本發(fā)明涉及電源技術領域，尤其涉及一種電池母線電壓反接保護電路。

背景技術：

目前新能源行業(yè)蓬勃發(fā)展，其中，儲能系統(tǒng)就是通過鋰電池來存儲可持續(xù)和可再生的電能。系統(tǒng)中鋰電池Pack串聯(lián)后母線電壓高、能量極其大。基于這情況防止BMS部件高壓端正負反接而采取相應保護電路是相當必要,市場上現(xiàn)有的保護策略都是依靠軟件檢測動作保護。

1.依靠軟件檢測判斷，向上級BMS發(fā)出指令，再由上級控制關閉接觸器而斷開外部負載電路，其動作的速度比較慢，降低了安全性。

2.依靠軟件檢測保護其可靠性差，可能因為軟件失效或者是通訊問題而無法保護。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種響應速度快、安全性高的電池母線電壓反接保護電路。

本發(fā)明所采用的技術方案是：一種電池母線電壓反接保護電路，包括電池母線、外部負載電路，其還包括比較電路、第一開關保護電路和繼電器，所述電池母線的輸出端通過繼電器與所述外部負載電路的輸入端連接；所述比較電路的輸入端與所述電池母線的輸出端連接，其輸出端與所述第一開關保護電路的輸入端連接，所述第一開關保護電路的輸出端與所述繼電器的輸入端連接；所述比較電路用于檢測電池母線的極性并輸出控制信號給第一開關保護電路，當極性錯誤時，第一開關保護電路控制繼電器切斷電池母線與外部負載電路的連接。

進一步，所述比較電路包括第一分壓電阻、運算放大器以及基準電壓電路，所述電池母線通過第一分壓電阻與所述運算放大器的正輸入端連接，所述基準電壓的輸出端與運算放大器的負輸入端連接，所述運算放大器的輸出端與所述第一開關保護電路連接。

進一步，所述基準電壓電路包括第一電源和第一限流電阻，所述第一電源通過第一限流電阻與運算放大器的負輸入端連接。

進一步，第一開關保護電路包括第一三極管和第二限流電阻，所述運算放大器的輸出端通過第二限流電阻與第一三極管的基極連接，所述第一三極管的發(fā)射極與地連接，其集電極與所述繼電器的輸入端連接。

另外基于發(fā)明基本構思的另一種技術方案，一種電池母線電壓反接保護電路，包括電池、外部負載電路，其特征在于：其還包括比較電路、第一開關保護電路、繼電器、電平轉(zhuǎn)換電路、MCU以及第二開關保護電路，所述電池母線通過繼電器與所述外部負載電路的輸入端連接；所述電池母線的輸出端依次連接有比較電路、電平轉(zhuǎn)換電路以及MCU，所述MCU的輸出端與所述第二開關保護電路連接；所述比較電路的輸出端依次連接有第一開關保護電路、第二開關保護電路，第二開關電路的輸出端與所述外部負載電路輸入端連接；所述比較電路用于檢測電池母線的極性并輸出控制信號給第一開關保護電路，當極性錯誤時，第一開關保護電路控制繼電器切斷電池母線與外部負載電路的連接。

進一步，所述比較電路包括第一分壓電阻、運算放大器以及基準電壓電路，所述電池母線通過第一分壓電阻與所述運算放大器的正輸入端連接，所述基準電壓的輸出端與運算放大器的負輸入端連接，所述運算放大器的輸出端與所述第一開關保護電路連接。

進一步，所述基準電壓電路包括第一電源和第一限流電阻，所述第一電源通過第一限流電阻與運算放大器的負輸入端連接。

進一步，所述電平轉(zhuǎn)換電路包括第二三極管、第三限流電阻、第四限流電阻以及第二電源端，所第二三極管的發(fā)射極與地連接，其集電極通過第三限流電阻與第二電源端連接，其基極通過第四限流電阻與所述運算放大器的輸出端連接，所述第二三極管的集電極與所述第二開關電路的輸入端連接。

