CN221177301U - 一种支持手拉手开机的电池储能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种支持手拉手开机的电池储能系统，包括多个BMS单元；在BMS单元的连接中，将本级BMS单元的DO端口和下一级BMS单元的开关机信号端口连接，所述BMS单元在开关机信号为低电平时上电开机，并在上电开机后将DO端口拉低，从而实现手拉手开机。本实用新型的支持手拉手开机的电池储能系统，支持一键开关机，且可以在电池储能系统不整体关机、不影响用户的使用的情况下，单独对发生故障的电池储能单元进行更换以及维修，有利于电池储能系统的后期维护和改造。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池储能系统领域，尤其涉及一种支持手拉手开机的电池储能系统。
背景技术
动力电池是储能行业的核心模块之一，如何提高动力电池的性能、使用效率一直是制约电动车快速发展的关键问题。除了突破电池技术以外，对电池的监测和管理技术也至关重要。对于家庭储能而言，电池管理的功能主要依靠电池管理系统(BMS)实现。BMS的主要功能包括对电池电压、电流、温度参数的监测，以及充放电管理、电池均衡、直流内阻测量，为此需要专门的BMS硬件电路支持。
在现有技术中，电池储能系统的开关机模块可以采用并联的结构，将所有BMS单元的开机模块全部并联在一起，以实现一键开机，但该设计的问题是无法对各个电池储能单元单独开关机，在电池储能单元发生故障时，需要整体关机，然后才能进行故障单元的更换，操作较为复杂，且影响用户使用，实用性较差，不利于电池储能系统的后期维护和改造。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种新型连接结构的电池储能系统，支持一键开关机，且可以在电池储能系统不整体关机、不影响用户的使用的情况下，单独对发生故障的电池储能单元进行更换以及维修。
技术方案如下：
一种支持手拉手开机的电池储能系统，用于电池储能系统中BMS单元之间的连接；
所述BMS单元包括CAN通信接口、开关机按键、开关机信号端口、DO端口和BMS核心电路单元；
所述BMS单元通过CAN通信接口和CAN总线连接；
所述开关机信号端口直接或通过一个二极管和所述开关机按键的信号输出端连接；所述二极管的阴极和所述开关机信号端口连接；
所有BMS单元顺序连接，本级的BMS单元的DO端口和下一级的BMS单元的开关机信号端口连接；
所述BMS核心电路单元和所述开关机按键的输出端、DO端口连接，所述BMS核心电路单元在所述开关机按键的输出端为低电平时上电开机，并在开机后将所述DO端口设置为低电平。
进一步的，所述BMS核心电路单元包括控制器、DO接口电路、按键处理电路、上电保持电路、开关机状态检测电路和供电电路；
所述按键处理电路包括脉冲发生电路、开关机信号检测电路、输入端、第一输出端和第二输出端；所述输入端和开关机按键的信号输出端连接；所述脉冲发生电路设置于输入端和第一输出端之间，用于下降沿触发产生一个设定脉冲宽度的低电平脉冲信号；所述开关机信号检测电路设置于所述按键处理电路的输入端和第二输出端之间，用于将输入端的开关机信号转发到第二输出端；
所述供电电路包括输入端、输出端、接地端和控制端；所述输入端和电池的电源正极连接，所述输出端用于输出控制器的工作电源；所述控制端和所述按键处理电路的第一输出端连接，但所述控制端为低电平时，所述供电电路输出工作电源；
所述控制器包括第一输出引脚、第二输出引脚和第一输入引脚；所述第一输入引脚和所述按键处理电路的第二输出端连接；所述第一输出引脚和所述上电保持电路的输入端连接，在开机后保持高电平；所述第二输出引脚和所述DO接口电路的输入端连接；
所述DO接口电路用于增强输入信号并从所述DO端口输出；
所述上电保持电路为反相电路，包括输入端和输出端，所述输入端连接到控制器的输出引脚，所述输出端和所述供电电路的控制端连接。
进一步的，所述DO接口电路包括一个光耦，所述光耦的发光管的阳极通过电阻上拉，发光管的阴极和所述第二输出引脚连接，所述光耦的光敏接收管的集电极通过串联的电阻、二极管和所述DO端口连接；所述光耦的光敏接收管的发射极接地。
进一步的，所述脉冲发生电路包括第一二极管、第二二极管、第一开关管和储能电容；
所述脉冲发生电路的输入端分别通过一个电阻和电池的电源正极、电源负极连接，并分别和第一二极管的阳极、第二二极管的阴极连接；
所述第一二极管的阴极和所述储能电容的正极连接，并通过一个电阻和所述第一开关管的控制端连接；所述储能电容的负极接地；
