一种激活电路、电池管理系统、电池包和用电装置的制作方法

文档序号:30619022发布日期:2022-07-02 01:54阅读:96来源:国知局
一种激活电路、电池管理系统、电池包和用电装置的制作方法

1.本技术实施例涉及电池技术领域,特别涉及一种激活电路、电池管理系统、电池包和用电装置。


背景技术:

2.电池是一种将外界的能量转化为电能并储存于其内部,以在需要的时刻对外部设备进行供电的装置,在消费类电子产品、航天、储能及新能源车等领域得到越来越广泛的应用。
3.电池通常以电池包的形式存在,电池包包括电芯模组和电池管理系统(battery managementsystem,bms),bms是对电池包进行管理和保护的系统。bms通常包括dc-dc模块,并由dc-dc模块对电芯模组的电池电压进行变换,以为bms供电,目前的bms存在功耗较大的问题。


技术实现要素:

4.本技术实施例提供一种激活电路、电池管理系统、电池包和用电装置,能降低bms的功耗。
5.第一方面,本技术实施例提供了一种激活电路,包括信号发生单元和开关单元。所述信号发生单元被构造为耦合至第一连接端和第二连接端时,产生第一信号,所述开关单元与所述信号发生单元电连接,并被构造为响应于所述第一信号,导通第一电源端和第二电源端,以产生激活信号。
6.其中,所述第一连接端与所述第二连接端可以用于接入外部设备。
7.其中,在满足以下条件之一时,所述信号发生单元产生第一信号至所述开关单元:
8.(a1)在所述第一连接端与所述第二连接端之间的电压与时间呈正相关关系的期间。
9.(b1)所述信号发生单元处于充电状态。
10.通过第一信号控制开关单元的导通,使开关单元可导通一段时间,触发产生激活信号,该激活信号可将bms的相应模块唤醒。
11.在一些实施例中,所述激活电路还包括触发单元,所述触发单元电连接于所述第一连接端与所述信号发生单元之间,所述触发单元被构造为导通或阻断所述第一连接端与所述信号发生单元的连接,以控制所述信号发生单元产生所述第一信号。
12.其中,在满足以下条件之一,所述触发单元产生触发信号,响应于所述触发信号,所述第一连接端和所述信号发生单元之间形成导通连接:
13.(c1)所述第一连接端与所述第二连接端之间的电压不小于第一电压阈值。
14.(d1)所述触发单元处于击穿状态。
15.设置触发单元,方便控制激活信号的触发条件,避免误触发。
16.在一些实施例中,所述信号发生单元包括电容,满足以下任一条件,所述电容不产
生所述第一信号,所述第一电源端与所述第二电源端之间的连接被断开:
17.(e1)所述电容到达满充;
18.(f1)所述电容的电量维持稳定。
19.所述信号发生单元包括电容,所述电容的第一端耦合至所述第一连接端,第二端耦合至所述开关单元,所述电容在所述电容被充电期间,产生所述第一信号。或者,
20.所述电容在所述第一连接端与所述第二连接端之间的电压呈正相关关系的期间,产生所述第一信号。或者,
21.所述电容在所述电容达到满充时,所述电容不产生所述第一信号,所述第一电源端与所述第二电源端之间的连接被断开。或者,
22.所述电容在所述电容的电量维持稳定时,所述电容不产生所述第一信号,所述第一电源端与所述第二电源端之间的连接被断开。
23.触发单元,电连接于所述第一连接端与所述信号发生单元之间。在所述第一连接端与所述第二连接端之间的电压不小于第一电压阈值时,所述第一连接端与所述信号发生单元形成导通连接。或者,
24.在所述触发单元被击穿时,所述第一连接端与所述信号发生单元形成导通连接。
25.在一些实施例中,激活电路还包括放电单元,电连接于所述电容的第一端和第二端之间,所述放电单元响应于所述电容处于放电状态,泄放所述电容的电量。
26.其中,在所述电容放电时,所述电容存储的电量通过所述放电单元泄放。
27.设置放电单元,为电容提供了快速放电路径,可以提升电容电量的释放速度。电容能较快的释放其存储的部分或全部电量,为下次充电做好准备,从而提高激活信号产生的可靠性。
28.在一些实施例中,所述开关单元包括第一开关和第二开关,所述第一开关被构造为响应于所述第一信号而导通,以产生第一控制信号,所述第二开关被构造为响应于所述第一控制信号,以产生所述激活信号。
29.其中,所述第一开关的第一端电连接于所述信号发生单元,第二端电连接于所述第一连接端,第三端电连接于所述第二开关的第一端。所述第二开关的第二端和第三端电连接于所述第一电源端和所述第二电源端之间。
30.其中,所述第一开关包括第一子开关和第二子开关,所述第一子开关被构造为响应于所述第一信号而导通,以输出第二控制信号,所述第二子开关被构造为响应于所述第二控制信号而导通,以输出所述第一控制信号。
