一种BMS充放电MOS管独立控制的驱动电路的制作方法

本实用新型涉及电池管理系统技术领域，尤其是指的一种bms充放电mos管独立控制的驱动电路。

背景技术：

在低压储能系统中，通常选择不超过16串的电芯构成电池组，与之配套的电池管理系统bms通常选用mos管作为保护器件，因为与直流接触器相比，低压大电流的mos管可选型号多，成本低。一般选择两组mos管阵列串联在电池组的负极，因为与串联在电池组的正极相比，优势在于驱动控制简单，更加安全可靠。

充放电mos管的驱动控制电路都是基于图腾柱电路原理来设计的，有专门的驱动芯片，也有通过分立元件搭建的驱动电路。但是都有一个缺陷，充电和放电mos管不能单独控制，而是相互关联，比如，要打开充电mos管，必须先打开放电mos管。这样，增加了对充放电mos管控制的复杂度，特别对要求单独控制充电和放电mos管的场合已不适用。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的问题提供的一种bms充放电mos管独立控制的驱动电路，降低了控制逻辑的复杂度，特别适用于充电或者放电mos管需要单独控制的场合。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供的一种bms充放电mos管独立控制的驱动电路，包括电池组、负载、电池管理系统、充电mos管以及放电mos管，所述电池组的总正极依次串联负载、充电mos管和放电mos管后连接到电池组的总负极，所述电池管理系统连接有电平转换电路，所述电平转换电路分别连接有充电驱动电路和放电驱动电路，充电驱动电路与充电mos管连接，放电驱动电路与放电mos管连接。

其中，所述电平转换电路包括芯片u1、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电容c1和电容c2，所述芯片u1的第10脚分别与电阻r3的一端和电阻r6的一端连接，电阻r6的另一端接电池组的b-端，芯片u1的第14脚分别与电阻r4的一端和电阻r5的一端连接，电阻r5的另一端接电池组的b-端，电阻r1的一端接电池组的b-端，电阻r1的另一端分别与芯片u1的第2脚和第8脚连接，电容c1的一端与电池组的b-端连接，电容c1的另一端分别与vcc端以及芯片u1的第1脚连接，电阻r2的一端与芯片u1的第9脚和第15脚连接，电阻r2的另一端与vdd端连接，电容c2的一端与电池组的b-端连接，电容c2的另一端与vdd端连接；所述芯片u1的第11脚与放电驱动电路连接，所述芯片u1的第13脚与充电驱动电路连接。

其中，所述芯片u1的型号为cd40109bpwr。

其中，所述充电驱动电路包括电阻r7、光耦u2、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r13、电阻r14、稳压二极管z1、二极管d1、二极管d2、二极管d3、mos管q1、电容c4、三极管q4和三极管q5，所述电阻r7的一端与电平转换电路连接，电阻r7的另一端光耦u2的第1脚连接，光耦u2的第2脚接电池组的b-端，光耦u2的第3脚接p-端，光耦u2的第4脚与电阻r9的一端连接，二极管d1的阳极接p+端，二极管d1的阴极分别与电容c4的一端、稳压二极管z1的阴极、电阻r10的一端和mos管q1的漏极连接，电容c4的另一端同时连接稳压二极管z1的阳极、电阻r10的另一端、电阻r11的一端和电阻r9的另一端，电阻r11的另一端与mos管q1的栅极连接，mos管q1的源极与电阻r13的一端连接，电阻r13的另一端与二极管d2的阳极连接，二极管d2的阴极分别与二极管d3的阳极、电阻r14的一端、三极管q4的集电极和三极管q5的基极连接，三极管q5的集电极与三极管q4的基极连接，三极管q4的发射极和电阻r14的另一端分别与p-端连接，二极管d3的阴极分别与三极管q5的发射极和充电mos管的栅极连接。

其中，所述mos管q1为pmos管。

其中，所述放电驱动电路包括电容c3、电阻r8、三极管q2、三极管q3、电阻r12和电容c5，电阻r8的一端和电容c3的一端连接并与所述电平转换电路连接，电容c3的另一端与电阻r8的另一端连接，电阻r8的另一端同时连接三极管q2的基极和三极管q3的基极，三极管q2的集电极与电阻r12的一端连接，电阻r12的另一端与vdd端连接，电容c5的两端分别连接vdd端和电池组的b-端，三极管q3的集电极与电池组的b-端连接，三极管q2的发射极与三极管q3的发射极连接，三极管q2的发射极与三极管q3的发射极连接的共端与放电mos管的栅极连接。

