CN114498838A - 一种供电系统 - Google Patents

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曾志平
张志国
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Abstract

本发明实施例提供了一种供电系统，包括：依次电连接的电源模块、控制模块和充放电模块；所述电源模块用于向所述控制模块提供电压信号；所述控制模块用于根据所述电压信号生成脉冲信号，并根据脉冲信号控制所述充放电模块进行间歇式充放电。本发明实施例提供的一种供电系统，通过电源模块提供工作电压后通过控制模块生成脉冲信号，控制模块根据该脉冲信号控制充放电模块进行间歇式充放电，提升了供电系统工作的稳定性。

Description

一种供电系统
技术领域
本发明涉及电池供电路技术，尤其涉及一种供电系统。
背景技术
目前新能源行业尤其是电动汽车低压系统，逐步倾向于使用场效应管代替传统的接触器作为闭合断开主回路的开关器件。对于目前的场效应管驱动技术来说，低功耗的场效应管驱动要么非常昂贵；要么供电压范围太窄，不适用电压稍高的电池系统；要么静态维持功耗过大，综合选型基本未能达到使用要求，特别是车规级别的场效应管驱动。脉冲生成的电流供电范围过窄，只能使用最高一串电芯供电，电池在各个环境温度和不同功率的工况下输出电压波动较大，场效应管因为脉冲波形生成的电流在电池电压较宽范围波动时，容易出现稳定性低的问题。
发明内容
本发明实施例提供的一种供电系统，解决了现有技术中在电动汽车低压系统中供电系统稳定性低的问题。
本发明实施例提供的一种供电系统，包括：依次电连接的电源模块、控制模块和充放电模块；
所述电源模块用于向所述控制模块提供电压信号；
所述控制模块用于根据所述电压信号生成脉冲信号，并根据脉冲信号控制所述充放电模块进行间歇式充放电。
可选的，所述电源模块包括电池组，所述电池组包括多个电连接的电池，所述电池包括部分电池串联而成的第一正极输出端和第一负极输出端，所述第一正极输出端与所述控制模块的第一端口电连接，所述第一负极输出端与所述控制模块的第二端口电连接。
可选的，所述电池组还包括全部电池串联而成的第二正极输出端和第二负极输出端；
所述第二正极输出端和所述第二负极输出端用于为外部设备提供电源接口。
可选的，所述控制模块包括电池管理系统BMS；
所述BMS的第一输入端与所述电源模块电连接，所述BMS的第二输入端与所述电源模块电连接。
可选的，所述控制模块还包括电荷泵；
所述电荷泵的第一输入端与所述BMS的输出端连接；所述电荷泵的第二输入端与所述电源模块电连接；
所述电荷泵的第一输出端与所述充放电模块电连接，所述电荷泵的第二输出端接地。
可选的，所述控制模块还包括：第一电容；
所述第一电容的第一端与所述电荷泵的第一输出端电连接，所述第一电容的第二端与所述充放电模块电连接。
可选的，所述充放电模块包括第一二极管、第二二极管、第二电容和第一场效应管；
所述第一二极管的第一端与所述电源模块电连接，所述第一二极管的第二端与所述第二二极管的第一端电连接；
所述第二二极管的第二端与所述第二电容的第一端电连接；
所述第二电容的第二端与所述第一场效应管的第一端电连接；
所述第一场效应管的第二端与第三电容的第一端电连接，所述第一场效应管的第三端与所述电源模块电连接。
可选的，所述脉冲信号为高电平信号或低电平信号。
可选的，所述控制模块用于在所述脉冲信号为高电平信号的情况下，控制所述充放电模块进行间歇式充电，在所述脉冲信号为低电平信号的情况下，控制所述充放电模块进行间歇式放电；所述低电平信号用于控制所述第一电容放电并向所述第二电容充电。
可选的，所述电荷泵用于生成PWM波形信号，所述PWM波形信号用于驱动所述控制模块。
