CN113098088B - 电池模块、电源系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电池通信技术领域，提供了一种电池模块、电源系统及控制方法。其中，电池模块包括充放电接口和脉冲接口；充放电接口和脉冲接口均用于与电源设备连接；脉冲接口用于接收电源设备发送的脉冲信号；电池模块还包括：第一开关单元、第二开关单元、电池本体和BMS控制单元；BMS控制单元包括触发端和电源端；触发端与脉冲接口连接，电源端通过第二开关单元与电池本体连接；脉冲信号用于通过触发端向BMS控制单元短时供电；电池本体用于在第二开关单元闭合时向BMS控制单元稳定供电；本发明可以延长电池模块的使用寿命。

Description

电池模块、电源系统及控制方法

技术领域

本发明属于电池通信技术领域，尤其涉及一种电池模块、电源系统及控制方法。

背景技术

随着社会的发展，电池作为备用电源得到了广泛的应用，尤其在保证设备不掉电工作方面起到了至关重要的作用。

常规情况下，电源设备由市电供电，当市电发生异常时，由电池为电源设备供电。当电池为电源设备供电时，需要BMS(Battery Management System，电池管理系统)控制电池为设备供电。目前，BMS通常是处于工作状态，且BMS由电池供电，而BMS工作会消耗电池的电量，可能会影响电源设备的正常工作。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电池模块、电源系统及控制方法，以解决现有大多BMS是由电池供电，而BMS会消耗电池的电量，可能会影响电源设备的正常工作的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种电池模块，包括充放电接口和脉冲接口；

充放电接口和脉冲接口均用于与电源设备连接；其中，电池模块通过充放电接口向电源设备供电，或电源设备通过充放电接口向电池模块充电；脉冲接口用于接收电源设备发送的脉冲信号；脉冲信号用于启动电池模块；

电池模块还包括：第一开关单元、第二开关单元、电池本体和BMS控制单元；

BMS控制单元包括触发端和电源端；触发端与脉冲接口连接，电源端通过第二开关单元与电池本体连接；

脉冲信号用于通过触发端向BMS控制单元短时供电；

电池本体用于在第二开关单元闭合时向BMS控制单元稳定供电；

BMS控制单元用于在获得短时供电时，控制第二开关单元闭合，并在获得稳定供电时，完成电池模块的得电启动过程；

第一开关单元，连接在电池本体和充放电接口之间，受控于BMS控制单元；其中，在第一开关单元闭合时，电池本体向电源设备供电或电源设备向电池本体充电。

本发明实施例的第二方面提供了一种电源系统，包括电源设备和如上第一方面的电池模块。

本发明实施例的第三方面提供了一种控制方法，应用于如上第二方面的电源系统，控制方法包括：

当电源设备向BMS控制单元发送脉冲信号时，BMS控制单元控制第二开关单元闭合，以使电池本体为BMS控制单元稳定供电；

在BMS控制单元控制第二开关单元闭合后，若电源设备向BMS控制单元发送市电异常信号，则BMS控制单元控制第一开关单元闭合，以使电池模块向电源设备供电；

其中，市电异常信号为电源设备在发送脉冲信号后，持续检测到市电供电异常时，向BMS控制单元发送的通信信号。

本发明与现有技术相比存在的有益效果是：

本发明通过提供一种电池模块，包括充放电接口和脉冲接口；充放电接口和脉冲接口均用于与电源设备连接；其中，电池模块通过充放电接口向电源设备供电，或电源设备通过充放电接口向电池模块充电；脉冲接口用于接收电源设备发送的脉冲信号；脉冲信号用于启动电池模块；电池模块还包括：第一开关单元、第二开关单元、电池本体和BMS控制单元；BMS控制单元包括触发端和电源端；脉冲信号用于通过触发端向BMS控制单元短时供电；电池本体用于在第二开关单元闭合时向BMS控制单元稳定供电；BMS控制单元用于在获得短时供电时，控制第二开关单元闭合，并在获得稳定供电时，完成电池模块的得电启动过程。本发明在电池模块接收到脉冲信号时，先由脉冲信号短时供电，再控制第二开关单元闭合，由电池本体向BMS控制单元稳定供电，可以在不影响电池模块正常工作的情况下，避免电池本体的频繁放电，保证电池本体的电量，可以延长电池模块的使用寿命，进而提高电源设备运行的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的电池模块的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一电池模块的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的电源系统的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。

