CN211508669U - 休眠均衡安全系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种休眠均衡安全系统，涉及电池领域。该休眠均衡安全系统系统包括：供电模块，供电模块分别与电芯管理单元和休眠均衡检测模块相连；休眠均衡检测模块，休眠均衡检测模块包括相连的温度检测单元和门电路，门电路与电芯管理单元相连，其中，温度检测单元用于在获取启动电压的前提下，若确定待检测目标的温度高于目标温度阈值，向门电路发送第一电平信号；门电路用于基于第一电平信号生成休眠均衡停止信号，并将休眠均衡停止信号发送至电芯管理单元，以使电芯管理单元下电并停止对电池模组的均衡。本实用新型实施例提供的休眠均衡安全系统，可以提高休眠均衡过程的安全性。

Description

休眠均衡安全系统

技术领域

本实用新型涉及电池电力领域，尤其涉及休眠均衡安全系统。

背景技术

电池模组包括多个并联、串联或混联而成的单体电芯。但在电池模组的实际应用中，电池模组放电或者长时间静置之后，电池模组各单体电芯的电压会出现差异。

为了保证电芯电压的一致性，可以通过休眠均衡的方式来实现。在休眠均衡过程中，电池管理模块(Battery Management Unit，BMU)处于不工作状态，电芯管理单元处于休眠状态，只进行休眠均衡，无法采取任何保护措施。在这种情况下，休眠均衡存在一定的风险，即使电池模组出现故障，休眠均衡也不会停止，容易出现热失控现象，无法保证休眠均衡过程的安全性。

实用新型内容

本实用新型实施例提供的休眠均衡安全系统，可以提高休眠均衡过程的安全性。

一方面，本实用新型实施例提供了一种休眠均衡安全系统包括：供电模块，供电模块分别与电芯管理单元和休眠均衡检测模块相连，供电模块用于响应处于休眠均衡状态的电芯管理单元发送的驱动信号，生成启动电压，并将启动电压发送至休眠均衡检测模块；休眠均衡检测模块，休眠均衡检测模块包括相连的温度检测单元和门电路，门电路与电芯管理单元相连，其中，温度检测单元用于在获取启动电压的前提下，若确定待检测目标的温度高于目标温度阈值，向门电路发送第一电平信号，待检测目标包括电芯管理单元和/或与电芯管理单元对应的电池模组；门电路用于基于第一电平信号生成休眠均衡停止信号，并将休眠均衡停止信号发送至电芯管理单元，以使电芯管理单元下电并停止对电池模组的均衡。

根据本实用新型实施例中的休眠均衡安全系统，电芯管理单元进入休眠均衡模式之后，可以通过输出驱动信号来驱动供电模块生成启动电压。休眠均衡检测模块基于启动电压，若确定电芯管理单元和/或电池模组的温度高于目标温度阈值后，可以通过门电路生成休眠均衡停止信号，控制电芯管理单元下电并停止对电池模组的均衡。因此，当电芯管理单元和/或电池模组的温度过高时，停止休眠均衡，从而提高休眠均衡过程的安全性。

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，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本实用新型实施例中一种休眠均衡安全系统的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例中示例性的LDO的结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例中示例性的温度检测单元的结构示意图；

图4示出了本实用新型实施例中示例性的门电路的结构示意图；

图5示出了本实用新型实施例中示例性的开关单元的结构示意图；

图6示出了本实用新型实施例中示例性的开关模块的结构示意图；

图7示出了本实用新型实施例中示例性的第一下电信号传递模块的结构示意图；

图8示出了本实用新型实施例中示例性的第二下电信号传递模块的结构示意图；

图9示出了本实用新型实施例中示例性的单个休眠均衡安全系统的结构示意图；

图10示出了本实用新型实施例中示例性的电池包对应的多个休眠均衡安全系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本实用新型，并不被配置为限定本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更好的理解。

本实用新型实施例提供了休眠均衡安全系统，可应用于在休眠均衡过程中进行安全性保护的具体场景中。电池包可包括至少一个电池模组。电池模组由多个单体电芯通过串联、并联或混联的方式连接而成。每个电池模组均对应一个电芯管理单元，且对应一个休眠均衡安全系统。其中，电池包可应用于电动汽车，作为电动汽车的动力源为电机供电。电池包还可为电动汽车中的其他用电器件供电，比如为车内空调、车载播放器等供电。

采用本实用新型实施例提供的休眠均衡安全系统，当电芯管理单元和/或电池模组的温度高于目标温度阈值时，可以控制电芯管理模块下电，并停止对电池模组的均衡，从而提高休眠均衡过程的安全性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

图1为本实用新型实施例中一种休眠均衡安全系统的结构示意图。休眠均衡安全系统用于对单个电芯管理单元的休眠均衡过程进行安全管控。也就是说，每个电芯管理单元各对应一个休眠均衡安全系统。

