CN110970961A - 用电保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用电保护电路，涉及电池电力领域。该用电保护电路，包括串联的电池包、主正开关、负载器件和主负开关，主正开关和/或主负开关包括至少一个半导体开关；用电保护电路中的主正开关和/或主负开关并联有保护模块，保护模块用于主正开关和/或主负开关断开时，吸收主正开关和/或主负开关两端的电能。利用本发明的技术方案能够提高用电保护电路的安全性。

Description

用电保护电路
技术领域
本发明涉及电池电力领域，尤其涉及一种用电保护电路。
背景技术
随着新能源的快速发展，新能源可以为越来越多的设备提供动力，比如电池模组、电池包等可作为动力源为新能源汽车、新能源船舶、新能源飞机等等提供动力。
在新能源汽车、新能源船舶、新能源飞机等设备中，存在用电电路，电池模组、电池包等通过用电电路为用电负载供电。在具体实施过程中，在用电电路中设置开关来控制用电电路的导通。用电电路中存在各种等效电容、等效电感等。在开关断开时，等效电容、等效电感以及用电负载可能会发生的异常情况会对开关两端的电势造成不良影响。比如，开关断开后，可能会发生开关被电击穿的情况。降低了用电电路的安全性。
发明内容
本发明实施例提供了一种用电保护电路，能够提高了用电保护电路的安全性。
本发明实施例提供了一种用电保护电路，其特征在于，包括串联的电池包、主正开关、负载器件和主负开关，主正开关和/或主负开关包括至少一个半导体开关；用电保护电路中的主正开关和/或主负开关并联有保护模块，保护模块用于主正开关和/或主负开关断开时，吸收主正开关和/或主负开关两端的电能。
在本发明实施例的用电保护电路中，在主正开关和/或主负开关上并联设置有保护模块。保护模块可在主正开关和/或主负开关断开时，吸收主正开关和/或主负开关两端的电能。避免主正开关和/或主负开关断开时，用电电路的其他部分产生异常使得主正开关和/或主负开关两端的电压增大产生尖峰电压，而导致的主正开关和/或主负开关被击穿或其他电路损坏。从而提高了用电保护电路的安全性。
附图说明
从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
图1为本发明一实施例中一种用电保护电路的结构示意图；
图2为本发明另一实施例中一种用电保护电路的结构示意图；
图3为本发明又一实施例中一种用电保护电路的结构示意图；
图4为本发明再一实施例中一种用电保护电路的结构示意图；
图5为本发明又一实施例中的用电保护电路的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。
本发明实施例提供了一种用电保护电路，可应用于利用电池包的电能为负载器件供电的场景中。电池包包括至少一个电池模组或至少一个电池单元，在此并不限定。电池包可应用于电动汽车，作为电动汽车的动力源。负载器件可为电动汽车中的用电器件，比如电机、车内空调、车载播放器等等。
图1为本发明一实施例中一种用电保护电路的结构示意图。如图1所示，该用电保护电路包括串联的电池包P1、主正开关P2、负载器件P4和主负开关P3。
主正开关P2与电池包P1的正极连接。主负开关P3与电池包P1的负极连接。负载器件P4是用电器件的集合，用电器件的数目可以为一个，也可以为多个，在此并不限定。为了便于说明，在本发明实施例中，将所有用电器件等效为一个负载器件P4。负载器件P4在本发明实施例中等效为负载电容，以便进行说明。
在一个示例中，如图1所示，电池包P1的正极与主正开关P2的第一端连接。主正开关P2的第二端与负载器件P4的一端连接。负载器件P4的另一端与主负开关P3的第一端连接。主负开关P3的第二端与电池包P1的负极连接。
