CN209329777U - 电源管理电路和供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供的电源管理电路和供电系统，涉及电源管理技术领域。该电源管理电路应用于包括控制器和开关电源的供电系统。电源管理电路包括供电控制模块、第一供电模块和第二供电模块，供电控制模块包括第一开关单元，第一供电模块包括储能变流单元和第一限流单元，第二供电模块包括第一电池单元、第二限流单元和第二开关单元。其中，所述第二开关单元在基于所述控制器的控制信号导通和/或所述储能变流单元通过外部电源获取到电能时，所述第一开关单元导通，以使所述第一电池单元和/或所述储能变流单元对所述开关电源供电。通过上述设置，可以使开关电源通过内部电池单元和外部电源双侧取电，从而提高电源管理的效率。

Description

电源管理电路和供电系统

技术领域

本实用新型涉及电源管理技术领域，具体而言，涉及一种电源管理电路和供电系统。

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重点，电池BMS系统的好坏成为决定电池系统的关键，尤其对于高压的电池系统，开关电源的作用尤为突出。

但是，经实用新型人研究发现，在现有技术中，电池BMS系统采用了高压电池进行供电，此类电源管理电路不可控，无法满足高压电池系统对开关电源的要求，不能实现开关电源通过内部电池单元和外部电源双侧取电，从而存在着电源管理的效率低的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种电源管理电路和供电系统，以改善现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用如下技术方案：

一种电源管理电路，应用于包括控制器和开关电源的供电系统，该电源管理电路包括：

供电控制模块，该供电控制模块包括第一开关单元，该第一开关单元的输入端与所述开关电源的第一端连接；

第一供电模块，该第一供电模块包括储能变流单元和第一限流单元，该储能变流单元的输出端与所述开关电源的第二端连接、输入端能够与外部电源连接以对该开关电源供电，该第一限流单元的第一端与所述储能变流单元的输出端连接、第二端与所述第一开关单元的控制端连接；

第二供电模块，该第二供电模块包括第一电池单元、第二限流单元和第二开关单元，该第一电池单元的正端与所述开关电源的第二端和所述第二限流单元的第一端分别连接、负端与所述第一开关单元的输出端连接，该第二开关单元的输入端与所述第二限流单元的第二端连接、控制端与所述控制器连接、输出端与所述第一开关单元的控制端连接；

其中，所述第二开关单元在基于所述控制器的控制信号导通和/或所述储能变流单元通过外部电源获取到电能时，所述第一开关单元导通，以使所述第一电池单元和/或所述储能变流单元对所述开关电源供电。

在本实用新型实施例较佳的选择中，该电源管理电路还包括：

第二电池单元，该第二电池单元的输出端与所述控制器的供电端连接；

其中，所述控制器在所述第一电池单元和/或所述储能变流单元对所述开关电源供电时，通过该开关电源获取电能以工作于第一状态；

所述控制器在所述第一电池单元和所述储能变流单元对所述开关电源停止供电时，通过所述第二电池单元获取电能以工作于第二状态。

在本实用新型实施例较佳的选择中，所述供电控制模块还包括第三限流单元，该第三限流单元的第一端与所述第一开关单元的输出端连接、第二端与所述第一电池单元的负端连接；

所述第一开关单元包括：

第一MOS管，该第一MOS管的栅极与所述第二开关单元的输出端连接、漏极与源极中的一个与所述开关电源的第一端连接、另一个通过所述第三限流单元与所述第一电池单元的负端连接。

