本實用新型涉及電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于電動汽車的電池管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，電動汽車的BMS(Battery Management System，電池管理系統(tǒng))普遍沒有低功耗模式，因此，BMS的主控模塊無法接常電。當(dāng)不使用電動汽車時，BMS的主控模塊斷電不工作，電動汽車的電池包處于失控狀態(tài)。當(dāng)電動汽車長期不使用時，電池包長期處于失控狀態(tài)，容易引發(fā)安全事故。

鑒于以上內(nèi)容，實有必要提供一種新型的電池管理系統(tǒng)以克服以上缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種低功耗且具有自動喚醒功能的電池管理系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種電池管理系統(tǒng)，所述電池管理系統(tǒng)包括主控模塊及給所述主控模塊供電的供電電路，所述主控模塊包括微控制單元，所述供電電路包括開關(guān)模塊、第一電壓轉(zhuǎn)換模塊及第二電壓轉(zhuǎn)換模塊，所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊與所述主控模塊相連，并通過所述開關(guān)模塊與外接電源相連，所述第二電壓轉(zhuǎn)換模塊與所述外接電源及所述微控制單元相連，所述微控制單元與所述開關(guān)模塊相連，所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊將所述外接電源的電壓轉(zhuǎn)換成所述主控模塊所需的多路電壓，并為所述主控模塊供電，所述第二電壓轉(zhuǎn)換模塊將所述外接電源的電壓轉(zhuǎn)換成所述微控制單元所需的電壓，并為所述微控制單元供電，當(dāng)所述微控制單元沒有接收到充電信號、放電信號及喚醒信號時，所述微控制單元控制所述開關(guān)模塊斷開，所述外接電源不給所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊供電，所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊不給所述主控模塊供電，所述微控制單元進入休眠狀態(tài)，當(dāng)所述微控制單元接收到所述充電信號、所述放電信號或所述喚醒信號時，所述微控制單元控制所述開關(guān)模塊閉合，所述外接電源通過所述開關(guān)模塊給所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊供電，所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊給所述主控模塊供電。

進一步地，所述開關(guān)模塊包括第一光耦合器及第一電子開關(guān)，所述第一光耦合器包括第一發(fā)光元件及第一受光元件，所述第一發(fā)光元件的第一端與所述微控制單元相連，以接收所述微控制單元輸出的控制信號，所述第一發(fā)光元件的第二端通過第一電阻接地，所述第一受光元件的第一端與所述第一電子開關(guān)的第一端相連，并通過第二電阻與所述外接電源的正極相連，所述第一受光元件的第二端通過第三電阻與所述外接電源的負極相連，所述第一電子開關(guān)的第二端與所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊相連，所述第一電子開關(guān)的第三端與所述外接電源的正極相連，當(dāng)所述微控制單元控制所述第一發(fā)光元件發(fā)光時，所述第一受光元件導(dǎo)通，所述第一電子開關(guān)導(dǎo)通，所述外接電源通過所述第一電子開關(guān)給所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊供電。

進一步地，所述第一發(fā)光元件為發(fā)光二極管，所述第一發(fā)光元件的第一端及第二端分別對應(yīng)所述發(fā)光二極管的陽極及陰極，所述第一受光元件為光敏三極管，所述第一受光元件的第一端及第二端分別對應(yīng)所述光敏三極管的集電極及發(fā)射極。

進一步地，所述第一電子開關(guān)為PMOS場效應(yīng)管，所述第一電子開關(guān)的第一端、第二端及第三端分別對應(yīng)PMOS場效應(yīng)管的柵極、漏極及源極。

進一步地，所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊包括變壓器及整流單元，所述變壓器包括初級線圈及次級線圈，所述整流單元包括第一二極管，所述初級線圈的第一端與所述第一電子開關(guān)的第二端相連，所述初級線圈的第二端與所述外接電源的負極相連，所述次級線圈的第一端與所述第一二極管的陽極相連，所述次級線圈的第二端與所述主控模塊相連，所述第一二極管的陰極與所述主控模塊相連。

進一步地，所述整流單元還包括第一電容及第四電阻，所述第一電容及所述第四電阻并聯(lián)在所述第一二極管的陰極及所述次級線圈的第二端之間。

進一步地，所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊還包括控制芯片、反饋單元及第二電子開關(guān)，所述控制芯片與所述開關(guān)模塊、所述反饋單元及所述第二電子開關(guān)相連，所述初級線圈的第二端通過所述第二電子開關(guān)與所述外接電源的負極相連，所述控制芯片根據(jù)接收到的所述開關(guān)模塊輸出的信號以及所述反饋單元反饋的信號來控制所述第二電子開關(guān)的導(dǎo)通及截止頻率。

