一种新能源汽车锂电池组0伏充电控制器的制作方法

本实用新型涉及电池充电管理系统领域，尤其涉及一种新能源汽车锂电池组0伏充电控制器。

背景技术：

新能源汽车锂电池组长期放置时由于系统的损耗及电池组的自耗，锂电池组电压会下降，严重时可以下降到0伏，由于常规的bms(batterymanagementsystem)电池管理系统是由锂电池组供电的，当锂电池组下降至0伏时，bms电池管理系统无法正常工作，因此bms电池管理系统就无法充电，这时需要退回厂家进行维护或更换，这样给新能源汽车的正常使用带来一定的不便。因此，为解决上述问题，本实用新型提供一种新能源汽车锂电池组0伏充电控制器，可以在锂电池组电压降为0伏时，给锂电池组充电，从而不需要返回厂家维护或更换。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出了一种新能源汽车锂电池组0伏充电控制器，可以在锂电池组电压降为0伏时，给锂电池组充电，从而不需要返回厂家维护或更换。

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新能源汽车锂电池组0伏充电控制器，其包括顺次电性连接的市电输入电路、市电充电电路、充电功率电路、锂电池组，以及顺次连接的第二控制器、第二前端采集电路和第二驱动电路，第二前端采集电路与锂电池组电性连接，第二驱动电路与充电功率电路电性连接，第二控制器与市电充电电路电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括顺次电性连接的第一控制器、第一前端采集电路和第一驱动电路；

第一前端采集电路与锂电池组电性连接，第一驱动电路与充电功率电路电性连接，锂电池组分别与第一前端采集电路、第一驱动电路和第一控制器电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，第二前端采集电路包括电压采集电路、电流采集电路、温度采集电路和锂电池模拟前端芯片；

电压采集电路、电流采集电路、温度采集电路分别与锂电池模拟前端芯片电性连接，电压采集电路与锂电池组电性连接，锂电池模拟前端芯片与第二控制器电性连接。

进一步优选的，电压采集电路包括多个单节锂电池电压采集电路和多个锂电池组电压采集电路；

多个单节锂电池电压采集电路分别与锂电池组内的单节锂电池一一对应电性连接，锂电池组电压采集电路与锂电池组内多个锂电池并联，多个单节锂电池电压采集电路和多个锂电池组电压采集电路分别与锂电池模拟前端芯片电性连接。

进一步优选的，第二驱动电路包括开关电路、泄放回路和调节电路；

开关电路分别与锂电池模拟前端芯片、泄放回路、调节电路和充电功率电路电性连接，泄放回路分别充电功率电路和调节电路电性连接。

进一步优选的，锂电池模拟前端芯片为bq7694003芯片。

进一步优选的，开关电路包括电阻r115-r117、二极管d26和mos管q22；

电阻r117的一端和mos管q22的源极均与bq7694003芯片的chg引脚电性连接，电阻r117的另一端和mos管q22的栅极均接地，mos管q22的漏极与电阻r116的一端电性连接，电阻r116的另一端与二极管d26的正极电性连接，二极管d26的负极与充电功率电路电性连接，电阻r115并联在二极管d26的两端。

进一步优选的，泄放回路包括电阻r119-r121、r123、二极管d27-d29和mos管q23；

二极管d28的正极与bq7694003芯片的rfg引脚电性连接，二极管d28的负极通过电阻r121与mos管q23的栅极电性连接，电阻r123的一端和二极管d29的负极均与mos管q23的栅极电性连接，电阻r123的另一端、二极管d29的正极和mos管q23的源极均接地，mos管q23的漏极通过电阻r120与二极管d26的负极电性连接，电阻r119的一端和二极管d27的负极均与二极管d26的负极电性连接，电阻r119的另一端和二极管d27的正极均接地。

进一步优选的，调节电路包括电容c50、二极管d31、电阻r125、电阻r127和mos管q24；

二极管d31的正极与mos管q22的漏极电性连接，二极管d31的负极通过电阻r125与mos管q24的栅极电性连接，电阻r127的一端和电容c50的一端均与mos管q24的栅极电性连接，电阻r127的另一端和电容c50的另一端和mos管q24的源极均接地，mos管q24的漏极与二极管d28的负极电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，市电充电电路包括顺次电性连接的70v转10v电压转换电路和10v转3.3v电压转换电路；