31.其中,所述第一子开关的第一端电连接于所述信号发生单元,第二端电连接于所述第二子开关的第一端,第三端电连接于所述第二连接端。所述第二子开关的第二端电连接于所述第一连接端,第三端电连接于所述第二开关的第一端。
32.在一些实施例中,所述第二开关包括隔离开关或非隔离开关中的至少一种。隔离开关可以隔离第一连接端、第二连接端和第一电源端和第二电源端,避免彼此互相干扰。
33.在一些实施例中,所述放电单元包括第三开关,所述第三开关的第一端电连接于所述第一连接端,所述第三开关的第二端和第三端电连接于所述电容的第一端和第二端之间。
34.具体的,所述放电单元还包括第一二极管,所述第一二极管电连接于所述第三开
关的第三端与所述电容的第二端之间。
35.在一些实施例中,激活电路还包括电压产生单元,所述电压产生单元电连接于所述第一电源端与所述第二电源端之间,所述电压产生单元被构造为所述开关单元导通时,基于所述第一电源端和所述第二电源端之间的电压,产生所述激活信号。
36.具体的,所述触发单元包括稳压器或比较器。
37.在一些实施例中,所述第一电源端可为电池正极,所述第二电源端为电池负极或地。或者,所述激活电路还包括电源,所述第一电源端为所述电源的第一输出端,所述第二电源端为所述电源的第二输出端。
38.利用电池包本身的电池正极和电池负极,不需设计额外的电源,可以简化结构和降低成本。
39.可选的,所述第二开关包括光耦、三极管、金属-氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管、集成栅极换向晶闸管、栅极可关断晶闸管、结栅场效应晶体管、mos控制晶闸管、氮化镓基功率器件、碳化硅基功率器件、可控硅、信号继电器中的至少一种。
40.可选的,所述第一子开关包括三极管、金属-氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管、集成栅极换向晶闸管、栅极可关断晶闸管、结栅场效应晶体管、mos控制晶闸管、氮化镓基功率器件、碳化硅基功率器件、可控硅、信号继电器中的至少一种。
41.可选的,所述第二子开关包括三极管、金属-氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管、集成栅极换向晶闸管、栅极可关断晶闸管、结栅场效应晶体管、mos控制晶闸管、氮化镓基功率器件、碳化硅基功率器件、可控硅、信号继电器中的至少一种。
42.可选的,所述第三开关包括三极管、金属-氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管、集成栅极换向晶闸管、栅极可关断晶闸管、结栅场效应晶体管、mos控制晶闸管、氮化镓基功率器件、碳化硅基功率器件、可控硅、信号继电器中的至少一种。
43.第二方面,本技术实施例还提供了一种电池管理系统,包括dc-dc模块和上述的激活电路,所述dc-dc模块被构造为对电池电压进行变换,以产生所述电池管理系统的供电电压,所述激活电路用于产生激活信号,所述激活信号用于唤醒所述dc-dc模块,以使所述dc-dc模块进入工作模式。
44.其中,响应于所述激活信号持续第一时间,所述dc-dc模块基于所述激活信号对所述电池电压进行变换。
45.在一些实施例中,电池管理系统还包括控制器,所述控制器被配置为在所述dc-dc模块被唤醒后输出第二信号,所述第二信号用于控制所述dc-dc模块处于所述工作模式。
46.在一些实施例中,所述控制器还用于向所述dc-dc模块发送第三信号,所述第三信号用于控制所述dc-dc模块进入休眠模式。
47.利用上述激活信号对dc-dc模块进行激活,在激活信号结束后,可以利用控制器控制dc-dc模块的工作状态,可以基于使用情况,使dc-dc模块处于休眠状态,降低bms的功耗。
48.第三方面,本技术实施例提供了一种电池包,包括电芯模组和上述的电池管理系统。
49.第四方面,本技术实施例提供了一种用电装置,包括负载和上述的电池包,所述电池包用于为所述负载供电。
50.相对于现有技术,本技术实施例提供的激活电路利用信号发生单元产生第一信
号,再基于第一信号生成激活信号,以唤醒bms中的dc-dc模块。通过该激活电路可改善电池管理系统被持续激活,消耗电池电量的问题,以降低bms的功耗。
附图说明
51.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构造对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件,除非有特别申明,附图中的图不构造比例限制。
