CN105703021B - 低功耗待机的电池管理系统及电池管理系统唤醒方法 - Google Patents

低功耗待机的电池管理系统及电池管理系统唤醒方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种低功耗待机的电池管理系统及电池管理系统的唤醒方法，系统包括：供电电源、隔离电源模块、通讯模块、通讯总线、通讯隔离模块、控制中心、电源开关模块及通讯总线电平检测模块，在电池管理系统待机时控制中心使电源开关模块断开，通讯总线电平检测模块检测通讯总线的电平信号，若检测到通讯总线的电平信号发生变化则输出唤醒信号到控制中心，控制中心接收到唤醒信号则唤醒电池管理系统，并导通电源开关模块。通过电源开关模块在电池管理系统待机时断开，使电源隔离模块、通讯模块以及通讯隔离模块在电池管理系统待机时下电休眠，降低电池管理系统的待机功耗，延长电池的待机时间。

Description

低功耗待机的电池管理系统及电池管理系统唤醒方法
技术领域
本发明涉及电池管理系统技术领域，更具体地说，是涉及一种低功耗待机的电池管理系统及电池管理系统唤醒方法。
背景技术
电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，BMS)需要对外发送数据，因此会带有CAN、RS485等通讯模块。而通讯模块供电回路一般会与电池管理系统系统内其它电路模块进行隔离。同时还需要隔离的还有电源模块。为了保证电池管理系统的通讯正常，即使在电池管理系统下电休眠时通讯模块也不能下电。因此电源隔离模块、通讯模块以及通讯隔离模块等需要一直处于上电工作状态，导致管理系统的待机功耗大，缩短了电池的待机时间。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种低功耗待机的电池管理系统。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
本发明提供了一种低功耗待机的电池管理系统，包括：供电电源、隔离电源模块、通讯模块、通讯总线、通讯隔离模块及控制中心，还包括电源开关模块及通讯总线电平检测模块，所述供电电源的输出端与电源开关模块的输入端连接、电源开关模块的输出端与电源隔离模块的输入端连接，电源隔离模块的输出端分别与通讯模块的供电输入端和通讯隔离模块的供电输入端连接，所述通讯模块分别与通讯总线和通讯隔离模块信号连接，通讯隔离模块与控制中心信号连接，通讯总线还与通讯总线电平检测模块信号连接，通讯总线电平检测模块与控制中心信号连接，所述控制中心的电源输入端与供电电源输出端连接，所述电源开关模块的输入控制端与控制中心的输出控制端连接，在电池管理系统待机时控制中心使电源开关模块断开，通讯总线电平检测模块检测通讯总线的电平信号，若检测到通讯总线的电平信号发生变化则输出唤醒信号到控制中心，控制中心接收到唤醒信号则唤醒电池管理系统，并导通电源开关模块。
作为优选的实施方式，所述电源开关模块包括可控开关器件。
作为优选的实施方式，所述可控开关器件采用P型MOS管Q1，所述电源开关模块还包括跨接在P型MOS管Q1的栅极和源极之间的电阻R1，P型MOS管Q1的栅极作为电源开关模块的输入端与供电电源的输出端连接，P型MOS管Q1的源极作为电源开关模块的输入控制端与控制中心的输出控制端连接，P型MOS管Q1的漏极作为电源开关模块的输出端与电源隔离模块的输入端连接。
作为优选的实施方式，所述可控开关器件采用PNP三极管Q2，所述电源开关模块还包括跨接在PNP三极管的基极和发射极之间的电阻R2，PNP三极管Q2的基极作为电源开关模块的输入端与供电电源的输出端连接，PNP三极管Q2的发射极作为电源开关模块的输入控制端与控制中心的输出控制端连接，PNP三极管Q2的集电极作为电源开关模块的输出端与电源隔离模块的输入端连接。
