电源自诊断控制电路、控制方法和储能电池管理系统与流程

1.本发明实施例涉及储能管理技术领域，尤其涉及一种电源自诊断控制电路、控制方法和储能电池管理系统。


背景技术：

2.随着电子技术的快速发展，电池管理系统在储能领域的应用越来越广泛。
3.在现有的电池管理系统中，为实现系统电源的监测，一般采用硬件电路结合软件程序的方式来实现对系统电源电压的控制和检测，但整体电路设计仍然依赖软件程序控制，导致系统的可靠性和实效性较低，从而影响对电源的电压监测和状态控制的效果。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种电源自诊断控制电路、控制方法和储能电池管理系统，以提高系统电路的可靠性和实效性。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种电源自诊断控制电路，包括：主电路、充电电路、信号锁定电路和信号输出电路，所述充电电路的输入端与所述主电路的电源输出端连接，输出端与所述主电路的电源输入端连接，第一控制端与所述主电路的第一控制端连接；所述信号锁定电路的输入端与所述主电路的电源输入端连接，输出端与所述主电路的第一控制端连接，其中，所述信号输出电路包括基准模块、第一比较模块和第二比较模块；
6.所述基准模块的输入端与所述主电路的电源输出端连接，用于将所述主电路输出的电源电压转换为基准电压；
7.所述第一比较模块的第一输入端和所述基准模块的输出端连接，第二输入端与所述主电路的电源输出端连接，输出端与所述主电路的第二控制端连接，所述第一比较模块用于根据所述主电路输出的电源电压与所述基准电压之间的大小关系生成并输出开关控制信号，以控制所述主电路的工作状态；
8.所述第二比较模块的第一输入端与所述基准模块的输出端连接，第二输入端与所述主电路的电源输出端连接，第一输出端与所述信号锁定电路的控制端连接，第二输出端与所述充电电路的第二控制端连接，所述第二比较模块用于根据所述主电路输出的电源电压与所述基准电压之间的大小关系生成并输出使能信号和充电控制信号，以控制所述信号锁定电路和所述充电电路的工作状态。
9.可选地，所述第一比较模块包括第一分压单元和第一比较单元；
10.所述第一分压单元的第一端与所述主电路的电源输出端连接，所述第一分压单元的第二端输出第一电压至所述第一比较单元的第一输入端，所述第一比较单元的第二输入端与所述基准模块的输出端连接，所述第一比较单元的输出端与所述主电路的第二控制端连接。
11.可选地，所述第一分压单元包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端与所述主电路的电源输出端连接，所述第一电阻的第二端通过所述第二电阻接地，所述第一
电阻的第二端还与所述第一比较单元的第一输入端连接。
12.可选地，所述第二比较模块包括第一子模块、第二子模块和第三子模块；
13.所述第一子模块的第一输入端与所述主电路的电源输出端连接，所述第一子模块的第二输入端与所述基准模块的输出端连接，所述第一子模块的输出端分别与所述第二子模块的第一输入端和所述第三子模块的第一输入端连接，所述第二子模块的第二输入端和所述第三子模块的第二输入端均与所述基准模块的输出端连接，所述第二子模块的输出端与所述信号锁定电路的控制端连接，所述第三子模块的输出端与所述充电电路的第二控制端连接。
14.可选地，所述第一子模块包括第二分压单元和第二比较单元，所述第二分压单元的第一端与所述主电路的电源输出端连接，所述第二分压单元的第二端输出第二电压至所述第二比较单元的第二输入端，所述第二比较单元的第一输入端与所述基准模块的输出端连接，所述第二比较单元的输出端分别与所述第二子模块的第一输入端和所述第三子模块的第一输入端连接；
15.所述第二分压单元包括第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一晶体管，所述第三电阻的第一端与所述主电路的电源输出端连接，所述第三电阻的第二端通过所述第四电阻接地，所述第三电阻的第二端还与所述第二比较单元的第二输入端连接；所述第一晶体管的第一极与所述第二子模块的控制信号输出端连接，所述第一晶体管的第二极与所述主电路的电源输出端连接，所述第一晶体管的第三极通过所述第五电阻与所述第三电阻的第二端连接；
16.所述第二电压大于所述第一电压。
17.可选地，所述第二子模块包括第三比较单元和第一辅助单元，所述第三比较单元的第一输入端与所述第一子模块的输出端连接，所述第三比较单元的第二输入端与所述基准模块的输出端连接，所述第三比较单元的输出端作为所述第二子模块的控制信号输出端与所述第一辅助单元的第一端连接，所述第一辅助单元的第二端与所述主电路的电源输出端连接，所述第一辅助单元的输出端与所述信号锁定电路的控制端连接；
18.所述第一辅助单元包括第二晶体管、第三晶体管和第六电阻，所述第二晶体管的第一极与所述第三比较单元的输出端连接，所述第二晶体管的第二极与所述主电路的电源输出端连接，所述第二晶体管的第三极与所述第三晶体管的第一极连接，所述第三晶体管的第二极与所述主电路的电源输出端连接，所述第三晶体管的第三极与所述信号锁定电路的控制端连接，所述第六电阻的第一端与所述第三晶体管的第一极连接，所述第六电阻的第二端接地。
19.所述第三子模块包括第四比较单元和第二辅助单元，所述第四比较单元的第一输入端与所述第一子模块的输出端连接，所述第四比较单元的第二输入端与所述基准模块的输出端连接，所述第四比较单元的输出端与所述第二辅助单元的第一输入端连接，所述第二辅助单元的第二输入端与所述主电路的电源输出端连接，所述第二辅助单元的输出端与所述充电电路的第二控制端连接；