進一步地，所述反饋單元包括第二光耦合器及三端穩(wěn)壓器，所述第二光耦合器包括第二發(fā)光元件及第二受光元件，所述第二發(fā)光元件的第一端通過第五電阻與所述第一二極管的陰極相連，所述第二發(fā)光元件的第二端與所述三端穩(wěn)壓器的陰極相連，所述三端穩(wěn)壓器的陽極與所述次級線圈的第二端相連，所述三端穩(wěn)壓器的參考端通過第六電阻與所述第一二極管的陰極相連，并通過第七電阻與所述次級線圈的第二端相連，所述第二受光元件的第一端通過第八電阻與第一電源相連，并通過第二電容與所述外接電源的負極相連，所述第二受光元件的第二端與所述外接電源的負極相連，并通過第九電阻與所述控制芯片相連。

進一步地，所述控制芯片包括輸入引腳、反饋引腳及輸出引腳，所述輸入引腳與所述開關(guān)模塊相連，所述反饋引腳通過所述第九電阻與所述第二受光元件的第二端相連，所述輸出引腳通過第十電阻與所述第二電子開關(guān)的第一端相連，并通過第十一電阻與所述外接電源的負極相連，所述第二電子開關(guān)的第二端與所述初級線圈的第二端相連，所述第二電子開關(guān)的第三端與所述反饋引腳相連，所述輸出引腳輸出脈沖寬度調(diào)制信號控制所述第二電子開關(guān)的導(dǎo)通及截止，所述控制芯片通過調(diào)整所述輸出引腳輸出的脈沖寬度調(diào)制信號的占空比來控制所述第二電子開關(guān)的導(dǎo)通及截止頻率。

進一步地，所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊還包括第二二極管，所述第二二極管的陽極與所述第一二極管的陰極相連，所述第二二極管的陰極與所述主控模塊相連。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型通過所述微控制單元在沒有接收到充電信號、放電信號及喚醒信號時，控制所述開關(guān)模塊斷開，從而控制所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊停止給所述主控模塊供電；并通過所述微控制單元在接收到喚醒信號時，控制所述開關(guān)模塊閉合，從而控制所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊給所述主控模塊供電，以使所述電池管理系統(tǒng)具有低功耗及自動喚醒的功能，進而使所述電池管理系統(tǒng)在電動汽車處于長期靜置狀態(tài)時，可以定時地自動喚醒，并定期地對所述電池包的狀態(tài)進行監(jiān)控，且將監(jiān)控到的數(shù)據(jù)通過通訊模塊發(fā)送給遠程監(jiān)控端，以確保所述電動汽車的安全。

另外，本實用新型還通過所述第一光耦合器及所述第二光耦合器對所述變壓器的原邊及副邊進行電氣隔離，從而提高了所述電池管理系統(tǒng)中信號的穩(wěn)定性、抗干擾能力及精確度。本實用新型還通過設(shè)置所述第二二極管來防止電壓倒灌。

【附圖說明】

圖1為本實用新型的實施例提供的電池管理系統(tǒng)10的原理框圖。

圖2為圖1中開關(guān)模塊210的電路圖。

圖3為圖1中第一電壓轉(zhuǎn)換模塊230的電路圖。

【具體實施方式】

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益技術(shù)效果更加清晰明白，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

當(dāng)一個元件被認為與另一個元件“相連”時，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本實用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本實用新型。

請參閱圖1，圖1為本實用新型的實施例提供的電池管理系統(tǒng)10的原理框圖。所述電池管理系統(tǒng)10包括主控模塊100及給所述主控模塊100供電的供電電路200。所述主控模塊100包括MCU(Micro Controller Unit，微控制單元)120。所述供電電路200包括開關(guān)模塊210、第一電壓轉(zhuǎn)換模塊230及第二電壓轉(zhuǎn)換模塊250。所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊230與所述主控模塊100相連，并通過所述開關(guān)模塊210與外接電源260相連。所述第二電壓轉(zhuǎn)換模塊250與所述外接電源260及所述MCU 120相連，所述MCU 120與所述開關(guān)模塊210相連。

