CN218976362U - 一种储能电源控制电路和储能电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种储能电源控制电路和储能电源。一种储能电源控制电路，包括：主控模块，主控模块包括主控控制器、唤醒信号来源端和唤醒信号输出端。电池管理模块，电池管理模块包括电池管理控制子模块、唤醒信号输入端和充放电开关子模块，电池管理控制子模块根据第二唤醒信号导通充放电开关子模块。欠压保护模块，欠压保护模块包括电池组电压获取子模块和保护决策子模块。可以使充放电开关子模块在休眠时处于关断状态，只有在接收到唤醒信号后才处于导通状态，减少了休眠状态下的功耗。在电池组电压过低时将主控模块和电池管理模块的用电状态调整为关机状态，进一步降低休眠状态下的功耗。避免电芯过放损坏。

Description

一种储能电源控制电路和储能电源

技术领域

本实用新型实施例涉及电源控制技术，尤其涉及一种储能电源控制电路和储能电源。

背景技术

一些类型的储能电源往往需要长时间放置，以备不时之需。

在储能电源关机时，内部的电池管理系统处于休眠状态，用于连通电池组和外部充放电电路的充放电开关保持闭合。在这种状态下储能电源的休眠功耗较大，长时间存储会导致储能电源掉电速度快。并且，由于休眠功耗的一直存在，长时间存放会导致储能电源电芯过放而损坏。

实用新型内容

本实用新型提供一种储能电源控制电路和储能电源，以降低休眠功耗，避免储能电源电芯过放而损坏。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种储能电源控制电路，包括：

主控模块，所述主控模块包括主控控制器、唤醒信号来源端和唤醒信号输出端，所述主控控制器分别连接所述唤醒信号来源端和所述唤醒信号输出端，所述主控控制器根据所述唤醒信号来源端的第一唤醒信号，通过所述唤醒信号输出端发送第二唤醒信号；

电池管理模块，所述电池管理模块包括电池管理控制子模块、唤醒信号输入端和充放电开关子模块，所述电池管理控制子模块分别连接所述唤醒信号输入端和所述充放电开关子模块，所述唤醒信号输入端连接所述唤醒信号输出端，所述电池管理控制子模块根据所述第二唤醒信号导通所述充放电开关子模块；

欠压保护模块，所述欠压保护模块包括电池组电压获取子模块和保护决策子模块，所述保护决策子模块用于根据所述电池组电压获取子模块获取的电池组电压，调整所述主控模块和所述电池管理模块的用电状态；

其中，电池组向所述主控模块和所述电池管理模块供电。

可选的，所述电池管理模块还包括电池管理供电子模块、电池组正极连接端、电池组负极连接端、电池管理模块充电线路正极连接端、电池管理模块充电线路负极连接端和电池管理模块电源输出正极连接端，所述电池管理供电子模块的电源输出端连接所述电池管理控制子模块的电源输入端，所述电池管理供电子模块的唤醒受控端连接所述唤醒信号输出端，所述电池组正极连接端分别连接所述电池组的正极、所述电池管理供电子模块的电源正极端、所述充放电开关子模块的第一端和所述电池管理模块电源输出正极连接端，所述电池组负极连接端分别连接所述电池组的负极、所述电池管理供电子模块的电源负极端和所述电池管理模块充电线路负极连接端，所述电池管理模块充电线路正极连接端连接所述充放电开关子模块的第二端；

所述主控模块还包括主控供电子模块，所述主控供电子模块的电源正极端连接所述电池管理模块电源输出正极连接端，所述主控供电子模块的电源负极端连接所述电池管理模块充电线路负极连接端。