20.所述第二辅助单元包括第四晶体管和第五晶体管，所述第四晶体管的第一极与所述第四比较单元的输出端连接，所述第四晶体管的第二极与所述主电路的电源输出端连接，所述第四晶体管的第三极与所述第五晶体管的第一极连接，所述第五晶体管的第二极
与所述充电电路的第二控制端连接，所述第五晶体管的第三极接地。
21.可选地，所述主电路包括第六晶体管、第七晶体管和第一二极管；
22.所述第一二极管的第一端接入所述开关控制信号，所述第一二极管的第二端与所述第六晶体管的第一极连接，所述第一二极管的第三端与所述第七晶体管的第一极连接，所述第六晶体管的第二极作为所述主电路的电源输入端，所述第六晶体管的第三极与所述第七晶体管的第二极连接，所述第七晶体管的第三极作为所述主电路的电源输出端，所述第六晶体管的第一极作为所述主电路的第一控制端。
23.可选地，所述充电电路包括第八晶体管、第九晶体管、第二二极管、第七电阻、第八电阻和第九电阻；
24.所述第八晶体管的第一极与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端接地，所述第八晶体管的第二极与所述主电路的电源输出端连接，所述第八晶体管的第三极与所述第九晶体管的第二极连接，所述第九晶体管的第三极与所述第七电阻的第一端连接，所述第九晶体管的第二极还与所述主电路的电源输入端连接，所述第九晶体管的第一极与所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端通过所述第二二极管与所述主电路的第一控制端连接，所述第八电阻的第二端还接入所述充电控制信号，所述第九电阻的第一端与所述主电路的电源输入端连接，所述第九电阻的第二端与所述第九晶体管的第一极连接。
25.可选地，所述信号锁定电路包括第十晶体管、第十一晶体管、第十二晶体管、第三二极管和第十电阻；
26.所述第十晶体管的第一极接入所述使能信号，所述第十晶体管的第二极与所述主电路的电源输入端连接，所述第十晶体管的第三极通过所述第十电阻接地，所述第十晶体管的第三极还通过所述第三二极管与所述第十二晶体管的第一极和所述第十一晶体管的第三极连接，所述第十二晶体管的第二极与所述主电路的第一控制端连接，所述第十二晶体管的第三极接地，所述第十一晶体管的第一极与所述第十二晶体管的第二极连接，所述第十一晶体管的第二极与所述主电路的电源输入端连接。
27.可选地，所述基准模块包括第十一电阻和稳压单元，所述第十一电阻的第一端与所述主电路的电源输出端连接，所述第十一电阻的第二端分别与所述稳压单元的第一端和第二端连接，所述稳压单元的第三端接地，所述稳压单元的第二端输出所述基准电压。
28.第二方面，本发明实施例还提供了一种储能电池管理系统，该储能电池管理系统包括本发明任意实施例所提供的电源自诊断控制电路。
29.第三方面，本发明实施例还提供了一种电源自诊断控制方法，该电源自诊断控制方法用于控制本发明任意实施例所提供的电源自诊断控制电路；该电源自诊断控制方法包括：
30.所述第一比较模块根据所述主电路输出的电源电压与所述基准电压之间的大小关系生成开关控制信号，并将所述开关控制信号传输至所述主电路的第二控制端，以控制所述主电路的工作状态；
31.所述第二比较模块根据所述主电路输出的电源电压与所述基准电压之间的大小关系生成使能信号和充电控制信号，并将所述使能信号传输至所述信号锁定电路的控制端，控制所述信号锁定电路的工作状态，以及将所述充电控制信号传输至所述充电电路的
第二控制端，控制所述充电电路的工作状态。
32.可选地，所述第一比较模块包括第一分压单元和第一比较单元，所述第二比较模块包括第一子模块、第二子模块和第三子模块，其中所述第一子模块包括第二分压单元和第二比较单元，其中，所述第二分压单元输出的第二电压大于所述第一分压单元输出的第一电压；
33.所述电源自诊断控制方法包括：
34.当所述第一电压小于所述基准电压，且所述第二电压小于所述基准电压时，所述第一比较单元输出高电平的开关控制信号，控制所述主电路关断，所述第二比较单元输出低电平的控制信号控制所述第二子模块输出高电平的使能信号，控制所述信号锁定电路关断，以及控制所述第三子模块输出高电平的充电控制信号，控制所述充电电路导通；
35.当所述第一电压大于所述基准电压，且所述第二电压小于所述基准电压时，所述第一比较单元输出低电平的开关控制信号，控制所述主电路导通，所述第二比较单元输出低电平的控制信号控制所述第二子模块输出高电平的使能信号，控制所述信号锁定电路关断，以及控制所述第三子模块输出高电平的充电控制信号，控制所述充电电路导通；
36.当所述第一电压大于所述基准电压，且所述第二电压大于所述基准电压时，所述第一比较单元输出高电平的开关控制信号，控制所述主电路导通，所述第二比较单元输出高电平的控制信号控制所述第二子模块输出低电平的使能信号，控制所述信号锁定电路导通，以及控制所述第三子模块输出高电平的充电控制信号，控制所述充电电路关断。
37.本发明实施例提供的技术方案，通过设置信号输出电路来实现电源自诊断功能，其中，信号输出电路包括基准模块、第一比较模块和第二比较模块，第一比较模块根据电源输出电压和基准模块输出的基准电压输出开关控制信号，以控制主电路的工作状态，第二比较模块根据电源输出电压和基准模块输出的基准电压输出使能信号和充电控制信号，以控制信号锁定电路和充电电路的工作状态。也就是说，通过第一比较模块和第二比较模块能够根据电源输出电压的大小切换主电路和充电电路的工作状态，实现了对主电路输出的电源电压等级进行监测和控制。本发明实施例提供的技术方案通过硬件电路结构实现对电源电压的监测和状态控制，无需使用adc检测和mcu控制等电路单元，从而能够提高电路的抗干扰性，信号响应快，有利于提高电路的可靠性和实效性。整体电路设计简单，成本较低，硬件电路均模块化设计，且不依赖软件资源即可实现电源自检自控制功能，有利于大型电路系统的实施。
附图说明