所述第一开关管的输入端和所述第二二极管的阳极连接，所述第一开关管的输出端通过电阻和所述按键处理电路的第一输出端连接。
进一步的，所述开关机信号检测电路包括第五二极管和一个电阻，所述第五二极管的阴极和所述按键处理电路的输入端连接，所述第五二极管的阳极和所述第二输出端连接，并通过一个电阻和所述控制器的工作电源连接。
本实用新型实现了如下技术效果：
本实用新型的支持手拉手开机的电池储能系统，支持一键开关机，且可以在电池储能系统不整体关机、不影响用户的使用的情况下，单独对发生故障的电池储能单元进行更换以及维修，有利于电池储能系统的后期维护和改造。
附图说明
图1是电池储能系统的组网图；
图2是本实用新型的手拉手开机的示意图；
图3是本实用新型的BMS单元的开机信号流向图；
图4是本实用新型的按键处理电路的电路图；
图5是本实用新型的供电电路的电路图；
图6是本实用新型的上电保持电路的电路图；
图7是本实用新型的DO接口电路的电路图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
本实用新型给出了一种支持手拉手开机的电池储能系统，应用于图1所示的电池储能系统。电池储能系统通常包括并联的几个电池储能单元，每个电池储能单元包括BMS单元和电池包，由BMS单元对电池包进行管理。在常规应用中，BMS单元通过导线或线束将本级的DO端口和下一级BMS的DI端口的手拉手连接将各BMS单元设定为主机或从机，再结合CAN总线由主BMS单元对从BMS单元进行管理。
通常，BMS单元上会设置有开关机信号端口、本地开关机按键、DO端口、DI端口和CAN通信接口。外部设备可通过开关机信号端口对BMS单元进行开关机控制。
在本实施例中，如图2所示，BMS单元的主从连接方式为：上级BMS单元的DO端口和下级BMS单元的开关机信号端口BTON-WEAK连接。当DO端口拉低时，BTON-WEAK拉低，给出低电平的开机信号，下级BMS单元上电开机；下级BMS单元上电开机后，又主动将自身的DO端口拉低，从而实现主从结构的手拉手开机。
如图3所示，在本实施例中，BMS单元包括MCU、DI电路单元、DO电路单元、按键处理电路、上电保持电路、CAN通信电路等电路单元。
供电电路和供电设备连接，用于给MCU供电，所述供电电路受一个电源使能信号POW_CTRL控制，当所述电源使能信号POW_CTRL为低电平时，所述供电电路供电；
按键处理电路用于处理开关机信号BOTN_WEAK，生成开关机状态检测信号PC4_BTON_CHECK和电源使能信号POW_CTRL，当BOTN_WEAK为低电平时，POW_CTRL输出一个低电平脉冲信号；同时将PC4_BTON_CHECK发送给MCU。
上电保持电路用于在BMS单元上电开机时，将电源使能信号POW_CTRL保持在低电平，从而使供电电路持续工作。
如图4所示，在本实施例中，按键处理电路包括一个脉冲发生电路和一个开关机信号检测电路。其中，脉冲发生电路由二极管D73、D14、D13、D74，电阻R22、R31、R23、R26，储能电容C22和三极管Q5等元件组成，用于将输入脉冲的下降沿信号转换成一个设定脉冲宽度的低电平脉冲信号。开关机信号检测电路由二极管D15和电阻R28组成，用于开关机信号为低电平(开关机按键动作)时将开关机信号转发给MCU。
如图5所示，供电电路由二极管D1、D2，电阻R1、R4、三极管Q1和电源管理芯片U1等组成，受POW_CTRL控制。供电电路和电池包的正极BAT+(通常为12V、24V、48V等)连接，在工作时输出VCC_5V0。三极管Q1在POW_CTRL的控制下导通或断开。电源管理芯片U1为电源管理芯片，通过BAT+到VCC_5V0的直流电压转换。
如图6所示，在本实施例中，上电保持电路由电容C94、电阻R17，R18和三极管Q4等组成，该单元实现一个反相器功能，Q4的集电极和电源使能端POW_CTRL连接；Q4的基极通过并联的C94、R17和MCU的引脚PB1_SELF_POW_EN连接；Q4的发射极接地。当PB1_SELF_POW_EN为高电平，POW_CTRL输出低电平。
如图7所示，在本实施例中，DO电路单元包括光耦P3，光耦P3的输入端分别连接到VCC_3.3V和单片机引脚PB5_MCU_DO，输出端的两端分别连接第和DO端口，通过光耦P3进行隔离驱动，当PB5_MCU_DO为低电平时，CON_DO输出低电平。
工作原理：
图3中，BTON_WEAK拉低后，通过D15，单片机接口PC4_BTON_CHECK被拉低。电池包给电容C22储存的电压瞬间导通三极管Q5，POW_CTRL引脚被拉低。
图4中，三极管Q1瞬间导通，产生一个VCC_5V0电压脉冲，单片机正常供电。