可选的，所述电池管理模块还包括电池管理供电子模块，所述主控模块还包括主控供电子模块，欠压保护模块包括主控欠压保护模块和电池管理欠压保护模块；

所述主控欠压保护模块的控制端连接所述主控供电子模块的供电受控端；

所述电池管理欠压保护模块的控制端连接所述电池管理供电子模块的供电受控端。

可选的，所述保护决策子模块包括参考电压输出单元和比较器，所述参考电压输出单元的参考电压输出端连接所述比较器的参考电压输入端，所述电池组电压获取子模块的电池组电压输出端连接所述比较器的电池电压输入端，所述主控欠压保护模块中所述比较器的输出端连接所述主控供电子模块的供电受控端，所述电池管理欠压保护模块中所述比较器的输出端连接所述电池管理供电子模块的供电受控端。

可选的，所述参考电压输出单元包括低压差线性稳压器。

可选的，所述比较器包括运算放大器、第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻和第四分压电阻，所述第一分压电阻的第一端连接所述参考电压输入端，所述第一分压电阻的第二端连接所述运算放大器的负端，所述第二分压电阻的第一端连接所述运算放大器的负端，所述第二分压电阻的第二端接地，所述第三分压电阻的第一端连接所述电池电压输入端，所述第三分压电阻的第二端连接所述运算放大器的正端，所述第四分压电阻的第一端连接所述运算放大器的正端，所述第四分压电阻的第二端接地。

可选的，所述电池管理控制子模块包括电池管理控制器和模拟前端芯片，所述电池管理控制器和所述模拟前端芯片之间具有双向通信通道，所述模拟前端芯片的控制端连接所述充放电开关子模块的受控端。

可选的，所述主控模块还包括主控供电子模块，所述唤醒信号来源端包括充电信号输入端和按键信号输入端，所述充电信号输入端分别连接所述主控控制器的充电信号接收端和所述主控供电子模块的唤醒受控端，所述按键信号输入端连接所述主控控制器的按键信号接收端。

可选的，所述电池管理模块还包括预充模块，所述预充模块的第一端连接所述充放电开关子模块的第一端，所述预充模块的第二端连接所述充放电开关子模块的第二端。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种储能电源，包括上述任意一种储能电源控制电路。

本实用新型实施例根据唤醒信号来源端的第一唤醒信号导通所述充放电开关子模块。因此可以使充放电开关子模块在休眠时处于关断状态，只有在接收到唤醒信号后才处于导通状态，减少了休眠状态下的功耗。与此同时，欠压保护模块可以根据电池组电压调整所述主控模块和所述电池管理模块的用电状态，从而在电池组电压过低时将主控模块和电池管理模块的用电状态调整为关机状态。以此进一步降低休眠状态下的功耗，避免储能电源长时间存放导致的储能电源电芯过放损坏的问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种储能电源控制电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种参考电压输出单元的电路原理图；

图3为本实用新型实施例提供的一种比较器的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1为本实用新型实施例提供的一种储能电源控制电路的结构示意图，参见图1。本实用新型实施例提供了一种储能电源控制电路，包括：

主控模块1，主控模块1包括主控控制器11、唤醒信号来源端12和唤醒信号输出端13，主控控制器11分别连接唤醒信号来源端12和唤醒信号输出端13，主控控制器11根据唤醒信号来源端12的第一唤醒信号，通过唤醒信号输出端13发送第二唤醒信号。

电池管理模块2，电池管理模块2包括电池管理控制子模块21、唤醒信号输入端22和充放电开关子模块23，电池管理控制子模块21分别连接唤醒信号输入端22和充放电开关子模块23，唤醒信号输入端22连接唤醒信号输出端13，电池管理控制子模块21根据第二唤醒信号导通充放电开关子模块23。

欠压保护模块3，欠压保护模块3包括电池组电压获取子模块和保护决策子模块，保护决策子模块用于根据电池组电压获取子模块获取的电池组电压，调整主控模块1和电池管理模块2的用电状态。