38.图1为本发明实施例提供的一种电源自诊断控制电路的结构示意图；
39.图2为本发明实施例提供的另一种电源自诊断控制电路的结构示意图；
40.图3为本发明实施例提供的一种信号输出电路的结构示意图；
41.图4为本发明实施例提供的另一种信号输出电路的结构示意图；
42.图5为本发明实施例提供的另一种电源自诊断控制电路的结构示意图；
43.图6为本发明实施例提供的另一种电源自诊断控制电路的结构示意图；
44.图7为本发明实施例提供的另一种信号输出电路的结构示意图；
45.图8为本发明实施例提供的一种电源自诊断控制方法的流程图；
46.图9为本发明实施例提供的另一种电源自诊断控制方法的流程图。
具体实施方式
47.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
48.图1为本发明实施例提供的一种电源自诊断控制电路的结构示意图，参考图1，本发明实施例提供的电源自诊断控制电路包括：主电路11、充电电路12、信号锁定电路13和信号输出电路14，充电电路12的输入端b1与主电路11的电源输出端a2连接，充电电路12的输出端b1与主电路11的电源输入端a1连接，充电电路12的第一控制端b3与主电路11的第一控制端a3连接，信号锁定电路13的输入端e1与主电路11的电源输入端a1连接，信号锁定电路13的输出端e2与主电路11的第一控制端e2连接，其中，信号输出电路14包括基准模块141、第一比较模块142和第二比较模块143。
49.基准模块141的输入端f1与主电路11的电源输出端a2连接，用于将主电路11输出的电源电压vout转换为基准电压vref；第一比较模块142的第一输入端g1和基准模块141的输出端f2连接，第一比较模块142的第二输入端g2与主电路11的电源输出端a2连接，第一比较模块142的输出端g3与主电路11的第二控制端a4连接，第一比较模块142用于根据主电路11输出的电源电压vout与基准电压vref之间的大小关系生成并输出开关控制信号sw-off，以控制主电路11的工作状态。
50.第二比较模块143的第一输入端h1与基准模块141的输出端f2连接，第二比较模块143的第二输入端h2与主电路11的电源输出端a2连接，第二比较模块143的第一输出端h3与信号锁定电路13的控制端e3连接，第二比较模块143的第二输出端h4与充电电路12的第二控制端b4连接，第二比较模块143用于根据主电路11输出的电源电压vout与基准电压vref之间的大小关系生成并输出使能信号v-en和充电控制信号chg，以控制信号锁定电路13和充电电路12的工作状态。
51.具体地，主电路11用于控制其电源输入端a1与电源输出端a2之间的回路导通或关断，以实现将其接入的电源电压vin输出至后端装置中，其电源输出端a2输出的电源电压为vout，其中主电路11的电源输入端a1可以连接电池，电源输出端a2可以连接储能设备，如光伏、电池等储能装置。充电电路12连接于主电路11的电源输入端a1与电源输出端a2之间，能够在其导通期间将电源输出端a2连接的储能设备提供的电压传输至主电路11的电源输入端a1，以实现对电源输入端a1连接的电源充电。信号锁定电路13能够在其导通期间将主电路11第一控制端a3的控制信号进行锁定，以锁定主电路11的工作状态，提高电源供电的可靠性。
52.信号输出电路14用于向主电路11提供开关控制信号sw-off、向充电电路12提供充电控制信号chg，以及向信号锁定电路13提供使能信号v-en，从而控制电源电压的状态切换，在具体实施中，信号输出电路14可以通过检测主电路11输出的电源电压vout来控制各部分电路的工作状态，且各控制信号均由硬件电路通过逻辑运算得到，无需采用软件算法控制，几乎不存在延时，有效保证了电路的实时性。
53.在本实施例中，该电路的工作状态至少包括三种状态，以主电路11连接的电源电
压vin处于上升阶段为例，根据主电路11输出的电源电压vout的电压等级划分为三个阶段：第一阶段、第二阶段和第三阶段，不同的阶段对应电源自诊断控制电路的不同的工作状态。
54.在第一阶段，电源电压vout低于一级电压时，电源电压vout经第一比较模块142处理后得到的电压小于基准电压vref，且经第二比较模块143处理后得到的电压也小于基准电压vref，第一比较模块142输出高电平的开关控制信号sw-off，第二比较模块143输出高电平的使能信号v-en，且充电控制信号chg为oc门信号。因此，在高电平的开关控制信号sw-of的控制下，主电路11处于关断状态；在高电平的使能信号v-en控制下，信号锁定电路13处于关断状态；由于充电控制信号chg为oc门信号，在其输入端b2上拉的作用下，使得充电电路12导通，主电路11电源输出端a2连接的储能装置通过充电电路12向电源输入端a1连接的电源充电。也就是说，在第一阶段，主电路11关断，充电电路12导通，电源处于充电状态。
55.在第二阶段，电源电压vout高于一级电压，且低于二级电压时，电源电压vout经第一比较模块142处理后得到的电压大于基准电压vref，且经第二比较模块143处理后得到的电压小于基准电压vref，第一比较模块142输出低电平的开关控制信号sw-off，第二比较模块143输出高电平的使能信号v-en，且充电控制信号chg为oc门信号。因此，在低电平的开关控制信号sw-of的控制下，主电路11处于导通状态；在高电平的使能信号v-en控制下，信号锁定电路13处于关断状态；由于充电控制信号chg为oc门信号，在其第一控制端b1上拉的作用下，使得充电电路12导通，主电路11电源输出端a2连接的储能装置通过充电电路12向电源输入端a1连接的电源充电。也就是说，在第二阶段，主电路11导通，充电电路12导通，电源处于边放边充状态。
