CN116667501A - 一种电池控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池控制电路，包括：电池包、第一负载电路、第二负载电路和主控器；第一负载电路包括串联的第一负载和第一开关模块，主控器连接第一开关模块的控制端；第二负载电路包括串联的第二负载和第二开关模块，主控器连接第二开关模块的控制端；主控器用于在接收到第二负载供电信号时，从休眠模式切换为放电模式；在休眠模式，主控器控制第一开关模块导通；在放电模式，主控器控制第一开关模块保持导通，且主控器在检测到流经第一开关模块的电信号低于第一设定值时控制第二开关模块导通。通过主控器控制第一开关模块在休眠模式下保持导通，可使第一负载一直处于充电状态，进而可以保证主控器能够及时响应第二负载供电信号。

Description

一种电池控制电路

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池控制电路。

背景技术

为了保障继电器等类似元器件的正常运行以及防止放电回路导通后打火现象的出现，电池管理系统BMS(BatteryManagementSystem)在导通放电回路前通常会先控制预充回路导通，以给外围电路中的容性负载充电。

但是给外围电路中的容性负载充电通常需要一定的时间，且该时间是由容性负载的参数决定，容性负载越大，给容性负载充电所需的时间就越长。若容性负载所需的预充时间过长，就会导致控制器不能及时响应放电回路的导通信号，即从控制器接收到放电回路的导通信号到导通放电回路会有明显的延时。

发明内容

本发明提供了一种电池控制电路，以解决现有控制器不能及时响应放电回路的导通信号的问题。

本发明实施例提供了一种电池控制电路，该电池控制电路包括：电池包、第一负载电路、第二负载电路和主控器，所述电池包分别给所述第一负载电路和所述第二负载电路供电；

所述第一负载电路包括串联的第一负载和第一开关模块，所述主控器连接所述第一开关模块的控制端；

所述第二负载电路包括串联的第二负载和第二开关模块，所述主控器连接所述第二开关模块的控制端；

所述主控器用于在接收到第二负载供电信号时，从休眠模式切换为放电模式；

在所述休眠模式，所述主控器控制所述第一开关模块导通；

在所述放电模式，所述主控器控制所述第一开关模块保持导通，且所述主控器在检测到流经所述第一开关模块的电信号低于第一设定值时控制所述第二开关模块导通。

可选的，所述第一开关模块包括第一限流单元、第一开关器件、开关控制单元和第一检测单元；

所述第一限流单元和所述第一开关器件串联连接，且连接在所述第一负载和所述电池包之间；

所述开关控制单元连接在所述主控器和所述第一开关器件的控制端之间；

所述第一检测单元连接在所述第一负载和所述电池包之间，所述主控器连接所述第一检测单元的电流采样端。

可选的，所述第一限流单元包括串联的多个限流电阻组，所述限流电阻组包括并联的多个限流电阻；

所述第一限流单元连接在所述第一负载和所述第一开关器件之间，或者，所述第一限流单元连接在所述第一开关器件和所述电池包之间。

可选的，所述第一开关器件包括第一晶体管，所述第一晶体管的栅极连接所述开关控制单元。

可选的，所述第一晶体管为N型晶体管。

可选的，所述开关控制单元包括串联的温控器和温控开关，所述温控开关连接在所述主控器和所述第一开关器件的控制端之间，所述温控开关的控制端连接所述温控器的输出端；

所述温控器用于检测所述电池包的温度，并在电池包温度低于温度设定值时输出开关导通信号，或者，在所述电池包温度高于所述温度设定值时输出开关断开信号。

可选的，所述第一检测单元包括采样电阻，所述采样电阻的两端还连接所述主控器。

可选的，所述第一负载连接在所述电池包的正极和所述第一开关模块之间，和/或，所述第二负载连接在所述电池包的正极和所述第二开关模块之间。

可选的，所述第二开关模块包括第二开关器件和第二限流单元，所述第二开关器件的控制端通过所述第二限流单元连接所述主控器。

可选的，所述第二开关器件包括第二晶体管。

本发明实施例的技术方案，通过主控器控制第一开关模块在休眠模式下保持导通，使电池包给所述第一负载电路中的第一负载供电，主控器接收到第二负载供电信号后，先检测流经第一开关模块的电信号，并在确定流经第一开关模块的电信号低于第一设定值后，控制第二开关模块导通，以使电池包给第二负载供电。如此，通过主控器控制第一开关模块在休眠模式下保持导通，可使第一负载一直处于充电状态，进而可以保证主控器在接收到第二负载供电信号，并确定第一负载已完成充电后就能立即控制第二开关模块导通，以使电池包给第二负载供电，解决了现有控制器不能及时响应放电回路的导通信号的问题，具有保证主控器能够及时响应第二负载供电信号以及防止出现因第一负载电路损坏而导致第二负载电路误导通的情况的有益效果。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例提供的一种电池控制电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种电池控制电路的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种第一开关模块的电路图；