参见图1，其示出了本发明实施例提供电池模块的结构示意图。

在本发明的一些实施例中，电池模块10可以包括充放电接口和脉冲接口；

充放电接口和脉冲接口均用于与电源设备200连接；其中，电池模块10通过充放电接口向电源设备200供电，或电源设备200通过充放电接口向电池模块10充电；脉冲接口用于接收电源设备200发送的脉冲信号；脉冲信号用于启动电池模块10；

电池模块10还包括：第一开关单元100、第二开关单元110、电池本体120和BMS控制单元130；

BMS控制单元130包括触发端和电源端；触发端与脉冲接口连接，电源端通过第二开关单元110与电池本体120连接；

脉冲信号用于通过触发端向BMS控制单元130短时供电；

电池本体120用于在第二开关单元110闭合时向BMS控制单元130稳定供电；

BMS控制单元130用于在获得短时供电时，控制第二开关单元110闭合，并在获得稳定供电时，完成电池模块10的得电启动过程；

第一开关单元100，连接在电池本体120和充放电接口之间，受控于BMS控制单元130；其中，在第一开关单元100闭合时，电池本体120向电源设备200供电或电源设备200向电池本体120充电。

可选的，第一开关单元和第二开关单元均为常开开关，以保证电池模块一般情况下处于休眠状态，保证电池本体的电量。

可选的，电源设备可以为UPS电源设备，或是其他电源设备，用于向负载供电，通常情况下，电源设备由市电供电，在市电异常时则需要由备用电源即电池模块向电源设备供电，以保证负载正常工作。

可选的，通常情况下，市电正常时，电源设备正常工作，为保证电池模块的电量，电池模块一般会进入休眠状态，电池本体不向BMS控制单元供电，BMS控制单元不工作。

当市电异常时，电源设备通过触发端向BMS控制单元发送脉冲信号，可以短暂的启动BMS控制单元，BMS控制单元启动后，可以控制第二开关单元闭合，此时电池本体向BMS控制单元稳定供电，BMS控制单元稳定得电后可以控制第一开关单元闭合，以使电池本体通过充放电接口向电源设备供电。

本发明通过提供一种电池模块，包括充放电接口和脉冲接口；充放电接口和脉冲接口均用于与电源设备连接；其中，电池模块通过充放电接口向电源设备供电，或电源设备通过充放电接口向电池模块充电；脉冲接口用于接收电源设备发送的脉冲信号；脉冲信号用于启动电池模块；电池模块还包括：第一开关单元、第二开关单元、电池本体和BMS控制单元；BMS控制单元包括触发端和电源端；脉冲信号用于通过触发端向BMS控制单元短时供电；电池本体用于在第二开关单元闭合时向BMS控制单元稳定供电；BMS控制单元用于在获得短时供电时，控制第二开关单元闭合，并在获得稳定供电时，完成电池模块的得电启动过程。本发明在电池模块接收到脉冲信号时，先由脉冲信号短时供电，再控制第二开关单元闭合，由电池本体向BMS控制单元稳定供电，可以在不影响电池模块正常工作的情况下，避免电池本体的频繁放电，保证电池本体的电量，可以延长电池模块的使用寿命，进而提高电源设备运行的稳定性。

