一种电源管理系统

技术领域

本发明涉及电池激活技术领域，尤其涉及一种电源管理系统。

背景技术

锂/亚硫酰氯电池钝化是由于锂电池长期存放后，电池的负极金属Li与正极活性物质亚硫酰氯接触时发生反应，在负极锂表面形成一层很薄的致密结晶组成的钝化膜，其主要成分为LiCl，正是由于这层钝化膜，有效阻止了电解液亚硫酰氯与锂金属的进一步的化学反应，使得锂亚硫酰氯电池具有很好的贮存性能。但钝化膜同时也限制了锂离子从金属表面流向电解液，使电池内阻初始值很高，初始负载电压变低。因此，钝化现象的存在既有一定的好处，也有一定的副作用。

随着储存时间的延长和温度的升高，钝化膜的厚度也逐渐增加。然而，一旦电池开始放电，钝化膜会瓦解，其厚度逐渐减少，最终到达一个稳定的值，电池也达到了它的平稳电压，通常称为“电池激活”。

现有的锂电池激活采用外围设备大电流放电激活，对于野外、海洋等人力无法到达的地方，存在无法及时激活锂电池，从而出现输出电压滞后则无法及时驱动大功率设备的问题，延长了大功率设备的部署准备时间，影响设备的正常工作。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明的提供的一种电源管理系统，其解决了现有技术无法及时激活锂电池从而延长了大功率设备的部署准备时间的问题，本发明无需使用外围设备，通过采用最小周期定期或实时激活法进行电池激活检测，缩短了大功率设备的准备时间，便于随时部署。

本发明提供一种电源管理系统，所述系统包括：主控模块、电池激活模块、漏液检测模块和电源模块；所述漏液检测模块用于实时检测气体浓度；所述主控模块与所述漏液检测模块相连，还与所述电池激活模块相连，用于根据所述气体浓度判断第一电池是否存在漏液，当所述第一电池存在漏液时发出报警指令，还用于定期或实时发送激活指令到所述电池激活模块，使所述电池激活模块对所述第一电池进行激活；所述电源模块分别与所述主控模块和所漏液检测模块相连，用于为所述主控模块和所漏液检测模块提供电能。

可选地，所述系统还包括：电压转换模块，所述电压转换模块的输入端使用时与所述第一电池的输出端相连，所述电压转换模块的输出端使用时与外部仪表设备相连，用于将所述第一电池的输出电压转换成供电电压，使所述供电电压为所述外部仪表设备提供电能；上电检测模块，所述上电检测模块的输入端与所述电压转换模块的输出端相连，所述上电检测模块的输出端与所述主控模块相连，用于当检测出所述电压转换模块输出所述供电电压时，发送上电检测信号到所述主控模块，使所述主控模块输出电流检测指令和激活屏蔽指令；电流采集模块，所述电流采集模块与所述第一电池的输出端相连，所述电流采集模块还与所述主控模块相连，用于根据所述电流检测指令采集所述第一电池的输出电流，使所述主控模块根据所述输出电流获取到所述第一电池的剩余容量。

可选地，所述电池激活模块包括：电压检测电路、保护电路和激活电路；所述激活电路包括电池连接端、电压检测端和激活控制端，所述电池连接端使用时与所述第一电池的输出端相连；所述电压检测电路与所述电压检测端相连，还与所述主控模块相连，用于根据所述主控模块定期或实时发送的电压检测指令，检测所述电压检测端的当前电压信号，使所述主控模块根据所述当前电压信号，检测所述第一电池当前是否处于钝化状态，当检测出所述第一电池当前处于钝化状态时，发送所述激活指令到所述激活电路，使所述激活电路对所述第一电池进行放电激活；所述保护电路使用时与所述第一电池的输出端相连，用于为所述第一电池提供线路保护。