52.图1是本技术电池包的一个实施例的结构示意图;
53.图2是本技术电池包的又一实施例的结构示意图;
54.图3是本技术激活电路的一个实施例的结构示意图;
55.图4是本技术激活电路的一个实施例的结构示意图;
56.图5本技术激活电路的一个实施例的结构示意图;
57.图6是本技术激活电路的一个实施例的结构示意图;
58.图7是本技术激活电路的一个实施例的硬件结构示意图;
59.图8是本技术激活电路的一个实施例的硬件结构示意图;
60.图9是本技术激活电路的一个实施例的结构示意图;
61.图10是本技术激活电路的一个实施例的结构示意图;
62.图11是本技术激活电路的一个实施例的硬件结构示意图;
63.图12是本技术激活电路的一个实施例的硬件结构示意图;
64.图13是本技术激活电路的一个实施例的硬件结构示意图;
65.图14是本技术用电装置的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
66.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行清楚、详细的描述。显然,所描述的实施例是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术,并不用于限定本技术。
67.需要说明的是,当一个元件被表述“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。
68.此外,下面所描述的本技术各个实施例中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构造冲突就可以相互组合。
69.电池包包括电芯模组和bms,电芯模组包括多个并联或串联连接的电芯,用于存储和提供电能,bms用于对电芯模组的充放电过程进行管理控制,以提高电芯模组的利用效率以及减少故障等。
70.图1示出了电池包的一种结构,在图1所述的实施例中,电池包1包括电芯模组2000和bms1000。电芯模组2000提供电池电压,bms1000包括dc-dc模块200,dc-dc模块200用于对电池电压进行变换,提供bms各模块所需的电压,各模块包括控制器300和其他用电器件400,其他用电器件400例如通信单元、gps定位单元等。
71.电芯模组2000提供电池包1的输出电压,如图1所示,电池正极b+连接电池包1的正
极输出端p+,电池负极b-连接电池包1的负极输出端p-。在图1所示的实施例中,电池正极b+和正极输出端p+之间还设置有开关500,用于导通或断开电芯模组2000与外部设备4000的连接。
72.在其他实施例中,开关500也可以设置于电池负极b-和负极输出端p-之间,或者也可以不设置开关500,或者还可以在b+和p+、或b-和p-之间设置保护电路。
73.p+和p-还可以通过逆变器3000连接外部设备4000,逆变器3000用于将电池包1输出的直流电压进行变换,变换为交流电压以给外部设备4000供电。或者从外部设备4000获得交流电压,并将交流电压转换成直流电压提供给p+和p-,以给电芯模组2000充电。
74.外部设备4000可以是用电设备,从电池包1处获得电能,外部设备4000也可以为充电设备,用于给电池包1充电。
75.图1所示的实施例中,电芯模组包括串联连接的电芯,在其他实施例中,电芯之间的连接方式也可以为并联。基于实际应用需要,bms还可以包括更多或更少的器件,例如,存储器、通信芯片等。
76.dc-dc模块由非工作状态到工作状态,需要进行激活,例如dc-dc模块由休眠状态到唤醒状态。请参照图2,其中一种激活方案为,将激活电路100分别连接至p+和p-,激活电路100基于p+和p-之间的电压,激活dc-dc模块。
77.该种激活方式能有效的激活dc-dc模块,但是,在p+和p-之间的电压维持时,激活电路100会持续产生激活信号,dc-dc模块会一直处于工作状态,无法使bms进入低功耗状态。
78.另一方面,当逆变器3000故障时,逆变器3000可能会一直向p+和p-提供电压信号,这也导致激活电路100持续产生激活信号,dc-dc模块一直处于工作模式,对电池电压进行变换,直至电池电压被耗光欠压。
79.本技术实施例提供一种激活方式,激活电路100可在一段时间内产生激活信号,dc-dc模块200在该激活信号的作用下,可由休眠状态或不工作状态转到工作状态,进而对电池电压进行降压处理,向bms供电。bms得电后,bms的控制器300开始工作,进而由控制器300发送控制信号,保持dc-dc模块处于工作状态,电池电压持续向bms供电。在电池包为休眠状态或不工作状态,控制器300向dc-dc模块发送控制信号,使dc-dc模块处于休眠状态或不工作状态,以使bms下电,进入低功耗模式。
