CN111654080A - 一种用于电池包过充过放双重保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种用于电池包过充过放双重保护电路，包括采样电阻RS、充放电MOS管保护电路、保险管保护电路、信号处理中心以及电压电流采集控制电路；所述电压电流采集控制电路用于采集电池包的电压以及采样电阻RS的电流；所述信号处理中心用于根据电压电流采集控制电路采集的电池包的电压控制放电MOS管QS1以及充电MOS管QS2的通断；所述信号处理中心用于根据电压电流采集控制电路采集的电池包的电压以及采样电阻RS的电流控制保险管保护电路的通断。本发明通过设置充放电MOS管保护电路以及保险管保护电路，当充放电MOS管保护电路失效时通过保险管保护电路将电池包与负载或者充电器断开，起到双重保护的作用。

Description

一种用于电池包过充过放双重保护电路
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种用于电池包过充过放双重保护电路。
背景技术
由于电池包的过充过放保护功能对于电池在充电和放电时起到至关重要的作用。在一些电动车在充电的过程中会出现电池包突然冒烟起火的情况，而一般设计的电池包充放电保护电路都是只有一重保护功能，如此在电池包充放电时这一路保护电路突然失效，就可能会引发电池包起火，存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的上述不足，提供了一种用于电池包过充过放双重保护电路。
本发明的目的通过以下技术方案实现：一种用于电池包过充过放双重保护电路，包括采样电阻RS、充放电MOS管保护电路、保险管保护电路、信号处理中心以及电压电流采集控制电路；
所述充放电MOS管保护电路包括放电MOS管QS1以及充电MOS管QS2；所述电压电流采集控制电路用于采集电池包的电压以及采样电阻RS的电流；所述信号处理中心用于根据电压电流采集控制电路采集的电池包的电压控制放电MOS管QS1以及充电MOS管QS2的通断；所述信号处理中心用于根据电压电流采集控制电路采集的电池包的电压以及采样电阻RS的电流控制保险管保护电路的通断；
电池包的负极通过采样电阻RS、放电MOS管QS1以及充电MOS管QS2与负载或充电器连接；电池包的正极通过保险管保护电路与负载或充电器连接。
本发明进一步设置为，所述信号处理中心为MCU单片机。
本发明进一步设置为，所述采样电阻RS的一端与电池包的负极连接；所述采样电阻RS的另一端与放电MOS管QS1的源极连接；所述放电MOS管QS1的漏极与放电MOS管QS2的源极连接；所述放电MOS管QS2的漏极与负载的负极或充电器的负极连接；所述放电MOS管QS1的基极与放电MOS管QS2的基极分别与信号处理中心连接。
本发明进一步设置为，所述保险管保护电路包括三端保险丝F、第一开关件以及第二开关件；所述第一开关件的控制端与信号处理中心连接；所述第一开关件的开关端分别与电池包的正极以及第二开关件的控制端连接；所述第二开关件的开关端的一端与三端保险丝F的第三端口连接；所述第二开关件的开关端的另一端与负载的负极或充电器的负极连接；所述三端保险丝F的第一端口与负载的正极或充电器的正极连接；所述述三端保险丝F的第二端口与电池包的正极连接。
本发明进一步设置为，所述第一开关件包括光耦UF1、电阻RF1、电阻RF2、电阻RF3、电阻RF4、以及电阻RF5；所述信号处理中心与光耦UF1控制端的负极连接；所述光耦UF1控制端的正极以及光耦UF1控制端的负极分别通过电阻RF2以及电阻RF1接电源；所述光耦UF1开关端的一端依次通过电阻RF3以及电阻RF4后与电池包的正极连接；所述光耦UF1开关端的另一端通过电阻RF5与第二开关件的控制端连接。
本发明进一步设置为，所述第二开关件为MOS管QF1；所述MOS管QF1的栅极与电阻RF5连接；所述MOS管QF1的漏极与三端保险丝F的第三端口连接；所述MOS管QF1的源极与负载的负极或充电器的负极连接。
本发明进一步设置为，所述保险管保护电路还包括稳压管DF1以及电阻RF6；所述稳压管DF1的正极与负载的负极或充电器的负极连接；所述稳压管DF1的负极与MOS管QF1的栅极连接；所述电阻RF6与稳压管DF1并联。
本发明的有益效果：本发明通过设置充放电MOS管保护电路以及保险管保护电路，当充放电MOS管保护电路失效时通过保险管保护电路将电池包与负载或者充电器断开，起到双重保护的作用。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的原理图；
图2是本发明采样电阻RS与充放电MOS管保护电路的电路图；
图3是本发明保险管保护电路的电路图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
由图1至图3可知，本实施例所述的一种用于电池包过充过放双重保护电路，包括采样电阻RS、充放电MOS管保护电路、保险管保护电路、信号处理中心以及电压电流采集控制电路；
