CN103532185A - 一种具有脉冲启动电路的电池包 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有脉冲启动电路的电池包，属于直流电源技术领域。该电池包的电池单元的供电输出端通过第一电力电子器件接供电对象的受电端；所述第一电力电子器件的受控端经下拉电阻后，一路经放电电容再通过控制按键接地，另一路经第二电力电子器件地；所述第二电力电子器件的受控端一路接智能控制器件的控制输出端，所述智能控制器件的采样信号输入端接控制按键。本发明可以有效避免按键异常闭合导致的电池包非正常放电，防止无谓耗电，并保护电池包及其供电对象。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池包，尤其是一种脉冲方式启动电池包，属于直流电源技术领域。
背景技术
锂电池具有体积小、功率大的显著优点，因此在诸多领域得到广泛应用。例如电动工具行业，电池包的典型设计通常将电池组保护电路放置在电池包内部，以便实现对电池更好的保护，同时也可以简化对电动工具的保护。上述电池包内置的锂电池保护电路通过外部触发启动，比如通讯接口、放电接口、充电接口、电量显示按键等，这些外部触发启动一般采用电平操作，简单可靠。然而，在实际使用过程中也存在一些隐患，尤其是按键的弹片弹力不足或者结构缺陷导致按键一直闭合，使得电池包保护电路一直处于工作状态，无法自动关闭，结果导致电池过放，直至最终造成电池包失效。
检索发现，申请号为201220428280.2的中国专利公开了一种直流电动工具的节能供电控制电路，该电路包括电源端、启动脉冲信号输入电路、具有开关器件的供电输出电路，以及微处理控制芯片；启动脉冲信号输入电路接微处理控制芯片的检测信号输入端口，微处理控制芯片的控制输出端口接供电输出电路开关器件的保持导通受控端，启动脉冲信号输入电路还接供电输出电路开关器件的受控端，电源端经供电输出电路开关器件以及稳压器件后，接微处理控制芯片的供电端口。据介绍，当没有启动脉冲信号输入时，供电电路的开关器件被关断，因此不仅无向电动工具的供电输出，同时也关闭了稳压器件、微处理控制芯片的供电，因而实现了几乎零功耗。然而该专利是通过VR2触发AC端启动的,VR2是一种硬件开关，如果VR2开关出现一直拉低的情况,比如卡死或者磨损,依然会导致脉冲维持电路失效。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的缺点，提出一种具有脉冲启动电路的电池包，当该电池包中出现异常时，其脉冲启动电路可以自行关闭电路、避免持续放电，从而防止电能的无谓消耗，并对电池包及其供电对象起到保护作用。
为了达到以上目的，本发明具有脉冲启动电路的电池包基本技术方案为：包括电池单元，所述电池单元的供电输出端（BAT+）通过第一电力电子器件（Q1）接供电对象的受电端；所述第一电力电子器件（Q1）的受控端经下拉电阻（R5）后，一路经放电电容（C6）再通过控制按键（SW1）接地，另一路经第二电力电子器件（Q2)）地；所述第二电力电子器件（Q2）的受控端一路接智能控制器件（MCU）的控制输出端（PWN_ON），所述智能控制器件（MCU）的采样信号输入端（KEY_IN）接控制按键（SW1）；当所述按键闭合未超预定时长时，所述智能控制器件的控制输出端输出第二电力电子器件导通电平；当所述按键闭合超过预定时长后，所述智能控制器件的控制输出端输出第二电力电子器件断路电平。
工作时，当按下按键时，放电电容放电，使得第一电力电子器件导通，从而使电池单元启动，即可向供电对象供电。通常启动后，预置程序使智能控制器件的控制输出端置高，保持脉冲启动后的供电状态；其采样信号输入端如监测到控制按键闭合超时或电压过低，将自动控制输出端置低，从而借助第二电力电子器件控制第一电力电子器件关闭供电，避免按键异常闭合导致的电池包非正常放电，有效防止无谓耗电，并保护电池包及其供电对象。
本发明的完善是，所述第二电力电子器件（Q2）的受控端另一路接唤醒启动电路。
进一步，所述唤醒启动电路由充电启动电路构成，所述充电启动电路由含充电插口（J1）的充电插口电路构成。
进一步，所述唤醒启动电路由通讯启动电路构成，所述通讯启动电路由含接供电对象控制电路通讯端的通讯接插口（J2）的通讯插口电路构成。
更进一步，所述唤醒启动电路由并联的充电启动电路和通讯启动电路构成；所述充电启动电路由含充电插口（J1）的充电插口电路构成；所述通讯启动电路由含接供电对象控制电路通讯端的通讯接插口（J2）的通讯插口电路构成。
这样使得本发明除了按键启动外，具有插入充电插口、接受通讯指令等多种启动方式。
再进一步，所述电力电子器件的受控端与控制按键（SW1）之间还接有稳压管（D3）。该稳压管可以防止电池电压过低时，无法启动电路，以避免频繁启动对电池造成伤害。
本发明结构简单合理，妥善解决了现有技术普遍存在的控制按键异常闭合导致电池过放的问题，对电池包及其供电对象起到有效的保护作用。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一个实施例的电路原理图。
图2为图1实施例中MCU的控制逻辑流程图。
