CN220586021U - 电池控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池控制装置，其包括：第一连接端、第二连接端、第一开关模块、第二开关模块和并机驱动模块，第一连接端和第二连接端与第一电池模块和第二电池模块连接；第一开关模块设置在第一电池模块与第二连接端之间，第一开关模块用于控制第一电池模块与第二连接端连通或断开；第二开关模块设置在第二电池模块与第二连接端之间；并机驱动模块与第二开关模块的控制端连接，并机驱动模块用于驱动第二开关模块连通以使第二电池模块端与第二连接端连通。本实用新型电池控制装置能够避免仅通过单一电池模块为并机驱动模块进行供电，有效地保持并机驱动模块的驱动，同时有利于减小功耗、降低成本。

Description

电池控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种技术领域，尤其涉及一种电池控制装置。

背景技术

现有的电池管理***(BMS)一般设置有放电MOS管和充电MOS管在主电池包充电和放电时控制其与负载之间的连接，以及还设置并机MOS管将扩展电池包与负载进行连接，以使主电池包欠压时，扩展电池包能够继续输出，进而增大电池的容量；如图1所示，由于并机MOS管与主电池包不共地，现有的方案是设置隔离电源来驱动控制并机MOS管，但隔离电源由主电池包进行供电，当***的电压较高时，则需要使用高耐压的隔离电源和功率器件，可选择性小，成本高，并且隔离电源的驱动功耗大，当主电池包的电压较低时，需要继续耗电以维持隔离电源驱动并机MOS管，会缩短主电池包的寿命，同时主电池包随时会断电，使得隔离电源无法继续驱动并机MOS管以保持扩展电池包的正常输出。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电池控制装置，能够避免仅通过单一电池模块为并机驱动模块进行供电，有效地保持并机驱动模块的驱动，同时有利于减小功耗、降低成本。

为了实现上述目的，本实用新型公开了一种电池控制装置，用于控制第一电池模块和第二电池模块充电和放电，其包括：第一连接端、第二连接端、第一开关模块、第二开关模块和并机驱动模块，所述第一连接端和所述第二连接端与外部设备连接，所述第一连接端还分别与所述第一电池模块和所述第二电池模块的正极端连接，所述第二连接端还分别与所述第一电池模块和所述第二电池模块的负极端连接；所述第一开关模块设置在所述第一电池模块的负极端与所述第二连接端之间，所述第一开关模块的控制端与控制模块连接，所述第一开关模块用于控制所述第一电池模块的负极端与所述第二连接端连通或断开；所述第二开关模块设置在所述第二电池模块的负极端与所述第二连接端之间；所述并机驱动模块的输入端与所述第一连接端连接，所述并机驱动模块的输出端与所述第二开关模块的控制端连接，所述并机驱动模块用于驱动所述第二开关模块连通以使所述第二电池模块的负极端与所述第二连接端连通。

可选地，所述第一开关模块包括第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管和所述第二场效应管的第一端分别与所述控制模块连接，所述第一场效应管的第二端与所述第一电池模块的负极端连接，所述第二场效应管的第二端与所述第二连接端连接，所述第一场效应管的第三端和所述第二场效应管的第三端连接。

可选地，所述第二开关模块包括第三场效应管，所述第三场效应管的第一端与所述并机驱动模块连接，所述第三场效应管的第二端与所述第二连接端连接，所述第三场效应管的第三端与所述第二电池模块的负极端连接。

可选地，所述并机驱动模块包括降压单元和二级放大单元，所述降压单元的输入端与所述第一连接端连接，所述降压单元的输出端与所述二级放大单元的输入端连接，所述二级放大单元的输出端与所述第二开关模块的控制端连接，所述降压单元和所述二级放大单元用于降低所述第一电池模块或所述第二电池模块输出的电压，并将降低的电压输出至所述第二开关模块的控制端。

可选地，所述降压单元包括第一二极管和第一电阻，所述第一二极管的正极端与所述第一连接端连接，所述第一二极管的负极端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述二级放大单元的输入端连接。

可选地，所述二级放大单元包括第二电阻、第三电阻、第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的集电极、所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端与所述降压单元的输出端连接，所述第二电阻的第二端与所述第二三极管的集电极连接，所述第三电阻的第二端与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极与所述第二开关模块的控制端连接。

可选地，所述并机驱动模块还包括储能单元和泄放单元，所述储能单元与所述第二开关模块的控制端连接，所述储能单元用于所述二级放大单元停止输出电压时向所述第二开关模块的控制端输出电压；所述泄放单元与所述二级放大单元的输出端连接，所述泄放单元用于所述第一连接端掉电时泄放所述二级放大单元的输出端输出的电压。

可选地，所述储能单元包括第一电容，所述泄放单元包括第四电阻，所述第一电容和所述第四电阻的第一端与所述二级放大单元的输出端连接，所述第一电容和所述第四电阻的第二端与所述第二连接端连接。

