CN109995115B - 一种双电池包充电电路、供电装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双电池包充电电路、供电装置及电子设备，本发明的一种双电池充电电路，用于连接容性负载，包括：与容性负载第一端连接的电芯正极端，与容性负载第二端连接的电芯负极端，设置于电芯正极端与电芯负极端之间用于电池包串联连接的串联节点，连接串联节点和容性负载的第一开关和第二开关；其中，串联节点在第一开关导通时与容性负载的第二端导通，串联节点在第二开关导通时与容性负载的第一端导通。实施本发明防止在电池包接入过程中出现打火，以满足安规要求。

Description

一种双电池包充电电路、供电装置及电子设备

技术领域

本发明涉及电池供电技术，更具体地说，涉及一种双电池包充电电路、供电装置及电子设备。

背景技术

目前市场越来越多的以电池包作为供电电源的工具产品出现，客户在设计产品时，为了提高产品的续航时间或者提高产品的功率性能，经常会设计双电池包串联供电的产品方案。在以双电池包串联为供电电源的控制方案中，由于电压比单电池包增加一倍，在上电瞬间发生打火的概率和打火的严重度都会增加，在一些发达的市场，是对防打火有强制的安规要求的。

在某些产品上已经有一些防打火的方案在应用，但多数是使用大功率的机械开关或者大功率的电子开关电路实现，成本比较高，增加了客户的整机成本，降低产品的竞争力。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述现有技术缺陷，提供一种双电池包充电电路、供电装置及电子设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种双电池包充电电路，用于连接容性负载，包括：与所述容性负载第一端连接的电芯正极端，与所述容性负载第二端连接的电芯负极端，设置于所述电芯正极端与所述电芯负极端之间用于电池包串联连接的串联节点，连接所述串联节点和所述所述容性负载的第一开关和第二开关；

其中，所述串联节点在所述第一开关导通时与所述容性负载的第二端导通，所述串联节点在所述第二开关导通时与所述容性负载的第一端导通。

优选地，本发明的双电池包充电电路还包括限流单元，所述第一开关和所述第二开关分别经所述限流单元连接所述串联节点。

优选的，所述限流电源包括第一电阻，所述第一开关和所述第二开关分别经所述第一电阻连接所述串联节点。

优选地，

所述第一开关包括第一二极管D21，所述第一二极管D21的正极连接所述电芯负极端，所述第一二极管D21的负极连接所述第一电阻；和/或

所述第二开关包括第二二极管D22，所述第二二极管D22的正极连接所述第一电阻，所述第二二极管D22的负极连接所述电芯正极端。

优选地，

所述第一开关包括第一三极管Q31、第三二极管D31、第四电阻R32和第五电阻R33，所述第一三极管Q31的基极经所述第四电阻R32连接所述第一三极管Q31的集电极，所述第一三极管Q31的集电极连接所述第一电阻，所述第一三极管Q31的基极经所述第五电阻R33连接所述第三二极管D31的正极，所述第三二极管D31的正极连接所述电芯负极端，所述第一三极管Q31的发射极连接所述第三二极管D31的负极；和/或

所述第二开关包括第二三极管Q32、第四二极管D32、第六电阻R34和第七电阻R35，所述第二三极管Q32的基极经所述第六电阻R34连接所述第二三极管Q32的集电极，所述第二三极管Q32的集电极连接所述电芯正极端，所述第二三极管Q32的基极经所述第七电阻R35连接所述第四二极管D32的正极，所述第四二极管D32的正极连接所述第一电阻，所述第二三极管Q32的发射极连接所述第四二极管D32的负极。

优选地，所述第一三极管Q31和所述第二三极管Q32均为PNP型三极管。

优选地，

所述第一开关包括第一MOS管Q41、第五二极管D41、第八电阻R42和第九电阻R43，所述第一MOS管Q41的栅极经所述第八电阻R42连接所述第一MOS管Q41的源极，所述第一MOS管Q41的源极连接所述第一电阻，所述第一MOS管Q41的基极经所述第九电阻R43连接所述第五二极管D41的正极，所述第五二极管D41的正极连接所述电芯负极，所述第一MOS管Q41的漏极连接所述第五二极管D41的负极；和/或

