CN111431230B - 锂电池供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种锂电池供电系统，包括大电流供电模块和小电流供电模块。在负载正常工作即需要电流较大时，锂电池通过大电流供电模块为负载供电。在负载休眠时即需要电流较小时，锂电池通过小电流供电模块为负载供电。小电流供电模块工作时消耗的电流小于大电流供电模块工作时的电流，因此，相比于原来即使负载处于休眠状态也采用大电流供电模块进行供电，本发明提供的锂电池供电系统的静态电流较小，进而延长了锂电池的使用寿命。

Description

锂电池供电系统

技术领域

本发明涉及电池系统技术领域，更具体地说，涉及一种锂电池供电系统。

背景技术

和铅酸电池相比，锂电池容量密度高，在重量体积相同的情况下，锂电池可以存储的最大电能是铅酸电池的数倍。锂电池具有体积小、重量轻、寿命长和充电次数高的优势，使得其在电动车等新能源领域应用广泛。

现有的锂电池供电系统对负载进行供电的方案，即使在负载处于休眠状态时，也采用大电流供电模块进行供电，而驱动大电流工作模块工作，需要消耗很大电流，导致静态电流较大，进而影响了锂电池的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种锂电池供电系统，欲实现延长锂电池的使用寿命目的。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种锂电池供电系统，包括：锂电池、电源模块、处理器、小电流供电模块、大电流供电模块、小电流检测模块和大负载电流检测模块；

锂电池分别通过所述小电流供电模块和所述大电流供电模块连接负载，所述小电流供电模块工作时消耗的电能小于所述大电流供电模块工作时消耗的电能；

所述电源模块，用于将所述锂电池输出的电压转换为所述处理器所需的电压，为所述处理器供电；

所述处理器分别控制所述大电流供电模块和所述小电流供电模块，以控制所述锂电池与所述负载之间的电路的通断；

所述小电流检测模块，用于检测第一电流，所述第一电流为所述小电流供电模块输出的电流，并在所述第一电流大于预设的第一电流阈值时，向所述电源模块发出唤醒信号，以唤醒所述电源模块，所述电源模块唤醒后开始为所述处理器供电；

所述处理器，还用于在上电后，控制所述大电流供电模块开始工作且控制所述小电流供电模块停止工作；

所述大电流检测模块，用于检测第二电流，所述第二电流为所述大电流供电模块输出的电流，并在所述第二电流小于预设的第二电流阈值时，向所述处理器发出休眠信号，所述第二电流阈值不大于所述第一电流阈值；

所述处理器，还用于在接收到所述休眠信号后，向所述电源模块发送休眠信号，以使所述电源模块休眠，所述电源模块休眠后停止为所述处理器供电，在所述处理器下电后，所述大电流供电模块停止工作且所述小电流供电模块开始工作。

可选的，所述小电流供电模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、三极管、NMOS管和PMOS管；

所述第一电阻的一端连接所述锂电池，所述第一电阻的另一端连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述三极管的集电极，所述三极管的基极连接所述处理器，所述三极管的发射极接地；

所述NMOS管的栅极连接所述三极管的集电极，所述NMOS管的源极接地，所述NMOS管的漏极连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接所述PMOS管的栅极，所述PMOS管的源极连接在所述第一电阻和第二电阻之间，所述PMOS管的漏极连接所述负载；

所述小电流检测模块，用于采集所述第一电阻的两端电压，并在所述第一电阻的两端电压大于预设第一电压阈值后，向所述电源模块传输唤醒信号。

可选的，所述锂电池供电系统，还包括：

外部唤醒源模块，用于在检测到点火信号后，向所述电源模块发送唤醒信号；

所述处理器，还用于在检测到所述点火信号消失后，向所述电源模块发送休眠信号。

可选的，所述锂电池供电系统，还包括：

电源电压检测模块，用于检测所述锂电池的总电压，并在所述总电压小于预设的第二电压阈值时，向所述处理器发送欠压信号；

所述处理器，还用于在接收到所述欠压信号后，控制所述大电流供电模块和所述小电流供电模块均停止工作；

所述电源电压检测模块，还用于在检测到充电电压后，控制所述大电流供电模块开始工作且控制所述小电流供电模块停止工作。

可选的，所述电源电压检测模块，还用于在所述总电压大于预设的第三电压阈值时，向所述处理器发送过压信号，所述第三电压阈值大于所述第二电压阈值；

所述处理器，还用于在接收到所述过压信号后，控制所述大电流供电模块和所述小电流供电模块均停止工作。

可选的，所述锂电池供电系统，还包括：电芯电压检测模块和电芯电压均衡模块；

所述电芯电压检测模块，用于检测所述锂电池的每个电芯的电压，并在所述电芯的电压大于预设的第四电压阈值时，向所述处理器和所述电芯电压均衡模块发送电芯过压信号，所述锂电池由多个所述电芯组成；

