一种锂电池常电输出电路的制作方法

1.本实用新型涉及新能源电池技术领域，尤其涉及一种锂电池常电输出电路。


背景技术：

2.新能源汽车的锂电池主要供车机使用，即车辆不启动的情况下通常没有输出。为了满足不同电压等级的车载设备的用电需求，即不启动车辆的情况下仍能正常输出，越来越多的车型开始配备有常电对外输出功能。常电输出通常需要配备dc-dc变换器，来实现对锂电池输出的高压变换为低压直流输出。为防止锂电池过度放电，还需要保证直流电压的受控输出。
3.公开号为cn113410890a的中国发明专利公开了一种锂电池长对外供电系统及方法，其常对外供电端口是直接接在锂电池的dc+端的，在充电过程中，较高的充电电压直接加载在常对外供电端口，没有对充电电压与常对外供电端口进行缓冲或者隔离，可能会造成常电用电设备的损坏。因此，提供一种结构更加合理、使用更加安全的锂电池常电输出电路，是非常必要的。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提出了一种将dc-dc变换器、充电电压和常电输出端进行有效隔离的锂电池常电输出电路。
5.本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种锂电池常电输出电路，包括
6.电池；所述电池包括总正输出端和总负输出端；
7.dcdc模块，分别与总正输出端和总负输出端电性连接；用于将电池输出电压进行降压输出；
8.bms，其输入端与dcdc模块的输出端电性连接；bms具有常电输出端，常电输出端用于输出常电信号，且常电输出端还与dcdc模块的使能端电性连接；
9.常电输出模块，分别与dcdc模块的使能端或者bms的输入端电性连接；
10.外部电源充电模块，分别与dcdc模块的使能端、bms的输入端、总正输出端和总负输出端电性连接；
11.常电输出模块或者外部电源充电模块选择性的使能dcdc模块，使bms的常电输出端输出常电信号。
12.在以上技术方案的基础上，优选的，所述bms还包括供电输入端、钥匙点火输入端keyin、第一驱动输出端chg-b+、第二驱动输出端chg-c+、第三驱动输出端cc2；dcdc模块的输出端分别与bms的供电输入端对应电性连接，钥匙点火输入端keyin与常电输出模块的一路输出端电性连接；
13.电池的负极与总负输出端之间还设置有预充继电器k3和充放电继电器k4；预充电继电器k3的线圈的一端与第一驱动输出端chg-b+电性连接，预充电继电器k3的线圈的另一
端接地；预充电继电器k3的常开触点分别与电池的负极与总负输出端电性连接；充放电继电器k4的线圈的一端与第二驱动输出端chg-c+电性连接，充放电继电器k4的线圈的另一端接地，充放电继电器k4的常开触点分别与电池的负极与总负输出端电性连接；第三驱动输出端cc2在bms得电时持续输出高电平。
14.优选的，所述常电输出模块包括钥匙开关k1、放电识别继电器k9和光耦d4；钥匙开关k1的常开触点分别与电池的总正输出端和dcdc模块的使能端电性连接；放电识别继电器k9的线圈分别与钥匙开关k1的常开触点电性连接，放电识别继电器k9的常开触点分别与bms的钥匙点火输入端keyin和第二驱动输出端chg-c+电性连接；光耦d4的原边输入端与bms的常电输出端电性连接，光耦d4的原边输出端与bms的供电输入端电性连接，光耦d4的副边输入端与总正输出端电性连接，光耦d4的副边输出端也与dcdc模块的使能端电性连接。
15.进一步优选的，还包括第一发光二极管d1和第二发光二极管d2；第一发光二极管d1的阳极与光耦d4的副边输出端电性连接，第一发光二极管d1的阴极与dcdc模块的使能端电性连接；第二发光二极管d2的阳极与放电识别继电器k9的线圈的一端电性连接，第二发光二极管d2的阴极与dcdc模块的使能端电性连接。