图4为本发明实施例提供的又一种电池控制电路的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种第二开关模块的电路图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必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，以便这里描述的本发明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。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为本发明实施例提供的一种电池控制电路的结构示意图，参考图1，一种电池控制电路，该电池控制电路包括：电池包10、第一负载电路20、第二负载电路30和主控器40，电池包10分别给第一负载电路20和第二负载电路30供电；第一负载电路20包括串联的第一负载21和第一开关模块22，主控器40连接第一开关模块22的控制端；第二负载电路30包括串联的第二负载31和第二开关模块32，主控器40连接第二开关模块32的控制端；主控器40用于在接收到第二负载供电信号时，从休眠模式切换为放电模式；在休眠模式，主控器40控制第一开20模块22导通；在放电模式，主控器40控制第一开关模块22保持导通，且主控器40在检测到流经第一开关模块22的电信号低于第一设定值时控制第二开关模块32导通。

第一负载电路20和第二负载电路30并联连接在电池包10的两端，电池包10用于给第一负载电路20和第二负载电路30供电。第一负载电路20包括串联的第一负载21和第一开关模块22，主控器40连接第一开关模块22的控制端，用于控制第一开关模块22的导通，当第一开关模块22导通时，电池包10给第一负载21供电，第一负载21处于充电状态。第二负载电路30包括串联的第二负载31和第二开关模块32，主控器40连接第二开关模块32的控制端，用于控制第二开关模块32导通，当主控器40接收到第二负载供电信号，并检测到流经第一开关模块22的电信号低于第一设定值时，主控器40就会控制第二开关模块32导通，而当第二开关模块32导通时，电池包10就会给第二负载31供电。需要说明的是流经第一开关模块22的电信号低于第一设定值表明第一负载21已完成充电。

本发明实施例在休眠状态下，即主控器40未接收到第二负载供电信号时，会通过主控器40控制第一开关模块22保持导通状态，如此可使第一负载21一直处于充电状态，在主控器40接收到第二负载供电信号，并确定第一负载21已完成充电后就能立即控制第二开关模块32导通，以使电池包给第二负载供电，相较于现有技术在接收到第二负载供电信号后，先控制电池包给第一负载充电，在第一负载完成充电后，再控制电池包给第二负载充电的技术方案，本发明实施例通过上述技术方案，可以缩短主控器接收到第二负载供电信号到控制电池包给第二负载供电的时间，进而保证主控器能够及时响应第二负载供电信号。

在上述实施例的基础上，图2为本发明实施例提供的另一种电池控制电路的结构示意图，参考图2，第一开关模块22包括第一限流单元221、第一开关器件222、开关控制单元223和第一检测单元224；第一限流单元221和第一开关器件222串联连接，且连接在第一负载21和电池包10之间；开关控制单元223连接在主控器40和第一开关器件222的控制端之间；第一检测单元224连接在第一负载21和电池包10之间，主控器40连接第一检测单元224的电流采样端。

第一限流单元221连接在第一负载21和第一开关器件222之间，用于限制流经第一开关器件222的电流，从而达到保护第一开关器件222的目的。第一开关器件222连接在第一限流单元221和电池包10之间，用于控制电池包10给第一负载21供电，当第一开关器件222导通时，电池包10给第一负载21供电。开关控制单元223连接在主控器40和第一开关器件222的控制端之间，用于输出开关控制信号到第一开关器件222的控制端，以控制第一开关器件222的导通状态，主控器40用于为开关控制单元223提供电源。第一检测单元224连接在第一负载21和电池包10之间，用于检测流经第一开关模块22的电信号，并通过其电流采样端将该电信号输出到控制器40，控制器40根据接收到的电信号判断第一负载21是否充电完成。

在上述实施例的基础上，图3为本发明实施例提供的一种第一开关模块的电路图，参考图3，第一限流单元221包括串联的多个限流电阻组2211，限流电阻组2211包括并联的多个限流电阻；第一限流单元221连接在第一负载21和第一开关器件222之间，或者，第一限流单元221连接在第一开关器件222和电池包10之间。

