本實用新型涉及一種電池管理系統(tǒng)，尤其是一種電池管理系統(tǒng)的冗余備份控制電路。

背景技術(shù)：

隨著當(dāng)今社會不可再生能源的日益緊缺，以及其對環(huán)境的污染問題越來越嚴(yán)重，催生出以鋰離子電池為主的新能源產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。而鋰離子電池由于生產(chǎn)和使用過程中的一致性問題較為嚴(yán)重，需要電池管理系統(tǒng)對電池的使用進行管理，保證其長時間、安全的使用。

電池管理系統(tǒng)的供電方式通常有兩種，從電池模組取電，或是由外部電源系統(tǒng)提供電源，并且為了防止意外情況，需做冗余備份，即將兩種供電方式同時設(shè)計在電池管理系統(tǒng)中。在發(fā)生異常時，兩種供電方式需要安全、快速、無縫的切換，保證電池管理系統(tǒng)運行的連續(xù)性。然而，為了保持設(shè)計的一致性及通用性，兩種供電方式的輸入端口均是相同，并且要求輸入端口的線束不能有誤，否則將會損壞內(nèi)部電池管理系統(tǒng)，造成損失甚至引起安全問題。因此需要對現(xiàn)有的冗余備份電路進行改進，增加反接保護功能，保證電池管理系統(tǒng)的安全、可靠運行。

然而，現(xiàn)有的反接保護電路通常使用二極管串在主回路中或使用較為復(fù)雜的控制電路，主要弊端有：在較大功率需求的系統(tǒng)中二極管導(dǎo)通損耗較大，且長時間工作在此狀態(tài)下壽命無法保證；使用復(fù)雜的控制電路一方面會降低系統(tǒng)的可靠性，另一方面會增加系統(tǒng)成本，不利于產(chǎn)品的開發(fā)與推廣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于：提供一種具有反接保護功能的電池管理系統(tǒng)的冗余備份控制電路。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了電池管理系統(tǒng)的冗余備份控制電路，所述冗余備份控制電路包含至少兩路輸入電路，每路輸入電流分別包括依次連接的端口防護電路模塊、反接保護電路模塊、單向?qū)щ婋娐房刂颇K，其中：

端口防護電路模塊，用于：接入輸入電源，對輸入電源進行過濾后得到純凈輸入電源并輸出至反接保護電路模塊；

反接保護電路模塊，用于：對純凈輸入電源進行反接保護，并輸出至單向?qū)щ婋娐房刂颇K；

單向?qū)щ婋娐房刂颇K，用于：根據(jù)控制信號控制該路的通斷；

每路輸入電路的單向?qū)щ婋娐房刂颇K的輸出端相連接后輸出電源。

作為本實用新型冗余備份控制電路的一種改進：所述端口防護電路模塊，具體用于：接入輸入電源，并對輸入電源吸收靜電干擾信號、吸收瞬間過壓造成的大電流信號、濾除噪聲信號后得到純凈輸入電源。

作為本實用新型冗余備份控制電路的一種改進：所述端口防護電路模塊，包含：并聯(lián)的靜電保護電容、瞬變電壓抑制二極管、至少一個濾波電容，所述靜電保護電容的兩端、瞬變電壓抑制二極管的兩端、至少一個濾波電容的兩端分別與輸入電源的正極和負(fù)極連接。

作為本實用新型冗余備份控制電路的一種改進：所述反接保護電路模塊，包含：第一場效應(yīng)管、第一保護電阻、第二保護電阻；

第一場效應(yīng)管的源極與第一保護電阻的一端連接，第一電阻的另一端與第一場效應(yīng)管的柵極連接，第一場效應(yīng)管的柵極與第二保護電阻的一端相連；