80.相对于以持续的激活信号激活dc-dc模块的方式,采用上述实施例中的激活信号激活dc-dc模块,能使bms进入低功耗状态,以减少电池包的电量消耗。在该实施例中,即使p+、p-之间一直维持一个电压,但当无法产生第一信号时,则不能产生激活信号,进而改善dc-dc模块一直处于激活状态,而导致bms无法进入低功耗状态的问题。
81.本技术实施例提供了一种激活电路,包括信号发生单元和开关单元。其中,信号发生单元被构造为耦合至第一连接端与第二连接端,用于产生第一信号。开关单元被构造为响应于所述第一信号,导通第一电源端与第二电源端,以产生激活信号。信号发生单元用于产生第一信号,通过该第一信号控制开关单元的导通,从而使开关单元导通第一电源端和第二电源端,产生激活信号,以激活dc-dc模块。
82.需要说明的是,该激活信号除用于激活上述dc-dc模块200外,还可以用于激活其他任何合适的装置,例如电源芯片、通信芯片等、控制芯片等。
83.图3示出了激活电路100的一种结构,如图3所示,激活电路100包括信号发生单元10和开关单元20,信号发生单元10电连接于第一连接端l1和第二连接端l2之间。开关单元20电连接于第一电源端p1和第二电源端p2之间。信号发生单元10还电连接开关单元20,用于向开关单元20提供第一信号。
84.具体的,信号发生单元10的第一端电连接第一连接端l1,第二端电连接第二连接端l2,第二端还连接开关单元20的第一端,开关单元20的第二端连接第一电源端p1,第三端连接第二电源端p2,第三端还作为输出端o1,用于输出激活信号。具体的,开关单元的第一端可以为其控制端,第二端和第三端可以为作为开关单元的连接端。
85.其中,第一连接端和第二连接端可以为任何合适电源的输出端,例如电源的正极输出端和负极输出端,或者电源的负极输出端和正极输出端。在一些实施例中,请参照图2,在激活电路100用于上述电池包1时,第一连接端可以是电池包1的正极输出端p+,第二连接端可以是电池包1的负极输出端p-。
86.第一电源端和第二电源端可以为任意合适电源的输出端,例如电源的正极输出端和负极输出端,或者电源的负极输出端和正极输出端。在一些实施例中,在激活电路100用于上述电池包1时,第一电源端可以是电池包1中电芯模组2000的电池正极b+,第二电源端可以是电池负极b-。
87.当然,在激活电路100用于上述电池包1时,第一连接端和第二连接端也可以是其他电源提供的输出端,第一电源端和第二电源端也可以是其他电源提供的输出端。相对来说,采用p+、p-、b+和b-,可以基于电池包1中的现有器件(电芯模组2000)产生激活信号激活dc-dc模块,而无需另外设置额外的器件,能简化bms结构且降低成本。
88.如图3所示,当信号发生单元10接入第一连接端l1和第二连接端l2之间时,信号发生单元10在其第二端产生第一信号,开关单元20接收到该第一信号后,导通其第二端和第三端,则第一电源端p1和第二电源端p2导通,在o1端产生一激活信号。
89.其中,信号发生单元10可以为任何合适的能产生第一信号的装置,例如,可充电装置。则在信号发生单元10耦合至第一连接端和第二连接端,在第一连接端和第二连接端在接入电压信号为信号发生单元10充电时,第一连接端和第二连接端之间的电路被导通,在信号发生单元10的第二端产生一电信号,即为第一信号。
90.在信号发生单元10两端的电压大致为第一连接端和第二连接之间的电压时,信号发生单元10处于稳定状态,将不再继续充电,第一连接端和第二连接端之间的电路处于断路状态,则第一信号终止。
91.在信号发生单元10未达到满充状态时,如果一段时间,第一连接端与第二连接端之间的电压与时间呈正相关关系,则信号发生单元10会再次开始充电,第一连接端和第二连接端之间的电路被导通,信号发生单元10产生第一信号。
92.需要说明的是,此处的正相关关系可以不是严格的正相关关系,为大致正相关关系即可,因为在某些场合第一连接端和第二连接端之间的电压会有抖动。只需在一个时间段总体来看,第一连接端和第二连接端之间的电压呈增大趋势即可。
93.或者说,当第一连接端和第二连接端之间的电压增加时,信号发生单元10的稳态被打破,开始充电,则信号发生单元10生成第一信号。
94.在其中一些实施例中,信号发生单元10包括电容。电容的第一端耦合至第一连接