70v转10v电压转换电路与市电输入电路电性连接，10v转3.3v电压转换电路分别与锂电池模拟前端芯片和第二控制器电性连接。

本实用新型的一种新能源汽车锂电池组0伏充电控制器相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过设置由第二前端采集电路、第二驱动电路和第二控制器组成的第二控制系统，在锂电池组电压异常甚至为0伏，无法给第一控制系统供电而导致充电通道无法打开时，可以借用市电作为第二控制系统的电源，由第二驱动电路打开充电通道，使锂电池组恢复正常充电状态，通过这种交接的方式，可以在锂电池组电压异常，甚至降为0伏时，使用第二控制系统给锂电池组预充电，从而不用将锂电池组送回厂家维修或更换，提高了锂电池组的实用性；

(2)通过第二前端采集电路采集锂电池组的电压，当锂电池组的电压恢复至正常范围时，开始给第一控制系统供电，第一控制系统和第二控制系统实现通讯，此时，第一控制系统介入工作，第二控制系统退出工作模式，完成交接；(3)通过在第二前端采集电路中设置电压采集电路、电流采集电路和温度采集电路，可以在给锂电池组预充电过程中提供模糊保护功能，使得整个系统处于监测可控状态，从而确保充电的稳定性；

(4)通过在第二驱动电路中设置开关电路、泄放回路和调节电路，可以快速地打开驱动电压进入充电功率电路的通道，使充电功率电路快速开启充电通道，同时在关断驱动电压进入充电功率电路的通道时，通过泄放回路可以使mos管上的电压快速泄放，避免电荷积累而烧坏电路，通过调节电路调节泄放回路的电压，可以调节泄放回路泄放速度。

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为本实用新型一种新能源汽车锂电池组0伏充电控制器的结构图；

图2为本实用新型一种新能源汽车锂电池组0伏充电控制器中市电充电电路的70v转10v电压转换电路图；

图3为本实用新型一种新能源汽车锂电池组0伏充电控制器中市电充电电路的10v转3.3v电压转换电路图；

图4为本实用新型一种新能源汽车锂电池组0伏充电控制器中第二控制器的外围电路图；

图5为本实用新型一种新能源汽车锂电池组0伏充电控制器中锂电池模拟前端芯片的外围电路图、单节锂电池电压采集电路的电路图和温度采集电路的电路图；

图6为本实用新型一种新能源汽车锂电池组0伏充电控制器中电流采集电路的电路图；

图7为本实用新型一种新能源汽车锂电池组0伏充电控制器中锂电池组电压采集电路的电路图；

图8为本实用新型一种新能源汽车锂电池组0伏充电控制器中第二控制器的pa8、pa9引脚与锂电池模拟前端芯片的chg和dsg引脚连接的电路图；

图9为本实用新型一种新能源汽车锂电池组0伏充电控制器中第二驱动电路图的电路图；

图10为本实用新型一种新能源汽车锂电池组0伏充电控制器中充电功率电路的电路图。

具体实施方式

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。

实施例一、

如图1所示，本实用新型的一种新能源汽车锂电池组0伏充电控制器，其包括顺次电性连接的市电输入电路、市电充电电路、充电功率电路和锂电池组，顺次连接的第二控制器、第二前端采集电路和第二驱动电路，顺次连接的第一控制器、第一前端采集电路和第一驱动电路；其中，第一控制器、第一前端采集电路和第一驱动电路合称为第一控制系统，第二前端采集电路、第二驱动电路和第二控制器合称为第二控制系统，顺次电性连接的市电输入电路、市电充电电路、充电功率电路、锂电池组和第一控制系统合称为bms电池管理系统，bms电池管理系统属于锂电池组电源管理系统的常用技术手段，在本实施例中，第一控制系统由锂电池组供电，第二控制系统由市电充电电路供电，所以当锂电池组电压在异常范围内，甚至为0伏状态时，无法给第一控制系统供电，第一控制系统无法工作，此时需要将锂电池组送回厂家维修或更换，这样给新能源汽车的正常使用带来一定的不便。

在本实施例中，第一前端采集电路采集锂电池组单节锂电池和多节锂电池的电压信号，锂电池组的反馈电流信号以及温度信号，第一驱动电路驱动充电功率电路打开充电通道，第一控制器存储第一前端采集电路采集的电压、电流和温度信息，提供过充电、过放电和超温保护。

具体的连接方式为：第二前端采集电路与锂电池组电性连接，第二驱动电路与充电功率电路电性连接，第二控制器与市电充电电路电性连接，第一前端采集电路与锂电池组电性连接，第一驱动电路与充电功率电路电性连接，锂电池组分别与第一前端采集电路、第一驱动电路和第一控制器电性连接。