其中，电池组4向主控模块1和电池管理模块2供电。

其中，主控模块1用于控制电池管理模块2的唤醒等操作。电池管理模块2可以是电池管理系统(BMS)。主控控制器11可以是能够对唤醒信号来源端12的唤醒信号进行处理，将唤醒信息作为第二唤醒信号发送到电池管理模块2的任意一种处理器。示例性的，主控控制器11可以是微控制器(MCU)或单片机。电池管理控制子模块21在接收到第二唤醒信号后，控制充放电开关子模块23导通。充放电开关子模块23串接于电池组正极与外部充放电电路的正极端子之间，充放电开关子模块23可以是任意一种电控开关器件，例如金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOS管)。在充放电开关子模块23导通时，储能电源可以完成与外部电路之间的充放电。在充放电开关子模块23断开时，储能电源与外部电路之间的电连接切断，避免电路端口等位置放电，节约电池组电量。电池组电压获取子模块可以是电池电压读取电路，也可以是导线。如果电池组电压获取子模块是电池电压读取电路，可以由电池电压读取电路测量出电池组电压值，并将作为数字量的电池电压值发送到保护决策子模块，由保护决策子模块根据电池电压值确定主控模块1和电池管理模块2的用电状态。如果电池组电压获取子模块是导线，可以将导线的一端接在电池组4的正极，另一端将作为模拟量的电池组电压导入保护决策子模块，由保护决策子模块根据电池电压值输出相应的主控模块1和电池管理模块2的用电状态。例如可以在电池组电压低于预设电压值时，将主控模块1和电池管理模块2的用电状态置为关机状态，最大程度的减少主控模块1和电池管理模块2的耗电。其中预设电压值可以根据实际需要确定。

可选的，电池管理控制子模块21包括电池管理控制器211和模拟前端芯片212(AFE)，电池管理控制器211和模拟前端芯片212之间具有双向通信通道，模拟前端芯片212的控制端连接充放电开关子模块23的受控端。

其中，电池管理控制器211可以是微控制器或单片机，可以和模拟前端芯片212进行通信，向模拟前端芯片212发送控制指令或者读取模拟前端芯片212的实时信息和状态。可以通过电池管理控制器211发送控制指令，使模拟前端芯片212控制充放电开关子模块23的导通或关断。也可以由模拟前端芯片212根据获取的实时信息直接控制充放电开关子模块23的导通或关断。

可选的，储能电源控制电路还可以根据获取到的实时工作状态来控制储能电源控制电路状态的切换。例如在检测到储能电源控制电路处于唤醒状态，且长时间未进行人机交互，也未进行充放电，则进入休眠状态。示例性的，进入休眠状态的操作可以包括：电池管理控制子模块21控制充放电开关子模块23断开，电池管理控制子模块21进入功耗较低的休眠模式，主控控制器11也进入功耗较低的休眠模式。从而降低储能电源控制电路的功耗，降低电池组电量的消耗速度。

可选的，电池管理模块2还包括电池管理供电子模块24、电池组正极连接端25、电池组负极连接端26、电池管理模块充电线路正极连接端27、电池管理模块充电线路负极连接端28和电池管理模块电源输出正极连接端29，电池管理供电子模块24的电源输出端连接电池管理控制子模块21的电源输入端，电池管理供电子模块24的唤醒受控端连接唤醒信号输出端13，电池组正极连接端25分别连接电池组4的正极、电池管理供电子模块24的电源正极端、充放电开关子模块23的第一端和电池管理模块电源输出正极连接端29，电池组负极连接端26分别连接电池组4的负极、电池管理供电子模块24的电源负极端和电池管理模块充电线路负极连接端28，电池管理模块充电线路正极连接端27连接充放电开关子模块23的第二端；

主控模块1还包括主控供电子模块14，主控供电子模块14的电源正极端连接电池管理模块电源输出正极连接端29，主控供电子模块14的电源负极端连接电池管理模块充电线路负极连接端28。