所述第二开关包括第二MOS管Q42、第六二极管D42、第十电阻R44和第十一电阻R45，所述第二MOS管Q42的栅极经所述第十电阻R44连接所述第二MOS管Q42的源极，所述第二MOS管Q42的源极连接所述电芯正极端，所述第二MOS管Q42的栅极经所述第十一电阻R45连接所述所述第六二极管D42的正极，所述第六二极管D42的正极连接所述第一电阻，所述第二MOS管Q42的漏极连接所述第六二极管D42的负极。

优选地，所述第一MOS管Q41和所述第二MOS管Q42均为N型MOS管。

优选地，所述容性负载包括电解电容，所述电解电容的正极连接所述电芯正极端，所述电解电容的负端连接所述电芯负极端。

本发明还构造一种供电装置，包括第一电池包和第二电池包，以及如上面任意一项的双电池包充电电路；其中，所述第一电池包的正极连接电芯正极端，所述第二电池包的负极连接所述电芯负极端，所示第一电池包的负极与所述第二电池包的正极经所述串联节点串联连接。

本发明还构造一种电子设备，包括上面所述的供电装置。

实施本发明的一种双电池包充电电路、供电装置及电子设备，具有以下有益效果：防止在电池包接入过程中出现打火，以满足安规要求。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一种双电池包充电电路第一实施例的电路原理图；

图2是本发明一种双电池包充电电路第二实施例的电路原理图；

图3是本发明一种双电池包充电电路第三实施例的电路原理图；

图4是本发明一种双电池包充电电路第四实施例的电路原理图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，在本发明的双电池包充电电路第一实施例中，双电池包充电电路，用于连接容性负载140，包括：与容性负载140第一端连接的电芯正极端(图示未标示)，与容性负载140第二端连接的电芯负极端(图示未标示)，设置于电芯正极端与电芯负极端之间用于电池包串联连接的串联节点120，连接串联节点120和容性负载140的第一开关131和第二开关132；其中，串联节点120在第一开关131导通时与容性负载140的第二端导通，串联节点120在第二开关132导通时与容性负载140的第一端导通。具体的，在使用过程中，两个电池包串联连接后与电芯正极端和电芯负极端连接，与可以理解，电芯正极端用来连接电池包的正极，电芯负极端用来连接电池包的负极，在使用过程中，串联连接的电池包通过电芯正极端和电芯负极端与容性负载140形成回路，在电池包串联处设置串联节点120，串联节点120分别连接电池包实现电池包的串联连接。在串联节点120与容性负载140之间分别设置第一开关131和第二开关132，可以设置第一开关131连接串联节点120与容性负载140的第二端，第一开关131连接串联节点120的第一端。因此，在第一开关131导通时，串联节点120与容性负载140的第二端导通，这样在串联节点120与电芯正极端接有电池包即第一电池包111时，可以实现第一电池包111通过第一开关131和容性负载140形成回路，通过第一电池包111对容性负载140进行充电。在第二开关132导通时，串联节点120与容性负载140的第一端导通，这样在串联节点120与电芯负极端接有电池包即第二电池包112时，第二电池包112通过第二开关132与容性负载140形成回路，通过第二电池包112对容性负载140进行充电。此处还可以理解，第一开关131可在第一电池包111接入时导通，第一电池包111对容性负载140进行充电，至容性负载140两端电压差接近单个电池包的电压，这样可以减小容性负载140与双电池包总压之间的电压差，当再接入第二电池包112时，由于容性负载的电压与双电池包总电压之间压差越小，接触瞬间产生的能量释放就越小，打火的概率就越小。在第一电池包111接入时，容性负载140对负载端电容性器件充电，使其电压升至接近第一电池包111电压时，第一开关131关闭，预充电结束。同时在接入第二电池包112时，电流通过经限流电阻再过第二开关132，最后注入预充电电路，充电电路中电容性的器件电压逐渐上升，当预充电电路中的电压接近第二电池包112的电压时，第二开关132上会有压降，第二开关132慢慢截止，预充电结束。同样可以理解，第二开关132可在第二电池包112接入时导通，对容性负载140充电，使容性负载140的两端电压升高接近单个电池包的电压，再接入第一电池包111时避免出现打火。

可选地，本发明的一种双电池包充电电路还包括限流单元，第一开关131和第二开关132分别经限流单元连接串联节点120。具体的，可以通过限流单元限制在第一电池包111和第二电池包112分别接入时，分别经过第一开关131和第二开关132形成的充电回路中电流的大小。