在本实施例中，市电输入电路将市电转换为直流电，该部分电路属于现有技术，因此，在此不再累述。

市电充电电路，将直流电转换成第二控制系统和充电功率电路可以使用的不同规格的直流电。市电充电电路一方面可以给第二控制器供电，另一方面给充电功率电路提供基准电压。

充电功率电路，其实是mos开关电路，主要功能是开启或关断充电通道，具体电路如图10所示，属于现有技术，因此，在此不再累述。

第二前端采集电路，采集锂电池组单节和多节锂电池两端的电压，采集锂电池组的反馈电流以及充电时的温度信号，并驱动第二驱动电路驱动电压进入充电功率电路的通道。在本实施例中，第二前端采集电路的电路结构与第一前端采集电路的结构可以相同也可以不同，第一前端采集电路属于锂电池组充电管理系统中常用的现有技术，因此，在此只介绍第二前端采集电路。

如图1所示，第二前端采集电路包括电压采集电路、电流采集电路、温度采集电路和锂电池模拟前端芯片；电压采集电路包括多个单节锂电池电压采集电路和多个锂电池组电压采集电路，单节锂电池电压采集电路采集锂电池组单节锂电池两端的电压，锂电池组电压采集电路采集多节锂电池两端的电压，电流采集电路采集锂电池组的反馈电流，温度采集电路采集充电时的温度信号；锂电池模拟前端芯片存储电压采集电路、电流采集电路和温度采集电路采集的数据，并接收第二控制器的指令，控制电压采集电路、电流采集电路和温度采集电路开始工作，并驱动第二驱动电路驱动充电功率电路开启充电通道。在本实施例中，具体的连接方式为：多个单节锂电池电压采集电路分别与锂电池组内的单节锂电池一一对应电性连接，锂电池组电压采集电路与锂电池组内多个锂电池并联，多个单节锂电池电压采集电路、多个锂电池组电压采集电路、电流采集电路、温度采集电路分别与锂电池模拟前端芯片电性连接，锂电池模拟前端芯片与第二控制器电性连接。

由于充电功率电路是一个mos开关电路，因此，第一驱动电路和第二驱动电路主要功能是给mos管的栅极和漏极提供驱动电压，并且第一驱动电路和第二驱动电路的电路结构可以相同也可以不同。在本实施例中，如图1所示，第二驱动电路包括开关电路、泄放回路和调节电路，其中，开关电路主要功能是：当锂电池模拟前端芯片输出驱动电压时，第二驱动电路打开驱动电压进入充电功率电路的通道，使充电功率电路开启充电通道；泄放回路主要功能是：在关断开关电路时，使开关电路的mos管上的电压可以快速泄放；调节电路主要功能是调节泄放回路泄放电压的速度。具体的连接方式为：开关电路分别与锂电池模拟前端芯片、泄放回路、调节电路和充电功率电路电性连接，泄放回路分别充电功率电路和调节电路电性连接。

第二控制器在本实例中具备两种功能，其一，在市电输入模块接入后，第二控制器检测第一驱动电路的电压是否满足驱动条件，当满足时，说明锂电池组处于正常范围内，第二控制器控制第二控制系统不介入工作，由第一控制系统监控锂电池组充电；其二，当不满足驱动条件时，说明锂电池组电压在异常范围内，甚至为0伏状态，这种状态下第一控制系统不能正常工作，此时，第二控制系统开始工作，第二控制器通知锂电池模拟前端芯片开始工作，锂电池模拟前端芯片控制第二驱动电路驱动充电功率打开充电通道进行锂电池电压异常甚至0伏状态下的充电，锂电池模拟前端芯片开始采集电压、电流和温度信号，当锂电池组的电压恢复至正常值时，锂电池组开始给第一控制系统供电，第二控制器可以与第一控制器通信，第一控制系统开始工作，第二控制器退出工作模式。

