CN209297142U - 一种电池控制装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池控制装置及系统，电池控制装置包括控制核心、脉冲驱动、电源模块及模拟前端。控制核心能够通过控制脉冲驱动的启停控制电源模块的启停。电源模块启动后，能够给控制核心供电，以使控制核心使用从电源模块中获取的电能启动模拟前端。电源模块关闭后，控制核心无法获取电源模块的电能，此时控制模拟前端关闭。使用本实用新型提供的电池控制装置及系统，使得控制核心能够控制模拟前端在电源模块工作时才运行，防止了模拟前端一直消耗供电电池的电量，避免了供电浪费。

Description

一种电池控制装置及系统

技术领域

本实用新型涉及电池管理领域，具体而言，涉及一种电池控制装置及系统。

背景技术

随着绿色节能概念的推广，动力电池系统和储能电池系统成为新能源行业发展的生力军，电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，简称BMS)作为电池系统的核心环节在动力和储能电池领域发挥着越来越大的作用，BMS系统的好坏直接决定电池系统的稳定性。

目前BMS系统供电存在以下问题：首先，BMS系统的模拟前端直接从BMS系统供电电池取电，会导致BMS系统供电电池损耗过快。其次，BMS系统一旦死机不会自动停止运作，依旧会一直消耗BMS系统供电电池电量，不仅会消耗BMS系统供电电池的使用寿命，并且还可能损坏整个BMS系统。

有鉴于此，如何降低BMS系统模拟前端的供电浪费是现目前需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电池控制装置及系统。

第一方面，本实用新型提供一种电池控制装置，包括控制核心、脉冲驱动、电源模块及模拟前端；

所述脉冲驱动与所述电源模块连接，用于控制所述电源模块的启停；

所述电源模块与所述控制核心连接，用于在启动时为所述控制核心供电；

所述控制核心分别与所述脉冲驱动和模拟前端连接，用于控制所述脉冲驱动的启停，并在所述电源模块为所述控制核心供电时控制所述模拟前端启动，在所述电源模块未为所述控制核心供电时控制所述模拟前端停止。

可选地，所述控制核心与所述脉冲驱动通过启动电路连接；

所述启动电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容及第二电容；

所述控制核心的输出端与所述第一电容并联；

所述第一电容的一端与所述第二电容的一端通过所述第一电阻连接；

所述第一电容的另一端与所述第二电容的另一端通过所述第二电阻连接；

所述第二电阻和所述第二电容均与地连接；

所述第三电阻的一端连接于所述第一电阻与所述第二电容之间、另一端与所述脉冲驱动连接，所述启动电路输出启动信号到所述脉冲驱动的输入端，以控制所述脉冲驱动的启停。

可选地，所述脉冲驱动与所述电源模块之间通过驱动电路连接；

所述驱动电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第三电容、第四电容、第五电容、第一三极管和第二三极管；

所述脉冲驱动的输出端与所述第三电容的一端连接；

所述第三电容的另一端与所述第四电容的一端通过第四电阻连接，所述第四电容的另一端接地；

所述第五电阻与所述第四电容并联；

所述第一三极管的基极与所述第四电容未接地的一端连接、集电极与发射极通过所述第五电容连接，所述第一三极管的集电极与所述第六电阻的一端连接；

所述第七电阻的一端连接于所述第一三极管的集电极与所述第五电容之间，所述第七电阻的另一端与所述第二三极管的基极连接；

所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极与第八电阻的一端连接；

所述电源模块的输入端连接于所述第二三极管的集电极与所述第八电阻之间；

所述驱动电路将所述控制核心输入的脉冲信号转化为高电平信号输出到所述电源模块，以使所述电源模块启动。

可选地，所述电池控制装置还包括18650锂电池；

所述18650锂电池与所述控制核心连接，用于为所述控制核心提供低功耗工作时的电量；

所述18650锂电池与所述电源模块连接，在所述电源模块启动时从所述电源模块中补充电量。

可选地，所述第一三极管与第二三极管为MMBT2222AAL贴片三极管。

可选地，所述控制核心的输出端包括继电器开关；

所述控制核心通过所述继电器开关与所述启动电路连接。

可选地，所述电源模块的输入端包括外部驱动控制器；

所述外部驱动控制器连接于所述第二三极管的集电极与所述第八电阻之间，用于接收所述驱动电路发出的高电平信号。

可选地，所述外部驱动控制器为光耦开关。

可选地，所述控制核心为STM32F107VCT6微控制器。

第二方面，本实用新型还提供一种电池控制系统，包括储能电池及第一方面所述的电池控制装置；

所述电池控制装置与所述储能电池连接，用于管理所述储能电池的状态。

本实用新型提供一种电池控制装置及系统，电池控制装置包括控制核心、脉冲驱动、电源模块及模拟前端。控制核心能够通过控制脉冲驱动的启停控制电源模块的启停。电源模块启动后，能够给控制核心供电，以使控制核心使用从电源模块中获取的电能启动模拟前端。电源模块关闭后，控制核心无法获取电源模块的电能，此时控制模拟前端关闭。使用本实用新型提供的电池控制装置及系统，使得控制核心能够控制模拟前端在电源模块工作时才运行，防止了模拟前端一直消耗供电电池的电量，避免了供电浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电池控制装置的示例性结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的启动电路的示例性电路图；

