一种电池严重亏电后重新激活充电功能的方法及系统与流程

本发明涉及电池控制技术领域，尤其是涉及电一种电池严重亏电后重新激活充电功能的方法及系统。

背景技术：

目前市面上使用的大容量动力电池pack均需要采用bms控制系统进行控制，bms控制系统主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。

市面上的大容量动力电池pack由于长时间放置不使用或者其他情况下，出现严重亏电，会导致内部电压不足，容易出现以下弊端：

①bms控制系统在电池pack严重亏电后，因为系统电池电压处于欠压保护状态，bms因为该欠压保护机制的存在，无法自行激活其工作电源系统，继而无法实现充电回路的闭合，外部充电设备无法对电池pack进行充电。

②由于第①点原因的存在，导致客户或者技术服务人员在客户现场无法维护，电池pack等相关设备在客户现场处于停摆状态。

③由于第②点原因，导致设备只有被召回或者面临报废的风险。

④由于第③点原因，导致设备召回或者设备报废，严重浪费了社会公共运输资源和相关物质资源，造成严重浪费，给客户和企业增加了极大成本和不便利，降低了社会效益。

⑤大容量动力电池pack严重亏电后不能被激活重新充电发挥效力，给电池pack制造商带来了严重的品牌力下降和客户口碑下行的企业经营风险。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种电池严重亏电后重新激活充电功能的方法及系统，使得电池pack在严重亏电后重新被充电得以轻易实现，从而大幅改善了产品的可靠性以及可用性。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种电池严重亏电后重新激活充电功能的方法，所述的电池通过bms控制系统进行控制，所述的bms控制系统通过外置的电源模块进行供电，在该电源模块内设置激活阈值，通过连接外部设备向电源模块输送外部信号；当电源模块接收的外部信号大于激活阈值时，电源模块向bms控制系统供电将bms控制系统激活。

进一步具体的，所述的外部设备为外接电源。

一种电池严重亏电后重新激活充电功能的系统，包括用于向bms控制系统供电的电源模块，在所述的电源模块上连接有信号处理组件，所述的信号处理组件接收外部设备发出的外部信号处理后传输至电源模块，所述的外部信号开启电源模块并向bms控制系统供电将bms控制系统激活。

进一步具体的，所述的信号处理组件包括依次串联的第四二极管、第六电阻以及第二电阻，在所述的第六电阻与第二电阻之间引出一路连接至电源模块的输入端，所述的外部设备串联在信号处理组件上。

进一步具体的，所述的信号处理组件与外部设备之间通过连接器连接。

进一步具体的，所述的系统还包括用于向电源模块发出开启或关闭信号的开关模块以及用于手动控制开关模块的手动控制模块，所述的开关模块包括信号分配组件以及连接在信号分配组件上的信号调整组件，所述的信号分配组件接收信号调整组件的调整信号，信号分配组件对信号进行分配并将该信号输送至电源模块内；通过信号分配组件以及手动控制模块控制输入至电源模块内信号的变化实现对电源模块的开启或者关闭。

进一步具体的，所述的系统还包括用于向电源模块发出开启或关闭信号的开关模块以及用于手动控制开关模块的手动控制模块，所述的开关模块包括信号分配组件以及连接在信号分配组件上的信号调整组件，所述的信号分配组件接收信号调整组件的调整信号，信号分配组件对信号进行分配并将该信号输送至电源模块内；通过信号分配组件以及手动控制模块控制输入至电源模块内信号的变化实现对电源模块的开启或者关闭，所述的信号分配组件由串联在第一电源上的第一电阻与第二电阻组成；在所述的第一电阻与第二电阻之间引出三路，第一路连接至电源模块的输入端，第二路连接有信号调整组件，第三路连接第六电阻。

进一步具体的，所述的信号调整组件包括第一三极管与第四电阻，所述的第一三极管的基极分为两路，第一路通过第二二极管接收bms控制系统的高电位信号，第二路通过第四电阻后接地；所述的第一三极管的集电极接地，所述的第一三极管的发射极连接在第一电阻与第二电阻之间。

进一步具体的，所述的手动控制模块包括第三电阻、手动按钮以及第一二极管，所述的第三电阻、手动按钮、第一二极管以及第四电阻串联在第一电源上。

进一步具体的，在所述的手动控制模块上设置用于检测手动操作状态的手动反馈模块，所述的手动反馈模块检测到手动操作信号反馈至bms控制系统。

进一步具体的，所述的手动反馈模块包括第二三极管，所述的第二三极管的基极通过第五电阻、第三二极管连接至手动按钮与第一二极管之间；所述的第二三极管的集电极分为两路，第一路通过第七电阻连接第二电源，第二路连接至bms控制系统；所述的第二三极管的发射极接地。