16.进一步优选的，所述外部电源充电模块包括充电低压继电器k7和外部电源，外部电源分别与电池的总正输出端和总负输出端对应电性连接；外部电源提供的充电信号与充电低压继电器k7的线圈电性连接，充电低压继电器k7的第一路常开触点分别与bms的供电输入端和第三驱动输出端cc2电性连接；充电低压继电器k7的第二路常开触点分别与dcdc模块的使能端和电池的总正输出端电性连接。
17.更进一步优选的，所述外部电源充电模块还包括充电识别电阻r2；bms还包括充电电流信号采集端fb1，充电识别电阻r2的一端与bms的供电输入端电性连接，充电识别电阻r2的另一端分别与充电低压继电器k7的第一路常开触点的一端和充电电流信号采集端fb1电性连接。
18.优选的，还包括第三发光二极管d3，第三发光二极管d3的阳极与充电低压继电器k7的第二路常开触点的一端电性连接，第三发光二极管d3的阴极与dcdc模块的使能端电性连接。
19.优选的，还包括分流器，bms还包括分流器检测输出端fb2；分流器设置在电池的负极与总负输出端之间，分流器的输出端与分流器检测输出端fb2电性连接。
20.在以上技术方案的基础上，优选的，还包括加热膜h1和加热继电器k2，电池表面设置有加热膜hi，加热继电器k2的线圈与bms的输出端电性连接，加热继电器k2的常开触点分别与电池正极和负极电性连接。
21.本实用新型提供的一种锂电池常电输出电路，相对于现有技术，具有以下
22.有益效果：
23.(1)本方案通过将总正输出端与总负输出端与常电输出端进行分离，使不同等级的电压进行隔离输出，避免大电压之间加载在直流用电设备上，安全性更好，而且bms输出的常电能够自动维持当前输出状态，即使钥匙开关关闭，仍能有稳定的常电输出；
24.(2)常电输出模块的钥匙开关k1使放电识别继电器k9闭合后，即便关断钥匙开关k1的输入，常电输出端配合光耦能保证常电的持续输出，直到常电不能触发光耦、bms主动
关断常电输出端，或者手动复位dcdc模块；
25.(3)充电识别电阻r2可以结合充电低压继电器k7的状态，更好的向bms反馈当前电池的充电状态。
附图说明
26.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。
27.图1为本实用新型一种锂电池常电输出电路的结构框图；
28.图2为本实用新型一种锂电池常电输出电路的一种接线图。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。
30.如图1—2所示，本实用新型提供了一种锂电池常电输出电路，包括
31.电池b1；电池b1包括总正输出端和总负输出端；
32.dcdc模块1，分别与电池b1的总正输出端和总负输出端电性连接；用于将电池输出电压进行降压输出；如电池b1用多个电芯串联，总电压为70v以上，dcdc模块1可以将其降压为12v左右为bms使用。如果dcdc模块1降压幅度较大，可采用step-down的直流降压模块，如果降压比较小，可以采用ldo线性稳压器实现。
33.bms，其输入端与dcdc模块1的输出端电性连接；bms具有常电输出端，常电输出端用于输出常电信号，且常电输出端还与dcdc模块1的使能端电性连接；bms的输入端分为bms供电正端和bms供电负端，与dcdc模块1的输出端一一对应电性连接。常电输出端包括常电输出正极引脚和常电输出负极引脚。
34.常电输出模块2，分别与dcdc模块1的使能端或者bms的输入端电性连接；
35.外部电源充电模块3，分别与dcdc模块1的使能端、bms的输入端、总正输出端和总负输出端电性连接；
36.常电输出模块2或者外部电源充电模块3选择性的使能dcdc模块1，使bms的常电输出端输出常电信号。通常bms在只有常电输出端工作时，其余部分处于休眠状态，执行定期唤醒的策略，可以节约功耗。bms的常电输出端能够实现自保持，即驱动dcdc模块1处于工作状态，除非电池电量不能驱动常电输出模块2输出、bms关闭常电输出端或者手动关闭dcdc模块1。