56.在第三阶段，电源电压vout高于二级电压时，电源电压vout经第一比较模块142处理后得到的电压大于基准电压vref，且经第二比较模块143处理后得到的电压也大于基准电压vref，第一比较模块142输出低电平的开关控制信号sw-off，第二比较模块143输出低电平的使能信号v-en和低电平的充电控制信号chg。因此，在低电平的开关控制信号sw-of的控制下，主电路11处于导通状态；在低电平的使能信号v-en控制下，信号锁定电路13处于导通状态，锁定信号sdj保持主电路11处于导通状态，以提高主电路11工作的可靠性；在低电平的充电控制信号chg的控制下，充电电路12处于关断，充电回路断开。也就是说，在第一阶段，主电路11导通，充电电路12关断，电源处于放电状态。
57.需要说明的是，本实施例中的一级电压和二级电压可以为根据实际需求而设计的电压。
58.进一步地，当主电路11连接的电源电压vin处于下降阶段时，其工作状态与电源电压vin处于上升阶段时的工作状态相反，在此不再赘述。
59.本发明实施例提供的技术方案，通过设置信号输出电路来实现电源自诊断功能，其中，信号输出电路包括基准模块、第一比较模块和第二比较模块，第一比较模块根据电源输出电压和基准模块输出的基准电压输出开关控制信号，以控制主电路的工作状态，第二比较模块根据电源输出电压和基准模块输出的基准电压输出使能信号和充电控制信号，以控制信号锁定电路和充电电路的工作状态。也就是说，通过第一比较模块和第二比较模块能够根据电源输出电压的大小切换主电路和充电电路的工作状态，实现了对主电路输出的电源电压等级进行监测和控制。本发明实施例提供的技术方案通过硬件电路结构实现对电源电压的监测和状态控制，无需使用adc检测和mcu控制等电路单元，从而能够提高电路的
抗干扰性，信号响应快，有利于提高电路的可靠性和实效性。整体电路设计简单，成本较低，硬件电路均模块化设计，且不依赖软件资源即可实现电源自检自控制功能，有利于大型电路系统的实施。
60.可选地，图2为本发明实施例提供的另一种电源自诊断控制电路的结构示意图，参考图2，在上述技术方案的基础上，第一比较模块142包括第一分压单元101和第一比较单元102；第一分压单元101的第一端与主电路11的电源输出端a2连接，第一分压单元101的第二端输出第一电压vcc1至第一比较单元102的第一输入端，第一比较单元102的第二输入端与基准模块141的输出端f2连接，第一比较单元102的输出端与主电路11的第二控制端a4连接。
61.具体地，如图2所示，第一分压单元101包括第一电阻r1和第二电阻r2，第一电阻r1的第一端与主电路11的电源输出端a2连接，第一电阻r1的第二端通过第二电阻r2接地，第一电阻r1的第二端还与第一比较单元102的第一输入端连接。主电路11输出的电源电压vout经第一电阻r1和第二电阻r2分压后输出第一电压vcc1至第二比较单元102的第一输入端，第二比较单元102的第二输入端接入基准电压vref，其中，第二比较单元102可以为电压比较器。第二比较单元102根据第一电压vcc1和基准电压vref的大小输出高电平或低电平的开关控制信号sw-off，例如，第一比较单元102的第一输入端可以为负相输入端，第二输入端可以为正相输入端，当第一电压vcc1小于基准电压vref时，第一比较单元102输出高电平的开关控制信号sw-off；当第一电压vcc1大于基准电压vref时，第一比较单元102输出低电平的开关控制信号sw-off。由此，通过第一分压单元101和第一比较单元102即可实现对主电路11的工作状态进行控制，无需使用mcu控制，结构简单，电路的抗干扰性较强，有利于提高电路的可靠性。
62.当然，第二比较模块143也可以采用上述电路结构实现对信号锁定电路13和充电电路12的状态控制。图3为本发明实施例提供的一种信号输出电路的结构示意图，参考图3，在本实施例中，为了实现信号锁定电路13和充电电路12之间的联动控制，第二比较模块143包括第一子模块1431、第二子模块1432和第三子模块1433；第一子模块1431的第一输入端与主电路11的电源输出端a2连接，第一子模块1431的第二输入端与基准模块141的输出端f2连接，第一子模块1431的输出端分别与第二子模块1432的第一输入端和第三子模块1433的第一输入端连接，第二子模块1432的第二输入端和第三子模块1433的第二输入端均与基准模块141的输出端f2连接，第二子模块1432的输出端与信号锁定电路13的控制端e3连接，第三子模块1433的输出端与充电电路12的第二控制端b4连接。
63.具体地，第一子模块1431用于根据主电路11输出的电源电压vout与基准电压vref之间的大小关系输出控制信号，以同时控制第二子模块1432和第三子模块1433，第二子模块1432用于根据基准电压vref和第一子模块1431输出的控制信号之间的大小关系输出使能信号v-en，第三子模块1433用于根据基准电压vref和第一子模块1431输出的控制信号之间的大小关系输出充电控制信号chg。
64.在本实施例中，第一子模块1431包括第二分压单元103和第二比较单元104，第二分压单元103的第一端a1与主电路11的电源输出端a2连接，第二分压单元103的第二端a2输出第二电压vcc2至第二比较单元104的第二输入端b2，第二比较单元104的第一输入端b1与基准模块141的输出端f2连接，第二比较单元104的输出端b3分别与第二子模块1432的第一
输入端和第三子模块1433的第一输入端连接。
65.其中，第二分压单元103用于将主电路11输出的电源电压vout转换为第二电压vcc2，第二比较单元104根据第二电压vcc2和基准电压vref之间的大小关系生成并输出控制信号。例如，第二比较单元104的第一输入端b1为负相输入端，第二输入端b2为正向输入端，当第二电压vcc2大于基准电压vref时，第二比较单元104输出高电平的控制信号；当第二电压vcc2小于基准电压vref时，第二比较单元104输出低电平的控制信号。
