电池管理系统的电源电路、电池管理系统和电池的制作方法

1.本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电池管理系统的电源电路、电池管理系统和电池。


背景技术：

2.锂电池组均配置bms(battery management system，电池管理系统)，bms应用范围比较广泛，大到大型储能系统、电动汽车等需要用到，小到共享单车、共享自行车等需要用到。在电池组不工作的时候对外标称外于关断状态，但实际锂电池组内部的bms仍处于休眠工作状态(不对外输出)，需要消耗电能，所以锂电池组如果没有使用也需要定期进行补电，长时间不补电会造电锂电池充不了电的现象。如果bms休眠状态的工作电流过大，不仅会造成电能浪费，需要对锂电池组进行频繁补电，还会降低锂电池休眠状态下使用时间，因此需要保证bms休眠状态时的工作电流。
3.相关技术中，bms休眠状态的工作电流在ma级，休眠状态的耗能较大。


技术实现要素：

4.本发明为解决上述技术问题，本发明提出一种电池管理系统的电源电路，采用两个线性稳压器，可以在电池管理系统由正常工作切换到休眠状态时切断直流-直流变换器和与电池管理系统直接相连的线性稳压器的供电，仅保留与直流-直流变换器并联的线性稳压器的供电，并可以在接收到唤醒信号时随时唤醒直流-直流变换器和与电池管理系统直接相连的线性稳压器工作，实现电池管理系统休眠下工作电流做到了ua级，既可以大大降低电池管理系统休眠时的功耗，延长锂电池休眠状态下的使用时间，又可以保证电池管理器可以随时唤醒工作。
5.本发明的第二个目的在于提出一种电池管理系统。
6.本发明的第三个目的在于提出一种电池。
7.本发明采用的技术方案如下：
8.本发明第一方面的实施例提出了一种电池管理系统的电源电路，包括：直流-直流变换器，所述直流-直流变换器的第一直流端与电池的供电端相连，所述直流-直流变换器用于将所述电池输出的第一直流电转换为第二直流电，所述第二直流电小于所述第一直流电；第一线性稳压器，所述第一线性稳压器的输入端与所述电池的供电端相连，所述第一线性稳压器用于将所述电池输出的第一直流电转换为第三直流电，所述第三直流电小于所述第二直流电；第二线性稳压器，所述第二线性稳压器的输入端分别与所述直流-直流变换器的第二直流端和所述第一线性稳压器的输出端相连，所述第二线性稳压器用于将所述直流-直流变换器输出的第二直流电或者所述第一线性稳压器输出的第三直流电转换成第四直流电以给所述电池管理系统供电，所述第四直流电小于所述第三直流电，所述第二线性稳压器包括使能端口和与所述使能端口相连的用于接收唤醒信号的唤醒端口，所述唤醒端口接收到所述唤醒信号时所述使能端口上电以使所述第二线性稳压器工作；所述电池管理
系统用于在接收到休眠信号时控制所述直流-直流变换器、所述第二线性稳压器停止工作，所述电池管理系统还用于在所述第二线性稳压器工作时控制所述直流-直流变换器工作。。
9.本发明上述提出的直流充电桩的通讯方法还可以具有如下附加技术特征：
10.根据本发明的一个实施例，所述唤醒信号包括：充电唤醒、放电唤醒、485通讯唤醒、串口通信唤醒、硬件信号唤醒。
11.根据本发明的一个实施例，所述第一直流电为36v、48v、60v和72v中的一种，所述第二直流电为12v，所述第三直流电为10v，所述第四直流电为3.3v。
12.根据本发明的一个实施例，所述电池为锂电池。
13.本发明第二方面的实施例提出了一种电池管理系统，包括本发明第一方面实施例所述的电池管理系统的电源电路。
14.本发明第三方面的实施例提出了一种电池，包括本发明第二方面实施例所述的电池管理系统。
15.本发明的有益效果：
16.本发明采用两个线性稳压器，可以在电池管理系统由正常工作切换到休眠状态时切断直流-直流变换器和与电池管理系统直接相连的线性稳压器的供电，仅保留与直流-直流变换器并联的线性稳压器的供电，并可以在接收到唤醒信号时随时唤醒直流-直流变换器和与电池管理系统直接相连的线性稳压器工作，实现电池管理系统休眠下工作电流做到了ua级，既可以大大降低电池管理系统休眠时的功耗，延长锂电池休眠状态下的使用时间，又可以保证电池管理器可以随时唤醒工作。