参见图2，其示出了本发明实施例提供另一电池模块的结构示意图。

在本发明的一些实施例中，电池模块10还包括第三开关单元140；

第三开关单元140，连接在触发端和脉冲接口之间，受控于BMS控制单元130；

其中，第三开关单元140是常闭开关；

BMS控制单元130还用于在完成电池模块10的得电启动过程后，控制第三开关单元140断开，以断开触发端与脉冲接口之间的连接。

可选的，第三开关单元可以起到保护作用，提高电池模块工作的可靠性和安全性。

在本发明的一些实施例中，BMS控制单元130可以包括储能电容；

储能电容用于通过触发端接收脉冲信号，并将脉冲信号的电能进行存储，以使BMS控制单元130短时得电。

在本方发明的一些实施例中，脉冲接口具体用于接收电源设备200在检测到当前市电供电异常时发送的脉冲信号。

可选的，脉冲信号为供电信号，电源设备可以在市电供电异常时发送脉冲信号，以使BMS控制单元短时得电启动。

在本发明的一些实施例中，电池模块10还包括通信接口，通信接口用于与电源设备200连接，电源设备200通过通信接口与电池模块10进行通信。

可选的，电池模块通过通信接口与电源设备建立通信，可以在BMS控制单元稳定工作的情况下，再次确认电源设备是否市电供电异常，提高了电池模块工作的可靠性。

参见图3，其示出了本发明实施例提供的电源系统的结构示意图。

本发明实施例还提供一种电源系统20，在本发明的一些实施例中，电源系统20包括电源设备200，还包括如上任一实施例提供的电池模块10。

本发明实施例还提供一种控制方法，应用于如上的电源系统20，在本发明的一些实施例中，控制方法可以包括：

当电源设备200向BMS控制单元130发送脉冲信号时，BMS控制单元130控制第二开关单元110闭合，以使电池本体120为BMS控制单元130稳定供电；

在BMS控制单元130控制第二开关单元110闭合后，若电源设备200向BMS控制单元130发送市电异常信号，则BMS控制单元130控制第一开关单元140闭合，以使电池模块10向电源设备200供电；

其中，市电异常信号为电源设备200在发送脉冲信号后，持续检测到市电供电异常时，向BMS控制单元130发送的通信信号。

在本发明的一些实施例中，在BMS控制单元130控制第二开关单元110闭合之后，还包括：

若电源设备200向BMS控制单元130发送市电正常信号，则BMS控制单元130控制第二开关单元110断开，以使电池模块10失电休眠。

可选的，BMS控制单元稳定工作后，会通过通信端与整机设备进行通信，确认此时整机设备是否继续发送市电异常信号，若市电只是短暂性的晃电或是误判，已恢复正常，则BMS控制单元控制第二开关单元断开，使电池模块进入休眠状态，在BMS控制单元稳定供电后再进行一次市电判定，可以提高电源系统工作的稳定性和可靠性。

在本发明的一些实施例中，在BMS控制单元130控制第二开关单元110闭合之后，还包括：

BMS控制单元130控制第三开关单元140断开；

在BMS控制单元130控制第二开关单元110断开之后，还包括：

BMS控制单元130控制第三开关单元140闭合。

可选的，当第二开关单元闭合后，电池本体向BMS控制单元稳定供电，此时可以控制第一开关单元断开，避免电流反灌。

在本发明的一些实施例中，控制方法还可以包括：

每隔预设时间，确定电源设备200是否向BMS控制单元130发送充电信号；

当电源设备200向BMS控制单元130发送充电信号后，BMS控制单元130控制第二开关单元110闭合，以使BMS控制单元130获得稳定供电；

BMS控制单元130获取电池本体120的电量；

若电池本体120的电量低于预设电量值，则BMS控制单元130控制第一开关单元闭合，以使市电通过电源设备200为电池本体120充电；

若电池本体120的电量不低于预设电量值，则BMS控制单元130控制第二开关单元断开。

可选的，可以通过BMS控制单元获取电池本体的电量，电源设备中可以包括电压变换电路，电源设备既可以接收电池模块的供电，也可以通过充放电接口向电池模块充电。

可选的，每隔预设时间，电源设备通过第三开关单元向BMS控制单元发送充电信号，以使BMS控制单元短暂启动。BMS控制单元控制第二开关单元闭合，BMS控制单元检测电池本体的电量，当检测到电池本体的电量低于预设电量值时，说明电池本体的电量有损耗，需要充电，控制第一开关单元闭合，并且BMS控制单元通过通信端向电源设备发送电量告警信号，市电通过电源设备向电池模块充电；当检测到电池本体的电量不低于预设电量值时，说明电池本体电量充足，不需要充电，BMS控制单元控制第二开关单元断开，电池模块进入休眠状态。

可选的，一般情况下，充电信号为电源设备在检测到在市电正常时，通过触发端向BMS控制单元发送的短时供电信号，BMS控制单元在启动后会与电源设备通信，确认电源设备发送的是充电信号后，检测电池本体的电量，根据电量确认是否充电。脉冲信号的优先级高于充电信号，即在发送脉冲信号时不发送充电信号。

可选的，通常情况下，当市电断电或者电压值过低不足以使电源设备向负载正常供电时，需要启用作为备用电源的电池模块向电源设备供电，以使电源设备不掉电工作，并且电源设备内部有母线电容，在市电异常的短时间内，能够在一定时间内维持负载供电，为了保证负载不间断供电，整机设备内母线电容的掉电维持时间一般大于检测到市电异常到第一开关单元闭合的时间。

