CN210693767U - 一种改进型bms逆变器启动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种改进型BMS逆变器启动电路，包括锂电池组、与锂电池组依次串接的容性负载、充电MOS管Q2、主放电MOS管Q1、及负载电流采样模块，还包括MCU、与MCU电性连接的预放电开关模块及负载电压采样模块；所述预放电开关模块还与主放电MOS管Q1并联，负载电压采样模块还连接于容性负载与充电MOS管Q2的公共连接端；所述MCU还分别与充电MOS管Q2、主放电MOS管Q1及负载电流采样模块连接。本实用新型设计合理、原理简洁，通过在主放电MOS管Q1上并联预放电开关模块，进而降低锂电池组接入容性负载瞬间产生的瞬时电流，避免主放电MOS管Q1损坏，达到电路正常启动的目的，其通用性好、兼容性强、安全性高、成本低、实用性强。

Description

一种改进型BMS逆变器启动电路

技术领域

本实用新型涉及BMS启动电路，尤其涉及一种改进型BMS逆变器启动电路。

背景技术

锂电池的发展已经普遍应用在我们生活的各个领域，如手机、航模、电动工具、笔记本电脑、电动汽车、储能以及UPS后备电源系统中。但锂电池有个致命的缺点就是安全问题，为了确保锂电池的安全人们发明了锂电池保护板，即BMS(锂电池管理系统)。BMS具有对电池出现各种异常进行保护的功能，其通过关闭或打开放电MOS管进行保护，如短路保护、充电过流保护、放电过流保护，充电过压保护、电芯过温保护、温度过低保护，放电MOS管过温保护等。

但当负载为容性负载(如大功率逆变器)时，锂电池组接入负载时的瞬间(锂电池对负载电容充电)，由于负载电容容量很大，整个电路相当于短路，这时电流会很大，超过BMS短路保护的阀值，进而BMS会认为电路发生短路，并关闭放电MOS管以关断输出进而执行短路保护，导致设备无法正常使用。此外，有些BMS厂商为了达到使设备能正常使用的目的，从而关闭BMS的短路保护功能或增长延时短路保护，但这种情况下，如果电路真的出现短路，那将损坏放电MOS管，系统保护将失效，这是不可取的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种改进型BMS逆变器启动电路，该电路设计合理、原理简洁，通过在主放电MOS管Q1上并联预放电开关模块，进而降低锂电池组接入容性负载瞬间产生的瞬时电流，避免主放电MOS管Q1损坏，达到电路正常启动的目的，其通用性好、兼容性强、安全性高、成本低、实用性强。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种改进型BMS逆变器启动电路，包括锂电池组、电性连接于锂电池组两端并依次串接的容性负载、充电MOS管Q2、主放电MOS管Q1、及负载电流采样模块，还包括MCU、与MCU电性连接的预放电开关模块及负载电压采样模块；所述预放电开关模块还与主放电MOS管Q1并联，负载电压采样模块还连接于容性负载与充电MOS管Q2的公共连接端；所述MCU还分别与充电MOS管Q2、主放电MOS管Q1及负载电流采样模块连接，负载电压采样模块用于检测容性负载的电压并反馈至MCU，且当容性负载电压高于预设值时，MCU控制主放电MOS管Q1打开以完成电路启动；所述MCU还用于控制充电MOS管Q2、预放电开关模块、负载电流采样模块、及负载电压采样模块工作。

进一步地，所述主放电MOS管Q1的漏极与充电MOS管Q2的漏极连接，主放电MOS管Q1的源极经负载电流采样模块与锂电池组的负极连接，主放电MOS管Q1的栅极电性连接至MCU的PA1引脚；所述充电MOS管Q2的源极与容性负载的负极连接，充电MOS管Q2的栅极电性连接至MCU的PA2引脚，容性负载的正极与锂电池组的正极连接。

进一步地，所述预放电开关模块包括预放电MOS管Q3、及相互并联的热敏电阻R1与电阻R1A；所述预放电MOS管Q3的漏极经热敏电阻R1与主放电MOS管Q1与充电MOS管Q2的公共连接端连接，预放电MOS管Q3的源极与主放电MOS管Q1与负载电流采样模块的公共连接端连接，预放电MOS管Q3的栅极电性连接至MCU的PA3引脚。

