CN102723689A - 电源自动切断保护电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电源自动切断保护电路，包括电池组、第一开关、第二开关、第三开关、电阻、电池管理器和负载，电池组的一端通过第二开关与负载的一端相连，电池组的另一端通过第三开关与负载的另一端相连，且电阻和第一开关串联后并接在第二开关的两端，该电池组内还设有M个第四开关，第四开关设置在任一串接的相邻两单体电池之间，且在负载两端并接有电压传感器，电池管理器，当负载需断电时，控制第二开关和第三开关断开，且接收并判断电压传感器检测电压是否为电池组电压，当为电池组电压时，控制至少一个第四开关断开。克服现有电源保护电路由于开关易粘接而造成电源未准确切断的弊端，本发明电源保护电路保证了电源安全、准确断电。

Description

电源自动切断保护电路及其控制方法

技术领域

本发明属于电源电路领域，具体涉及一种电源自动切断保护电路及其控制方法。

背景技术

如图1所示，现有电源保护电路包括电池组11、第一开关K11、第二开关K12、第三开关K13、电阻R11、电池管理器12和负载13，其中电池组11的一端通过第二开关K12与负载13的一端相连，所述电池组11的另一端通过第三开关K13与负载13的另一端相连，且电阻R11和第一开关K11串联后并接在第二开关K12的两端，该电源在正常供电时，第二开关K12和第三开关K13为闭合状态，而第一开关K11仅在电路上电瞬间闭合，上电结束后立即进入断开状态，其作用是在电路上电的时候起到保护作用；当负载需断电时，通常由电池管理器12控制第二开关K12和第三开关K13断开而实现断电保护，但事实上，即使电池管理器12已经控制第二开关K12和第三开关K13断开，但由于第二开关K12和第三开关K13长时间的使用，第二开关K12和第三开关K13极易可能发生粘接（在此需说明的是，本发明中提到的粘接是指开关的两触点粘连在一起，不能正常断开）情况，这样不仅不能切断负载电源，还会带来更严重的安全危害。

上述负载以电动车为例，其断电包括正常情况断电和异常情况断电，其中异常情况断电如电动车碰撞、严重漏电等等。

发明内容

本发明为解决现有电源保护电路由于开关易粘接而造成未准确切断电源的技术问题，提供了一种安全性更高的电源自动切断保护电路及其控制方法。

本发明的技术方案是：

一种电源自动切断保护电路，包括具有N个单体电池的电池组、第一开关、第二开关、第三开关、电阻、电池管理器和负载，所述电池组的一端通过第二开关与负载的一端相连，所述电池组的另一端通过第三开关与负载的另一端相连，且电阻和第一开关串联后并接在第二开关的两端，其中该电池组内还设有M个第四开关，该第四开关设置在任一串接的相邻两单体电池之间，且在负载两端并接有一个电压传感器，上述M和N均为自然数，且N≥2，1≤M≤N-1，其中

所述电池管理器，当负载需断电时，控制第二开关和第三开关断开，且接收并判断电压传感器检测的电压是否为电池组电压，当电压传感器检测的电压为电池组电压时，控制至少一个第四开关断开。

一种电源自动切断保护电路控制方法，电源自动切断保护电路包括具有N个单体电池的电池组、第一开关、第二开关、第三开关、M个第四开关、电阻、电压传感器、电池管理器和负载，所述电池组的一端通过第二开关与负载的一端相连，所述电池组的另一端通过第三开关与负载的另一端相连，电阻和第一开关串联后并接在第二开关的两端，所述第四开关设置在电池组中任一串接的相邻两单体电池之间，且电压传感器并接在负载两端，上述M和N均为自然数，且N≥2，1≤M≤N-1，其中控制方法包括以下步骤：