所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊230將所述外接電源260的電壓轉(zhuǎn)換成所述主控模塊100所需的多路電壓，并為所述主控模塊100供電。所述第二電壓轉(zhuǎn)換模塊250將所述外接電源260的電壓轉(zhuǎn)換成所述MCU 120所需的電壓，并為所述MCU 120供電。當(dāng)所述MCU 120沒有接收到充電信號、放電信號及喚醒信號時，所述MCU 120控制所述開關(guān)模塊210斷開，所述外接電源260不給所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊230供電，所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊230不給所述主控模塊100供電，所述MCU 120進入休眠狀態(tài)。當(dāng)所述MCU 120接收到所述充電信號、所述放電信號或所述喚醒信號時，所述MCU 120控制所述開關(guān)模塊210閉合，所述外接電源260通過所述開關(guān)模塊210給所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊230供電，所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊230給所述主控模塊100供電。

請參閱圖2，圖2為本實用新型的實施例提供的開關(guān)模塊210的電路圖。所述開關(guān)模塊210包括第一光耦合器216及第一電子開關(guān)Q1。所述第一光耦合器216包括第一發(fā)光元件E1及第一受光元件P1。所述第一發(fā)光元件E1的第一端與所述MCU 120相連，以接收所述MCU 120輸出的控制信號，所述第一發(fā)光元件E1的第二端通過第一電阻R1接地。所述第一受光元件P1的第一端與所述第一電子開關(guān)Q1的第一端相連，并通過第二電阻R2與所述外接電源260的正極Vin+相連。所述第一受光元件P1的第二端通過第三電阻R3與所述外接電源260的負極Vin-相連。所述第一電子開關(guān)Q1的第二端與所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊230相連，所述第一電子開關(guān)Q1的第三端與所述外接電源260的正極Vin+相連。當(dāng)所述MCU 120控制所述第一發(fā)光元件E1發(fā)光時，所述第一受光元件P1導(dǎo)通，所述第一電子開關(guān)Q1導(dǎo)通，所述外接電源260通過所述第一電子開關(guān)Q1給所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊230供電。

在本實施方式中，所述第一發(fā)光元件E1為發(fā)光二極管，所述第一發(fā)光元件E1的第一端及第二端分別對應(yīng)所述發(fā)光二極管的陽極及陰極。所述第一受光元件P1為光敏三極管，所述第一受光元件P1的第一端及第二端分別對應(yīng)所述光敏三極管的集電極及發(fā)射極。

在本實施方式中，所述第一電子開關(guān)Q1為PMOS場效應(yīng)管，所述第一電子開關(guān)Q1的第一端、第二端及第三端分別對應(yīng)PMOS場效應(yīng)管的柵極、漏極及源極。在其它實施方式中，所述第一電子開關(guān)Q1可為具有類似功能的其它開關(guān)，如PNP型三極管及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)等。

請參閱圖3，圖3為本實用新型的實施例提供的第一電壓轉(zhuǎn)換模塊230的電路圖。所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊230包括變壓器T1及整流單元231，所述變壓器T1包括初級線圈L1及次級線圈L2，所述整流單元231包括第一二極管D1。所述初級線圈L1的第一端與所述第一電子開關(guān)Q1的第二端相連，所述初級線圈L1的第二端與所述外接電源260的負極Vin-相連。所述次級線圈L2的第一端與所述第一二極管D1的陽極相連，所述次級線圈L2的第二端與所述主控模塊100相連。所述第一二極管D1的陰極與所述主控模塊100相連。在本實施方式中，所述第一二極管D1用于將所述變壓器T1輸出的交流電整流為直流電。

在本實施方式中，所述整流單元231還包括第一電容C1及第四電阻R4，所述第一電容C1及所述第四電阻R4并聯(lián)在所述第一二極管D1的陰極及所述次級線圈L2的第二端之間。

所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊230還包括第二二極管D2，所述第二二極管D2的陽極與所述第一二極管D1的陰極相連，所述第二二極管D2的陰極與所述主控模塊100相連。在本實施方式中，所述第二二極管D2用于防止電壓倒灌。

所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊230還包括控制芯片U1、反饋單元233及第二電子開關(guān)Q2。所述控制芯片U1與所述開關(guān)模塊210、所述反饋單元233及所述第二電子開關(guān)Q2相連。所述初級線圈L1的第二端通過所述第二電子開關(guān)Q2與所述外接電源260的負極Vin-相連，所述控制芯片U1根據(jù)接收到的所述開關(guān)模塊210輸出的信號以及所述反饋單元233反饋的信號來控制所述第二電子開關(guān)Q2的導(dǎo)通及截止頻率。