所述充放电MOS管保护电路包括放电MOS管QS1以及充电MOS管QS2；所述电压电流采集控制电路用于采集电池包的电压以及采样电阻RS的电流；所述信号处理中心用于根据电压电流采集控制电路采集的电池包的电压控制放电MOS管QS1以及充电MOS管QS2的通断；所述信号处理中心用于根据电压电流采集控制电路采集的电池包的电压以及采样电阻RS的电流控制保险管保护电路的通断；
电池包的负极通过采样电阻RS、放电MOS管QS1以及充电MOS管QS2与负载或充电器连接；电池包的正极通过保险管保护电路与负载或充电器连接。
具体地，本实施例所述的用于电池包过充过放双重保护电路，电池包在放电时，当某一单体电压下降到放电MOS管QS1关断阀值电压时，通过电压电流采集控制电路采集电池包的电压并且传送至信号处理中心，信号处理中心去控制放电MOS管QS1断开，延时2秒后信号处理中心会判断此时采样电阻RS是否还能采集到放电电流，以及电池包单体电压是否比放电MOS管QS1关断阀值电压低，如果还能采集到放电电流，同时单体电压比采样电阻RS关断阀值电压低，说明此时充放电MOS管保护电路失效，因为放电MOS管QS1如果能够正常保护的话，电池包电压会回升，同时不会再采集到放电电流，此时再延时2S，通过信号处理中心启动保险管保护电路，控制保险管保护电路断开，此时电池包不会再继续放电。
而电池包在充电时，当某一单体电压上升到充电MOS管QS2关断阀值电压时，通过电压电流采集控制电路采集电池包的电压并且传送至信号处理中心，信号处理中心去控制充电MOS管QS2断开，延时2秒后信号处理中心会判断此时是否还有采集到采样电阻RS的充电电流，以及单体电压是否比充电MOS管QS2关断阀值电压高，如果还能采集到充电电流，同时单体电压比充电MOS管QS2关断阀值电压高，说明此时充放电MOS管保护电路失效，因为充充电MOS管QS2如果能够正常保护的话，电池包电压会下降，同时不会再采集到充电电流，此时再延时2S，通过信号处理中心启保险管保护电路，控制保险管保护电路断开，此时电池包不会再继续充电；
另外，本实施例所述的电压电流采集控制电路为本领域技术人员熟知的电流采样电路以及电压采样电路，故不再累述。
本实施例所述的一种用于电池包过充过放双重保护电路，所述信号处理中心为MCU单片机。
本实施例所述的一种用于电池包过充过放双重保护电路，所述采样电阻RS的一端与电池包的负极连接；所述采样电阻RS的另一端与放电MOS管QS1的源极连接；所述放电MOS管QS1的漏极与放电MOS管QS2的源极连接；所述放电MOS管QS2的漏极与负载的负极或充电器的负极连接；所述放电MOS管QS1的基极与放电MOS管QS2的基极分别与信号处理中心连接。
本实施例所述的一种用于电池包过充过放双重保护电路，所述保险管保护电路包括三端保险丝F、第一开关件以及第二开关件；所述第一开关件的控制端与信号处理中心连接；所述第一开关件的开关端分别与电池包的正极以及第二开关件的控制端连接；所述第二开关件的开关端的一端与三端保险丝F的第三端口连接；所述第二开关件的开关端的另一端与负载的负极或充电器的负极连接；所述三端保险丝F的第一端口与负载的正极或充电器的正极连接；所述述三端保险丝F的第二端口与电池包的正极连接。
本实施例所述的一种用于电池包过充过放双重保护电路，所述第一开关件包括光耦UF1、电阻RF1、电阻RF2、电阻RF3、电阻RF4、以及电阻RF5；所述信号处理中心与光耦UF1控制端的负极连接；所述光耦UF1控制端的正极以及光耦UF1控制端的负极分别通过电阻RF2以及电阻RF1接电源；所述光耦UF1开关端的一端依次通过电阻RF3以及电阻RF4后与电池包的正极连接；所述光耦UF1开关端的另一端通过电阻RF5与第二开关件的控制端连接。
本实施例所述的一种用于电池包过充过放双重保护电路，所述第二开关件为MOS管QF1；所述MOS管QF1的栅极与电阻RF5连接；所述MOS管QF1的漏极与三端保险丝F的第三端口连接；所述MOS管QF1的源极与负载的负极或充电器的负极连接。
本实施例所述的一种用于电池包过充过放双重保护电路，所述保险管保护电路还包括稳压管DF1以及电阻RF6；所述稳压管DF1的正极与负载的负极或充电器的负极连接；所述稳压管DF1的负极与MOS管QF1的栅极连接；所述电阻RF6与稳压管DF1并联。
具体地，当某一单体电压下降到放电MOS管QS1关断阀值电压时，通过电压电流采集控制电路采集电池包的电压并且传送至信号处理中心，信号处理中心去控制放电MOS管QS1断开，延时2秒后信号处理中心会判断此时采样电阻RS是否还能采集到放电电流，以及电池包单体电压是否比放电MOS管QS1关断阀值电压低，如果还能采集到放电电流，同时单体电压比采样电阻RS关断阀值电压低，说明此时放电MOS管QS1的漏极和源极没有断开，再延时2S，信号处理中心让CPU_FUSE端口变为低电平，电阻RF1以及电阻RF2分别给光耦UF1的1,2脚一个偏置5V电压，光耦UF1的2脚就会被拉低，此时光耦UF1的3,4脚会导通，让电池包总正（B+）电流流过电阻RF3,电阻RF4,电阻RF5以及电阻RF6，从而让MOS管QF1的栅极以及源极之间得到一个驱动电压，使MOS管QF1的漏极与源极导通，进而让三端保险丝F的3脚被拉到P-，从而使三端保险丝F的1~2，2~3，1~3脚之间全部断路，即电池包的B+与P+断开，此时电池包不会再继续放电。