进一步地，所述负载电压采样模块包括采样电阻R2、采样电阻R3、二极管D1；所述采样电阻R2的一端连接于充电MOS管Q2与容性负载的公共连接端，采样电阻R2的另一端与采样电阻R3串联后接地；所述二极管D1与采样电阻R3并联，且二极管D1的负极电性连接至MCU的PA4引脚。

进一步地，所述负载电流采样模块包括采样电阻RS1，采样电阻RS1的两端分别经MCU的AN1引脚、AN2引脚与MCU连接。

进一步地，所述MCU的芯片型号为STM32F103VCT6。

采用上述方案，本实用新型的有益效果是：

电路设计合理、原理简洁，通过在主放电MOS管Q1上并联预放电开关模块，进而降低锂电池组接入容性负载瞬间产生的瞬时电流，避免主放电MOS管Q1损坏，达到电路正常启动的目的，其通用性好、兼容性强、安全性高、成本低、实用性强。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图；

图2为本实用新型与常规的启动电路的“启动时序—电流”的对比图；

其中，附图标识说明：

1—容性负载； 2—负载电流采样模块；

3—预放电开关模块； 4—负载电压采样模块。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

参照图1所示，本实用新型提供一种改进型BMS逆变器启动电路，包括锂电池组、与锂电池组依次串接的容性负载1、充电MOS管Q2、主放电MOS管Q1、及负载电流采样模块2，还包括MCU、与MCU电性连接的预放电开关模块3及负载电压采样模块4；所述预放电开关模块3还与主放电MOS管Q1并联，负载电压采样模块4还连接于容性负载1与充电MOS管Q2的公共连接端；所述MCU还分别与充电MOS管Q2、主放电MOS管Q1及负载电流采样模块2连接，负载电压采样模块4用于检测容性负载1的电压并反馈至MCU，且当容性负载1电压高于预设值时，MCU控制主放电MOS管Q1打开以完成电路启动；所述MCU还用于控制充电MOS管Q2、预放电开关模块3、负载电流采样模块2、以及负载电压采样模块4工作。

其中，所述主放电MOS管Q1的漏极与充电MOS管Q2的漏极连接，主放电MOS管Q1的源极经负载电流采样模块2与锂电池组的负极连接，主放电MOS管Q1的栅极电性连接至MCU的PA1引脚；所述充电MOS管Q2的源极与容性负载1的负极连接，充电MOS管Q2的栅极电性连接至MCU的PA2引脚，容性负载1的正极与锂电池组的正极连接；所述预放电开关模块3包括预放电MOS管Q3、及相互并联的热敏电阻R1与电阻R1A；所述预放电MOS管Q3的漏极经热敏电阻R1与主放电MOS管Q1与充电MOS管Q2的公共连接端连接，预放电MOS管Q3的源极与主放电MOS管Q1与负载电流采样模块2的公共连接端连接，预放电MOS管Q3的栅极电性连接至MCU的PA3引脚；所述负载电压采样模块4包括采样电阻R2、采样电阻R3、二极管D1；所述采样电阻R2的一端连接于充电MOS管Q2与容性负载1的公共连接端，采样电阻R3与采样电阻R2的另一端串联并接地；所述二极管D1与采样电阻R3并联，且二极管D1的负极电性连接至MCU的PA4引脚；所述负载电流采样模块2包括采样电阻RS1，采样电阻RS1的两端分别经MCU的AN1引脚、AN2引脚与MCU连接；所述MCU的芯片型号为STM32F103VCT6。

本实用新型工作原理：

如图1所示，本实施例中，预放电开关模块3包括预放电MOS管Q3、及相互并联的热敏电阻R1与电阻R1A，预放电开关模块3与充电MOS管Q2组成初启动电路(软启动电路)，其具体的工作流程如下：