在本實施方式中，所述第二電子開關(guān)Q2為NMOS場效應(yīng)管，所述第二電子開關(guān)Q2的第一端、第二端及第三端分別對應(yīng)所述NMOS場效應(yīng)管的柵極、漏極及源極。在其它實施方式中，所述第二電子開關(guān)Q2可為具有類似功能的其它開關(guān)，如NPN型三極管及IGBT等。

所述反饋單元233包括第二光耦合器235及三端穩(wěn)壓器Q3。所述第二光耦合器235包括第二發(fā)光元件E2及第二受光元件P2。所述第二發(fā)光元件E2的第一端通過第五電阻R5與所述第一二極管D1的陰極相連，所述第二發(fā)光元件E2的第二端與所述三端穩(wěn)壓器Q3的陰極相連。所述三端穩(wěn)壓器Q3的陽極與所述次級線圈L2的第二端相連，所述三端穩(wěn)壓器Q3的參考端通過第六電阻R6與所述第一二極管D1的陰極相連，并通過第七電阻R7與所述次級線圈L2的第二端相連。所述第二受光元件P2的第一端通過第八電阻R8與第一電源V1相連，并通過第二電容C2與所述外接電源260的負極Vin-相連。所述第二受光元件P2的第二端與所述外接電源260的負極Vin-相連，并通過第九電阻R9與所述控制芯片U1相連。

在本實施方式中，所述第二發(fā)光元件E2為發(fā)光二極管，所述第二發(fā)光元件E2的第一端及第二端分別對應(yīng)所述發(fā)光二極管的陽極及陰極，所述第二受光元件P2為光敏三極管，所述第二受光元件P2的第一端及第二端分別對應(yīng)所述光敏三極管的集電極及發(fā)射極。

所述控制芯片U1包括輸入引腳VIN、反饋引腳CS及輸出引腳OUT。所述輸入引腳VIN與所述開關(guān)模塊210相連，所述反饋引腳CS通過所述第九電阻R9與所述第二受光元件P2的第二端相連。所述輸出引腳OUT通過第十電阻R10與所述第二電子開關(guān)Q2的第一端相連，并通過第十一電阻R11與所述外接電源260的負極Vin-相連。所述第二電子開關(guān)Q2的第二端與所述初級線圈L1的第二端相連，所述第二電子開關(guān)Q2的第三端與所述反饋引腳CS相連。所述輸出引腳OUT輸出脈沖寬度調(diào)制信號控制所述第二電子開關(guān)Q2的導(dǎo)通及截止，所述控制芯片U1通過調(diào)整所述輸出引腳OUT輸出的脈沖寬度調(diào)制信號的占空比來控制所述第二電子開關(guān)Q2的導(dǎo)通及截止頻率。

在本實施方式中，所述控制芯片U1還包括欠壓保護引腳UVLO、定時電阻引腳RT、電源引腳VCC及接地引腳GND。所述欠壓保護引腳UVLO通過第十二電阻R12與所述輸入引腳VIN相連，并通過第十三電阻R13與所述外接電源260的負極Vin-相連。所述定時電阻引腳RT通過第十四電阻R14與所述外接電源260的負極Vin-相連。所述電源引腳VCC與所述第一電源V1相連，所述接地引腳GND與所述外接電源260的負極Vin-相連。

在本實施方式中，所述第二電壓轉(zhuǎn)換模塊250的電路結(jié)構(gòu)與所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊230的電路結(jié)構(gòu)類似，在此不再贅述。所述第二電壓轉(zhuǎn)換模塊250與所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊230的區(qū)別在于：所述第二電壓轉(zhuǎn)換模塊250中的變壓器T1的初級線圈L1的第一端與所述外接電源260的正極Vin+相連。

下面將對本實用新型電池管理系統(tǒng)10的工作原理進行說明。

當(dāng)所述MCU 120接收到充電信號、放電信號或喚醒信號時，所述MCU 120控制發(fā)出控制信號控制所述第一發(fā)光元件E1發(fā)光，所述第一受光元件P1導(dǎo)通，所述第一電子開關(guān)Q1導(dǎo)通，所述外接電源260的正極Vin+通過所述第一電子開關(guān)Q1給所述變壓器T1供電。所述整流單元231將所述變壓器T1輸出的交流電整流為直流電，并將所述直流電輸出給所述主控模塊100，所述主控模塊100中的所有電子元件工作，從而監(jiān)控電動汽車中電池包的狀態(tài)。