电池包在充电时，当某一单体电压上升到充电MOS管QS2关断阀值电压时，通过电压电流采集控制电路采集电池包的电压并且传送至信号处理中心，信号处理中心去控制充电MOS管QS2断开，延时2秒后信号处理中心会判断此时是否还有采集到采样电阻RS的充电电流，以及单体电压是否比充电MOS管QS2关断阀值电压高，如果还能采集到充电电流，同时单体电压比充电MOS管QS2关断阀值电压高，说明此时充电MOS管QS2的漏极与源极没有断开，再延时2S，信号处理中心让CPU_FUSE网路变为低电平，电阻RF1以及电阻RF2分别给光耦UF1的1,2脚一个偏置5V电压，光耦UF1的2脚就会被拉低，此时光耦UF1的3,4脚会导通，让电池包总正（B+）电流流过电阻RF3,电阻RF4,电阻RF5以及电阻RF6，从而让MOS管QF1的栅极以及源极之间得到一个驱动电压，使MOS管QF1的漏极与源极导通，进而让三端保险丝F的3脚被拉到P-，从而使三端保险丝F的1~2，2~3，1~3脚之间全部断路，即电池包的B+与P+断开，此时电池包不会再继续充电。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种用于电池包过充过放双重保护电路，其特征在于：包括采样电阻RS、充放电MOS管保护电路、保险管保护电路、信号处理中心以及电压电流采集控制电路；
所述充放电MOS管保护电路包括放电MOS管QS1以及充电MOS管QS2；所述电压电流采集控制电路用于采集电池包的电压以及采样电阻RS的电流；所述信号处理中心用于根据电压电流采集控制电路采集的电池包的电压控制放电MOS管QS1以及充电MOS管QS2的通断；所述信号处理中心用于根据电压电流采集控制电路采集的电池包的电压以及采样电阻RS的电流控制保险管保护电路的通断；
电池包的负极通过采样电阻RS、放电MOS管QS1以及充电MOS管QS2与负载或充电器连接；电池包的正极通过保险管保护电路与负载或充电器连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于电池包过充过放双重保护电路，其特征在于：所述信号处理中心为MCU单片机。
3.根据权利要求1所述的一种用于电池包过充过放双重保护电路，其特征在于：所述采样电阻RS的一端与电池包的负极连接；所述采样电阻RS的另一端与放电MOS管QS1的源极连接；所述放电MOS管QS1的漏极与放电MOS管QS2的源极连接；所述放电MOS管QS2的漏极与负载的负极或充电器的负极连接；所述放电MOS管QS1的基极与放电MOS管QS2的基极分别与信号处理中心连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于电池包过充过放双重保护电路，其特征在于：所述保险管保护电路包括三端保险丝F、第一开关件以及第二开关件；所述第一开关件的控制端与信号处理中心连接；所述第一开关件的开关端分别与电池包的正极以及第二开关件的控制端连接；所述第二开关件的开关端的一端与三端保险丝F的第三端口连接；所述第二开关件的开关端的另一端与负载的负极或充电器的负极连接；所述三端保险丝F的第一端口与负载的正极或充电器的正极连接；所述述三端保险丝F的第二端口与电池包的正极连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于电池包过充过放双重保护电路，其特征在于：所述第一开关件包括光耦UF1、电阻RF1、电阻RF2、电阻RF3、电阻RF4、以及电阻RF5；所述信号处理中心与光耦UF1控制端的负极连接；所述光耦UF1控制端的正极以及光耦UF1控制端的负极分别通过电阻RF2以及电阻RF1接电源；所述光耦UF1开关端的一端依次通过电阻RF3以及电阻RF4后与电池包的正极连接；所述光耦UF1开关端的另一端通过电阻RF5与第二开关件的控制端连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于电池包过充过放双重保护电路，其特征在于：所述第二开关件为MOS管QF1；所述MOS管QF1的栅极与电阻RF5连接；所述MOS管QF1的漏极与三端保险丝F的第三端口连接；所述MOS管QF1的源极与负载的负极或充电器的负极连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于电池包过充过放双重保护电路，其特征在于：所述保险管保护电路还包括稳压管DF1以及电阻RF6；所述稳压管DF1的正极与负载的负极或充电器的负极连接；所述稳压管DF1的负极与MOS管QF1的栅极连接；所述电阻RF6与稳压管DF1并联。
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TWI805016B (zh) * 2021-08-12 2023-06-11 湯銘 電池保護元件及其晶片

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