在本发明实施例中，以用电保护电路中存在的寄生电感为例进行说明。电池包P1的正极与主正开关P2之间存在寄生电感。主正开关P2与负载器件P4之间存在寄生电感。负载器件P4与主负开关P3之间存在寄生电感。主负开关P3与电池包P1之间存在寄生电感。在主正开关P2由闭合至断开时，主正开关P2两端的寄生电感会产生感应电动势，使得主正开关P2两侧的电压增大，形成尖峰电压。而且根据电感电流以及电感电压的特性，主正开关P2的开关频率越高，主正开关P2导通时通过的电流越大，主正开关P2的两端产生的感应电动势越大。同理，主负开关P3的两端也会在主负开关P3断开时产生感应电动势。为了便于理解，在图1中示出了等效出的寄生电感L1、L2、L3和L4。
其中，主正开关P2和/或主负开关P3包括至少一个半导体开关。比如，主正开关P2和主负开关P3均为半导体开关。又比如，主正开关P2为继电器，主负开关P3为半导体开关。还比如，主正开关P2为半导体开关，主负开关P3为继电器。
在一些示例中，半导体开关可包括金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)或绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)。需要说明的是，MOSFET具有栅极、源级和漏级。MOSEFT从源级到漏级之间存在寄生二极管，即存在一个导通方向为源级到漏级的二极管。IGBT中也可设置有二极管，该二极管的导通方向为源级到漏级。IGBT中也可不设置二极管，在此并不限定。
用电保护电路中的主正开关P2和/或主负开关P3并联有保护模块。具体的，在一些示例中，可为主正开关P2设置与主正开关P2并联的保护模块，也可为主负开关P3设置与主负开关P3并联的保护模块，还可同时为主正开关P2和主负开关P3各设置一个并联的保护模块。该保护模块用于主正开关P2和/或主负开关P3断开时，吸收主正开关P2和/或主负开关P3两端的电能。
需要说明的是，与主正开关P2并联的保护模块和与主负开关P3并联的保护模块可以为不同器件组成的不同结构的模块，也可为相同器件的相同结构的模块，在此并不限定。比如，主正开关P2与第一保护模块P51并联，主负开关P3与第二保护模块P52并联。
在实际操作中，主正开关P2和/或主负开关P3断开时，用电保护电路中存在的各种等效电容(如寄生电容)、等效电感(寄生电感)，以及用电负载可能出现的异常状态，均有可能为主正开关P2和/或主负开关P3，或者整个用电保护电路带来不良影响，使得主正开关P2和/或主负开关P3两端的电压增大。保护模块可吸收主正开关P2和/或主负开关P3两端的电能，从而降低并稳定主正开关P2和/或主负开关P3两端的电压。
比如，假设图1中的主正开关P2与主负开关P3均为半导体开关。如图1所示，保护模块包括第一保护模块P51和第二保护模块P52。主正开关P2并联有第一保护模块P51，主负开关P3并联有第二保护模块P52。
在本发明实施例的用电保护电路中，在主正开关P2和/或主负开关P3上并联设置有保护模块。保护模块可在主正开关P2和/或主负开关P3断开时，吸收主正开关P2和/或主负开关P3两端的电能。避免主正开关P2和/或主负开关P3断开时，用电电路的其他部分产生异常使得主正开关P2和/或主负开关P3两端的电压增大产生尖峰电压，而导致的主正开关P2和/或主负开关P3被击穿或其他电路损坏。从而提高了用电保护电路的安全性。而且，保护模块吸收主正开关P2和/或主负开关P3两端的电能，使得主正开关P2和/或主负开关P3的开关频率不再受用电电路的其他部分产生的异常的限制，从而可提高主正开关P2和/或主负开关P3在用电回路中的开关效率。