66.进一步地，第二子模块1432包括第三比较单元105和第一辅助单元106，第三比较单元105的第一输入端c1与第一子模块1431的输出端连接，第三比较单元105的第二输入端c2与基准模块141的输出端f2连接，第三比较单元105的输出端c3作为第二子模块1432的控制信号输出端与第一辅助单元106的第一端e1连接，第一辅助单元106的第二端e2与主电路11的电源输出端a2连接，第一辅助单元106的输出端e3与信号锁定电路13的控制端e3连接。
67.在上述技术方案的基础上，第三比较单元105用于根据基准电压vref和第二比较单元104输出的控制信号之间的大小关系输出高电平或低电平的第一比较控制信号sc1，第一辅助单元106在第一比较控制信号sc1的控制下输出使能信号v-en，主电路11输出的电源电压vout为第一辅助单元106提供电源电压。
68.进一步地，第三子模块1433包括第四比较单元107和第二辅助单元108，第四比较单元107的第一输入端d1与第一子模块1431的输出端连接，第四比较单元107的第二输入端d2与基准模块141的输出端f2连接，第四比较单元107的输出端d3与第二辅助单元108的第一输入端f1连接，第二辅助单元108的第二输入端f2与主电路11的电源输出端a2连接，第二辅助单元108的输出端f3与充电电路12的第二控制端b4连接。
69.在上述各技术方案的基础上，第四比较单元107用于根据基准电压vref和第二比较单元104输出的控制信号之间的大小关系输出高电平或低电平的第二比较控制信号sc2，第二辅助单元108在第二比较控制信号sc2的控制下输出充电控制信号chg，主电路11输出的电源电压vout为第二辅助单元108提供电源电压。
70.可选地，图4为本发明实施例提供的另一种信号输出电路的结构示意图，参考图1和图4，在上述各技术方案的基础上，第二分压单元103包括第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5和第一晶体管q1，第三电阻r3的第一端与主电路11的电源输出端a2连接，第三电阻r3的第二端通过第四电阻r4接地，第三电阻r3的第二端还与第二比较单元104的第二输入端b2连接；第一晶体管q1的第一极与第二子模块1432的控制信号输出端c3连接，第一晶体管q1的第二极与主电路11的电源输出端a2连接，第一晶体管q1的第三极通过第五电阻r5与第三电阻r3的第二端连接。
71.第一辅助单元106包括第二晶体管q2、第三晶体管q3和第六电阻r6，第二晶体管q2的第一极与第三比较单元105的输出端c3连接，第二晶体管q2的第二极与主电路11的电源输出端a2连接，第二晶体管q2的第三极与第三晶体管q3的第一极连接，第三晶体管q3的第二极与主电路11的电源输出端a2连接，第三晶体管q3的第三极与信号锁定电路13的控制端e3连接，第六电阻r6的第一端与第三晶体管q3的第一极连接，第六电阻r6的第二端接地。
72.第二辅助单元108包括第四晶体管q4和第五晶体管q5，第四晶体管q4的第一极与第四比较单元107的输出端d3连接，第四晶体管q4的第二极与主电路11的电源输出端a2连接，第四晶体管q4的第三极与第五晶体管q5的第一极连接，第五晶体管q5的第二极与充电
电路12的第二控制端b4连接，第五晶体管q5的第三极接地。
73.具体地，结合图2，主电路11输出的电源电压vout经第一分压单元101分压后产生第一电压vcc1，经第二分压单元103分压后产生第二电压vcc2，其中，vcc1＝vout*r2/(r1 r2)，vcc2＝vout*r4/(r3 r4)，通过配置第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和第四电阻r4，使得第二电压vcc2大于第一电压vcc1。以主电路11连接的电源电压vin处于上升阶段为例说明信号输出电路14的工作原理，其中，第一比较单元102、第二比较单元104、第三比较单元105和第四比较单元107均为电压比较器。
74.当第一电压vcc1＜vref，且vcc2＜vref时，第一比较单元102输出高电平的开关控制信号sw-off，主电路11在高电平的开关控制信号sw-off的作用下关断。第二比较单元104输出低电平的控制信号，在该低电平的控制信号控制下，第三比较单元105输出高电平的第一比较控制信号sc1，第四比较单元107输出高电平的第二比较控制信号sc2。当第一比较控制信号sc1为高电平时，第一晶体管q1关断，第二晶体管q2关断，在第六电阻r6的下拉作用下，第三晶体管q3导通，输出高电平的使能信号v-en，则信号锁定电路13不启动。当第二比较控制信号sc2为高电平时，第四晶体管q4关断，因此第五晶体管q5也关断，则第五晶体管q5的第二极无电平输出，充电控制信号chg为oc门信号，充电电路12在其输入端b2上拉的作用下导通，充电电路12启动，对电源进行充电。
75.当第一电压vcc1＞vref，且vcc2＜vref时，第一比较单元102输出低电平的开关控制信号sw-off，主电路11在高电平的开关控制信号sw-off的作用下导通，电源处于放电状态。第二比较单元104输出低电平的控制信号，在该低电平的控制信号控制下，第三比较单元105输出高电平的第一比较控制信号sc1，第四比较单元107输出高电平的第二比较控制信号sc2。当第一比较控制信号sc1为高电平时，第一晶体管q1关断，第二晶体管q2关断，在第六电阻r6的下拉作用下，第三晶体管q3导通，输出高电平的使能信号v-en，则信号锁定电路13不启动。当第二比较控制信号sc2为高电平时，第四晶体管q4关断，因此第五晶体管q5也关断，则第五晶体管q5的第二极无电平输出，充电控制信号chg为oc门信号，充电电路12在其输入端b2上拉的作用下导通，充电电路12启动，对电源持续充电。
