一种升压电路、单体电压采集模块和电池管理装置的制作方法

本实用新型涉及电子电器领域，尤其涉及一种升压电路、单体电压采集模块和电池管理装置。

背景技术：

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟。当下电动汽车尚不如内燃机汽车技术完善，尤其是动力电源的寿命短，使用成本高，电池的储能量小，一次充电后行驶里程不理想，且为了避免高压伤害，电动车需要电池管理系统对电池进行管理，因此导致电动车的价格较贵。

为了避免电池过放电、过充电、过温度等异常情况的出现，需要设置电池管理系统对电池进行管理。所述电池管理系统包括主处理器和单体电压采集模块，所述单体电压采集模块用于采集电池模组的故障信息，并将故障信息传输到主处理器中，主处理器因此获得每个电池模组的故障信息。

单体电压采集模块之间的通讯是需要单体电压模块之间的电压匹配的，也就是说单体电压采集模块需要向更高一节单体电压采集模块进行通讯时候，下一节的单体电压采集模块的通讯信号线所搭载的电压平台应该高于单体电压。因此，单体电压采集模块之间采用隔离芯片连接，将故障信息向上传递，与主处理器进行通讯。因此，在所述电池管理系统中，需要足够多的隔离芯片，来保证单体电压采集模块之间的通讯，隔离芯片的成本相对较高，因此提高了整个电池管理系统的成本。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是电池管理系统成本高的问题。为了解决所述问题，本实用新型提出了一种升压电路、单体电压采集模块和电池管理装置，本实用新型具体是以如下技术方案实现的：

本实用新型的第一个方面提出了一种升压电路，所述升压电路包括：电池、第一充电电路、第二充电电路、第三充电电路、比较电路和控制器；

所述电池与第一充电电路、第二充电电路和第三充电电路均连接；

所述第一充电电路包括第一电阻和第一电容，所述电池正极连接第一电阻，所述第一电阻的另一端连接第一电容，所述第一电容的另一端接地，所述第一电阻与第一电容的连接点为第一节点；

所述第二充电电路包括第二电容、第一二极管、第一开关和电流源，所述第一二极管的正极连接在第一节点上，所述第一二极管的负极连接第二电容，所述第二电容连接第一开关，所述第一开关连接电流源，所述电流源接地；

所述第三充电电路包括第二电容、第三电容、第二二极管和第二开关，所述第二开关连接在第一节点上，所述第二开关的另一端连接第二电容，所述第二电容的另一端连接第二二极管的正极，所述第二二极管的负极连接第三电容，所述第三电容连接第一节点。

进一步地，所述比较电路连接控制器，所述控制器连接第一开关和第二开关。所述控制器通过开关切换不同的充电电路。

进一步地，所述比较电路包括第一比较电路、第二比较电路和第三比较电路。

进一步地，所述第一比较电路包括第一电压比较器和第一电压源。

所述电池连接第一电阻，所述第一电阻连接第一电压源，所述第一电压源连接第一电压比较器的负输入端口，所述第一电压比较器的输出端口连接控制器。

所述第一电压比较器的正输入端口与第三电容连接。

进一步地，所述第二比较电路包括第二电压比较器和第二电压源。

所述电池连接第一电阻，所述第一电阻连接第二电压源，所述第二电压源连接第二电压比较器的正输入端，所述第二电压比较器的输出端连接控制器。

所述第二电压比较器的负输入端口与第三电容连接。

进一步地，第三比较电路包括第三电压比较器和基准电压源。

所述电池连接第一电阻，所述第一电阻连接基准电压源，所述基准电压源连接第三电压比较器，所述第三电压比较器的输出端连接控制器。

所述基准电压源的另一个输入端口与第三电容连接。

具体地，所述升压电路采用电荷泵的形式进行升压，第二电容起到存储电荷，并将存储的电荷转移到第三电容上的作用。所述控制器用于根据比较电路的比较结果，判断此时进行充电操作或者升压操作，并控制开关执行相应的操作。当判断需要进行充电操作时，所述充电为对第二电容进行充电，控制器判断需要对第二电容进行充电时，闭合第一开关，断开第二开关，使得第二充电电路接通。当第二充电电路接通时，第二电容与电池并联，第二电容进行充电。