可选地，所述二级放大单元还包括第二二极管和第二电容，所述第二二极管的负极端与所述第二三极管的基极连接，所述第二二极管的正极端与所述第二连接端连接，所述第二电容的第一端与所述第一三极管的基极连接，所述第二电容的第一端与所述第二连接端连接。

可选地，所述第二二极管为稳压二极管，所述第二二极管用于钳位所述降压单元输出的电压至12V。

本实用新型设置有并机驱动模块来驱动第二开关模块，第二开关模块设置在第二电池模块与第二连接端之间，以控制第二电池模块与第一连接端保持连接，并机驱动模块通过第一连接端与第一电池模块和第二电池模块形成连接，第一电池模块与第二连接端之间连接有第一开关模块，第一开关模块控制第一电池模块与第二连接端保持连接时，并机驱动模块能够通过第一连接端从第一电池模块取电，而第一开关模块控制第一电池模块与第二连接端断开时，第一电池模块不再通过第一连接端向并机驱动模块供电，而并机驱动模块能够通过第一连接端从第二电池模块取电，进而避免仅通过单一电池模块为并机驱动模块进行供电，有效地保持并机驱动模块的驱动，同时有利于减小功耗、降低成本。

附图说明

图1为现有的电池管理***的结构示意图。

图2为本实用新型实施例电池控制装置、控制模块、第一电池模块和第二电池模块的结构示意图。

图3为本实用新型实施例电池控制装置中并机驱动模块的结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图2和图3，本实用新型公开了一种电池控制装置，用于控制第一电池模块100和第二电池模块200充电和放电，其包括：第一连接端P+、第二连接端P-、第一开关模块1、第二开关模块2和并机驱动模块3，第一连接端P+和第二连接端P-与外部设备300连接，第一连接端P+还分别与第一电池模块100和第二电池模块200的正极端连接，第二连接端P-还分别与第一电池模块100和第二电池模块200的负极端连接；第一开关模块1设置在第一电池模块100的负极端与第二连接端P-之间，第一开关模块1的控制端与控制模块400连接，第一开关模块1用于控制第一电池模块100的负极端与第二连接端P-连通或断开；第二开关模块2设置在第二电池模块200的负极端与第二连接端P-之间；并机驱动模块3的输入端与第一连接端P+连接，并机驱动模块3的输出端与第二开关模块2的控制端连接，并机驱动模块3用于驱动第二开关模块2连通以使第二电池模块200的负极端与第二连接端P-连通。

本实用新型设置有并机驱动模块3来驱动第二开关模块2，第二开关模块2设置在第二电池模块200与第二连接端P-之间，以控制第二电池模块200与第一连接端P+保持连接，并机驱动模块3通过第一连接端P+与第一电池模块100和第二电池模块200形成连接，第一电池模块100与第二连接端P-之间连接有第一开关模块1，第一开关模块1控制第一电池模块100与第二连接端P-保持连接时，并机驱动模块3能够通过第一连接端P+从第一电池模块100取电，而第一开关模块1控制第一电池模块100与第二连接端P-断开时，第一电池模块100不再通过第一连接端P+向并机驱动模块3供电，而并机驱动模块3能够通过第一连接端P+从第二电池模块200取电，进而避免仅通过单一电池模块为并机驱动模块3进行供电，有效地保持并机驱动模块3的驱动，同时有利于减小功耗、降低成本。

参阅图2和图3，第一开关模块1包括第一场效应管11和第二场效应管12，第一场效应管11和第二场效应管12的第一端分别与控制模块400连接，第一场效应管11的第二端与第一电池模块100的负极端连接，第二场效应管12的第二端与第二连接端P-连接，第一场效应管11的第三端和第二场效应管12的第三端连接，有利于在第一电池模块100欠压或过充时，断开第一电池模块100与第一连接端P+和第二连接端P-的连接，有效地保护电池，

具体地，在本实施例中，当第一电池模块100正常输出时，控制模块400控制第一场效应管11和第二场效应管12正常导通，第一连接端P+和第二连接端P-正常输出，并机驱动模块3通过第一电池模块100取电，并正常输出电压驱动并机驱动模块3；而当第一电池模块100欠压时，控制模块400控制第一场效应管11断开；而第二电池模块200正常输出，那么第一连接端P+和第二连接端P-便能正常输出，进而使得并机驱动模块3从第二电池模块200取电并向第二开关模块2稳定地输出电压。

可选地，第一场效应管11和第二场效应管12为N沟道场效应管，第一场效应管11和第二场效应管12的第一端为栅极，第一场效应管11和第二场效应管12的第二端为源极，第一场效应管11和第二场效应管12的第三端为漏极，但不限于此。

