一种供电系统的制作方法

1.本发明涉及电池供电路技术，尤其涉及一种供电系统。


背景技术：

2.对于目前的场效应管驱动技术来说，低功耗的场效应管驱动要么非常昂贵；要么供电压范围太窄，不适用电压稍高的电池系统；要么静态维持功耗过大，综合选型基本未能达到使用要求，特别是车规级别的场效应管驱动。脉冲生成的电流供电范围过窄，只能使用最高一串电芯供电，电池在各个环境温度和不同功率的工况下输出电压波动较大，场效应管因为脉冲波形生成的电流在电池电压较宽范围波动时，容易出现稳定性低的问题。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供的一种电荷泵驱动的供电系统，解决了现有技术中在电动汽车低压系统中供电系统稳定性低的问题。
4.本发明实施例提供了一种电荷泵驱动的供电系统，包括：依次电连接的电源模块、转换模块、控制模块和驱动模块；
5.所述电源模块向所述转换模块提供电压信号；
6.所述转换模块根据所述电压信号生成脉冲信号，并根据所述脉冲信号生成控制信号；
7.所述控制模块根据所述控制信号控制所述驱动模块进行间歇式充放电。
8.可选的所述电源模块包括电池组，所述电池组包括多个电连接的电池，所述电池组包括部分电池串联而成的第一正极输出端和第一负极输出端，所述第一正极输出端与所述转换模块的第一端口电连接，所述第一负极输出端与所述控制模块第二端口电连接。
9.可选的，所述电池组还包括全部电池串联而成的第二正极输出端和第二负极输出端；
10.所述第二正极输出端和所述第二负极输出端用于为外部设备提供电源接口。
11.可选的，所述转换模块包括bms、电荷泵和稳压器；
12.所述bms的第一输入端与所述电源模块电连接，所述bms的第二输入端与所述电源模块电连接，所述bms的输出端与所述电荷泵的第一输入端电连接；
13.所述电荷泵的第二输入端与所述稳压器的第二端电连接，所述电荷泵的输出端与所述控制模块电连接；
14.所述稳压器的第一端与所述电源模块电连接。
15.可选的，所述控制模块包括第一电阻、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管；
16.所述第一电阻的第一端与所述电源模块电连接，所述第一电阻的第二端与所述第四场效应管的第一端电连接；
17.所述第四场效应管的第二端与所述电荷泵第一输出端电连接，所述第四场效应管
的第三端与所述电源模块电连接；
18.所述第二场效应管的第一端与所述电源模块电连接，所述第二场效应管的第二端与所述第四场效应管的第一端电连接，所述第二场效应管的第三端与所述第三场效应管的第一端电连接；
19.所述第三场效应管的第二端与所述第四场效应管的第一端电连接，所述第三场效应管的第三端与所述电源模块电连接。
20.可选的，所述第二场效应管和所述第四场效应管均为npn三极管或mos管，所述第三场效应管为pnp三极管或mos管。
21.可选的，所述驱动模块包括第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容和第一场效应管；
22.所述第一二极管的第一端与所述电源模块电连接，所述第一二极管的第二端与所述第二二极管的第一端电连接；
23.所述第二二极管的第二端与所述第二电容的第一端电连接；
24.所述第二电容的第二端与所述第三场效应管的第一端电连接；
25.所述第一电容的第一端与所述转换模块电连接，所述第一电容的第二端与所述第二二极管的第一端电连接；
26.所述第三场效应管的第二端与第二电容的第一端电连接，所述第三场效应管的第三端与所述电源模块电连接。
27.可选的，所述脉冲信号为高电平信号或低电平信号。
28.可选的，所述转换模块用于在所述脉冲信号为高电平信号的情况下，控制所述驱动模块进行间歇式充电，在所述脉冲信号为低电平信号的情况下，控制所述驱动模块进行间歇式放电；所述低电平信号用于控制所述第一电容放电并向所述第二电容充电。
29.可选的，所述电荷泵用于生成pwm波形信号，所述pwm波形信号用于驱动所述控制模块。