步骤S1：当负载需断电时，电池管理器控制第二开关和第三开关断开；

步骤S2：电池管理器接收并判断电压传感器检测的电压是否为电池组电压，当电压传感器检测的电压为电池组电压，则控制至少一个第四开关断开。

一种电源自动切断保护电路控制方法，电源自动切断保护电路包括具有N个单体电池的电池组、第一开关、第二开关、第三开关、M个第四开关、电阻、电压传感器、电池管理器和负载，所述电池组的一端通过第二开关与负载的一端相连，所述电池组的另一端通过第三开关与负载的另一端相连，电阻和第一开关串联后并接在第二开关的两端，所述第四开关设置在电池组中任一串接的相邻两单体电池之间，且电压传感器并接在负载两端，上述M和N均为自然数，且N≥2，1≤M≤N-1，其中控制方法包括以下步骤：

步骤一：当负载需断电时，电池管理器控制第二开关断开，并由电池管理器接收并判断电压传感器检测的电压在预设时间T内是否下降，若下降则说明第二开关粘接，否则说明第二开关未粘接；

步骤二：电池管理器控制第三开关断开，第一开关闭合，并由电池管理器接收并判断电压传感器检测的电压是否为电池组电压，若为电池组电压则说明第三开关粘接，否则说明第三开关未粘接；

步骤三：电池管理器控制第一开关断开；

步骤四：当第二开关和/或第三开关粘接时，电池管理器控制至少一个第四开关断开。

本发明的优点：本发明的电源自动切断保护电路通过在电池组内增设有M个第四开关，该第四开关设置在任一串接的相邻两单体电池之间，且在负载两端并接有一个电压传感器，所述电池管理器，当负载需断电时，控制第二开关和第三开关断开，且接收并判断电压传感器检测的电压是否为电池组电压，当电压传感器检测的电压为电池组电压时，控制至少一个第四开关断开，这样避免了现有电源保护电路，虽然进行了一次断电保护（即断开第二开关和第三开关），但由于第二开关、第三开关极易可能发生粘接因此造成更大安全危害的弊端，本发明是针对一次断电保护失效（第二开关、第三开关极易可能发生粘接）设计的一种安全性更高的电源自动切断保护电路，即通过电池管理器接收并判断电压传感器检测的电压是否为电池组电压，当电压传感器检测的电压为电池组电压时（即说明第二开关和/或第三开关发生粘接），控制至少一个第四开关断开，从而保证了电源更加安全、准确地断电。

附图说明

图1为现有技术电源保护电路。

图2为本发明电源自动切断保护电路提供的一实施例电路图。

图3为本发明电源自动切断保护电路提供的一优选实施例电路图。

图4为本发明电源自动切断保护电路控制方法提供的一实施例方法流程图。

图5为本发明电源自动切断保护电路控制方法提供的另一实施例方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在对以下具体实施例阐述之前，需说明的是，由于本发明提供的是一种电源自动切断保护电路及控制方法，因此在本发明的以下具体实施例阐述中，仅需介绍负载在需断电（即切断电源）时，电路的各部件工作情况，而电源正常为负载供电，其电路各部件的工作情况是现有技术（例如各个开关的工作状态），且前面背景技术已叙述，因此在此不做重复描述。

图2为本发明电源自动切断保护电路提供的一实施例电路图，如图2所示，电源自动切断保护电路包括具有N个单体电池的电池组21、第一开关K21、第二开关K22、第三开关K23、第四开关K24、电阻R21、电池管理器22、负载23和电压传感器24，所述电池组21的一端通过第二开关K22与负载23的一端相连，所述电池组21的另一端通过第三开关K23与负载23的另一端相连，电阻R21和第一开关K21串联后并接在第二开关K22的两端，第四开关K24设置在任一串接的相邻两单体电池之间，电压传感器24并接在负载23两端，上述N为大于或等于2的自然数， 所述电池管理器22，当负载需断电时，控制第二开关K22和第三开关K23断开，且接收并判断电压传感器24检测的电压是否为电池组电压，当电压传感器24检测的电压为电池组电压时，控制第四开关K24断开（需说明的是，电池正常供电时，第四开关K24为闭合状态），从而避免了由于第二开关K22、第三开关K23极易粘接而造成电源未能准确一次断电而带来的安全危害，本实施例确保了电源更安全、可靠地断电。