在另一个实施例中，用电保护电路还可包括防反开关P7。为了便于说明，以主正开关P2、主负开关P3、防反开关P7均为半导体开关，且半导体开关为MOSFET为例进行说明。图2为本发明另一实施例中一种用电保护电路的结构示意图。如图2所示，在图1的基础上，该用电保护电路还可包括防反开关P7、稳压模块P6和电压钳制模块P8。
防反开关P7的第一端与主负开关P3的第一端连接，防反开关P7的第二端与负载器件P4的一端连接。在用电保护电路中充电过程与放电过程共用主负开关的情况下，防反开关P7可作为充电过程中用电保护电路中的主负控制开关。
在电池包P1放电的过程中，防反开关P7、主负开关P3、主正开关P2均导通。若遇到紧急工况需要断开回路，防反开关P7和主正开关P2可导通，控制主负开关P3断开。
稳压模块P6的一端与主正开关P2的第一端连接，稳压模块P6的另一端与主负开关P3的第二端连接。稳压模块P6用于稳定主正开关P2的第一端与主负开关P3的第二端之间的电势差。稳压模块P6具有储存电能的作用，从而在主正开关P2和/或主负开关P3断开时，吸收瞬间产生的大电流，从而将主正开关P2的第一端与主负开关P3的第二端之间的电势差稳定在一个标准范围内。
电压钳制模块P8与负载器件P4并联。电压钳制模块P8用于稳定负载器件P4两端的电压。若负载器件P4的的寄生电容产生的感应电动势导致负载器件P4两端电势差过大，电压钳制模块P8用于减小负载器件P4两端的电势差，使得负载器件P4两端的电势差稳定在一个标准范围内。
如图2所示，与主正开关P2并联的第一保护模块P51可具体包括第一储能单元P511、第一慢充支路P512和第一快充支路P513。
第一储能单元P511的一端与主正开关P2的第一端连接。第一储能单元P511的另一端与第一慢充支路P512的一端及第一快充支路P513的一端连接。第一储能单元P511用于存储主正开关P2两端的电能。
第一慢充支路P512的另一端与主正开关P2的第二端连接。第一慢充支路P512用于向第一储能单元P511传输主正开关P2两端的电能。第一慢充支路P512还用于主正开关P2导通时，传输第一储能单元P511释放的电能。即主正开关P2导通时，第一储能单元P511通过第一慢充支路P512释放电能。
第一快充支路P513的另一端与主正开关P2的第二端连接。第一快充支路P513用于若主正开关P2的第一端与主正开关P2的第二端之间的电势差高于或等于快充开启电势差阈值，向第一储能单元P511传输主正开关P2两端的电能。
需要说明的是，主正开关P2的第一端与主正开关P2的第二端之间的电势差低于快充开启电势差阈值的情况下，第一慢充支路P512向第一储能单元P511传输主正开关P2两端的电能。主正开关P2的第一端与主正开关P2的第二端之间的电势差高于或等于快充开启电势差阈值的情况下，第一慢充支路P512和第一快充支路P513共同向第一储能单元P511传输主正开关P2两端的电能。
在一些示例中，第一慢充支路P512向第一储能单元P511传输主正开关P2两端的电能的速度，慢于第一快充支路P513向第一储能单元P511传输主正开关P2两端的电能的速度。
根据主正开关P2的第一端与第二端之间的电势差的大小，导通第一慢充支路P512、第一快充支路P513传输主正开关P2两端的电能，稳定主正开关P2两端的电势差。
如图2所示，与主负开关P3并联的第一保护模块P51可具体包括第二储能单元P521、第二慢充支路P522和第二快充支路P523。
第二储能单元P521的一端与主负开关P3的第一端连接。第二储能单元P521的另一端与第二慢充支路P522的一端及第二快充支路P523的一端连接。第二储能单元P521用于存储主负开关P3两端的电能。
第二慢充支路P522的另一端与主负开关P3的第二端连接。第二慢充支路P522用于向第二储能单元P521传输主负开关P3两端的电能。第二慢充支路P522还用于主负开关P3导通时，传输第二储能单元P521释放的电能。即主负开关P3导通时，第二储能单元P521通过第二慢充支路P522释放电能。