第二电容充电完毕后，通过比较电路进行比较，控制器判断此时不需要对第二电容进行充电，当需要进行升压操作时，所述升压操作为对第三电容进行充电，所述第三电容完成充电后即完成升压操作。断开第一开关，闭合第二开关，接通第三充电电路。所述第一充电电路一直处于接通状态，当第一充电电路接通时，电池与第一电容并联，对第一电容进行充电。当第三充电电路接通时，第二电容与电池串联，第三电容与第二电容及电池并联，电池和第二电容都对第三电容进行充电，当第三电容充电完毕时，升压操作完成，此时第三电容上的电压为升压之后的电压。

本实用新型的第二个方面提出了一种单体电压采集模块，所述单体电压采集模块包括上述所述的一种升压电路。

在单体电压采集模块需要向更高一节单体电压采集模块进行通讯时候，下一节的单体电压采集模块的通讯信号线所搭载的电压平台应该高于单体电压。在单体电压采集模块中增加相应的升压电路，使得两个单体电压采集模块之间能够正常通讯，所述升压电路采用电荷泵的方式进行升压。

本实用新型的第三个方面提出了一种电池管理装置，所述电池管理装置包括上述所述的一种单体电压采集模块。

所述电池管理装置具有电压采集模块，升压电路设置在电压采集模块中，使得相邻的单体电压采集模块之间的电压平台匹配，辅助电压采集模块之间的通讯。所述升压电路的设置能够减少电压采集模块之间的隔离芯片的使用，使得电池管理装置的整体成本下降。

采用上述技术方案，本实用新型所述的一种升压电路、电压采集模块和电池管理装置，具有如下有益效果：

1)本实用新型所述的一种升压电路，设置在两个相邻的单体电压采集模块之间，用于使得相邻的单体电压采集模块之间的电压平台匹配，辅助单体电压采集模块之间的通讯，因此减少了单体电压采集模块之间的隔离芯片的使用，降低了成本；

2)本实用新型所述的一种升压电路采用了电荷泵的方式进行升压操作，电路简单且效率高，能够快速有效地完成升压操作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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提供的一种升压电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种升压电路对第二充电回路进行充电时的电流流向示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种升压电路对第三充电回路进行充电时的电流流向示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，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，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装置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”仅用于描述目的，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，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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1：

本实用新型实施例中提供了一种升压电路，如图1所示，所述升压电路包括：电池、第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2、电流源、第一比较电路、第二比较电路、第三比较电路、控制器、第一开关k1和第二开关k2。

所述电池、第一电容C1、第一电阻R1组成第一充电电路。所述电池与第一电容C1并联，所述电池与第一电阻R1串联。所述电池正极连接第一电阻R1，第一电阻R1的另一端连接第一电容C1，所述第一电容C1的另一端接地，所述电池负极接地。所述第一电阻R1和第一电容C1的连接点为第一节点。

所述电池、第二电容C2、第一二极管D1、电流源和第一开关k1组成第二充电电路，所述电池连接第一电阻R1，所述第一电阻R1连接第一节点，所述第一节点连接第一二极管D1的正极，所述第一二极管D1的负极连接第二电容C2，所述第二电容C2连接第一开关k1，所述第一开关k1连接电流源，所述电流源接地。

所述电池、第三电容C3、第二电容C2、第二二极管D2和第二开关k2 组成第三充电电路，所述电池连接第一电阻R1，所述第一电阻R1连接第一节点，所述第一节点连接第二开关k2，所述第二开关k2的另一端连接第二电容C2，所述第二电容C2的另一端连接第二二极管D2的正极，所述第二二极管D2的负极连接第三电容C3，所述第三电容C3连接第一节点。在第二充电电路中，所述电池与第二电容C2串联，所述第三电容C3与第二电容C2及电池并联。

所述第一比较电路包括第一电压比较器U1和第一电压源V1。所述电池连接第一电阻R1，所述第一电阻R1连接第一电压源V1，所述第一电压源 V1连接第一电压比较器U1的负输入端口，所述第一电压比较器U1的输出端口连接控制器。所述第一电压比较器U1的正输入端口与第三电容C3连接。

