CN218850424U - 一种基于降压比较的储能bms唤醒电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于降压比较的储能BMS唤醒电路，涉及电路控制技术领域，具体包括：电阻分压电路在接入外部供电源时通过分压电阻将电源电压按预设比例降压为安全电压；比较器电路通过比较器比较安全电压与预设电压的大小，并在安全电压大于预设电压时输出高电平信号；中断产生电路，基于光电效应，在输入端接收到高电平信号后，输出端电平反转生成中断信号；主控芯片，用于在接收到中断信号后控制BMS从休眠状态切换至唤醒状态。本实用新型通过分压电阻对高压侧的电源进行降压处理，并对降压后的安全电压与预设电压的比较，在无需借助辅助电源的情况下，实现纯电路状态下的高低压隔离，以及对BMS唤醒的智能化控制。

Description

一种基于降压比较的储能BMS唤醒电路

技术领域

本实用新型涉及电路控制技术领域，具体涉及一种基于降压比较的储能BMS唤醒电路。

背景技术

目前集中式的波动性可再生能源装机持续增长、电力需求增长，催生电力短缺、电能质量低、电价高等问题，分布式供能可实现输配电成本节约，实现更低成本、提高电能质量和能源效率。对于家庭而言，家储可降低用电成本，同时可作为应急备用电源提升家庭供电可靠性；对于电网而言，配置储能可将电力在时间上转移以辅助电网平衡发电能力与用电需求。高压储能系统应运而生。

当下高压储能系统配有休眠功能，在电池过放或者长久无通讯、无电流时减少系统的自放电保护电池，BMS要做休眠处理，如果外部有充电机接入也就是系统要从静态状态转变为充电状态，或者有特定CAN报文时，要对BMS进行唤醒，唤醒后管理整簇电池。然而传统充电唤醒、CAN报文唤醒的BMS唤醒机制，受限于当下芯片短缺、抬价的原因，导致基于传统BMS唤醒机制的机器制造成本上涨，同时供货受限于芯片货源情况。因此亟需一种绕开芯片控制，同时又能达到芯片级控制精度和速度的BMS唤醒机制。

实用新型内容

为了绕开芯片限制实现BMS的唤醒控制，本实用新型提出了一种基于降压比较的储能BMS唤醒电路，包括：

电阻分压电路，用于在接入外部供电源时通过分压电阻将电源电压按预设比例降压为安全电压；

比较器电路，用于通过比较器比较安全电压与预设电压的大小，并在安全电压大于预设电压时输出高电平信号；

中断产生电路，基于光电效应，在光耦输出端默认上拉情况下，当输入端接收到高电平信号后，输出端电平反转生成中断信号；

主控芯片，用于在接收到中断信号后控制BMS从休眠状态切换至唤醒状态。

进一步地，所述比较器电路，当安全电压小于等于预设电压时输出低电平信号。

进一步地，所述电压分压电路包括电源正极输入端和电源负极输入端，电源正极输入端和电源负极输入端之间串联有由若干非可调分压电阻组成的第一串联电阻和由若干可调分压电阻组成的第二串联电阻，所述第一串联电阻和第二串联电阻连接处输出安全电压。

进一步地，所述预设比例通过调节第二串联电阻，与第一串联电阻、第二串联电阻之和之间的比例进行设置。

进一步地，所述比较器电路包括比较器，比较器含有第一引脚至第五引脚，其中：

第一引脚用于输出高电平信号；第二引脚连接电源负极输入端；第三引脚通过第一三八电容连接电源负极输入端，并通过第六十九电阻接入安全电压，同时通过第六十九电阻连TVS二极管的一端，所述TVS二极管的另一端连接电源负极输入端；第四引脚同时连接第一三七电容和第八十电阻，所述第一三七电容的另一端接地，所述第八十电阻的另一端通过第六十五电阻接地并通过第六十六电阻接入第一工作电压；第五引脚接入第一工作电压，并通过第一三五电容连接电源负极输入端。

