CN209336500U - 一种应用于电动汽车的电池管理系统和电动汽车 - Google Patents

一种应用于电动汽车的电池管理系统和电动汽车 Download PDF

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Abstract

一种应用于电动汽车的电池管理系统和电动汽车，该电池管理系统包括：电池管理电路；开关电路，连接于所述电池管理电路和所述电动汽车的电池之间；计时电路；或门电路，输入端连接所述计时电路和所述电池管理电路，输出端连接所述开关电路，在收到所述计时电路输入的计时信号时，所述或门电路控制所述开关电路连通所述电池和所述电池管理电路；当所述电池管理电路撤销所述自杀维持信号时，所述或门电路控制所述开关电路断开所述电池管理电路和所述电池。该电池管理电路可以定时被计时信号唤醒以检测电池状态，在完成电池状态检测后，通过撤销自杀维持信号即可断电，不会引起电池馈电而降低电池的电量。

Description

一种应用于电动汽车的电池管理系统和电动汽车
技术领域
本实用新型属于电动汽车领域，尤其是一种应用于电动汽车的电池管理系统、方法和电动汽车。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
新能源汽车(即电动汽车)使用电池供电，处理不当或者保护不及时很容易引发安全问题。由于电动汽车的电池管理系统(BMS)一般由电池供电，当电动汽车断电后，特别是长时间停放，电池管理系统不工作而失去了对电池的保护机制。但是，BMS持续工作又很容易造成电能损耗浪费，容易引发电池馈电。
实用新型内容
鉴于以上内容，有必要提供一种应用于电动汽车的电池管理系统和电动汽车，可以定时唤醒对电池状态进行检测。
一种应用于电动汽车的电池管理系统，包括：
电池管理电路；
开关电路，连接于所述电池管理电路和所述电动汽车的电池之间，用于连通或者断开所述电池管理电路和所述电动汽车的电池；
计时电路，用于输出具有预设维持时间的计时信号；
或门电路，输入端连接所述计时电路和所述电池管理电路，输出端连接所述开关电路，在收到所述计时电路输入的计时信号时，所述或门电路控制所述开关电路连通所述电池和所述电池管理电路，使得所述电池管理电路得电并向所述或门电路输出自杀维持信号以在所述计时信号消失后所述开关电路处于闭合状态；当所述电池管理电路撤销所述自杀维持信号时，所述或门电路控制所述开关电路断开所述电池管理电路和所述电池。
优选地，所述电池管理电路包括：
电源控制电路；
处理器，分别连接所述电源控制电路和所述或门电路，在所述开关电路连通时，所述电源控制电路从所述电池得电并供电至所述处理器，所述处理器向所述或门电路输出所述自杀维持信号。
优选地，所述处理器连接所述计时电路，用于配置所述计时电路。
优选地，所述计时电路包括实时时钟芯片、计时电池和触发器锁存电路，所述计时电池与所述实时时钟芯片连接，所述实时时钟芯片通过所述触发器锁存电路与所述或门电路连接，用于通过所述触发器锁存电路向所述或门电路输出所述计时信号。
优选地，所述计时电池为充电电池，所述计时电池与所述电池管理电路连接，在所述电池管理电路与所述电池连通时，所述电池管理电路对所述计时电池充电。
优选地，所述计时电池为超级电容。
优选地，所述处理器通过I2C总线连接所述实时时钟芯片，用于配置所述实时时钟芯片。
优选地，所述触发器锁存电路包括D触发器，所述D触发器的输入端连接所述计时电路，输出端连接所述或门电路的输入端，所述D触发器收到所述实时时钟芯片发出的时钟信号时，向所述或门电路输出所述计时信号使得所述或门电路控制所述开关电路连通所述电池和所述电池管理电路。
一种电动汽车，包括电池，还包括上述的电池管理系统，所述电池管理系统连接所述电池。
相较于现有技术，上述的应用于电动汽车的电池管理系统和电动汽车通过计时电路产生计时信号时，所述或门电路控制所述开关电路连通所述动力电池和所述电池管理电路，使得所述电池管理电路得电并向所述或门电路输出自杀维持信号以在所述计时信号消失后所述开关电路处于闭合状态；当所述电池管理电路撤销所述自杀维持信号时，所述或门电路控制所述开关电路断开所述电池管理电路和所述电池。因此，电池管理电路可以被计时信号唤醒以检测电池状态，在完成电池状态检测后，通过撤销自杀维持信号即可断电，不会引起电池馈电而降低电池的电量。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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是电池管理系统的电路示意图。
图2是图1中触发锁存电路的示意图。
图3是电池管理方法的流程图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。
在本实用新型的各实施例中，为了便于描述而非限制本实用新型，本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