所述第二比较电路包括第二电压比较器U2和第二电压源V2。所述电池连接第一电阻R1，所述第一电阻R1连接第二电压源V2，所述第二电压源 V2连接第二电压比较器U2的正输入端，所述第二电压比较器U2的输出端连接控制器。所述第二电压比较器U2的负输入端口与第三电容C3连接。

第三比较电路包括第三电压比较器U3和基准电压源Vref。所述电池连接第一电阻R1，所述第一电阻R1连接基准电压源，所述基准电压源Vref 连接第三电压比较器U3，所述第三电压比较器U3的输出端连接控制器。所述基准电压源Vref的另一个输入端口与第三电容C3连接。

所述控制器的输出端与第一开关k1和第二开关k2连接。所述控制器用于控制第一开关k1和第二开关k2的通断，切换第二充电回路和第三充电回路，调整升压电路的充电状态。当第二充电电路接通时，所述升压电路对第二电容C2进行充电，当第二电容C2完成充电时，所述升压电路完成充电过程。当第三充电电路接通时，所述升压电路对第三电容C3进行充电。当第三电容C3完成充电时，所述升压电路完成升压过程。

具体地，通过第三比较电路中的第三电压比较器U3，比较基准电压源 Vref的电压与第三电容C3上的电压，控制器判断是否需要对第二电容C2 进行充电。所述升压到的目标是模组电压+5.5V，如果第三电容C3上的电压小于模组电压+5.3V，则需要对第二电容C2进行充电。

在本实用新型中，采用的是电荷泵的方式进行升压，第二电容C2起到存储电荷，并将存储的电荷转移到第三电容C3上的作用。所述控制器用于根据比较电路的比较结果，判断此时进行充电操作或者升压操作，并控制开关执行相应的操作。当判断需要进行充电操作时，所述充电为对第二电容C2 进行充电，如图2所示，为进行充电操作时的电流流向示意。进行充电操作时，闭合第一开关k1，断开第二开关k2，使得第二充电电路接通。当第二充电电路接通时，第二电容C2与电池并联，第二电容C2进行充电。

第二电容C2充电完毕后，通过比较电路进行比较，控制器判断此时不需要对第二电容C2进行充电。如图3所示，为进行升压操作时的电流流向示意。当需要进行升压操作时，所述升压操作为对第三电容C3进行充电，所述第三电容C3完成充电后即完成升压操作。断开第一开关k1，闭合第二开关k2，接通第三充电电路。所述第一充电电路一直处于接通状态，当第一充电电路接通时，电池与第一电容C1并联，对第一电容C1进行充电。当第三充电电路接通时，第二电容C2与电池串联，第三电容C3与第二电容C2及电池并联，电池和第二电容C2都对第三电容C3进行充电，当第三电容C3充电完毕时，升压操作完成，此时第三电容C3上的电压为升压之后的电压。

本实用新型提出了一种升压电路，所述升压电路通过电荷泵的方式进行升压，所述升压电路还具有控制器能够辅助升压电路的充电操作和升压操作，使得升压电路能够将相邻的单体电压采集模块之间的电压平台匹配，减少单体电压采集模块之间隔离芯片的数量，从而减小成本。

实施例2：

本实用新型一个可行的实施例中提供了一种单体电压采集模块，所述单体电压采集模块包括上述升压电路。

所述升压电路能够使得相邻的单体电压采集模块之间的电压平台匹配，辅助单体电压采集模块之间的通讯。在单体电压采集模块需要向更高一节单体电压采集模块进行通讯时候，下一节的单体电压采集模块的通讯信号线所搭载的电压平台应该高于单体电压，因此需要在单体电压采集模块中增加相应的升压电路，所述升压电路采用电荷泵的方式进行升压。

实施例3：

本实用新型另一个可行的实施例中提供了一种电池管理装置，所述电池管理装置包括上述单体电压采集模块。

所述电池管理装置具有单体电压采集模块，升压电路设置在电压采集模块中，使得相邻的单体电压采集模块之间的电压平台匹配，辅助电压采集模块之间的通讯。所述升压电路的设置能够减少电压采集模块之间的隔离芯片的使用，使得电池管理装置的整体成本下降。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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。