本發明涉及鋰電池,具體涉及一種低功耗低壓鋰電池系統。
背景技術:
1、現有的低壓鋰電池系統:一種方案是低壓鋰電主回路采用mosfet(金屬–氧化物–半導體晶體管),作為主回路開關,此方案需要增加mos驅動芯片,成本較高。
2、另一種方案是低壓鋰電主回路采用傳統電磁繼電器,由于bms(電池管理系統)休眠時,無法持續供電保持電磁繼電器閉合,因此休眠時需要斷開繼電器,同時需要一個旁路mos作為放電回路。
3、在12v低壓鋰電池供電系統中,繼電器是實現電路通斷控制的核心部件。現有技術中,該類系統多采用傳統電磁繼電器,但其存在固有缺陷:傳統電磁繼電器需持續通入電流方可維持觸點吸合狀態,導致系統待機功耗居高不下,加劇12v低壓鋰電池的電量消耗,易引發電池虧電,嚴重縮短設備續航壽命;同時,持續通電的線圈會產生持續發熱現象,不僅增加熱損耗,還會加速周邊電路元件老化,降低系統運行穩定性;此外,傳統電磁繼電器抗振動、抗干擾能力較弱,難以適配車載12v低壓鋰電池的常見復雜應用環境,且觸點壽命較短,維護成本較高。
4、綜上,現有的低壓鋰電池系統存在成本高、功耗高以及可靠性低的問題。
技術實現思路
1、有鑒于此,有必要提供一種低功耗低壓鋰電池系統,用以解決現有的低壓鋰電池系統存在成本高、功耗高以及可靠性低的技術問題。
2、為了解決上述問題,第一方面,本發明提供了一種低功耗低壓鋰電池系統,包括:驅動控制模塊,以及依次串聯形成供電主回路的低壓鋰電池模塊、鋰電池管理模塊、磁保持繼電器模塊和負載模塊;
3、所述鋰電池管理模塊,與所述驅動控制模塊通信連接,用于在所述低壓鋰電池模塊初始化完成后,所述低壓鋰電池模塊的初始電壓處于預設的正常電壓范圍內,輸出正向控制信號至所述驅動控制模塊,以及在低壓鋰電池模塊的電池電壓低于預設虧電閾值,或者所述負載模塊的負載電流超過預設的過載閾值,或者出現負載短路的情況下,輸出反向控制信號至所述驅動控制模塊;
4、所述驅動控制模塊,與所述磁保持繼電器模塊電性連接,用于在接收到所述正向控制信號之后,輸出正向脈沖電流至所述磁保持繼電器模塊,以控制所述磁保持繼電器模塊吸合,以及在接收到所述反向控制信號之后,輸出反向脈沖電流至所述磁保持繼電器模塊,以控制所述磁保持繼電器模塊斷開。
5、在一種可能的實現方式中,所述正向脈沖電流為10-20ms的正向12v脈沖電流,所述反向脈沖電流為10-20ms的反向12v脈沖電流。
6、在一種可能的實現方式中,所述低壓鋰電池模塊的輸出正負極通過極耳焊接至銅排,并通過銅排分別連接至所述鋰電池管理模塊的電源輸入端及系統公共接地端。
7、在一種可能的實現方式中,所述磁保持繼電器模塊,為單線圈雙穩態磁保持繼電器或者雙線圈雙穩態磁保持繼電器。
8、在一種可能的實現方式中,所述磁保持繼電器模塊的線圈引腳連接至所述驅動控制模塊的輸出端,所述磁保持繼電器模塊的動觸點與所述鋰電池管理模塊的輸出端連接,所述磁保持繼電器模塊的靜觸點分別連接至所述負載模塊及系統公共接地端。
9、在一種可能的實現方式中,所述鋰電池管理模塊的電源輸入端與所述低壓鋰電池模塊的輸出端連接,所述鋰電池管理模塊的采集端通過采樣電阻連接至所述鋰電池模塊的正負極回路,所述鋰電池管理模塊的控制信號輸出端連接至所述驅動控制模塊,所述鋰電池管理模塊的狀態反饋端通過導線連接至所述負載模塊的狀態監測接口。
10、在一種可能的實現方式中,所述正常電壓范圍為12.0-14.2v。
11、在一種可能的實現方式中,所述供電主回路是:所述低壓鋰電池模塊的正極輸出端、所述鋰電池管理模塊的電源輸入端、所述鋰電池管理模塊的電源輸出端、所述磁保持繼電器模塊的動觸點、所述磁保持繼電器模塊的靜觸點、所述負載模塊的電源輸入端、所述負載模塊的接地端、系統公共接地端以及所述低壓鋰電池模塊的負極依次串聯形成。
12、在一種可能的實現方式中,所述驅動控制模塊,還用于在所述磁保持繼電器模塊吸合后,停止輸出正向脈沖電流至所述磁保持繼電器模塊。