进一步的，如图2-4所示的实施例中，限流单元包括第一电阻R21、R31、R41，第一开关131和第二开关132分别经第一电阻R21、R31、R41连接串联节点120。具体的，在只有一个电池包接入时，无论是接入第一电池包111或者还是接入第二电池包112，接入的电池包串联节点120均与容性负载140形成回路，此时可以通过第一电阻进行限流，其作用为防止或者减小在预充电时，电流对预电路的冲击，以降低对器件的要求。同时也可预防电池包在插入瞬间出现短路现象。

可选的，在如图2所示的本发明的一种双电池包充电电路的第二实施例中，第一开关131包括第一二极管D21和第二电阻R22，第一二极管D21的正极经第二电阻R22连接电芯负极端，第一二极管D21的负极连接第一电阻；第二开关132包括第二二极管D22和第三电阻R23，第二二极管D22的正极经第三电阻R23连接第一电阻，第二二极管D22的负极连接电芯正极端。具体的，第一开关131和第二开关132可以采用相同或者不同的电路，在本实施例中，第一开关131的电路中，二极管D21在电路中是用于正向导通，反向截止的作用，在第一电池包111接入时，由于电池包的电压，第一二极管D21导通，第一电池包111通过第一二极管D21与容性负载140形成导通回路，第一电池包111对容性负载140进行充电。插入第二电池包112时，二极管D21可以对预充电电路进行截止，防止电池包耗电。同理，第二开关132的电路中，在第二电池包112接入时，由于电池包的电压，第二二极管D23导通，第二电池包112通过第二二极管D22对容性负载140进行充电，此处可以理解，与第一二极管D21串联的电阻R22同样为限流作用，与第二二极管D23串联连接的第三电阻R23也为限流电阻，防止在插入电池瞬间，预充电电路过大，对预充电电路产生损坏。可以理解，第二电阻R22和第三电阻R23与第一二极管D21和第二二极管D22的连接关系不局限于上述的连接顺序，其连接关系保证为串联关系即可。还可以理解，第二电阻R22和第三电阻R23为可选，即也可以第一二极管D21的正极直接连接电芯负极端，第二二极管D22的正极直接连接第一电阻。

可选的，在如图3所示的本发明的一种双电池包充电电路的第三实施例中，第一开关131包括第一三极管Q31、第三二极管D31、第四电阻R32和第五电阻R33，第一三极管Q31的基极经第四电阻R32连接第一三极管Q31的集电极，第一三极管Q31的集电极连接第一电阻，第一三极管Q31的基极经第五电阻R33连接第三二极管D31的正极，第三二极管D31的正极连接电芯负极端，第一三极管Q31的发射极连接第三二极管D31的负极；第二开关132包括第二三极管Q32、第四二极管D32、第六电阻R34和第七电阻R35，第二三极管Q32的基极经第六电阻R34连接第二三极管Q32的集电极，第二三极管Q32的集电极连接电芯正极端，第二三极管Q32的基极经第七电阻R35连接第四二极管D32的正极，第四二极管D32的正极连接第一电阻，第二三极管Q32的发射极连接第四二极管D32的负极。具体的，第一开关131和第二开关132可以采用相同或者不同的电路。在本实施例中，第一开关131的电路中，在第一电池包111接入时，由于电池包的电压，电阻R32和电阻R33的分压在第一三极管Q31的发射极和基极之间形成电压差，第一三极管Q31导通，同时第三二极管D31由于由于电池包的电压导通，形成第一电池包111与容性负载140导通的导通回路，即在第一电池包111(图3中VBUS对18V)接入时，电池包电流经电阻R31，再通过电阻R32和R33，再到容性负载140后，形成完整电流回路。在接入第一电池包111时，电阻R33上产生压降，使第一三极管Q31打开，电流可以通过第三二极管D31和第一三极管Q31的E极和C极后，对容性负载140进行充电。可通过调节电阻R32的大小，改变第一三极管Q31的驱动电流Ib，增强第一三极管Q31的导通性能。当容性负载140电容电压上升到接近第一电池包111电压时，电阻R33上的压降逐渐减小，最终使第一三极管Q31截止，预充电结束。同理，在第二开关132的电路中，在第二电池包112接入时，由于电池包的电压，电阻R34和电阻R35的分压在第二三极管Q32的发射极和基极之间形成电压差，第二三极管Q32导通，同时第四二极管D32由于电池包的电压导通，形成第二电池包112与容性负载140导通的导通回路，即在第二电池包112(图3中18V对GND)接入时，电池包电流经电阻R31，再通过电阻R34和R35，再到容性负载140后，最终回到第二电池包112的GND，形成完整电流回路。在接入第二电池包112时，电阻R35上产生压降，使第二三极管Q32打开，电流可以通过第四二极管D32和第二三极管Q32的E极和C极后，对容性负载140进行充电。可通过调节电阻R34的大小，改变第二三极管Q32的驱动电流Ib，增强第二三极管Q32的导通性能。当容性负载140电容电压上升到接近第二电池包112电压时，电阻R35上的压降逐渐减小，最终使第二三极管Q32截止，预充电结束。可以理解，图示中18V为使用中的电池包的电压，该电压与电池包的电压规格有关，根据通用的电池包规格，其可以是9V、12V、18、24V等。