其中，所述电池组为锂电池组。

本实用新型的有益效果：

1.基于图腾柱电路原理，使用分立元件搭建充电驱动电路和放电驱动电路，成本低、利于普及应用；

2.充电mos管和放电mos管可独立控制，互不关联，降低控制逻辑复杂度，有利于bms保护可靠性的提升；

3.特别适用光伏发电储能系统，bms休眠后唤醒时需要单独打开充电mos管的场合，避免打开放电mos管造成电池组深度过放的可能；4.充电mos管的充电驱动电路从负载侧取电，增加整流滤波和稳压限幅，保护驱动mos管q1，在负载输出电流波动较大的情况下，也能可靠稳定工作。

附图说明

图1为本实用新型的一种bms充放电mos管独立控制的驱动电路的原理框图。

图2为本实用新型的一种bms充放电mos管独立控制的驱动电路的电路原理图。

附图标记包括：

101—电平转换电路102—放电驱动电路103—充电驱动电路。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。

一种bms充放电mos管独立控制的驱动电路，包括电池组、负载、电池管理系统、充电mos管以及放电mos管，所述电池组的总正极依次串联负载、充电mos管和放电mos管后连接到电池组的总负极，所述电池管理系统连接有电平转换电路，所述电平转换电路分别连接有充电驱动电路和放电驱动电路，充电驱动电路与充电mos管连接，放电驱动电路与放电mos管连接。

本实施例所述的一种bms充放电mos管独立控制的驱动电路，所述电平转换电路包括芯片u1、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电容c1和电容c2，所述芯片u1的第10脚分别与电阻r3的一端和电阻r6的一端连接，电阻r6的另一端接电池组的b-端，芯片u1的第14脚分别与电阻r4的一端和电阻r5的一端连接，电阻r5的另一端接电池组的b-端，电阻r1的一端接电池组的b-端，电阻r1的另一端分别与芯片u1的第2脚和第8脚连接，电容c1的一端与电池组的b-端连接，电容c1的另一端分别与vcc端以及芯片u1的第1脚连接，电阻r2的一端与芯片u1的第9脚和第15脚连接，电阻r2的另一端与vdd端连接，电容c2的一端与电池组的b-端连接，电容c2的另一端与vdd端连接；所述芯片u1的第11脚与放电驱动电路连接，所述芯片u1的第13脚与充电驱动电路连接；电阻r3的另一端连接电池管理系统的mcu的放电控制脚dis，电阻r4的另一端连接电池管理系统的mcu的充电控制脚chg。具体地，所述电平转换电路的作用是将mcu控制输出的vdd电压(通常为3.3v)转换为充电驱动电路和放电驱动电路输入的vdd电压(通常为12v)，以满足驱动条件；其中，选用电阻r5和电阻r6下拉到电池组的b-端，主要是考虑mcu输出引脚dis和chg悬空或者高阻状态时电平不定，有了下拉电阻就能确保为低电平，避免充电mos管和放电mos管异常打开，提升了电池管理系统(bms)的可靠性。

本实施例所述的一种bms充放电mos管独立控制的驱动电路，所述芯片u1的型号为cd40109bpwr。

本实施例所述的一种bms充放电mos管独立控制的驱动电路，所述充电驱动电路包括电阻r7、光耦u2、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r13、电阻r14、稳压二极管z1、二极管d1、二极管d2、二极管d3、mos管q1、电容c4、三极管q4和三极管q5，所述电阻r7的一端与电平转换电路的芯片u1的第13脚连接，电阻r7的另一端光耦u2的第1脚连接，光耦u2的第2脚接电池组的b-端，光耦u2的第3脚接p-端，光耦u2的第4脚与电阻r9的一端连接，二极管d1的阳极接p+端，二极管d1的阴极分别与电容c4的一端、稳压二极管z1的阴极、电阻r10的一端和mos管q1的漏极连接，电容c4的另一端同时连接稳压二极管z1的阳极、电阻r10的另一端、电阻r11的一端和电阻r9的另一端，电阻r11的另一端与mos管q1的栅极连接，mos管q1的源极与电阻r13的一端连接，电阻r13的另一端与二极管d2的阳极连接，二极管d2的阴极分别与二极管d3的阳极、电阻r14的一端、三极管q4的集电极和三极管q5的基极连接，三极管q5的集电极与三极管q4的基极连接，三极管q4的发射极和电阻r14的另一端分别与p-端连接，二极管d3的阴极分别与三极管q5的发射极和充电mos管的栅极连接。