图3为本实用新型实施例提供的驱动电路的示例性电路图；

图4为本实用新型实施例提供的微控制器的示意图。

图标：1-控制核心；2-脉冲驱动；3-电源模块；4-模拟前端。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

请参照图1，图1为本实用新型实施例提供的电池控制装置的示例性结构框图，包括控制核心1、脉冲驱动2、电源模块3及模拟前端4。

所述脉冲驱动2与所述电源模块3连接，用于控制所述电源模块3的启停。

所述电源模块3与所述控制核心1连接，用于在启动时为所述控制核心1供电。

所述控制核心1分别与所述脉冲驱动2和模拟前端4连接，用于控制所述脉冲驱动2的启停，并在所述电源模块3为所述控制核心1供电时控制所述模拟前端4启动，在所述电源模块3未为所述控制核心1供电时控制所述模拟前端4停止。

在本实施例中，当控制核心1接收到外部控制信号(可以是电平信号，例如，由高电平切换到低电平)指令时，控制核心1控制脉冲驱动2启动。脉冲驱动2启动后，对电源模块3发出控制信号，电源模块3启动后，可以接通外部电源，以获取电能。电源模块3开始工作后，向控制核心1供电。控制核心1获取电源模块3提供的电能后，控制模拟前端4开始工作。当控制核心1停止接收外部控制信号时，控制核心1控制脉冲驱动2停止工作。脉冲驱动2停止工作后电源模块3也与外部电源断开连接，此时电源模块3停止给控制核心1供电，控制核心1在失去电源模块3供电后关闭模拟前端4。

在一种示例性实施方式中，所述控制核心1与所述脉冲驱动2可以通过启动电路连接。

请参照图2，图2为本实用新型实施例提供的启动电路的示例性电路图。所述启动电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1及第二电容C2。

所述控制核心1的输出端与所述第一电容C1并联。

所述第一电容C1的一端与所述第二电容C2的一端通过所述第一电阻R1连接。

所述第一电容C1的另一端与所述第二电容C2的另一端通过所述第二电阻R2连接。

所述第二电阻R2和所述第二电容C2均与地连接。

所述第三电阻R3的一端连接于所述第一电阻R1与所述第二电容C2之间、另一端与所述脉冲驱动2连接，所述启动电路输出启动信号到所述脉冲驱动2的输入端，以控制所述脉冲驱动2的启停。

在本实施例中，控制核心1可以通过启动电路对脉冲驱动2进行控制，外部控制信号可以是高低电平的变换。例如，请返回参阅图2，当启动电路中Key WakeUp+与KeyWakeUp-断开时，此时可以得到一个3.3V的高电平信号传送到Key_Wake_MCU中，而当启动电路中Key WakeUp+与Key WakeUp-闭合时，此时可以得到一个0V的低电平信号传送到Key_Wake_MCU中。由此可以根据高低电平的切换，控制脉冲驱动2的启停。例如，在本实施例中，外部控制信号可以是3.3V的高电平信号，当脉冲驱动2接收到3.3V的高电平信号后，开始运行，而当脉冲驱动2接收到低电平信号后，停止运行。

