CN219523679U - 一种供电管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种供电管理系统，涉及电力电子技术领域。包括调压模块、电池管理模块、电池模组、第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块；调压模块的第一输入端与电池模组的正极电连接，调压模块的第二输入端与电池模组的负极电连接，调压模块的第二输出端与第一开关模块电连接；电池管理模块的第一输入端还与调压模块的第一输出端电连接；电池模组的负极与第二开关模块电连接，正极与第三开关模块电连接；电池模组的正极还与电池管理模块的第一输入端电连接，负极与电池管理模块的第二输入端电连接。本申请实施例提供的供电管理系统，不需要额外的铅酸电池，低压电源直接由供电管理系统提供，达到了节约成本，减轻重量的目的。

Description

一种供电管理系统

技术领域

本实用新型涉及电子电力技术领域，具体而言，涉及一种供电管理系统。

背景技术

随着能源问题逐渐得到重视，新能源动力汽车近年来得到了大力发展，而电动汽车是新能源汽车一个重要分支。供电系统是电动汽车的关键组成部分，现有的电动汽车供电系统的基本架构都是动力电池系统与车载低压电源共存的模式。这一方案可以保证车辆低压设备及电池系统的低压部分有稳定的低压电源供应，保证整车的正常使用。

但是，目前随着电动汽车领域的发展，对成本和轻量化的要求越发的苛刻，亟需成本更低、质量更轻的低压电源供应系统。

实用新型内容

本实用新型的目的包括，例如，提供了一种不包括车载低压电源的动力电池系统，其能够不需要额外的低压电源，低压电源直接由供电管理系统提供，达到了节约成本，减轻重量的目的。

本实用新型的实施例可以这样实现：

在一些实施方式中，本实用新型提供了一种供电管理系统，所述系统包括调压模块、电池管理模块、电池模组、第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块；

所述调压模块的第一输入端与所述电池模组的正极电连接，所述调压模块的第二输入端与所述电池模组的负极电连接，所述调压模块的第二输出端与所述第一开关模块的第一端电连接；