图1是电池管理系统的电路示意图。如图1所示，应用于电动汽车的电池管理系统200包括电池管理电路210、开关电路220、计时电路240和或门电路230，通过计时电路240定时发出计时信号触发开关电路220连通以唤醒电池管理电路210，在电池管理电路210完成对电池100状态的检测后，控制开关电路220断开电池管理电路210以避免电池100馈电而降低电池100的电量。
电池管理电路210通过电池100供电，用于检查动力电池的状态，在动力电池状态存在异常时可以向外发出提示信息，例如发出声光报警或者向智能终端发出异常提示信息等。本实施方式中，电池管理电路210包括电源控制电路212和处理器211。电源控制电路212和处理器211连接，用于向处理器211供电。电池管理电路210用于输入的电流和电压进行调整，使得输出的电流和电压匹配其他模以满足对其他电路模块的供电需求。例如，电池管理电路210通过对电池100的电压和电流调节，输出3.3V的输出电压以对处理器211供电。处理器211分别连接所述电源控制电路212和所述或门电路230。处理器211包含但不限于中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微控制单元(Micro Controller Unit，MCU)等用于解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据的装置。在所述开关电路220连通时，所述电源控制电路212从所述电池100得电并供电至所述处理器211，所述处理器211向所述或门电路230输出所述自杀维持信号。在处理器211得电后，可以执行对电池100进行检测的相关程序以完成电池100检测处理。在处理器211完成电池100检测后，处理器211控制控制撤销该自杀维持信号，即停止输出该自杀维持信号。
开关电路220连接于所述电池管理电路210和所述电动汽车的电池100之间，用于连通或者断开所述电池管理电路210和所述电动汽车的电池100。本领域技术人员可以采用多种现有的电气电子元件实现开关功能，例如开关电路220可以包括三极管2433、晶闸管或者继电器元件，通过控制端的控制信号以导通或者断开电路。
计时电路240用于输出具有预设维持时间的计时信号。计时电路240可以周期性的输出该计时信号，也可以按照预设的可变的时间间隔输出计时信号，或者根据外界输出的时钟信号以输出该计时信号。本实施方式中，所述处理器211连接所述计时电路240，用于配置所述计时电路240，例如配置计时电路240产生计时信号的周期或者触发条件、初始化数据等。处理器211可以在初次对该计时电路240进行配置，在后续的唤醒过程中则不再需要再次对计时电路240进行配置。此外，本领域技术人员也可以根据需要操作使得处理器211修改或者重新对计时电路240进行配置。
如图1所示，所述计时电路240包括实时时钟芯片241(RTC)、计时电池242和触发器锁存电路243。所述计时电池242与所述实时时钟芯片241连接，用于对实时时钟芯片241进行供电。计时电池242优选采用可充电电池或者超级电容，在开关电路220断开时，由计时电池242放电向计时电路240提供电源；在开关电路220连通时，计时电池242可从电池管理电路210的电源控制电路212处得电以充电，实现长时间的供电。其中，所述的超级电容又名电化学电容，双电层电容器、黄金电容、法拉电容，是一种通过极化电解质来储能的一种电化学元件，其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，可以反复充放电数十万次。发明人在应用过程中发现，超级电容供电时长可达一个月之久，可靠性更高。所述实时时钟芯片241通过所述触发器锁存电路243与所述或门电路230连接，用于通过所述触发器锁存电路243向所述或门电路230输出所述计时信号。实时时钟芯片241可以是型号为DS1302、DS1307、PCF8485的芯片，可间歇性的输出时钟信号(即CLK信号)，通过I2C总线连接所述处理器211，处理器211可以通过应用软件配置实现对实时时钟芯片241的定时时间的设置。
图2是图1中触发锁存电路的示意图。如图2所示，所述触发器锁存电路243包括D触发器2431、电源稳压器2432和三极管2433。
实时时钟芯片241产生的CLK信号通过三级管连接所述D触发器2431的输入端CLK，此外，输入端CLK还依次通过电阻和开关连接至电源稳压器2432的输出端，以及通过一开关连接至GND端，这样，通过改变输入端连接的开关的开合状态即可改变输入端CLK为高电平或者低电平。D触发器2431的输入端D通过一电阻连接至电源稳压器2432的输出端，并且通过一开关连接至GND。这样，通过改变开关的开合状态即可修改输入端D为高电平或者低电平。D触发器2431的输出端Q连接所述或门电路230的输入端。D触发器2431的电源端通过电源稳压器2432进行供电。
因此，当CLK信号为高电平时，D触发器2431的输出端Q亦为高电平。当CLK信号超过该预设维持时间而变为低电平时，D触发器2431的输出端Q亦为低电平。这样，即使实时时钟芯片241输出的信号持续时间段，且不具有任何带载能力，通过触发器锁存电路243对CLK信号锁存后输出，使得计时信号可以被或门电路230接收。在所述D触发器2431收到所述实时时钟芯片241发出的CLK信号时，向所述或门电路230输出所述计时信号使得所述或门电路230控制所述开关电路220连通所述电池100和所述电池管理电路210。
