CN110247449A - 平衡车电池供电以及电源管理的电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平衡车电池供电以及电源管理的电路，包括电池包端电路和控制器端电路，电池包端电路包括电池、电池保护板、电源正输出端、放电保护端，控制器端电路包括控制器；控制器的正电源输入端连接电源正输出端，控制器的负电源输入端连接电池的负极，以直接从电池取电以避免放电时因电池保护板放电保护作用而掉电；控制器的检测端与放电保护端连接，以便监测电池保护板是否输出放电保护信号，并在检测到所述放电保护信号时确定可以安全断电后进入低功耗状态以实现放电保护，如此在保证放电保护的基础上，避免传统电池保护方法中直接关断电池输出导致控制器突然失电的风险，且本发明不需要特别定制的保护板，几乎任何常规保护板都可适用。
Description
技术领域
本发明涉及平衡车领域，尤其涉及一种平衡车电池供电以及电源管理的电路。
背景技术
参考图1，是传统平衡车电池供电以及电源管理的电路的电路图，其包括电池包端电路和控制器端电路，所述电池包端电路包括电池1、电源正输出端BAT+、放电保护端P-、电池保护板4，所述控制器端电路包括控制器9，电源正输出端BAT+、放电保护端P-分别连接控制器9的正、负电源输入端，以实现给控制器端电路供电。其中，放电保护端P-与电池1的负极之间设置有充电开关3和放电开关2，一旦电池保护板4判定需要进行放电保护时，会输出放电保护信号给放电开关2，从而控制放电开关2断开，如此可以断开给控制器电路的供电，从而实现放电保护。可见，这种放电保护方式直接关断电池1的输出，会导致控制器9突然失电的风险。
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传统电池保护方法中直接关断电池输出导致控制器突然失电的缺陷，提供一种平衡车电池供电以及电源管理的电路。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种平衡车电池供电以及电源管理的电路，包括电池包端电路和控制器端电路，所述电池包端电路包括电池、电池保护板、电源正输出端、放电保护端，所述控制器端电路包括控制器，所述控制器的正电源输入端连接所述电源正输出端；
所述控制器的负电源输入端连接所述电池的负极，以直接从所述电池取电以避免放电时因电池保护板放电保护作用而掉电；
所述控制器的检测端与放电保护端连接，以便监测所述电池保护板是否输出放电保护信号，并在检测到所述放电保护信号时进入低功耗状态以实现放电保护。
优选地，所述控制器端电路还包括放电保护信号检测电路，所述放电保护信号检测电路连接于所述控制器的检测端和所述放电保护端之间，以在检测到所述电池保护板的放电保护信号时触发所述控制器进入低功耗状态。
优选地，所述放电保护信号检测电路包括分压网络。
优选地，所述分压网络包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻的第一端连接电源正输出端，所述第一分压电阻的第二端同时连接所述第二分压电阻的第一端、放电保护端、所述控制器的检测端，所述第二分压电阻的第二端连接所述电池的负极。
优选地，所述分压网络包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻的第一端连接放电保护端，所述第一分压电阻的第二端同时连接所述第二分压电阻的第一端、所述控制器的检测端，所述第二分压电阻的第二端连接所述电池的负极。
优选地，所述电池包端电路还包括放电开关、充电开关和充电接口，所述放电开关的受控端连接所述电池保护板的放电保护信号输出端口，所述充电开关的受控端连接所述电池保护板的充电保护信号输出端口，所述充电开关与放电开关串接于所述电池的负极与放电保护端之间，所述充电接口的负极连接所述放电保护端，所述充电接口的正极连接所述电池的正极。