如图1所示，休眠均衡安全系统P1包括：供电模块P11和休眠均衡检测模块P12。其中，休眠均衡检测模块P12包括相连的温度检测单元P121和门电路P122。

具体地，供电模块P11分别与电芯管理单元P2、温度检测单元P121和门电路P122相连。门电路P122与电芯管理单元P2相连。

针对供电模块P11，供电模块P11用于响应处于休眠均衡状态的电芯管理单元P2发送的驱动信号，生成启动电压，并将启动电压传输至休眠均衡检测模块P12。具体地，电芯管理单元P2进入休眠均衡状态之后，会通过电芯管理单元P2的第一输出端持续地输出驱动信号。示例性的，驱动信号可以是一个高电平信号。可选地，电芯管理单元P2和供电模块P11之间设置有开关模块。该开关模块的控制端与电芯管理单元P2的第一输出端相连，该开关模块的第一连接端与电池模组P3的正极相连，该开关模块的第二连接端与供电模块P11的输入端相连。若电芯管理单元P2向开关模块的控制端输入驱动信号，供电模块P11的输入端接收到电池模组P3提供的工作电压。启动电压用于为休眠均衡检测模块P12供电，可以是一个直流电压。例如，可以是一个5V的直流电压。

在一个实施例中，供电模块P11可以具体实现为低压差线性稳压器(Low DropoutRegulator，LDO)。示例性的，图2示出了本实用新型实施例中示例性的LDO的结构示意图。如图2所示，LDO P11包括输入端IN、接地端GND和输出端OUT。

可选地，电芯管理单元P2和电池模组P3通过开关模块与LDO P11的输入端IN相连。电芯管理单元P2与开关模块的控制端相连，电池模组P3与开关模块的第一连接端相连，LDOP11的输入端IN与开关模块的第二连接端相连。当开关模块的控制端施加有驱动信号时，开关模块的第一连接端和第二连接端导通。电池模组P3向LDO P11的输入端IN提供一个工作电压。LDO P11的输入端IN接收到该工作电压后，输出端OUT输出启动电压VCC。接地端GND连接基准电势位。

可选的，LDO P11的输出端OUT还与第一滤波模块相连。第一滤波模块包括第一滤波电容C1。第一滤波电容C1的一端与输出端OUT相连，第一滤波电容C1的另一端连接基准电势位。

针对温度检测单元P121，温度检测单元P121用于在获取启动电压的前提下，若确定待检测目标的温度高于目标温度阈值，向门电路P122发送第一电平信号。

其中，待检测目标可以表征休眠均衡过程中存在着热失控风险的器件。由于休眠均衡过程中，被均衡的电池模组P3和电芯管理单元P2可能升温，待检测目标可以包括电芯管理单元P2和/或与电芯管理单元P2对应的电池模组P3。具体地，电芯管理单元P2的温度可以具体为电芯管理单元P2对应的电路印刷板上均衡区域的板温。例如，均衡区域是电芯管理单元P2的均衡电路，电芯管理单元P2的温度可以是均衡电路中易发热器件的温度，例如均衡电阻的温度。电池模组P3的温度可以是电池模组P3上的易升温点的温度。易升温点可以是模拟得到，实际测得，或者根据工作经验设置的，对此不做限定。

目标温度阈值用于衡量待检测目标是否温度过高，目标温度阈值可以根据具体工作场景和工作需求设定，对此不作限制，例如可以是过温温度阈值与安全系数的乘积。不同的待检测模块可以对应着不同的目标温度阈值。示例性的，电芯管理单元P2对应的目标温度阈值可以是90℃。电池模组P3对应的目标温度阈值可以是70℃。

具体地，每个温度传感器均对应一个温度传感器温度检测单元P121。温度检测单元P121与温度传感器相连，温度传感器用于将待检测目标的温度转换为目标电信号。温度检测单元P121可以将目标电信号与目标温度阈值对应的参考电信号做比较，来确定待检测目标的温度是否高于目标温度阈值。

其中，温度传感器可以为热敏电阻，以将待检测目标的温度转换为电阻信号。温度传感器可以是负温度系数(Negative Temperature Coefficient，NTC)电阻。随着待检测目标温度的升高，NTC电阻的阻值降低。温度传感器可以设置在电芯管理单元P2对应的电路印刷板上，或者电池模组P3的易升温点。在一个实施例中，本实用新型实施例中可以设置一个用于采集电芯管理单元P2温度的第一温度传感器NTC1，第一温度传感器NTC1对应于电芯管理单元的温度检测单元P121。还设置一个用于采集电池模组P3温度的第二温度传感器NTC2，第二温度传感器NTC2对应于电池模组的温度检测单元P121。在另一个实施例中，为了避免第二温度传感器NTC2的失效，以及为了提高所采集的电池模组温度的准确性，本实用新型实施例中还设置了一个用于采集电池模组P3温度的第三温度传感器NTC3作为冗余设计，第三温度传感器NTC3对应于电池模组的温度检测单元P121。当电池模组P3的温度具有局部差异时，通过设置第三温度传感器NTC3，可以提高所采集的电池模组温度的准确性。