在本实用新型实施例较佳的选择中，所述第一限流单元包括：

第一电阻，该第一电阻的第一端与所述储能变流单元的输出端连接、第二端与所述第一MOS管的栅极连接。

在本实用新型实施例较佳的选择中，所述第二开关单元包括：

第一继电器，该第一继电器的线圈与所述控制器连接、触头的两端分别与所述第二限流单元的第二端和所述第一MOS管的栅极连接。

在本实用新型实施例较佳的选择中，所述第二限流单元包括：

第二电阻，该第二电阻的第一端与所述第一电池单元的正端连接、第二端与所述第一继电器的触头连接。

在本实用新型实施例较佳的选择中，该电源管理电路还包括：

电容单元，该电容单元的两端与所述第一电池单元的两端连接；

第三开关单元，该第三开关单元的第一端与所述储能变流单元的输出端连接、第二端与所述第一电池单元的正端连接。

在本实用新型实施例较佳的选择中，该电源管理电路还包括：

第一稳压管，该第一稳压管的第一端连接所述第二电阻与所述第一继电器的触头连接的一端、第二端与所述第一电池单元的负端连接；

第二稳压管，该第二稳压管的第一端与所述第一MOS管的栅极连接、第二端与所述第一电池单元的负端连接。

在本实用新型实施例较佳的选择中，该电源管理电路还包括：

第一二极管，该第一二极管的第一端与所述第一电池单元的正端连接、第二端与所述电容单元的第一端连接；

第二二极管，该第二二极管的第一端与所述储能变流单元的输出端连接、第二端与所述电容单元的第一端连接。

本实用新型实施例还提供了一种供电系统，包括：控制器、开关电源和上述的电源管理电路。

本实用新型实施例提供的电源管理电路和供电系统，设置供电控制模块、第一供电模块和第二供电模块，供电控制模块包括第一开关单元，第一供电模块包括储能变流单元和第一限流单元，第二供电模块包括第一电池单元、第二限流单元和第二开关单元。其中，所述第二开关单元在基于所述控制器的控制信号导通和/或所述储能变流单元通过外部电源获取到电能时，所述第一开关单元导通，以使所述第一电池单元和/或所述储能变流单元对所述开关电源供电。通过上述设置，可以使开关电源通过内部电池单元和外部电源双侧取电，从而提高电源管理的效率。

进一步地，该电源管理电路还包括第二电池单元，所述控制器在所述电池单元和所述储能变流单元对所述开关电源停止供电时，通过所述第二电池单元获取电能以工作于低功耗状态，以避免内部电池单元过放损坏，从而提高电源管理的效率。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的供电系统的结构方框图。

图2为本实用新型实施例提供的控制器的结构方框图。

图3为本实用新型实施例提供的供电系统的另一结构方框图。

图4为本实用新型实施例提供的供电系统的另一结构方框图。

图5为本实用新型实施例提供的供电系统的电路原理图。

图标：10-供电系统；11-电源管理电路；12-控制器；121-存储单元；122- 处理单元；13-开关电源；100-供电控制模块；110-第一开关单元；120-第三限流单元；200-第一供电模块；210-储能变流单元；220-第一限流单元；300- 第二供电模块；310-第一电池单元；320-第二限流单元；330-第二开关单元； 331-第一继电器；400-第二电池单元；500-电容单元；600-第三开关单元； Q1-第一MOS管；R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；W1-第一稳压管；W2-第二稳压管；D1-第一二极管；D2-第二二极管。

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，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，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。在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种供电系统10，包括电源管理电路11、控制器12和开关电源13。

详细地，所述电源管理电路11与所述控制器12连接，以接收所述控制器12的控制信号。所述电源管理电路11与所述开关电源13连接，以传递电能至所述开关电源13。

结合图2，所述控制器12可以包括存储单元121和处理单元122。

其中，所述存储单元121和处理单元122之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述处理单元122用于执行所述存储单元 121中存储的可执行的计算机程序。

其中，所述存储单元121可以是，但不限于，随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(ProgrammableRead-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory， EEPROM)等。其中，存储单元121用于存储程序，所述处理单元122在接收到执行指令后，执行所述程序。

所述处理单元122可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理单元122可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

可以理解，图2所示的结构仅为示意，所述控制器12还可包括比图2 中所示更多或者更少的组件，或者具有与图2所示不同的配置。图2中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