附图说明
17.图1是根据本发明一个实施例的电池管理系统的电源电路的方框示意图；
18.图2是根据本发明一个实施例的直流-直流变换器的电路拓扑示意图；
19.图3是根据本发明另一个实施例的第一线性稳压器的电路拓扑示意图；
20.图4是根据本发明一个实施例的第二线性稳压器的电路拓扑。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
22.图1是根据本发明一个实施例的电池管理系统的电源电路的方框示意图，如图1所示，该电源电路包括：直流-直流变换器(dc-dc)、第一线性稳压器ldo1、第二线性稳压器ldo2。
23.其中，直流-直流变换器的第一直流端与电池的供电端vb 相连，直流-直流变换器用于将电池输出的第一直流电转换为第二直流电，第二直流电小于第一直流电；第一线性稳压器ldo1的输入端与电池的供电端vb 相连，第一线性稳压器ldo1用于将电池输出的第一直流电转换为第三直流电，第三直流电小于第二直流电；第二线性稳压器ldo2的输入端分别与直流-直流变换器的第二直流端和第一线性稳压器ldo1的输出端相连，第二线性稳
压器ldo2用于将直流-直流变换器输出的第二直流电或者第一线性稳压器输出的第三直流电转换成第四直流电以给电池管理系统供电，第四直流电小于第三直流电，第二线性稳压器ldo2包括使能端口en和与使能端口en相连的用于接收唤醒信号的唤醒端口wake_up，唤醒端口wake_up接收到唤醒信号时使能端口en上电以使第二线性稳压器ldo2工作；电池管理系统用于在接收到休眠信号时控制直流-直流变换器、第二线性稳压器ldo2停止工作，电池管理系统还用于在第二线性稳压器ldo2工作时控制直流-直流变换器工作。
24.其中，在本发明的一个实施例中，唤醒信号包括：充电唤醒、放电唤醒、485通讯唤醒、串口通信唤醒、硬件信号唤醒中的至少一个。
25.在本发明的一个实施例中，第一直流电为36v、48v、60v和72v中的一种，第二直流电为12v，第三直流电为10v，第四直流电为3.3v。
26.具体地，如图1所示，电池管理系统正常工作时，电池管理系统的单片机控制直流-直流变换器、第一线性稳压器ldo1和第二线性稳压器ldo2的使能端口均为高电平控制信号，直流-直流变换器、第一线性稳压器ldo1和第二线性稳压器ldo2均使能上电，ldo2的输入由ldo1、直流-直流变换器或关系组成，两路同时供电时，由电压高的承担ldo2的供电，由于直流-直流变换器输出的直流电为12v，第一线性稳压器ldo1输出的直流电为10v，因此，ldo2的供电由直流-直流变换器承担，ldo2进一步将直流-直流变换器输出的12v直流电转换为3.3v直流电为电池管理系统供电。
27.当电池管理系统休眠时，电池管理系统的单片机控制直流-直流变换器、和第二线性稳压器ldo2的使能端口均为低电平控制信号且控制第一线性稳压器ldo1的使能端口均为高电平控制信号，直流-直流变换器和第二线性稳压器ldo2均无使能停止工作，第一线性稳压器ldo1维持使能状态输出10v直流电至第二线性稳压器ldo2的输入端，电池管理系统无供电处于休眠状态。
28.当电池管理系统需要唤醒时，第二线性稳压器ldo2的唤醒端口会接收到唤醒信号wake_up，唤醒信号wake_up为高电平控制信号，从而使第二线性稳压器ldo2的使能端口en为高电平控制信号，第二线性稳压器ldo2使能上电，同时电池管理系统立马上电，上电后电池管理系统的单片机立即控制直流-直流变换器的使能端口为高电平控制信号，直流-直流变换器的使能上电，ldo2的供电由直流-直流变换器承担，ldo2进一步将直流-直流变换器输出的12v直流电转换为3.3v直流电为电池管理系统供电，电池管理系统正常工作。
29.可以理解的是，以60v20ah的电池为例，休眠时整个电池管理系统的工作电流计算如下：
30.i＝(vb -10v)/5m vb /20m i