本发明实施例提供了一种供电系统，包括：依次电连接的电源模块、控制模块和充放电模块；所述电源模块用于向所述控制模块提供电压信号；所述控制模块用于根据所述电压信号生成脉冲信号，并根据脉冲信号控制所述充放电模块进行间歇式充放电。本发明实施例提供的一种供电系统，通过电源模块提供工作电压后通过控制模块生成脉冲信号，控制模块根据该脉冲信号控制充放电模块进行间歇式充放电，提升了供电系统工作的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种供电系统的模块结构图；
图2为本发明实施例提供的一种供电系统的电路图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
图1为本发明实施例提供的一种供电系统的模块结构图，本实施例提供的一种供电系统，包括：依次电连接的电源模块1、控制模块2和充放电模块3；所述电源模块1用于向所述控制模块2提供电压信号；所述控制模块2用于根据所述电压信号生成脉冲信号，并根据脉冲信号控制所述充放电模块3进行间歇式充放电。
在本实施例中，在电动汽车低压系统中通常会实用MOSFET(场效应管)进控制系统控制，场效应管具有优异的开关速度、能实现多次短路保护、外部故障消失后不需要维护可继续使用和灵活的充放电方向控制等性能。电源模块1用于生成电源电压并将其转换成的电压信号提供给控制模块2，其中，电源电压一般为锂电池提供的电池电压。控制模块2根据电压信号生成脉冲信号其中，脉冲信号是一种离散信号，形状多种多样，与普通模拟信号(如正弦波)相比，波形之间在Y轴不连续(波形与波形之间有明显的间隔)但具有一定的周期性是它的特点。控制模块2根据该脉冲号控制充放电模块3进行间歇式充放电。
本发明实施例提供了一种供电系统，包括：依次电连接的电源模块、控制模块和充放电模块；所述电源模块用于向所述控制模块提供电压信号；所述控制模块用于根据所述电压信号生成脉冲信号，并根据脉冲信号控制所述充放电模块进行间歇式充放电。本发明实施例提供的一种供电系统，通过电源模块提供工作电压后通过控制模块生成脉冲信号，控制模块根据该脉冲信号控制充放电模块进行间歇式充放电，提升了供电系统工作的稳定性。
在另一个实施例中，可选的，所述电源模块1包括电池组，所述电池组包括多个电连接的电池，所述电池包括部分电池串联而成的第一正极输出端和第一负极输出端，所述第一正极输出端与所述控制模块2的第一端口电连接，所述第一负极输出端与所述控制模块2的第二端口电连接。
在本实施例中，参阅图2，图2为本实施例中提供的一种供电系统的电路图，在本实施例中，电池组包括了多个串联的锂电池CELL1-CELLn，具体地，锂电池的数量在本实施例中不做具体限定。多个锂电池串联的包括多个正极输出端，其中，第一正极输出端为锂电池CELL1-CELLn-1串联后输出的整个电源电压的正极，而其他电源输出正极可以为包括部分锂电池的输出正极或所有锂电池的输出正极，可以根据实际情况进行适应性调整，示例性的，可以为两个锂电池串联的正极输出端，也可以为三个锂电池串联的正极输出端。
可选的，所述电池组还包括全部电池串联而成的第二正极输出端和第二负极输出端；所述第二正极输出端和所述第二负极输出端用于为外部设备提供电源接口。
在本实施例中，第二正极输出端为所有锂电池的输出正极，该负极输出端为所有锂电池的输出负极，该输出电压与场效应管驱动系统连接的外部设备连接，并为外部设备提供电源。示例性的，该外部设备可以为电动汽车多个部件，例如仪表盘等等。
可选的，所述控制模块2包括电池管理系统BMS；所述BMS的第一输入端与所述电源模块1电连接，所述BMS的第二输入端与所述电源模块1电连接。