进一步的，在上面的基础上，所述第一三极管Q31和所述第二三极管Q32均为PNP型三极管。三极管的型号可以根据需要进行选择，而不局限于上述的PNP型三极管。

可选的，在如图4所示的本发明的一种双电池包充电电路的第四实施例中，第一开关131包括第一MOS管Q41、第五二极管D41、第八电阻R42和第九电阻R43，第一MOS管Q41的栅极经第八电阻R42连接第一MOS管Q41的源极，第一MOS管Q41的源极连接第一电阻，第一MOS管Q41的基极经第九电阻R43连接第五二极管D41的正极，第五二极管D41的正极连接电芯负极，第一MOS管Q41的漏极连接第五二极管D41的负极；第二开关132包括第二MOS管Q42、第六二极管D42、第十电阻R44和第十一电阻R45，第二MOS管Q42的栅极经第十电阻R44连接第二MOS管Q42的源极，第二MOS管Q42的源极连接电芯正极端，第二MOS管Q42的栅极经第十一电阻R45连接第六二极管D42的正极，第六二极管D42的正极连接第一电阻，第二MOS管Q42的漏极连接第六二极管D42的负极。具体的，第一开关131和第二开关132可以采用相同或者不同的电路。在本实施例中，即在第一电池包111(图4中VBUS对18V)接入时，第二电池包112的电流经过电阻R41，再通过电阻R42和电阻R43，电阻R42上产生压降，使第一MOS管Q41导通，形成完整的预充回路。当容性负载140电容电压上升到接近第一电池包111电压时，电阻R42上的压降逐渐减小，最终使第一MOS管Q41截止，预充电结束。同理，在第二电池包112(图4中18V对GND)接入时，第二电池包112电流经电阻R41，再通过电阻R44和电阻R45，电阻R44上产生压降，使第二MOS管Q42导通，形成完整的预充回路。当容性负载140电容电压上升到接近第二电池包112电压时，电阻R44上的压降逐渐减小，最终使第二MOS管Q42截止，预充电结束。

进一步的，在上面的基础上，所述第一MOS管Q41和所述第二MOS管Q42均为N型MOS管。此处MOS管的型号可以根据需要进行选择，而不局限于上述的N型MOS管。

可选的，容性负载140包括电解电容，电解电容的正极连接电芯正极端，电解电容的负端连接电芯负极端。具体的，容性负载140可以为使用负载端电容性器件，也可以包括设置电解电容电路，预充电时，可以通过减小负载端电容性器件电压与电芯正极端与电芯负极端的供电电压的压差，降低上电瞬间接触打火的概率。

另，本发明的一种供电装置，包括第一电池包111和第二电池包112，以及如上面任意一项的双电池包充电电路；其中，第一电池包111的正极连接电芯正极端，第二电池包112的负极连接电芯负极端，所示第一电池包111的负极与第二电池包112的正极经串联节点120串联连接。具体的，可以设置包含上面的充电电路的双电池包供电装置，其中第一电池包111和第二电池包112通过串联节点120串联连接，第一电池包111的正极连接电芯正极端，第二电池包112的负极连接电芯负极端，实现对外部电路的供电。