13、在一種可能的實現方式中,所述鋰電池管理模塊,還用于在低壓鋰電池模塊的電池電壓低于預設虧電閾值,或者所述負載模塊的負載電流超過預設的過載閾值,或者出現負載短路的情況下,輸出告警信號。
14、采用上述實現方式的有益效果是:本發明提供的低功耗低壓鋰電池系統,?通過鋰電池管理模塊與驅動控制模塊的配合,使得驅動控制模塊在低壓鋰電池模塊初始化完成后,在正常狀態下,可以控制供電主回路閉合,在出現異常時,即在低壓鋰電池模塊的電池電壓低于預設虧電閾值,或者所述負載模塊的負載電流超過預設的過載閾值,或者出現負載短路的情況下,控制供電主回路斷開,實現低壓鋰電池模塊的供電功能。
15、本發明采用磁保持繼電器替換傳統電磁繼電器應用于低壓鋰電池系統,基于磁保持繼電器的永磁保持結構特性,本發明提供的系統具有低功耗節能和高可靠性與長壽命的效果。
16、其中,低功耗節能是因為:磁保持繼電器僅在觸點狀態切換(吸合/斷開)時需短暫通入低壓脈沖電流,狀態穩定后無需供電即可通過永磁體維持當前狀態,待機功耗趨近于零,從而降低系統整體的功耗。高可靠性與長壽命是因為:磁保持繼電器自身采用密封結構設計的屬性,使其具備優異的防塵防潮、抗振動性能,可穩定適配車載復雜應用環境;同時,無持續電流通過線圈可徹底消除持續發熱問題,降低熱損耗的同時減少對周邊電路的熱影響,提升系統整體運行穩定性與使用壽命,具有可靠性較高的優點。
17、而且,本發明提供的系統在采用了磁保持繼電器后,不需要增加mos驅動芯片,因而成本較低,從而解決現有的低壓鋰電池系統存在成本高、功耗高以及可靠性低的技術問題。
1.一種低功耗低壓鋰電池系統,其特征在于,包括:驅動控制模塊,以及依次串聯形成供電主回路的低壓鋰電池模塊、鋰電池管理模塊、磁保持繼電器模塊和負載模塊;
2.根據權利要求1所述的低功耗低壓鋰電池系統,其特征在于,所述正向脈沖電流為10-20ms的正向12v脈沖電流,所述反向脈沖電流為10-20ms的反向12v脈沖電流。
3.根據權利要求1所述的低功耗低壓鋰電池系統,其特征在于,所述低壓鋰電池模塊的輸出正負極通過極耳焊接至銅排,并通過銅排分別連接至所述鋰電池管理模塊的電源輸入端及系統公共接地端。
4.根據權利要求1所述的低功耗低壓鋰電池系統,其特征在于,所述磁保持繼電器模塊,為單線圈雙穩態磁保持繼電器或者雙線圈雙穩態磁保持繼電器。
5.根據權利要求1所述的低功耗低壓鋰電池系統,其特征在于,所述磁保持繼電器模塊的線圈引腳連接至所述驅動控制模塊的輸出端,所述磁保持繼電器模塊的動觸點與所述鋰電池管理模塊的輸出端連接,所述磁保持繼電器模塊的靜觸點分別連接至所述負載模塊及系統公共接地端。
6.根據權利要求1所述的低功耗低壓鋰電池系統,其特征在于,所述鋰電池管理模塊的電源輸入端與所述低壓鋰電池模塊的輸出端連接,所述鋰電池管理模塊的采集端通過采樣電阻連接至所述鋰電池模塊的正負極回路,所述鋰電池管理模塊的控制信號輸出端連接至所述驅動控制模塊,所述鋰電池管理模塊的狀態反饋端通過導線連接至所述負載模塊的狀態監測接口。
7.根據權利要求1所述的低功耗低壓鋰電池系統,其特征在于,所述正常電壓范圍為12.0-14.2v。
8.根據權利要求1所述的低功耗低壓鋰電池系統,其特征在于,所述供電主回路是:所述低壓鋰電池模塊的正極輸出端、所述鋰電池管理模塊的電源輸入端、所述鋰電池管理模塊的電源輸出端、所述磁保持繼電器模塊的動觸點、所述磁保持繼電器模塊的靜觸點、所述負載模塊的電源輸入端、所述負載模塊的接地端、系統公共接地端以及所述低壓鋰電池模塊的負極依次串聯形成。
9.根據權利要求1所述的低功耗低壓鋰電池系統,其特征在于,所述驅動控制模塊,還用于在所述磁保持繼電器模塊吸合后,停止輸出正向脈沖電流至所述磁保持繼電器模塊。
10.根據權利要求1-9任一項所述的低功耗低壓鋰電池系統,其特征在于,所述鋰電池管理模塊,還用于在低壓鋰電池模塊的電池電壓低于預設虧電閾值,或者所述負載模塊的負載電流超過預設的過載閾值,或者出現負載短路的情況下,輸出告警信號。