[发明专利]BMS系统中电池采样线错接保护电路和方法

说明书

本发明公开了一种BMS系统中电池采样线错接保护电路和方法，包括以下步骤，步骤S1：BMS系统实时检测感应信号；步骤S2：BMS系统获取感应信号后输出控制信号以此关断所有串接在每根采样线中的MOS开关单元。在步骤S1中，每个单体电池正负极均并接一继电器单元，所有继电器单元的感应输出端共同连接，任一采样线连接错误时，该感应输出端都能产生感应信号。在步骤S2中，设置使能控制单元，在BMS系统输出控制信号时输出使能信号使驱动单元输出驱动电压，以及在BMS系统未输出控制信号时输出非使能信号使驱动单元关闭输出；设计驱动单元的驱动电压，使输出驱动电压时每个MOS开关单元处于导通状态，否则每个MOS开关单元处于截止状态。

技术领域

本发明涉及BMS系统，尤其涉及一种BMS系统中电池采样线错接保护电路和方法。

背景技术

在动力电池系统中，利用多节电池串联实现大电压输出，由于单体电池数量众多，且每个单体电池的性能参数存在差异，这对动力电池的安全性和寿命造成很大影响。参见图1，现有技术中通常采用电池管理系统(BMS)来同步每个单体电池的充电和放电，保证每节单体电池的剩余容量基本一致，目前最常用的就是电池均衡技术。每个单体电池的正负两端均通过采样线和BMS系统相连接，n个单体电池就有n+1根采样线。由于采样线众多，在BMS系统组装过程中如果出现采样线连接错误的情况，BMS系统就会产生负电压，会导致均衡模块无法正常工作。因此，必须采取保护措施防止由于采样线连接错误对BMS系统造成破坏。

为了解决电池正负反接技术问题，现有技术通常的解决方案在电池的正端或者负端串接MOS开关电路，如图2所示。当单体电池线路正常连接时，设计开关电路使P-MOS管的栅极电压低于源极电压，开关管导通；当单体电池线路连接反向时，PMOS栅极电压高于源极电压，开关管截止，从而起到保护作用。然而，该技术方案仅适用于防护单输出电源线的反接，而在BMS系统中，电池采样线众多，当单体电池之间的采样线跨串反接时，图2的技术方案将无法起到防护左右。参见图3,假设在4串单体电池的应用场景中，当采样线B1和B4接错时，由各支路MOS开关管各极的电势关系可知，虽然B2和B4支路的开关管截止，但B1和B3支路的开关管仍会导通，会导致采样线B3与B1之间出现负压，容易导致电路损坏。另外，图3中各个支路MOS开关的驱动电压取自单节电池，而单节电池电压都较低，启动困难，无法保证全SOC范围内有效应用。

因此，针对BMS系统的应用场景，需要重新设计采样线错接保护电路以满足实际实用的需求。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种BMS系统中电池采样线错接保护电路和方法，BMS能够快速检测采样线错接情况，并控制切断所有支路的MOS开关，从而彻底断开BMS与电池之间的联系，确保BMS系统安全。

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案如下：

一种BMS系统中电池采样线错接保护电路，每个单体电池正负极均通过采样线与BMS系统相连接，该电路至少包括控制模块、使能控制单元、驱动单元、MOS开关单元和继电器单元，其中，每个单体电池正负极均并接一继电器单元，所有继电器单元的感应输出端共同与所述控制模块的第一引脚相连接，任一采样线连接错误时，该感应输出端都能产生感应信号；所述控制模块获取感应信号后控制第二引脚输出控制信号；

所述使能控制单元与控制模块的第二引脚和驱动单元相连接，用于在控制信号未来临时输出使能信号使所述驱动单元输出驱动电压，以及在控制信号来临时输出非使能信号使所述驱动单元关闭输出；

每根采样线中均串接一MOS开关单元，所述驱动单元与所有MOS开关单元相连接，当驱动单元输出驱动电压时所有MOS开关单元均导通，否则所有MOS开关单元均截止；

所述继电器单元采用电压继电器，继电器的输入端并接在单体电池两端，在其输入回路串接第三电阻R3和第一二极管D1；继电器的输出端一端与第一地端相连接，其另一端作为感应输出端与控制模块的第一引脚相连接；