端,第二端耦合至开关单元20,当电容处于充电状态时,第一连接端和第二连接端之间的电路被导通,在电容的第二端产生一第一信号。开关单元20响应于该第一信号而导通,则,在电容充电时,产生所述第一信号,开关单元20导通第一电源端和第二电源端之间的连接,产生激活信号。
95.在电容达到满充后或者说电容不处于充电状态时,电容不再产生第一信号,开关单元断开第一电源端和第二电源端之间的连接,激活信号终止。
96.或者说,电容在电量维持稳定时,电容不产生所述第一信号,第一电源端与第二电源端之间的连接被断开。
97.在另一些实施例中,还可以设置激活信号的触发条件,相应地,在第一连接端和信号发生单元之间设置触发单元,触发单元被构造为可响应于第一连接端l1与第二连接端l2之间的电压,以导通或阻断第一连接端与信号发生单元的连接,以触发信号发生单元产生第一信号。
98.如图4所示,触发单元30的第一端连接第一连接端l1,触发单元30的第二端电连接信号发生单元10的第一端。在触发单元30导通时,第一连接端和信号发生单元10之间的连接被导通。信号发生单元10耦合至第一连接端和第二连接端,产生第一信号。
99.其中,触发单元30可以为任意合适的、当施加于触发单元的电压超过一第一电压阈值时、能导通触发单元的第一端和第二端(亦即导通第一连接端和信号发生单元)的装置。
100.例如,在施加于触发单元的电压超过第一电压阈值时、能击穿触发单元而形成导通的装置。则在第一连接端和第二连接端之间的电压不小于第一电压阈值时,触发单元被击穿导通,进而导通第一连接端和信号发生单元的连接。
101.则,在触发单元被击穿时,触发单元产生触发信号,响应于所述触发信号,第一连接端与信号发生单元之间形成导通连接。或者说,在触发单元被击穿时,第一连接端和信号发生单元形成导通连接。
102.在其中一些实施例中,触发单元可以是稳压管,则稳压管的负极对应触发单元的第一端,稳压端的正极对应触发单元的第二端。
103.触发单元还可以是当其第一端的电压超过第一电压阈值时、能在第二端输出一与第一端同类电压的装置。例如触发单元的第一端输入一电压,且该电压超过第一电压阈值,触发单元在其第二端输出一电压,以使第一端和第二端导通。触发单元的第一端输入的电压和第二端输出的电压值可以完全相同或大致相同,也可以是同时大于一电压阈值即可。
104.则,在第一连接端与第二连接端之间的电压不小于第一电压阈值时,触发单元产生触发信号,响应于所述触发信号,第一连接端与信号发生单元之间形成导通连接。或者说,在第一连接端与第二连接端之间的电压不小于第一电压阈值时,第一连接端与信号发生单元形成导通连接。
105.在一些实施例中,请参照图5,触发单元可以是比较器,比较器的第一输入端接入基准电压v1(例如第一电压阈值),第二输入端电连接第一连接端l1,输出端电连接信号发生单元10。当第一连接端l1的电压超过v1时,比较器的输出端输出一电压,进而导通第一连接端和信号发生单元。第一连接端l1的电压和比较器输出端的电压可以完全相同或大致相同,也可以是同时大于一电压阈值即可。
106.其中,比较器的第一输入端可为比较器的反相输入端,第二输入端可为同相输入端,第二输入端对应触发单元的第一端,输出端对应触发单元的第二端。
107.触发单元可用于确定第一信号的触发电压,当第一连接端和第二连接端之间的电压不小于一阈值电压时,第一信号才能产生。在信号发生单元为可充电装置的场合,可充电装置的容量(例如电容容量)可用于确定第一信号的持续时间,容量越大,第一信号的持续时间越长,容量越小,第一信号的持续时间越小。在实际应用中,可以基于实际应用需求,选择合适的触发单元和信号发生单元的型号。
108.在信号发生单元10为可充电的装置(例如电容,以下以电容为例说明)的场合,在电容达到满充状态,或者电容两端的电压大致为第一连接端和第二连接端之间的电压时,电容处于稳态,将不再充电,此时,信号发生单元10不再产生第一信号,则激活电路100不产生激活信号。
109.在其中一些实施例中,激活电路100还包括放电单元,放电单元电连接于电容的第一端和第二端之间,用于在电容处于放电状态时,泄放电容的电量。该放电单元为电容提供了快速泄放路径,电容能较快的释放其存储的部分或全部电量,为下次充电做好准备。在电容的容量被泄放部分或全部后,电容能够被再次充电,则信号发生单元能再次产生第一信号,激活电路100可以再次产生激活信号。
110.如图6所示,放电单元40的第一端连接信号发生单元10的第一端,放电单元40的第二端电连接信号发生单元10的第二端。