在本实施例中，电池管理系统主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使命寿命，监控电池的状态。一般地，电池管理系统包括主控制终端、Server服务器端、移动客户终端以及多个BMS电池管理系统单元，主控制终端和移动客户终端均与Server服务器端连接；BMS电池管理系统单元包括BMS电池管理系统、控制模组、显示模组、无线通信模组、电气设备、电池组以及采集模组，可实现对BMS电池管理系统的实时的远程监控，无需现场进行检测，减轻了电池组的维护难度，充分节省了人力资源、时间与生产成本，可广泛应用于电池组的监控领域中。具体地，BMS的第一输入端和第二输入端分别和电源模块11的第一端口和第二端口连接，其中，第一端口即为上述实施例中电源模块11的第二正极输出端，第二短接即为上述实施例中的负极输出端。
可选的，所述控制模块2还包括电荷泵；所述电荷泵的第一输入端与所述BMS的输出端连接；所述电荷泵的第二输入端与所述电源模块1电连接；所述电荷泵的第一输出端与所述充放电模块3电连接，所述电荷泵的第二输出端接地。可选的，所述电荷泵用于生成PWM波形信号，所述PWM波形信号用于驱动所述控制模块2。
在本实施例中，电荷泵U1的型号为REG71055，具体地，电荷泵是一种直流-直流转换器，利用电容器为储能元件，多半用来产生比输入电压大的输出电压，或是产生负的输出电压。电荷泵的工作过程均为：首先贮存能量，然后以受控方式释放能量，以获得所需的输出电压。示例性的，开关式调整器升压泵采用电感器来贮存能量，而电容式电荷泵采用电容器来贮存能量。其中利用电荷泵U1的PWM发生，相比于其他分立器件搭建的PWM输出电路可以降低功耗和增加可靠性。
可选的，所述控制模块2还包括：第一电容；所述第一电容的第一端与所述电荷泵的第一输出端电连接，所述第一电容的第二端与所述充放电模块3电连接。
在本实施例中，控制模块2包括电容C1，电容C1的第一端与电荷泵U1的第一输出端电连接，电容C1的第二端与充放电模块3电连接。
可选的，所述充放电模块3包括第一二极管、第二二极管、第二电容和第一场效应管；
所述第一二极管的第一端与所述电源模块1电连接，所述第一二极管的第二端与所述第二二极管的第一端电连接；
所述第二二极管的第二端与所述第二电容的第一端电连接；
所述第二电容的第二端与所述第一场效应管的第一端电连接；
所述第一场效应管的第二端与第三电容的第一端电连接，所述第一场效应管的第三端与所述电源模块1电连接。
在本实施例中，充放电模块3包括二极管D1、二极管D2、电容C2和MOS管Q1，二极管D1的第一端与电源模块1电连接，二极管D1的第二端与二极管D2的第一端电连接，二极管D2的第二端与电容C2的第一端电连接。电容C2的第二端与MOS管Q1的第一端电连接，电容C1的第二端与二极管D2的第一端电连接。MOS管Q1的第二端与电容C2的第一端电连接，MOS管Q1的第三端与电源模块1电连接。
具体地，电荷泵U1供电和电源模块1中的最高串连接，电池管理系统BMS根据电池的状态使能电荷泵U1，电荷泵U1开始工作后，电荷泵U1的第四引脚的进行PWM波形输出。此时，当电荷泵U1输出PWM电平为低电平时，电容C1进行充电，充电至Vc1＝Vcelln-Vd1。当电荷泵U1输出PWM电平为高电平时，切换电容C1通过二极管D2向保持电容C2充电，电容C1的电荷搬运至保持电容C2，C2最高充电电压至Vc2＝Vc1-Vd2。据此，电荷泵U1重复输出高、低电平信号，保持电容C2电压能够维持在一个较高稳定的值，从而达到维持高边MOS管Q1闭合的作用。
可选的，所述脉冲信号为高电平信号或低电平信号。
可选的，所述控制模块2用于在所述脉冲信号为高电平信号的情况下，控制所述充放电模块3进行间歇式充电，在所述脉冲信号为低电平信号的情况下，控制所述充放电模块3进行间歇式放电；所述低电平信号用于控制所述第一电容放电并向所述第二电容充电。