图5中，在MCU上电后，单片机接口PB1_SELF_POW_EN持续输出高电平，三极管Q4导通，使POW_CTRL一直处于低电平。POW_CTRL一直处于低电平，则图2中的三极管Q1一直导通，主板一直处于上电状态，系统稳定工作。
图6中，在MCU上电后，单片机引脚MCU_DO输出低电平，光耦P3导通，DO端口输出低电平。通过外部连接的线束，下一级BMS单元的BTON_WEAK和本级BMS的DO端口连接，随着光耦P3的导通，将下一级BMS单元的BTON_WEAK拉到GND，下一级BMS单元开机。
各BMS单元顺序连接，后面的BMS单元将依次开机，实现手拉手开机。
当其中一个BMS单元发生故障时，可同时断开该BMS单元的DI端口和上一级BMS单元的DO端口的连接，及断开该BMS单元的DO端口和下一级BMS单元的DI端口的连接，使故障BMS单元脱机。再将下一级BMS单元的DI端口直接和上一级BMS单元的DO端口连接，上电开机。
技术效果：
本实用新型的支持手拉手开机的电池储能系统，支持一键开关机，且可以在电池储能系统不整体关机、不影响用户的使用的情况下，单独对发生故障的电池储能单元进行更换以及维修，有利于电池储能系统的后期维护和改造。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种支持手拉手开机的电池储能系统，其特征在于：包括多个BMS单元；
所述BMS单元包括CAN通信接口、开关机按键、开关机信号端口、DO端口和BMS核心电路单元；
所述BMS单元通过CAN通信接口和CAN总线连接；
所述开关机信号端口直接或通过一个二极管和所述开关机按键的信号输出端连接；所述二极管的阴极和所述开关机信号端口连接；
所有BMS单元顺序连接，本级的BMS单元的DO端口和下一级的BMS单元的开关机信号端口连接；
所述BMS核心电路单元和所述开关机按键的输出端、DO端口连接，所述BMS核心电路单元在所述开关机按键的输出端为低电平时上电开机，并在开机后将所述DO端口设置为低电平。
2.如权利要求1所述的支持手拉手开机的电池储能系统，其特征在于：所述BMS核心电路单元包括控制器、DO接口电路、按键处理电路、上电保持电路、开关机状态检测电路和供电电路；
所述按键处理电路包括脉冲发生电路、开关机信号检测电路、输入端、第一输出端和第二输出端；所述输入端和开关机按键的信号输出端连接；所述脉冲发生电路设置于输入端和第一输出端之间，用于下降沿触发产生一个设定脉冲宽度的低电平脉冲信号；所述开关机信号检测电路设置于所述按键处理电路的输入端和第二输出端之间，用于将输入端的开关机信号转发到第二输出端；
所述供电电路包括输入端、输出端、接地端和控制端；所述输入端和电池的电源正极连接，所述输出端用于输出控制器的工作电源；所述控制端和所述按键处理电路的第一输出端连接，但所述控制端为低电平时，所述供电电路输出工作电源；
所述控制器包括第一输出引脚、第二输出引脚和第一输入引脚；所述第一输入引脚和所述按键处理电路的第二输出端连接；所述第一输出引脚和所述上电保持电路的输入端连接，在开机后保持高电平；所述第二输出引脚和所述DO接口电路的输入端连接；
所述DO接口电路用于增强输入信号并从所述DO端口输出；
所述上电保持电路为反相电路，包括输入端和输出端，所述输入端连接到控制器的输出引脚，所述输出端和所述供电电路的控制端连接。
3.如权利要求2所述的支持手拉手开机的电池储能系统，其特征在于：所述DO接口电路包括一个光耦，所述光耦的发光管的阳极通过电阻上拉，发光管的阴极和所述第二输出引脚连接，所述光耦的光敏接收管的集电极通过串联的电阻、二极管和所述DO端口连接；所述光耦的光敏接收管的发射极接地。
4.如权利要求2所述的支持手拉手开机的电池储能系统，其特征在于：所述脉冲发生电路包括第一二极管、第二二极管、第一开关管和储能电容；
所述脉冲发生电路的输入端分别通过一个电阻和电池的电源正极、电源负极连接，并分别和第一二极管的阳极、第二二极管的阴极连接；
所述第一二极管的阴极和所述储能电容的正极连接，并通过一个电阻和所述第一开关管的控制端连接；所述储能电容的负极接地；
所述第一开关管的输入端和所述第二二极管的阳极连接，所述第一开关管的输出端通过电阻和所述按键处理电路的第一输出端连接。
5.如权利要求2所述的支持手拉手开机的电池储能系统，其特征在于：所述开关机信号检测电路包括第五二极管和一个电阻，所述第五二极管的阴极和所述按键处理电路的输入端连接，所述第五二极管的阳极和所述第二输出端连接，并通过一个电阻和所述控制器的工作电源连接。
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