在一个实施例中，图3示出了本实用新型实施例中示例性的温度检测单元的结构示意图。如图3所示，温度检测单元P121包括：目标电压生成电路P1211、电压比较器U1和电平信号生成器Q1。

其中，目标电压生成电路P1211与电压比较器U1的第一输入端相连，电压比较器U1的输出端B与电平信号生成器Q1的控制端相连。

参照图3，目标电压生成电路P1211包括第一分压电阻R1。第一分压电阻R1的一端与供电模块P11连接，以接收启动电压VCC。第一分压电阻R1的另一端分别与温度传感器NTC和电压比较器U1的第一输入端连接，以从第一分压电阻R1的另一端获取目标电压V₁，并将目标电压V₁通过第一输入端传输至电压比较器U1。若温度检测单元P121为电芯管理单元P2的温度检测单元，则第一分压电阻R1的另一端与第一温度传感器NTC1的第一端相连。第一温度传感器NTC1的另一端连接基准电势位。若温度检测单元P121为电池模组P3的温度检测单元，则第一分压电阻R1的另一端与第二温度传感器NTC2和/或第三温度传感器NTC3的第一端相连。

第一分压电阻R1和温度传感器NTC的电压之和为启动电压VCC。作一个示例，若待检测目标为电芯管理单元P2，第一分压电阻R1的阻值为5K，当待检测目标的温度为目标温度阈值时，第一温度传感器NTC1的电阻值R₀为1.3K。例如，第一温度传感器NTC1在90℃时阻值为1.3K。作另一个示例，若待检测目标为电池模组P3，第一分压电阻R2的阻值为5K，当待检测目标的温度为目标温度阈值时，第二温度传感器NTC2和/或第三温度传感器NTC3的电阻值R₀为2.5K。例如，第二温度传感器NTC2和/或第三温度传感器NTC3在70℃时阻值为2.5K。

具体地，若待检测目标的温度为目标温度阈值时，温度传感器NTC的电阻值R₀，第一分压电阻R1的另一端的电压V₁的取值为V₀。若待检测目标的温度大于目标温度阈值时，温度传感器NTC的电阻值小于R₀，温度传感器NTC的分压小于V₀，第一分压电阻R1的另一端的电压V₁也小于V₀。若待检测目标的温度小于目标温度阈值时，温度传感器NTC的电阻值大于R₀，温度传感器NTC的分压大于V₀，第一分压电阻R1的另一端的电压V₁也大于V₀。相应地，可以将V₀作为参考电压。

电压比较器U1包括第一输入端、第二输入端和输出端B。继续参见图3，图3中用减号“-”表示电压比较器U1的负输入端，即第一输入端。用加号“+”表示电压比较器U1的正输入端，即第二输入端。

电压比较器U1用于比较第一输入端的目标电压V₁与第二输入端V₀的参考电压。当待检测目标的温度高于目标温度阈值时，目标电压V₁小于参考电压V₀，电压比较器的输出端输出第三电平信号，第三电平信号是高电平信号。当待检测目标的温度低于目标温度阈值时，目标电压V₁大于参考电压V₀，电压比较器的输出端输出第四电平信号，第四电平信号可以是低电平信号。

此外，电压比较器U1的引脚1为电压比较器U1的正电源端，与供电模块P11的输出端相连，用于接收启动电压VCC。电压比较器U1的引脚2为电压比较器U1的负电源端，连接基准电势位。

针对电平信号生成器Q1，电平信号生成器Q1与门电路P122相连，电平信号生成器Q1用于基于第三电平信号生成第一电平信号，并将第一电平信号发送至门电路。

示例性的，电平信号生成器Q1可以将高电压信号转换为低电平信号。电平信号生成器Q1包括控制端C、第一端D和第二端E。参照图3，电平信号生成器Q1为金属氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)管。其中，MOS管的控制端C可以为栅极，第一端D可以为漏极，第二端E可以为源极。

MOS管的控制端C与电压比较器U1的输出端B相连。供电模块P11可作为上拉电源，MOS管的第一端D通过上拉电阻与供电模块P11，MOS管的第一端D还与门电路P122相连。MOS管的第二端E与基准电势位相连。具体地，电平信号生成器Q1通过端口D与门电路P122连接。当控制端C被施加有高电平信号时，电平信号生成器Q1导通，从端口D输出于低电平信号，低电平信号的电压与基准电势基本相同。当控制端C被施加有低电平信号时，电平信号生成器Q1断开，从端口D输出高电平信号，高电平信号的电压与启动电压VCC基本相同。因此，当第三电平信号为高电平信号时，MOS管基于第三电平信号生成的第一电平信号为低电平信号。

在一个实施例中，温度检测单元P121还包括：用于生成参考电信号的参考电压生成电路P1212。具体地，继续参阅图3，参考电压生成电路P1212包括第二分压电阻R2和第三分压电阻R3。

其中，第二分压电阻R2的一端与供电模块P11连接，以接收启动电压VCC。第二分压电阻R2的另一端分别与第三分压电阻R3的一端和电压比较器U1的第二输入端连接，以从第二分压电阻R2的另一端获取参考电压，并将参考电压通过第二输入端传输至电压比较器U1。第三分压电阻R3的另一端连接基准电势位。第二分压电阻R2的电压和第三分压电阻R3的电压之和等于启动电压VCC。