進一步，所述第二開關電路包括：第三三極管和第四限流電阻，所述第三三極管的集電極通過第四限流電阻與第三三極管的基極連接，所述第三三極管的發(fā)射極與第一開關電路的輸出端連接，其集電極與所述繼電器的輸入端連接。

進一步，所述第二電源為3.3V。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明設置有比較電路、第一開關保護電路和繼電器，利用比較電路檢測電池母線的極性并輸出控制信號給第一開關保護電路，當極性錯誤時，第一開關保護電路控制繼電器切斷電池母線與外部負載電路的連接，利用純硬件實現(xiàn)反接保護，相比軟件檢測動作，響應速度更快，安全性更高。

另外基于本發(fā)明基本構思的另一技術方案，通過增加電平轉(zhuǎn)換電路、MCU、以及第二開關保護電路，在硬件保護的基礎上增加一套軟件保護回路，進一步提高了電池母線反接保護的安全可靠性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步說明：

圖1是本發(fā)明實施例一的電路結(jié)構示意圖；

圖2是本發(fā)明 實施例一的電路原理圖；

圖3是本發(fā)明實施例二的電路結(jié)構示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例二的電路原理圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

實施例1

如圖1所示，一種電池母線電壓反接保護電路，包括電池母線、外部負載電路，其還包括比較電路、第一開關保護電路和繼電器，所述電池母線的輸出端通過繼電器與所述外部負載電路的輸入端連接；所述比較電路的輸入端與所述電池母線的輸出端連接，其輸出端與所述第一開關保護電路的輸入端連接，所述第一開關保護電路的輸出端與所述繼電器的輸入端連接；所述比較電路用于檢測電池母線的極性并輸出控制信號給第一開關保護電路，當極性錯誤時，第一開關保護電路控制繼電器切斷電池母線與外部負載電路的連接。

如圖2所示，所述比較電路包括第一分壓電阻、運算放大器UK1A以及基準電壓電路，所述電池母線BUS+通過第一分壓電阻與所述運算放大器UK1A的正輸入端連接，所述基準電壓的輸出端與運算放大器UK1A的負輸入端連接，所述運算放大器UK1A的輸出端與所述第一開關保護電路連接。所述基準電壓電路包括第一電源-12V和第一限流電阻R89，所述第一電源-12V通過第一限流電阻R89與運算放大器UK1A的負輸入端連接。第一開關保護電路包括第一三極管QK4和第二限流電阻R165，所述運算放大器UK1A的輸出端通過第二限流電阻R165與第一三極管UK1A的基極連接，所述第一三極管QK4的發(fā)射極與地連接，其集電極與所述繼電器RL1的輸入端連接。其中由若干的電阻分壓后得到采樣信號UR1,通過運算放大器UK1A與基準電壓電路中的UR95比較輸出邏輯電平IN-ERROR。

1. 當母線BUS+正接時，電壓為1000V，則由歐姆定律得：

UR1= [150K/(3M+3M+3M+3M+3M+150K)]*1000V=9.9V

UR95=[1K/(1K+20K)] *-12V=-0.57V

UR1>UR95,所以比較器輸出高電平IN-ERROR=+12V。

2. 當母線BUS+反接時，電壓為-1000V，則由歐姆定律得：

UR1= [150K/(3M+3M+3M+3M+3M+150K)]*-1000V=-9.9V

UR95=[1K/(1K+20K)] *-12V=-0.57V

UR1<UR95,所以比較器輸出低電平IN-ERROR=-12V。

IN-ERROR為母線BUS+正反接檢測結(jié)果信號，給到第一三極管QK4，利用三極管的開關原理，當母線BUS+反接時，第一三極管QK4斷開，繼電器RL1控制線圈處失電的狀態(tài)不動作，觸點COM與NO為常開狀態(tài)，所以外部負載電路中的主接觸器也為斷開狀態(tài)，從而有效保護鋰電池Pack，不因母線BUS+反接導致?lián)p壞器件、短路起火等發(fā)生災難性的事故。