第一場效應(yīng)管的漏極、第二電阻的另一端與端口防護電路模塊連接，第一場效應(yīng)管的源極與單向?qū)щ婋娐房刂颇K連接。

作為本實用新型冗余備份控制電路的一種改進：所述第一場效應(yīng)管為PMOS管。

作為本實用新型冗余備份控制電路的一種改進：所述反接保護電路模塊，還包含：穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓管的負(fù)極與第一場效應(yīng)管的源極連接，穩(wěn)壓管的正極與第一場效應(yīng)管的柵極連接。

作為本實用新型冗余備份控制電路的一種改進：所述單向?qū)щ婋娐房刂颇K為ORING控制電路模塊。

作為本實用新型冗余備份控制電路的一種改進：所述單向?qū)щ婋娐房刂颇K，包含：ORING控制電路芯片，ORING控制電路芯片的輸入引腳與所述反接保護電路模塊連接，ORING控制電路芯片的輸出引腳作為單向?qū)щ婋娐房刂颇K的輸出端輸出電源，ORING控制電路芯片的使能引腳與外部控制信號連接；

作為本實用新型冗余備份控制電路的一種改進：所述單向?qū)щ婋娐房刂颇K，還包含：第二場效應(yīng)管；

第二場效應(yīng)管的漏極與所述ORING控制電路芯片的輸出引腳連接，第二場效應(yīng)管的源極與所述反接保護電路模塊連接，第二場效應(yīng)管的柵極與ORING控制電路芯片的控制引腳連接。

作為本實用新型冗余備份控制電路的一種改進：所述第二場效應(yīng)管為NMOS管。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型電池管理系統(tǒng)的冗余備份控制電路設(shè)置有端口防護電路模塊、反接保護電路模塊、單向?qū)щ婋娐房刂颇K，使電路在做冗余備份供電的同時，兼具反接保護功能，增加系統(tǒng)可靠性，降低系統(tǒng)成本，保障系統(tǒng)安全、穩(wěn)定工作。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和各個具體實施方式，對本實用新型及其有益技術(shù)效果進行詳細(xì)說明，其中：

圖1為本實用新型電池管理系統(tǒng)的冗余備份控制電路的模塊示意圖。

圖2為本實用新型電池管理系統(tǒng)的冗余備份控制電路的電路示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1，使用本實用新型電池管理系統(tǒng)的冗余備份控制電路，所述冗余備份控制電路包含至少兩路輸入電路，每路輸入電流分別包括依次連接的端口防護電路模塊11、反接保護電路模塊12、單向?qū)щ婋娐房刂颇K13，其中：

端口防護電路模塊11，用于：接入輸入電源，對輸入電源進行過濾后得到純凈輸入電源并輸出至反接保護電路模塊；

反接保護電路模塊12，用于：對純凈輸入電源進行反接保護，并輸出至單向?qū)щ婋娐房刂颇K；

單向?qū)щ婋娐房刂颇K13，用于：根據(jù)控制信號控制該路的通斷；

每路輸入電路的單向?qū)щ婋娐房刂颇K11的輸出端相連接后輸出電源。

優(yōu)選地，冗余備份控制電路包含兩路輸入電路，其中一路輸入電路接電池模組，另一路輸入電路接外部電源，兩路輸入電路的單向?qū)щ婋娐房刂颇K11的輸出端相連接匯合共同為后端電路系統(tǒng)供電。

請參閱圖1，每路輸入電源分別經(jīng)過端口防護電路模塊11后接入到反接保護電路模塊12，實現(xiàn)對輸入電源的反接保護功能，保證輸出到后端的電源安全、可靠；單向?qū)щ婋娐房刂颇K13實現(xiàn)對外部輸入電源的選擇及冗余備份，每路輸入電源在電池管理系統(tǒng)內(nèi)部具有相同的參考地，實現(xiàn)在一路輸入電源異常時，另一輸入電源可以安全、快速、無縫切換，繼續(xù)為后端電池管理系統(tǒng)供電。