111.图7示出了放电单元40的一种结构,如图7所示,放电单元40包括串联连接的第三开关t3和第一二极管d2。第三开关t3的第一端电连接于第一连接端p+,第三开关t3的第二端电连接于电容c1的第一端,第三端电连接于第一二极管d2的正极,第一二极管d2的负极电连接于电容c1的第二端。
112.当电容c1处于放电状态时,其放电路径请参照图8,为:电容c1的第一端—-第三开关t1的第二端—-第三开关t1的第三端—-第一二极管的正极—-第一二极管的负极—-电容c1的第二端。
113.第一二极管能更好的使该激活电路100产生激活信号。因为该第一二极管具有单向导通功能,当电容充电时,可以使电路中的电流流向开关单元的第一端,而不会流向放电路径,如此可以提高开关单元导通的可靠性。
114.在另一些实施例中,放电单元40也可以不包括第一二极管,则在该实施例中,第三开关的第二端和第三端电连接于电容的第一端和第二端之间。
115.图7中示例性的示出了第三开关的一种结构,第三开关为pnp型三极管,pnp型三极管的基极对应第三开关的第一端,发射极对应第二端,集电极对应第三端。
116.除此之外,第三开关还可以采用其他任意合适的开关,例如金属-氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管、集成栅极换向晶闸管、栅极可关断晶闸管、结栅场效应晶体管、mos控制晶闸管、氮化镓基功率器件、碳化硅基功率器件、可控硅、信号继电器中的至少一种。
117.开关单元20可以采用任意合适的开关,例如三极管、金属-氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管、集成栅极换向晶闸管、栅极可关断晶闸管、结栅场效应晶体管、mos控制晶闸管、氮化镓基功率器件、碳化硅基功率器件、可控硅、信号继电器中的至少一
种。
118.在其中一些实施例中,为了对第一连接端、第二连接端和第一电源端、第二电源端进行隔离,开关单元20可以包括第一开关和第二开关,第二开关采用隔离开关。第一开关被构造为响应于所述第一信号而导通,以产生第一控制信号,第二开关被构造为响应于第一控制信号导通第一电源端和第二电源端,以产生所述激活信号。
119.图9示出了开关单元20的一种结构,第一开关21的第一端电连接于信号发生单元10,第二端电连接于第一连接端l1,第三端电连接于第二开关22的第一端。第二开关22的第二端和第三端电连接于第一电源端p1和第二电源端p2之间。
120.具体的,第一开关的第一端可以为其控制端,第二端和第三端可以为作为开关的连接端。第二开关的第一端可以为其控制端,第二端和第三端可以为作为开关的连接端。
121.当第一开关21从信号发生单元10接收到第一信号时,导通第一连接端l1和第二开关21的第三端,且在第三端产生第一控制信号。第二开关22接收到第一控制信号后,导通第一电源端和第二电源端,在o1端产生激活信号。
122.图7示例性的示出了第二开关22的一种结构,第二开关22包括隔离光耦u1,隔离光耦u1包括发光二极管和npn型三极管。
123.第二开关除采用隔离开关外,还可以是三极管、金属-氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管、集成栅极换向晶闸管、栅极可关断晶闸管、结栅场效应晶体管、mos控制晶闸管、氮化镓基功率器件、碳化硅基功率器件、可控硅、信号继电器中的至少一种。
124.在图9所示的实施例中,同时包括信号发生单元10、开关单元20和触发单元30,在其他实施例中,也可以仅包括信号发生单元10和开关单元20。
125.在一些应用场合,第一信号无法直接驱动第一开关21。在这种应用场合,可以设置第一开关21包括第一子开关和第二子开关,先利用第一子开关对第一信号进行放大,再利用放大后的信号驱动第二子开关。
126.具体的,第一子开关可被构造为响应于第一信号而导通,以输出第二控制信号,第二子开关可被构造为响应于第二控制信号而导通,以输出所述第一控制信号。
127.图10示出了第一开关21的一种结构,第一子开关211的第一端电连接于信号发生单元10,第二端电连接于第二子开关212的第一端,第三端电连接于第二连接端l2。第二子开关212的第二端电连接于第一连接端l1,第三端电连接于第二开关22的第一端。
128.具体的,第一子开关的第一端可以为其控制端,第二端和第三端可以为作为开关的连接端,第二子开关的第一端可以为其控制端,第二端和第三端可以为作为开关的连接端。
129.当第一子开关21从信号发生单元10接收到第一信号时,导通第二连接端l2和第二子开关212的第一端,且在第二子开关212的第一端产生第二控制信号。第二子开关212接收到第二控制信号后,导通第二连接端l1和第二开关22的第一端,在第二开关22的第一端产生第一控制信号,第二开关22响应于该第一控制信号,导通第一电源端p1和第二电源端p2,在o1端产生激活信号。
