技术领域
[0001] 本
发明实施例涉及
电子电
力技术，尤其涉及一种用于
电池管理系统的开关机电路。
背景技术
[0002] 电池管理系统(Battery Management System，BMS)是电池与用户之间的纽带，主要对象是二次电池，主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电。
[0003]
现有技术中的电池管理系列产品，为实现对电池管理系统的开关机控制，例如实现短按开机，以及实现电源反接保护，通常会使用
微处理器MCU进行开关机
信号控制，但使用微处理器需要编写相应的控制程序，并且需要进行多次调试，浪费时间和人力，由于微处理器价格较贵，会增加成本；基于微处理器设计的开关机电路不易扩展，复用性差。
[0004] 因此亟需一种成本低、复用性强，且具有反接保护功能，可以避免激活电池管理系统时，因电源反接出现系统
短路的开关机电路。
发明内容
[0005] 本发明提供一种用于电池管理系统的开关机电路，以实现使开关机电路具有损耗小、成本低且易于扩展的特点。
[0006] 本发明实施例提供了一种用于电池管理系统的开关机电路，包括驱动信号输入端、开机驱动信号输出端、电源端、电源信号提取电路、
触发电路和开关；所述驱动信号输入端通过所述开关连接所述开机驱动信号输出端；所述电源信号提取电路与电源端连接，用于基于所述电源端接入的电源信号输出
控制信号；所述触发电路与所述电源信号提取电路电连接，所述触发电路用于根据所述控制信号的跳变控制所述开关导通或者关断。
[0007] 进一步的，所述电源信号提取电路包括第一光耦器件、第二光耦器件，所述电源端包括电源正端和电源负端，所述电源正端和电源负端分别与所述第一光耦器件的第一端和第二端电连接；所述电源正端和电源负端分别与所述第二光耦器件的第二端和第一端电连接，所述触发电路包括第一信号触发端和第二信号触发端，所述第一光耦器件的第三端与所述驱动信号输入端以及所述第一信号触发端电连接，所述第一光耦器件的第四端接地，所述第一光耦器件用于输出控制所述开关导通的所述控制信号，所述第二光耦器件的第三端与
高电平信号端电连接，所述第二光耦器件的第四端通过第一
电阻接地，所述第二光耦器件的第四端与所述第二信号触发端电连接，所述第二光耦器件用于输出控制所述开关关断的所述控制信号。
[0008] 进一步的，还包括反接信号输出端和第一MOS管，所述第二光耦器件的第四端与所述第一MOS管的控制端电连接，所述第一MOS管的第一端与反接信号输出端电连接，所述第一MOS管的第二端接地。
[0009] 进一步的，所述触发电路包括第二MOS管，第三MOS管、
施密特触发器、D类触发器和第四MOS管，所述第一光耦器件的第三端与所述第二MOS管的控制端电连接，所述第二MOS管的第一端与所述施密特触发器的输入端电连接，所述第二MOS管的第二端接地，所述第二光耦器件的第四端与所述第三MOS管的控制端电连接，所述第三MOS管的第一端与所述D类触发器的清零端电连接，所述第三MOS管的第二端接地，所述D类触发器的输出端与所述第四MOS管的控制端电连接，所述第四MOS管的第一端与所述开关电连接，所述第四MOS管的第二端接地。
[0010] 进一步的，还包辅助关机电路，所述辅助关机电路包括输入端、输出端和辅助关机信号端，所述辅助关机电路的输入端与所述开机驱动信号输出端电连接，所述辅助关机电路的输出端与所述D类触发器的清零端电连接，所述辅助关机电路用于根据所述辅助关机信号端接入的信号输出控制所述开关关断的所述控制信号。
[0011] 进一步的，所述辅助关机电路包括三级管、第三电阻、第一电容和第五MOS管，所述