可选地，所述保护电路包括：正极连接插座、负极连接插座、正极输出插座、负极输出插座、隔离二极管和保险丝；所述正极连接插座的第一端使用时与所述第一电池的正极输出端相连，所述隔离二极管的阳极与所述正极连接插座的第二端相连，所述隔离二极管的阴极与所述正极输出插座相连，所述正极输出插座使用时与外接设备相连；所述负极连接插座的第一端使用时与所述第一电池的负极输出端相连，所述保险丝的第一端与所述负极连接插座的第二端相连，所述保险丝的第二端与所述负极输出插座相连，所述负极输出插座使用时与所述外接设备相连。

可选地，所述激活电路包括：电压检测开关、激活二极管、激活开关和放电电阻；所述电压检测开关的第一端使用时与所述第一电池的正极输出端相连，所述电压检测开关的第二端与所述激活二极管的阳极相连，所述电压检测开关的控制端与所述主控模块相连；所述激活开关的第一端与所述激活二极管的阴极相连，所述激活开关的第二端与所述放电电阻的第一端相连，所述激活开关的控制端与所述主控模块相连；所述放电电阻的第二端接地，所述放电电阻的第二端还与所述第一电池的负极输出端相连。

可选地，所述电压检测开关包括：第一电阻，所述第一电阻的第一端使用时与所述第一电池的正极输出端相连；第一MOS管，所述第一MOS管的源极与所述第一电阻的第一端相连，所述第一MOS管的栅极与所述第一电阻的第二端相连，所述第一MOS管的漏极与所述激活二极管的阳极相连；第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端相连；第二MOS管，所述第二MOS管的漏极与所述第二电阻的第二端相连，所述第二MOS管的源极接地，所述第二MOS管的栅极与所述主控模块相连。

可选地，所述电源模块包括：第二电池、电源插座、稳压管理芯片、第一电容、第二电容和第三电容；所述第二电池与所述电源插座的输入端连接，用于为所述电源模块提供输入电压；所述稳压管理芯片的输入端和使能端与所述电源插座的正极输出端相连，所述稳压管理芯片的输出端为所述电源模块的输出端，用于将所述第二电池提供的输入电压转换成稳定的目标电压；所述第一电容的第一端与所述电源插座的正极输出端相连，所述第一电容的第二端与所述电源插座的负极输出端相连，所述第一电容的第二端还接地；所述第二电容的第一端与所述稳压管理芯片的输出端相连，所述第二电容的第二端接地；所述第三电容的第一端与所述第二电容的第一端相连，所述第三电容的第二端接地。

可选地，当所述第一电池包括若干个电池支路时，所述保护电路包括若干个隔离二极管和若干个保险丝。

可选地，当所述第一电池包括若干个电池支路时，所述激活电路包括若干个电压检测开关和若干个激活二极管。

可选地，所述系统还包括：CAN驱动电路，所述CAN驱动电路的第一端与所述主控模块相连，所述CAN驱动电路的第二端与所述电池激活模块相连，用于实现信号格式的转换，使所述电池激活模块与所述主控模块进行通信；存储模块，与所述主控模块相连，用于存储所述主控模块发送的数据和日志；显示模块，与所述主控模块相连，用于显示所述数据和所述日志。

本发明的技术原理为：

本发明通过所述漏液检测模块实时检测二氧化硫的气体浓度，使所述主控模块根据所述二氧化硫的气体浓度判断第一电池是否存在漏液的现象，当所述二氧化硫的气体浓度超过阈值时判定所述第一电池存在漏液，则输出报警指令，及时提醒用户进行第一电池的漏液处理；所述主控模块按照预设周期或实时发送激活指令到所述电池激活模块，使所述电池激活模块对所述第一电池进行放电激活，及时去除所述第一电池上的钝化膜；其中，所述电源模块实时为所述主控模块提供电能。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明中的主控模块根据电池钝化膜形成的时间，通过采用最小周期定期或实时激活法进行电池激活检测，缩短了大功率设备的准备时间，便于随时部署；同时本发明通过漏液监测模块保证了电池在存储和使用期间的安全。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，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所示为本发明实施例提供的一种电源管理系统的结构示意图；

图2所示为本发明实施例提供的另一种电源管理系统的结构示意图；

图3所示为本发明实施例提供的一种激活电路和保护电路的电路示意图；

图4所示为本发明实施例提供的一种电压检测开关的电路示意图；

图5所示为本发明实施例提供的一种电源模块的电路示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本发明实例中相同标号的功能单元具有相同和相似的结构和功能。