参阅图2和图3，第二开关模块2包括第三场效应管21，第三场效应管21的第一端与并机驱动模块3连接，第三场效应管21的第二端与第二连接端P-连接，第三场效应管21的第三端与第二电池模块200的负极端连接，有利于扩展连接第二电池模块200，提升电池容量。

具体地，在本实施例中，第一电池模块100和第二电池模块200为电池包，但不限于此，并机驱动模块3能够通过第一连接端P+从第一电池模块100和第二电池模块200取电，并保持稳定地驱动第三场效应管21导通以保持第二电池模块200与第二连接端P-连接，进而使得第二电池模块200能够稳定地输出。

可选地，第三场效应管21为N沟道场效应管，第三场效应管21的第一端为栅极，第三场效应管21的第二端为源极，第三场效应管21的第三端为漏极。

参阅图2和图3，并机驱动模块3包括降压单元31和二级放大单元32，降压单元31的输入端与第一连接端P+连接，降压单元31的输出端与二级放大单元32的输入端连接，二级放大单元32的输出端与第二开关模块2的控制端连接，降压单元31和二级放大单元32用于降低第一电池模块100或第二电池模块200输出的电压，并将降低的电压输出至第二开关模块2的控制端。

具体地，在本实施例中，并机驱动模块3还与第二连接端P-连接，以第二输出端P-为参考地，通过第一连接端P+从第一电池模块100和第二电池模块200取电，以及通过降压单元31和二级放大单元32进行降压后稳定地输出12V的VCC电压以驱动第二开关模块2导通，成本低且适用性好，兼容常规的48V、72V的电池***，并且避免通过单一电池模块取电，影响对第二开关模块2的正常控制。

参阅图2和图3，降压单元31包括第一二极管D1和第一电阻R1，第一二极管D1的正极端与第一连接端P+连接，第一二极管D1的负极端与第一电阻R1的第一端连接，第一电阻R1的第二端与二级放大单元32的输入端连接。

具体地，在本实施例中，第一二极管D1为防反接二极管，避免并机驱动模块3与第一连接端P+和第二连接端P-接反时损坏并机驱动模块3中的元器件，第一电阻R1为分压电阻，能够吸收部分降压单元31输入的电压的能量，以降低到达第一三极管Q1的电压，进而降低第一三极管Q1的应力，但不限于此。

参阅图2和图3，二级放大单元32包括第二电阻R2、第三电阻R3、第一三极管Q1和第二三极管Q2，第一三极管Q1的集电极、第二电阻R2的第一端和第三电阻R3的第一端与降压单元31的输出端连接，第二电阻R2的第二端与第二三极管Q2的集电极连接，第三电阻R3的第二端与第二三极管Q2的基极连接，第二三极管Q2的发射极与第一三极管Q1的基极连接，第一三极管Q1的发射极与第二开关模块2的控制端连接。

具体地，在本实施例中，第二电阻R2和第三电阻R3为限流电阻，降压单元31向第一三极管Q1、第二电阻R2和第三电阻R3输出电压，第三电阻R3与第二三极管Q2的基极连接并驱动第二三极管Q2导通，第二三极管Q2导通后，第二电阻R2与第一三极管Q1的基极连接并驱动第一三极管Q1导通，第一三极管Q1能够吸收降压单元31输入的电压的能量，使得第一连接端P+输入的电压经过降压单元31和二级放大单元32后降低为12V，进而实现向并机驱动模块3提供12V的VCC电压，并且经过第二三极管Q2和第一三极管Q1的二级放大后，并机驱动模块3输出的VCC电压的电流驱动能力得到有效地提高。

参阅图2和图3，并机驱动模块3还包括储能单元33和泄放单元34，储能单元33与第二开关模块2的控制端连接，储能单元33用于二级放大单元32停止输出电压时向第二开关模块2的控制端输出电压；泄放单元34与二级放大单元32的输出端连接，泄放单元34用于第一连接端P+掉电时泄放二级放大单元32的输出端输出的电压，有利于提高并机驱动模块3的输出能力和安全性。

可选地，储能单元33包括第一电容C1，泄放单元34包括第四电阻R4，第一电容C1和第四电阻R4的第一端与二级放大单元32的输出端连接，第一电容C1和第四电阻R4的第二端与第二连接端P-连接。

具体地，在本实施例中，第四电阻R4为泄放电阻，第一连接端P+掉电时，第四电阻R4能够使得并机驱动模块3的输出端快速掉电，第一电容C1为储能电容，第一电容C1能够存储二级放大单元32输出的电压能量并向第二开关模块2输出，有利于提高并机驱动模块3的输出能力，但不限于此。