37.如图2所示，bms还包括供电输入端、钥匙点火输入端keyin、第一驱动输出端chg-b+、第二驱动输出端chg-c+、第三驱动输出端cc2；dcdc模块1的输出端分别与bms的供电输入端对应电性连接，钥匙点火输入端keyin与常电输出模块2的一路输出端电性连接；
38.电池的负极与总负输出端之间还设置有预充电阻r1、预充继电器k3和充放电继电
器k4；预充电继电器k3的线圈的一端与第一驱动输出端chg-b+电性连接，预充电继电器k3的线圈的另一端接地；预充电阻r1与预充电继电器k3的常开触点串联后的一个公共端与电池的负极电性连接，预充电阻r1与预充电继电器k3的常开触点串联后的另一个公共端与总负输出端电性连接；充放电继电器k4的线圈的一端与第二驱动输出端chg-c+电性连接，充放电继电器k4的线圈的另一端接地，充放电继电器k4的常开触点分别与电池的负极与总负输出端电性连接；第三驱动输出端cc2在bms得电时持续输出高电平。
39.本方案的bms可以采用常见的电池管理芯片，如bq79600芯片，其输入来自于dcdc模块1。钥匙点火输入端keyin作为bms的一个输入端，判断钥匙点火是否上电；第一驱动输出端chg-b+、第二驱动输出端chg-c+与第三驱动输出端cc2作为三路不同的输出端，与其他部件进行电性连接。由于bms的常电输出端还连接到dcdc模块1的使能端，有自保持功能，故第一驱动输出端chg-b+不必连续输出，在输出一定时间后延时关闭即可。可通过bms内置的定时器实现定时关断功能。在需要第二驱动输出端chg-c+输出时，该输出端持续输出高电平；而第三驱动输出端cc2在dcdc模块1对bms提供有效输入时，则始终输出高电平。
40.如图2所示，常电输出模块2包括钥匙开关k1、放电识别继电器k9和光耦d4；钥匙开关k1的常开触点分别与电池的总正输出端和dcdc模块1的使能端电性连接；放电识别继电器k9的线圈分别与钥匙开关k1的常开触点电性连接，放电识别继电器k9的常开触点分别与bms的钥匙点火输入端keyin和第二驱动输出端chg-c+电性连接；光耦d4的原边输入端，即引脚4与bms的常电输出端电性连接，光耦d4的原边输出端，即引脚3与bms的供电输入端电性连接，光耦d4的副边输入端，即引脚2与总正输出端电性连接，光耦d4的副边输出端，即引脚1也与dcdc模块1的使能端电性连接。在dcdc模块1未上电时，需要使能dcdc模块1，钥匙开关k1闭合后，钥匙开关k1的常开触点闭合，此时总正输出端通过钥匙开关k1与放电识别继电器k9形成回路，一方面总正输出端为放电识别继电器k9的线圈供电，并使能dcdc模块1；另一方面使bms的第一驱动输出端chg-b+的输出，使bms的钥匙点火输入端keyin获得输入信号，从而维持常电输出端的输出状态，即便此时关闭钥匙开关k1，也不影响常电输出端的输出状态。
41.如图2所示，为了更好的指示钥匙开关k1或者光耦d4的输出状态，本实用新型还包括第一发光二极管d1和第二发光二极管d2；第一发光二极管d1的阳极与光耦d4的副边输出端电性连接，第一发光二极管d1的阴极与dcdc模块1的使能端电性连接；第二发光二极管d2的阳极与放电识别继电器k9的线圈的一端电性连接，第二发光二极管d2的阴极与dcdc模块1的使能端电性连接。钥匙开关k1的常开触点闭合后，第二发光二极管d2会发光；常电输出端驱动光耦d4输出时，第一发光二极管d1会发光，发光状态也能指示对应回路的器件是否正常工作。
42.如图1结合图2所示，外部电源充电模块3包括充电低压继电器k7和外部电源，外部电源未画出。外部电源分别与电池b1的总正输出端和总负输出端对应电性连接；外部电源提供的充电信号，即图示的chg-a+与chg-a-与充电低压继电器k7的线圈的两端电性连接，充电低压继电器k7的第一路常开触点，即触点1和触点3分别与bms的供电输入端和第三驱动输出端cc2电性连接；充电低压继电器k7的第二路常开触点，即触点2和触点4分别与dcdc模块1的使能端和电池b1的总正输出端电性连接。chg-a+与chg-a-信号可由外部电源的输入信号分压而来。当采用外部电源供电时，由于常电用电设备没有直接与电池b1的总正输
