一種新能源動力鋰電池組超低功耗控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種新能源動力鋰電池超低功耗控制電路，其包括電池電壓采集單元，用于實時監(jiān)控電池組中各單體池的運行狀態(tài)，以及電池單元的電池單體的電壓；處理單元，用于接收所述檢測單元的檢測結(jié)果開關(guān)控制單元，用于控制所述檢測單元電路的通斷。本發(fā)明通過設(shè)置開關(guān)控制單元，當(dāng)檢測單元需要對電池單元進(jìn)行檢測時，則開關(guān)控制單元控制檢測單元與電池單元接通，檢測單元正常工作；當(dāng)檢測單元不需要對電池單元進(jìn)行檢測時，則開關(guān)控制單元控制檢測單元與電池單元斷開，檢測單元不工作，減少了檢測單元自身的功耗，提升控制了電池組中各單體電池的離散和平衡度，提高了電池組的可靠性、安全性以及電池充放電效率，節(jié)約了成本。
【專利說明】
一種新能源動力鋰電池組超低功耗控制電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電池組的電壓檢測電路，特別涉及一種鋰電池組的低功耗電壓檢測控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]通常鋰離子動力電池單體的電壓較低，如果做為能源動力驅(qū)動整車，則需要幾十節(jié)單體電池甚至幾百節(jié)單體電池進(jìn)行串聯(lián)，組成電池組(PACK)后才能達(dá)到額定電壓，供驅(qū)動電機(jī)使用。
[0003]由于鋰離子電池對過放電和過充電非常敏感，如果對鋰離子電池過放電或過充電可能會導(dǎo)致鋰離子永久性失效，甚至發(fā)生危險，另外電池組(PACK)對組內(nèi)所有的單體電池一致性和平衡性要求很高，如果存在一致差，不平衡，將影響到整個電池組的放電深度和充電飽和度，影響車輛行駛里程。所以必需對所有單體電池進(jìn)行精確的電壓跟蹤測量。
[0004]而目前行業(yè)內(nèi)大部分動力電池組的電壓采集電路，均采用直接測量模式，電池組內(nèi)所有的單體電池直接物理連接到各自的檢測電路，各檢測電路將各單體的檢測結(jié)果直接輸出給到處理器，實現(xiàn)各電池單體的檢測過程。在不檢測或電池儲存期間，各檢測電路依然和各單體電池保持物理連接關(guān)系，由于檢測電路本身消耗電量，并且各個檢測電路的消耗功耗具有不一至性，在長時間存儲或應(yīng)用過程當(dāng)中，系統(tǒng)會累積不同功耗，造成各電池間的不平衡度，最終導(dǎo)致電池組的離散而影響使用里程和使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種功耗低、可靠性高和安全性高一種新能源動力鋰電池組超低功耗控制電路。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種新能源動力鋰電池超低功耗控制電路，其包括，電池單元，用于輸出電能;檢測單元，與所述電池單元連接，用于檢測所述電池單元的電壓，發(fā)送檢測結(jié)構(gòu)到處理單元；處理單元，用于車輛行駛控制，接收所述檢測單元的檢測結(jié)果;開關(guān)控制單元，用于控制所述檢測單元電路的通斷。
[0008]優(yōu)選地，所所述開關(guān)控制單元設(shè)置為智能開關(guān)控制電路，所述智能開關(guān)控制電路與所述檢測單元連接，用于控制所述檢測單元電路的通斷。
[0009]優(yōu)選地，所述智能開關(guān)控制電路包括第一匪OS管匪I，第一PMOS管PMl，所述第一匪OS管匪I的柵極與所述處理單元相連，所述第一匪OS管匪I的源極與地相連，所述第一WOS管匪I的漏極與所述第一 PMOS管PMl的柵極相連，所述第一 PMOS管PMl的源極與所述電池單體的正極相連，所述第一 PMOS管PMl的漏極與所述電壓檢測單元相連。
[0010]優(yōu)選地，還包括第一電阻Rl，第二電阻R2，第三電阻R3、第四電阻R4和第一二極管Dl，所述第一電阻Rl—端與處理單元相連，另一端與第一NMOS管匪I的柵極相連，所述第二電阻R2的一端與第一 NMOS管匪I的柵極相連，另一端與地相連;所述第一二極管Dl的負(fù)極與所述第一 NMOS管NMl的漏極相連，所述第一二極管Dl的正極與所述第三電阻R3的一端相連，所述第三電阻R3的另一端與所述第一 PMOS管PMl的柵極相連，所述第四電阻R4的一端與所述第一 PMOS管PMl的柵極相連，所述第四電阻R4的另一端與所述第一 PMOS管PMl的源極相連。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述第一 NOMS管NMl設(shè)置為N溝道增強(qiáng)型MOS管。
[0012]優(yōu)選地，所述第一 PMOS管PMl設(shè)置為P溝道增強(qiáng)型MOS管。
[0013]優(yōu)選地，所述第一二極管Dl設(shè)置為隔離二極管。
[0014]優(yōu)選地，所述電池單元設(shè)置為若干個單體電池串聯(lián)成的電池組，所述開關(guān)控制單元對應(yīng)所述單體電池設(shè)置。