优选地，所述电池包端电路还包括放电开关、充电开关和充电接口，所述放电开关的受控端连接所述电池保护板的放电保护信号输出端口，所述充电开关的受控端连接所述电池保护板的充电保护信号输出端口，所述放电开关连接于所述电池的负极与放电保护端之间，所述充电开关连接于所述充电接口的负极和所述电池的负极之间，所述充电接口的正极连接所述电池的正极。
优选地，所述电池保护板的放电保护信号输出端口直接连接所述放电保护端；
所述电池包端电路还包括充电开关和充电接口，所述充电接口的正极连接所述电池的正极，所述充电开关的受控端连接所述电池保护板的充电保护信号输出端口，所述充电开关连接于所述充电接口的负极和所述电池的负极之间。
优选地，所述控制器(9)的正电源输入端/负电源输入端与所述电池(1)的正极/负极之间连接有一个机械开关,用于控制整个所述控制器端电路的上电；或者，所述控制器(9)与一个机械唤醒开关相连，所述控制器(9)在进入低功耗状态后，在未检测到放电保护信号时若接收到所述机械唤醒开关的唤醒信号则恢复至正常工作状态。
优选地，所述控制器的负电源输入端与所述电池的负极之间连接有保险丝；和/或，所述电源正输出端与所述电池的正极之间连接有保险丝。
本发明的平衡车电池供电以及电源管理的电路，具有以下有益效果：本发明中，一方面，控制器直接从电池取电，不再从原来的放电保护端取电，所以可以避开电池保护板的放电控制，避免放电时因电池保护板的放电保护作用而掉电；二方面，为了实现放电保护，所述控制器的检测端与放电保护端连接，如此可以监测电池保护板是否输出放电保护信号，控制器在检测到所述放电保护信号时进入低功耗状态，从而可以实现放电保护，从以上两方面入手，在保证放电保护的基础上，避免了传统电池保护方法中直接关断电池输出导致控制器突然失电的风险，而且本发明不需要特别定制的保护板，几乎任何无通讯的常规保护板都可以适用。
附图说明
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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：
图1是传统平衡车电池供电以及电源管理的电路的电路图；
图2是本发明平衡车电池供电以及电源管理的电路的实施例一的电路图；
图3是本发明平衡车电池供电以及电源管理的电路的实施例二的电路图；
图4是本发明平衡车电池供电以及电源管理的电路的实施例三的电路图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，本文所述的“相连”或“连接”，不仅仅包括将两个实体直接相连，也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明总的思路是：一方面，控制器的负电源输入端不再从原来的放电保护端取电，而是改为直接从电池取电，如此可以避开电池保护板的放电控制，避免放电时因电池保护板的放电保护作用而掉电；二方面，为了实现放电保护，所述控制器的检测端与放电保护端连接，如此可以监测电池保护板是否输出放电保护信号，控制器在检测到所述放电保护信号时进入低功耗状态，从而可以实现放电保护，从以上两方面入手，在保证放电保护的基础上，避免了传统电池保护方法中直接关断电池输出导致控制器突然失电的风险，而且本发明不需要特别定制的保护板，几乎任何无通讯的常规保护板都可以适用。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
实施例一
参考图2，本实施例中的平衡车电池供电以及电源管理的电路，包括左侧的虚框所示的电池包端电路和右侧虚框所示的控制器端电路。
其中，所述电池包端电路包括电池1、电池保护板4、放电开关2、充电开关3、充电接口6、电源正输出端BAT+、放电保护端P-。放电开关2、充电开关3均为N型MOS管。
其中，电源正输出端BAT+、放电保护端P-与传统平衡车电池供电以及电源管理的电路相同，即电源正输出端BAT+与电池1的正极之间连接保险丝5，所述充电开关3与放电开关2串接于所述电池1的负极与放电保护端P-之间，所述充电开关3的受控端连接所述电池保护板4的充电保护信号输出端口，所述放电开关2的受控端连接所述电池保护板4的放电保护信号输出端口。