130.图7还示出了第一子开关和第二子开关的一种结构,在图7所示的实施例中,第一子开关为npn型三极管t1,起信号放大作用。第二子开关为p型金属氧化物半导体场效应晶体管(以下简称p型mos管),起开关作用,用于连通p+和第二开关。第二开关为隔离光耦u1,
起隔离兼开关作用,用于隔离电池正负极与p+、p-,减小彼此之间的干扰。
131.在图7所示的实施例中,npn型三极管t1的基极对应第一子开关的第一端,集电极对应第二端,发射极对应第三端。p型mos管t2的栅极对应第二子开关的第一端,源极对应第二端,漏极对应第三端。
132.在其他实施例中,第一子开关也可以是pnp型三极管,第一子开关还可以是金属-氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管、集成栅极换向晶闸管、栅极可关断晶闸管、结栅场效应晶体管、mos控制晶闸管、氮化镓基功率器件、碳化硅基功率器件、可控硅、信号继电器中的至少一种。
133.第二子开关还可以是n型金属氧化物半导体场效应晶体管或信号继电器,第二子开关还可以是三极管、绝缘栅双极晶体管、集成栅极换向晶闸管、栅极可关断晶闸管、结栅场效应晶体管、mos控制晶闸管、氮化镓基功率器件、碳化硅基功率器件、可控硅中的至少一种。
134.在另一些实施例中,激活电路100还包括电压产生单元,电压产生单元电连接于第一电源端与第二电源端之间,电压产生单元被构造为开关单元导通时,基于第一电源端和第二电源端之间的电压,产生激活信号。
135.在其中一些实施例中,电压产生单元可以为下拉电阻,请参照图11,电压产生单元50包括下拉电阻r10,下拉电阻r10电连接于开关单元20的第三端和地(或电池负极b-)之间。当开关单元20导通时,b+和地之间导通,有电流流过,且电流在下拉电阻r10的一端(o1端)产生电压信号,即为激活信号。
136.在另一些实施例中,电压产生单元还可以是分压单元,请参照图12,该分压单元包括电阻r8和电阻r10,电阻r8和电阻r10串联连接于电池正极b+和地之间。电阻r8的第一端电连接开关单元20的第二端,第二端电连接电池正极b+,电阻r10的第一端电连接开关单元20的第三端,第二端接地。
137.当开关单元20导通时,b+和地之间导通,串联连接的电阻r8和电阻r10对电池电压进行分压,产生一电压信号,即为激活信号。
138.以上仅示例性的列举了激活电路100的一些结构,在其他实施例中,激活电路100还可以基于实际应用需求包括更多的元器件。
139.请参照图13,在另一些实施例中,激活电路100还可以包括电阻r1和电阻r2,其中,电阻r1连接于三极管t3的基极和p-之间,电阻r2电连接于三极管t3的集电极和p-之间,电阻r1和电阻r2均为限流电阻。
140.同样的,请参照图13和图12,激活电路100还可以包括起限流作用的电阻r3、r4、r5、r6、r7和r9中的至少之一,电阻r3电连接于p型mos管的源极和p+之间,电阻r4电连接于p型mos管t2的源极和栅极之间,电阻r5电连接于三极管t1的集电极和p型mos管t2的栅极之间,电阻r6电连接于电容和三极管t1的基极之间,电阻r7电连接于三极管t1的基极和p-之间。
141.请再次参照图13,激活电路100还可以包括若干二极管,例如,可以包括二极管d3、d4和d5的至少其中之一。二极管d3的正极电连接于p+,负极电连接于三极管t3的发射极,二极管d3的作用是防止三极管t3反接时(例如发射极接p-,集电极接p+),三极管t3被击穿损坏。二极管d4的正极电连接于三极管t1的发射极,负极电连接于三极管t1的集电极。二极管
d4的作用为防止三极管t1反接时,三极管t1被击穿损坏。二极管d5的正极电连接于p-,负极电连接于p+,由于隔离光耦的反向电压较低,接入二极管d5,可以防止隔离光耦反接时被击穿损坏。
142.需要说明的是,在以上各图所示的实施例中,电阻的表现形态为单独的一个电阻,电容的表现形态为单一的电容。在其他实施例中,电阻还可以是串联、并联或混联电阻的集成,电容还可以是串联、并联或混联电容的集成。
143.本技术所述的连接,可以是直接连接,即两元器件之间的连接,也可以是间接连接,即两元器件之间可以通过一个或多个元件形成间接连接。
144.以下,以图2和图13为例说明激活电路的工作原理。