图3是以第一限流单元221连接在第一负载21和第一开关器件222之间为例。参考图3，第一限流单元221包括还包括第一保险丝FU1，用于在流经第一限流单元221的电流过高时切断第一限流单元221和第一负载21的连接，从而达到保护电路中器件的目的。

继续参考图3，第一开关器件222包括第一晶体管M1，第一晶体管M1的栅极连接开关控制单元223。第一晶体管M1的源极与电池包的负极B-电连接。

示例性的，第一晶体管M1为N型晶体管，当开关控制单元223向第一晶体管M1的栅极提供高电平的信号时，可以控制第一晶体管M1导通，当开关控制单元223向第一晶体管M1的栅极提供低电平的信号时，可以控制第一晶体管M1断开。

继续参考图3，开关控制单元223包括串联的温控器2231和温控开关2232，温控开关2232连接在主控器40和第一开关器件222的控制端之间，温控开关2232的控制端连接温控器2231的输出端；温控器2231用于检测电池包10的温度，并在电池包10温度低于温度设定值时输出开关导通信号，或者，在电池包10温度高于温度设定值时输出开关断开信号。

温控器2231包括：温度传感器U1、第七电阻R7和第八电阻R8，温度传感器U1包括OUT端、GND端、IRIPSET0端、IRIPSET1端、VS端和HYSTSET端，其中，IRIPSET0端和IRIPSET1端电连接，GND端接地，VS端和HYSTSET端接3.3V的供电电源，第八电阻R8连接在IRIPSET1端和VS端之间，第七电阻R7连接在第八电阻R8和OUT端之间。需要说明的是，温度传感器U1的OUT端就是温控器2231的输出端，3.3V的供电电源是由主控器40提供的。

温控开关2232包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第一稳压二极管ZD1和第一三极管Q1，其中，第三晶体管M3和第四晶体管M4均为N型晶体管，第一三极管Q1为NPN型三极管。

具体的，第三晶体管M3的源极与第一晶体管M1的栅极电连接，第一电阻R1和第一稳压二极管ZD1并联连接在第三晶体管M3的源极和栅极之间，第一稳压二极管ZD1的阳极与第三晶体管M3的栅极电连接，第一稳压二极管ZD1的阴极与第三晶体管M3的源极电连接，第二电阻R2连接在第一电阻R1和地之间，第四晶体管M4的漏极与第三晶体管M3的栅极电连接，第四晶体管M4的漏极与12V的供电电源电连接，第三电阻R3连接在第四晶体管M4的源极和栅极之间，第四电阻R4连接在第四晶体管M4的栅极和第一三极管Q1的集电极之间，第五电阻R5连接在第一三极管Q1的基极和发射极之间，第一三极管Q1的发射极接地，第六电阻R6的一端与第一三极管Q1的基极电连接，第六电阻R6的另一端与温控器2231的输出端OUT电连接。需要说明的是，第一晶体管M1的栅极就是第一开关器件222的控制端，第六电阻R6的另一端就是温控开关2232的控制端，12V的供电电源是由主控器40提供的。

示例性的，当温控器2231检测电池包10的温度低于温度设定值时，温控器2231的输出端OUT就会输出开关导通信号到温控开关2232的控制端，该开关导通信号为高电平，第一三极管Q1导通，第四晶体管M4导通，第三晶体管M3导通，第一晶体管M1导通，电池包10给第一负载21供电，第一负载21处于充电状态。当温控器2231检测电池包10的温度高于温度设定值时，温控器2231的输出端OUT就会输出开关断开信号到温控开关2232的控制端，该开关断开信号为高电平，第一三极管Q1断开，第四晶体管M4断开，第三晶体管M3断开，第一晶体管M1断开，电池包10停止给第一负载21供电，直至温控器2231检测到电池包10的温度低于温度设定值。

本发明实施例的技术方案，通过温控器2231可在电池包10温度高于温度设定值时控制电池10停止给第一负载21供电，可以防止电池出现因温度过高而损坏的情况，有利于提高电池的使用寿命。

继续参考图3，第一检测单元224包括采样电阻R9，采样电阻R9的两端还连接主控器40。

采样电阻R9连接在第一负载和电池包10的负极B-之间，采样电阻R9的两端SRP2和SRN2与控制器40的连接，需要说明的是，采样电阻R9的两端SRP2和SRN2就是第一检测单元224的电流采样端。

参考图3，第一检测单元224还包括第二保险丝FU2、第五晶体管M5、第六晶体管M6、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16和第一二极管D1，其中，第五晶体管M5和第六晶体管M6均为N型晶体管，第二三极管Q2为PNP型三极管，第三三极管Q3为NPN型三极管。第二保险丝FU2用于在流经第一检测单元224的电流过高时切断第一检测单元224和第一负载21的连接，从而达到保护电路中器件的目的。