另外，所述充电接口6与传统平衡车电池供电以及电源管理的电路相同，充电接口6的负极连接所述放电保护端P-，所述充电接口6的正极连接所述电池1的正极。
本实施例与传统电路的改进之处在于两个方面，一方面是，所述控制器9的负电源输入端连接所述电池1的负极，相比于现有的电池包端电路和控制器端电路之间的电源正输出端BAT+、放电保护端P-两个连接端而言，本实施例相当于增加了电源负输出端BAT-，如此，控制器端电路可以直接从所述电池1取电以避免放电时因电池保护板4放电保护作用而掉电。
另一方面，由于控制器端电路直接与电池负极连接的取电设计，避开了电池保护板4的放电保护控制，所以为了实现放电保护，本是实施例中，所述控制器9的检测端与放电保护端P-连接，以便监测所述电池保护板4是否输出放电保护信号，并在检测到所述放电保护信号时进入低功耗状态以实现放电保护。
具体的，因为本实施例中控制器9的选型使得其各端口电压小于等于5V，而放电保护端P-的信号一般超过5V，所以本实施例中，不能由控制器9的检测端直接检测放电保护端P-的信号，为此，本实施例中所述控制器端电路还包括放电保护信号检测电路，所述放电保护信号检测电路连接于所述控制器9的检测端和所述放电保护端P-之间，以在检测到所述电池保护板4的放电保护信号时触发所述控制器9进入低功耗状态。
可以理解的是，一般控制器9进入低功耗状态是控制其中的驱动部分断电，所以在进入低功耗状态之前，需要先确定是否可以安全断电，如果可以才进入低功耗状态。
需要说明的是，低功耗状态是控制器9本身可以控制进入的一种状态，具体该状态是如何实现的，本实施例并不限制，也不需对此状态本身进行改进，例如，低功耗状态可以是休眠状态。本实施例中，控制器9只需在检测到电池保护板4输出了放电保护信号时进入该状态即可。
更具体的，放电保护信号检测电路可以采用分压网络。例如，所述分压网络包括第一分压电阻7和第二分压电阻8，所述第一分压电阻7的第一端连接电源正输出端BAT+，所述第一分压电阻7的第二端同时连接所述第二分压电阻8的第一端、放电保护端P-、所述控制器9的检测端，所述第二分压电阻8的第二端连接所述电池的负极即电源负输出端BAT-。
需要说明的是，本文中所提到的电源正输出端BAT+、放电保护端P-、电池保护板4、电源负输出端BAT-、正电源输入端、负电源输入端，并不是必须是实物的端口，而是可以说一种虚拟端，这种虚拟端代表的是电池包端电路和控制器端电路的连接位置。
另外，本实施例中的电池保护板4可以不需要特别定制的保护板，几乎任何无通讯的常规保护板都可以适用。
另外，本实施例中，所述电源正输出端BAT+与所述电池1的正极之间连接有保险丝。可以理解的是，保险丝还可以是连接于所述控制器9的负电源输入端与所述电池1的负极之间。
本实施例的工作原理如下：放电开关2、充电开关3的控制与原有的控制过程完全相同，电池1的能量不通过任何开关器件直接接入控制器端电路。正常工作时，电池保护板4的放电保护信号输出端口、充电保护信号输出端口都输出高电平，放电保护端P-与电池1的负极之间的开关2、3都是导通而变成低阻，电阻7、8组成的分压网络输出低电平。发生放电保护时，电池保护板4的放电保护信号输出端口输出低电平，P-与电池1的负极之间的开关2断开变成高阻，电阻7、8组成的分压网络输出高电平，控制器9检测到这一电平变化后即可认为电池保护板4输出了放电保护信号，于是控制器9在保证使用安全的情况下进入低耗电的休眠状态，从而等待充电或等待故障处理，从而避免了传统电池保护方法中直接关断电池1的负极输出导致控制器9突然失电的风险。
另外，需要说明的是，有的控制器9的端口可以承受5V以上的电压，例如有的控制器内部已经有了类似实施例一种的高阻值的电阻7，控制器内还使用了二极管向控制器正极嵌位，所以不用担心输入电压幅值过大的问题，所以可以由控制器9的检测端直接检测放电保护端P-的信号，如此则可以省略掉分压网络，此也在本发明的保护范围之内。
优选地，在其他实施例中，所述控制端电路还可以包括与所述控制器9连接的报警电路，控制器9在检测到所述电池保护板4的放电保护信号时可以触发报警电路启动报警，比如可以采用声光和/或鸣笛方式报警。