或门电路230用于逻辑控制输出：若输入端中有一个接收到高电平，则输出端输出高电平；若输入端全部接收到低电平，则输出端输出低电平。本实施方式中，或门电路230的输入端连接所述计时电路240和所述电池管理电路210，输出端连接所述开关电路220。当计时电路240或者电池管理电路210至少之一输出高电平时，输出端向开关电路220输出高电平以触发开关电路220连通电池100和电池管理电路210。
此外，本实施方式还提供了一种电动汽车，包括电池100和上述的电池管理系统200，所述电池管理系统200连接所述电池100。需要说明的是，在本实用新型的精神或基本特征的范围内，适用于电池管理系统200的实施方式中的各具体方案也可以相应的适用于电动汽车的实施方式中，为节省篇幅及避免重复起见，在此就不再赘述。
图3是电池管理方法的流程图。下面结合图3对上述的电池管理系统200的电池管理方法进行详细说明。如图3所示，该电池管理方法包括步骤S301～S304。
步骤S301：计时电路240产生具有预设维持时间的计时信号。在本步骤之前，处理器211还可以对计时电路240进行配置，设定计时电路240产生计时信号的周期或者定时时间。
步骤S302：或门电路230接收所述计时信号时，控制开关电路220连通所述电动汽车的电池100和电池管理电路210，使得所述电池管理电路210得电。
步骤S303：所述电池管理电路210向所述或门电路230输出自杀维持信号，使得所述计时信号超过所述预设维持时间而消失后，所述或门电路230控制所述开关电路220仍处于闭合状态。这样，电池管理电路210可以加载电池状态检测程序以对电池100状态进行检测。在完成电池状态检测后，进入步骤S304。
步骤S304：当所述电池管理电路210撤销所述自杀维持信号时，所述或门电路230控制所述开关电路220断开所述电池管理电路210和所述电池100，使得电池管理系统200进行休眠状态，可以避免电动汽车的电池100馈电以防止降低电池100的电量。
在本实用新型所提供的几个具体实施方式中，应该理解到，所揭露的系统和部件，还可以通过其它的方式实现。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由同一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种应用于电动汽车的电池管理系统，其特征在于，包括：
电池管理电路；
开关电路，连接于所述电池管理电路和所述电动汽车的电池之间，用于连通或者断开所述电池管理电路和所述电动汽车的电池；
计时电路，用于输出具有预设维持时间的计时信号；
或门电路，输入端连接所述计时电路和所述电池管理电路，输出端连接所述开关电路，在收到所述计时电路输入的计时信号时，所述或门电路控制所述开关电路连通所述电池和所述电池管理电路，使得所述电池管理电路得电并向所述或门电路输出自杀维持信号以在所述计时信号消失后所述开关电路处于闭合状态；当所述电池管理电路撤销所述自杀维持信号时，所述或门电路控制所述开关电路断开所述电池管理电路和所述电池。
2.如权利要求1所述的应用于电动汽车的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理电路包括：
电源控制电路；
处理器，分别连接所述电源控制电路和所述或门电路，在所述开关电路连通时，所述电源控制电路从所述电池得电并供电至所述处理器，所述处理器向所述或门电路输出所述自杀维持信号。
3.如权利要求2所述的应用于电动汽车的电池管理系统，其特征在于，所述处理器连接所述计时电路，用于配置所述计时电路。
4.如权利要求3所述的应用于电动汽车的电池管理系统，其特征在于，所述计时电路包括实时时钟芯片、计时电池和触发器锁存电路，所述计时电池与所述实时时钟芯片连接，所述实时时钟芯片通过所述触发器锁存电路与所述或门电路连接，用于通过所述触发器锁存电路向所述或门电路输出所述计时信号。
5.如权利要求4所述的应用于电动汽车的电池管理系统，其特征在于，所述计时电池为充电电池，所述计时电池与所述电池管理电路连接，在所述电池管理电路与所述电池连通时，所述电池管理电路对所述计时电池充电。
6.如权利要求5所述的应用于电动汽车的电池管理系统，其特征在于，所述计时电池为超级电容。
7.如权利要求4所述的应用于电动汽车的电池管理系统，其特征在于，所述处理器通过I2C总线连接所述实时时钟芯片，用于配置所述实时时钟芯片。
8.如权利要求4所述的应用于电动汽车的电池管理系统，其特征在于，所述触发器锁存电路包括D触发器，所述D触发器的输入端连接所述计时电路，输出端连接所述或门电路的输入端，所述D触发器收到所述实时时钟芯片发出的时钟信号时，向所述或门电路输出所述计时信号使得所述或门电路控制所述开关电路连通所述电池和所述电池管理电路。
9.一种电动汽车，包括电池，其特征在于，还包括如权利要求1-8任一项所述的电池管理系统，所述电池管理系统连接所述电池。
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