在本实施例中，脉冲信号是一种离散信号，形状多种多样，与普通模拟信号(如正弦波)相比，波形之间在Y轴不连续(波形与波形之间有明显的间隔)但具有一定的周期性是它的特点。控制模块2通过该脉冲信号对充放电模块3进行控制，控制该充放电模块3进行间歇式充放电。
本发明实施例提供了一种供电系统，包括：依次电连接的电源模块、控制模块和充放电模块；所述电源模块用于向所述控制模块提供电压信号；所述控制模块用于根据所述电压信号生成脉冲信号，并根据脉冲信号控制所述充放电模块进行间歇式充放电。本发明实施例提供的一种供电系统，通过电源模块提供工作电压后通过控制模块生成脉冲信号，控制模块根据该脉冲信号控制充放电模块进行间歇式充放电，提升了供电系统工作的稳定性。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种供电系统，其特征在于，包括：依次电连接的电源模块、控制模块和充放电模块；
所述电源模块用于向所述控制模块提供电压信号；
所述控制模块用于根据所述电压信号生成脉冲信号，并根据脉冲信号控制所述充放电模块进行间歇式充放电。
2.根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述电源模块包括电池组，所述电池组包括多个电连接的电池，所述电池包括部分电池串联而成的第一正极输出端和第一负极输出端，所述第一正极输出端与所述控制模块的第一端口电连接，所述第一负极输出端与所述控制模块的第二端口电连接。
3.根据权利要求2中所述的系统，其特征在于，
所述电池组还包括全部电池串联而成的第二正极输出端和第二负极输出端；
所述第二正极输出端和所述第二负极输出端用于为外部设备提供电源接口。
4.根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述控制模块包括电池管理系统BMS；
所述BMS的第一输入端与所述电源模块电连接，所述BMS的第二输入端与所述电源模块电连接。
5.根据权利要求4中所述的系统，其特征在于，所述控制模块还包括电荷泵；
所述电荷泵的第一输入端与所述BMS的输出端连接；所述电荷泵的第二输入端与所述电源模块电连接；
所述电荷泵的第一输出端与所述充放电模块电连接，所述电荷泵的第二输出端接地。
6.根据权利要求5中所述的系统，其特征在于，所述控制模块还包括：第一电容；
所述第一电容的第一端与所述电荷泵的第一输出端电连接，所述第一电容的第二端与所述充放电模块电连接。
7.根据权利要求6中所述的系统，其特征在于，所述充放电模块包括第一二极管、第二二极管、第二电容和第一场效应管；
所述第一二极管的第一端与所述电源模块电连接，所述第一二极管的第二端与所述第二二极管的第一端电连接；
所述第二二极管的第二端与所述第二电容的第一端电连接；
所述第二电容的第二端与所述第一场效应管的第一端电连接；
所述第一场效应管的第二端与第三电容的第一端电连接，所述第一场效应管的第三端与所述电源模块电连接。
8.根据权利要求7中所述的系统，其特征在于，所述脉冲信号为高电平信号或低电平信号。
9.根据权利要求8中所述的系统，其特征在于，所述控制模块用于在所述脉冲信号为高电平信号的情况下，控制所述充放电模块进行间歇式充电，在所述脉冲信号为低电平信号的情况下，控制所述充放电模块进行间歇式放电；所述低电平信号用于控制所述第一电容放电并向所述第二电容充电。
10.根据权利要求9中所述的系统，其特征在于，所述电荷泵用于生成PWM波形信号，所述PWM波形信号用于驱动所述控制模块。
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