结合图3，本实用新型实施例提供了一种可应用于供电系统10的电源管理电路11，可以包括供电控制模块100、第一供电模块200和第二供电模块300。

详细地，所述供电控制模块100可以包括第一开关单元110，该第一开关单元110的输入端与所述开关电源13的第一端连接。所述第一供电模块 200可以包括储能变流单元210和第一限流单元220，该储能变流单元210 的输出端与所述开关电源13的第二端连接、输入端能够与外部电源连接以对该开关电源13供电，该第一限流单元220的第一端与所述储能变流单元 210的输出端连接、第二端与所述第一开关单元110的控制端连接。所述第二供电模块300可以包括包括第一电池单元310、第二限流单元320和第二开关单元330，该第一电池单元310的正端与所述开关电源13的第二端和所述第二限流单元320的第一端分别连接、负端与所述第一开关单元110 的输出端连接，该第二开关单元330的输入端与所述第二限流单元320的第二端连接、控制端与所述控制器12连接、输出端与所述第一开关单元110 的控制端连接。

其中，所述第二开关单元330在基于所述控制器12的控制信号导通和 /或所述储能变流单元210通过外部电源获取到电能时，所述第一开关单元 110导通，以使所述第一电池单元310和/或所述储能变流单元210对所述开关电源13供电。

并且，所述第二开关单元330在基于所述控制器12的控制信号关断且所述储能变流单元210未通过外部电源获取到电能时，所述第一开关单元 110关断，以使所述第一电池单元310和所述储能变流单元210对所述开关电源13停止供电。

可选地，所述外部电源的具体设置不受限制，可以根据实际应用需求进行设置。例如，在一实施例中，所述外部电源可以是电网，在另一实施例中，所述外部电源可以是光伏发电板。

通过上述设置，可以使所述开关电源13通过内部电池单元和外部电源双侧取电，从而提高电源管理的效率。

可选地，所述第一电池单元310的具体设置不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，在本实施例中，所述第一电池单元310可以是锂电池模组，该锂电池模组在过充和过放的情况下很容易损坏。为了避免过放损坏，结合图4，所述电源管理电路11还可以包括第二电池单元400，该第二电池单元400的输出端与所述控制器12的供电端连接。

可选地，所述第二电池单元400的具体种类不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，在本实施例中，所述第二电池单元400可以包括18650锂电池。

其中，所述控制器12在所述第一电池单元310和/或所述储能变流单元210对所述开关电源13供电时，通过该开关电源13获取电能以工作于第一状态；所述控制器12在所述第一电池单元310和所述储能变流单元210对所述开关电源13停止供电时，通过所述第二电池单元400获取电能以工作于第二状态，以避免内部电池单元过放损坏，从而提高电源管理的效率。

应当理解的是，在本实施例中，所述第二状态是指所述控制器12没有进行任何实际工作，处于仅能够接收到外部控制信号的工作状态(如休眠状态)。所述第一状态是指，处于所述第二状态以外的其它工作状态，此时控制器12有进行实际工作，例如，控制器12可以通过开关器件对开关电源13的输出电压进行转换控制。

结合图5，所述供电控制模块100还包括第三限流单元120，该第三限流单元120的第一端与所述第一开关单元110的输出端连接、第二端与所述第一电池单元310的负端连接。

可选地，所述第三限流单元120的具体构成不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，在本实施例中，所述第三限流单元120可以包括第三电阻R3。其中，所述第三电阻R3可以包括一个电阻，也可以包括由多个电阻构成的电路，只要能够进行限流即可。

并且，所述第一开关单元110可以包括第一MOS管Q1，该第一MOS 管Q1的栅极与所述第二开关单元330的输出端连接、漏极与源极中的一个与所述开关电源13的第一端连接、另一个通过所述第三限流单元120与所述第一电池单元310的负端连接。

其中，根据所述第一MOS管Q1的类型不同，所述第一MOS管Q1 的连接方式不同。例如，在本实施例中，当所述第一MOS管Q1为P沟道 MOS管时，所述第一MOS管Q1的栅极与所述第二开关单元330的输出端连接、漏极与所述开关电源13的第一端连接、源极通过所述第三限流单元 120与所述第一电池单元310的负端连接。