76.当第一电压vcc1＞vref，且vcc2＞vref时，第一比较单元102输出低电平的开关控制信号sw-off，主电路11在高电平的开关控制信号sw-off的作用下导通，电源处于放电状态。第二比较单元104输出高电平的控制信号，在该低电平的控制信号控制下，第三比较单元105输出低电平的第一比较控制信号sc1，第四比较单元107输出低电平的第二比较控制信号sc2。当第一比较控制信号sc1为低电平时，第一晶体管q1导通，此时第二电压vcc2＝vout*r4/(r3//r5 r4)，导致第二电压vcc2进一步增大，以保证第二比较单元104能够持续输出高电平的控制信号。同时第二晶体管q2导通，第二晶体管q2的上拉能力强于第六电阻r6的下拉能力，导致第三晶体管q3关断，输出低电平的使能信号v-en，信号锁定电路13启动，信号锁定电路13输出低电平的锁定信号sdj，以将主电路锁定在导通状态，能够提高电路运行的可靠性。当第二比较控制信号sc2为低电平时，第四晶体管q4导通，第四晶体管q4输出高电平信号，因此第五晶体管q5也导通，则第五晶体管q5的第二极为低电平，也即充电控制信号chg为低电平，充电电路12被关断。此时，仅由主电路11持续放电，充电电路12不工作。
77.需要说明的是，在本实施例中，仅示例性地示出了第一晶体管q1为pnp三极管、第
二晶体管q2为pmos管、第三晶体管q3为pmos管、第四晶体管q4为pnp三极管、第五晶体管q5为npn三极管，当然，在其他实施例中，上述晶体管还可以为其他类型的晶体管，可根据实际情况具体设置。
78.综上，本发明实施例提供的技术方案通过搭建硬件电路模块，对电源电压的等级进行监测，当电源电压满足相应的电压等级时，通过多个比较单元输出不同的控制信号来切换主电路和充电电路的工作状态，达到电源自检的目的，以保证电源的安全使用，延长电源的使用寿命。且整个控制电路无需采用mcu等控制软件，保证电路具有良好的实效性，使得电路响应速度较快。
79.可选地，图5为本发明实施例提供的另一种电源自诊断控制电路的结构示意图，并具体示出了主电路、充电电路和信号锁定电路的具体结构。参考图5，在上述各技术方案的基础上，主电路11包括第六晶体管q6、第七晶体管q7和第一二极管d1；第一二极管d1的第一端接入开关控制信号sw-off，第一二极管d1的第二端与第六晶体管q6的第一极连接，第一二极管d1的第三端与第七晶体管q7的第一极连接，第六晶体管q6的第二极作为主电路11的电源输入端a1，第六晶体管q6的第三极与第七晶体管q7的第二极连接，第七晶体管q7的第三极作为主电路11的电源输出端a2，第六晶体管q6的第一极作为主电路11的第一控制端a3。
80.充电电路12包括第八晶体管q8、第九晶体管q9、第二二极管d2、第七电阻r7和第八电阻r8；第八晶体管q8的第一极与第七电阻r7的第一端连接，第七电阻r7的第二端接地，第八晶体管q8的第二极与主电路11的电源输出端a2连接，第八晶体管q8的第三极与第九晶体管q9的第二极连接，第九晶体管q9的第三极与第七电阻r7的第一端连接，第九晶体管q9的第二极还与主电路11的电源输入端a1连接，第九晶体管q9的第一极与第八电阻r8的第一端连接，第八电阻r8的第二端通过第二二极管d2与主电路11的第一控制端a3连接，第八电阻r8的第二端还接入充电控制信号chg，所述第九电阻r9的第一端与所述主电路11的电源输入端a1连接，所述第九电阻r9的第二端与所述第九晶体管q9的第一极连接。
81.信号锁定电路13包括第十晶体管q10、第十一晶体管q11、第十二晶体管q12、第三二极管d3和第十电阻r10；第十晶体管q10的第一极接入使能信号v-en，第十晶体管q10的第二极与主电路11的电源输入端a1连接，第十晶体管q10的第三极通过第十电阻r10接地，第十晶体管q10的第三极还通过第三二极管d3与第十二晶体管q12的第一极和第十一晶体管q11的第三极连接，第十二晶体管q12的第二极与主电路11的第一控制端a3连接，第十二晶体管q12的第三极接地，第十一晶体管q11的第一极与第十二晶体管q12的第二极连接，第十一晶体管q11的第二极与主电路11的电源输入端a1连接。
82.具体地，第六晶体管q6、第七晶体管q7和第八晶体管q8均为pmos管，第九晶体管q9、第十晶体管q10和第十一晶体管q11均为pnp三极管，第十二晶体管q12为npn三极管。结合上述技术方案，当第一电压vcc1＜vref，且vcc2＜vref时，第一比较单元102输出高电平的开关控制信号sw-off，在第一二极管d1的上拉作用下，第六晶体管q6和第七晶体管q7关断，主电路11被关断，因此主电路11不工作。而此时的使能信号v-en为高电平，充电控制信号chg为oc门信号，在高电平的使能信号v-en控制下，第十晶体管q10关断，导致第十二晶体管q12关断，进而第十一晶体管q1也关断，信号锁定电路13不启动。由于充电控制信号chg为oc门信号，主电路11输入的电源电压vin经第八电阻r8和第九电阻r9分压后，将第九晶体管
q9的第一极电压上拉，导致第九晶体管q9关断，第八晶体管q8在第七电阻r7的下拉作用下导通，充电电路12导通，对电源进行充电。