30.本发明实施例提供了一种供电系统，包括：依次电连接的电源模块、转换模块、控制模块和驱动模块；所述电源模块向所述转换模块提供电压信号；所述转换模块根据所述电压信号生成脉冲信号，并根据所述脉冲信号生成控制信号；所述控制模块根据所述控制信号控制所述驱动模块进行间歇式充放电。本发明实施例提供的一种供电系统，通过电源模块提供工作电压后通过转换模块生成脉冲信号，控制模块根据该脉冲信号控制驱动模块进行间歇式充放电，提升了供电系统工作的稳定性。
附图说明
31.图1为本发明实施例提供的一种供电系统的模块结构图；
32.图2为本发明实施例提供的一种供电系统的电路图。
具体实施方式
33.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
34.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
35.图1为本发明实施例提供的一种供电系统的模块结构图，本实施例提供的一种供电系统，包括：依次电连接的电源模块1、转换模块2、控制模块3和驱动模块4；所述电源模块1用于向所述转换模块2提供电压信号；所述转换模块2用于根据所述电压信号生成脉冲信号，并根据所述脉冲信号生成控制信号；所述控制模块3用于根据所述控制信号控制所述驱动模块4进行间歇式充放电。
36.在本实施例中，在电动汽车低压系统中通常会实用mosfet(场效应管)进控制系统控制，场效应管具有优异的开关速度、能实现多次短路保护、外部故障消失后不需要维护可继续使用和灵活的充放电方向控制等性能。电源模块1用于生成电源电压并将其转换成的电压信号提供给转换模块2，其中，电源电压一般为锂电池提供的电池电压。转换模块2根据电压信号生成脉冲信号并生成控制信号，其中，脉冲信号是一种离散信号，形状多种多样，与普通模拟信号(如正弦波)相比，波形之间在y轴不连续(波形与波形之间有明显的间隔)但具有一定的周期性是它的特点。控制模块3根据该控制信号控制驱动模块4进行间歇式充放电。
37.本实施例提供的供电系统，包括依次电连接的电源模块、转换模块、控制模块和驱动模块；所述电源模块向所述转换模块提供电压信号；所述转换模块根据所述电压信号生成脉冲信号，并根据所述脉冲信号生成控制信号；所述控制模块根据所述控制信号控制所述驱动模块进行间歇式充放电。上述中的供电系统，通过电源模块提供工作电压后，并通过转换模块生成脉冲信号，由控制模块根据该脉冲信号控制驱动模块进行间歇式充放电，提升了供电系统工作的稳定性。
38.在另一个实施例中，可选的，所述电源模块1包括电池组，所述电池组包括多个电连接的电池，所述电池组包括部分电池串联而成的第一正极输出端和第一负极输出端，所述第一正极输出端与所述转换模块的第一端口电连接，所述第一负极输出端与所述控制模块第二端口电连接。
39.在本实施例中，参阅图2，图2为本实施例中提供的一种供电系统的电路图，在本实施例中，电池组包括了多个串联的锂电池cell1-cellm，具体地，锂电池的数量在本实施例中不做具体限定。多个锂电池串联的包括多个正极输出端，其中，第一正极输出端为锂电池cell1-celln-1，其中1《n《m，第一正极输出端可以根据实际情况进行适应性调整，示例性的，可以为两个锂电池串联的正极输出端，也可以为三个锂电池串联的正极输出端。
40.可选的，所述电池组还包括全部电池串联而成的第二正极输出端和第二负极输出端。
41.在本实施例中，第二正极输出端为所有锂电池的输出正极，该第二负极输出端为所有锂电池的输出负极，该输出电压与场效应管驱动系统连接的外部设备连接，并为外部设备提供电源。示例性的，该外部设备可以为电动汽车多个部件，例如仪表盘等等。
42.可选的，所述转换模块2包括bms、电荷泵和稳压器；所述bms的第一输入端与所述电源模块1电连接，所述bms的第二输入端与所述电源模块1电连接，所述bms的输出端与所述电荷泵的第一输入端电连接；所述电荷泵的第二输入端与所述稳压器的第二端电连接，所述电荷泵的输出端与所述控制模块3电连接；所述稳压器的第一端与所述电源模块1电连接。所述电荷泵用于生成pwm波形信号，所述pwm波形信号用于驱动所述控制模块。