又例如，在另一实施例中，当所述第一MOS管Q1为N沟道MOS管时，所述第一MOS管Q1的栅极与所述第二开关单元330的输出端连接、源极与所述开关电源13的第一端连接、漏极通过所述第三限流单元120与所述第一电池单元310的负端连接。

可选地，所述第一限流单元220的具体构成不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，在本实施例中，所述第一限流单元220可以包括第一电阻R1，该第一电阻R1的第一端与所述储能变流单元210的输出端连接、第二端与所述第一MOS管Q1的栅极连接。其中，所述第一电阻 R1可以包括一个电阻，也可以包括由多个电阻构成的电路，只要能够进行限流即可。

可选地，所述第二开关单元330的具体构成不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，在本实施例中，所述第二开关单元330可以包括第一继电器331，该第一继电器331的线圈与所述控制器12连接、触头的两端分别与所述第二限流单元320的第二端和所述第一MOS管Q1的栅极连接。

可选地，所述第二限流单元320的具体构成不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，在本实施例中，所述第二限流单元320可以包括第二电阻R2，该第二电阻R2的第一端与所述第一电池单元310的正端连接、第二端与所述第一继电器331的触头连接。其中，所述第二电阻R2可以包括一个电阻，也可以包括由多个电阻构成的电路，只要能够进行限流即可。

进一步地，所述电源管理电路11还包括电容单元500和第三开关单元 600。

详细地，该电容单元500的两端与所述第一电池单元310的两端连接。该第三开关单元600的第一端与所述储能变流单元210的输出端连接、第二端与所述第一电池单元310的正端连接。

其中，所述电容单元500的具体构成不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，在本实施例中，所述电容单元500可以包括一个电容，也可以包括由多个电容组成的电路，只要能够进行滤波即可。

可选地，所述第三开关单元600的具体设置不受限制，可以根据实际应用需求进行设置。例如，在一实施例中，所述第三开关单元600可以是 MOS管，以使所述储能变流单元210可以通过导通的该MOS管向所述第一电池单元310供电。又例如，在另一实施例中，所述第三开关单元600 可以是继电器，该继电器的线圈与所述控制器12连接以接收所述控制器12 的控制信号、触头的两端分别与所述储能变流单元210和所述第一电池单元310连接，以使所述储能变流单元210可以通过导通的该继电器向所述第一电池单元310供电，并且可以基于所述控制器12的控制信号断开，以避免所述第一电池单元310过充损坏。

进一步地，所述电源管理电路11还可以包括第一稳压管W1和第二稳压管W2。

详细地，该第一稳压管W1的第一端连接所述第二电阻R2与所述第一继电器331的触头连接的一端、第二端与所述第一电池单元310的负端连接。该第二稳压管W2的第一端与所述第一MOS管Q1的栅极连接、第二端与所述第一电池单元310的负端连接。

进一步地，所述电源管理电路11还可以包括第一二极管D1和第二二极管D2。

详细地，该第一二极管D1的第一端与所述第一电池单元310的正端连接、第二端与所述电容单元500的第一端连接，以防止在所述第一电池单元310向开关电源13供电时出现反接。该第二二极管D2的第一端与所述储能变流单元210的输出端连接、第二端与所述电容单元500的第一端连接，以防止在所述储能变流单元210向开关电源13供电时出现反接。

综上所述，本实用新型实施例提供的电源管理电路11和供电系统10，设置供电控制模块100、第一供电模块200和第二供电模块300，供电控制模块100包括第一开关单元110，第一供电模块200包括储能变流单元210 和第一限流单元220，第二供电模块300包括第一电池单元310、第二限流单元320和第二开关单元330。其中，所述第二开关单元330在基于所述控制器12的控制信号导通和/或所述储能变流单元210通过外部电源获取到电能时，所述第一开关单元110导通，以使所述第一电池单元310和/或所述储能变流单元210对所述开关电源13供电。通过上述设置，可以使开关电源13通过内部电池单元和外部电源双侧取电，从而提高电源管理的效率。