所述电池管理模块的第一输入端还与所述调压模块的第一输出端电连接；

所述电池模组的负极与所述第二开关模块的第一端电连接，所述电池模组的正极与所述第三开关模块的第一端电连接；

所述电池模组的正极还与所述电池管理模块的第一输入端电连接，所述电池模组的负极还与所述电池管理模块的第二输入端电连接。

在一实施方式中，所述系统还包括钥匙开关，所述钥匙开关的第一端与所述调压模块的第二输出端电连接，所述钥匙开关的第二端与所述第一开关模块的第一端电连接。

在一实施方式中，所述调压模块的第一输出端还与外部低压负载的第一供电端电连接，所述调压模块的第一输出端还与充电桩的第一充电端电连接。

在一实施方式中，所述第一开关模块的第二端还与第一二极管的正极电连接；

所述第一二极管的负极与第二二极管的负极电连接；

所述第二二极管的正极与充电桩的第二充电端电连接。

在一实施方式中，所述系统还包括保险丝，所述保险丝的第一端与所述电池模组的正极电连接，所述保险丝的第二端与所述第三开关模块的第一端电连接。

在一实施方式中，所述电池管理模块的第一输入端与外部低压负载的第一供电端电连接，所述电池管理模块的第二输入端与所述外部低压负载的第二供电端电连接。

在一实施方式中，所述第二开关模块的第二端作为汽车动力电池的负极；

所述第三开关模块的第二端作为汽车动力电池的正极。

在一实施方式中，所述第一开关模块包括第一继电器、第二继电器和延时继电器；

所述第一继电器的第二引脚作为所述第一开关模块的第二端，所述第一继电器的第三引脚与所述第二继电器的第二引脚电连接；

所述第二继电器的第一引脚和所述延时继电器的第二端电连接；

所述延时继电器的第一端作为所述第一开关模块的第一端，所述延时继电器的第一端还与所述第一继电器的第一引脚电连接。

在一实施方式中，所述第二开关模块包括第三继电器，所述第三继电器的第一引脚作为所述第二开关模块的第一端，所述第三继电器的第二引脚作为所述第二开关模块的第二端。

在一实施方式中，所述第三开关模块包括第四继电器、第五继电器和保护电阻；

所述第四继电器的第一引脚作为所述第三开关模块的第一端，所述第四继电器的第二引脚作为所述第三开关模块的第二端；

所述第四继电器的第一引脚还与所述保护电阻的第一端电连接；

所述保护电阻的第二端还与所述第五继电器的第一引脚电连接；

所述第五继电器的第二引脚还与所述第四继电器的第二引脚电连接。

本实用新型实施例的有益效果包括，例如：

本申请实施例提供的供电管理系统，舍弃了传统的车载低压电源，不需要额外的铅酸电池，低压电源直接由供电管理系统提供，达到了节约成本，减轻重量的目的。

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为本申请实施例提供的一种供电管理系统的电路示意图；

图2为本申请实施例提供的第一开关模块的电路示意图；

图3为本申请实施例提供的第二开关模块的电路示意图；

图4为本申请实施例提供的第三开关模块的电路示意图。

图标：110-调压模块，120-电池管理模块，130-电池模组，140-第一开关模块，150-第二开关模块，160-第三开关模块，K1-第一继电器，K2-第二继电器，K3-第三继电器，K4-第四继电器，K5-第五继电器，F1-保险丝，F2-保护电阻，K0-钥匙开关，KT-延时继电器，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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”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，术语“设置”、“安装”、“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。

实施例

为了实现电池系统的低成本和轻量化，现有的动力电池系统与车载低压电源共存的模式显然无法实现这一目标。基于此，本实用新型提供了一种供电管理系统，不采用车载低压电源，只通过电池系统提供稳定的低压电源供应。具体的，请参见图1，图1为本申请实施例提供的一种供电管理系统的电路示意图。本实施例中所有的引脚均已在图中以数字的形式标出。

所述供电管理系统包括调压模块110、电池管理模块120、电池模组130、第一开关模块140、第二开关模块150和第三开关模块160；

所述调压模块110的第一输入端与所述电池模组130的正极电连接，所述调压模块110的第二输入端与所述电池模组130的负极电连接，所述调压模块110的第二输出端与所述第一开关模块140的第一端电连接；所述电池管理模块120的第一输入端还与所述调压模块110的第一输出端电连接；所述电池模组130的负极与所述第二开关模块150的第一端电连接，所述电池模组130的正极与所述第三开关模块160的第一端电连接；所述电池模组130的正极还与所述电池管理模块120的第一输入端电连接，所述电池模组130的负极还与所述电池管理模块120的第二输入端电连接。

在一实施方式中，所述第二开关模块150的第二端作为汽车动力电池的负极；所述第三开关模块160的第二端作为汽车动力电池的正极。也就是说，电池模组130、第二开关模块150和第三开关模块160以及保险丝等结构构成了电动汽车的汽车动力电池系统。汽车动力电池提供的电压比较高(300v以上)，因此，电池模组130两端的电压也较高，无法直接对电池管理模块120供电。

基于此，本申请实施例提供的供电管理系统中包括电池模组130和电池管理模块120，考虑到电池模组130提供的电压较高(大于24V)，而电池管理模块120的工作电压较小(通常为12V或24V)，因此无法直接为电池管理模块120提供供电电压。因此本申请实施例还加入了调压模块110，调压模块110可以将电池模组130输出的直流高压转换为满足电池管理模块供电需求的直流低压。示例性的，电池管理模块120可以为BMS(Battery ManagementSystem)，调压模块110可以为DC/DC转换器。这样，可以将电池模组130提供的直流高压转化为直流低压，以实现对电池管理模块120的供电。

在一实施方式中，所述调压模块110的第一输出端还与外部低压负载的第一供电端电连接，所述调压模块110的第一输出端还与充电桩的第一充电端电连接。在一实施方式中，所述电池管理模块的第一输入端与外部低压负载的第一供电端电连接，所述电池管理模块的第二输入端与所述外部低压负载的第二供电端电连接，外部低压负载可以为仪表、通讯模块等等。示例性的，图1中的充电12V-为充电桩的第一充电端，充电12V+为充电桩的第二充电端；12V-为外部低压负载的第一供电端，12V+为外部低压负载的第二供电端。此处的12V+、12V-仅为示例，在实际的应用中，也可以是24V+、24V-，在此不做具体限定。

所述供电管理系统可以作为低压电源或蓄电池使用，例如，可以在调压模块110两侧接入外部低压负载形成供电回路，如图1所示，12V-供电接入各类型的用电器，12V+处可以设置开关模块。若确定无外部低压负载或外部低压负载异常时，可以断开12V的供电回路供电。同时，也可以在充电12V+、充电12V-处连接充电桩，对所述供电管理系统进行充电。也就是说，本申请实施例提供的供电管理系统在应用中存在充电过程和放电过程。下文会结合第一开关模块140、第二开关模块150和第三开关模块160对充电过程和放电过程进行详细描述。