参阅图2和图3，二级放大单元32还包括第二二极管DZ1和第二电容C2，第二二极管DZ1的负极端与第二三极管Q2的基极连接，第二二极管DZ1的正极端与第二连接端P-连接，第二电容C2的第一端与第一三极管Q1的基极连接，第二电容C2的第一端与第二连接端P-连接。

具体地，在本实施例中，第二电容C2为滤波电容，第二电容C2能够滤除并机驱动模块3的电路中的杂波，提高并机驱动模块3的抗干扰能力，但不限于此。

可选地，第二二极管DZ1为稳压二极管，第二二极管DZ1用于钳位降压单元31输出的电压至12V，以稳定地驱动第二三极管Q2导通。

参阅图2和图3，本实用新型还公开了一种电池管理装置，电池管理装置包括控制模块400和如前所述的电池控制装置，控制模块400与第一电池模块100连接，控制模块400用于根据第一电池模块100的电压情况控制第一场效应管11和第二场效应管12导通或断开。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种电池控制装置，用于控制第一电池模块和第二电池模块充电和放电，其特征在于，包括：

第一连接端和第二连接端，所述第一连接端和所述第二连接端与外部设备连接，所述第一连接端还分别与所述第一电池模块和所述第二电池模块的正极端连接，所述第二连接端还分别与所述第一电池模块和所述第二电池模块的负极端连接；

第一开关模块，所述第一开关模块设置在所述第一电池模块的负极端与所述第二连接端之间，所述第一开关模块的控制端与控制模块连接，所述第一开关模块用于控制所述第一电池模块的负极端与所述第二连接端连通或断开；

第二开关模块，所述第二开关模块设置在所述第二电池模块的负极端与所述第二连接端之间；

并机驱动模块，所述并机驱动模块的输入端与所述第一连接端连接，所述并机驱动模块的输出端与所述第二开关模块的控制端连接，所述并机驱动模块用于驱动所述第二开关模块连通以使所述第二电池模块的负极端与所述第二连接端连通。

2.根据权利要求1所述的电池控制装置，其特征在于，所述第一开关模块包括第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管和所述第二场效应管的第一端分别与所述控制模块连接，所述第一场效应管的第二端与所述第一电池模块的负极端连接，所述第二场效应管的第二端与所述第二连接端连接，所述第一场效应管的第三端和所述第二场效应管的第三端连接。

3.根据权利要求1所述的电池控制装置，其特征在于，所述第二开关模块包括第三场效应管，所述第三场效应管的第一端与所述并机驱动模块连接，所述第三场效应管的第二端与所述第二连接端连接，所述第三场效应管的第三端与所述第二电池模块的负极端连接。

4.根据权利要求1所述的电池控制装置，其特征在于，所述并机驱动模块包括降压单元和二级放大单元，所述降压单元的输入端与所述第一连接端连接，所述降压单元的输出端与所述二级放大单元的输入端连接，所述二级放大单元的输出端与所述第二开关模块的控制端连接，所述降压单元和所述二级放大单元用于降低所述第一电池模块或所述第二电池模块输出的电压，并将降低的电压输出至所述第二开关模块的控制端。

5.根据权利要求4所述的电池控制装置，其特征在于，所述降压单元包括第一二极管和第一电阻，所述第一二极管的正极端与所述第一连接端连接，所述第一二极管的负极端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述二级放大单元的输入端连接。

6.根据权利要求4所述的电池控制装置，其特征在于，所述二级放大单元包括第二电阻、第三电阻、第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的集电极、所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端与所述降压单元的输出端连接，所述第二电阻的第二端与所述第二三极管的集电极连接，所述第三电阻的第二端与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极与所述第二开关模块的控制端连接。

7.根据权利要求4所述的电池控制装置，其特征在于，所述并机驱动模块还包括储能单元和泄放单元，所述储能单元与所述第二开关模块的控制端连接，所述储能单元用于所述二级放大单元停止输出电压时向所述第二开关模块的控制端输出电压；所述泄放单元与所述二级放大单元的输出端连接，所述泄放单元用于所述第一连接端掉电时泄放所述二级放大单元的输出端输出的电压。

8.根据权利要求7所述的电池控制装置，其特征在于，所述储能单元包括第一电容，所述泄放单元包括第四电阻，所述第一电容和所述第四电阻的第一端与所述二级放大单元的输出端连接，所述第一电容和所述第四电阻的第二端与所述第二连接端连接。

9.根据权利要求6所述的电池控制装置，其特征在于，所述二级放大单元还包括第二二极管和第二电容，所述第二二极管的负极端与所述第二三极管的基极连接，所述第二二极管的正极端与所述第二连接端连接，所述第二电容的第一端与所述第一三极管的基极连接，所述第二电容的第一端与所述第二连接端连接。

10.根据权利要求9所述的电池控制装置，其特征在于，所述第二二极管为稳压二极管，所述第二二极管用于钳位所述降压单元输出的电压至12V。