145.本技术的一种具体实现方式,稳压管d1两端的电压超过30v时,稳压管d1会击穿导通。由于p+和p-除连接电池正极b+和电池负极b-之外,还连接逆变器3000,因此,p+和p-的电压除来自电池电压外,还来自于逆变器3000变换的电压。
146.应理解,以上确定稳压管d1两端的电压超过30v,稳压管d1会击穿导通,仅作为可选实施方式,而非对本技术实施例的限制。稳压管d1的击穿电压还可以选择其它电压值。
147.当p+和p-两端接收来自于b+、b-以及逆变器3000变换的电压小于30v时,由于稳压管d1截止,激活电路100无法产生激活信号。当p+和p-两端接收来自于b+、b-以及逆变器3000变换的电压不小于30v时,则稳压管d1击穿导通。
148.在具体应用中,可以通过控制逆变器3000向p+和p-输出的电压,来控制产生激活信号。
149.在稳压管d1击穿导通时,电容c1通过稳压管d1耦合至p+和p-,开始充电,电路中有电流流过,由于二极管d2的单向导通作用,电流流向三极管t1的基极。三极管t1的基极产生一个正电压,当三极管t1基极的电压达到导通阈值时,三极管t1导通,三极管t1导通后,连通p-和p型mos管t2的栅极,提供一个低电平给栅极,p型mos管t2导通。
150.p型mos管t2导通后,将p+和发光二极管正极连通,发光二极管的负极电连接于p-,则发光二极管导通,隔离光耦u1中的开关管导通,b+和地导通,b+和地之间有电流流过,在电阻r10的一端(o1端)产生一电压信号,即为激活信号。
151.当电容达到满充,或者电容两端的电压大致为p+和p-两端电压时,电容停止充电,电路中电流终止,三极管t1断开,则p型mos管t2断开,隔离光耦中开关管断开,b+和地之间的连接断开,则o1端不再有电压信号输出,激活信号终止。
152.激活信号用于激活dc-dc模块200从休眠模式或者不工作状态转换至工作模式,对电池电压进行变换,为bms1000供电,则bms1000中的控制器300得电。控制器300输出控制信号至dc-dc模块,将dc-dc模块维持在工作模式,电池电压持续向bms供电,此时不再需要激活信号使dc-dc模块处于工作模式。
153.当需要使电池包1处于休眠状态或不工作状态,控制器300向dc-dc模块发送控制信号,使dc-dc模块处于休眠状态或不工作状态,dc-dc模块停止电压变换,以使bms下电,进入低功耗模式。
154.当逆变器3000向p+、p-提供的电压使p+、p-之间的电压小于30v时,或者,外部设备4000和逆变器3000被拔掉,p+、p-和逆变器3000之间的连接被断开,逆变器3000不再向p+、p-提供电压,p+、p-之间的电压小于30v时,稳压管d1断开p+和电容c1之间的连接。
155.此时,电容的电量按照图8中的放电路径泄放。当外部设备4000和逆变器3000被插入,且逆变器3000向p+、p-提供电压,使p+、p-之间的电压不小于30v时,电容会再次被充电,按照上述过程,会再次在o1端产生激活信号。dc-dc模块再次被唤醒,进行电压变换,为bms供电。
156.三极管t3和二极管d2为电容提供了快速放电路径,能使电容储存的电量以较快的速度释放,为下一次充电做好准备。当外部设备4000和逆变器3000被快速的拔掉和插入时,由于电容的电量能通过放电路径快速释放,在外部设备4000和逆变器3000再次被插入时,电容能继续充电使激活电路产生激活信号,唤醒dc-dc模块。
157.本技术实施例还提供了一种用电装置,如图14所示,用电装置14包括电池包1和负载2,其中,电池包1可以包括上述任一实施例所述的激活电路,负载2可以为用电装置14中的用电器件。
158.用电装置14可以为任意合适的需要电池包供电的装置,例如无人机电池、储能电池、电动工具电池、两轮车电池、基站电池或ups电池等。
159.以上所述仅为本技术的实施例,并非因此限制本技术的专利范围,凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本技术的专利保护范围内。
160.最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本技术的技术方案,而非对其限制;在本技术的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本技术的不同方面的许多其它变化,为了简明,它们没有在细节中提供;尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。
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