所述反饋單元233將所述整流單元231輸出的電壓反饋給所述控制芯片U1，所述控制芯片U1根據(jù)接收到的反饋信號，調(diào)整輸出給所述第二電子開關(guān)Q2的脈沖寬度調(diào)制信號的占空比，從而調(diào)整所述變壓器T1輸出的交流電的電壓，進而調(diào)整所述整流單元231輸出的電壓。由此可知，所述反饋單元233及所述控制芯片U1是用于根據(jù)所述整流單元231輸出的反饋電壓來調(diào)整所述變壓器T1的輸入電壓，從而使所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊230輸出的電壓的精確度更高，更能滿足所述主控模塊100的電壓需求。

當(dāng)所述MCU 120沒有接收到充電信號、放電信號及喚醒信號時，所述MCU 120控制發(fā)出控制信號控制所述第一發(fā)光元件E1不發(fā)光，所述第一受光元件P1截止，所述第一電子開關(guān)Q1截止，所述外接電源260的正極Vin+不能通過所述第一電子開關(guān)Q1給所述變壓器T1供電，所述變壓器T1無輸出，所述整流單元231不給所述主控模塊100供電。所述第二電壓轉(zhuǎn)換模塊250一直給所述MCU 120供電，所述主控模塊100中除了所述MCU 120之外的電子元件均不工作，所述MCU 120進入休眠狀態(tài)，從而進一步節(jié)省電能。

當(dāng)所述MCU 120接收所述喚醒信號時，所述MCU 120喚醒，并控制所述開關(guān)模塊210閉合，所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊230給所述主控模塊100供電，從而使所述電池管理系統(tǒng)10在所述電動汽車處于長期靜置狀態(tài)時，可以定時地自動喚醒，并定期地對所述電池包的狀態(tài)進行監(jiān)控，且將監(jiān)控到的數(shù)據(jù)通過通訊模塊發(fā)送給遠程監(jiān)控端，以確保所述電動汽車的安全。

可以理解，所述喚醒信號可以由電動汽車中的定時喚醒模塊發(fā)出，所述定時喚醒模塊包括實現(xiàn)定時喚醒功能的硬體電路及/或軟體程序。

可以理解，當(dāng)需要對電動汽車的電池包進行充電時，所述電池管理系統(tǒng)10需要監(jiān)控所述電池包的狀態(tài)，所述MCU 120接收到充電信號。當(dāng)電動汽車處于運行狀態(tài)時，所述電池包放電，所述電池管理系統(tǒng)10需要監(jiān)控所述電池包的狀態(tài)，所述MCU 120接收到充電信號。當(dāng)所述MCU 120沒有接收充電信號及放電信號時，表明所述電動汽車處于靜置狀態(tài)，所述電池管理系統(tǒng)10不需一直監(jiān)控所述電池包的狀態(tài)，只需定時監(jiān)控所述電池包的狀態(tài)即可，因此，所述主控模塊100不需要一直處于工作狀態(tài)消耗電能，只需定時處于工作狀態(tài)，從而節(jié)省電能，實現(xiàn)了低功耗的功能。

本實用新型通過所述MCU 120在沒有接收到充電信號、放電信號及喚醒信號時，控制所述開關(guān)模塊210斷開，從而控制所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊230停止給所述主控模塊100供電；并通過所述MCU 120在接收到喚醒信號時，控制所述開關(guān)模塊210閉合，從而控制所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊230給所述主控模塊100供電，以使所述電池管理系統(tǒng)10具有低功耗及自動喚醒的功能，進而使所述電池管理系統(tǒng)10在電動汽車處于長期靜置狀態(tài)時，可以定時地自動喚醒，并定期地對所述電池包的狀態(tài)進行監(jiān)控，且將監(jiān)控到的數(shù)據(jù)通過通訊模塊發(fā)送給遠程監(jiān)控端，以確保所述電動汽車的安全。

另外，本實用新型還通過所述第一光耦合器216及所述第二光耦合器235對所述變壓器T1的原邊及副邊進行電氣隔離，從而提高了所述電池管理系統(tǒng)10中信號的穩(wěn)定性、抗干擾能力及精確度。本實用新型還通過設(shè)置所述第二二極管D2來防止電壓倒灌。

本實用新型并不僅僅限于說明書和實施例中所描述，因此對于熟悉領(lǐng)域的人員而言可容易地實現(xiàn)另外的優(yōu)點和修改，故在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念的精神和范圍的情況下，本實用新型并不限于特定的細節(jié)、代表性的設(shè)備和這里示出與描述的圖示示例。