[0015]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過增設(shè)有開關(guān)控制單元，當(dāng)檢測單元需要對單體電池進(jìn)行電壓檢測時，開關(guān)控制單元控制檢測單元的電路通路，使檢測單元可以對電池單體進(jìn)行電壓檢測；當(dāng)檢測單元不需要對電池單體進(jìn)行檢測，如電池組處于運輸儲存狀不需要檢測時，開關(guān)控制單元控制檢測單元電路斷開，使電池組內(nèi)各單體電池與檢測單元處于斷開狀態(tài)，減少了檢測單元電路自身的功耗，提升控制了電池組中各單體電池的離散和平衡度，提高了電池組的可靠性、安全性以及電池充放電效率，節(jié)約了成本。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的電路原理圖；
[0018]圖中:1、電池單元;2、開關(guān)控制單元;3、電壓檢測單元;4、處理單元。
【具體實施方式】
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明提供一種新能源動力鋰電池組超低功耗控制電路，包括電池單元1、開關(guān)控制單元2、電壓檢測單元3和處理單元4;電池單元I作為新能源動力，用于驅(qū)動電機(jī)；電壓檢測單元3與電池單元I相連，用于跟蹤測量電池單元I的電壓，并將測量結(jié)果輸出給處理單元4;開關(guān)控制單元2在工作狀態(tài)導(dǎo)通，。
[0021]如圖2所示，電池單元I包括多個單體電池Un，多個電池單體Un串聯(lián)組成電池組，以達(dá)到驅(qū)動電機(jī)所需的額定電壓。在本發(fā)明中，電池采用鋰離子電池，在實際工作中，根據(jù)需要選擇單體電池Un的數(shù)量。
[0022]電壓檢測單元3包括多個與單體電池Un--對應(yīng)的電壓檢測電路，處理單元4設(shè)置為中央處理器，各個電壓檢測電路一方面與各個單體電池Un的正極、負(fù)極相連，另一方面與中央處理器相連，用于檢測各個單體電池Un的電壓并將檢測結(jié)果輸送給中央處理器。中央處理器主要用于接收檢測電路的實時信號并對信號進(jìn)行AD模數(shù)轉(zhuǎn)換，配合主控制程序?qū)z測電路AD模數(shù)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)實施運算，通過對數(shù)字信號的運算結(jié)果對低功耗電路開關(guān)實旆智能控制，以實現(xiàn)到最低功耗控制。
[0023]由于檢測電路本身消耗電量，并且各個檢測電路消耗功耗具有不一致性，在長時間存儲或應(yīng)用過程中，會造成各電池間的不平衡度，最終導(dǎo)致電池組的離散而影響使用里程和使用壽命。因此，為了有效控制檢測電路自身的功耗，提升控制電池組中各單體電池的離散和均衡度。設(shè)置有開關(guān)控制單元2，開關(guān)控制單元2設(shè)置為智能開關(guān)控制電路，用于控制各檢測電路的通斷，當(dāng)各檢測電路需要對各單體電池進(jìn)行電壓檢測時，開關(guān)控制電路控制各檢測電路為通路，使各檢測電路正常工作對各單體電池進(jìn)行檢測；當(dāng)電池組處于運輸儲存狀態(tài)，各檢測電路不需要對各單體電池進(jìn)行檢測時，開關(guān)控制電路控制各檢測電路為斷路，此時各檢測電路與各單體電池處于斷開的狀態(tài)，減少了各檢測電路自身的功耗及各電池間的不平衡度。
[0024]開關(guān)控制電路包括第一匪OS管匪1、第一PMOS管PMl、第一電阻Rl，第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4和第一二極管Dl;其中，第一電阻Rl的一端與中央處理器相連，第一電阻Rl的另一端與第一 NMOS管匪I的柵極相連;第二電阻R2的一端與第一 NMOS管NMl的柵極相連，第二電阻R2的另一端與第一 NMOS管NMl的源極相連;第一 NMOS管匪I的源極與地相連，第一 NMOS管匪I的漏極與第一二極管Dl的負(fù)極相連;第一二極管Dl的正極與第三電阻D3的一端相連；第三電阻R3的另一端與第一 PMOS管PMl的柵極相連；第四電阻R4的一端與第一PMOS管PMl的柵極相連，第四電阻R4的另一端與第一 PMOS管PMl的源極相連;第一 PMOS管PMl的源極與電池單體Un的正極輸出相連，第一 PMOS管PMl的漏極與電壓檢測電路的輸入端相連。
[0025]當(dāng)檢測電路處于檢測工作狀態(tài)時，中央處理器向第一匪OS管匪I輸出高電平脈沖信號，第一NMOS管匪I處于正向偏壓導(dǎo)通狀態(tài)，同時將第一二極管DI的負(fù)極電位拉低，此時第一二極管Dl的負(fù)極電動勢約為參考點地O電位;第一二極管Dl正向?qū)?，第?PMOS管PMl的Vgs小于其開啟電壓，第一 PMOS管PMl也正向偏壓導(dǎo)通，使得檢測電路處于通路狀態(tài)，檢測電路正常工作。