进一步地，所述预设电压通过调节第六十五电阻和第六十六电阻的阻值大小进行设置。

进一步地，所述中断产生电路包括光耦，含有第一引脚至第四引脚，其中：

第一引脚同时连接第一三三电容和第二四八电阻，所述第一三三电容的另一端连接电源负极输入端，所述第二四八电阻的另一端接入高电平信号；第二引脚连接电源负极输入端；第三迎接接地；第四引脚同时连接第一五二电阻和第一五一电阻的一端，所述第一五二电阻的另一端接入第二工作电压，所述第一五一电阻的另一端输出中断信号并通过第六十三电容接地。

与现有技术相比，本实用新型至少含有以下有益效果：

(1)本实用新型所述的一种基于降压比较的储能BMS唤醒电路，通过分压电阻对高压侧的电源进行降压处理，并对降压后的安全电压与预设电压的比较，在无需借助辅助电源的情况下，实现对BMS唤醒的智能化判断；

(2)基于光电效应的中断信号产生机制，实现高压侧和弱电侧的光隔离，避免弱电侧操作人员的潜在触电危险；

(3)通过纯电路手段实现信号的传输和检测，无需通过芯片进行信号传输，因此产品不受芯片货源制约，在保证了产品供应量的同时降低了产品成本；

(4)可通过调节可调分压电阻以及比较器电阻的方式，灵活适配于不同的电源平台电压。

附图说明

图1为一种基于降压比较的储能BMS唤醒电路的模块化示意图；

图2为一种基于降压比较的储能BMS唤醒电路的应用方法步骤示意图；

图3为电阻分压电路的电路连接示意图；

图4为比较器电路的电路连接示意图；

图5为中断产生电路的电路连接示意图。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

实施例一

传统的BMS唤醒主要依靠充电唤醒和CAN报文唤醒两种机制，其中，充电唤醒的主要机制为：BMS通过外部12V辅助电源供电、或者小铅酸电池供电，BMS内部的SBC芯片将外部12V信号转化成5V、3V3等BMS需要的供电电压，在休眠时SBC芯片关闭BMS电源，当接入充电机时，充电机会给一个12V的硬线唤醒电平到BMS的内部SBC芯片，SBC芯片内部IO的电平被翻转，SBC芯片通过电平触发或者沿触发的方式唤醒BMS，从系统角度说次方案的缺点是需要系统配有辅助电源、或者小铅酸电池系统成本高、繁琐。从半导体角度说，目前大环境受限于芯片的瓶颈，并且SBC芯片成本很高、供货困难。CAN报文唤醒的主要机制为：BMS接受充电机的一帧特定BOM来唤醒BMS，此方案的缺点是需要充电机和BMS都备有特定的CAN芯片，因此也受限于目前大环境芯片的瓶颈，并且特定帧CAN唤醒芯片成本很高、供货困难。为解决现有技术存在的问题，绕开芯片限制，如图1所示，本实用新型提出了一种基于降压比较的储能BMS唤醒电路，包括：