在一实施方式中，所述系统还包括钥匙开关K0，所述钥匙开关K0的第一端与所述调压模块的第二输出端电连接，所述钥匙开关K0的第二端与所述第一开关模块140的第一端电连接。

当所述供电管理系统处于放电过程(即外接的电机或负载)的上电(即合闸)流程时，钥匙开关K0和第一开关模块140组成了供电回路上的开关。请参见图2，在一实施方式中，所述第一开关模块140包括第一继电器K1、第二继电器K2和延时继电器KT；所述第一继电器K1的第二引脚作为所述第一开关模块140的第二端，所述第一继电器K1的第三引脚与所述第二继电器K2的第二引脚电连接；所述第二继电器K2的第一引脚和所述延时继电器KT的第二端电连接；所述延时继电器KT的第一端作为所述第一开关模块140的第一端，所述延时继电器KT的第一端还与所述第一继电器K1的第一引脚电连接。其中，第一继电器K1为常闭继电器，第二继电器K2为常闭继电器。

具体地，当钥匙开关K0闭合后，调压模块110输出的12V+供电电压，通过常闭继电器K1对电池管理模块120进行供电，电池管理模块120开始自检是否存在故障。一般的，需要在2S内完成自检，若存在故障，电池管理模块120上报故障，并等待延时继电器KT闭合。故障包括通讯故障、继电器粘连检测故障、安全故障等，根据实际需要设定，在此不做具体限定。

若自检无故障，则电池管理模块120对比电池模组130的单体电压，若该单体电压大于设定的最小单体电压阈值或者单体压差小于最大压差阈值，电池管理模块120则控制常闭继电器K2断开，常闭继电器K1处于闭合状态，确定供电无异常，通常这一过程需要在1s内完成。其中，单体电压代表电池模组中的单体电池的电压，单体压差代表电池模组中的任两个单体电池之间的电压差。

若小于设定的最小单体电压阈值，电池管理模块120则不对常闭继电器K2执行任何动作，同时上报故障，待延时继电器KT闭合后，控制常闭继电器K1断开，从而使12V+供电回路断开。通过延时继电器KT、常闭继电器K1和常闭继电器K2的配合，能够在BMS自检故障时，断开BMS供电，对电路起到保护作用。其中，最低电压阈值和最大压差阈值，在电池包出厂时已经设定完成。

若供电无异常，则继续对第二开关模块150和第三开关模块160进行控制。请参见图3，在一实施方式中，所述第二开关模块150包括第三继电器K3，所述第三继电器K3的第一引脚作为所述第二开关模块150的第一端，所述第三继电器K3的第二引脚作为所述第二开关模块150的第二端。其中，第三继电器K3为常开继电器。

请参见图4，在一实施方式中，所述第三开关模块160包括第四继电器K4、第五继电器K5和保护电阻F2；所述第四继电器K4的第一引脚作为所述第三开关模块160的第一端，所述第四继电器K4的第二引脚作为所述第三开关模块160的第二端；所述第四继电器K4的第一引脚还与所述保护电阻F2的第一端电连接；所述保护电阻F2的第二端还与所述第五继电器K5的第一引脚电连接；所述第五继电器K5的第二引脚还与所述第四继电器K4的第二引脚电连接。其中，第四继电器K4和第五继电器K5为常开继电器。

当电池模组130供电无异常时，电池管理模块120依次控制常开继电器K3、K5闭合，并进行预充，即对电池模组130正负极供电的电机控制内的母线电容预充电。当电池管理模块120检测到预充完成后，闭合常开继电器K4，然后断开常开继电器K5，上电流程结束。在上电流程中，保护电阻F2用于保证预充过程中的电流减小到高压回路可以承受的范围，以保护高压回路和高压部件。

在一实施方式中，所述系统还包括保险丝F1，所述保险丝F1的第一端与所述电池模组130的正极电连接，所述保险丝F1的第二端与所述第三开关模块160的第一端电连接。保险丝F1用于提供过流保护，在回路中电路过大时断开，以避免造成电路的损坏和安全风险。

在所述供电管理系统的放电过程的下电(即拉闸)流程中，当得到下电指令时，依次断开常开继电器K4、常开继电器K3，然后控制常闭继电器K2闭合，再控制常闭继电器K1断开，此时12V供电回路断开。若是需要再次重新上电，需要对钥匙开关K0断开后重新闭合。