所述电芯电压均衡模块，用于在接收到所述电芯过压信号后，消耗电压大于所述第四电压阈值的所述电芯的电能；

所述处理器，还用于在接收到所述电芯过压信号后，控制所述大电流供电模块和所述小电流供电模块均停止工作。

可选的，所述电芯电压检测模块，还用于在所述电芯的电压小于预设的第五电压阈值时，向所述处理器发送电芯欠压信号，所述第五电压阈值小于所述第四电压阈值；

所述处理器，还用于在接收到所述电芯欠压信号后，控制所述大电流供电模块和所述小电流供电模块均停止工作。

可选的，所述处理器，还用于在接收到所述电源模块发送的休眠信号后，控制所述电芯电压检测模块进入休眠状态，并在上电后唤醒所述电芯电压检测模块。

可选的，所述锂电池供电系统，还包括：

电芯温度检测模块，用于检测所述锂电池的每个电芯的温度，并在所述电芯的温度大于预设的温度阈值时，向所述处理器发送高温信号；

所述处理器，还用于在接收到所述高温信号后，控制所述大电流供电模块和所述小电流供电模块均停止工作。

可选的，所述处理器，还用于在接收到所述休眠信号后，控制所述电芯温度检测模块进入休眠状态，并在上电后唤醒所述电芯温度检测模块。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

上述技术方案提供的一种锂电池供电系统，包括大电流供电模块和小电流供电模块。在负载正常工作即需要电流较大时，锂电池通过大电流供电模块为负载供电。在负载休眠时即需要电流较小时，锂电池通过小电流供电模块为负载供电。小电流供电模块工作时消耗的电流小于大电流供电模块工作时的电流，因此，相比于原来即使负载处于休眠状态也采用大电流供电模块进行供电，本发明提供的锂电池供电系统的静态电流较小，进而延长了锂电池的使用寿命。

进一步的，锂电池供电系统还设置电源电压检测模块，对锂电池进行过压和欠压保护，防止锂电池过充或过放。锂电池供电系统还可以设置电芯电压检测模块和电芯电压均衡模块，对锂电池中每个电芯进行过充和过放保护。以及锂电池供电系统还可以设置电芯温度检测模块，对锂电池的每个电芯进行过温保护。进而进一步延长了锂电池的使用寿命。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

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，下面描述中的附图仅仅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为本发明的实施例提供的一种锂电池供电系统的结构示意；

图2为本发明的实施例提供的一种小电流供电模块的电路结构示意；

图3为本发明的实施例提供的另一种锂电池供电系统的结构示意。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

参见图1为本实施例提供的一种锂电池供电系统。该锂电池供电系统包括锂电池、电源模块、处理器、小电流供电模块、大电流供电模块、小电流检测模块和大电流检测模块。锂电池分别通过小电流供电模块和大电流供电模块连接负载。即通过大电流供电模块和小电流供电模块建立双通道供电。小电流供电模块工作时消耗的电能小于大电流供电模块工作时消耗的电能。处理器分别控制大电流供电模块和小电流供电模块，以控制锂电池与负载之间的电路的通断。电源模块，用于将锂电池输出的电压转换为处理器所需的电压，为处理器供电。

大电流供电模块为锂电池和负载建立了大电流通道；小电流供电模块为锂电池和负载建立了小电流通道。大电流供电模块工作时，锂电池和负载之间的大电流通道导通；大电流供电模块不工作时，锂电池和负载之间的大电流通道断开。小电流供电模块工作时，锂电池和负载之间的小电流通道导通；小电流供电模块不工作时，锂电池和负载之间的小电流通道断开。

整车处于休眠状态时，小电流检测模块，用于检测第一电流，第一电流为小电流供电模块输出的电流，并在第一电流大于预设的第一电流阈值时，向电源模块发出唤醒信号，以唤醒电源模块，电源模块唤醒后开始为处理器供电；处理器，还用于在上电后，控制大电流供电模块开始工作且控制小电流供电模块停止工作，实现整车从休眠状态到工作状态的转换。

整车处于工作状态时，大电流检测模块，用于检测第二电流，第二电流为大电流供电模块输出的电流，并在第二电流小于预设的第二电流阈值时，向处理器发出休眠信号，第二电流阈值不大于第一电流阈值。处理器，还用于在接收到休眠信号后，向电源模块发送休眠信号，以使电源模块休眠，电源模块休眠后停止为处理器供电，在处理器下电后，大电流供电模块停止工作且小电流供电模块开始工作，实现整车从工作状态到休眠状态的转换，整车处于休眠状态后通过小电流供电减小系统功耗。

参见图2，为本实施例提供的一种小电流供电模块和大电流供电模块的具体电路示意图。该小电流供电模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、三极管Q3、NMOS管Q2和PMOS管Q1。