本实施例的工作原理是：在市电输入模块接入后，第二控制系统采集第一驱动电路的电压数据，当第一驱动电路的电压数据满足驱动条件时，此时判定锂电池组电压在正常范围内，第二控制系统不介入工作，此时由第一控制系统即第一控制器控制第一前端采集电路驱动第一驱动电路产生驱动电压，驱动充电功率电路打开充电通道，进行正常充电，同时启用各种保护功能，保证充电的实时监测；当第一驱动电路的驱动电压不满足驱动条件时，判定锂电池组电压在异常范围内，甚至为0伏状态，这种状态下锂电池组无法给第一控制系统供电，第一控制系统不能正常工作，第二控制系统自动启动，即第二控制器控制第二前端采集电路驱动第二驱动电路产生驱动电压，驱动充电功率电路打开充电通道进行锂电池电压异常甚至0伏状态下的充电，同时启动智能模糊保护功能，使得整个系统处于监测可控状态，从而确保充电的稳定性。当锂电池组电压逐步回升到正常的范围值时，第二控制系统与第一单片机系统实现通讯，第一控制系统即第一控制器、第一前端采集电路、第一驱动电路介入工作，启用精准保护功能，而第二控制系统则退出工作模式，完成交接。这里第一控制系统和第二控制系统切换的原因是：第一控制系统相比第二控制系统，第一控制系统的功能更加完善，属于本领域内的较为成熟的系统，第一控制器不仅能实现第二控制器的全部功能以外还可以提供更多功能，例如单体的监控和管理、单体的均衡管理、电池组热管理、性能控制、安全控制、与充电设备和耗电设备的匹配技术，以及提供锂电池组的过充电、过放电和超温保护，第二控制系统只能在锂电池组电压异常时，借用市电作为第二控制系统的工作电压，并给锂电池组预充电，使锂电池组的电压升至正常范围内，这样第一控制系统就可以恢复工作模式，利用第二控制系统解决第一控制系统缺电无法充电的问题，总之，第二控制系统只采集锂电池组的电压、电流和温度信号，当锂电池组两端的电压升至正常值时，退出工作模式，并且其保护力度没有第一控制系统的保护力度强。

实施例二、

在实施例一的基础上，本实施例提出一种优选的方案。由于顺次电性连接的市电输入电路、市电充电电路、充电功率电路、锂电池组和第一控制系统合称为bms电池管理系统，属于锂电池组电源管理系统的常用技术手段，因此，在此不再详细介绍bms电池管理系统的具体结构。

在本实施例中，市电充电电路包括顺次电性连接的70v转10v电压转换电路和10v转3.3v电压转换电路，本实施例中70v转10v电压转换电路采用如图2所示的电路图，其中，市电输入电路输入70v的直流电，lm5017芯片将70v直流电转换成12.3v直流电，其中v1＝12.3v，v1为70v转10v电压转换电路的输出端，lm5017芯片的外围电路属于现有技术，因此在此不再累述，如图3所示，70v转10v电压转换电路的输出端v1与ht7550芯片的输入端电性连接，其中ht7550芯片起稳压作用，spx3819m-l33芯片将10v直流电转换成3.3v直流电压，spx3819m-l33芯片的vout引脚输出3.3v电压，通过该脚给第二控制器供电，由于ht7550芯片和spx3819m-l33芯片的外围电路属于现有技术，因此，在此不再累述。

如图4和图5所示，第二控制器为stm32f105单片机，锂电池模拟前端芯片为bq7694003芯片，bq7694003芯片的alert、scl和sda引脚分别与stm32f105单片机pa6、pb0和pb1引脚一一对应电性连接，bq7694003芯片的chg和dsg引脚与第二驱动电路电性连接，bq7694003芯片的chg和dsg引脚通过如图8所示的电路与stm32f105单片机的pa8和pa9引脚一一对应电性连接，stm32f105单片机的pa7引脚与第一控制器直连通信。在本实施例中，锂电池组中设置有15节串联的锂电池，因此具有15路结构相同的单节锂电池电压采集电路，设置锂电池组电压采集电路采集5节锂电池两端的电压，设置温度采集电路采集每5节锂电池两端的温度参数，因此，具有3路锂电池组电压采集电路，温度采集电路具有3路结构相同的温度采集子电路，在本实例中只介绍一路单节锂电池电压采集电路、一路锂电池组电压采集电路和温度采集子电路。

在本实施例中一路单节锂电池电压采集电路如图5所示，单节锂电池电压采集电路包括电阻r1-r6、三极管q1、稳压二极管d1和电容c1，电阻r1的一端和电阻r2的一端分别与单节锂电池的负极电性连接，电阻r2的另一端与三极管q1的集电极电性连接，电阻r5并联在电阻r2的两端，三极管q1的基极通过电阻r4与稳压二极管d1的正极电性连接，三极管q1的发射极与单节锂电池的正极电性连接，电阻r1的另一端和电容c1的一端均与稳压二极管d1的负极电性连接，电容c1的另一端与稳压二极管d1的正极电性连接，稳压二极管d1的正极通过电阻r6与单节锂电池的正极电性连接，bq7694003芯片的vc15引脚与电容c1的一端电性连接，bq7694003芯片的vc14引脚与电容c1的另一端电性连接。其中，三极管q1起放大作用，稳压二极管d1起稳压作用，电容c1起隔离作用。剩余14路单节锂电池电压采集电路按照与上述电路连接方式与bq7694003芯片的vc0-vc14引脚一一对应电性连接。

