储能器件保护电路及其控制方法与流程

本技术涉及电池，尤其涉及一种储能器件保护电路及其控制方法。

背景技术：

1、伴随锂电技术迭代，锂离子二次电池逐步替代传统铅酸电池，成为重型车辆12v启动电源主流方案。重型车辆发动机启动瞬时电流可达千安级，且大电流持续数秒；车辆正常行驶、怠速工况下，仅需为仪表、照明、风扇等低压附件提供小电流供电，两类工况电流差异较大。为规避锂电池过充、过放、过流、超温失效风险，行业普遍配置保护板以完成电芯状态监测与回路通断控制，保护板核心开关器件载流能力直接决定电池包最大输出电流，是重型车辆启动锂电池的核心配套部件，市场对兼顾大电流承载、低待机功耗、低成本、高可靠性的启动电池保护电路需求持续提升。

2、目前，行业内较为通用的保护板主要采用mos（metal-oxide-semiconductor，简称：金属-氧化物-半导体）管来实现充放电通断控制，保护板最大负载能力完全由mos管载流规格决定。为适配重型车辆千安级启动大电流，行业常规解决手段为多只同型号mos管并联扩流，然而，由于mos管个体间存在差异性，导致各mos管的开通步调、分摊电流不一致，大电流工况下可能使某些mos管过载烧毁，同时，并联过多的mos管不仅增大保护板体积和成本，也降低了系统的可靠性。

技术实现思路

1、本技术提供了一种储能器件保护电路及其控制方法，以解决现有保护电路难以兼顾大电流承载能力与低待机功耗、且多mos管并联方案存在均流不一致及可靠性低的技术问题。

2、在本技术实施例的第一方面，首先提供了一种储能器件保护电路，所述储能器件保护电路包括：储能器件管理模块、晶体管开关模块、继电器驱动模块；

3、所述储能器件管理模块的放电控制端分别与所述晶体管开关模块的第一端、所述继电器驱动模块的第一端相连接；

4、所述储能器件管理模块的充电控制端与所述晶体管开关模块的第二端相连接；

5、所述晶体管开关模块的第三端与所述继电器驱动模块的第二端相连接；

6、所述晶体管开关模块的第四端与所述继电器驱动模块的第三端相连接。

7、在一个可选的实施方式中，所述晶体管开关模块，包括第一晶体管开关和第二晶体管开关；

8、所述第一晶体管开关的第一端与所述储能器件管理模块的放电控制端相连接，所述第一晶体管开关的第二端与所述继电器驱动模块的第二端相连接，所述第一晶体管开关的第三端与所述第二晶体管开关的第二端相连接；

9、所述第二晶体管开关的第一端与所述储能器件管理模块的充电控制端相连接，所述第二晶体管开关的第三端与所述继电器驱动模块的第三端相连接。

10、在一个可选的实施方式中，所述继电器驱动模块包括继电器；

11、所述继电器的常开触点开关的第一端与所述第一晶体管开关的第二端相连接，所述继电器的常开触点开关的第二端与所述第二晶体管开关的第三端相连接。

12、在一个可选的实施方式中，所述继电器驱动模块还包括续流二极管；

13、所述续流二极管的阳极与所述继电器的电磁线圈的第一端相连接；

14、所述续流二极管的阴极与所述继电器的电磁线圈的第二端相连接。

15、在一个可选的实施方式中，所述继电器驱动模块还包括驱动晶体管、使能晶体管、启动信号输入接口、第一偏置电阻、第二偏置电阻、第一钳位二极管和第二钳位二极管；

16、所述驱动晶体管的漏极与所述继电器的电磁线圈的第二端相连接，所述驱动晶体管的栅极分别与所述第二钳位二极管的阴极、所述使能晶体管的漏极相连接，所述驱动晶体管的源极接地；