具体地，第二分压电阻R2的阻值和第一分压电阻R1的阻值相同。例如，第二分压电阻R2的阻值和第一分压电阻R1的阻值均为5K。第三分压电阻R3的阻值与温度传感器在目标温度阈值时的阻值R₀相同。例如，若第一温度传感器NTC1在目标温度阈值90℃时阻值为1.3K，则电芯管理单元P2的温度检测单元P121的第三分压电阻R3的阻值为1.3K。若第二温度传感器NTC2和/或第三温度传感器NTC3在目标温度阈值70℃时阻值为2.5K，目标温度阈值为70℃，则电池模组P3的温度检测单元的第三分压电阻R3的阻值为2.5K。第二分压电阻R2和第三分压电阻R3之间的电压为参考电压V₀。

针对门电路P122，门电路P122用于基于第一电平信号生成休眠均衡停止信号，并将休眠均衡停止信号发送至电芯管理单元P2，以使电芯管理单元P2下电并停止对电池模组P3的均衡。其中，门电路P122可以具体结构可以为与门。与门P122的任一输入端的电压为低电平时，与门P122的输出端输出低电平信号。因此，当门电路P122为与门时，第一电平信号、休眠均衡停止信号可以是低电平信号。

根据本实用新型实施例中的休眠均衡安全系统，电芯管理单元进入休眠均衡模式之后，可以通过驱动信号来驱动供电模块生成启动电压。休眠均衡检测模块基于启动电压，若确定电芯管理单元和/或电池模组的温度高于目标温度阈值后，可以通过门电路生成休眠均衡停止信号，控制电芯管理单元下电并停止对电池模组的均衡。因此，当电芯管理单元和/或电池模组的温度过高时，停止休眠均衡，从而提高休眠均衡过程的安全性。

示例性的，图4示出了本实用新型实施例中示例性的门电路的结构示意图。如图4所示，门电路P122包括第一输入端F、第二输入端G、第三输入端H、输出端Y、启动信号输入端IN和接地端GND。

其中，第一输入端F与电平信号生成器Q1的第二端E相连。需要说明的是，若休眠均衡安全系统P1包括一个电芯管理单元的温度检测单元和至少一个电池模组的温度检测单元时，所有温度检测单元的电平信号生成器Q1的第二端E均与门电路P122的第一输入端F相连。只要至少一个温度检测单元输出第一电平信号，则门电路P122的输出端Y输出休眠均衡停止信号PD。

此外，启动信号输入端IN与供电模块P11相连，当启动信号输入端IN的电压为VCC时，门电路进入工作模式。接地端GND连接基准电势位。

在一个实施例中，门电路P122可以通过开关单元控制电芯管理单元P2下电并控制电芯管理单元P2停止对电池模组P3执行均衡操作。相应地，休眠均衡检测模块P12还包括设置于电芯管理单元P2和门电路P122之间的开关单元P123。

开关单元P123的控制端与供电模块P11相连，开关单元P123的第一连接端与门电路P122连接，开关单元P123的第二连接端与电芯管理单元P2连接。

作一个示例，图5示出了本实用新型实施例中示例性的开关单元的结构示意图。如图5所示，开关单元P123可以为光耦合器(Optical Coupler，OC)。开关单元P123包括发光体和受光体。发光体的第一端与供电模块P11相连，发光体的第二端连接基准电势位。受光体的第一端与门电路P122的输出端Y相连。受光体的第二端与电芯管理单元的第一输入端相连。

具体地，发光体的第一端为开关单元P123的控制端。当发光体的第一端的电压为VCC时，发光体将电信号转换为光信号，受光体接收到光信号时，受光体的第一端和受光体的第二端连通。若门电路P122的输出端Y输出的第五电平信号PD为低电平，受光体的第一端的电压为第五电平信号PD时，则将电芯管理单元的第一输入端的电压下拉至低电平。电芯管理单元P2的第一输入端的电压为低电平时，电芯管理单元P2下电，并控制均衡电路对各单体电芯停止执行均衡操作。相应地，低电平的第五电平信号PD可作为休眠均衡停止信号。

此外，电芯管理单元P2下电之后，电芯管理单元P2的第一输出端停止输出驱动信号，供电模块P11和休眠均衡检测模块P12均停止工作。

在本实用新型的一些实施例中，休眠均衡安全系统P1还包括开关模块P13。开关模块P13设置于电芯管理单元P2和供电模块P11之间，用于在电芯管理单元P2的控制下，利用电池模组P3的电压向供电模块P11提供工作电压。

开关模块P13的控制端与电芯管理单元P2相连。开关模块的第一连接端与电池模组P3的高压端相连，开关模块P13的第二连接端与供电模块P11相连。具体地，开关模块P13的控制端可以和电芯管理单元P2的第一输出端相连。电芯管理单元P2将驱动信号施加至开关模块P13的控制端时，开关模块P13的第一连接端和第二连接端之间连通，电池模组P3的高电压施加至供电模块P11，供电模块P11输出启动电压VCC。