本实施例中，电源自动切断保护电路采用的第四开关K24为一个，且优选设置在位于N个单体电池中间位置的两单体电池之间，其中第四开关K24设置在位于N个单体电池中间位置的相邻两单体电池之间具有以下几种情况：例如，如果电池组21包括的单体电池个数N为5个（分别由依次串接的第一单体电池、第二单体电池、第三单体电池、第四单体电池和第五单体电池组成）时，第四开关K24设置在第二单体电池和第三单体电池之间，或者第四开关K24设置在第三单体电池和第四单体电池之间；如果电池组21包括的单体电池个数N为6个时，则第四开关K24设置在第三单体电池和第四单体电池之间。当然第四开关K24不局限上述优选设置方式，其可设置在电池组21中任一串接的两单体电池之间；另外，本发明采用的第四开关K24不局限于一个，可为M个，且1≤M≤N-1，例如，当电池组21包括的单体电池个数N为7个时，第四开关K24可为1个、2个、3个、4个、5个或6个，且每一个第四开关K24设置在任一串接的相邻两单体电池之间。

本实施例中，第四开关K24可选用磁保持继电器或直流接触器等等，但第四开关K24可优选采用磁保持继电器，由于直流接触器不管常开或常闭都需要一直依靠低压电源来维持触点的断开或导通，但整车电源有限，当电源电能耗尽时危险依然存在，而磁保持继电器在电池正常供电时，磁保持继电器的触点2和触点3是一直导通的，一旦控制信号b给出命令（该命令是由电池管理器22发出的断开磁保持继电器命令）后，触点3就与触点2断开，然后触点3便与触点1导通，下次若又需要恢复触点3与触点2的导通状态时，便需要控制信号a给出命令（该命令是由电池管理器22发出的闭合磁保持继电器命令），这样才能使触点3与触点1断开，然后恢复触点3与触点2导通。以上触点3和1或是触点3和2的导通状态不需要线圈4或5一直得电，只是在触点3和1或是触点3和2的导通瞬间靠控制信号a或控制信号b发出一个低电位信号而促使线圈4或5瞬时导通，接着线圈就处于悬空状态，其触点3和1或是触点3和2就会一直持续导通，不需要消耗整车电源，从而节省了能源损耗。

本实施例中，所述第一开关K21、第二开关K22和第三开关K23为现有技术常用开关，例如为接触器，继电器等等。

本实施例中，所述电压传感器24优选采用霍尔电压传感器。

图3为本发明电源自动切断保护电路提供的一优选实施例电路图，如图3所示，电源自动切断保护电路包括具有N个单体电池的电池组31（图中以N为2个单体电池为例，当然，具体实施中N可为多个）、第一继电器K31、第二继电器K32、第三继电器K33、磁保持继电器K34、电阻R31、电池管理器32、负载35、熔断器Fuse1、熔断器Fuse2、维修开关K35、电容C、MOS管、电阻R32、逆变电路34和电压传感器33，所述电池组31的正极通过第二继电器K32与电容C的一端相连，所述电池组31的负极通过第三继电器K33与电容C的另一端相连，电阻R31和第一继电器K31串联后并接在第二继电器K32的两端，磁保持继电器K34设置在第一单体电池和第二单体电池之间，该磁保持继电器K34包括触点1、触点2、触点3、触点4、触点5和触点6（如图3所示），且触点5通过熔断器Fuse2与第一单体电池的负极相连，触点3通过维修开关K35与第二单体电池的正极相连，电压传感器33并接在电容C的两端，MOS管和电阻R32串接后并接在电压传感器33两端，逆变电路34也并接在电压传感器33两端，且逆变电路34与负载35相连，其中电源正常供电时，电池依次经过滤波（由电容C实现）、放电回路（由串接的MOS管和电阻R32组成）和逆变电路34后为负载35供电（由于这是已有技术，因此，对此不做详细介绍）。