具体的，第二保险丝FU2的一端与第一负载21电连接，第二保险丝FU2的另一端与第五晶体管M5的漏极电连接，第五晶体管M5的源极与采样电阻R9的一端电连接，样电阻R9的另一端与电池包10的负极B-电连接，第十电阻R10连接在第五晶体管M5的源极和栅极之间，第五晶体管M5的栅极与第二三极管Q2的发射极电连接，第十一电阻R11连接在第二三极管Q2的集电极和基极之间，第十二电阻R12连接在第二三极管Q2的基极和第六晶体管M6的漏极之间，第一二极管D1连接在第二三极管Q2的发射极和第六晶体管M6的漏极之间，第一二极管D1的阴极与第二三极管Q2的发射极电连接，第一二极管D1的阳极与第六晶体管M6的漏极电连接，第六晶体管M6的源极与12V的供电电源电连接，第十三电阻R13连接在第六晶体管M6的源极和栅极之间，第十四电阻R14连接在第六晶体管M6的栅极和第三三极管Q3的集电极之间，第十五电阻R15连接在第三三极管Q3的发射极和基极之间，第三三极管Q3的发射极接地，第十六电阻R16的一端与第三三极管Q3的基极电连接，第十六电阻R16的另一端与控制器电连接。需要说明的是，第十六电阻R16的另一端是用于接收控制40输出的检测控制信号PDSG，主控器40接收到第二负载供电信号,就会输出检测控制信号PDSG到第一检测单元224，以控制第一检测电路224与第一负载的导通，进而实现对流经第一开关模块20的电信号的检测。

示例性的，控器40接收到第二负载供电信号后，输出检测控制信号PDSG到第十六电阻R16的另一端，此时该检测控制信号PDSG为高电平，然后第三三极管Q3导通，第六晶体管M6导通，第二三极管Q2导通，第五晶体管M5导通，第一检测电路224与第一负载21的导通，最后主控器40就可以通过检测流经第一检测电路224中采样电阻R9的电流，实现对流经第一开关模块20的电信号的检测。

继续参考图3，第一开关模块还包括第二二极管D2，第二二极管D2的阳极与第一负载21电连接，第二二极管的阴极与第一限流单元221和第一检测单元224电连接，第二二极管D2可以起到防反的作用，防止流经第一限流单元221、第一开关器件222和第一检测单元224的电信号反向传输至第一负载21，从而能够保持第一开关器件222和第一检测单元224稳定工作。

继续参考图1，第一负载21连接在电池包10的正极B+和第一开关模块22之间，和/或，第二负载31连接在电池包10的正极B+和第二开关模块32之间。

需要说明的是，第一负载21还可以连接在电池包10的负极和第一开关模块22之间，第二负载31还可以连接在电池包10的负极和第二开关模块32之间。

图4为本发明实施例提供的又一种电池控制电路的结构示意图，参考图4，第二开关模块32包括第二开关器件321和第二限流单元322，第二开关器件321的控制端通过第二限流单元322连接主控器40。

参考图4，第二开关器件321连接在第二负载31和电池包10之间，用于控制电池包10给第二负载31供电，当第二开关器件321导通时，电池包10给第二负载31供电。第二限流单元322连接在第二开关器件321和主控器40之间，用于限制流经第二开关器件321的电流，从而达到保护第二开关器件321的目的。

图5为本发明实施例提供的一种第二开关模块的电路图，参考图5，第二开关器件321包括第二晶体管M2。

示例性的，继续参考图5，第二晶体管M2为N型晶体管，当主控器40向第二晶体管M2的栅极提供高电平的信号时，可以控制第二晶体管M2导通，当开关控制单元223向第二晶体管M2的栅极提供低电平的信号时，可以控制第二晶体管M2断开。

第二限流单元322包括：第十七电阻R17和第十八电阻R18。具体的，第十七电阻R17和第十八电阻R18串联连接在第二晶体管M2的栅极和主控器40之间，本实施例可以通过第十七电阻R17和第十八电阻R18限制流入第二晶体管M2栅极的电流，从而达到保护第二晶体管M2的目的。