实施例一

图1所示为本发明实施例提供的一种电源管理系统的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的电源管理系统100具体包括：

主控模块120、电池激活模块130、漏液检测模块110和电源模块140；

所述漏液检测模块110用于实时检测气体浓度；

所述主控模块120与所述漏液检测模块110相连，还与所述电池激活模块130相连，用于根据所述气体浓度判断第一电池200是否存在漏液，当所述第一电池200存在漏液时发出报警指令，还用于定期或实时发送激活指令到所述电池激活模块130，使所述电池激活模块130对所述第一电池200进行激活；

所述电源模块140分别与所述主控模块120和所漏液检测模块110相连，用于为所述主控模块120和所漏液检测模块110提供电能。

在本发明的实施例中，所述第一电池200包括但不限于锂电池、锂电池组和锂原电池组，通过所述漏液检测模块实时检测二氧化硫的气体浓度，使所述主控模块根据所述二氧化硫的气体浓度判断第一电池是否存在漏液的现象，当所述二氧化硫的气体浓度超过阈值时判定所述第一电池存在漏液，则输出报警指令，及时提醒用户进行第一电池的漏液处理；所述主控模块按照预设周期或实时发送激活指令到所述电池激活模块，使所述电池激活模块对所述第一电池进行放电激活，及时去除所述第一电池上的钝化膜；其中，所述电源模块实时为所述主控模块提供电能。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明中的主控模块根据电池钝化膜形成的时间，通过采用最小周期定期或实时激活法进行电池激活检测，缩短了大功率设备的准备时间，便于随时部署；同时本发明通过漏液监测模块保证了电池在存储和使用期间的安全。

实施例二

图2所示为本发明实施例提供的另一种电源管理系统的结构示意图；如图2所示，所述系统还包括：

电压转换模块，所述电压转换模块的输入端使用时与所述第一电池的输出端相连，所述电压转换模块的输出端使用时与外部仪表设备相连，用于将所述第一电池的输出电压转换成供电电压，使所述供电电压为所述外部仪表设备提供电能；

上电检测模块，所述上电检测模块的输入端与所述电压转换模块的输出端相连，所述上电检测模块的输出端与所述主控模块相连，用于当检测出所述电压转换模块输出所述供电电压时，发送上电检测信号到所述主控模块，使所述主控模块输出电流检测指令和激活屏蔽指令；

电流采集模块，所述电流采集模块与所述第一电池的输出端相连，所述电流采集模块还与所述主控模块相连，用于根据所述电流检测指令采集所述第一电池的输出电流，使所述主控模块根据所述输出电流获取到所述第一电池的剩余容量。

需要说明的是，本实施例提供的电源管理系统工作流程为：在电池组贮存期间，打开电源管理系统电源开关，设置工作参数(或出厂前设置完毕)，则系统按照既定工作周期进行工作，非工作期间处于低功耗状态；漏夜检测周期工作期间，主控模块上电检测二氧化硫传感器模组数据，判断二氧化硫浓度是否超过设定阈值，如果超过则输出声、光报警，同时RS422口输出报警信息数据；激活检测周期工作期间，主控模块控制12组电池激活模块上电，每组电池激活模块按照一定次序检测电池组中10路并联电池组的电压信息，并依次控制电池放电，激活电池，同时将数据信息存储，完成整组电池激活工作后，将信息发送到主控模块，由主控模块标记时间信息进行存储。

本实施例的电源管理系统在产品工作期间，打开动力电源开关和仪表电源开关后，将动力电源回引入到电源管理系统作为仪表电源的原电源，经过电压转换模块，将高电压转换成仪表电源需求电压，同时仪表电源上电后通过上电检测模块激活主控模块上电，并产生中断，主控模块通过进入电流监测模式，并屏蔽激活模式和漏夜检测模式，控制所述电流采集模块上电，检测并记录电流值、时间信息，按照安时法计算消耗电量。