电阻分压电路，用于在接入外部供电源时通过分压电阻将电源电压按预设比例降压为安全电压；

比较器电路，用于通过比较器比较安全电压与预设电压的大小，并在安全电压大于预设电压时输出高电平信号；

中断产生电路，基于光电效应，在光耦输出端默认上拉情况下，当输入端接收到高电平信号后，输出端电平反转生成中断信号；

主控芯片，用于在接收到中断信号后控制BMS从休眠状态切换至唤醒状态。

考虑到传统唤醒机制在外部电源接入时都需要通过相应芯片对电源接入状态进行识别并进行处理，以生成相应信号至BMS进行唤醒。为此，本实用新型提出直接对外部电源的电压进行采集，以实现外部电源接入的直接识别。同时，无需通过外接供电的SBC芯片提供电信号进行BMS唤醒，而是直接利用分压后的外部电源作为后续电路单元的电信号来源，相对而言省去了SBC芯片和外部辅助供电的需求，在降低系统复杂度的同时也降低了成本。而考虑到外部电源的电压比较高，可能会达到几百伏甚至上千伏以上。为了防止发生触电的危险，同时降低高电压造成的采集难度，首先，我们通过电阻分压电路对电源电压进行预设比例下的降压处理，以获得安全电压。其中，在一具体实施例中(如图3所示)，电阻分压电路包括电源正极输入端(MOTOR+)和电源负极输入端(MOTOR-)，电源正极输入端和电源负极输入端之间串联有由若干非可调分压电阻(R262、R263、R264、R265、R287、R291、R282)组成的第一串联电阻和由若干可调分压电阻(R281、R277)组成的第二串联电阻，所述第一串联电阻和第二串联电阻连接处输出安全电压(ACQ1)。同时，为了保证电流的流向，在电源正极输入端还连接有第十七二极管(D17)。在实际使用过程中，可以通过调整第二串联电阻，与第一串联电阻、第二串联电阻之和之间的比例进行预设比例的设置。

而在比较器电路中，如图4所示，比较器(U21)含有第一引脚至第五引脚，其中：

第一引脚用于输出高电平信号(OUT_INT)；第二引脚连接电源负极输入端；第三引脚通过第一三八电容(C138)连接电源负极输入端，并通过第六十九电阻(R69)接入安全电压，同时通过第六十九电阻连TVS二极管(D11)的一端，所述TVS二极管的另一端连接电源负极输入端；第四引脚同时连接第一三七电容(C137)和第八十电阻(R80)，所述第一三七电容的另一端接地，所述第八十电阻的另一端通过第六十五电阻(R65)接地并通过第六十六电阻(R66)接入第一工作电压(P5V)；第五引脚接入第一工作电压，并通过第一三五电容(C135)连接电源负极输入端。

其中，由于第一工作电压是电压大小是固定的，因此预设电压可以通过调节第六十五电阻和第六十六电阻的阻值大小来进行设置。而后通过比较器比较安全电压与预设电压之间的大小，当外部供电源的电压大小达到一定大小后，其所对应比例缩小的安全电压大于预设电压，此时比较器由原先输出的信号(OUT_INT)由低电平信号切换为输出高电平信号至中断产生电路。

其中，为了防止发生触电的危险，要做到高压与低压的隔离。其中，高压指的是外部电源，低压指的是BMS上的弱电信号或者人能触碰到的地方。在这里，本实用新型利用光电效应的原理，通过光敏三极管与发光二极管之间的联动实现高低压隔离。具体地，如图5所示，中断产生电路包括光耦(OP2)，含有第一引脚至第四引脚，其中：

第一引脚同时连接第一三三电容(C133)和第二四八电阻(R248)，所述第一三三电容的另一端连接电源负极输入端，所述第二四八电阻的另一端接入高电平信号；第二引脚连接电源负极输入端；第三迎接接地；第四引脚同时连接第一五二电阻(R152)和第一五一电阻(R151)的一端，所述第一五二电阻的另一端接入第二工作电压(3V3)，所述第一五一电阻的另一端输出中断信号(CHG_INT)并通过第六十三电容(C63)接地。

由于光耦的输出端默认上拉，当输入端由低电平信号切换至高电平信号后，光耦输出端电平发生反转，进而产生主控芯片可以识别的中断信号，从而通过主控芯片控制BMS由休眠状态至唤醒状态的切换。

实施例二

为了更好的对本实用新型的技术内容进行理解，本实施例通过方法步骤的形式来对本实用新型进行阐述，如图2所示，一种基于降压比较的储能BMS唤醒电路的应用方法，包括步骤：