第二快充支路P523的另一端与主负开关P3的第二端连接。第二快充支路P523用于若主负开关P3的第一端与主负开关P3的第二端之间的电势差高于或等于快充开启电势差阈值，向第二储能单元P521传输主负开关P3两端的电能。
需要说明的是，主负开关P3的第一端与主负开关P3的第二端之间的电势差低于快充开启电势差阈值的情况下，第二慢充支路P522向第二储能单元P521传输主负开关P3两端的电能。主负开关P3的第一端与主负开关P3的第二端之间的电势差高于或等于快充开启电势差阈值的情况下，第二慢充支路P522和第二快充支路P523共同向第二储能单元P521传输主负开关P3两端的电能。
在一些示例中，第二慢充支路P522向第二储能单元P521传输主负开关P3两端的电能的速度，慢于第二快充支路P523向第二储能单元P521传输主负开关P3两端的电能的速度。
根据主负开关P3的第一端与第二端之间的电势差的大小，导通第二慢充支路P522、第二快充支路P523传输主负开关P3两端的电能，稳定主负开关P3两端的电势差。
以主正开关P2、主负开关P3、防反开关P7均为主正开关P2，且主正开关P2为MOSFET为例进行说明。图3为本发明又一实施例中一种用电保护电路的结构示意图。如图3所示，上述实施例中的第一储能单元P511包括第一电容C1。第一慢充支路P512包括第一电阻集合R1。第一快充支路P513包括第一二极管D1和第二电阻集合R2。第二储能单元P521包括第二电容C2。第二慢充支路P512包括第三电阻集合R3。第二快充支路P523包括第二二极管D2和第四电阻集合R4。稳压模块P6包括第三电容C3。电压钳制模块P8包括第三二极管D3。图3中的负载器件P4用负载电容表示。
第一电容C1的一端与主正开关P2的第一端连接。第一电容C1的另一端与第一慢充支路P512的一端及第一快充支路P513的一端连接。
第一电阻集合R1的一端与第一储能单元P511的另一端及第一快充支路P513的一端连接。第一电阻集合R1的另一端与主正开关P2的第二端连接。所示第一电阻集合R1包括至少一个电阻。
第一二极管D1的阳极与第一电阻集合R1的一端及第一储能单元P511的另一端连接。第一二极管D1的阴极与第二电阻集合R2的一端连接。第二电阻集合R2的另一端与主正开关P2的第二端及第一电阻集合R1的另一端连接。所示第二电阻集合R2包括至少一个电阻。
上述实施例中的第二储能单元P521包括第一电容C1。第二慢充支路P522包括第三电阻集合R3。第二快充支路P523包括第二二极管D2和第四电阻集合R4。稳压模块P6包括第二电容C2。电压钳制模块P8包括第二二极管D2。图3中的负载器件P4用负载电容表示。
第一电容C1的一端与主负开关P3的第一端连接。第一电容C1的另一端与第二慢充支路P522的一端及第二快充支路P523的一端连接。
第三电阻集合R3的一端与第二储能单元P521的另一端及第二快充支路P523的一端连接。第三电阻集合R3的另一端与主负开关P3的第二端连接。所示第三电阻集合R3包括至少一个电阻。
第二二极管D2的阳极与第三电阻集合R3的一端及第二储能单元P521的另一端连接。第二二极管D2的阴极与第四电阻集合R4的一端连接。第四电阻集合R4的另一端与主负开关P3的第二端及第三电阻集合R3的另一端连接。所示第四电阻集合R4包括至少一个电阻。
第三电容C3的一端与主正开关P2的第一端连接，第三电容C3的另一端与主负开关P3的第二端连接。
第三二极管D3与负载器件P4并联，具体的，第三二极管D3的阳极与负载器件P4的一端连接，第三二极管D3的阴极与负载器件P4的另一端连接。
