CN111196178A - 转换电路、电池均衡系统及电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种转换电路、电池均衡系统及电池管理系统。该转换电路包括:高压隔离电源、唤醒单元和配置单元;其中,高压隔离电源与电池包的两极连接用于将电池包输出的高压电转换为低压电,为电池包的电池管理系统供电;唤醒单元用于定时唤醒高压隔离电源,以使高压隔离电源工作;配置单元用于在电池管理系统下电时,向唤醒单元发送定时信息。采用本发明实施例中的技术方案,使得电池管理系统能够在无铅酸蓄电池供电的条件下唤醒及工作。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域,尤其涉及一种转换电路、电池均衡系统及电池管理系统。
背景技术
目前,电动汽车的发展受到电池续航里程的制约。电动汽车制造商常采用扩充电池包容量(电芯单体数量)的方法来提高电动汽车的续航里程。由于制造过程或者使用环境不同等原因,使得工作时电池包中的各电芯单体的电量可能不一致,导致电池包的使用寿命降低,因此,需要对电芯单体进行均衡,以维持电池包中的各电芯单体的电量一致。
现有技术中的多数电池管理系统(Battery Management System,BMS)采用被动均衡的方式对电芯单体进行均衡。其中,被动均衡指的是为每个电芯单体并联一个分流电阻,将容量多的电芯单体中的多余电量消耗掉,被动均衡方式的执行通常需要铅酸蓄电池为BMS供电。由于铅酸蓄电池的静态漏电流比较大,电动汽车长时间不工作时会将铅酸蓄电池关掉,以防止铅酸蓄电池因静态漏电流较大而发生亏电,降低铅酸蓄电池的使用寿命。
因此,电动汽车在非工作时间时会因铅酸蓄电池关掉而无法执行均衡操作。如何使得BMS能够在无铅酸蓄电池供电的条件下唤醒及工作成为需要解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种转换电路、电池均衡系统及电池管理系统,使得BMS能够在无铅酸蓄电池供电的条件下唤醒及工作。
第一方面,本发明实施例提供一种转换电路,该转换电路包括:高压隔离电源、唤醒单元和配置单元;其中,
高压隔离电源与电池包的两极连接,用于将电池包输出的高压电转换为低压电,为电池包的电池管理系统供电;
唤醒单元,用于定时唤醒高压隔离电源,以使高压隔离电源工作;
配置单元,用于在电池管理系统下电时,向唤醒单元发送定时信息。
在第一方面的一种可能的实施方式中,配置单元设置于电池管理系统中。
在第一方面的一种可能的实施方式中,唤醒单元从配置单元接收定时信息时,通过隔离通信方式接收定时信息。
在第一方面的一种可能的实施方式中,配置单元还用于检测唤醒单元中的中断标志位,以及对未置位的中断标志位进行置位。
在第一方面的一种可能的实施方式中,唤醒单元包括时钟芯片,时钟芯片由纽扣电池或者稳压源供电;其中,稳压源包括稳压元件和电阻元件,稳压元件的第一端接地,稳压元件的第二端与时钟芯片连接,电阻元件的第一端与电池包的正极连接,电阻元件的第二端也与时钟芯片连接。
在第一方面的一种可能的实施方式中,稳压元件为稳压二极管。
在第一方面的一种可能的实施方式中,时钟芯片在电池管理系统上电后,由电池管理系统供电。
在第一方面的一种可能的实施方式中,时钟芯片由电池管理系统供电时,通过低压隔离方式接收电池管理系统提供的电量。
第二方面,本发明实施例提供一种电池均衡系统,用于电池包,电池包包括多个电芯单体;该电池均衡系统包括多个均衡单元、电池管理系统和如上所述的转换电路;其中,多个均衡单元与多个电芯单体一一对应设置,用于采集对应电芯单体的状态数据,以及对电芯单体执行均衡操作;电池管理系统在无铅酸蓄电池供电时由转换电路唤醒,并根据状态数据得到需要执行均衡操作的目标电芯单体,并向与目标电芯单体对应的均衡单元发送均衡指令。
在第二方面的一种可能的实施方式中,电池管理系统在未有电芯单体需要执行均衡操作时,执行下电操作。
第三方面,本发明实施例提供一种电池管理系统,电池管理系统包括如上文所述的配置单元。
本发明实施例中的转换电路在工作时,唤醒单元计时到设定时间后产生中断,并通过中断输出端输出高电平或低电平,唤醒高压隔离电源,高压隔离电源将电池包(Pack)高压电转换为低压电为BMS供电,从而能够替代铅酸蓄电池为BMS供电,防止铅酸蓄电池因静态漏电流较大而发生亏电,降低铅酸蓄电池的使用寿命。
附图说明
从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明其中,相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