优选地，本发明还可以提供一个可供操作人员介入控制的机械开关，该机械开关连接于所述控制器9的负电源输入端与所述电池1的负极之间。例如，当操作人员接收到报警信息时，可以通过手动断开该机械开关实现断开控制端电路的供电，然后可以在接通机械开关，以控制整个所述控制器端电路重新上电恢复正常工作状态。可以理解的是，该机械开关还可以连接于所述控制器9的正电源输入端与所述电池1的正极之间。
优选地，还可以设计所述控制器9与一个机械唤醒开关相连，机械唤醒开关用于在按压时输出唤醒信号。所述控制器9在进入低功耗状态后，如果P-处于正常信号状态时(即控制器9未检测到放电保护信号时)，若控制器9接收到所述机械唤醒开关的唤醒信号则恢复至正常工作状态。
实施例二
参考图3，前述实施例一中充电开关3与放电开关2是串接在同一个路径中，与实施例一相比，本实施例的不同之处仅在于，充电开关3与放电开关2不是串接在同一个路径中，而是分开的两个路径中的。具体的，所述放电开关2连接于所述电池1的负极与放电保护端P-之间，所述充电开关3连接于所述充电接口6的负极和所述电池1的负极之间，所述充电接口6的正极连接所述电池1的正极。
本实施例中放电开关2、充电开关3的控制与原有的控制过程完全相同，本实施例的工作原理同实施例一，此处不再赘述。
实施例三
参考图4，本实施例与前述两个实施例的不同之处在于：
一是，分压网络的组成方式改变，具体的，所述第一分压电阻7的第一端连接放电保护端P-，所述第一分压电阻7的第二端同时连接所述第二分压电阻8的第一端、所述控制器的检测端，所述第二分压电阻8的第二端连接所述电池的负极。可以理解的是，实施例一、二中，也可以采用本实施例的分压网络，本实施例的分压网络也可以采用实施例一、二的分压网络。
二是，省了掉了实施例一、二中的放电开关2，所述电池保护板4的放电保护信号输出端口改为直接连接所述放电保护端P-。充电开关3的连接方式与实施例二同理。
本实施例的工作原理如下：放电开关2、充电开关3的控制与原有的控制过程完全相同，电池1的能量不通过任何开关器件直接接入控制器端电路。正常工作时，电池保护板4的放电保护信号输出端口、充电保护信号输出端口都输出高电平，电阻7、8组成的分压网络输出高电平。发生放电保护时，电池保护板4的放电保护信号输出端口输出低电平，电阻7、8组成的分压网络输出低电平，控制器9检测到这一电平变化后即可认为电池保护板4输出了放电保护信号，于是控制器9在保证使用安全的情况下进入低耗电的休眠状态，从而等待充电或等待故障处理，从而避免了传统电池保护方法中直接关断电池1的负极输出导致控制器9突然失电的风险。
综上所述，本发明的平衡车电池供电以及电源管理的电路，具有以下有益效果：本发明中，一方面，控制器直接从电池取电，不再从原来的放电保护端取电，所以可以避开电池保护板的放电控制，避免放电时因电池保护板的放电保护作用而掉电；二方面，为了实现放电保护，所述控制器的检测端与放电保护端连接，如此可以监测电池保护板是否输出放电保护信号，控制器在检测到所述放电保护信号时进入低功耗状态，从而可以实现放电保护，从以上两方面入手，在保证放电保护的基础上，避免了传统电池保护方法中直接关断电池输出导致控制器突然失电的风险，而且本发明不需要特别定制的保护板，几乎任何无通讯的常规保护板都可以适用。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种平衡车电池供电以及电源管理的电路，包括电池包端电路和控制器端电路，所述电池包端电路包括电池(1)、电池保护板(4)、电源正输出端(BAT+)、放电保护端(P-)，所述控制器端电路包括控制器(9)，所述控制器(9)的正电源输入端连接所述电源正输出端(BAT+)，其特征在于：
所述控制器(9)的负电源输入端连接所述电池(1)的负极，以直接从所述电池(1)取电以避免放电时因电池保护板(4)放电保护作用而掉电；