S1：在接入外部供电源时通过电阻分压电路将电源电压按预设比例降压为安全电压；

S2：通过比较器电路比较安全电压与预设电压的大小，并在安全电压大于预设电压时输出高电平信号；

S3：通过中断产生电路，基于光电效应，在光耦输出端默认上拉情况下，当输入端接收到高电平信号后，输出端电平反转生成中断信号；

S4：通过主控芯片在接收到中断信号后控制BMS从休眠状态切换至唤醒状态。

综上所述，本实用新型所述的一种基于降压比较的储能BMS唤醒电路，通过分压电阻对高压侧的电源进行降压处理，并对降压后的安全电压与预设电压的比较，在无需借助辅助电源的情况下，实现对BMS唤醒的智能化判断。通过调节可调分压电阻以及比较器电阻的方式，灵活适配于不同的电源平台电压。

基于光电效应的中断信号产生机制，实现高压侧和弱电侧的光隔离，避免弱电侧操作人员的潜在触电危险。同时，通过纯电路手段实现信号的传输和检测，无需通过芯片进行信号传输，因此产品不受芯片货源制约，在保证了产品供应量的同时降低了产品成本。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于降压比较的储能BMS唤醒电路，其特征在于，包括：

电阻分压电路，用于在接入外部供电源时通过分压电阻将电源电压按预设比例降压为安全电压；

比较器电路，用于通过比较器比较安全电压与预设电压的大小，并在安全电压大于预设电压时输出高电平信号；

中断产生电路，基于光电效应，在光耦输出端默认上拉情况下，当输入端接收到高电平信号后，输出端电平反转生成中断信号；

主控芯片，用于在接收到中断信号后控制BMS从休眠状态切换至唤醒状态。

2.如权利要求1所述的一种基于降压比较的储能BMS唤醒电路，其特征在于，所述比较器电路，当安全电压小于等于预设电压时输出低电平信号。

3.如权利要求1所述的一种基于降压比较的储能BMS唤醒电路，其特征在于，所述电阻分压电路包括电源正极输入端和电源负极输入端，电源正极输入端和电源负极输入端之间串联有由若干非可调分压电阻组成的第一串联电阻和由若干可调分压电阻组成的第二串联电阻，所述第一串联电阻和第二串联电阻连接处输出安全电压。

4.如权利要求3所述的一种基于降压比较的储能BMS唤醒电路，其特征在于，所述预设比例通过调节第二串联电阻，与第一串联电阻、第二串联电阻之和之间的比例进行设置。

5.如权利要求1所述的一种基于降压比较的储能BMS唤醒电路，其特征在于，所述比较器电路包括比较器，比较器含有第一引脚至第五引脚，其中：

第一引脚用于输出高电平信号；第二引脚连接电源负极输入端；第三引脚通过第一三八电容连接电源负极输入端，并通过第六十九电阻接入安全电压，同时通过第六十九电阻连TVS二极管的一端，所述TVS二极管的另一端连接电源负极输入端；第四引脚同时连接第一三七电容和第八十电阻，所述第一三七电容的另一端接地，所述第八十电阻的另一端通过第六十五电阻接地并通过第六十六电阻接入第一工作电压；第五引脚接入第一工作电压，并通过第一三五电容连接电源负极输入端。

6.如权利要求5所述的一种基于降压比较的储能BMS唤醒电路，其特征在于，所述预设电压通过调节第六十五电阻和第六十六电阻的阻值大小进行设置。

7.如权利要求1所述的一种基于降压比较的储能BMS唤醒电路，其特征在于，所述中断产生电路包括光耦，含有第一引脚至第四引脚，其中：

第一引脚同时连接第一三三电容和第二四八电阻，所述第一三三电容的另一端连接电源负极输入端，所述第二四八电阻的另一端接入高电平信号；第二引脚连接电源负极输入端；第三迎接接地；第四引脚同时连接第一五二电阻和第一五一电阻的一端，所述第一五二电阻的另一端接入第二工作电压，所述第一五一电阻的另一端输出中断信号并通过第六十三电容接地。

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