管理单元500检测到第一电源信号异常、第二电源信号异常或接收到微处理器600因自身发生错误或外围电路检测到故障时发送的第一故障信号FS0B和第二故障信号FS1B，第一故障信号FS0B给微处理器600，微处理器600可以在接收到第一故障信号FS0B时可以控制开关管200断开以断开供电电路的输出；第二故障信号FS1B输入到第一与门701和/或第二与门704，第一与门701 和/或第二与门704同时接收到第二故障信号FS0B和使能信号则可以驱动主正继电器11和/或主负继电器断开电池包10的母线电路。如此，利用与门在接收到故障信号和使能信号时才输出信号驱动两个驱动芯片工作，提高电路的可靠性。

进一步地，电源管理单元500，优选为FS6523电源管理芯片。电源管理单元500连接微处理器600，为其提供电源POWER。微处理器600发出信号控制开关管200的通断，从而控制高压侧第一供电电路300的供电和从控制器的第二供电电路400的供电。

此外，电源管理单元500具有看门狗功能，在外部环境干扰或程序跑死跑飞导致喂狗失败时，连续喂狗失败电源管理单元500会复位一次微处理器600，在连续复位微处理器600后，电源管理单元500可进入深度休眠模式，在过程中任意一次喂狗成功，则计数器直接清零。

另外，电源管理单元500在微处理器600检测到故障时，可发出FCCU故障信号给电源管理单元500，电源管理单元500复位电源管理单元500微处理器600。

同时，电源管理单元500具有故障诊断功能，在电源管理单元500在上电时进行模拟自检，在模拟自检通过后开始工作，故障引脚默认为低，在连续喂狗成功后，拉高故障引脚。如上，在BMS电源系统工作中，若电源管理单元 500检测到输出电压异常或微处理器600错误时，可拉低故障诊断引脚，向微处理器600和继电器驱动单元700发送故障信号，在微处理器600接收到故障信号后，发送使能可以控制开关管200断开以断开供电电路的输出；继电器驱动单元700接收到故障信号后驱动并断开主正、主负继电器11、12。电源管理单元500在BMS电源系统不需要工作时，可进入休眠模式，此时电源管理单元500高压侧的第一供电电路300和从控制器低压侧的第二供电电路400均无供电，整个BMS电源系统功耗仅为90uA。电源管理单元500的唤醒口连接点火信号和充电信号，在BMS电源系统需要工作时，可将其唤醒。在BMS电源系统正常工作模式下，功耗仅为260mA。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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 (10)

1.一种BMS电源系统，其特征在于，所述BMS电源系统包括：

开关管，输入端接电源；

第一供电电路，输入端接所述开关管的输出端，输出端输出第一电源信号；

第二供电电路，输入端接所述开关管的输出端，输出端输出第二电源信号；

电源管理单元，与所述开关管的输入端共接；

微处理器，与所述电源管理单元和所述开关管的控制端连接，控制所述开关管通断；

继电器驱动单元，与所述微处理器、所述电源管理单元、电池包的主正继电器以及所述电池包的主负继电器连接，所述继电器驱动单元用于驱动所述主正继电器和/或所述主负继电器通断。

2.如权利要求1所述的BMS电源系统，其特征在于，所述电源管理单元包括具有看门狗功能和故障诊断功能的电源管理芯片。

3.如权利要求1所述的BMS电源系统，其特征在于，所述第一供电电路为开关电源电路。

4.如权利要求3所述的BMS电源系统，其特征在于，所述开关电源电路为隔离型反激式电压变换电路。

5.如权利要求1所述的BMS电源系统，其特征在于，所述第二供电电路为LDO。

6.如权利要求1所述的BMS电源系统，其特征在于，所述微处理器为单片机。

7.如权利要求1所述的BMS电源系统，其特征在于，所述继电器驱动单元包括第一与门、第一高边驱动芯片及第一低边驱动芯片，其中：

所述第一与门的第一输入端接所述微处理器的第一驱动引脚，第二输入端接所述电源管理单元的第一故障引脚，输出端接所述第一高边驱动芯片的控制端，所述第一高边驱动芯片的输出端接所述主正继电器的线圈的第一端；

所述第一低边驱动芯片的控制端接所述微处理器的第二驱动引脚，所述第一低边驱动芯片的输出端接所述主正继电器的线圈的第二端。

8.如权利要求1或7所述的BMS电源系统，其特征在于，所述继电器驱动单元包括第二与门、第二高边驱动芯片及第二低边驱动芯片，其中：

所述第二高边驱动芯片的控制端接所述微处理器的第三驱动引脚，所述第二高边驱动芯片的输出端接所述主负继电器的线圈的第一端；

所述第二与门的第一输入端接所述微处理器的第四驱动引脚，第二输入端接所述电源管理单元的第一故障引脚，输出端接所述第二低边驱动芯片的控制端，所述第二低边驱动芯片的输出端接所述主负继电器的线圈的第二端。

9.如权利要求1所述的BMS电源系统，其特征在于，还包括一P沟道MOS管，所述P沟道MOS管的栅极接地，所述P沟道MOS管的源极接所述电源，所述P沟道MOS管的漏极与所述开关管的输入端连接。

10.一种电动设备，包括电池包及分别连接在所述电池包的正极、负极上的主正继电器和主负继电器，其特征在于，还包括权利要求1-9任一项所述的BMS电源系统。