图1为本发明第一实施例提供的转换电路的结构示意图;
图2为本发明第二实施例提供的转换电路的结构示意图;
图3为本发明第三实施例提供的转换电路的结构示意图;
图4为本发明第四实施例提供的电池均衡系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中,提出了许多具体细节,以便提供对本发明实施例的全面理解。
本发明实施例提供了一种转换电路、电池均衡系统及电池管理系统,能够在无铅酸蓄电池供电的条件下唤醒电池管理系统(Battery Management System,BMS),使其对电池包执行均衡功能,从而提高电池包的性能并延长使用寿命。
需要说明的是,本发明实施例中的电池包可以包括一个或者多个电池模组,每个电池模组包括至少一个电芯单体。电芯单体可以为锂离子电池、锂金属电池、铅酸电池、镍隔电池、镍氢电池、锂硫电池、锂空气电池或者钠离子电池,此处不做限定。
图1为本发明第一实施例提供的转换电路的结构示意图。如图1所示,该转换电路包括高压隔离电源101、唤醒单元102和配置单元103。
其中,高压隔离电源101与电池包的两极连接(Pack+和Pack-),用于将电池包输出的高压电转换为低压电,从而为电池包的BMS供电。唤醒单元102用于定时唤醒高压隔离电源101,以使高压隔离电源101工作。配置单元103用于在BMS下电时向唤醒单元102发送定时信息。
本发明实施例中的转换电路在工作时,唤醒单元102计时到设定时间后产生中断,并通过中断输出端输出高电平或低电平,唤醒高压隔离电源101,高压隔离电源101将电池包(Pack)高压电转换为低压电为BMS供电,从而能够替代铅酸蓄电池为BMS供电,防止铅酸蓄电池因静态漏电流较大而发生亏电,降低铅酸蓄电池的使用寿命。
在一个实施例中,配置单元103可以为具有独立运算功能的器件,能够检测到BMS是否下电,并能够在BMS下电时向唤醒单元102发送定时信息。
在一个实施例中,参阅图2,图2为本发明第二实施例提供的转换电路的结构示意图,其中,配置单元103还可以设置于BMS中,也可以理解为BMS集成有配置单元的功能。
在一个实施例中,为避免定时信息受到BMS的其他信号的干扰,当唤醒单元102从BMS中的配置单元103接收定时信息时,可以通过隔离通信方式接收定时信息。示例性地,可以利用隔离通信芯片建立唤醒单元102和配置单元103之间的通信连接。
在一个实施例中,唤醒单元102可以为时钟芯片,比如,实时时钟芯片(Real-TimeClock,RTC)。该RTC需要具备定时产生中断功能,可通过输出高电平或低电平来控制高压隔离电源101使能。对应地,该高压隔离电源101可以为具有使能功能的高压电源芯片。
在一个实施例中,配置单元103还可以在向RTC发送定时信息的同时,检测RTC中的中断标志位;并在检测到中断标志位未置位时,及时对未置位的中断标志位进行置位,以提高转换电路的控制精度。
在一个实施例中,RTC可以由纽扣电池或者稳压源供电。
图3为本发明第三实施例提供的转换电路的结构示意图,用于具体展示为RTC供电的稳压源的元器件结构组成。
如图3所示,稳压源包括稳压元件301和电阻元件302。其中,稳压元件301的第一端接地,稳压元件301的第二端与RTC连接,电阻元件302的第一端与电池包的正极Pack+连接,电阻元件302的第二端也与RTC连接。
在图3的示例中,稳压元件301具体包括稳压二极管DZ1,电阻元件302具体包括电阻网络R1,电阻网络R1中的电阻的数量为一个或多个。稳压二极管DZ1远离接地的一端可以维持在恒定电压,从而可以在RTC无单独供电电源的情况下为RTC供电。而在有铅酸蓄电池供电且高压隔离电源不工作的条件下,BMS系统可以通过低压隔离电源给RTC供电,以设置BMS下电后的唤醒时间。
图4为本发明第四实施例提供的电池均衡系统的结构示意图。如图4所示,电池均衡系统包括多个均衡单元401、BMS和转换电路402。
其中,多个均衡单元401与多个电芯单体一一对应设置。均衡单元401可以采集对应电芯单体的状态数据,并将采集到的状态数据发送至BMS。均衡单元401也为电芯均衡的执行模块,能够直接控制电芯单体执行被动均衡功能。
转换电路402为如图1-图3所述的转换电路。图4中还示出了电池包403。BMS在无铅酸蓄电池供电的情况下由转换电路402唤醒并结合电池包403向BMS供电。