第一电阻R1的一端连接锂电池，第一电阻R1的另一端连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端连接三极管Q3的集电极，三极管Q3的基极连接处理器，三极管Q3的发射极接地。

NMOS管Q2的栅极连接三极管的集电极，NMOS管Q2的源极接地，NMOS管Q2的漏极连接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端连接PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的源极连接在第一电阻R1和第二电阻R2之间，PMOS管Q1的漏极连接负载。

小电流检测模块，用于采集第一电阻R1的两端电压，并在第一电阻R1的两端电压大于预设第一电压阈值后，向电源模块传输唤醒信号，以唤醒电源模块。

下面介绍图2示出的小电流供电模块和大电流供电模块的工作原理，负载处于休眠状态时，流经第一电阻R1的电流较小，因此第一电阻R1两端电压较小，电流检测器此时输出低电平信号。此时，NMOS管Q2的栅极为高电平，NMOS管Q2导通；NMOS管Q2导通后，PMOS管的栅极为低电平，PMOS管Q3导通，即小电流通道导通，锂电池通过小电流通道向负载输出电流。当流经第一电阻R1的电流增大时，第一电阻R1两端电压增大；当第一电阻R1两端电压大于预设的第一电压阈值后，小电流检测模块输出高电平信号，唤醒电源模块及处理器。然后，处理器输出高电平信号，控制驱动模块输出驱动信号，继电器导通，即大电流通道导通，锂电池通过大电流通道向负载输出电流。处理器还输出高电平信号开启三极管Q3，此时，NMOS管Q2的栅极为低电平，NMOS管断开；NMOS管Q2断开后，PMOS管Q3也断开，从而关闭小电流通道。

参见图3，为本实施例提供的另一种锂电池供电系统。该锂电池供电系统相比图1公开的锂电池供电系统还包括外部唤醒源模块、电源电压检测模块、电芯电压检测模块、电芯电压均衡模块和电芯温度检测模块。

外部唤醒源模块，用于在检测到点火信号后，向电源模块发送唤醒信号，以唤醒电源模块；处理器还用于在检测到点火信号消失后，向电源模块发送休眠信号，以使电源模块休眠。

电源电压检测模块，用于检测锂电池的总电压，并在锂电池的总电压小于预设的第二电压阈值时，向处理器发送欠压信号；处理器，还用于在接收到电源电压检测模块发送的欠压信号后，控制大电流供电模块和小电流供电模块均停止工作。

电源电压检测模块，还用于在检测到充电电压后，控制大电流供电模块开始工作且控制小电流供电模块停止工作。

电源电压检测模块，还用于在锂电池的总电压大于预设的第三电压阈值时，向处理器发送过压信号，第三电压阈值大于第二电压阈值；处理器，还用于在接收到过压信号后，控制大电流供电模块和小电流供电模块均停止工作。

电芯电压检测模块，用于检测锂电池的每个电芯的电压，并在电芯的电压大于预设的第四电压阈值时，向处理器和电芯电压均衡模块发送电芯过压信号，锂电池由多个电芯组成；电芯电压均衡模块，用于在接收到电芯过压信号后，消耗电压大于第四电压阈值的所述电芯的电能；在一个具体实施例中，电芯电压均衡模块包括与每个电芯对应设置的电阻，通过电阻消耗电芯的电能。处理器，还用于在接收到电芯过压信号后，控制大电流供电模块和小电流供电模块均停止工作。

处理器，还用于在接收到休眠信号后，控制电芯电压检测模块进入休眠状态，并在上电后唤醒电芯电压检测模块。

电芯电压检测模块，还用于在电芯的电压小于预设的第五电压阈值时，向处理器发送电芯欠压信号，第五电压阈值小于第四电压阈值；处理器，还用于在接收到电芯欠压信号后，控制大电流供电模块和小电流供电模块均停止工作。

电芯温度检测模块，用于检测锂电池的每个电芯的温度，并在电芯的温度大于预设的温度阈值时，向处理器发送高温信号；处理器，还用于在接收到高温信号后，控制大电流供电模块和小电流供电模块均停止工作。

处理器，还用于在接收到休眠信号后，控制电芯温度检测模块进入休眠状态，并在上电后唤醒电芯温度检测模块。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可，且本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种锂电池供电系统，其特征在于，包括：锂电池、电源模块、处理器、小电流供电模块、大电流供电模块、小电流检测模块和大电流检测模块；