上述电压传感器33用于检测电压，上述电池管理器32进行以下控制：当负载需断电时，控制第二继电器K32和第三继电器K33断开，且接收并判断电压传感器33检测的电压是否为电池组电压，当电压传感器33检测的电压为电池组电压时，通过发送控制信号b控制磁保持继电器K34的触点2与触点3脱开，变为触点3与触点1接通，且一直保持触点3与触点1的导通状态，即使控制信号b消失，该状态也不会改变，这就是使用磁保持继电器K34的最大优点，不需要线圈一直通电来维持触点的导通状态，既节省了电源，也起到了更好的电路保护作用。

该实施例是本发明的优选实施例，电源自动切断保护电路的第四开关除了采用磁保持继电器K34（其优点如上所述，在此不做重复描述）外，该保护电路还包括一个维修开关K35，该维修开关K35可以为手动开关，其设置在电池组31内的任一串接的相邻两单体电池之间，目的是，便于维修时使用，可切断整个电源电路，从而确保人身安全。

图4为本发明电源自动切断保护电路控制方法提供的一实施例方法流程图，一种电源自动切断保护电路控制方法，如图2所示，电源自动切断保护电路包括具有N个单体电池的电池组21、第一开关K21、第二开关K22、第三开关K23、M个第四开关K24、电阻R21、电压传感器24、电池管理器22和负载23，所述电池组21的一端通过第二开关K21与负载23的一端相连，所述电池组21的另一端通过第三开关K23与负载23的另一端相连，电阻R21和第一开关K21串联后并接在第二开关K22的两端，所述第四开关K24设置在电池组21中任一串接的相邻两单体电池之间，且电压传感器24并接在负载23两端，上述M和N均为自然数，且N≥2，1≤M≤N-1，如图4所示，其中控制方法包括以下步骤：

步骤41：当负载需断电时，电池管理器22控制第二开关K22和第三开关K23断开；

步骤42：电池管理器22接收并判断电压传感器24检测的电压是否为电池组电压，当电压传感器24检测的电压为电池组电压时（说明第二开关K22和/或第三开关K23发生粘接），执行步骤43，否则继续执行这一步骤；

步骤43：电池管理器22控制至少一个第四开关K24断开，可以理解的是，该第四开关K24优选磁保持继电器。

通过本实施例，可以很好地避免了第二开关K22和/或第三开关K23可能粘接而造成电源未能准确一次断电而带来的安全危害，从而确保了电源更安全、可靠地断电。但是，尽管该实施例能够实现电源的安全断电，但却不能判断具体是第二开关K22、第三开关K23或者是第二开关K22和第三开K23发生粘接，从而不便于对发生粘接的开关进行更换。

为了能够准确地判断具体是第二开关K22、第三开关K23或者是第二开关K22和第三开关K23发生粘接，本发明还提供了一种电源自动切断保护电路控制方法，如图5所示，该控制方法包括以下步骤：

步骤51：当负载需断电时，电池管理器22控制第二开关K22断开，并由电池管理器22接收并判断电压传感器24检测的电压在预设时间T内是否下降，若下降则说明第二开关K22粘接，否则说明第二开关K22未粘接；

步骤52：电池管理器22控制第三开关K23断开，第一开关K21闭合，并由电池管理器22接收并判断电压传感器24检测的电压是否为电池组电压，若为电池组电压则说明第三开关K23粘接，否则说明第三开关K23未粘接；