43.在本实施例中，电池管理系统主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使命寿命，监控电池的状态。一般地，电池管理系统包括主控制终端、server服务器端、移动客户终端以及多个bms电池管理系统单元，主控制终端和移动客户终端均与server服务器端连接；bms电池管理系统单元包括bms电池管理系统、控制模组、显示模组、无线通信模组、电气设备、电池组以及采集模组，可实现对bms电池管理系统的实时的远程监控，无需现场进行检测，减轻了电池组的维护难度，充分节省了人力资源、时间与生产成本，可广泛应用于电池组的监控领域中。具体地，bms的第一输入端和第二输入端分别和电源模块1的第一端口和第二端口连接，其中，第一端口即为上述实施例中电源模块1的第二正极输出端，第二短接即为上述实施例中的负极输出端。
44.在本实施例中，电荷泵u1的型号为reg71055，具体地，电荷泵是一种直流-直流转换器，利用电容器为储能元件，多半用来产生比输入电压大的输出电压，或是产生负的输出电压。电荷泵的工作过程均为：首先贮存能量，然后以受控方式释放能量，以获得所需的输出电压。示例性的，开关式调整器升压泵采用电感器来贮存能量，而电容式电荷泵采用电容器来贮存能量。稳压器ldo为线性降压稳压器件，在系统加电后，如果使能脚处于高电平时，电路开始启动，恒流源电路给整个电路提供偏置，基准源电压快速建立，输出随着输入不断上升，当输出即将达到规定值时，由反馈网络得到的输出反馈电压也接近于基准电压值，此时误差放大器将输出反馈电压和基准电压之间的误差小信号进行放大，再经调整管放大到输出，从而形成负反馈，保证了输出电压稳定在规定值上，同理如果输入电压变化或输出电流变化，这个闭环回路将使输出电压保持不变。在本实施例中，稳压器ldo通过将高电压降低后进行稳压并给电荷泵u1进行稳定可靠的供电。利用电荷泵u1的pwm发生，相比于其他分立器件搭建的pwm输出电路可以降低功耗和增加可靠性。相比于单串电池电压，多串电池供电能提供更高的保持电压驱动mosfet。
45.可选的，所述控制模块3包括第一电阻、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管；所述第一电阻的第一端与所述电源模块1电连接，所述第一电阻的第二端与所述第四场效应管的第一端电连接；所述第四场效应管的第二端与所述电荷泵第一输出端电连接，所述第四场效应管的第三端与所述电源模块1电连接；所述第二场效应管的第一端与所述电源模块1电连接，所述第二场效应管的第二端与所述第四场效应管的第一端电连接，所述第二场效应管的第三端与所述第三场效应管的第一端电连接；所述第三场效应管的第二端与所述第四场效应管的第一端电连接，所述第三场效应管的第三端与所述电源模块1电连接。
46.在本实施例中，控制模块3包括电阻r1、mos管q2、mos管q3和mos管q4。具体地，电阻r1的第一端与电源模块1电连接，电阻r1的第二端与mos管q4的第一端电连接，mos管q4的第二端与电荷泵u1的第一输出端电连接，mos管q4的第三端与电源模块1电连接。mos管q2的第一端与电源模块1电连接，mos管q2的第二端与mos管q4的第一端电连接，mos管q2的第三端
与mos管q3的第一端电连接；mos管q3的第二端与mos管q4的第一端电连接，mos管q3的第三端与电源模块1电连接。
47.可选的，所述第二场效应管和所述第四场效应管均为npn三极管，所述第三场效应管为pnp三极管。
48.在本实施例中，mos管q2和mos管q4均为npn三极管，npn型三极管，由三块半导体构成，其中两块n型和一块p型半导体组成，p型半导体在中间，两块n型半导体在两侧。三极管是电子电路中最重要的器件，它最主要的功能是电流放大和开关作用。pnp型三极管，是由2块p型半导体中间夹着1块n型半导体所组成的三极管，所以称为pnp型三极管。也可以描述成，电流从发射极e流入的三极管。