本實用新型冗余備份控制電路的一個實施例中：所述端口防護電路模塊11，具體用于：接入輸入電源，并對輸入電源吸收靜電干擾信號、吸收瞬間過壓造成的大電流信號、濾除噪聲信號后得到純凈輸入電源。

請參閱圖2，本實用新型冗余備份控制電路的一個實施例中：所述端口防護電路模塊11，包含：并聯(lián)的靜電保護電容C1、C5、瞬變電壓抑制二極管DZ2、DZ4、至少一個濾波電容C2、C3、C4、C6、C7、C8，所述靜電保護電容C1、C5的兩端、瞬變電壓抑制二極管DZ2、DZ4的兩端、至少一個濾波電容C2、C3、C4、C6、C7、C8的兩端分別與輸入電源的正極和負(fù)極連接。

以其中一路輸入電路為例，當(dāng)外部電源通過輸入電源正確接入到端口防護電路模塊11時，端口防護電路模塊11中靜電保護(Electro Static discharge，ESD)電容C1可吸收靜電干擾信號，瞬變電壓抑制(Transient Voltage Suppressor，TVS)二極管DZ2可以快速吸收由于瞬間過壓造成的大電流信號，保護后端電路器件的正常運行，輸入電源再經(jīng)過不同容值的濾波電容C2、C3、C4濾除噪聲信號后得到純凈的電源輸入到反接保護電路模塊12中。

當(dāng)外部電源通過輸入電源反向接入到端口防護電路模塊11時，由于端口防護電路11所選用的ESD電容C1、TVS管DZ2、濾波電容C2、C3、C4均是雙向器件，因此不會造成此模塊器件的損壞

請參閱圖2，本實用新型冗余備份控制電路的一個實施例中：所述反接保護電路模塊12，包含：第一場效應(yīng)管Q1、Q3、第一保護電阻R1、R4、第二保護電阻R2、R5；

第一場效應(yīng)管Q1、Q3的源極與第一保護電阻R1、R4的一端連接，第一電阻R1、R4的另一端與第一場效應(yīng)管Q1、Q3的柵極連接，第一場效應(yīng)管Q1、Q3的柵極與第二保護電阻R2、R5的一端相連；

第一場效應(yīng)管Q1、Q3的漏極、第二電阻R2、R5的另一端與端口防護電路模塊11連接，第一場效應(yīng)管Q1、Q3的源極與單向?qū)щ婋娐房刂颇K13連接。

本實用新型冗余備份控制電路的一個實施例中：所述第一場效應(yīng)管為PMOS管。

PMOS即P型的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(metal oxide semiconductor，MOS)。以其中一路輸入電路為例，反接保護模塊12中的第一場效應(yīng)管為PMOS管，PMOS管Q1的體二極管由于前后壓差大于導(dǎo)通的壓差，自行導(dǎo)通，此時電流均從PMOS管Q1的體二極管流過，使得第一保護電阻R1和第二保護電阻R2上形成壓降，由于輸入電壓經(jīng)第一保護電阻R1和第二保護電阻R2的分壓后，在第二保護電阻R2兩端的電壓與PMOS管Q1的柵極電壓相同，使得PMOS管Q1滿足導(dǎo)通條件，PMOS管Q1由斷開狀態(tài)切換為導(dǎo)通狀態(tài)，此時電流不再由PMOS管Q1的體二極管流過，而是從PMOS管Q1上流過，PMOS管的導(dǎo)通壓降遠(yuǎn)小于其體二極管的導(dǎo)通壓降，因此降低了PMOS管Q1的功率損耗，同時大大提高了PMOS管Q1的工作壽命。

當(dāng)外部電源通過輸入電源反向接入時，由于輸入信號反向及二極管的單向?qū)щ娞匦?，輸入信號的正極進入到反接保護模塊時，電流無法從體二極管流過，因此輸入電源無法在第一保護電阻R1和第二保護電阻R2上分壓，無法驅(qū)動PMOS管Q1，即PMOS管Q1不導(dǎo)通，無法形成回路，達(dá)到反接保護的功能，同時由于不能形成回路，因此也不會對后端系統(tǒng)造成損壞，保護后端電路系統(tǒng)的安全、可靠。