[0026]當(dāng)檢測電路處于非檢測工作狀態(tài)時，中央處理器向第一NMOS管NMl輸出低電平脈沖信號或關(guān)閉信號輸出，第一NMOS管NMl處于截止?fàn)顟B(tài)，第一PMOS管PMl也處于截止?fàn)顟B(tài)，使得檢測電路處于斷開狀態(tài)，檢測電路不工作，從而把電池組中的各個單體電池Un與電壓檢測電路處于智能開關(guān)狀態(tài)或從系統(tǒng)電路中脫離，實現(xiàn)超低功耗的智能開關(guān)控制，本電路具有超低內(nèi)阻特性和高速通斷控制特性。
[0027]在本實施例中，第一匪OS管匪I采用N溝道增強(qiáng)型MOSFET管，第一PMOS管PMl采用P溝道增強(qiáng)型MOSFET管，其內(nèi)阻低，功耗小，降了電路自身的功耗;第一二極管Dl采用隔離二極管；另外，通過并聯(lián)有第三電阻R3、第四電阻R4對第一PMOS管進(jìn)行分壓，防止第一PMOS管PMl因過壓而損壞。由于新能源鋰離子電池的單體電壓在4.2V以下，在動力電池系統(tǒng)應(yīng)用中，改需經(jīng)過多節(jié)電池的串聯(lián)才能達(dá)到應(yīng)用水平的電壓平臺，而控制電路必需對每一個單體電池進(jìn)行采集和控制，每增加一級串聯(lián)電壓就更高一些，為防止高節(jié)電池的高壓對低節(jié)數(shù)的電池電壓存在擊穿的風(fēng)險，在每節(jié)電池耗控制電路增加了隔離二極管，以增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性和隱定性。
[0028]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種新能源動力鋰電池超低功耗控制電路，其特征在于:包括， 電池單元，用于輸出電能； 檢測單元，與所述電池單元連接，用于檢測所述電池單元的電壓，發(fā)送檢測結(jié)構(gòu)到處理單元； 處理單元，用于車輛行駛控制，接收所述檢測單元的檢測結(jié)果； 開關(guān)控制單元，用于控制所述檢測單元電路的通斷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源動力鋰電池超低功耗控制電路，其特征在于:所述開關(guān)控制單元設(shè)置為智能開關(guān)控制電路，所述智能開關(guān)控制電路與所述檢測單元連接，用于控制所述檢測單元電路的通斷。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新能源動力鋰電池超低功耗控制電路，其特征在于:所述智能開關(guān)控制電路包括第一NMOS管匪I，第一PMOS管PMl;所述第一NMOS管匪I的柵極與所述處理單元相連，所述第一匪OS管匪I的源極與地相連，所述第一匪OS管匪I的漏極與所述第一 PMOS管PMl的柵極相連;所述第一 PMOS管PMl的源極與所述單體電池的正極相連，所述第一 PMOS管PMl的漏極與所述電壓檢測單元輸入端相連。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新能源動力鋰電池超低功耗控制電路，其特征在于:還包括第一電阻Rl，第二電阻R2，第三電阻R3、第四電阻R4和第一二極管Dl;所述第一電阻Rl —端與處理單元相連，另一端與第一匪OS管NMl的柵極相連;所述第二電阻R2的一端與第一WOS管匪I的柵極相連，另一端與地相連;所述第一二極管Dl的負(fù)極與所述第一 NMOS管匪I的漏極相連，所述第一二極管Dl的正極與所述第三電阻R3的一端相連;所述第三電阻R3的另一端與所述第一 PMOS管PMl的柵極相連;所述第四電阻R4的一端與所述第一 PMOS管PMl的柵極相連，所述第四電阻R4的另一端與所述第一 PMOS管PMl的源極相連。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新能源動力鋰電池超低功耗控制電路，其特征在于:所述第一 NOMS管NMl設(shè)置為咐勾道增強(qiáng)型MOS管。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新能源動力鋰電池超低功耗控制電路，其特征在于:所述第一 PMOS管PMl設(shè)置為P溝道增強(qiáng)型MOS管。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新能源動力鋰電池超低功耗控制電路，其特征在于:所述第一二極管Dl設(shè)置為隔離二極管。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一項所述的一種新能源動力鋰電池超低功耗控制電路，其特征在于:所述電池單元設(shè)置為若干個單體電池串聯(lián)成的電池組，所述開關(guān)控制單元對應(yīng)所述單體電池設(shè)置。
【文檔編號】H01M10/48GK105896665SQ201610329165
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】張許峰
【申請人】福建萬眾百源實業(yè)有限公司