下面以用电保护电路中的寄生电感导致半导体开关的两端的电压升高为例进行说明。若主正开关P2断开，用电保护电路的回路中电流减小，寄生电感均产生了与电池包P1方向相反的感应电动势。图3中等效出的寄生电感包括L1、L2、L3和L4。将寄生电感L1、L2、L3和L4各自的感应电动势分别记为E1、E2、E3和E4。寄生电感L1、L2、L3和L4上标示的“+”和“-”分别表示感应电动势的正极和负极。
为了便于说明，主正开关P2的第一端记为E点，主正开关P2的第二端记为A点，主负开关P3的第一端与防反开关P7的第一端之间的连接点记为C点，主负开关P3的第二端记为D点。防反开关P7的第二端记为B点。
记负载器件P4等效出的电容存储的电压为V_C_Load，电池包P1的正极的电位为V_PACK，寄生电感L1、L2、L3和L4产生的感应电动势分别为E1、E2、E3和E4。寄生电感L1、L2、L3和L4产生的感应电动势的方向均电池包P1放电时的电流方向相反。
根据图3可得，若主正开关P2断开，A点的电位VA＝V_C_Load-E4-E3-E2。E点的电位VE＝V_PACK+E1。若VE-VA小于第一保护模块P51中的第一二极管D1的正向导通电压VF1，第一保护模块P51中的第一二极管D1截止，第一保护模块P51中的第一快充支路P513截止，即第一保护模块P51中的第一快充支路P513并不导通。第一保护模块P51中的第一慢充支路P512可导通。第一保护模块P5中的第一电容C1可通过第一慢充支路P512进行慢速充电。若VE-VA大于或等于第一二极管D1的正向导通电压VF1，第一保护模块P51中的第一二极管D1导通，第一保护模块P51中的第一快充支路P513导通，第一保护模块P51中的第一慢充支路P512导通。第一保护模块P51中的第一电容C1可通过第一保护模块P51中的第一快充支路P513和第一慢充支路P512进行快速充电。这里的快速充电是相对于慢速充电而言的。第一保护模块P51中的第一电容C1充电使得A点和E点的电位趋于相同。
在一些示例中，第一电阻集合R1的总阻值大于第二电阻集合R2的总阻值。第一保护模块P51中的第一电容C1通过第一快充支路P513充电的速度，要快于第一保护模块P51中的第一电容C1通过第一慢充支路P512充电的速度。
若主正开关P2断开，A点的电位VA＝V_C_Load-E4-E3-E2。B点的电位VB＝-E2。若B点的电位与A点的电位差VB-VA大于第三二极管D3的正向导通电压VF3，第三二极管D3导通，保证B点与A点的电位差稳定在VF3。避免B点和A点之间产生大电位差。
若主正开关P2断开，主负开关P3未断开，则C点的电位与D点的电位相等，主负开关P3两端的电位未发生变化。
需要说明的是，主正开关P2对应的第一快充支路P53包括第一二极管D1。由于第一二极管D1的作用，第一保护模块P51中的第一快充支路P513在主正开关P2导通的情况下不再导通。因此，第一保护模块P5中的第一储能单元P511通过第一保护模块P51中的第一慢充支路P512释放电能。
同理，若主负开关P3断开，B点的电位VB与C点的电位VC相等，VB＝VC＝V_PACK+E1+E3-V_C_Load+E4。D点的电位VD＝-E2。若VC-VD小于第二保护模块P52中的第二二极管D2的正向导通电压VF2，第二保护模块P52中的第二二极管D2截止，第二保护模块P52中的第二快充支路P523截止，即第二保护模块P52中的第二快充支路P523并不导通。第二保护模块P52中的第二慢充支路P522可导通。第二保护模块P52中的第二电容C2可通过第二慢充支路P522进行慢速充电。若VC-VD大于或等于第二保护模块P52中的第二二极管D2的正向导通电压VF2，第二保护模块P52中的第二二极管D2导通，第二保护模块P52中的第二快充支路P523导通，第二保护模块P52中的第二慢充支路P522导通。第二保护模块P52中的第二电容C2可通过第二保护模块P52中的第二快充支路P523和第二慢充支路P522进行快速充电。这里的快速充电是相对于慢速充电而言的。第二保护模块P52中的第二电容C2充电使得C点和D点的电位趋于相同。