請參閱圖2，本實用新型冗余備份控制電路的一個實施例中：所述反接保護電路模塊，還包含：穩(wěn)壓管DZ1、DZ3，穩(wěn)壓管DZ1、DZ3的負(fù)極與第一場效應(yīng)管Q1、Q3的源極連接，穩(wěn)壓管DZ1、DZ3的正極與第一場效應(yīng)管Q1、Q3的柵極連接。

本實施例增加穩(wěn)壓管，以保護第一場效應(yīng)管的柵極與源極，使得柵極與源極的電壓不超過第一場效應(yīng)管柵極和源極的最大承受電壓。

本實用新型冗余備份控制電路的一個實施例中：所述單向?qū)щ婋娐房刂颇K13為ORING控制電路模塊。

請參閱圖2，本實用新型冗余備份控制電路的一個實施例中：所述單向?qū)щ婋娐房刂颇K13，包含：ORING控制電路芯片U1、U2、Q4，ORING控制電路芯片U1、U2的輸入引腳與所述反接保護電路模塊12連接，ORING控制電路芯片U1、U2的輸出引腳作為單向?qū)щ婋娐房刂颇K13的輸出端輸出電源，ORING控制電路芯片U1、U2的使能引腳與外部控制信號連接。

本實施例通過ORING控制電路芯片對輸入電路進行選擇。

以其中一路輸入電路為例，ORING控制電路芯片U1的引腳3、7空接，引腳6接地，使能引腳5通過電阻R3(在另一路輸入電路中為電阻R6)接外部控制信號，以控制在不同輸入電路中切換。

本實用新型冗余備份控制電路的一個實施例中：所述單向?qū)щ婋娐房刂颇K13，還包含：第二場效應(yīng)管Q2、Q4；

第二場效應(yīng)管Q2、Q4的漏極與所述ORING控制電路芯片U1、U2的輸出引腳連接，第二場效應(yīng)管Q2、Q4的源極與所述反接保護電路模塊12連接，第二場效應(yīng)管Q2、Q4的柵極與ORING控制電路芯片U1、U2的控制引腳連接。

本實用新型冗余備份控制電路的一個實施例中，所述第二場效應(yīng)管為NMOS管。

NMOS管即N型的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(metal oxide semiconductor，MOS)。以其中一路輸入電路為例，第二場效應(yīng)管Q2為NMOS管。PMOS管Q1源極輸出后進入到單向?qū)щ婋娐房刂颇K13，與單向?qū)щ婋娐房刂颇K13中的NMOS管Q2的源極相連，PMOS管Q1的源極同時還接入ORING控制電路芯片U1的輸入引腳2及引腳4，NMOS管Q2的漏極ORING控制電路芯片U1的輸出引腳8相連，并作為一路輸出電源為后端電路系統(tǒng)供電。其中，NMOS管Q2體二極管會自行導(dǎo)通，電流從NMOS管Q2的體二極管流過并形成壓降，ORING控制電路芯片U1可以將NMOS管Q2源極與漏極壓降檢測出來，并在達(dá)到一定值時通過控制引腳1驅(qū)動NMOS管Q2的柵極，使得NMOS管Q2導(dǎo)通，此時，電流將不再由NMOS管Q2的體二極管流過，而是從NMOS管Q2上流過，NMOS管Q2的導(dǎo)通壓降遠(yuǎn)小于其體二極管的導(dǎo)通壓降，因此降低了NMOS管Q2的功率損耗，同時大大提高了NMOS管Q2的工作壽命。

根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本實用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實施方式進行適當(dāng)?shù)淖兏托薷摹Ｒ虼?，本實用新型并不局限于上面揭示和描述的具體實施方式，對本實用新型的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本實用新型的權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本實用新型構(gòu)成任何限制。