图3为电池包系统构成框图。
具体实施方式
实施例一
本实施例具有脉冲启动电路的电池包如图1所示，包括由多个电池构成的电池单元，该电池单元的供电输出端BAT+经R1、D1后，通过开关三极管Q1接电动工具的受电端，开关三极管Q1的受控端基极经下拉电阻R5后，一路经稳压管D3、放电电容C6，再通过控制按键SW1接地，另一路经控制三极管Q2接地，该控制三极管Q2的受控端基极一路通过R7接智能控制器件MCU芯片（图中未示）的控制输出端PWN_ON，另一路接唤醒启动电路。该智能控制器件MCU芯片的采样信号输入端KEY_IN经D4接控制按键SW1。
唤醒启动电路由并联的充电启动电路和通讯启动电路构成。充电启动电路由经串联C1、R2的含充电插口J1的充电插口电路构成；通讯启动电路由经串联R6、C5的含接电动工具控制电路通讯端的通讯接插口J2的通讯插口电路构成。
工作时，本实施例可以有多种启动方式，其中的MCU基本控制逻辑如图2所示。可以通过按下SW1启动或唤醒（Wakeup）启动。当按下SW1时，C6放电，使得三极管Q1导通，从而使电池单元瞬间供电。启动后，内部程序控制MCU置高管脚PWR_ON，保持供电状态。稳压管D3可以解决电池电压过低无法启动供电的问题，以防止低电压启动对电池造成伤害。MCU管脚KEY_IN用于监测按键状态，给出相应操作指示。如果按键SW1一直长按，则C6始终处于低电平状态，MCU通过KEY_IN检测到超时或者电压过低，将自动将PWR_ON置低，从而借助Q2控制Q1关闭供电，此时整个电路不消耗任何电量，从而保证按键长按对电路无害，达到避免按键异常闭合导致的电池包非正常放电。
此外，对于带有自充电功能的电池包，如果充电电压低于电池电压，则不能充电，此时也要防止充电电路启动导致放电，以保护电路。本实施例当充电器插入J1时，充电电压通过D2、R2和C1瞬间导通Q2，Q2拉低R5，从而使得Q1导通，使电池单元供电，MCU置高管脚PWR_ON维持电路持续供电。当通过监测发现充电器电压异常（过高或过低）时，本实施例基于上述同样原理，很容易通过MCU控制直接自行关闭，防止被充电电压钳制，尤其是避免在低电压情况下无谓消耗电池单元电源。
当应用于需要通过通讯端口启动的外接充电器电池系统时，本实施例的通讯端口可以直接控制电池包系统，通过电容C5启动供电后，MCU可以根据通讯指令，按需自行关闭电路，避免在异常情况出现持续放电，导致电池单元失效。
构成的电池包系统如图3所示，其中DK1、DK2是充电端口，DK3、DK4是放电端口，DK5是通讯端口，101是充电启动信号，102是放电启动信号，102是通讯启动信号。
实践证明，本实施例切实解决了现有技术普遍存在的控制按键异常闭合导致电池过放的问题，对电池包及其供电对象起到理想的保护作用，具有电路构成器件少、成本低、工作可靠、安全性好等显著优点。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。例如，理论上电力电子器件也可以采用除三极管之外的可关断晶闸管GTO、电力场效应晶体管MOSFET等；智能控制器件可以是DSP、CPU芯片等。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种具有脉冲启动电路的电池包，包括电池单元，其特征在于：所述电池单元的供电输出端（BAT+）通过第一电力电子器件（Q1）接供电对象的受电端；所述第一电力电子器件（Q1）的受控端经下拉电阻（R5）后，一路经放电电容（C6）再通过控制按键（SW1）接地，另一路经第二电力电子器件（Q2）地；所述第二电力电子器件（Q2）的受控端一路接智能控制器件（MCU）的控制输出端（PWN_ON），所述智能控制器件（MCU）的采样信号输入端（KEY_IN）接控制按键（SW1）；当所述按键闭合未超预定时长时，所述智能控制器件的控制输出端输出第二电力电子器件导通电平；当所述按键闭合超过预定时长后，所述智能控制器件的控制输出端输出第二电力电子器件断路电平。
2.根据权利要求1所述具有脉冲启动电路的电池包，其特征在于：所述第二电力电子器件（Q2）的受控端另一路接唤醒启动电路。
3.根据权利要求2所述的具有脉冲启动电路的电池包，其特征在于：所述唤醒启动电路由充电启动电路构成，所述充电启动电路由含充电插口（J1）的充电插口电路构成。
4.根据权利要求2所述具有脉冲启动电路的电池包，其特征在于：所述唤醒启动电路由通讯启动电路构成，所述通讯启动电路由含接供电对象控制电路通讯端的通讯接插口（J2）的通讯插口电路构成。
5.根据权利要求2所述具有脉冲启动电路的电池包，其特征在于：所述唤醒启动电路由并联的充电启动电路和通讯启动电路构成；所述充电启动电路由含充电插口（J1）的充电插口电路构成；所述通讯启动电路由含接供电对象控制电路通讯端的通讯接插口（J2）的通讯插口电路构成。
6.根据权利要求1至5任一所述具有脉冲启动电路的电池包，其特征在于：所述第一电力电子器件的受控端与控制按键（SW1）之间还接有稳压管（D3）。
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