在一些示例中，第三电阻集合R1的总阻值大于第四电阻集合R2的总阻值。则第二保护模块P52中的第二电容C2通过第二快充支路P523充电的速度，要快于第二保护模块P52中的第二电容C2通过第二慢充支路P522充电的速度。
若主负开关P3断开，A点的电位VA＝V_PACK+E1。B点的电位VB＝V_PACK+E1+E3-V_C_Load+E4。若B点的电位与A点的电位差VB-VA大于第三二极管D3的正向导通电压VF3，第三二极管D3导通，保证B点与A点的电位差稳定在VF3。避免B点和A点之间产生大电位差。
若主负开关P3断开，主正开关P2未断开，则A点的电位与E点的电位相等，主正开关P2两端的电位未发生变化。
需要说明的是，第二快充支路P523包括第二二极管D2。由于第二二极管D2的作用，第二保护模块P52中的第二快充支路P523在主正开关P2导通的情况下不再导通。因此，第二保护模块P52中的第二储能单元P521通过第二保护模块P52中的第二慢充支路P522释放电能。
值得一提的是，在电池包P1与主负开关P3之间还可设置分流电阻Ra，该分流电阻Ra可用于对用电保护电路的回路中的电流进行采样。具体的，分流电阻Ra的一端与电池包P1的负极连接，分流电阻Ra的另一端与主负开关P3的第二端连接。
图4为本发明再一实施例中一种用电保护电路的结构示意图。图4与图3的不同之处在于，主正开关P2为继电器。则主正开关P2不必并联第一保护模块P51。
虽然半导体开关的开关频率高，但半导体开关导通产生的热损耗也较高。综合考虑开关频率和热损耗，可将主正开关P2设置为继电器，从而减小整个用电保护电路的热损耗。而且，由于继电器成本低于半导体开关，因此也可降低用电保护电路的成本。
图4中其他部分的连接方式和功能均与图3中的相关内容相同，在此不再赘述。
图5为本发明又一实施例中的用电保护电路的结构示意图。图5与图3的不同之处在于，用电保护电路还可包括控制器P9、开关驱动模块P10和传感器。控制器P9具体可为微控制器P9(Micro Controller Unit，MCU)等器件。
控制器P9与开关驱动模块P10连接。开关驱动模块P10与主正开关P2及主负开关P3连接。若用电保护电路包括防反开关P7，则开关驱动模块P10还可与防反开关P7连接。具体的，开关驱动模块P10可分别与主正开关P2的控制端、主负开关P3的控制端及防反开关P7的控制端连接。开关驱动模块P10的数目可为一个，也可为多个。一个开关驱动模块P10可驱动一个开关，也可驱动多个开关，在此并不限定。
控制器P9用于向开关驱动模块P10发送控制指令。
开关驱动模块P10用于根据控制指令，向主正开关P2和主负开关P3发送驱动信号。
驱动信号包括导通信号或断开信号。导通信号驱动开关导通。断开信号驱动开关断开。
传感器可与控制器P9连接。传感器可用于采集安全参数，以及用于若安全参数超出安全阈值范围，则向开关驱动模块P10发送控制指令，控制开关驱动模块P10向目标开关发送断开信号。
在一些示例中，上述安全参数包括目标开关两端的电压、目标开关的温度、流过目标开关的电流中的一项或多项。目标开关包括主正开关P2、主负开关P3、防反开关P7中的一项或多项。
比如，安全参数包括目标开关两端的电压、目标开关的温度和流过目标开关的电流这三项。若三项安全参数中至少一项安全参数超出了该安全参数对应的安全阈值范围，则向开关驱动模块发送控制指令，控制开关驱动模块向目标开关发送断开信号，从而使目标开关断开，避免用电保护电路损坏，提高了用电保护电路的安全性。