ldo1
31.＝(60-10)/5m 60/20m 6ua
32.＝19ua
33.其中，i
ldo1
为第一线性稳压器的额定电流。
34.由此可知，该电源电路采用两个线性稳压器，可以在电池管理系统由正常工作切换到休眠状态时切断直流-直流变换器和与电池管理系统直接相连的线性稳压器的供电，仅保留与直流-直流变换器并联的线性稳压器的供电，并可以在接收到唤醒信号时随时唤醒直流-直流变换器和与电池管理系统直接相连的线性稳压器工作，实现电池管理系统休眠下工作电流做到了ua级，既可以大大降低电池管理系统休眠时的功耗，延长锂电池休眠
状态下的使用时间，又可以保证电池管理器可以随时唤醒工作。
35.在本发明的一个具体示例中，直流-直流变换器的电路拓扑可参见图2所示，其中，直流-直流变换器采用的芯片u4的型号为xl7005a，vb 为电池的供电端，bgnd为电池接地端，pcon为直流-直流变换器的使能端。
36.在本发明的一个具体示例中，第一线性稳压器ldo1的电路拓扑可参见图3所示，其中，第一线性稳压器ldo1的采用的芯片u6的型号为me6215c33m5g。
37.在本发明的一个具体示例中，第二线性稳压器ldo2的电路拓扑可参见图4所示，其中，第二线性稳压器ldo2的采用的芯片u18的型号为me6215c33m5g，其中，ctr_power端口用于接收池管理系统的单片机输出的控制信号。
38.可以理解的是，图2-4中的电路符号为常规电路符号，本领域技术人员完全可以根据附图获取每个常规电路符号代表的电气元件，本发明中不再进行赘述，图2-4中芯片中的字母为端口名称，而具体每个端口的含义参阅相关芯片的说明书即可查询，本发明不再赘述。
39.综上所述，根据本发明实施例的电池管理系统的电源电路，采用两个线性稳压器，可以在电池管理系统由正常工作切换到休眠状态时切断直流-直流变换器和与电池管理系统直接相连的线性稳压器的供电，仅保留与直流-直流变换器并联的线性稳压器的供电，并可以在接收到唤醒信号时随时唤醒直流-直流变换器和与电池管理系统直接相连的线性稳压器工作，实现电池管理系统休眠下工作电流做到了ua级，既可以大大降低电池管理系统休眠时的功耗，延长锂电池休眠状态下的使用时间，又可以保证电池管理器可以随时唤醒工作。
40.此外，本发明还提出一种电池管理系统，包括本发明上述的电池管理系统的电源电路。
41.根据本发明实施例的电池管理系统，通过上述的电池管理系统的电源电路，采用两个线性稳压器，可以在电池管理系统由正常工作切换到休眠状态时切断直流-直流变换器和与电池管理系统直接相连的线性稳压器的供电，仅保留与直流-直流变换器并联的线性稳压器的供电，并可以在接收到唤醒信号时随时唤醒直流-直流变换器和与电池管理系统直接相连的线性稳压器工作，实现电池管理系统休眠下工作电流做到了ua级，既可以大大降低电池管理系统休眠时的功耗，延长锂电池休眠状态下的使用时间，又可以保证电池管理器可以随时唤醒工作。
42.此外，本发明还提出一种电池，包括本发明上述的电池管理系统。
43.根据本发明电池，通过上述的电池管理系统，可以实现电池管理系统休眠下工作电流做到了ua级，既可以大大降低电池管理系统休眠时的功耗，延长锂电池休眠状态下的使用时间，又可以保证电池管理器可以随时唤醒工作。
44.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
45.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
46.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
47.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
48.此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
49.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。