三极管的控制端与所述辅助关机信号端电连接，所述三极管的第一端与所述开机驱动信号输出端电连接，所述第三电阻与所述第一电容并联，所述三极管的第二端通过所述第三电阻接地，所述三极管的第二端与所述第五MOS管的控制端电连接，所述第五MOS管的第一端与所述D类触发器的清零端电连接，所述第五MOS管的第二端接地。
[0012] 进一步的，所述辅助关机电路还包括第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述开机驱动信号输出端通过所述第四电阻与所述三级管的第一端电连接，所述开机驱动信号输出端通过所述第五电阻与所述三级管的控制端电连接，所述辅助关机信号端通过所述第六电阻与所述三级管的控制端电连接，所述三级管的第二端通过所述第七电阻与所述第五MOS管的控制端电连接。
[0013] 进一步的，还包括紧急
启动电路，所述紧急启动电路包括按键开关，所述按键开关的第一端接地，所述按键开关的第二端与所述第二MOS管的控制端电连接。
[0014] 进一步的，所述按键开关的第二端通过第八电阻与所述第二MOS管的控制端电连接。
[0015] 进一步的，所述电源正端通过第一
二极管与所述第一光耦器件的第一端电连接，所述电源负端通过第二二极管与所述第二光耦器件的第一端电连接，
[0016] 所述电源正端和所述电源负端间并联第三二极管，所述电源正端通过第一电感与所述第一光耦器件的第一端电连接，
[0017] 所述电源正端通过第九电阻和第十电阻与所述电源负端电连接，所述电源正端通过所述第九电阻与所述第一光耦器件的第一端电连接。
[0018] 本发明提出的用于电池管理系统的开关机电路通过触发电路接收由电源信号提取电路输出的开机或关机信号，实现了开关机信号的统一管理，开关机电路易于扩展，复用性强。
附图说明
[0019] 图1是实施例中一种用于电池管理系统的开关机电路；
[0020] 图2是实施例中另一种用于电池管理系统的开关机电路；
[0021] 图3是实施例中又一种用于电池管理系统的开关机电路；
[0022] 图4是实施例中又一种用于电池管理系统的开关机电路；
[0023] 图5是实施例中又一种用于电池管理系统的开关机电路。
具体实施方式
[0024] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0025] 实施例一
[0026] 图1是实施例中一种用于电池管理系统的开关机电路，参考图1，该开关机电路包括驱动信号输入端VLSP、开机驱动信号输出端On_Aux_Pwr、电源端DC_IN+、DC_IN-、电源信号提取电路100、触发电路200和开关300。
[0027] 驱动信号输入端VLSP通过开关300连接开机驱动信号输出端On_Aux_Pwr，电源信号提取电路100与电源端DC_IN+、DC_IN-连接，用于基于电源端DC_IN+、DC_IN-接入的电源信号输出控制信号，触发电路200与电源信号提取电路100电连接，触发电路200用于根据控制信号的跳变控制开关300导通或者关断。本实施例中，驱动信号输出端On_Aux_Pwr与电池管理系统的供电电源电连接，电源信号提取电路100与电源端DC_IN+、DC_IN-连接，当电源端正常连接时，电源信号提取电路100向触发电路200输出用于控制开关300导通的第一控制信号，开关300导通后，驱动信号输出端On_Aux_Pwr向供电电源输出高电平信号，供电电源启动，电池管理系统开机。当电源端反接时，电源信号提取电路100向触发电路200输出用于控制开关300关断的第二控制信号，开关300关断后，驱动信号输出端On_Aux_Pwr向供电电源输出低电平信号，供电电源关闭，电池管理系统关机。
[0028] 本实施例中，驱动信号输入端VSLP提供3.0V-5.5V
电压信号，可以使用微功耗LDO，例如TPS7233产生该驱动信号输入端VSLP输入的电压，使电路静态耗电低于30uA。电源信号提取电路100由电源端接入的电压供电，不消耗微功耗LDO的