83.当第一电压vcc1＞vref，且vcc2＜vref时，第一比较单元102输出低电平的开关控制信号sw-off，在第一二极管d1的下拉作用下，第六晶体管q6和第七晶体管q7导通，主电路11导通。而此时的使能信号v-en为高电平，充电控制信号chg为oc门信号，在高电平的使能信号v-en控制下，第十晶体管q10关断，导致第十二晶体管q12关断，进而第十一晶体管q1也关断，信号锁定电路13不启动。由于充电控制信号chg为oc门信号，主电路11输入的电源电压vin经第八电阻r8和第九电阻r9分压后，将第九晶体管q9的第一极电压上拉，导致第九晶体管q9关断，第八晶体管q8在第七电阻r7的下拉作用下导通，充电电路12持续导通。
84.当第一电压vcc1＞vref，且vcc2＞vref时，第一比较单元102输出低电平的开关控制信号sw-off，在第一二极管d1的下拉作用下，第六晶体管q6和第七晶体管q7导通，主电路11导通工作。而此时的使能信号v-en为低电平，充电控制信号chg为低电平，在低电平的使能信号v-en控制下，第十晶体管q10导通，经第三二极管d3的上拉作用，使得第十二晶体管q12导通，进而第十一晶体管q1也导通，信号锁定电路13启动，第十一晶体管q11和第十二晶体管q12形成互锁，保证第十二晶体管q12的第二极处的电位为低电平，使得第六晶体管q6持续导通。充电控制信号chg为低电平，第九晶体管q9导通，由于第九晶体管q9的上拉能力强于第七电阻r7的下拉能力，第八晶体管q8关断，充电电路12被关断。此外，在第二晶体管d2的下拉作用下，使得第六晶体管q6的第一极电位为低电平，进一步保证主电路11处于导通状态。
85.可选地，图6为本发明实施例提供的另一种电源自诊断控制电路的结构示意图，图7为本发明实施例提供的另一种信号输出电路的结构示意图，结合图6和图7，以主电路11输入的电源电压vin处于上升阶段为例，具体说明本发明实施例提供的电源自诊断控制电路的工作过程。
86.结合图1-图7，第一电阻r1和第二电阻r2形成第一分压单元101，第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第一晶体管q1、第二十二电阻r22和第二十三电阻r23组成第二分压单元103，第六电阻r6、第二十八电阻r28、第三十二电阻r32、第三十三电阻r33、第三晶体管q3、第二晶体管q2和第三稳压管vsd3组成第一辅助单元106，第二十七电阻r27、第二十九电阻r29、第三十电阻r30、第三十一电阻r31、第四晶体管q4和第五晶体管q5组成第二辅助单元108。
87.基准模块141包括第十一电阻r11和稳压单元1411，第十一电阻r11的第一端与主电路11的电源输出端a1连接，第十一电阻r11的第二端分别与稳压单元1411的第一端和第二端连接，稳压单元1411的第三端接地，稳压单元1411的第二端输出基准电压vref。在本实施例中，第十一电阻r11用于限流分压，稳压单元1411可以包括稳压管，用于输出稳定的基准电压vref。
88.主电路11的电源输入端a1还挂接有用于滤波的第一电容c1和用于稳压的第一稳压管vsd1，有利于提高电源输入电压vin的稳定性。同样地，在电源输出端a2挂接有用于滤波的第二电容c2和用于稳压的第二稳压管vsd2。
89.当第一电压vcc1＜vref，且vcc2＜vref时，第一比较单元102输出高电平的开关控制信号sw-off，在第一二极管d1的上拉作用下，第六晶体管q6和第七晶体管q7关断，主电路
11被关断，因此主电路11不工作。第二比较单元104输出低电平的控制信号，第三比较单元105输出高电平的第一比较控制信号sc1，该低电平的控制信号经第四二极管d4下拉后，通过第二十五电阻r25输入至第四比较单元107的第一输入端，第四比较单元107输出高电平的第二比较控制信号sc2。当第一比较控制信号sc1为高电平时，第一晶体管q1关断，第二晶体管q2关断，在第六电阻r6的下拉作用下，第三晶体管q3导通，输出高电平的使能信号v-en，第十晶体管q10关断，导致第十二晶体管q12关断，进而第十一晶体管q1也关断，信号锁定电路13不启动。其中，第二十八电阻r28和第三稳压管vsd3用于稳定第三晶体管q3第一极和第二极之间的电压，第十四电阻r14至第十八电阻r18为限流分压电阻。当第二比较控制信号sc2为高电平时，经第二十九电阻r29上拉后，第四晶体管q4关断，第五晶体管q5在第三十一电阻r31的下拉作用下也关断，则第五晶体管q5的第二极无电平输出，充电控制信号chg为oc门信号，主电路11输入的电源电压vin经第八电阻r8和第九电阻r9分压后拉高第九晶体挂q9第一极的电压，第九晶体管q9关断，第八晶体管q8在第七电阻r7的下拉作用下导通，充电电路12启动，主电路11电源输出端a2的储能设备通过第十九电阻r19限流后对电源进行充电。在本实施例中，第十二电阻r12和第十三电阻r13为耗能电阻，分别用于保护第六晶体管q6和第七晶体管q7。
90.当第一电压vcc1＞vref，且vcc2＜vref时，第一比较单元102输出低电平的开关控制信号sw-off，在第一二极管d1的下拉作用下，第六晶体管q6和第七晶体管q7导通，主电路11导通，电源处于放电状态。第二比较单元104输出低电平的控制信号，第三比较单元105输出高电平的第一比较控制信号sc1，该低电平的控制信号经第四二极管d4下拉后，通过第二十五电阻r25输入至第四比较单元107的第一输入端，第四比较单元107输出高电平的第二比较控制信号sc2。当第一比较控制信号sc1为高电平时，第一晶体管q1关断，第二晶体管q2关断，在第六电阻r6的下拉作用下，第三晶体管q3导通，输出高电平的使能信号v-en，第十晶体管q10关断，导致第十二晶体管q12关断，进而第十一晶体管q1也关断，信号锁定电路13不启动。其中，第二十八电阻r28和第三稳压管vsd3用于稳定第三晶体管q3第一极和第二极之间的电压，第十四电阻r14至第十八电阻r18为限流分压电阻。当第二比较控制信号sc2为高电平时，经第二十九电阻r29上拉后，第四晶体管q4关断，第五晶体管q5在第三十一电阻r31的下拉作用下也关断，则第五晶体管q5的第二极无电平输出，充电控制信号chg为oc门信号，主电路11输入的电源电压vin经第八电阻r8和第九电阻r9分压后拉高第九晶体挂q9第一极的电压，第九晶体管q9关断，第八晶体管q8在第七电阻r7的下拉作用下导通，充电电路12启动，对电源持续充电。