本发明的有益效果是：通过上述系统使得电池在严重亏电后重新被充电得以轻易实现，从而大幅改善了产品的可靠性以及可用性；在设计思想上，采用了极小应力设计技术，充分利用了小信号系统的高可靠性设计方法，完美的实现了激活电池bms系统，使之在严重亏电处于欠压保护状态下，亦可以激活bms系统，使电池可以被重新充电激活电池；成本低、控制逻辑简单简洁、可靠性高；避免了电池严重亏电后被召回或报废的风险，保护了企业品牌形象和客户投资。

附图说明

图1是本发明激活系统的结构示意图；

图2是本发明第一种实施例的结构示意图；

图3是本发明第二种实施例的结构示意图；

图4是本发明第三种实施例的结构示意图；

图5是本发明第三种实施例的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。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。

在本发明的描述中，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发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本专利申请提供一种电池严重亏电后重新激活充电功能的方法，所述的电池通过bms控制系统进行控制，所述的bms控制系统通过外置的电源模块进行供电，在该电源模块内设置激活阈值，通过连接外部设备向电源模块输送外部信号；当电源模块接收的外部信号大于激活阈值时，电源模块被激活并向bms控制系统供电，bms控制系统开始工作，实现对储能电池进行充放电以及过充、过放保护等功能。

基于上述方法，设计一种电池严重亏电后重新激活充电功能的系统，如图1所示该系统包括用于向bms控制系统供电的电源模块u1，在所述的电源模块u1上连接有信号处理组件，所述的信号处理组件接收外部设备发出的外部信号处理后传输至电源模块u1，所述的外部信号开启电源模块u1并向bms控制系统供电将bms控制系统激活。

其中，电源模块u1内置第一判断阈值、第二判断阈值以及激活阈值，当bms控制系统正常工作时，电源模块u1接收控制信号并判断该控制信号与第一判断阈值、第二判断阈值的关系，若控制信号大于第一判断阈值，则电源模块u1向bms控制系统供电，若控制信号小于第二判断阈值，则电源模块u1停止向bms控制系统供电；当电池出现严重亏电处于欠压保证状态中，bms控制系统不能正常工作，此时，通过外部设备向电源模块u1输入外部信号，若外部信号大于激活阈值，则电源模块u1向bms控制系统供电激活bms控制系统；激活阈值可以与第一判断阈值数值相同，也可以不相同。

大多数的动力电池的bms控制单元以及其他控制模块均采用内部电池进行供电，而当内部电池处于严重亏电的状态下，在电压不足的情况下bms控制系统难以被激活，不能实现充电功能，故需要一个具有电源功能的外接设备来实现激活功能，在本方案中外部设备直接采用外接电源的方式，通过外接电源直接给电源模块u1供电，电源模块u1工作并给bms控制系统供电，bms控制系统得电从而打开电池的充电功能。

外部电源可以为充电宝、机械式发电设备、太阳能发电设备等，例如，12v/24v/36v铅酸电池、ac/dc电源、无线充电电源、干电池/干电池组、机械式发电终端等。

如图5所示信号处理组件包括依次串联的第四二极管d4、第六电阻r6以及第二电阻r2，在所述的第六电阻r6与第二电阻r2之间引出一路连接至电源模块u1的输入端，所述的外部设备串联在信号处理组件上，外部设备采用外接电源通过连接器j1与第四二极管d4、第六电阻r6以及第二电阻r2串联形成一个回路，通过对第六电阻r6以及第二电阻r2的阻值进行合理化设计，保证pwr_bba输入端的输入的电压信号大于激活阈值，在本方案中激活阈值与第一判断阈值相同均为0.9v，pwr_bba＞0.9v，电源模块u1达到其启动工作条件，向bms控制系统供电，闭合电池主回路充电开关，处于严重亏电、过度欠压状态的电池得以恢复充电；在该回路上设置保险丝f1来保证该回路的整体安全性。

连接器j1可以为usb接口、电源插头等供电接口，在本方案中选择usb接口，可以使用便携式的充电宝完成激活功能，操作方便，安全可靠。

基于上述在电池严重亏电后重新激活充电功能的系统，电池在正常工作时，如图2所示该系统还包括用于控制电源模块u1向bms控制系统供电，所述的bms控制系统用于控制储能电池，所述的电源模块u1可以接收储能电池供电，也可以通过其他电源进行供电，该控制系统包括用于向电源模块u1发出开启或关闭信号的开关模块以及用于手动控制开关模块的手动控制模块，所述的开关模块包括信号分配组件以及连接在信号分配组件上的信号调整组件，所述的信号分配组件接收信号调整组件的调整信号，信号分配组件对信号进行分配并将该信号输送至电源模块u1内；通过信号分配组件以及手动控制模块控制输入至电源模块u1内信号的变化实现对电源模块u1的开启或者关闭。