电流。
[0029] 示例性的，开关300包括MOS管、三极管和继电器。具体的，开关300的控制端与触发电路200的输出端电连接，开关300的第一端与驱动信号输入端VLSP电连接，开关300的第一端与驱动信号输出端On_Aux_Pwr电连接。
[0030] 示例性的，电源信号提取电路100可以包括光耦器件，光耦器件的输入端与电源端电连接，光耦器件中光敏三极管的集
电极作为控制信号输出端，当电源端正常连接时，光耦器件导通，光敏三极管的集电极的电平信号为向触发电路200输出的用于控制开关300导通的控制信号。当电源端反接时，光耦器件关断，光敏三极管的集电极的电平信号为向触发电路200输出的用于控制开关300关断的控制信号。电源信号提取单元还可以包括MOS管，例如NMOS管，此时NMOS
串联于电源电路中，NMOS管的栅极通过电阻与电源端DC_IN+电连接，当电源端正常连接时，NMOS管导通，NMOS管漏级的电平信号作为向触发电路200输出的用于控制开关300导通的控制信号，当电源端反接时，NMOS管关断，NMOS管漏级的电平信号作为向触发电路200输出的用于控制开关300关断的控制信号。触发电路200可以包括与非
门器件，例如与门74LS08，与门的一个输入端连接参考电平，另一个输入端与电源信号提取电路100的输出端电连接，与门的输出端与开关300的控制端电连接。
[0031] 示例性的，电源信号提取电路100还可包括多个光耦器件，例如使用两个光耦器件，两个光耦器件的输入端与电源端DC_IN+、DC_IN-的连接方式相反，这样，当电源端正常连接时通过其中一个光耦器件向触发电路200输出用于控制开关300导通的控制信号，当电源端反接时通过另一个光耦器件向触发电路200输出用于控制开关300关断的控制信号。触发电路200还可以包括施密特触发器和D类触发器，密特触发器的输出端与D类触发器的时钟端电连接，D类触发器的输出端与开关300的控制端电连接，用于输出导通开关300信号的光耦器件的集电极与密特触发器的输入端电连接，用于输出关断开关300信号的光耦器件的发射极与D类触发器的清零端电连接。当光耦器件的导通状态改变时，密特触发器向D类触发器输出一上升沿信号，再由D类触发器输出控制开关300导通或关断的信号。
[0032] 本实施例提出的开关机电路通过触发电路200接收由电源信号提取电路100输出的开机或关机信号，其中触发电路200采用的器件包括与非门器件、施密特触发器或者D类触发器，设计电路时将电源信号提取电路100输出的信号接入上述器件的输入引脚中，实现了开关机信号的统一管理，同时开关机电路易于扩展，例如可以将其他控制信号，例如外部控制电路输出的开关机控制信号直接引入上述器件的输入引脚中，以增加开关机电路的功能。开关电路整体设计成本低，复用性强。
[0033] 图2是实施例中另一种用于电池管理系统的开关机电路，参考图2，优选的，电源信号提取电路100包括第一光耦器件U1、第二光耦器件U2，电源端包括电源正端DC_IN+和电源负端DC_IN-，电源正端DC_IN+和电源负端DC_IN-分别与第一光耦器件U1的第一端和第二端电连接；电源正端DC_IN+和电源负端DC_IN+分别与第二光耦器件U2的第二端和第一端电连接。触发电路200包括第一信号触发端S1和第二信号触发端S2，第一光耦器件U1的第三端与驱动信号输入端VLSP以及第一信号触发端S1电连接，第一光耦器件U1的第四端接地，第一光耦器件U1用于输出控制开关300导通的控制信号，第二光耦器件U2的第三端与高电平信号端V1电连接，第二光耦器件U2的第四端通过第一电阻R15接地，第二光耦器件U2的第四端与第二信号触发端S2电连接，第二光耦器件U2用于输出控制开关300关断的控制信号。