进一步地，该电源管理电路11还包括第二电池单元400，所述控制器 12在所述第一电池单元310和所述储能变流单元210对所述开关电源13停止供电时，通过所述第二电池单元400获取电能以工作于低功耗状态，以避免内部电池单元过放损坏，从而提高电源管理的效率。

Claims (10)

1.一种电源管理电路，其特征在于，应用于包括控制器和开关电源的供电系统，该电源管理电路包括：

供电控制模块，该供电控制模块包括第一开关单元，该第一开关单元的输入端与所述开关电源的第一端连接；

第一供电模块，该第一供电模块包括储能变流单元和第一限流单元，该储能变流单元的输出端与所述开关电源的第二端连接、输入端能够与外部电源连接以对该开关电源供电，该第一限流单元的第一端与所述储能变流单元的输出端连接、第二端与所述第一开关单元的控制端连接；

第二供电模块，该第二供电模块包括第一电池单元、第二限流单元和第二开关单元，该第一电池单元的正端与所述开关电源的第二端和所述第二限流单元的第一端分别连接、负端与所述第一开关单元的输出端连接，该第二开关单元的输入端与所述第二限流单元的第二端连接、控制端与所述控制器连接、输出端与所述第一开关单元的控制端连接；

其中，所述第二开关单元在基于所述控制器的控制信号导通和/或所述储能变流单元通过外部电源获取到电能时，所述第一开关单元导通，以使所述第一电池单元和/或所述储能变流单元对所述开关电源供电。

2.如权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于，该电源管理电路还包括：

第二电池单元，该第二电池单元的输出端与所述控制器的供电端连接；

其中，所述控制器在所述第一电池单元和/或所述储能变流单元对所述开关电源供电时，通过该开关电源获取电能以工作于第一状态；

所述控制器在所述第一电池单元和所述储能变流单元对所述开关电源停止供电时，通过所述第二电池单元获取电能以工作于第二状态。

3.如权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于，所述供电控制模块还包括第三限流单元，该第三限流单元的第一端与所述第一开关单元的输出端连接、第二端与所述第一电池单元的负端连接；

所述第一开关单元包括：

第一MOS管，该第一MOS管的栅极与所述第二开关单元的输出端连接、漏极与源极中的一个与所述开关电源的第一端连接、另一个通过所述第三限流单元与所述第一电池单元的负端连接。

4.如权利要求3所述的电源管理电路，其特征在于，所述第一限流单元包括：

第一电阻，该第一电阻的第一端与所述储能变流单元的输出端连接、第二端与所述第一MOS管的栅极连接。

5.如权利要求3所述的电源管理电路，其特征在于，所述第二开关单元包括：

第一继电器，该第一继电器的线圈与所述控制器连接、触头的两端分别与所述第二限流单元的第二端和所述第一MOS管的栅极连接。

6.如权利要求5所述的电源管理电路，其特征在于，所述第二限流单元包括：

第二电阻，该第二电阻的第一端与所述第一电池单元的正端连接、第二端与所述第一继电器的触头连接。

7.如权利要求6所述的电源管理电路，其特征在于，该电源管理电路还包括：

电容单元，该电容单元的两端与所述第一电池单元的两端连接；

第三开关单元，该第三开关单元的第一端与所述储能变流单元的输出端连接、第二端与所述第一电池单元的正端连接。

8.如权利要求7所述的电源管理电路，其特征在于，该电源管理电路还包括：

第一稳压管，该第一稳压管的第一端连接所述第二电阻与所述第一继电器的触头连接的一端、第二端与所述第一电池单元的负端连接；

第二稳压管，该第二稳压管的第一端与所述第一MOS管的栅极连接、第二端与所述第一电池单元的负端连接。

9.如权利要求7所述的电源管理电路，其特征在于，该电源管理电路还包括：

第一二极管，该第一二极管的第一端与所述第一电池单元的正端连接、第二端与所述电容单元的第一端连接；

第二二极管，该第二二极管的第一端与所述储能变流单元的输出端连接、第二端与所述电容单元的第一端连接。

10.一种供电系统，其特征在于，包括：控制器、开关电源和权利要求1-9任意一项所述的电源管理电路。