需要说明的是，在上述实施例中，若开关为半导体开关，且半导体开关为MOSFET或IGBT。则半导体开关的第一端为漏级，半导体开关的第二端为源级，半导体开关的控制端为栅极。但可根据本发明实施例改变半导体开关的类型，以及调整半导体开关的方向的方案也属于本发明实施例的保护范围。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定结构。本领域的技术人员可以在领会本发明的精神之后，作出各种改变、修改和添加。
本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；不定冠词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。

Claims (21)

1.一种用电保护电路，其特征在于，包括串联的电池包、主正开关、负载器件和主负开关，所述主正开关和/或所述主负开关包括至少一个半导体开关；
所述用电保护电路中的所述主正开关和/或所述主负开关并联有保护模块，所述保护模块用于所述主正开关和/或所述主负开关断开时，吸收所述主正开关和/或所述主负开关两端的电能。
2.根据权利要求1所述的用电保护电路，其特征在于，所述保护模块包括第一保护模块，所述第一保护模块与所述主正开关并联，
所述第一保护模块包括：
第一储能单元，所述第一储能单元的一端与所述主正开关的第一端连接，所述第一储能单元的另一端与第一慢充支路的一端及第一快充支路的一端连接，所述第一储能单元用于存储所述主正开关两端的电能；
所述第一慢充支路，所述第一慢充支路的另一端与所述主正开关的第二端连接，所述第一慢充支路用于向所述第一储能单元传输所述主正开关两端的电能；以及，用于所述主正开关导通时，传输所述第一储能单元释放的电能；
所述第一快充支路，所述第一快充支路的另一端与所述主正开关的第二端连接，所述第一快充支路用于若所述主正开关的第一端与所述主正开关的第二端之间的电势差高于或等于第一快充开启电势差阈值，向所述第一储能单元传输所述主正开关两端的电能。
3.根据权利要求2所述的用电保护电路，其特征在于，所述储能单元包括第一电容，所述第一电容的一端与所述主正开关的第一端连接，所述第一电容的另一端与所述第一慢充支路的一端及所述第一快充支路的一端连接。
4.根据权利要求2所述的用电保护电路，其特征在于，所述慢充支路包括第一电阻集合，所述第一电阻集合包括至少一个电阻，
所述第一电阻集合的一端与所述第一储能单元的另一端及所述第一快充支路的一端连接，所述第一电阻集合的另一端与所述主正开关的第二端连接。
5.根据权利要求4所述的用电保护电路，其特征在于，所述第一快充支路包括第一二极管和第二电阻集合，所示第二电阻集合包括至少一个电阻，
所述第一二极管的阳极与所述第一电阻集合的一端及所述第一储能单元的另一端连接，所述第一二极管的阴极与所述第二电阻集合的一端连接，所述第二电阻集合的另一端与所述主正开关的第二端及所述第一电阻集合的另一端连接。
6.根据权利要求5所述的用电保护电路，其特征在于，所述第一电阻集合的总阻值大于所述第二电阻集合的总阻值。
7.根据权利要求1所述的用电保护电路，其特征在于，所述保护模块包括第二保护模块，所述第二保护模块与所述主负开关并联，
所述第二保护模块包括：
第二储能单元，所述第二储能单元的一端与所述主负开关的第一端连接，所述第二储能单元的另一端与第二慢充支路的一端及第二快充支路的一端连接，所述第二储能单元用于存储所述主负开关两端的电能；
所述第二慢充支路，所述第二慢充支路的另一端与所述主负开关的第二端连接，所述第二慢充支路用于向所述第二储能单元传输所述主负开关两端的电能；以及，用于所述主负开关导通时，传输所述第二储能单元释放的电能；
所述第二快充支路，所述第二快充支路的另一端与所述主负开关的第二端连接，所述第二快充支路用于若所述主负开关的第一端与所述主负开关的第二端之间的电势差高于或等于第二快充开启电势差阈值，向所述第二储能单元传输所述主负开关两端的电能。