作为优选的实施方式，所述通讯总线电平检测模块为无源电路模块或小功率有源电路模块。
作为优选的实施方式，所述通讯总线电平检测模块采用通讯隔离器件。
作为优选的实施方式，所述通讯隔离器件为光耦器件U1。
作为优选的实施方式，所述通讯总线电平检测模块还包括限流电阻R3，光耦器件U1的负极输入端及正极输入端串联限流电阻R3后分别接至通讯总线的两个接口，光耦器件U1的正极输出端与控制中心信号连接，负极输出端接地。
作为优选的实施方式，所述控制中心为单片机模块。
本发明的另一目的在于提供一种电池管理系统的唤醒方法。
一种电池管理系统的唤醒方法，包括以下步骤：
电池管理系统待机时控制中心使电源开关模块断开；
通讯总线电平检测模块检测通讯总线的电平信号；
若检测到通讯总线的电平信号发生变化则输出唤醒信号到控制中心；
控制中心接收到唤醒信号则唤醒电池管理系统，并导通电源开关模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明通过电源开关模块在电池管理系统待机时断开，使电源隔离模块、通讯模块以及通讯隔离模块在电池管理系统待机时下电休眠，降低电池管理系统的待机功耗，延长电池的待机时间。
(2)本发明通过通讯总线电平检测模块在电池管理系统待机时检测通讯总线的电平变化，若检测到通讯总线的电平信号发生变化则输出唤醒信号到控制中心，控制中心唤醒电池管理系统，并导通电源开关模块，实现电池管理系统的正常工作，实现成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例1中低功耗待机的电池管理系统的原理框图；
图2是实施例1中通讯总线电平检测模块的原理图；
图3是实施例1中电源开关模块的原理图；
图4是实施例2中通讯总线电平检测模块的原理图；
图5是实施例3中电池管理系统唤醒方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明的实施例1提供了一种低功耗待机的电池管理系统。参考图1，所述低功耗待机的电池管理系统包括：供电电源、隔离电源模块、通讯模块、通讯总线、通讯隔离模块、控制中心、电源开关模块及通讯总线电平检测模块。所述供电电源的输出端与电源开关模块的输入端连接、电源开关模块的输出端与电源隔离模块的输入端连接，电源隔离模块的输出端分别与通讯模块的供电输入端和通讯隔离模块的供电输入端连接，所述通讯模块分别与通讯总线和通讯隔离模块信号连接，通讯隔离模块与控制中心信号连接，通讯总线还与通讯总线电平检测模块信号连接，通讯总线电平检测模块与控制中心信号连接，所述控制中心的电源输入端与供电电源输出端连接，所述电源开关模块的输入控制端与控制中心的输出控制端连接，在电池管理系统待机时控制中心使电源开关模块断开，通讯总线电平检测模块检测通讯总线的电平信号，若检测到通讯总线的电平信号发生变化则输出唤醒信号到控制中心，控制中心接收到唤醒信号则唤醒电池管理系统，并导通电源开关模块。在本实施例中，所述控制中心为单片机模块。
所述通讯总线电平检测模块为无源电路模块或功耗远小于电源隔离模块、通讯模块及通讯隔离模块的有源电路模块。在本实施例中，所述通讯总线电平检测模块采用通讯隔离器件。参考图2，所述通讯隔离器件为光耦器件U1。作为优选的实施方式，所述通讯总线电平检测模块还包括限流电阻R3，光耦器件U1的正极输入端串联限流电阻R3后的输入端IN-1及负极输入端IN-2分别接至通讯总线的两个接口，光耦器件U1的正极输出端OUT与控制中心信号连接，负极输出端接地GND。若通讯总线接收到外接设备的数据信号，通讯总线输入端的电平产生变化，当通讯总线输入输入端IN-1为高电平，输入负极输入端IN-2为低电平时，光耦器件U1导通，则光耦器件U1输出端OUT输出低电平到控制中心；当通讯总线输入输入端IN-1为低电平，输入负极输入端IN-2为高电平时，光耦器件U1不导通，则光耦器件U1输出端OUT输出高阻态到控制中心，控制中心检测到通讯总线电平检测模块输入在低电平和高阻态之间变化的唤醒信号后唤醒电池管理系统，并通过输出控制端输出闭合控制信号到电源开关模块。