作一个示例，图6示出了本实用新型实施例中示例性的开关模块的结构示意图。如图6所示，开关模块P13可以具体实现为光耦合器。光耦合器分为发光体和受光体。发光体的第一端与电芯管理单元P2的第一输出端相连，用于从电芯管理单元P2的第一输出端获取驱动信号GS。发光体的另一端连接基准电势位。当发光体的第一端被施加有驱动信号GS时，发光体将电信号转化为光信号。受光体接收光信号后，受光体的第一端J与受光体的第二端K连通，受光体的第一端J与电池模组P3的高压端相连，受光体的第二端K分别与第二滤波电容C2的一端、供电模块的输入端连接。第二滤波电容的另一端连接基准电势位。相应地，受光体接收到光信号后，电池模组P3的高电压作为工作电压施加至供电模块的输入端。

本实用新型中使用光耦合器作为开关模块，相较于MOS管等开关单元，无需设置MOS管的外围电路，简化了开关模块的结构。

在本实用新型的一些实施例中，若电池包包括N个电池模组，P3_1，……，P3_N。每一电池模组对应一个休眠均衡安全系统，分别为P1_1，……，P1_N。每个休眠均衡安全系统均包括一个供电模块，电池包对应的供电模块分别为P11_1，……，P11_N。其中，N为大于等于2的正整数。

对于任意一个电芯管理单元，例如电芯管理单元P2_i，其中，i为不大于N的正整数。当第i个电池模组P3_i或者该电池模组的电芯管理单元P2_i温度过高时，出于安全性的考虑，除了控制该电芯管理单元P2_i下电以及停止执行休眠均衡操作之外，还应控制电池包除该电芯管理单元P2_i之外的其他电芯管理单元下电并停止执行休眠均衡操作。在本实用新型的实施例中，电芯管理单元P2_i下电之后，电芯管理单元P2_i输出一个与驱动信号的电平相反的下电信号，电芯管理单元P2_i对应的供电模块P11_i基于该下电信号停止向其他功能模块(例如温度检测单元、门电路等)输出启动电压。

相应地，休眠均衡安全系统P1还包括至少一个下电信号传递模块P14，用于当相邻的电芯管理单元(P2_i-1和/或P2_i+1)下电之后，根据相邻的电芯管理单元的供电模块(P11_i-1和/或P11_i+1)控制当前电芯管理单元P2_i下电以及停止执行休眠均衡操作。

其中，每个下电信号传递模块P14包括控制端、第一连接端和第二连接端。每个下电信号传递模块P14的控制端与供电模块P11的相邻的供电模块相连，以将相邻的供电模块生成的启动电压施加至下电信号传递模块P14的控制端。下电信号传递模块P14的第一连接端与供电模块P11相连，以接收供电模块P11生成的启动电压VCC。下电信号传递模块P14的第二连接端与门电路P122相连，用于在下电信号传递模块P14的控制端未被施加相邻供电模块生成的启动电压的情况下，向门电路P122输出第二电平信号，以供门电路P122基于第二电平信号生成休眠均衡停止信号。示例性的，当门电路P122为与门电路时，第二电平信号可以是低电平信号。

具体地，当下电信号传递模块P14的控制端施加有相邻的供电模块生成的启动电压时，下电信号传递模块P14的第一连接端和第二连接端导通，此时，若下电信号传递模块P14的第一连接端施加有供电模块P11的启动电压，则下电信号传递模块P14的第二连接端输出高电平信号。也就是说，只要供电模块和相邻的供电模块中至少一者没有生成启动信号，则下电信号传递模块P14从第二连接端输出低电平信号，即第二电平信号。

在一些实施例中，针对电池包中的第i个供电模块P11_i，其相邻的供电模块可包括：前一供电模块P11_i-1，和/或，后一供电模块P11_i+1。相应地，P14_i可包括根据下一供电模块控制当前电芯管理单元是否下电的第一下电信号传递模块P141_i和/或根据上一供电模块控制当前电芯管理单元是否下电的第二下电信号传递模块P142_i。

其中，第一下电信号传递模块P141_i的控制端与供电模块P11_i的后一供电模块P11_i+1相连，用于接收后一供电模块的启动电压VCC i+1。第一下电信号传递模块P141_i的第一连接端与供电模块P11_i相连，用于接收供电模块P11_i的启动电压VCC i。第一下电信号传递模块P141_i的第二连接端与门电路P122_i的第二输入端G连接。具体地，若门电路P122_i为与门电路，当第一下电信号传递模块P141_i的控制端未被施加启动电压VCC i+1时，第一连接端和第二连接端不导通。第一下电信号传递模块P141_i将低电平施加至门电路P122_i的第二输入端，门电路P122_i输出休眠均衡停止信号，控制电芯管理单元P2_i下电并停止对电池模组的均衡。后一供电模块为电池包中电池模组的后一电池模组对应的供电模块。