8.根据权利要求7所述的用电保护电路，其特征在于，所述储能单元包括第二电容，所述第二电容的一端与所述主负开关的第一端连接，所述第二电容的另一端与所述第二慢充支路的一端及所述第二快充支路的一端连接。
9.根据权利要求7所述的用电保护电路，其特征在于，所述慢充支路包括第三电阻集合，所述第三电阻集合包括至少一个电阻，
所述第三电阻集合的一端与所述第二储能单元的另一端及所述第二快充支路的一端连接，所述第三电阻集合的另一端与所述主负开关的第二端连接。
10.根据权利要求9所述的用电保护电路，其特征在于，所述第一快充支路包括第二二极管和第四电阻集合，所示第四电阻集合包括至少一个电阻，
所述第二二极管的阳极与所述第三电阻集合的一端及所述第二储能单元的另一端连接，所述第二二极管的阴极与所述第四电阻集合的一端连接，所述第四电阻集合的另一端与所述主负开关的第二端及所述第三电阻集合的另一端连接。
11.根据权利要求10所述的用电保护电路，其特征在于，所述第三电阻集合的总阻值大于所述第四电阻集合的总阻值。
12.根据权利要求1所述的用电保护电路，其特征在于，所述用电保护电路还包括稳压模块，所述稳压模块的一端与所述主正开关的第一端连接，所述稳压模块的另一端与所述主负开关的第二端连接，
所述稳压模块用于稳定所述主正开关的第一端与所述主负开关的第二端之间的电势差。
13.根据权利要求12所述的用电保护电路，其特征在于，所述稳压模块包括第三电容，
所述第三电容的一端与所述主正开关的第一端连接，所述第三电容的另一端与所述主负开关的第二端连接。
14.根据权利要求1所述的用电保护电路，其特征在于，所述用电保护电路还包括电压钳制模块，所述电压钳制模块与所述负载器件并联，
所述电压钳制模块用于稳定所述负载器件两端的电压。
15.根据权利要求14所述的用电保护电路，其特征在于，所述电压钳制模块包括第三二极管，所述第三二极管的阳极与所述负载器件的一端连接，所述第三二极管的阴极与所述负载器件的另一端连接。
16.根据权利要求1或14所述的用电保护电路，其特征在于，所述用电保护电路还包括防反开关，所述防反开关的第一端与所述主负开关的第一端连接，所述防反开关的第二端与所述负载器件的一端连接。
17.根据权利要求16所述的用电保护电路，其特征在于，所述防反开关为所述半导体开关。
18.根据权利要求1所述的用电保护电路，其特征在于，
所述主正开关与所述主负开关均为所述半导体开关；
或者，
所述主正开关为继电器，所述主负开关为所述半导体开关。
19.根据权利要求1、17或18所述的用电保护电路，其特征在于，所述半导体开关包括金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET或绝缘栅双极型晶体管IGBT。
20.根据权利要求1所述的用电保护电路，其特征在于，所述用电保护电路还包括控制器和开关驱动模块，所述控制器与所述开关驱动模块连接，所述开关驱动模块与所述主正开关及所述主负开关连接，
所述控制器用于向所述开关驱动模块发送控制指令；
所述开关驱动模块用于根据所述控制指令，向所述主正开关和所述主负开关发送驱动信号，所述驱动信号包括导通信号或断开信号。
21.根据权利要求20所述的用电保护电路，其特征在于，所述用电保护电路还包括传感器，所述传感器与所述控制器连接，
所述传感器用于采集安全参数，所述安全参数包括目标开关两端的电压、所述目标开关的温度、流过所述目标开关的电流中的一项或多项，所述目标开关包括所述主正开关、所述主负开关、防反开关中的一项或多项；
所述控制器还用于若所述安全参数超出安全阈值范围，则向所述开关驱动模块发送控制指令，控制所述开关驱动模块向所述目标开关发送断开信号。
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