本实施例所述的一种bms充放电mos管独立控制的驱动电路，所述mos管q1为pmos管。

本实施例所述的一种bms充放电mos管独立控制的驱动电路，所述放电驱动电路包括电容c3、电阻r8、三极管q2、三极管q3、电阻r12和电容c5，电阻r8的一端和电容c3的一端连接并与所述电平转换电路的芯片u1的第11脚连接，电容c3的另一端与电阻r8的另一端连接，电阻r8的另一端同时连接三极管q2的基极和三极管q3的基极，三极管q2的集电极与电阻r12的一端连接，电阻r12的另一端与vdd端连接，电容c5的两端分别连接vdd端和电池组的b-端，三极管q3的集电极与电池组的b-端连接，三极管q2的发射极与三极管q3的发射极连接，三极管q2的发射极与三极管q3的发射极连接的共端与放电mos管的栅极连接。具体地，放电驱动电路是基于图腾柱电路原理设计的，当需要驱动多个放电mos管并联阵列时，需要选择合适的三极管，电阻r12用来限制vdd给放电mos管结电容充电电流，用来保护三极管q2。

本实施例所述的一种bms充放电mos管独立控制的驱动电路，所述电池组为锂电池组。

本实用新型的工作原理：

根据充电mos管和放电mos管在电池组回路的串联位置，放电mos管选用非隔离驱动，充电mos管选用隔离驱动。基于图腾柱电路原理，选用可靠、低成本的电路方案解决充放电mos管驱动独立控制的问题。有了该驱动电路，降低了控制逻辑的复杂度，特别适用于充电或者放电mos管需要单独控制的场合，尤其在光伏发电储能系统中，bms休眠后光伏唤醒需要单独打开充电mos管的应用。

充电驱动电路采用光耦u2隔离驱动，控制充电mos管的驱动电压从负载(或充电机)侧取电，经过整流、mos管q1开关控制、多个电阻分压后达到符合要求的驱动电压给充电mos管。驱动电压计算公式为：ugs≈r14*(up-2*ud)/(r13+r14)，其中up为充电机输出电压，ud为二极管正向导通压降。根据负载(或充电机)的输出电压范围，合理选取分压电阻r13、r14，使得ugs为10～18v，可满足mos管正常导通要求。增加分立元件二极管d1、稳压二极管z1、电容c4和电阻r9目的是：在负载(或充电机)输出波动较大时，起到整形、限幅、限流作用，从而保护mos管q1，mos管q1的选型uds耐压值应该为负载(或充电机)最大输出电压的2倍。可以发现，驱动充电mos管的驱动电压是参考p-，而充电mos管的源极也是连接p-，即实现了充电mos管单独控制的功能。

对于光伏发电储能系统，在bms休眠的情况下，早晨光照较弱或者阴雨天，光伏唤醒bms后，bms只能先打开充电管进行充电，避免打开放电管而消耗电池更多的电量，造成电池深度过放而永久损坏。本实用新型很好的解决这一问题，具备很高的实用价值。

需要说明的是图1中的锂电池组多数是以不同并联形式且不大于16串电芯串联而成的锂电池组，放电mos管的源极与锂电池组的负极b-端连接，充电mos管的源极与负载(或充电机)的负极p-端连接，在充放电mos管断开的情况下，b-端和p-端不是等电位的，即锂电池组的负极和充电机的负极不共地，而是共正极p+端。

因此，对充电mos管的驱动控制电压ugs(参考p-)，对放电mos管的驱动控制电压ugs(参考b-)，而bms的辅助电源是从电池组的b+与b-降压后供给驱动电路。所以放电mos管可以单独控制开通与关断，而充电mos管的开通与关断控制前提是放电mos管必须先导通。

以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。