其中，电池管理供电子模块24和主控供电子模块14可以是任意一种供电模块，满足本实用新型实施例的控制需要即可。通过上述连接关系，可以满足各个元器件的供电需求。

可选的，电池管理模块2还包括电池管理供电子模块24，主控模块1还包括主控供电子模块14，欠压保护模块3包括主控欠压保护模块3A和电池管理欠压保护模块3B；

主控欠压保护模块3A的控制端连接主控供电子模块14的供电受控端；

电池管理欠压保护模块3B的控制端连接电池管理供电子模块24的供电受控端。

其中，主控欠压保护模块3A用于控制主控供电子模块14的供电状态，电池管理欠压保护模块3B用于控制电池管理供电子模块24的供电状态。在电池组电压过低时，主控欠压保护模块3A和电池管理欠压保护模块3B分别发送控制信号，以停止各自控制的供电子模块的供电。

进一步的，保护决策子模块包括参考电压输出单元和比较器，参考电压输出单元的参考电压输出端连接比较器的参考电压输入端，电池组电压获取子模块的电池组电压输出端连接比较器的电池电压输入端，主控欠压保护模块3A中比较器的输出端连接主控供电子模块14的供电受控端，电池管理欠压保护模块3B中比较器的输出端连接电池管理供电子模块24的供电受控端。

其中，参考电压输出单元用于输出一个恒定的参考电压，比较器用于同时接收参考电压和电池组电压，并比较二者的大小。根据比较结果输出针对供电子模块的供电控制指令，通过供电子模块的供电受控端控制供电子模块供电或停止供电。

图2为本实用新型实施例提供的一种参考电压输出单元的电路原理图，参见图2。进一步的，参考电压输出单元包括低压差线性稳压器3211(LDO)。

其中，低压差线性稳压器3211具有电压输出精准而稳定的优点，因此可以使参考电压输出单元的参考电压更为稳定。提高保护决策子模块的可靠性。为了进一步提高稳定性，还可以在低压差线性稳压器3211的电源输入端VIN、输出端VOUT和接地端GND添加滤波电容和电阻等器件。

图3为本实用新型实施例提供的一种比较器的电路原理图，参见图3。进一步的，比较器包括运算放大器3221、第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第三分压电阻R3和第四分压电阻R4，第一分压电阻R1的第一端连接参考电压输入端，第一分压电阻R1的第二端连接运算放大器3221的负端，第二分压电阻R2的第一端连接运算放大器3221的负端，第二分压电阻R2的第二端接地，第三分压电阻R3的第一端连接电池电压输入端，第三分压电阻R3的第二端连接运算放大器3221的正端，第四分压电阻R4的第一端连接运算放大器3221的正端，第四分压电阻R4的第二端接地。

其中，第一分压电阻R1和第二分压电阻R2可以形成第一分压电路，第三分压电阻R3和第四分压电阻R4可以形成第二分压电路。第一分压电路可以对参考电压输入端的参考电压进行分压，将参考电压进行分压调节后的结果输入运算放大器3221的负端。第二分压电路可以对电池电压输入端的电池组电压进行分压，将电池组电压进行分压调节后的结果输入运算放大器3221的正端。可以根据实际需要确定第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第三分压电阻R3和第四分压电阻R4的电阻大小，从而确定分压比例。为了提高比较器的可靠性，还可以在运算放大器3221的正端、负端和输出端添加滤波电容或二极管等元件。

当电池组电压高于预设电压值时，运算放大器3221正端的电压高于负端的电压，运算放大器3221的输出为高电平。主控供电子模块14和电池管理供电子模块24正常供电，储能电源控制电路工作正常。当电池组电压低于预设电压值时，运算放大器3221正端电压低于负端参考电压。运算放大器3221输出低电平，主控供电子模块14和电池管理供电子模块24停止供电，储能电源控制电路下电。

当插入充电器的充电接头后，主控供电子模块14被唤醒，向主控控制器11供电。主控控制器11通过输出高电平唤醒电池管理控制子模块21。电池管理控制子模块21开启预充后闭合充放电开关子模块23。从而实现储能电源的唤醒，开始充电。

可选的，主控模块1还包括主控供电子模块14，唤醒信号来源端12包括充电信号输入端121和按键信号输入端122，充电信号输入端121分别连接主控控制器11的充电信号接收端和主控供电子模块14的唤醒受控端，按键信号输入端122连接主控控制器11的按键信号接收端。