本发明还构造一种电子设备，包括上面的供电装置。具体的，也可以将该供电装置设置在电子设备中，实现对电子设备内部电路的供电。例如，电池供电的割草机，打草机、吹风机等园林工具，电池供电的电钻、电锯、角磨机等电动工具，电池供电吸尘器、洗地机等清洁类工具。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种双电池包充电电路，用于连接容性负载，其特征在于，包括：与所述容性负载第一端连接的电芯正极端，与所述容性负载第二端连接的电芯负极端，设置于所述电芯正极端与所述电芯负极端之间用于电池包串联连接的串联节点，连接所述串联节点和所述所述容性负载的第一开关和第二开关；

其中，所述串联节点在所述第一开关导通时与所述容性负载的第二端导通，所述串联节点在所述第二开关导通时与所述容性负载的第一端导通。

2.根据权利要求1所述的双电池包充电电路，其特征在于，还包括限流单元，所述第一开关和所述第二开关分别经所述限流单元连接所述串联节点。

3.根据权利要求2所述的双电池包充电电路，其特征在于，所述限流单元包括第一电阻，所述第一开关和所述第二开关分别经所述第一电阻连接所述串联节点。

4.根据权利要求3所述的双电池包充电电路，其特征在于，

所述第一开关包括第一二极管D21，所述第一二极管D21的正极连接所述电芯负极端，所述第一二极管D21的负极连接所述第一电阻；和/或

所述第二开关包括第二二极管D22，所述第二二极管D22的正极连接所述第一电阻，所述第二二极管D22的负极连接所述电芯正极端。

5.根据权利要求3所述的双电池包充电电路，其特征在于，

所述第一开关包括第一三极管Q31、第三二极管D31、第四电阻R32和第五电阻R33，所述第一三极管Q31的基极经所述第四电阻R32连接所述第一三极管Q31的集电极，所述第一三极管Q31的集电极连接所述第一电阻，所述第一三极管Q31的基极经所述第五电阻R33连接所述第三二极管D31的正极，所述第三二极管D31的正极连接所述电芯负极端，所述第一三极管Q31的发射极连接所述第三二极管D31的负极；和/或

所述第二开关包括第二三极管Q32、第四二极管D32、第六电阻R34和第七电阻R35，所述第二三极管Q32的基极经所述第六电阻R34连接所述第二三极管Q32的集电极，所述第二三极管Q32的集电极连接所述电芯正极端，所述第二三极管Q32的基极经所述第七电阻R35连接所述第四二极管D32的正极，所述第四二极管D32的正极连接所述第一电阻，所述第二三极管Q32的发射极连接所述第四二极管D32的负极。

6.根据权利要求5所述的双电池包充电电路，其特征在于，所述第一三极管Q31和所述第二三极管Q32均为PNP型三极管。

7.根据权利要求3所述的双电池包充电电路，其特征在于，

所述第一开关包括第一MOS管Q41、第五二极管D41、第八电阻R42和第九电阻R43，所述第一MOS管Q41的栅极经所述第八电阻R42连接所述第一MOS管Q41的源极，所述第一MOS管Q41的源极连接所述第一电阻，所述第一MOS管Q41的基极经所述第九电阻R43连接所述第五二极管D41的正极，所述第五二极管D41的正极连接所述电芯负极，所述第一MOS管Q41的漏极连接所述第五二极管D41的负极；和/或

所述第二开关包括第二MOS管Q42、第六二极管D42、第十电阻R44和第十一电阻R45，所述第二MOS管Q42的栅极经所述第十电阻R44连接所述第二MOS管Q42的源极，所述第二MOS管Q42的源极连接所述电芯正极端，所述第二MOS管Q42的栅极经所述第十一电阻R45连接所述第六二极管D42的正极，所述第六二极管D42的正极连接所述第一电阻，所述第二MOS管Q42的漏极连接所述第六二极管D42的负极。

8.根据权利要求7所述的双电池包充电电路，其特征在于，所述第一MOS管Q41和所述第二MOS管Q42均为N型MOS管。

9.一种供电装置，其特征在于，包括第一电池包和第二电池包，以及如权利要求1-8任一项所述的双电池包充电电路；其中，所述第一电池包的正极连接电芯正极端，所述第二电池包的负极连接所述电芯负极端，所示第一电池包的负极与所述第二电池包的正极经所述串联节点串联连接。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求9所述的供电装置。