在正常工作时第一判断阈值大于第二判断阈值，信号分配组件再不受其他干扰的情况下，其初始输出信号大于第一判断阈值；而当信号调整组件对信号分配组件的输出信号进行调整后，调整后的输出信号小于第二判断阈值，该控制系统的控制方式如下：

当信号分配组件的输出信号(电源模块u1接收的输入信号)大于第一判断阈值时，此时信号调整组件不工作，电源模块u1向bms控制系统供电。

当信号分配组件的输出信号小于第二判断阈值时，此时信号调整模块开始工作，电源模块u1停止向bms控制系统供电。

其中，如图5所示信号分配组件由串联在第一电源上的第一电阻r1与第二电阻r2组成；在所述的第一电阻r1与第二电阻r2之间引出三路，第一路连接至电源模块u1的输入端pwr_bba，第二路连接有信号调整组件，第三路连接第六电阻r6；第一电源可以选择储能电池或者其他电源均可，合理分配第一电阻r1与第二电阻r2的阻值，在没有其他干扰的情况下即信号调整组件不工作，使得第一路的输入端pwr_bba输入电源模块u1的电压大于第一判断阈值(此处第一判断阈值为0.9v),pwr_bba＞0.9v。

如图5所示信号调整组件包括第一三极管q1与第四电阻r4，第一三极管q1为pnp晶体管，所述的第一三极管q1的基极分为两路，第一路通过第二二极管d2接收bms控制系统的高电位信号，该高电位信号是通过bms控制系统的mcu_pwr_hld_hi的端口发出，第二路通过第四电阻r4后接地；所述的第一三极管q1的集电极接地，所述的第一三极管q1的发射极连接在第一电阻r1与第二电阻r2之间。将第一三极管q1的基极采用第四电阻r4进行静态零电位偏置，第一三极管q1的基极-发射极处于正向偏置状态，第一三极管q1的发射极-集电极处于导通状态，即可实现信号分配组件输入至电源模块u1的输入端pwr_bba电压小于第二判断阈值(此处第二判断阈值为0.4v)，pwr_bba＜0.4v。

如图5所示手动控制模块包括第三电阻r3、手动按钮s1以及第一二极管d1，所述的第三电阻r3、手动按钮s1、第一二极管d1以及第四电阻r4串联在第一电源上，合理分配第三电阻r3与第四电阻r4的阻值；当用户按下手动按钮s1时，第一二极管d1导通并使得第一二极管d1的阴极电压位于3-4v之间，此时，第一三极管q1的基极-发射极处于反向偏置状态，第一三极管q1的发射极-集电极处于截止状态，信号调整模块被关闭不再正常工作，pwr_bba端口恢复至大于0.9v的状态。

如图4所示上述系统还包括一用于检测手动操作状态的手动反馈模块，所述的手动反馈模块检测到手动操作信号反馈至bms控制系统；如图5所示手动反馈模块包括第二三极管q2，该第二三极管q2为npn晶体管，所述的第二三极管q2的基极通过第五电阻r5、第三二极管d3连接至手动按钮s1与第一二极管d1之间；所述的第二三极管q2的集电极分为两路，第一路通过第七电阻r7连接第二电源，第二路连接至bms控制系统；所述的第二三极管q2的发射极接地；其中，第二电源为3.3v的低压电源。bms控制系统的ign_sw_status端口接收第二路发出的信号，用以检测手动按钮s1是否被按下。合理分配第五电阻r5与第七电阻r7的阻值，可以使得手动按钮s1被按下时，第三二极管d3导通，第二三极管q2的基极-发射极处于正向偏置状态，第二三极管q2的发射极-集电极处于导通状态，此时第二三极管q2的集电极为低电位(≈0.3v)，即向bms控制系统的ign_sw_status端口输入一个低电位逻辑信号；而当手动按钮s1复位后，第一二极管d1将反向偏置处于截止状态，同时第三二极管d3也处于截止状态，第二三极管q2的基极-发射极处于零偏置状态，第二三极管q2的发射极-集电极处于截止状态，此时第二三极管q2的集电极为高电位(≈3.3v)，即向bms控制系统的ign_sw_status端口输入一个高电位逻辑信号。