[0034] 图2所示的电源信号提取电路100包括两个光耦器件，当电源端正常连接时，第一光耦器件U1导通，第二光耦器件U2关断，当U1导通时第一信号触发端S1由高电平变为低电平，触发电路200通过第一信号触发端S1接收由第一光耦器件U1输出的控制信号。当电源端反接时，第一光耦器件U1关断，第二光耦器件U2导通，当U2导通时第二信号触发端S2由低电平变为高电平，触发电路200通过第二信号触发端S2接收由第二光耦器件U2输出的控制信号。示例性的，触发电路200采用与门器件，开关300采用PMOS管，与门器件的参考端接高电平，与门器件的输入端与第一信号触发端S1以及第二信号触发端S2电连接，与门器件的输出端与PMOS管的控制端电连接，当第一光耦器件U1导通时，与门器件的输入端为低电平，与门器件的输出端输出低电平，此时PMOS管导通，驱动信号输出端On_Aux_Pwr向供电电源输出高电平信号，供电电源启动，电池管理系统开机。当第二光耦器件U2导通时，与门器件的输入端为高电平，与门器件的输出端输出高电平，此时PMOS管关断，驱动信号输出端On_Aux_Pwr向供电电源输出低电平信号，供电电源关闭，电池管理系统关机。
[0035] 参考图2，可选的，还包括反接信号输出端REVERSE_OUT和第一MOS管T1，第二光耦器件U2的第四端与第一MOS管T1的控制端电连接，第一MOS管T1的第一端与反接信号输出端REVERSE_OUT电连接，第一MOS管T1的第二端接地。
[0036] 第二光耦器件U2导通时，第一MOS管T1栅极的电平由低电平变为高电平，第一MOS管T1导通，反接信号输出端REVERSE_OUT的电平由高电平变为低电平。通过反接信号输出端REVERSE_OUT电平的变化，可以检测电源端是否反接。
[0037] 参考图2，优选的，电源正端DC_IN+通过第一二极管D2与第一光耦器件U1的第一端电连接，电源负端DC_IN-通过第二二极管D3与第二光耦器件U2的第一端电连接，电源正端DC_IN+和电源负端DC_IN-间并联第三二极管D1，电源正端DC_IN+通过第九电阻R12以及第一电感L1与第一光耦器件U1的第一端电连接，电源正端DC_IN+通过第九电阻R12和第十电阻R16与电源负端DC_IN+电连接。
[0038] 使用光耦器件实现信号提取电路与触发电路200以及开关300之间的电压隔离，同时配合第三二极管D1以及第一电感L1构成防雷结构，吸收
雷击时产生的浪涌。通过第九电阻R12、第十电阻R16、第一二极管D2、第二二极管D3实现对接入到第一光耦器件U1、第二光耦器件U2电压的稳压。
[0039] 图3是实施例中又一种用于电池管理系统的开关机电路，参考图3，优选的，触发电路200包括第二MOS管T2，第三MOS管T3、施密特触发器U3、D类触发器U4和第四MOS管T4，第一光耦器件U1的第三端与第二MOS管T2的控制端电连接，第二MOS管T2的第一端与施密特触发器U3的输入端A电连接，第二MOS管T2的第二端接地。第二光耦器件U2的第四端与第三MOS管T3的控制端电连接，第三MOS管T3的第一端与D类触发器U4的清零端CLR#电连接，第三MOS管T3的第二端接地。D类触发器U4的输出端Q与第四MOS管的控制端电连接，第四MOS管T4的第一端与开关300电连接，第四MOS管T4的第二端接地。其中，第二MOS管T2、第三MOS管T3、第四MOS管T4为NMOS管，开关300为PMOS管。
[0040] 参考图3，初始状态下，电源端无任何电压，光耦器件不导通，网络中V1_G点为高电平，U3_A点为低电平，施密特触发器U3的输出端O为低电平。当电源端正常连接时，第一光耦器件U1导通，V1_G电平被拉低，第二MOS管T2关断，U3_A点电势产生0至1的跳变，该信号经施密特触发器U3整形后产生陡峭的上升沿沿电平，并将该电平信号输出至D类触发器U4，相当于给D类触发器U4一个