继续参照图1所示，当该电路没有接入任何负载时，主放电MOS管Q1处于关闭状态，充电MOS管Q2与预放电MOS管Q3均处于打开状态；当该电路接上容性负载1舜时(本实施例中，容性负载1为逆变器)，锂电池组对容性负载1放电，电流从锂电池组正极流向容性负载1正极，再流向容性负载1负极，再依次流向充电MOS管Q2—热敏电阻R1—预放电MOS管Q3—采样电阻RS1—锂电池组负极。此时，由于容性负载1电容很大，充电过程相当于短路，而回路中只有热敏电阻R1电阻最大，因此可以认为放电电流I＝V/R1(V代表锂电池组的电压)；当MCU检测到回路中的电流上升时，通过控制负载电压采样模块4对容性负载1的电压进行采集，热敏电阻R1为正温度系数电阻(随温度升高阻值变大)，电路中起动的电流快速上升导致热敏电阻R1急剧发热，其电阻变大，当热敏电阻R1的电阻值与电阻R1A相当时，这时将由热敏电阻R1与电阻R1A并联限流继续输出电流，以防止热敏电阻R1过热保护输出；当MCU检测到容性负载1的电容电压达到预设值时(系统预设)，MCU控制主放电MOS管Q1打开，这时电路中的电流不是很大，以实现电路正常启动。

参照图2所示，为应用了本实用新型的电路及常规的启动电路的“启动时序—电流”的对比图，图中的曲线I是常规的启动电路的“启动时序—电流”图，I2是应用了本实用新型的“启动时序—电流”图。

从图中可以看到，曲线I1从T1时刻开始电流一直线性上升，在T2时刻达到400A(设定的短路阀值)，系统检测到短路保护经过延时70us后，电流达到800A才关闭输出，电流变为0，导至起动逆变器失败；从曲线I2可以看到，T1-T2时段电流维持在10A(预放电开关模块3导通)左右，而T2-T3时间段电流上升，主要是由于此时主放电MOS管Q1打开，电流流经主放电MOS管Q1，但此时，该电流小于短路阀值，故没有发生像曲线I1的关闭输出现象，最后电流稳定在1A，逆变器起动成功，并进入待机模式。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，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 (6)

1.一种改进型BMS逆变器启动电路，包括锂电池组、电性连接于锂电池组两端并依次串接的容性负载、充电MOS管Q2、主放电MOS管Q1、及负载电流采样模块，其特征在于，还包括MCU、与MCU电性连接的预放电开关模块及负载电压采样模块；所述预放电开关模块还与主放电MOS管Q1并联，负载电压采样模块还连接于容性负载与充电MOS管Q2的公共连接端；所述MCU还分别与充电MOS管Q2、主放电MOS管Q1及负载电流采样模块连接，负载电压采样模块用于检测容性负载的电压并反馈至MCU，且当容性负载电压高于预设值时，MCU控制主放电MOS管Q1打开以完成电路启动；所述MCU还用于控制充电MOS管Q2、预放电开关模块、负载电流采样模块、及负载电压采样模块工作。

2.根据权利要求1所述的改进型BMS逆变器启动电路，其特征在于，所述主放电MOS管Q1的漏极与充电MOS管Q2的漏极连接，主放电MOS管Q1的源极经负载电流采样模块与锂电池组的负极连接，主放电MOS管Q1的栅极电性连接至MCU的PA1引脚；所述充电MOS管Q2的源极与容性负载的负极连接，充电MOS管Q2的栅极电性连接至MCU的PA2引脚，容性负载的正极与锂电池组的正极连接。

3.根据权利要求2所述的改进型BMS逆变器启动电路，其特征在于，所述预放电开关模块包括预放电MOS管Q3、及相互并联的热敏电阻R1与电阻R1A；所述预放电MOS管Q3的漏极经热敏电阻R1与主放电MOS管Q1与充电MOS管Q2的公共连接端连接，预放电MOS管Q3的源极与主放电MOS管Q1与负载电流采样模块的公共连接端连接，预放电MOS管Q3的栅极电性连接至MCU的PA3引脚。

4.根据权利要求3所述的改进型BMS逆变器启动电路，其特征在于，所述负载电压采样模块包括采样电阻R2、采样电阻R3、二极管D1；所述采样电阻R2的一端连接于充电MOS管Q2与容性负载的公共连接端，采样电阻R2的另一端与采样电阻R3串联后接地；所述二极管D1与采样电阻R3并联，且二极管D1的负极电性连接至MCU的PA4引脚。

5.根据权利要求4所述的改进型BMS逆变器启动电路，其特征在于，所述负载电流采样模块包括采样电阻RS1，采样电阻RS1的两端分别经MCU的AN1引脚、AN2引脚与MCU连接。

6.根据权利要求1所述的改进型BMS逆变器启动电路，其特征在于，所述MCU的芯片型号为STM32F103VCT6。

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