由以上手动按钮s1工作状态的识别机制，可以得出以下逻辑方程：

当手动按钮s1闭合时，ign_sw_status＝0，

当手动按钮s1开路时，ign_sw_status＝1。

基于上述手动反馈模块的信号，可以通过bms控制系统来实现对信号调整组件的控制，

当手动反馈模块检测到开启动作时，bms控制系统向信号调整组件发出关闭信号；

当手动反馈模块检测到关闭动作时，bms控制系统向信号调整组件发出开启信号。

在上述对bms电源开关的控制方式中，可以通过手动按钮s1是来实现对信号调整组件关闭与开启，即手动按钮s1按下时，将信号调整组件关闭，pwr_bba端口电压恢复至大于0.9v的状态，而当手动按钮s1断开时，将信号调整组件打开，pwr_bba端口电压降至小于0.4v的状态。

而在本申请方案中手动按钮s1采用自复位按钮，如图3所示故在手动按钮s1按下之后其要自动复位，而自动复位后信号调整组件将开启，此时通过bms控制系统向信号调整组件输入一高电位来继续保证信号调整组件处于关闭状态；同时，也可以输入一低电位来开启信号调整组件，从而停止电源模块u1继续向bms控制系统供电。

对于本申请方案中该系统正常工作的控制方式如下：

当需要开启bms控制系统时，按下手动按钮s1，第三电阻r3、第一二极管d1以及第四电阻r4的回路导通，pwr_bba端口恢复至大于0.9v的状态，电源模块u1开始向bms控制系统供电，此时bms控制系统的mcu_pwr_hld_hi端口发出高电位信号至第一三极管q1的基极处，故当手动按钮s1自动复位后，第一三极管q1的基极仍然处于高电位，继而可以继续保持第一三极管q1的发射极-集电极处于截止状态，pwr_bba端口的电压继续维持大于0.9v的状态，电源模块u1继续保持工作状态，保证bms控制系统持续工作运行。

当需要关闭bms控制系统时，再次按下手动按钮s1，基于上述手动反馈模块的工作机制，手动按钮s1将第三电阻r3、第一二极管d1以及第四电阻r4的回路从断开状态到导通状态的变化，即逻辑信号从1变为0，则说明用户按下了手动按钮s1，此时说明用户希望关闭bms控制系统，bms控制系统通过mcu_pwr_hld_hi端口发出低电位信号至第一三极管q3的基极处，同时手动按钮s1自动复位，此时第一三极管q1导通，第一三极管q1的基极-发射极处于正向偏置状态，第一三极管q1的发射极-集电极处于导通状态，pwr_bba端口电压降至小于0.4v的状态，电源模块u1停止工作，进而bms控制系统失电停止工作。

上述手动按钮s1是否被按下，可以通过软件设计的方式定义用户行为来控制设备的工作模式，用户行为可以通过软件自由定义并与设备的工作模式进行匹配。例如，在系统工作时，用户按下手动按钮s1进行强制关机，或者进入其他用户操作模式。

综上，在电池出现严重亏电、欠压状态时，通过第二电阻r2与第六电阻r6之间的分压来控制pwr_bba端口的电压大于0.9v，电源模块u1供电来激活bms控制系统，采用了极小应力设计技术，充分利用了小信号系统的高可靠性设计方法，在严重亏电处于欠压保护状态下，亦可以激活bms控制系统，使电池可以被重新激活充电功能；成本低、控制逻辑简单简洁、可靠性高；避免了电池在严重亏电后被召回或报废的风险，保护了企业品牌形象和客户投资。

在正常工作时，通过第一电阻r1与第二电阻r2之间的分压功能使得pwr_bba端口的电压大于0.9v，并通过第一三极管q1与第四电阻r4的配合使得pwr_bba端口的电压小于0.4v，同时通过手动按钮s1来导通第三电阻r3、第一二极管d1、第四电阻r4形成的回来来断开第一三极管q1的工作状态；通过第三二极管d3、第二三极管q2、第五电阻r5以及第七电阻r7组成的手动反馈模块检测手动按钮s1的工作状态，同时可通过bms控制系统输出高电位或者低电位至第一三极管q1来控制其关闭与导通；整体线路采用了极小应力的设计思路，充分利用了小信号系统的高可靠性设计方法，完美避开了高应力设计技术的弊端；同时，无需采用额外大功率mosfet开关元件，避免了在主回路开关引起的地弹跳噪声，同时大幅降低了地系统设计的复杂度，增强了系统的可靠性；不再使用大功率mosfet开关元件以及专用asic(专用集成电路)，降低成本、控制逻辑简单简洁。

需要说明的是上述电路中各个电阻并不仅仅指代单一电阻，它可以有多个电阻串联、并联或者串并联组合而成，例如，第一电阻r1的阻值，可通过两个小电阻串联而成。而在本申请中各个元器件的使用并不能限制电路，其他具有相应功能的元器件或者元器件组合也可以进行替换，能够使得整体线路达到所设计的效果即可。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。