所述电源开关模块包括可控开关器件。参考图3，作为优选的实施方式，所述可控开关器件采用P型MOS管Q1，所述电源开关模块还包括跨接在P型MOS管Q1的栅极和源极之间的电阻R1。所述P型MOS管Q1的栅极作为电源开关模块的输入端与供电电源的输出端连接，P型MOS管Q1的源极作为电源开关模块的输入控制端与控制中心的输出控制端连接，P型MOS管Q1的漏极作为电源开关模块的输出端与电源隔离模块的输入端连接。当电池管理系统处于待机时，控制中心通过输出控制端输出高电平控制信号到P型MOS管Q1的栅极，P型MOS管Q1截止，电源开关模块无电源输出，故所述隔离电源模块、通讯模块、通讯隔离模块均下电。当电池管理系统被唤醒时，控制中心通过输出控制端输出低电平控制信号到P型MOS管Q1的栅极，P型MOS管Q1导通，电源开关模块有电源输出，故所述隔离电源模块、通讯模块、通讯隔离模块均上电正常工作，电池管理系统与通讯总线进行数据交互。其中通讯总线的数据可以经过通讯模块、通讯隔离模块传输到控制中心中，控制中心的数据也可以经过通讯隔离模块、通讯模块传输到通讯总线中。
本发明通过电源开关模块在电池管理系统待机时断开，使电源隔离模块、通讯模块以及通讯隔离模块在电池管理系统待机时下电休眠，降低电池管理系统的待机功耗，延长电池的待机时间。
实施例2
本发明的实施例2提供了一种低功耗待机的电池管理系统。参考图4，本实施例与实施例1的区别特征如下所述：
所述可控开关器件采用PNP三极管Q2。所述电源开关模块还包括跨接在PNP三极管的基极和发射极之间的电阻R2，PNP三极管Q2的基极作为电源开关模块的输入端与供电电源的输出端连接，PNP三极管Q2的发射极作为电源开关模块的输入控制端与控制中心的输出控制端连接，PNP三极管Q2的集电极作为电源开关模块的输出端与电源隔离模块的输入端连接。
实施例3
本发明的实施例3提供了一种基于实施例1所述的低功耗待机的电池管理系统的电池管理系统唤醒方法。参考图5并结合图1、图2、图3，所述电池管理系统的唤醒方法包括以下步骤：
(1)电池管理系统待机时控制中心使电源开关模块断开。具体为：当电池管理系统处于待机时，控制中心通过输出控制端输出高电平控制信号到P型MOS管Q1的栅极，P型MOS管Q1截止，电源开关模块无电源输出，故所述隔离电源模块、通讯模块、通讯隔离模块均下电。
(2)通讯总线电平检测模块检测通讯总线的电平信号。
(3)若检测到通讯总线的电平信号发生变化则输出唤醒信号到控制中心。
步骤(2)、(3)依据的原理为：若通讯总线接收到外接设备的数据信号，通讯总线输入端的电平产生变化，当通讯总线输入输入端IN-1为高电平，输入负极输入端IN-2为低电平时，光耦器件U1导通，则光耦器件U1输出端OUT输出低电平到控制中心；当通讯总线输入输入端IN-1为低电平，输入负极输入端IN-2为高电平时，光耦器件U1不导通，则光耦器件U1输出端OUT输出高阻态到控制中心，此时通讯总线电平检测模块输入至控制中心电平信号产生低电平和高阻态之间的变化，该变化的电平信号作为唤醒电池管理系统的唤醒信号。