所述控制器(9)的检测端与放电保护端(P-)连接，以便监测所述电池保护板(4)是否输出放电保护信号，并在检测到所述放电保护信号时进入低功耗状态以实现放电保护。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制器端电路还包括放电保护信号检测电路，所述放电保护信号检测电路连接于所述控制器(9)的检测端和所述放电保护端(P-)之间，以在检测到所述电池保护板(4)的放电保护信号时触发所述控制器(9)进入低功耗状态。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述放电保护信号检测电路包括分压网络。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述分压网络包括第一分压电阻(7)和第二分压电阻(8)，所述第一分压电阻(7)的第一端连接电源正输出端(BAT+)，所述第一分压电阻(7)的第二端同时连接所述第二分压电阻(8)的第一端、放电保护端(P-)、所述控制器(9)的检测端，所述第二分压电阻(8)的第二端连接所述电池的负极。
5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述分压网络包括第一分压电阻(7)和第二分压电阻(8)，所述第一分压电阻(7)的第一端连接放电保护端(P-)，所述第一分压电阻(7)的第二端同时连接所述第二分压电阻(8)的第一端、所述控制器的检测端，所述第二分压电阻(8)的第二端连接所述电池的负极。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电路，其特征在于，所述电池包端电路还包括放电开关(2)、充电开关(3)和充电接口(6)，所述放电开关(2)的受控端连接所述电池保护板(4)的放电保护信号输出端口，所述充电开关(3)的受控端连接所述电池保护板(4)的充电保护信号输出端口，所述充电开关(3)与放电开关(2)串接于所述电池(1)的负极与放电保护端(P-)之间，所述充电接口(6)的负极连接所述放电保护端(P-)，所述充电接口(6)的正极连接所述电池(1)的正极。
7.根据权利要求1-5任一项所述的电路，其特征在于，所述电池包端电路还包括放电开关(2)、充电开关(3)和充电接口(6)，所述放电开关(2)的受控端连接所述电池保护板(4)的放电保护信号输出端口，所述充电开关(3)的受控端连接所述电池保护板(4)的充电保护信号输出端口，所述放电开关(2)连接于所述电池(1)的负极与放电保护端(P-)之间，所述充电开关(3)连接于所述充电接口(6)的负极和所述电池(1)的负极之间，所述充电接口(6)的正极连接所述电池(1)的正极。
8.根据权利要求1-5任一项所述的电路，其特征在于，所述电池保护板(4)的放电保护信号输出端口直接连接所述放电保护端(P-)；
所述电池包端电路还包括充电开关(3)和充电接口(6)，所述充电接口(6)的正极连接所述电池(1)的正极，所述充电开关(3)的受控端连接所述电池保护板(4)的充电保护信号输出端口，所述充电开关(3)连接于所述充电接口(6)的负极和所述电池(1)的负极之间。
9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制器(9)的正电源输入端/负电源输入端与所述电池(1)的正极/负极之间连接有一个机械开关,用于控制整个所述控制器端电路的上电；或者，所述控制器(9)与一个机械唤醒开关相连，所述控制器(9)在进入低功耗状态后，在未检测到放电保护信号时若接收到所述机械唤醒开关的唤醒信号则恢复至正常工作状态。
10.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制器(9)的负电源输入端与所述电池(1)的负极之间连接有保险丝；和/或，所述电源正输出端(BAT+)与所述电池(1)的正极之间连接有保险丝。
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- 2019-06-14 CN CN201910514545.7A patent/CN110247449A/zh active Pending
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