时钟信号，D类触发器U4的输出端Q输出高电平，第四MOS管T4导通，开关300导通，VSLP电压送至On_Aux_Pwr信号端，激活系统电源。电源端反接时，第二光耦器件U2导通，第三MOS管T3栅极电平由低电平变为高电平，第三MOS管T3导通，D类触发器U4的清零端CLR#电平被拉低，D类触发器U4的输出端Q输出低电平，第四MOS管T4关断，开关300关断，系统电源关闭。
[0041] 采用施密特触发器提取电源端正常连接时产生的上升沿信号，实现上电激活，提高开关机电路的
稳定性。
[0042] 图4是实施例中又一种用于电池管理系统的开关机电路，图5是实施例中又一种用于电池管理系统的开关机电路，参考图4和图5，可选的，开关机电路还包辅助关机电路400，辅助关机电路400包括输入端S3、输出端S4和辅助关机信号端CPU_SHUT，辅助关机电路400的输入端S3与开机驱动信号输出端On_Aux_Pwr电连接，辅助关机电路400的输出端S4与触发电路200电连接，具体的，与D类触发器U4的清零端CLR#电连接，辅助关机电路400用于根据辅助关机信号端CPU_SHUT接入的信号输出控制开关300关断的控制信号。
[0043] 参考图5，具体的，辅助关机电路400包括三级管T5、第三电阻R18、第一电容C50和第五MOS管T6，三极管T5的控制端与辅助关机信号端CPU_SHUT电连接，三极管T5的第一端与开机驱动信号输出端On_Aux_Pwr电连接，第三电阻R18与第一电容C50并联，三极管T5的第二端通过第三电阻R18接地，三极管的第二端与第五MOS管的控制端电连接，第五MOS管T6的第一端与D类触发器U4的清零端CLR#电连接，第五MOS管T6的第二端接地。其中三极管T5为PNP三极管，第五MOS管T6为NMOS管。
[0044] 外部关机信号从辅助关机信号端CPU_SHUT引入，当引入电平为低电平时，三极管T5导通，V5_G点为高电平，第五MOS管T6导通，D类触发器U4的清零端CLR#电平被拉低，D类触发器U4的输出端Q输出低电平，第四MOS管T4关断，开关300关断，系统电源关闭。
[0045] 参考图5，可选的，辅助关机电路400还包括第四电阻R8、第五电阻R9、第六电阻R10和第七电阻R85，开机驱动信号输出端On_Aux_Pwr通过第四电阻R8与三级管T5的第一端电连接，开机驱动信号输出端On_Aux_Pwr通过第五电阻R9与三级管T5的控制端电连接，辅助关机信号端CPU_SHUT通过第六电阻R10与三级管T5的控制端电连接，三级管T5的第二端通过第七电阻R85与第五MOS管T5的控制端电连接。其中第四电阻R8、第五电阻R9作为限流电阻，第六电阻R10作为下拉电阻，第七电阻R85作为上拉电阻。
[0046] 参考图4和图5，开关机电路还包括紧急启动电路500，紧急启动电路500包括按键开关K1，按键开关K1的第一端接地，按键开关K1的第二端与第二MOS管T2的控制端电连接。
[0047] 紧急启动电路500用于电源端无电压输入的场景，特殊情况下可以通过按键开关K1紧急启动系统电源。按键开关K1闭合时，V1_G电平被拉低，第二MOS管T2关断，U3_A点电势产生0至1的跳变，该信号经施密特触发器U3整形后产生陡峭的上升沿沿电平，并将该电平信号输出至D类触发器U4，相当于给D类触发器U4一个时钟信号，D类触发器U4的输出端Q输出高电平，第四MOS管T4导通，开关300导通，VSLP电压送至On_Aux_Pwr信号端，激活系统电源。
[0048] 优选的，按键开关K1的第二端通过第八电阻R1与第二MOS管T2的控制端电连接。通过第八电阻R1提高第二MOS管T2的抗干扰能力。
[0049] 注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的
权利要求范围决定。