其中，电压转换模块主要完成将动力电源转换成仪表电源，满足仪表使用要求；电源转接盒主要用于动力电源输入、仪表电源输出、报警驱动输出、检测预置、电源开关、二氧化硫传感器、电流传感器、电源管理系统电源开关等需求。

在本实施例中，所述系统还包括：CAN驱动电路，所述CAN驱动电路的第一端与所述主控模块相连，所述CAN驱动电路的第二端与所述电池激活模块相连，用于实现信号格式的转换，使所述电池激活模块与所述主控模块进行通信；存储模块，与所述主控模块相连，用于存储所述主控模块发送的数据和日志；显示模块，与所述主控模块相连，用于显示所述数据和所述日志。

实施例三

在本实施例中，所述电池激活模块包括：电压检测电路、保护电路和激活电路；所述激活电路包括电池连接端、电压检测端和激活控制端，所述电池连接端使用时与所述第一电池的输出端相连；所述电压检测电路与所述电压检测端相连，还与所述主控模块相连，用于根据所述主控模块定期或实时发送的电压检测指令，检测所述电压检测端的当前电压信号，使所述主控模块根据所述当前电压信号，检测所述第一电池当前是否处于钝化状态，当检测出所述第一电池当前处于钝化状态时，发送所述激活指令到所述激活电路，使所述激活电路对所述第一电池进行放电激活；所述保护电路使用时与所述第一电池的输出端相连，用于为所述第一电池提供线路保护。

需要说明的是，所述主控模块120按照预设周期向所述电压检测电路发送电压检测指令，使所述电压检测电路检测所述锂电池的当前电压信号，所述主控模块根据所述当前电压信号检测所述锂电池当前是否处于钝化状态，当判断出所述锂电池当前处于钝化状态时所述主控模块发送激活指令到所述激活电路，使所述激活电路对所述锂电池进行放电激活，及时去除所述锂电池上的钝化膜；进一步地，所述主控模块还可以接收上位机发送的实时激活指令，触发所述激活电路对所述锂电池进行实时激活；其中，所述保护电路用于为所述第一电池提供线路保护。

图3所示为本发明实施例提供的一种激活电路和保护电路的电路示意图；如图3所示，在本发明的实施例中，所述保护电路150包括：正极连接插座151、负极连接插座153、正极输出插座152、负极输出插座154、隔离二极管和保险丝；所述正极连接插座151的第一端使用时与所述第一电池200的正极输出端相连，所述隔离二极管的阳极与所述正极连接插座151的第二端相连，所述隔离二极管的阴极与所述正极输出插座152相连，所述正极输出插座152使用时与外接设备相连；所述负极连接插座153的第一端使用时与所述第一电池200的负极输出端相连，所述保险丝的第一端与所述负极连接插座153的第二端相连，所述保险丝的第二端与所述负极输出插座154相连，所述负极输出插座154使用时与所述外接设备相连。

在本发明的实施例中，所述激活电路130包括：电压检测开关、激活二极管、激活开关S11和放电电阻RW；所述电压检测开关的第一端使用时与所述第一电池200的正极输出端相连，所述电压检测开关的第二端与所述激活二极管的阳极相连，所述电压检测开关的控制端与所述主控模块120相连；所述激活开关的第一端与所述激活二极管的阴极相连，所述激活开关的第二端与所述放电电阻RW的第一端相连，所述激活开关的控制端与所述主控模块120相连；所述放电电阻RW的第二端接地，所述放电电阻RW的第二端还与所述第一电池200的负极输出端相连。

在本发明的另一个实施例中，当所述第一电池200包括若干个电池支路时，所述保护电路150包括若干个隔离二极管和若干个保险丝。

在本发明的另一个实施例中，当所述第一电池200包括若干个电池支路时，所述激活电路130包括若干个电压检测开关和若干个激活二极管。

需要说明的是，在本发明中所述第一电池200可以包括一个或者多个电池支路，本实施例以包括10个电池支路为例，则隔离二极管包括图2中V1到V10，主要用于起到对每个电池支路进行隔离的作用，避免各电池支路之间由于电压差出现相互充电的问题，从而防止电池爆炸。在本实施例中的若干保险丝包括F1到F10，有效防止电流过放起到保护作用。在本实施例中若干个电压检测开关包括S1到S10，若干个激活二极管包括V11到V20，其中所述激活二极管用于起到隔离作用，防止激活电路紊乱。其中，在初始状态时，电压检测开关和激活开关都处于断开状态。