出端和总负输出端电性连接，故不存在直连接可能导致低压常电设备损坏的问题。
43.进一步改进的，为了更好的识别当前电池b1处于充电模式，外部电源充电模块3还包括充电识别电阻r2；bms还包括充电电流信号采集端fb1，充电识别电阻r2的一端与bms的供电输入端电性连接，充电识别电阻r2的另一端分别与充电低压继电器k7的第一路常开触点的一端和充电电流信号采集端fb1电性连接。充电电流信号采集端fb1可以获取cc2输出信号在经过充电识别电阻r2时产生的电流信号，从而确认充电低压继电器k7已闭合，电池b1已处于充电状态。
44.为了更好的指示充电状态，本实用新型还包括第三发光二极管d3，第三发光二极管d3的阳极与充电低压继电器k7的第二路常开触点的一端电性连接，第三发光二极管d3的阴极与dcdc模块1的使能端电性连接。
45.为了获取电池b1的输出电流，本实用新型还包括分流器，bms设置有分流器检测输出端fb2；分流器设置在电池的负极与总负输出端之间，分流器的输出端与分流器检测输出端fb2电性连接。通过分流器检测输出端fb2获取电池b1的输出电流的检测信号，可以反推出电池b1实际输出电流的大小。
46.为保证低温状态时电池b1，还包括加热膜h1和加热继电器k2，电池表面设置有加热膜hi，加热继电器k2的线圈与bms的输出端电性连接，加热继电器k2的常开触点分别与电池正极和负极电性连接。当环境温度过低时，为了使电池b1能提供正常的容量，可通过闭合加热继电器k2，使加热膜h1加热电池b1。
47.本实用新型的使用方法为：将锂电池串联的方式构成电池b1，本方案具有如下工作状态：
48.放电上电：钥匙开关k1闭合，总正输出端的电压信号通过钥匙开关k1，第二发光二极管d2导通至dcdc模块1的使能端，将dcdc模块1激活后，bms得电，bms的钥匙点火输入端keyin端有有效输入，并且第一驱动输出端chg-b+引脚得电激活，默认进入放电模式，预充电继电器k3闭合，预充支路闭合，随后充放电继电器k4闭合，1s后预充继电器k3断开，上电完成，同时常电输出引脚正端被激活，与常电输出引脚负端一起对外提供12v对外输出，光耦d4得电，总正输出端同时通过光耦d4和第一发光二极管d1给到dcdc模块1的使能端，维持bms正常得电。
49.放电下电：钥匙开关k1断开，放电识别继电器k9常开触点断开，第一驱动输出端chg-b+掉电，常电输出端在在有dc给与常电的情况下依然保持输出，bms处于半休眠状态，只维持常电输出端输出，并且因为有常电输出存在会维持bms的定期唤醒，常电用电设备依旧可以使用电池内部电，如果电池b1由于长时间使用处于低电量状态，常电输出引脚不足以驱动光耦d4，光耦d4断开，dcdc模块1的使能端掉电，dcdc模块1不再输出12v电压，bms停止工作。
50.充电开始：在仅有常电输出端工作时，无论bms是在半休眠状态还是上电状态下充电，都使用如下充电流程：充电低压继电器k7的线圈的信号chg-a+与chg-a-使其常开触点导通，总正输出端通过k7的触点和第三发光二极管d3，加载到dcdc模块1的使能端，dcdc模块1被使能，并且使bms的第三驱动输出端cc2输出的高电平与充电识别电阻r2形成闭合的反馈回路，bms进入充电流程，开始正常充电。
51.充电结束：外部辅助电源移除，充电低压继电器k7的常开触点断开，bms的充电电
流信号采集端fb1无输入信号，默认进入充电结束流程，充电结束后，无论钥匙开关k1的信号是否存在，都默认进入半休眠状态，如果想要重新唤醒bms或者使能dcdc模块1，必须重启钥匙开关k1后才可激活。
52.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，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。