示例性的，图7示出了本实用新型实施例中示例性的第一下电信号传递模块的结构示意图。如图7所示，第一下电信号传递模块P141_i可以实现为光耦合器。其中，光电耦合器包括发光体和受光体。

具体地，第一下电信号传递模块P141_i的控制端为发光体的一端，该端与下一供电模块P11_i+1相连，用于获取下一供电模块的启动电压VCC i+1。发光体的另一侧连接基准电势位。当发光体的一端施加有VCC i+1时，发光体将电信号转换为光信号，并将转换得到的光信号发送至受光体。

第一下电信号传递模块P141_i的第一连接端为受光体的一端，用于将启动电压VCC i施加至受光体的一端。第一下电信号传递模块P141_i的第二连接端为受光体的另一端L。其中受光体的另一端L通过第四电阻R4_i连接基准电势位。此外，受光体的另一侧L与门电路P122_i相连。具体地，若受光体接收到光信号，第一连接端和第二连接端导通，此时，第二连接端的电压为VCC i，对应着高电平信号。若受光体未接收到光信号，第一连接端和第二连接端未导通，此时，第二连接端的电压为基准电势，对应着低电平信号。当门电路P122_i接收到低电平信号之后，输出休眠均衡停止信号。

第二下电信号传递模块P142_i的控制端与供电模块P11_i的前一供电模块P11_i-1相连，用于接收前一供电模块的启动电压VCC i-1。第二下电信号传递模块P142_i的第一连接端与供电模块P11_i相连，用于接收供电模块P11_i的启动电压VCC i。第二下电信号传递模块P142_i的第二连接端与门电路P122_i的第三输入端H连接。前一供电模块为电池包中电池模组的前一电池模组对应的供电模块。其中，第二下电信号传递模块P142_i的具体工作方式与第一下电信号传递模块P142_i的具体工作方式相似，在此不再赘述。

示例性的，图8示出了本实用新型实施例中示例性的第二下电信号传递模块的结构示意图。本示例中的第二下电信号传递模块P142_i的具体结构与结合图7示出的第一下电信号传递模块P141_i基本相似。不同之处在于，第二下电信号传递模块P142_i的控制端为发光体的一端，该端与下一供电模块P11_i-1相连，用于获取前一供电模块的启动电压VCC i-1。

当采用光耦合器作为下电信号传递模块时，光耦合器可以对相邻两个供电模块进行电隔离，从而提高了休眠均衡检测系统的安全性。

在一些实施例中，参照图4，每个门电路均包括第一输入端F、第二输入端G、第三输入端H和输出端Y。关于电池包中的下电信号传递模块与门电路的连接关系，分为如下3种具体情况。

第一种情况：当i＝1时，即该供电模块对应电池包的第一个电池模组，第1个供电模块P11_1对应的下电信号传递模块P14_1包括第一下电信号传递模块P141_1。第1个供电模块P11_1的相邻的供电模块为第2个供电模块P11_2。第一个门电路P122_1的第二输入端G与第一下电信号传递模块P141_1的第二连接端L相连。由于第1个供电模块没有前一供电模块，相应地，下电信号传递模块P14_1不包括第二下电信号传递模块。此时，第一个门电路P122_1的第三输入端H与供电模块P141_1的输出端相连，以接收供电模块的启动电压VCC1。

此时，若第2个电芯管理单元P2_2下电，第2个供电模块P11_2不会向第一下电信号传递模块P141_1提供启动电压VCC2，则第一下电信号传递模块P141_1输出低电平。门电路的第二输入端G的电压为低电平电压，门电路的输出端Y输出低电平信号，控制第1个电芯管理单元P2_1下电。

第二种情况：当i＝N时，即该供电模块对应电池包的最后一个电池模组，最后1个供电模块P11_N对应的下电信号传递模块P14_N包括第二下电信号传递模块P142_N。最后1个供电模块P11_N的相邻的供电模块为第N-1个供电模块P11_N-1。最后一个门电路P122_N的第三输入端H与第二下电信号传递模块P142_N的第二连接端J相连。由于最后一个供电模块没有后一供电模块，相应地，下电信号传递模块P14_N不包括第一下电信号传递模块。此时，最后一个门电路P122_N的第二输入端G与最后一个供电模块P11_N的输出端相连。

基于相同的工作原理，若第N-1个电芯管理单元P2_N-1下电之后，会通过第二下电信号传递模块P142_N，控制最后一个电芯管理单元P2_N下电。

第三种情况：当1<i<N时，相邻的供电模块为第i-1个供电模块和第i+1个供电模块。下电信号传递模块P14_i包括第一下电信号传递模块P141_i和第二下电信号传递模块P142_i，第i个门电路P122_i的第二输入端G与第一下电信号传递模块P141_i的第二连接端L相连，第i个门电路的第三输入端H与第二下电信号传递模块P142_i的第二连接端J相连。