如图7所示，锂电池组电压采集电路包括电阻r62、电容c22和二极管d16，具体的，电阻r62的一端与第15节锂电池的负极电性连接，电阻r62的另一端分别与电容c22的一端、bq7694003芯片的bat引脚和二极管d16的负极电性连接，电容c22的另一端和二极管d16的正极均接地。

如图5所示，热敏电阻rt1、rt2和rt3分别为三路温度采集子电路中采集温度信号的元件，在此只介绍其中一路温度采集子电路的电路结构。如图5所示，温度采集子电路包括电容c11、电容c12、电阻r43和热敏电阻rt1，热敏电阻rt1的一端、电阻r43的一端和电容c12的一端均与bq7694003芯片的ts3引脚电性连接，热敏电阻rt1的另一端、电阻r43的另一端和电容c12的另一端均与bq7694003芯片的vc10x引脚电性连接，电容c11的一端与bq7694003芯片的cap3引脚电性连接，电容c11的另一端与bq7694003芯片的vc10x引脚电性连接。

如图6所示，温度采集电路包括电阻r84、电阻r89、电容c28、电容c29和电容c31，其中，电容c28的一端与bq7694003芯片的srp引脚电性连接，电容c28的另一端接地，电容c31的一端与bq7694003芯片的srn引脚电性连接，电容c31的另一端接地，电容c29的一端与电容c28的一端电性连接，电容c29的另一端与电容c31的一端电性连接，电阻r84的一端与电容c29的一端电性连接，电阻r84的另一端与导线电性连接，电阻r89的一端与电容c29的另一端电性连接，电阻r89的另一端与导线电性连接。

在本实施例中，第二驱动电路采用如图9所示的电路图实现，第二驱动电路包括开关电路、泄放回路和调节电路。

其中，开关电路主要功能是：当bq7694003芯片输出驱动电压时，第二驱动电路打开驱动电压进入充电功率电路的通道，使充电功率电路开启充电通道。在本实施例中如图9所示，开关电路包括电阻r115-r117、二极管d26和mos管q22，具体的，电阻r117的一端和mos管q22的源极均与bq7694003芯片的chg引脚电性连接，电阻r117的另一端和mos管q22的栅极均接地，mos管q22的漏极与电阻r116的一端电性连接，电阻r116的另一端与二极管d26的正极电性连接，二极管d26的负极与充电功率电路电性连接，电阻r115并联在二极管d26的两端；

泄放回路主要功能是：在关断开关电路时，使开关电路的mos管上的电压可以快速泄放。在本实施例中，如图9所示，泄放回路包括电阻r119-r121、r123、二极管d27-d29和mos管q23。具体的，二极管d28的正极与bq7694003芯片的rfg引脚电性连接，二极管d28的负极通过电阻r121与mos管q23的栅极电性连接，电阻r123的一端和二极管d29的负极均与mos管q23的栅极电性连接，电阻r123的另一端、二极管d29的正极和mos管q23的源极均接地，mos管q23的漏极通过电阻r120与二极管d26的负极电性连接，电阻r119的一端和二极管d27的负极均与二极管d26的负极电性连接，电阻r119的另一端和二极管d27的正极均接地；

调节电路主要功能是调节泄放回路泄放电压的速度。在本实施例中，如图9所示，调节电路包括电容c50、二极管d31、电阻r125、电阻r127和mos管q24；具体的，二极管d31的正极与mos管q22的漏极电性连接，二极管d31的负极通过电阻r125与mos管q24的栅极电性连接，电阻r127的一端和电容c50的一端均与mos管q24的栅极电性连接，电阻r127的另一端和电容c50的另一端和mos管q24的源极均接地，mos管q24的漏极与二极管d28的负极电性连接。

其中，mos管q22是p沟道的mos管，当bq7694003芯片的chg引脚提供驱动电压时，mos管q22导通，由二极管d26稳压以后输入到充电功率电路中，其中图9中cg端和c-端与图10中cg端和c-一一对应电性连接，mos管q23、二极管d28、稳压管d27、稳压管d29、电阻r123和电阻r119-r121组成泄放回路，主要是为了使mos管q22在关断时，可以快速释放电压，二极管d31、电阻r125、电阻r127、电容c50和mos管q24组成mos管q23的辅助电路，主要功能是分担mos管q23的电压，以及调节mos管q24两端的电压，可以调节mos管q23的泄放速度。

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。