其中，充电信号输入端121用于在储能电源接入充电接头时，接收充电接头产生的充电唤醒信号，按键信号输入端122用于在用户需要储能电源放电时，接收用户按下储能电源唤醒按钮时产生的放电唤醒信号。其中充电信号输入端121的唤醒信号会达到主控控制器11的充电信号接收端和主控供电子模块14的唤醒受控端，向主控控制器11和主控供电子模块14都发送唤醒信号，即使主控供电子模块14处于停止供电的状态，也会被唤醒信号激活。从而向主控控制器11供电，进行充电控制。而按键信号输入端122的唤醒信号仅达到主控控制器11的按键信号接收端。如果主控供电子模块14处于停止供电的状态，则主控控制器11处于关闭状态，不会响应该唤醒信号。保证储能电源不会被唤醒，防止电池组电芯过放。

下文示例性的提供一种储能电源控制电路的唤醒方式。

通过按键信号输入端122进行唤醒时，按键信号输入端122将外部通过界面按键按压动作生成的唤醒信号传递到按键信号接收端，作为外部中断唤醒主控控制器11。主板通过输出高电平唤醒电池管理控制子模块21，电池管理模块2开启预充模块210后闭合充放电开关子模块23，储能电源完成上电。

通过充电信号输入端121进行唤醒时，唤醒信号唤醒主控供电子模块14，并通过外部中断的方式唤醒主控控制器11。主控控制器11通过输出高电平唤醒电池管理供电子模块24和电池管理控制子模块21。电池管理模块2开启预充模块210后闭合充放电开关子模块23，储能电源上电，开始充电。

如此一来，储能电源休眠功耗约为主控控制器11和电池管理控制子模块21中计算单元的休眠功耗，功耗为微安级。由于唤醒信号通过外部中断唤醒，因此唤醒时间为微秒级。另外加上预充时间，储能电源上电输出时间能控制在毫秒级。

可选的，电池管理模块2还包括预充模块210，预充模块210的第一端连接充放电开关子模块23的第一端，预充模块210的第二端连接充放电开关子模块23的第二端。

其中，可以将预充模块210与充放电开关子模块23并联设置。在进行充电时，如果直接打开充放电开关子模块23进行充电，由于充放电开关子模块23所在电路的电阻较小，充放电开关子模块23导通瞬间的电流会很大，对电路中的元件造成较大的冲击。这种冲击可能会损坏元件，造成损失。因此可以在充放电开关子模块23处并联具有限流作用的预充模块210。示例性的，预充模块210可以包括限流电阻和开关。在进行充电时，首先打开预充模块210的开关，建立电连接。在流经预充模块210的电流达到预设值时，再闭合充放电开关子模块23进行正式充电。从而避免电流冲击，损坏元件。

本实用新型实施例还提供了一种储能电源，包括上述任意一种储能电源控制电路。

其中，由于本实用新型实施例提供的储能电源包括任意一种上述实施例中的储能电源控制电路，因此储能电源具有相应的有益效果。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种储能电源控制电路，其特征在于，包括：

主控模块，所述主控模块包括主控控制器、唤醒信号来源端和唤醒信号输出端，所述主控控制器分别连接所述唤醒信号来源端和所述唤醒信号输出端，所述主控控制器根据所述唤醒信号来源端的第一唤醒信号，通过所述唤醒信号输出端发送第二唤醒信号；

电池管理模块，所述电池管理模块包括电池管理控制子模块、唤醒信号输入端和充放电开关子模块，所述电池管理控制子模块分别连接所述唤醒信号输入端和所述充放电开关子模块，所述唤醒信号输入端连接所述唤醒信号输出端，所述电池管理控制子模块根据所述第二唤醒信号导通所述充放电开关子模块；