步骤53：电池管理器22控制第一开关K21断开；

步骤54：当第二开关K22和/或第三开关K23粘接时，电池管理器22控制至少一个第四开关K24断开。

本实施中，所述预设时间T在90ms-110ms之间。

在此需说明的是，本发明中的电源自动切断电路及其控制方法可适用于任一用电设备，例如电动车等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电源自动切断保护电路，包括具有N个单体电池的电池组、第一开关、第二开关、第三开关、电阻、电池管理器和负载，所述电池组的一端通过第二开关与负载的一端相连，所述电池组的另一端通过第三开关与负载的另一端相连，且电阻和第一开关串联后并接在第二开关的两端，其特征在于，该电池组内还设有M个第四开关，该第四开关设置在任一串接的相邻两单体电池之间，且在负载两端并接有一个电压传感器，上述M和N均为自然数，且N≥2，1≤M≤N-1，其中

所述电池管理器，当负载需断电时，控制第二开关和第三开关断开，且接收并判断电压传感器检测的电压是否为电池组电压，当电压传感器检测的电压为电池组电压时，控制至少一个第四开关断开。

2.根据权利要求1所述的电源自动切断保护电路，其特征在于，所述第四开关选用磁保持继电器。

3.根据权利要求1所述的电源自动切断保护电路，其特征在于，所述电源自动切断保护电路还包括一个维修开关，该维修开关设置在电池组内的任一串接的相邻两单体电池之间。

4.根据权利要求1所述的电源自动切断保护电路，其特征在于，所述电池组内设有的第四开关为1个，且该第四开关设置在位于N个单体电池中间位置的相邻两单体电池之间。

5.根据权利要求1至4任一项所述的电源自动切断保护电路，其特征在于，所述第一开关、第二开关和第三开关为接触器，或者所述第一开关、第二开关和第三开关为继电器。

6.根据权利要求1至4任一项所述的电源自动切断保护电路，其特征在于，所述电压传感器选用霍尔电压传感器。

7.一种电源自动切断保护电路控制方法，其特征在于，电源自动切断保护电路包括具有N个单体电池的电池组、第一开关、第二开关、第三开关、M个第四开关、电阻、电压传感器、电池管理器和负载，所述电池组的一端通过第二开关与负载的一端相连，所述电池组的另一端通过第三开关与负载的另一端相连，电阻和第一开关串联后并接在第二开关的两端，所述第四开关设置在电池组中任一串接的相邻两单体电池之间，且电压传感器并接在负载两端，上述M和N均为自然数，且N≥2，1≤M≤N-1，其中控制方法包括以下步骤：

步骤S1：当负载需断电时，电池管理器控制第二开关和第三开关断开；

步骤S2：电池管理器接收并判断电压传感器检测的电压是否为电池组电压，当电压传感器检测的电压为电池组电压，则控制至少一个第四开关断开。

8.根据权利要求7所述的电源自动切断保护电路控制方法，其特征在于，所述第四开关选用磁保持继电器。

9.一种电源自动切断保护电路控制方法，其特征在于，电源自动切断保护电路包括具有N个单体电池的电池组、第一开关、第二开关、第三开关、M个第四开关、电阻、电压传感器、电池管理器和负载，所述电池组的一端通过第二开关与负载的一端相连，所述电池组的另一端通过第三开关与负载的另一端相连，电阻和第一开关串联后并接在第二开关的两端，所述第四开关设置在电池组中任一串接的相邻两单体电池之间，且电压传感器并接在负载两端，上述M和N均为自然数，且N≥2，1≤M≤N-1，其中控制方法包括以下步骤：

步骤一：当负载需断电时，电池管理器控制第二开关断开，并由电池管理器接收并判断电压传感器检测的电压在预设时间T内是否下降，若下降则说明第二开关粘接，否则说明第二开关未粘接；

步骤二：电池管理器控制第三开关断开，第一开关闭合，并由电池管理器接收并判断电压传感器检测的电压是否为电池组电压，若为电池组电压则说明第三开关粘接，否则说明第三开关未粘接；

步骤三：电池管理器控制第一开关断开；

步骤四：当第二开关和/或第三开关粘接时，电池管理器控制至少一个第四开关断开。

10.根据权利要求9所述的电源自动切断保护电路控制方法，其特征在于，所述预设时间T在90ms-110ms之间。

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