BMS可以根据接收到的电芯状态数据,判断电池包403是否需要均衡,哪一节电芯需要均衡,并向与目标电芯单体对应的均衡单元401发送均衡指令。由对应的均衡单元401执行对电芯单体的被动均衡操作。
在一个实施例中BMS还在未有电芯单体需要执行均衡操作时,执行下电操作,从而避免电量浪费。
本发明实施例还提供一种电池管理系统BMS,该BMS包括配置单元103(参阅图2-图4),或者BMS集成有在BMS下电时向唤醒单元102发送定时信息的功能。
需要明确的是,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于装置实施例而言,相关之处可以参见方法实施例的说明部分。本发明实施例并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本发明实施例的精神之后,作出各种改变、修改和添加,或者改变步骤之间的顺序。并且,为了简明起见,这里省略对已知方法技术的详细描述。
以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时,其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时,本发明实施例的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中,或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路,等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
本发明实施例可以以其他的具体形式实现,而不脱离其精神和本质特征。例如,特定实施例中所描述的算法可以被修改,而系统体系结构并不脱离本发明实施例的基本精神。因此,当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的,本发明实施例的范围由所附权利要求而非上述描述定义,并且,落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明实施例的范围之中。
Claims (11)
1.一种转换电路,其特征在于,包括:高压隔离电源、唤醒单元和配置单元;其中,
所述高压隔离电源与电池包的两极连接,用于将所述电池包输出的高压电转换为低压电,为所述电池包的电池管理系统供电;
所述唤醒单元,用于定时唤醒所述高压隔离电源,以使所述高压隔离电源工作;
所述配置单元,用于在所述电池管理系统下电时,向所述唤醒单元发送定时信息。
2.根据权利要求1所述的转换电路,其特征在于,所述配置单元设置于所述电池管理系统中。
3.根据权利要求2所述的转换电路,其特征在于,所述唤醒单元从所述配置单元接收定时信息时,通过隔离通信方式接收所述定时信息。
4.根据权利要求1所述的转换电路,其特征在于,所述配置单元还用于检测所述唤醒单元中的中断标志位,以及对未置位的中断标志位进行置位。
5.根据权利要求1所述的转换电路,其特征在于,所述唤醒单元包括时钟芯片,所述时钟芯片由纽扣电池或者稳压源供电;其中,
所述稳压源包括稳压元件和电阻元件,所述稳压元件的第一端接地,所述稳压元件的第二端与所述时钟芯片连接,所述电阻元件的第一端与所述电池包的正极连接,所述电阻元件的第二端也与所述时钟芯片连接。
6.根据权利要求5所述的转换电路,其特征在于,所述稳压元件为稳压二极管。
7.根据权利要求5所述的转换电路,其特征在于,所述时钟芯片在所述电池管理系统上电后,由所述电池管理系统供电。
8.根据权利要求7所述的转换电路,其特征在于,所述时钟芯片由所述电池管理系统供电时,通过低压隔离方式接收所述电池管理系统提供的电量。
9.一种电池均衡系统,用于电池包,所述电池包包括多个电芯单体;其特征在于,所述电池均衡系统包括多个均衡单元、电池管理系统和权利要求1-8任一项所述的转换电路;其中,
所述多个均衡单元与所述多个电芯单体一一对应设置,用于采集对应电芯单体的状态数据,以及对所述电芯单体执行均衡操作;
所述电池管理系统在无铅酸蓄电池供电时由转换电路唤醒,并根据所述状态数据得到需要执行均衡操作的目标电芯单体,并向与所述目标电芯单体对应的均衡单元发送均衡指令。
10.根据权利要求9所述的电池均衡系统,其特征在于,所述电池管理系统在未有电芯单体需要执行均衡操作时,执行下电操作。
11.一种电池管理系统,其特征在于,包括如权利要求1或4所述的配置单元。
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