在一种示例性实施方式中，所述脉冲驱动2与所述电源模块3之间可以通过驱动电路连接。

请参照图3，图3为本实用新型实施例提供的驱动电路的示例性电路图。

所述驱动电路包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一三极管Q1和第二三极管Q2。

所述脉冲驱动2的输出端与所述第三电容C3的一端连接。

所述第三电容C3的另一端与所述第四电容C4的一端通过第四电阻R4连接，所述第四电容C4的另一端接地。

所述第五电阻R5与所述第四电容C4并联。

所述第一三极管Q1的基极与所述第四电容C4未接地的一端连接、集电极与发射极通过所述第五电容C5连接，所述第一三极管Q1的集电极与所述第六电阻R6的一端连接。

所述第七电阻R7的一端连接于所述第一三极管Q1的集电极与所述第五电容C5之间，所述第七电阻R7的另一端与所述第二三极管Q2的基极连接。

所述第二三极管Q2的发射极接地，所述第二三极管Q2的集电极与第八电阻R8的一端连接。

所述电源模块3的输入端连接于所述第二三极管Q2的集电极与所述第八电阻R8之间。

所述驱动电路将所述控制核心1输入的脉冲信号转化为高电平信号输出到所述电源模块3，以使所述电源模块3启动。

在本实施例中，脉冲驱动2可以通过驱动电路对电源模块3进行启停。请返回参阅图3，驱动电路的输入端Powerdown PWM可以输入一个脉冲信号，第六电阻与第七电阻可以接入一个3.3V的高电平，此时，输入的脉冲信号经过驱动电路后，可以在驱动电路的输出端Powerdown输出一个高电平信号，通过输出的高电平信号使电源模块3启动，而当脉冲驱动2停止输出脉冲信号到驱动电路的输入端后，驱动电路的输出端可以输出一个0V的低电平信号到电源模块3，使电源模块3停止运行。

应当理解的是，在本实施例中，采用脉冲驱动2输入脉冲信号转换为高电平信号对电源模块3进行控制可以防止由于机器或者软件故障造成死机时无法自动停止电源模块3运行的问题。实用新型人在研究的过程中发现，在现有技术中，若直接采用高电平来控制电源模块3的启停，由于电池控制装置与上级系统之间存在通信交互，电池控制装置中的各项运行也由软件参与，当软件发生运行错误死机时，由于控制启动电源模块3的方式是高电平激活运行，而高电平都是直接从外部接入，此时软件运行错误，无法对高电平进行控制，电源模块3还在一直运行，此时控制核心1无法正确的运行，电池控制系统也无法自动的判定死机情况进而停止电源模块3运行，持续下去，会对整个电池控制装置造成损害，同时也无法实现快速的电池控制装置的复位。

有鉴于此，实用新型人采用本实施例中提供的脉冲驱动2发出的脉冲信号对电源模块3进行控制，控制脉冲驱动2发射出脉冲信号本身就是由电池控制装置中的软件完成，所以当电源控制装置中的软件出现运行错误时，无法控制脉冲驱动2发射脉冲信号，而电源模块3也不能从驱动电路中获取由脉冲信号转换而来的高电平信号，无法工作。能够保证由于软件运行错误发生死机时，电源模块3不会继续工作，保证了电池控制装置的安全。并且可以通过重新激活脉冲驱动2，使电源模块3重启复位。

进一步地，所述电池控制装置还包括18650锂电池。

所述18650锂电池与所述控制核心1连接，用于为所述控制核心1提供低功耗工作时的电量，应当理解的是，在本实施例中，控制核心1低功耗工作是指控制核心1没有进行任何实际操作，仅仅处于能够接受到外部控制信号的工作状态。

所述18650锂电池与所述电源模块3连接，在所述电源模块3启动时从所述电源模块3中补充电量。

在本实施例中，电池控制装置本身的供电电池可以是18650锂电池。当外部控制信号没有输入时，电池控制装置并没有实际运行，而电池控制装置为了保证当有外部控制信号输入时及时响应，可以从电池控制装置本身的18650锂电池获取维持最低功耗的电能。

应当理解的是，在本实施中，通过控制核心1、驱动电路及电源模块3之间的运行关系，能够使模拟前端4在电池控制模块无实际运作时不从18650锂电池获取电量，而仅当电源模块3接通外部电源时，控制核心1才会启动模拟前端4，此时电池控制装置有实际运作，控制核心1处于高功耗的状态，控制核心1从电源模块3中获取电能实现对模拟前端4的操控，而18650锂电池也可以在电源模块3启动时从电源模块3中补充电能。

进一步地，所述第一三极管与第二三极管为MMBT2222AAL贴片三极管。

进一步地，所述控制核心1的输出端包括继电器开关。

所述控制核心1通过所述继电器开关与所述启动电路连接。

在本实施例中，控制核心1可以通过一个继电器开关与启动电路连接。在本实施例的其他实施方式中，控制核心1也可以通过MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金属-氧化物半导体场效应晶体管)开关、IBGT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)开关与启动电路连接。