欠压保护模块，所述欠压保护模块包括电池组电压获取子模块和保护决策子模块，所述保护决策子模块用于根据所述电池组电压获取子模块获取的电池组电压，调整所述主控模块和所述电池管理模块的用电状态；

其中，电池组向所述主控模块和所述电池管理模块供电。

2.根据权利要求1所述的储能电源控制电路，其特征在于，所述电池管理模块还包括电池管理供电子模块、电池组正极连接端、电池组负极连接端、电池管理模块充电线路正极连接端、电池管理模块充电线路负极连接端和电池管理模块电源输出正极连接端，所述电池管理供电子模块的电源输出端连接所述电池管理控制子模块的电源输入端，所述电池管理供电子模块的唤醒受控端连接所述唤醒信号输出端，所述电池组正极连接端分别连接所述电池组的正极、所述电池管理供电子模块的电源正极端、所述充放电开关子模块的第一端和所述电池管理模块电源输出正极连接端，所述电池组负极连接端分别连接所述电池组的负极、所述电池管理供电子模块的电源负极端和所述电池管理模块充电线路负极连接端，所述电池管理模块充电线路正极连接端连接所述充放电开关子模块的第二端；

所述主控模块还包括主控供电子模块，所述主控供电子模块的电源正极端连接所述电池管理模块电源输出正极连接端，所述主控供电子模块的电源负极端连接所述电池管理模块充电线路负极连接端。

3.根据权利要求1所述的储能电源控制电路，其特征在于，所述电池管理模块还包括电池管理供电子模块，所述主控模块还包括主控供电子模块，欠压保护模块包括主控欠压保护模块和电池管理欠压保护模块；

所述主控欠压保护模块的控制端连接所述主控供电子模块的供电受控端；

所述电池管理欠压保护模块的控制端连接所述电池管理供电子模块的供电受控端。

4.根据权利要求3所述的储能电源控制电路，其特征在于，所述保护决策子模块包括参考电压输出单元和比较器，所述参考电压输出单元的参考电压输出端连接所述比较器的参考电压输入端，所述电池组电压获取子模块的电池组电压输出端连接所述比较器的电池电压输入端，所述主控欠压保护模块中所述比较器的输出端连接所述主控供电子模块的供电受控端，所述电池管理欠压保护模块中所述比较器的输出端连接所述电池管理供电子模块的供电受控端。

5.根据权利要求4所述的储能电源控制电路，其特征在于，所述参考电压输出单元包括低压差线性稳压器。

6.根据权利要求4所述的储能电源控制电路，其特征在于，所述比较器包括运算放大器、第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻和第四分压电阻，所述第一分压电阻的第一端连接所述参考电压输入端，所述第一分压电阻的第二端连接所述运算放大器的负端，所述第二分压电阻的第一端连接所述运算放大器的负端，所述第二分压电阻的第二端接地，所述第三分压电阻的第一端连接所述电池电压输入端，所述第三分压电阻的第二端连接所述运算放大器的正端，所述第四分压电阻的第一端连接所述运算放大器的正端，所述第四分压电阻的第二端接地。

7.根据权利要求1所述的储能电源控制电路，其特征在于，所述电池管理控制子模块包括电池管理控制器和模拟前端芯片，所述电池管理控制器和所述模拟前端芯片之间具有双向通信通道，所述模拟前端芯片的控制端连接所述充放电开关子模块的受控端。

8.根据权利要求1所述的储能电源控制电路，其特征在于，所述主控模块还包括主控供电子模块，所述唤醒信号来源端包括充电信号输入端和按键信号输入端，所述充电信号输入端分别连接所述主控控制器的充电信号接收端和所述主控供电子模块的唤醒受控端，所述按键信号输入端连接所述主控控制器的按键信号接收端。

9.根据权利要求1所述的储能电源控制电路，其特征在于，所述电池管理模块还包括预充模块，所述预充模块的第一端连接所述充放电开关子模块的第一端，所述预充模块的第二端连接所述充放电开关子模块的第二端。

10.一种储能电源，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的储能电源控制电路。

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