一种负端保护MCU与P负共地的BMS系统的制作方法

一种负端保护mcu与p负共地的bms系统
技术领域
1.本实用新型涉及一种负端保护mcu与p负共地的bms系统。


背景技术：

2.随着社会的进步和发展，仓储、家庭、出行等方面的智能化，可移动的消费类电子产品的多元化，电池作为清洁能源的提供者，使其越来越受到广大消费者的追捧和青睐，成为电子产品不可或缺的一部分。在应用过程中，电池作为能源的输出端，通过一定条件的充电、放电、高温成组存储、低温成组存储测等测试项目，考量电芯的性能是否符合使用条件，提高应用中的安全、运行系数，在长期的使用过程当中，帮助电池降低使用过程中故障率，为用户在使用过程中，提供更为安心的服务，提高用户认可度，成为一项非常有意义的研究课题。
3.传统的电芯负端方案如图1所示，采用mcu和afe和dcdc共地，但是由于负端保护把b
‑
和p
‑
断开，所以当需要判断外部p+、p
‑
的外部电压的时候，因为没有共地造成了采样困难，例如想判断外部是否有电压或者是不是电压器接入，操作就非常麻烦，且传统的电芯负端方案不具有深度欠压保护功能。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种负端保护mcu与p负共地的bms系统。
5.为了达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
6.一种负端保护mcu与p负共地的bms系统，包括电芯模块、afe电池采样芯片u3、dcdc芯片u2、隔离芯片u1、深度欠压关断电路、采样电路、单片机mcu、电容c103、负载rl4、保险丝fuse4、外接充电器、稳压二极管zd36、二极管d34、二极管d1、二极管d2、开关sw1、开关sw3，所述外接充电器设有正极p+和负极p
‑
，所述电芯模块设有正极b+和负极b
‑
，所述电芯模块、隔离芯片u1都连接afe电池采样芯片u3，所述正极b+、二极管d1的正极、负极b
‑
、地信号gnd都连接深度欠压关断电路，所述隔离芯片u1连接单片机mcu，所述dcdc芯片u2的gnd端、单片机mcu都连接地信号gnd,所述dcdc芯片u2的out端连接单片机mcu，所述dcdc芯片u2的vin端连接正极b+，所述保险丝fuse4的一端连接b+，所述保险丝fuse4的另一端连接正极p+，所述二极管d1的负极通过二极管d2连接负极p
‑
，所述开关sw1与二极管d1相并联，所述开关sw3与二极管d2相并联，所述单片机mcu的adc端连接稳压二极管zd36的负极，所述稳压二极管zd36的正极连接地信号gnd,所述二极管d34的正极连接地信号gnd,所述二极管d34的负极连接负极p
‑
，所述正极p+、负极p
‑
、单片机mcu的adc端都连接采样电路，所述电容c103的一端连接正极p+，所述电容c103的另一端连接负极p
‑
，所述负载rl4与电容c103相并联。
7.作为优选，深度欠压关断电路包括开关sw5、电阻r210、三极管q96，所述开关sw5的一端连接正极b+，所述开关sw5的另一端通过电阻r210连接三极管q96的基极，所述三极管q96的发射极连接负极b
‑
，所述三极管q96的发射极还连接二极管d1的正极，所述三极管q96
的集电极连接地信号gnd。
8.作为优选，三极管q96为npn三极管。
9.作为优选，采样电路包括电阻r208、电阻r209，所述电阻r208的一端连接正极p+，所述电阻r208的另一端连接单片机mcu的adc端，所述电阻r208的另一端还通过电阻r209连接负极p
‑
。
10.作为优选，电芯模块由若干个电芯t串联而成。
11.本实用新型的有益效果如下：本实用新型测量p+p
‑
外部电压非常简单，且可以精确测量到p+p
‑
外部电压，从而安全的开启充电；本实用新型如果使用了充电激活，单片机本身可以不做低功耗，而且完全掉电也能唤醒电芯。
附图说明
12.图1为背景技术中的电路原理图；
13.图2为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
14.下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案作进一步说明：
15.如图2所示，一种负端保护mcu与p负共地的bms系统，包括电芯模块3、afe电池采样芯片u3、dcdc芯片u2、隔离芯片u1、深度欠压关断电路1、采样电路2、单片机mcu、电容c103、负载rl4、保险丝fuse4、外接充电器4、稳压二极管zd36、二极管d34、二极管d1、二极管d2、开关sw1、开关sw3，所述外接充电器4设有正极p+和负极p
‑
，所述电芯模块3设有正极b+和负极b
‑
，所述电芯模块3、隔离芯片u1都连接afe电池采样芯片u3，所述正极b+、二极管d1的正极、负极b
‑
、地信号gnd都连接深度欠压关断电路1，所述隔离芯片u1连接单片机mcu，所述dcdc芯片u2的gnd端、单片机mcu都连接地信号gnd,所述dcdc芯片u2的out端连接单片机mcu，所述dcdc芯片u2的vin端连接正极b+，所述保险丝fuse4的一端连接b+，所述保险丝fuse4的另一端连接正极p+，所述二极管d1的负极通过二极管d2连接负极p
‑
，所述开关sw1与二极管d1相并联，所述开关sw3与二极管d2相并联，所述单片机mcu的adc端连接稳压二极管zd36的负极，所述稳压二极管zd36的正极连接地信号gnd,所述二极管d34的正极连接地信号gnd,所述二极管d34的负极连接负极p