利用純硬件實現(xiàn)反接保護，相比軟件檢測動作，響應速度更快，安全性更高。

實施例2

如圖3所示，一種電池母線電壓反接保護電路，包括電池、外部負載電路，其特征在于：其還包括比較電路、第一開關保護電路、繼電器、電平轉(zhuǎn)換電路、MCU以及第二開關保護電路，所述電池母線通過繼電器與所述外部負載電路的輸入端連接；所述電池母線的輸出端依次連接有比較電路、電平轉(zhuǎn)換電路以及MCU，所述MCU的輸出端與所述第二開關保護電路連接；所述比較電路的輸出端依次連接有第一開關保護電路、第二開關保護電路，第二開關電路的輸出端與所述外部負載電路輸入端連接；所述比較電路用于檢測電池母線的極性并輸出控制信號給第一開關保護電路，當極性錯誤時，第一開關保護電路控制繼電器切斷電池母線與外部負載電路的連接。

如圖4所示，所述比較電路包括第一分壓電阻、運算放大器UK1A以及基準電壓電路，所述電池母線BUS+通過第一分壓電阻與所述運算放大器UK1A的正輸入端連接，所述基準電壓的輸出端與運算放大器UK1A的負輸入端連接，所述運算放大器UK1A的輸出端與所述第一開關保護電路連接。所述基準電壓電路包括第一電源-12V和第一限流電阻R89，所述第一電源-12V通過第一限流電阻R89與運算放大器UK1A的負輸入端連接。第一開關保護電路包括第一三極管QK4和第二限流電阻R165，所述運算放大器UK1A的輸出端通過第二限流電阻R165與第一三極管UK1A的基極連接，所述第一三極管QK4的發(fā)射極與地連接，其集電極與所述繼電器RL1的輸入端連接。其中由若干的電阻分壓后得到采樣信號UR1,通過運算放大器UK1A與基準電壓電路比較輸出邏輯電平IN-ERROR。所述電平轉(zhuǎn)換電路包括第二三極管Q2、第三限流電阻R104、第四限流電阻以及第二電源端3.3V，所第二三極管Q2的發(fā)射極與地連接，其集電極通過第三限流電阻R104與第二電源端3.3V連接，其基極通過第四限流電阻R105與所述運算放大器UK1A的輸出端連接，所述第二三極管Q2的集電極與所述第二開關電路的輸入端連接。所述第二開關電路包括：第三三極管QKA4和第四限流電阻R164，所述第三三極管QKA4的集電極通過第四限流電阻R164與第三三極管QKA4的基極連接，所述第三三極管QKA4的發(fā)射極與第一開關電路的輸出端連接，其集電極與所述繼電器RL1的輸入端連接。

如實施例1所述，比較電路檢測出為母線BUS+正反接檢測結(jié)果信號IN-ERROR，輸出給IN-ERROR為母線BUS+正反接檢測結(jié)果信號，給到第一三極管QK4，利用三極管的開關原理，當母線BUS+反接時，第一三極管QK4斷開，繼電器RL1控制線圈處失電的狀態(tài)不動作，觸點COM與NO為常開狀態(tài)，所以外部負載電路中的主接觸器也為斷開狀態(tài)，同時信號IN-ERROR經(jīng)由電平轉(zhuǎn)換電路之后，轉(zhuǎn)換成3.3V信號給到MCU，作為故障告警信號。正常時$IN-ERROR為低電平0V，故障反接時$IN-ERROR為高電平3.3V。$DO1為MCU軟件控制DO回路的信號，MCU通過過控制三極管QKA4關斷，控制繼電器RL1，讓電池母線BUS+和外部負載電路的連接，

通過增加電平轉(zhuǎn)換電路、MCU、以及第二開關保護電路，在硬件保護的基礎上增加一套軟件保護回路，進一步提高了電池母線反接保護的安全可靠性。

以上是對本發(fā)明的較佳實施進行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內(nèi)。