17、所述第二钳位二极管的阳极与所述储能器件管理模块的放电控制端相连接；

18、所述使能晶体管的栅极分别与所述第一钳位二极管的阴极、所述第一偏置电阻的第二端相连接，所述使能晶体管的源极接地；

19、所述第一偏置电阻的第一端与所述继电器的电磁线圈的第一端相连接；

20、所述第一钳位二极管的阴极与所述第二偏置电阻的第二端相连接，所述第二偏置电阻的第一端与所述继电器的电磁线圈的第一端相连接，所述第一钳位二极管的阳极与所述启动信号输入接口相连接。

21、在本实施例的第二方面，还提供了一种储能器件保护电路的控制方法，应用于上述第一方面中任一项所述的储能器件保护电路，所述方法包括：

22、获取启动信号和储能器件管理模块的放电状态；

23、基于所述启动信号和所述放电状态，对晶体管开关模块和继电器驱动模块进行控制。

24、在一个可选的实施方式中，所述基于所述启动信号和所述放电状态，对晶体管开关模块和继电器驱动模块进行控制，包括：

25、在所述放电状态为允许放电且所述启动信号为第一电平的情况下，控制所述晶体管开关模块导通，并控制所述继电器驱动模块处于非驱动状态；

26、在所述放电状态为允许放电且所述启动信号为第二电平的情况下，控制所述晶体管开关模块导通，并控制所述继电器驱动模块处于驱动状态；

27、在所述放电状态为放电保护的情况下，控制所述晶体管开关模块关断，并控制所述继电器驱动模块处于非驱动状态。

28、在一个可选的实施方式中，所述控制所述晶体管开关模块导通，并控制所述继电器驱动模块处于非驱动状态，包括：

29、根据所述储能器件管理模块的放电控制端输出的高电平，控制第一晶体管开关和第二晶体管开关闭合；

30、将所述继电器驱动模块中使能晶体管的栅极的电位拉高，以使所述使能晶体管导通；

31、将所述继电器驱动模块中驱动晶体管的栅极的电位拉低，以使所述驱动晶体管截止，所述继电器驱动模块中继电器的电磁线圈不通电，所述继电器的常开触点开关断开。

32、在一个可选的实施方式中，所述控制所述晶体管开关模块导通，并控制所述继电器驱动模块处于驱动状态，包括：

33、根据所述储能器件管理模块的放电控制端输出的高电平，控制第一晶体管开关和第二晶体管开关闭合；

34、将所述继电器驱动模块中使能晶体管的栅极的电位拉低，以使所述使能晶体管截止、所述继电器驱动模块中驱动晶体管的栅极的电位处于高电位，所述驱动晶体管导通，所述继电器驱动模块中继电器的电磁线圈通电，所述继电器的常开触点闭合。

35、在一个可选的实施方式中，所述控制所述晶体管开关模块关断，并控制所述继电器驱动模块处于非驱动状态，包括：

36、根据所述储能器件管理模块的放电控制端输出的放电保护电平，控制第一晶体管开关和第二晶体管开关关断，并将所述继电器驱动模块中驱动晶体管的栅极的电位拉低，以使所述驱动晶体管截止，所述继电器驱动模块中继电器的电磁线圈不通电，所述继电器的常开触点保持断开。

37、本技术实施例提供的上述技术方案，通过获取启动信号和储能器件管理模块的放电状态；基于启动信号和放电状态，对晶体管开关模块和继电器驱动模块进行控制。这一技术方案，通过在储能器件保护电路中设置晶体管开关模块与继电器驱动模块的混合开关架构，并在获取到启动信号时结合储能器件管理模块的放电状态共同决定继电器驱动模块的动作，其无需依赖复杂的多mos管并联扩流方案，仅利用保护电路自身已有的晶体管开关模块和继电器驱动模块即可完成大电流承载能力的动态扩展，显著降低了保护板的体积、成本和系统复杂度；通过融合晶体管开关模块与继电器驱动模块的协同控制，相比于单纯依赖mos管并联扩流方案具有更高的载流可靠性和更优的功耗表现，同时规避了多mos管并联带来的均流不一致和过热烧毁风险，由此通过对储能器件保护电路进行精准的控制，从而可以在保证大电流承载能力的同时，降低保护板功耗、成本与体积，提升系统整体可靠性和经济性。