进一步地，所述电源模块3的输入端包括外部驱动控制器。

所述外部驱动控制器连接于所述第二三极管Q2的集电极与所述第八电阻R8之间，用于接收所述驱动电路发出的高电平信号。

进一步地，所述外部驱动控制器为光耦开关。

请参照图4，图4为本实用新型实施例提供的微控制器示意图。所述控制核心1为STM32F107VCT6微控制器。

在本实施例中，控制核心1可以是STM32F107VCT6微控制器，脉冲驱动2、电源模块3也可以集成在STM32F107VCT6微控制器中。STM32F107VCT6微控制器的17引脚与18引脚可以分别作为启动电路的输入端Key WakeUp+和Key WakeUp-。17引脚与18引脚可以外接一个空气开关，以实现切换高低电平信号的作用。STM32F107VCT6微控制器的23引脚可以作为启动电路中的输出端Key_Wake_MCU与脉冲驱动2对应线路连接，以控制脉冲驱动启动。STM32F107VCT6微控制器的68引脚可以作为驱动电路的输入端Powerdown PWM，用于发出脉冲信号转化为高电平信号控制电源模块3。

应当理解的是，在本实施例中，STM32F107VCT6微控制器的68引脚发出的可以是PMW(Pulse Width Modulation，脉宽调制)波。

应当理解，本实用新型实施例的各电路中，还存在其他器件和连线，这些器件和连线用以确保各电路的稳定运行，本实施例在此不作一一说明。

本实施例还提供一种电池控制系统，包括储能电池及前述的电池控制装置。

所述电池控制装置与所述储能电池连接，用于管理所述储能电池的状态。

综上所述，本实用新型提供一种电池控制装置及系统，电池控制装置包括控制核心、脉冲驱动、电源模块及模拟前端。控制核心能够通过控制脉冲驱动的启停控制电源模块的启停。电源模块启动后，能够给控制核心供电，以使控制核心使用从电源模块中获取的电能启动模拟前端。电源模块关闭后，控制核心无法获取电源模块的电能，此时控制模拟前端关闭。使用本实用新型提供的电池控制装置及系统，使得控制核心能够控制模拟前端在电源模块工作时才运行，防止了模拟前端一直消耗供电电池的电量，避免了供电浪费。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池控制装置，其特征在于，包括控制核心、脉冲驱动、电源模块及模拟前端；

所述脉冲驱动与所述电源模块连接，用于控制所述电源模块的启停；

所述电源模块与所述控制核心连接，用于在启动时为所述控制核心供电；

所述控制核心分别与所述脉冲驱动和模拟前端连接，用于控制所述脉冲驱动的启停，并在所述电源模块为所述控制核心供电时控制所述模拟前端启动，在所述电源模块未为所述控制核心供电时控制所述模拟前端停止。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制核心与所述脉冲驱动通过启动电路连接；

所述启动电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容及第二电容；

所述控制核心的输出端与所述第一电容并联；

所述第一电容的一端与所述第二电容的一端通过所述第一电阻连接；

所述第一电容的另一端与所述第二电容的另一端通过所述第二电阻连接；

所述第二电阻和所述第二电容均与地连接；

所述第三电阻的一端连接于所述第一电阻与所述第二电容之间、另一端与所述脉冲驱动连接，所述启动电路输出启动信号到所述脉冲驱动的输入端，以控制所述脉冲驱动的启停。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述脉冲驱动与所述电源模块之间通过驱动电路连接；

所述驱动电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第三电容、第四电容、第五电容、第一三极管和第二三极管；

所述脉冲驱动的输出端与所述第三电容的一端连接；

所述第三电容的另一端与所述第四电容的一端通过第四电阻连接，所述第四电容的另一端接地；

所述第五电阻与所述第四电容并联；

所述第一三极管的基极与所述第四电容未接地的一端连接、集电极与发射极通过所述第五电容连接，所述第一三极管的集电极与所述第六电阻的一端连接；

所述第七电阻的一端连接于所述第一三极管的集电极与所述第五电容之间，所述第七电阻的另一端与所述第二三极管的基极连接；

所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极与第八电阻的一端连接；

所述电源模块的输入端连接于所述第二三极管的集电极与所述第八电阻之间；

所述驱动电路将所述控制核心输入的脉冲信号转化为高电平信号输出到所述电源模块，以使所述电源模块启动。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池控制装置还包括18650锂电池；

所述18650锂电池与所述控制核心连接，用于为所述控制核心提供低功耗工作时的电量；

所述18650锂电池与所述电源模块连接，在所述电源模块启动时从所述电源模块中补充电量。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一三极管与第二三极管为MMBT2222AAL贴片三极管。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制核心的输出端包括继电器开关；

所述控制核心通过所述继电器开关与所述启动电路连接。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电源模块的输入端包括外部驱动控制器；

所述外部驱动控制器连接于所述第二三极管的集电极与所述第八电阻之间，用于接收所述驱动电路发出的高电平信号。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述外部驱动控制器为光耦开关。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制核心为STM32F107VCT6微控制器。

10.一种电池控制系统，其特征在于，包括储能电池及权利要求1-9中任一项所述的电池控制装置；

所述电池控制装置与所述储能电池连接，用于管理所述储能电池的状态。