91.当第一电压vcc1＞vref，且vcc2＞vref时，第一比较单元102输出低电平的开关控制信号sw-off，在第一二极管d1的下拉作用下，第六晶体管q6和第七晶体管q7导通，主电路11导通工作。第二比较单元104输出高电平的控制信号，在该高电平的控制信号控制下，第三比较单元105输出低电平的第一比较控制信号sc1，该高电平的控制信号经第四二极管d4上拉，使得第四比较单元107输出低电平的第二比较控制信号sc2。当第一比较控制信号sc1为低电平时，第一晶体管q1导通，此时第二电压vcc2＝vout*r4/(r3//r5 r4)，导致第二电压vcc2进一步增大，以保证第二比较单元104能够持续输出高电平的控制信号。同时第二晶体管q2导通，第二晶体管q2的上拉能力强于第六电阻r6的下拉能力，导致第三晶体管q3关断，输出低电平的使能信号v-en，在低电平的使能信号v-en控制下，第十晶体管q10导通，经
第三二极管d3的上拉作用，使得第十二晶体管q12导通，进而第十一晶体管q1也导通，信号锁定电路13启动，第十一晶体管q11和第十二晶体管q12形成互锁，保证第十二晶体管q12的第二极处的电位为低电平，使得第六晶体管q6持续导通，防止第六晶体管t6因第十二电阻r12上拉而导通。充电控制信号chg为低电平，第九晶体管q9导通，由于第九晶体管q9的上拉能力强于第七电阻r7的下拉能力，第八晶体管q8关断，充电电路12被关断。此外，在第二晶体管d2的下拉作用下，使得第六晶体管q6的第一极电位为低电平，进一步保证主电路11处于导通状态。
92.此外，主电路11输入的电源电压vin处于下降阶段时，其工作过程与主电路11输入的电源电压vin处于上升阶段的工作过程相反，具体可参考上述相关描述，在此不再赘述。
93.可选地，本发明实施例还提供了一种储能电池管理系统，包括本发明任意实施例所提供的电源自诊断控制电路，因此，该储能电池管理系统也具备本发明任意实施例所描述的有益效果。
94.可选地，本发明实施例还提供了一种电源自诊断控制方法，可用于控制本发明任意实施例所提供的电源自诊断控制电路，图8为本发明实施例提供的一种电源自诊断控制方法的流程图，参考图1和图8，该电源自诊断控制方法包括：
95.s110、第一比较模块根据主电路输出的电源电压与基准电压之间的大小关系生成开关控制信号，并将开关控制信号传输至主电路的第二控制端，以控制主电路的工作状态。
96.s120、第二比较模块根据主电路输出的电源电压与基准电压之间的大小关系生成使能信号和充电控制信号，并将使能信号传输至信号锁定电路的控制端，控制信号锁定电路的工作状态，以及将充电控制信号传输至充电电路的第二控制端，控制充电电路的工作状态。
97.本发明实施例提供的技术方案，通过设置信号输出电路来实现电源自诊断功能，其中，信号输出电路包括基准模块、第一比较模块和第二比较模块，第一比较模块根据电源输出电压和基准模块输出的基准电压输出开关控制信号，以控制主电路的工作状态，第二比较模块根据电源输出电压和基准模块输出的基准电压输出使能信号和充电控制信号，以控制信号锁定电路和充电电路的工作状态。也就是说，通过第一比较模块和第二比较模块能够根据电源输出电压的大小切换主电路和充电电路的工作状态，实现了对主电路输出的电源电压等级进行监测和控制。本发明实施例提供的技术方案通过硬件电路结构实现对电源电压的监测和状态控制，无需使用adc检测和mcu控制等电路单元，从而能够提高电路的抗干扰性，信号响应快，有利于提高电路的可靠性和实效性。整体电路设计简单，成本较低，硬件电路均模块化设计，且不依赖软件资源即可实现电源自检自控制功能，有利于大型电路系统的实施。
98.图9为本发明实施例提供的另一种电源自诊断控制方法的流程图，结合图1-图9，第一比较模块142包括第一分压单元101和第一比较单元102，第二比较模块143包括第一子模块1431、第二子模块1432和第三子模块1433，其中第一子模块1431包括第二分压单元103和第二比较单元104，其中，第二分压单元103输出的第二电压vcc2大于第一分压单元101输出的第一电压vcc1。该电源自诊断控制方法包括：
99.s210、当第一电压小于基准电压，且第二电压小于基准电压时，第一比较单元输出高电平的开关控制信号，控制主电路关断，第二比较单元输出低电平的控制信号控制第二
子模块输出高电平的使能信号，控制信号锁定电路关断，以及控制第三子模块输出高电平的充电控制信号，控制充电电路导通。
100.s220、当第一电压大于基准电压，且第二电压小于基准电压时，第一比较单元输出低电平的开关控制信号，控制主电路导通，第二比较单元输出低电平的控制信号控制第二子模块输出高电平的使能信号，控制信号锁定电路关断，以及控制第三子模块输出高电平的充电控制信号，控制充电电路导通。
101.s230、当第一电压大于基准电压，且第二电压大于基准电压时，第一比较单元输出高电平的开关控制信号，控制主电路导通，第二比较单元输出高电平的控制信号控制第二子模块输出低电平的使能信号，控制信号锁定电路导通，以及控制第三子模块输出高电平的充电控制信号，控制充电电路关断。
102.具体地，该电源自诊断控制方法的具体工作过程可以参照上述对电源自诊断控制电路的工作过程的相关描述，在此不再赘述。
103.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。