49.可选的，所述驱动模块4包括第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容和第一场效应管；
50.所述第一二极管的第一端与所述电源模块1电连接，所述第一二极管的第二端与所述第二二极管的第一端电连接；
51.所述第二二极管的第二端与所述第二电容的第一端电连接；
52.所述第二电容的第二端与所述第三场效应管的第一端电连接；
53.所述第一电容的第一端与所述转换模块2电连接，所述第一电容的第二端与所述第二二极管的第一端电连接；
54.所述第三场效应管的第二端与第二电容的第一端电连接，所述第三场效应管的第三端与所述电源模块1电连接。
55.在本实施例中，驱动模块4包括二极管d1、二极管d2、电容c1、电容c2和mos管q1，二极管d1的第一端与电源模块1电连接，二极管d1的第二端与二极管d2的第一端电连接，二极管d2的第二端与电容c2的第一端电连接。电容c2的第二端与mos管q3的第一端电连接，电容c1的第一端与转换模块2电连接，电容c1的第二端与二极管d2的第一端电连接。mos管q3的第二端与电容c2的第一端电连接，mos管q3的第三端与电源模块1电连接。
56.具体地，稳压器ldo和电荷泵u1连接在高串电池的celln至cellm之间，电荷泵u1和电阻r1、mos管q2、mos管q3、mos管q4组成的电平转换电路连接，使用稳压器ldo以适应不同输入电压的条件，单同时也要增加电平转换电路(电阻r1、mos管q2、mos管q3和mos管q4)增大搬运电容c1的最高充电电压，最后达到提高保持电容c2电压的功能。电池管理系统bms根据电池状态使能电荷泵u1，此时电荷泵u1开始工作，其第四引脚输出pwm波形。当电荷泵u1输出的pwm波形为高电平时，mos管q3和mos管q4闭合，mos管q2断开，电容c1开始充电，充电至当电荷泵u1输出的pwm波形为低电平时，mos管q2闭合，mos管q4和mos管q3断开，切换电容c1经过二极管d2后向保持电容c2进行充电，电容c1的电荷搬运至保持电容c2，c2最高充电电压至vc2＝vc1-vd2。据此，电荷泵u1重复输出高、低电平信号，保持电容c2电压能够维持在一个较高稳定的值，从而达到维持高边mosfet q1闭合的作用。由于电容c1的充电电压是使用多串电池电压，故电容c2能够维持在较高的电压，可以可靠的驱动场效应管，而一般而言电池电压约2.5-4.2v，可靠的驱动场效应管电压需要8-20v，因此在本实施例中优选地使用m-n等于3至4串电池能更可靠的驱动场效应管。
57.可选的，所述脉冲信号为高电平信号或低电平信号。
58.可选的，所述转换模块2用于在所述脉冲信号为高电平信号的情况下，控制所述驱
动模块4进行间歇式充电，在所述脉冲信号为低电平信号的情况下，控制所述驱动模块4进行间歇式放电。
59.可选的，所述低电平信号用于控制所述第一电容放电并向所述第二电容充电。
60.在本实施例中，脉冲信号是一种离散信号，形状多种多样，与普通模拟信号(如正弦波)相比，波形之间在y轴不连续(波形与波形之间有明显的间隔)但具有一定的周期性是它的特点。控制模块3通过该脉冲信号对输出模块3进行控制，控制该输出模块3进行间歇式充放电。
61.本实施例提供的供电系统，包括依次电连接的电源模块、转换模块、控制模块和驱动模块；所述电源模块向所述转换模块提供电压信号；所述转换模块根据所述电压信号生成脉冲信号，并根据所述脉冲信号生成控制信号；所述控制模块根据所述控制信号控制所述驱动模块进行间歇式充放电。上述中的供电系统，通过电源模块提供工作电压后，并通过转换模块生成脉冲信号，由控制模块根据该脉冲信号控制驱动模块进行间歇式充放电，提升了供电系统工作的稳定性。
62.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。