基于相同的工作原理，若第i-1个电芯管理单元P2_i-1或者第i+1个电芯管理单元P2_i+1下电之后，会各自通过第一下电信号传递模块P141_i和第二下电信号传递模块P142_i，控制第i个电芯管理单元P2_i下电。

还需说明的是，当电池包对应的任一电芯管理单元下电之后，可以控制其相连的电芯管理单元下电，并逐步通过传递的方式控制电池包对应的所有电芯管理单元下电，从而保证了整个电池包的休眠均衡的安全性。

为了便于理解本实用新型实施例提供的休眠均衡安全系统，图9示出了本实用新型实施例中示例性的单个休眠均衡安全系统的结构示意图。若电池包对应包括至少3个电池模组，图9示出了第2个电池模组P3_2对应的休眠均衡安全系统，以对单个休眠均衡安全系统作具体说明。

如图9所示，每一电芯管理单元的第一输出端具体为通用输入/输出(GeneralPurpose Input Output，GPIO)端口。电芯管理单元进入休眠均衡模式后，会通过GPIO端口输出一个高电平信号。

每一电芯管理单元的的第一输入端可以具体为SHDNL引脚，若SHDNL引脚的电压为低电平时，电芯管理单元下电，并使得各单体电芯对应的HV的电荷泵(charge pump)停止工作，无法打开均衡MOS的开关，从而停止对电池模组的各单体电芯执行相应的休眠均衡操作。

其中，其他电池模组对应的休眠均衡安全系统与第2个电池模组P3_2对应的休眠均衡安全系统基本相同。第1个电池模组P3_1与第2个电池模组P3_2对应的休眠均衡安全系统的不同之处在于，第1个电池模组P3_1对应的休眠均衡安全系统没有第二下电信号传递模块，且，门电路P122_1的第三输入端H与供电模块P11_1的输出端相连。最后一个电池模组P3_N与第2个电池模组P3_2对应的休眠均衡安全系统的不同之处在于，第N个电池模组P3_N对应的休眠均衡安全系统没有第一下电信号传递模块，且，门电路P122_N的第二输入端G与供电模块P11_G的输出端相连。

休眠均衡安全系统两端还设置有隔离区，以与相邻的休眠均衡安全系统进行电气隔离。

图10示出了本实用新型实施例中示例性的电池包对应的多个休眠均衡安全系统的结构示意图。本示例以电池包包括3个电池模组P3_1至P3_3，3个电池模组对应电芯管理单元P2_1至P2_3，3个电芯管理单元对应的休眠均衡安全系统分别为P1_1至P1_3为例对休眠均衡安全系统之间的关系作具体的说明。

图10中的PD1_i表示温度传感单元输出的第一电平信号，其中i取值为1、2或3。具体地，一个休眠均衡安全系统可以包括与第一温度传感器NTC1_i相连的温度传感单元、与第二温度传感器NTC2_i相连的温度传感单元，与第三温度传感器NTC3_i相连的温度传感单元。三个温度传感单元均与门电路的第一输入端F相连。

图9中的PD1、PD2和PD3均表示休眠均衡停止信号。

此外，图9和图10中未示出供电模块与温度检测单元、门电路、下电信号传递模块、开关单元之间的具体连接关系，本领域的技术人员可以根据启动电压的施加位置确定供电模块与各模块之间的连接关系。示例性的，供电模块P11_1的输出端OUT与第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、门电路P122_1的第三输入端H、门电路P122_1的启动信号输入端IN、开关单元P123_1的控制端相连接。

同理地，图9和图10中虽未示出温度检测单元、门电路、下电信号传递模块、开关单元之间的具体连接关系，本领域的技术人员可以根据信号的传输确定各模块之间的连接关系。示例性的，门电路P122_1的第二输入端G与第一下电信号传递模块P141_1的第二连接端L相连接。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本实用新型并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本实用新型的精神之后，作出各种改变、修改和添加。

上述实施例中的功能模块可以实现为硬件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。

Claims (10)

1.一种休眠均衡安全系统，其特征在于，所述休眠均衡安全系统包括：

供电模块，所述供电模块分别与电芯管理单元和休眠均衡检测模块相连，所述供电模块用于响应处于休眠均衡状态的所述电芯管理单元发送的驱动信号，生成启动电压，并将所述启动电压发送至所述休眠均衡检测模块；

所述休眠均衡检测模块，所述休眠均衡检测模块包括相连的温度检测单元和门电路，所述门电路与所述电芯管理单元相连，

其中，所述温度检测单元用于在获取所述启动电压的前提下，若确定待检测目标的温度高于目标温度阈值，向所述门电路发送第一电平信号，所述待检测目标包括所述电芯管理单元和/或与所述电芯管理单元对应的电池模组；