继续参考图5，第二开关模块32还包括：第十九电阻R19、第三二极管D3、第二稳压二极管ZD2。具体的，第二晶体管M2的漏极与第二负载31电连接，第二晶体管M2的源极与电池包的负极B-电连接，第十九电阻R19连接在主控器40和第二晶体管M2的源极之间，第三二极管D3和第二稳压二极管ZD2反向串联在主控器40和第二晶体管M2的源极之间，其中，第三二极管D3的阳极与主控器40电连接，第三二极管D3的阴极与第二稳压二极管ZD2的阴极电连接，第二稳压二极管ZD2的阳极与第二晶体管M2的源极电连接。

示例性的，主控器40在接收到第二负载供电信号，并检测到流经第一开关模块20的电信号低于第一设定值时，就会输出第二负载供电控制信号DGDM到第十八电阻R18的第二端，此时该第二负载供电控制信号DGDM为高电平，然后第二晶体管M2导通，第二负载31与电池包10导通，电池包10就可以给第二负载31供电。

本发明实施例的技术方案，通过主控器控制第一开关模块在休眠模式下保持导通，使电池包给第一负载电路中的第一负载供电，主控器接收到第二负载供电信号后，先检测流经第一开关模块的电信号，并在确定流经第一开关模块的电信号低于第一设定值后，控制第二开关模块导通，以使电池包给第二负载供电。如此，通过主控器控制第一开关模块在休眠模式下保持导通，可使第一负载一直处于充电状态，进而可以保证主控器在接收到第二负载供电信号，并确定第一负载已充电完成后就能立即控制第二开关模块导通，以使电池包给第二负载供电，解决了现有控制器不能及时响应放电回路的导通信号的问题，具有保证主控器能够及时响应第二负载供电信号以及防止出现因第一负载电路损坏而导致第二负载电路误导通的情况的有益效果。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池控制电路，其特征在于，包括：电池包、第一负载电路、第二负载电路和主控器，所述电池包分别给所述第一负载电路和所述第二负载电路供电；

所述第一负载电路包括串联的第一负载和第一开关模块，所述主控器连接所述第一开关模块的控制端；

所述第二负载电路包括串联的第二负载和第二开关模块，所述主控器连接所述第二开关模块的控制端；

所述主控器用于在接收到第二负载供电信号时，从休眠模式切换为放电模式；

在所述休眠模式，所述主控器控制所述第一开关模块导通；

在所述放电模式，所述主控器控制所述第一开关模块保持导通，且所述主控器在检测到流经所述第一开关模块的电信号低于第一设定值时控制所述第二开关模块导通。

2.根据权利要求1所述的电池控制电路，其特征在于，所述第一开关模块包括第一限流单元、第一开关器件、开关控制单元和第一检测单元；

所述第一限流单元和所述第一开关器件串联连接，且连接在所述第一负载和所述电池包之间；

所述开关控制单元连接在所述主控器和所述第一开关器件的控制端之间；

所述第一检测单元连接在所述第一负载和所述电池包之间，所述主控器连接所述第一检测单元的电流采样端。

3.根据权利要求2所述的电池控制电路，其特征在于，所述第一限流单元包括串联的多个限流电阻组，所述限流电阻组包括并联的多个限流电阻；

所述第一限流单元连接在所述第一负载和所述第一开关器件之间，或者，所述第一限流单元连接在所述第一开关器件和所述电池包之间。

4.根据权利要求2所述的电池控制电路，其特征在于，所述第一开关器件包括第一晶体管，所述第一晶体管的栅极连接所述开关控制单元。

5.根据权利要求4所述的电池控制电路，其特征在于，所述第一晶体管为N型晶体管。

6.根据权利要求2所述的电池控制电路，其特征在于，所述开关控制单元包括串联的温控器和温控开关，所述温控开关连接在所述主控器和所述第一开关器件的控制端之间，所述温控开关的控制端连接所述温控器的输出端；

所述温控器用于检测所述电池包的温度，并在电池包温度低于温度设定值时输出开关导通信号，或者，在所述电池包温度高于所述温度设定值时输出开关断开信号。

7.根据权利要求2所述的电池控制电路，其特征在于，所述第一检测单元包括采样电阻，所述采样电阻的两端还连接所述主控器。

8.根据权利要求1所述的电池控制电路，其特征在于，所述第一负载连接在所述电池包的正极和所述第一开关模块之间，和/或，所述第二负载连接在所述电池包的正极和所述第二开关模块之间。

9.根据权利要求1所述的电池控制电路，其特征在于，所述第二开关模块包括第二开关器件和第二限流单元，所述第二开关器件的控制端通过所述第二限流单元连接所述主控器。

10.根据权利要求9所述的电池控制电路，其特征在于，所述第二开关器件包括第二晶体管。