在所述供电管理系统的充电过程中，12V低压电源通过充电桩对电池管理模块120供电，而无需进行DC/DC转化，故电池管理模块120检测到处于充电状态时，无论钥匙开关K0处于闭合还是断开状态，都无需控制常闭继电器K2进行任何动作。需要注意的是，此处的供电管理系统是作为蓄电池充电进行使用，而非传统的采用低压电源对负载进行供电。本申请实施例提供的供电管理系统仍不包括低压电源。

此外，为避免充电状态下，充电桩供电流向调压模块110，故增加第一二极管D1和第二二极管D2进行反向截止。也就是说，在一实施方式中，所述第一开关模块140的第二端还与第一二极管D1的正极电连接；所述第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极电连接；所述第二二极管D2的正极与充电桩的第二充电端电连接。结合图1可以看出，若电流从调压模块110的第二输出端流出，可以通过第一二极管D1流向与负载连接的12V+，即负载的第二供电端；但是充电桩的第二充电端的电流却无法通过第二二极管D2，所以可以起到防止充电桩电流反向流入调压模块110的作用。

本申请实施例提供的供电管理系统，舍弃了传统的车载低压电源，不需要额外的铅酸电池，低压电源直接由供电管理系统提供，达到了节约成本，减轻重量的目的。同时通过延时继电器和开路继电器，对供电管理系统起到保护作用，增强了供电管理系统的安全性。

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)

1.一种供电管理系统，其特征在于，所述系统包括调压模块、电池管理模块、电池模组、第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块；

所述调压模块的第一输入端与所述电池模组的正极电连接，所述调压模块的第二输入端与所述电池模组的负极电连接，所述调压模块的第二输出端与所述第一开关模块的第一端电连接；

所述电池管理模块的第一输入端还与所述调压模块的第一输出端电连接；

所述电池模组的负极与所述第二开关模块的第一端电连接，所述电池模组的正极与所述第三开关模块的第一端电连接；

所述电池模组的正极还与所述电池管理模块的第一输入端电连接，所述电池模组的负极还与所述电池管理模块的第二输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的供电管理系统，其特征在于，所述系统还包括钥匙开关，所述钥匙开关的第一端与所述调压模块的第二输出端电连接，所述钥匙开关的第二端与所述第一开关模块的第一端电连接。

3.根据权利要求1所述的供电管理系统，其特征在于，所述调压模块的第一输出端还与外部低压负载的第一供电端电连接，所述调压模块的第一输出端还与充电桩的第一充电端电连接。

4.根据权利要求1所述的供电管理系统，其特征在于，所述第一开关模块的第二端还与第一二极管的正极电连接；

所述第一二极管的负极与第二二极管的负极电连接；

所述第二二极管的正极与充电桩的第二充电端电连接。

5.根据权利要求1所述的供电管理系统，其特征在于，所述系统还包括保险丝，所述保险丝的第一端与所述电池模组的正极电连接，所述保险丝的第二端与所述第三开关模块的第一端电连接。

6.根据权利要求1所述的供电管理系统，其特征在于，所述电池管理模块的第一输入端与外部低压负载的第一供电端电连接，所述电池管理模块的第二输入端与所述外部低压负载的第二供电端电连接。

7.根据权利要求1所述的供电管理系统，其特征在于，所述第二开关模块的第二端作为汽车动力电池的负极；

所述第三开关模块的第二端作为汽车动力电池的正极。

8.根据权利要求1所述的供电管理系统，其特征在于，所述第一开关模块包括第一继电器、第二继电器和延时继电器；

所述第一继电器的第二引脚作为所述第一开关模块的第二端，所述第一继电器的第三引脚与所述第二继电器的第二引脚电连接；

所述第二继电器的第一引脚和所述延时继电器的第二端电连接；

所述延时继电器的第一端作为所述第一开关模块的第一端，所述延时继电器的第一端还与所述第一继电器的第一引脚电连接。

9.根据权利要求1所述的供电管理系统，其特征在于，所述第二开关模块包括第三继电器，所述第三继电器的第一引脚作为所述第二开关模块的第一端，所述第三继电器的第二引脚作为所述第二开关模块的第二端。

10.根据权利要求1所述的供电管理系统，其特征在于，所述第三开关模块包括第四继电器、第五继电器和保护电阻；

所述第四继电器的第一引脚作为所述第三开关模块的第一端，所述第四继电器的第二引脚作为所述第三开关模块的第二端；

所述第四继电器的第一引脚还与所述保护电阻的第一端电连接；

所述保护电阻的第二端还与所述第五继电器的第一引脚电连接；

所述第五继电器的第二引脚还与所述第四继电器的第二引脚电连接。