所述门电路用于基于所述第一电平信号生成休眠均衡停止信号，并将所述休眠均衡停止信号发送至所述电芯管理单元，以使所述电芯管理单元下电并停止对所述电池模组的均衡。

2.根据权利要求1所述的休眠均衡安全系统，其特征在于，所述休眠均衡安全系统还包括至少一个下电信号传递模块，

所述下电信号传递模块包括控制端、第一连接端和第二连接端，

其中，所述下电信号传递模块的控制端与所述供电模块的相邻的供电模块相连，以将所述相邻的供电模块生成的启动电压施加至所述控制端，

所述下电信号传递模块的第一连接端与所述供电模块相连，以接收所述供电模块生成的启动电压，

所述下电信号传递模块的第二连接端与所述门电路相连，所述下电信号传递模块的第二连接端用于在所述控制端未被施加所述相邻供电模块生成的启动电压的情况下，向所述门电路输出第二电平信号，以供所述门电路基于所述第二电平信号生成所述休眠均衡停止信号。

3.根据权利要求2所述的休眠均衡安全系统，其特征在于，

所述门电路包括第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，

所述门电路的第一输入端与所述温度检测单元相连，

其中，所述电池模组为电池包的第一个电池模组，所述下电信号传递模块包括第一下电信号传递模块，所述门电路的第二输入端与所述第一下电信号传递模块相连，所述门电路的第三输入端与所述供电模块相连；

或者，

所述电池模组为所述电池包的最后一个电池模组，所述下电信号传递模块包括第二下电信号传递模块，所述门电路的第二输入端与所述供电模块相连，所述门电路的第三输入端与所述第二下电信号传递模块相连；

或者，

所述电池模组为所述电池包的除所述第一个电池模组和所述最后一个电池模组之外的其他电池模组，所述下电信号传递模块包括所述第一下电信号传递模块和所述第二下电信号传递模块，所述门电路的第二输入端与所述第一下电信号传递模块相连，所述门电路的第三输入端与所述第二下电信号传递模块相连。

4.根据权利要求3所述的休眠均衡安全系统，其特征在于，

所述第一下电信号传递模块的控制端与所述供电模块的后一供电模块相连，所述第一下电信号传递模块的第一连接端与所述供电模块相连，所述第一下电信号传递模块的第二连接端与所述门电路的第二输入端连接，其中，所述后一供电模块为所述电池包中所述电池模组的后一电池模组对应的供电模块；

所述第二下电信号传递模块的控制端与所述供电模块的前一供电模块相连，所述第二下电信号传递模块的第一连接端与所述供电模块相连，所述第二下电信号传递模块的第二连接端与所述门电路的第三输入端连接，其中，所述前一供电模块为所述电池包中所述电池模组的前一电池模组对应的供电模块。

5.根据权利要求3所述的休眠均衡安全系统，其特征在于，

所述第一下电信号传递模块和/或所述第二下电信号传递模块为光电耦合器，所述光电耦合器包括发光体和受光体；

其中，每一所述下电信号传递模块的控制端为所述发光体的一端，所述发光体的另一端连接基准电势位；

每一所述下电信号传递模块的第一连接端为所述受光体的一端，每一所述下电信号传递模块的第二连接端为所述受光体的另一端。

6.根据权利要求1所述的休眠均衡安全系统，其特征在于，所述温度检测单元包括：

目标电压生成电路，所述目标电压生成电路包括第一分压电阻，所述第一分压电阻的一端与所述供电模块连接，所述第一分压电阻的另一端分别与温度传感器和电压比较器的第一输入端连接；

所述电压比较器，所述电压比较器的输出端与电平信号生成器相连，所述电压比较器用于比较所述电压比较器的第一输入端的目标电压与所述电压比较器的第二输入端的参考电压，若所述目标电压小于所述参考电压，所述电压比较器的输出端输出第三电平信号；

所述电平信号生成器，所述电平信号生成器与所述门电路相连，所述电平信号生成器用于基于所述第三电平信号生成所述第一电平信号，并将所述第一电平信号发送至所述门电路。

7.根据权利要求6所述的休眠均衡安全系统，其特征在于，所述温度检测单元还包括：

参考电压生成电路，所述参考电压生成电路包括第二分压电阻和第三分压电阻，

其中，所述第二分压电阻的一端与所述供电模块连接，

所述第二分压电阻的另一端分别与第三分压电阻的一端和所述电压比较器的第二输入端连接，

所述第三分压电阻的另一端连接基准电势位。

8.根据权利要求6所述的休眠均衡安全系统，其特征在于，所述电平信号生成器为金属氧化物半导体MOS管，所述MOS管的控制端与所述电压比较器的输出端相连，所述MOS管的第一端通过上拉电阻与供电模块连接，所述MOS管的第一端与所述门电路相连，所述MOS管的第二端与基准电势位相连。

9.根据权利要求1所述的休眠均衡安全系统，其特征在于，所述休眠均衡检测模块还包括：

开关单元，所述开关单元的控制端与所述供电模块相连，所述开关单元的第一连接端与所述门电路的输出端连接，所述开关单元的第二连接端与所述电芯管理单元连接。

10.根据权利要求1所述的休眠均衡安全系统，其特征在于，所述休眠均衡安全系统还包括：

开关模块，所述开关模块的控制端与所述电芯管理单元相连，所述开关模块的第一连接端与所述电池模组的高压端相连，所述开关模块的第二连接端与所述供电模块相连。

Images