本发明可以保证电池模块的电量，并且不影响电源设备向负载正常供电，既可以延长电池模块的使用寿命，又可以提高电源设备工作的可靠性和安全性。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电池模块，其特征在于，包括充放电接口和脉冲接口；

所述充放电接口和所述脉冲接口均用于与电源设备连接；其中，所述电池模块通过所述充放电接口向所述电源设备供电，或所述电源设备通过所述充放电接口向所述电池模块充电；所述脉冲接口用于接收所述电源设备发送的脉冲信号；所述脉冲信号用于启动所述电池模块；

所述电池模块还包括：第一开关单元、第二开关单元、电池本体和BMS控制单元；

所述BMS控制单元包括触发端和电源端；所述触发端与所述脉冲接口连接，所述电源端通过所述第二开关单元与所述电池本体连接；

所述脉冲信号用于通过所述触发端向所述BMS控制单元短时供电；

所述电池本体用于在所述第二开关单元闭合时向所述BMS控制单元稳定供电；

所述BMS控制单元用于在获得短时供电时，控制所述第二开关单元闭合，并在获得稳定供电时，完成所述电池模块的得电启动过程；

所述第一开关单元，连接在所述电池本体和所述充放电接口之间，受控于所述BMS控制单元；其中，在所述第一开关单元闭合时，所述电池本体向所述电源设备供电或所述电源设备向所述电池本体充电；

所述BMS控制单元包括储能电容；

所述储能电容用于通过所述触发端接收所述脉冲信号，并将所述脉冲信号的电能进行存储，以使所述BMS控制单元短时得电；

第一开关单元和第二开关单元均为常开开关。

2.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述电池模块还包括第三开关单元；

所述第三开关单元，连接在所述触发端和所述脉冲接口之间，受控于所述BMS控制单元；

其中，所述第三开关单元是常闭开关；

所述BMS控制单元还用于在完成所述电池模块的得电启动过程后，控制所述第三开关单元断开，以断开所述触发端与所述脉冲接口之间的连接。

3.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述脉冲接口具体用于接收所述电源设备在检测到当前市电供电异常时发送的脉冲信号。

4.如权利要求1至3任一项所述的电池模块，其特征在于，所述电池模块还包括通信接口，所述通信接口用于与所述电源设备连接，所述电源设备通过所述通信接口与所述电池模块进行通信。

5.一种电源系统，包括电源设备，其特征在于，所述电源系统还包括如权利要求1至4任一项所述的电池模块。

6.一种控制方法，其特征在于，应用于如权利要求5所述的电源系统，所述控制方法包括：

当电源设备向BMS控制单元发送脉冲信号时，所述BMS控制单元控制第二开关单元闭合，以使电池本体为所述BMS控制单元稳定供电；

在所述BMS控制单元控制所述第二开关单元闭合后，若所述电源设备向所述BMS控制单元发送市电异常信号，则所述BMS控制单元控制第一开关单元闭合，以使电池模块向所述电源设备供电；

其中，所述市电异常信号为所述电源设备在发送所述脉冲信号后，持续检测到市电供电异常时，向所述BMS控制单元发送的通信信号。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在所述BMS控制单元控制第二开关单元闭合之后，还包括：

若所述电源设备向所述BMS控制单元发送市电正常信号，则所述BMS控制单元控制所述第二开关单元断开，以使电池模块失电休眠。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，在所述BMS控制单元控制第二开关单元闭合之后，还包括：

所述BMS控制单元控制第三开关单元断开；

在所述BMS控制单元控制所述第二开关单元断开之后，还包括：

所述BMS控制单元控制所述第三开关单元闭合。

9.如权利要求7至8任一项所述的控制方法，其特征在于，还包括：

每隔预设时间，确定所述电源设备是否向所述BMS控制单元发送充电信号；

当所述电源设备向所述BMS控制单元发送充电信号后，所述BMS控制单元控制所述第二开关单元闭合，以使所述BMS控制单元获得稳定供电；

所述BMS控制单元获取所述电池本体的电量；

若所述电池本体的电量低于预设电量值，则所述BMS控制单元控制所述第一开关单元闭合，以使市电通过所述电源设备为所述电池本体充电；

若所述电池本体的电量不低于预设电量值，则所述BMS控制单元控制所述第二开关单元断开。