锂电池分别通过所述小电流供电模块和所述大电流供电模块连接负载，所述小电流供电模块工作时消耗的电能小于所述大电流供电模块工作时消耗的电能；

所述电源模块，用于将所述锂电池输出的电压转换为所述处理器所需的电压，为所述处理器供电；

所述处理器分别控制所述大电流供电模块和所述小电流供电模块，以控制所述锂电池与所述负载之间的电路的通断；

所述小电流检测模块，用于检测第一电流，所述第一电流为所述小电流供电模块输出的电流，并在所述第一电流大于预设的第一电流阈值时，向所述电源模块发出唤醒信号，以唤醒所述电源模块，所述电源模块唤醒后开始为所述处理器供电；

所述处理器，还用于在上电后，控制所述大电流供电模块开始工作且控制所述小电流供电模块停止工作；

所述大电流检测模块，用于检测第二电流，所述第二电流为所述大电流供电模块输出的电流，并在所述第二电流小于预设的第二电流阈值时，向所述处理器发出休眠信号，所述第二电流阈值不大于所述第一电流阈值；

所述处理器，还用于在接收到所述休眠信号后，向所述电源模块发送休眠信号，以使所述电源模块休眠，所述电源模块休眠后停止为所述处理器供电，在所述处理器下电后，所述大电流供电模块停止工作且所述小电流供电模块开始工作；

其中，所述小电流供电模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、三极管、NMOS管和PMOS管；

所述第一电阻的一端连接所述锂电池，所述第一电阻的另一端连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述三极管的集电极，所述三极管的基极连接所述处理器，所述三极管的发射极接地；

所述NMOS管的栅极连接所述三极管的集电极，所述NMOS管的源极接地，所述NMOS管的漏极连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接所述PMOS管的栅极，所述PMOS管的源极连接在所述第一电阻和第二电阻之间，所述PMOS管的漏极连接所述负载；

所述小电流检测模块，用于采集所述第一电阻的两端电压，并在所述第一电阻的两端电压大于预设第一电压阈值后，向所述电源模块传输唤醒信号。

2.根据权利要求1所述的锂电池供电系统，其特征在于，还包括：

外部唤醒源模块，用于在检测到点火信号后，向所述电源模块发送唤醒信号；

所述处理器，还用于在检测到所述点火信号消失后，向所述电源模块发送休眠信号。

3.根据权利要求1所述的锂电池供电系统，其特征在于，还包括：

电源电压检测模块，用于检测所述锂电池的总电压，并在所述总电压小于预设的第二电压阈值时，向所述处理器发送欠压信号；

所述处理器，还用于在接收到所述欠压信号后，控制所述大电流供电模块和所述小电流供电模块均停止工作；

所述电源电压检测模块，还用于在检测到充电电压后，控制所述大电流供电模块开始工作且控制所述小电流供电模块停止工作。

4.根据权利要求3所述的锂电池供电系统，其特征在于，所述电源电压检测模块，还用于在所述总电压大于预设的第三电压阈值时，向所述处理器发送过压信号，所述第三电压阈值大于所述第二电压阈值；

所述处理器，还用于在接收到所述过压信号后，控制所述大电流供电模块和所述小电流供电模块均停止工作。

5.根据权利要求1所述的锂电池供电系统，其特征在于，还包括：电芯电压检测模块和电芯电压均衡模块；

所述电芯电压检测模块，用于检测所述锂电池的每个电芯的电压，并在所述电芯的电压大于预设的第四电压阈值时，向所述处理器和所述电芯电压均衡模块发送电芯过压信号，所述锂电池由多个所述电芯组成；

所述电芯电压均衡模块，用于在接收到所述电芯过压信号后，消耗电压大于所述第四电压阈值的所述电芯的电能；

所述处理器，还用于在接收到所述电芯过压信号后，控制所述大电流供电模块和所述小电流供电模块均停止工作。

6.根据权利要求5所述的锂电池供电系统，其特征在于，所述处理器，还用于在接收到所述休眠信号后，控制所述电芯电压检测模块进入休眠状态，并在上电后唤醒所述电芯电压检测模块。

7.根据权利要求5所述的锂电池供电系统，其特征在于，所述电芯电压检测模块，还用于在所述电芯的电压小于预设的第五电压阈值时，向所述处理器发送电芯欠压信号，所述第五电压阈值小于所述第四电压阈值；

所述处理器，还用于在接收到所述电芯欠压信号后，控制所述大电流供电模块和所述小电流供电模块均停止工作。

8.根据权利要求1所述的锂电池供电系统，其特征在于，还包括：

电芯温度检测模块，用于检测所述锂电池的每个电芯的温度，并在所述电芯的温度大于预设的温度阈值时，向所述处理器发送高温信号；

所述处理器，还用于在接收到所述高温信号后，控制所述大电流供电模块和所述小电流供电模块均停止工作。

9.根据权利要求8所述的锂电池供电系统，其特征在于，所述处理器，还用于在接收到所述休眠信号后，控制所述电芯温度检测模块进入休眠状态，并在上电后唤醒所述电芯温度检测模块。