(4)控制中心接收到唤醒信号则唤醒电池管理系统，并导通电源开关模块，即控制中心接收到唤醒信号后唤醒电池管理系统，并通过输出控制端输出闭合控制信号到电源开关模块。具体过程为：当电池管理系统被唤醒时，控制中心通过输出控制端输出低电平控制信号到P型MOS管Q1的栅极，P型MOS管Q1导通，电源开关模块有电源输出，故所述隔离电源模块、通讯模块、通讯隔离模块均上电正常工作，电池管理系统与通讯总线进行数据交互。其中通讯总线的数据可以经过通讯模块、通讯隔离模块传输到控制中心中，控制中心的数据也可以经过通讯隔离模块、通讯模块传输到通讯总线中。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低功耗待机的电池管理系统，其特征在于，包括：供电电源、隔离电源模块、通讯模块、通讯总线、通讯隔离模块及控制中心，还包括电源开关模块及通讯总线电平检测模块，所述供电电源的输出端与电源开关模块的输入端连接、电源开关模块的输出端与电源隔离模块的输入端连接，电源隔离模块的输出端分别与通讯模块的供电输入端和通讯隔离模块的供电输入端连接，所述通讯模块分别与通讯总线和通讯隔离模块信号连接，通讯隔离模块与控制中心信号连接，通讯总线还与通讯总线电平检测模块信号连接，通讯总线电平检测模块与控制中心信号连接，所述控制中心的电源输入端与供电电源输出端连接，所述电源开关模块的输入控制端与控制中心的输出控制端连接，在电池管理系统待机时控制中心使电源开关模块断开，通讯总线电平检测模块检测通讯总线的电平信号，若检测到通讯总线的电平信号发生变化则输出唤醒信号到控制中心，控制中心接收到唤醒信号则唤醒电池管理系统，并导通电源开关模块。
2.根据权利要求1所述的低功耗待机的电池管理系统，其特征在于，所述电源开关模块包括可控开关器件。
3.根据权利要求2所述的低功耗待机的电池管理系统，其特征在于，所述可控开关器件采用P型MOS管Q1，所述电源开关模块还包括跨接在P型MOS管Q1的栅极和源极之间的电阻R1，P型MOS管Q1的栅极作为电源开关模块的输入端与供电电源的输出端连接，P型MOS管Q1的源极作为电源开关模块的输入控制端与控制中心的输出控制端连接，P型MOS管Q1的漏极作为电源开关模块的输出端与电源隔离模块的输入端连接。
4.根据权利要求2所述的低功耗待机的电池管理系统，其特征在于，所述可控开关器件采用PNP三极管Q2，所述电源开关模块还包括跨接在PNP三极管的基极和发射极之间的电阻R2，PNP三极管Q2的基极作为电源开关模块的输入端与供电电源的输出端连接，PNP三极管Q2的发射极作为电源开关模块的输入控制端与控制中心的输出控制端连接，PNP三极管Q2的集电极作为电源开关模块的输出端与电源隔离模块的输入端连接。
5.根据权利要求1所述的低功耗待机的电池管理系统，其特征在于，所述通讯总线电平检测模块为无源电路模块或小功率有源电路模块。
6.根据权利要求5所述的低功耗待机的电池管理系统，其特征在于，所述通讯总线电平检测模块采用通讯隔离器件。
7.根据权利要求6所述的低功耗待机的电池管理系统，其特征在于，所述通讯隔离器件为光耦器件U1。
8.根据权利要求7所述的低功耗待机的电池管理系统，其特征在于，所述通讯总线电平检测模块还包括限流电阻R3，光耦器件U1的负极输入端及正极输入端串联限流电阻R3后分别接至通讯总线的两个接口，光耦器件U1的正极输出端与控制中心信号连接，负极输出端接地。
9.根据权利要求1所述的低功耗待机的电池管理系统，其特征在于，所述控制中心为单片机模块。
10.一种基于权利要求1-9任一项所述的低功耗待机的电池管理系统的唤醒方法，包括以下步骤：
电池管理系统待机时控制中心使电源开关模块断开；
通讯总线电平检测模块检测通讯总线的电平信号；
若检测到通讯总线的电平信号发生变化则输出唤醒信号到控制中心；
控制中心接收到唤醒信号则唤醒电池管理系统，并导通电源开关模块。
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