‑
，所述正极p+、负极p
‑
、单片机mcu的adc端都连接采样电路2，所述电容c103的一端连接正极p+，所述电容c103的另一端连接负极p
‑
，所述负载rl4与电容c103相并联。
16.如图2所示，深度欠压关断电路1包括开关sw5、电阻r210、三极管q96，所述开关sw5的一端连接正极b+，所述开关sw5的另一端通过电阻r210连接三极管q96的基极，所述三极管q96的发射极连接负极b
‑
，所述三极管q96的发射极还连接二极管d1的正极，所述三极管q96的集电极连接地信号gnd。
17.如图2所示，三极管q96为npn三极管，采样电路2包括电阻r208、电阻r209，所述电阻r208的一端连接正极p+，所述电阻r208的另一端连接单片机mcu的adc端，所述电阻r208的另一端还通过电阻r209连接负极p
‑
，所述电芯模块3由若干个电芯t串联而成。
18.技术特征：1、隔离芯片u1构成的信号隔离电路。2、三极管q96构成可关断的反接二极管,三极管q96和开关sw5构成深度欠压关断电路了，sw5为常闭电路。3、二极管d34或三极
管q96构成硬件的电源回路，要么是b+b
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给dcdc芯片供电，要么是p+p
‑
给dcdc芯片供电，从而给mcu供电。4、电阻r208、电阻r209构成分压电路，供mcu采样p+p
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的压差。
19.工作原理：开关sw5为常闭，如图2所示，当首次上电时，开关sw3为闭合，开关sw1为断开，外部没有负载rl4，由b+b
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给dcdc芯片供电，mcu的地不和b
‑
和p
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直接相连，都反接了半导体器件三极管q96和稳压二极管d34。2：afe电池采样芯片u3采用电芯模块直接供电，afe电池采样芯片u3和mcu通讯通过隔离芯片u1进行隔离，特别是20或30或40个电芯本身就需要隔离通讯方案，此方案只是两个电芯，由于电芯随着数量的增加，其电压b+也越来越高，容量越来越大，判断外部电压将是增加安全可靠性很有必要事情。3：当外部电源p+p
‑
接入后，特别是当外部电压p+高于电芯电压b+后，开关sw3为断开，开关sw1为闭合，二极管d34导通，系统由外部p+p
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供电，同时通过采样电阻r208、r209的分压来反推p+p
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电压，即采样电阻r208、r209的电压之和为p+和p
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之间的电压。4：当外部电压p+和p
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在合法的充电器范围，系统控制打开充电管。5：当外部接入负载rl4，由于二极管d34的反接作用不会产生电流,即电流不会从p
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到gnd到b
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形成漏电。
20.afe电池采样芯片u3的型号为bq76920，dcdc芯片u2的型号为lm5009，隔离芯片u1的型号为iso1541。
21.如图1所示，此电芯为两个，单个电芯充满电电压为2.5
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4.2v之间，则两个电芯都充满电的时候，b+为5
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8.4v之间，外接充电器p+为5
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8.4v之间，实际情况中，外接充电器p+的大小根据电芯的个数n而定，即是电芯充满电的电压的n倍。
22.本实用新型测量p+p
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外部电压非常简单，且可以精确测量到p+p
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外部电压，从而安全的开启充电；本实用新型如果使用了充电激活，单片机本身可以不做低功耗，而且完全掉电也能唤醒电芯。
23.需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的一种具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形，总之，本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。