当对锂第一电池200进行电压检测时，所述主控模块120发送闭合指令到S1的控制端，使所述S1闭合，所述电压检测电路110检测电池支路1输出的电压信号之后断开S1，之后依次对S2～S10进行相同操作，检测支路2～支路10的电压信号，使主控模块120根据每个电池支路的电压信号判断锂电池是否处于钝化状态。

当对第一电池200进行激活时，所述主控模块120闭合开关S1和激活开关S11，对电池支路1进行激活操作，检测支路1的激活负载电压，激活完成后断开S11和S1。之后依次对S2～S10和S11进行相同操作，对支路2～支路10进行激活操作，并检测支路激活负载电压。

实施例四

图4所示为本发明实施例提供的一种电压检测开关的电路示意图，如图4所示，所述电压检测开关包括：

第一电阻R1，所述第一电阻R1的第一端使用时与所述第一电池200的正极输出端相连；第一MOS管Q1，所述第一MOS管Q1的源极与所述第一电阻R1的第一端相连，所述第一MOS管Q1的栅极与所述第一电阻R1的第二端相连，所述第一MOS管Q1的漏极与所述激活二极管的阳极相连；第二电阻R2，所述第二电阻R2的第一端与所述第一电阻R1的第二端相连；第二MOS管Q2，所述第二MOS管Q2的漏极与所述第二电阻R2的第二端相连，所述第二MOS管Q2的源极接地，所述第二MOS管Q2的栅极与所述主控模块120相连。

需要说明的是，所述第一电阻R1的第一端为所述电压检测开关的第一端，所述第一MOS管Q1的漏极为所述电压检测开关的第二端，所述第二MOS管Q2的栅极为所述电压检测开关的控制端，通过主控模块120发送电平信号控制第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的导通和截止，从而实现电压检测开关的断开和闭合。

在本实施例中，所述激活开关的电路结构可与上述电压检测开关相同或者相似，控制原理与上述相同，此处就不再赘述。需要说明的是，由本实施提供的电压检测开关具有体积小、损耗低等优点。

实施例五

图5所示为本发明实施例提供的一种电源模块的电路示意图，如图5所示，本实施例提供的电源模块140具体包括：第二电池BAT、电源插座CT1和稳压管理芯片U1；所述第二电池BAT在使用时与所述电源插座CT1的输入端连接，用于为所述电源模块140提供输入电压；所述稳压管理芯片U1的输入端和使能端与所述电源插座CT1的正极输出端相连，所述稳压管理芯片U1的输出端为所述电源模块140的输出端，用于将所述第二电池BAT提供的输入电压转换成稳定的目标电压。

在本实施例中，所述电源模块140还包括：第一电容C1，所述第一电容C1的第一端与所述电源插座CT1的正极输出端相连，所述第一电容C1的第二端与所述电源插座CT1的负极输出端相连，所述第一电容C1的负极端还接地；第二电容C2，所述第二电容C2的正极端与所述稳压管理芯片U1的输出端相连，所述第二电容C2的第二端接地；第三电容C3，所述第三电容C3的第一端与所述第二电容C2的第一端相连，所述第三电容C3的第二端接地。

需要说明的是，第二电池BAT的输入电压从电源插座CT1接入，稳压管理芯片U1将外接电压稳压至DC 3.3V，该电压从芯片管脚5输出，此电压为主控模块120提供供电，其中，所述稳压管理芯片的型号为XC6204。需要进一步说明的是，在本实施例中的第一电池和第二电池具有不同的功率和性能，其中第一电池为大功率设备提供动力电源的锂电池或锂电池组，而第二电池为小功率芯片或传感器提供较低电压的电池。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。