CN111682621A - 一种可变压锂电池组的保护电路 - Google Patents

Abstract

一种可变压锂电池组的保护电路，所述的保护电路包括有第一电池组；第一RC滤波；第一信号检测处理电路；第二电池组；第二RC滤波；第二信号检测处理电路；其特征在于：还包括有双向隔离电路；输入输出接口电路。本发明的优点在于：在不改变现有充放电接口的前提下，充电时，包内两个锂电池组及其保护电路共地分别正极受控充电，放电时，由外部连接方式决定两个锂电池组及其保护电路是工作于串联状态还是并联状态，使用灵活方便；实现了电池包的可变压输出，大大拓宽了电池包的应用范围。

Description

一种可变压锂电池组的保护电路

技术领域

本发明涉及一种锂电池保护电路，特别是涉及一种可变压锂电池组的保护电路。

背景技术

锂电池的过充电、过放电、过温度或过电流都会影响到电池的使用寿命，特别是过充容易造成爆炸等危险。为了安全考虑，锂电池的充放电电路中都会加装保护板，行业内针对锂电池的充电保护电路设计都有着严格的要求。

如图1所示，为现有技术中的锂电池保护电路工作原理图，为了滤除干扰信号，通常会在锂电池组1’和信号检测处理电路3’之间接入RC滤波电路2’，充电时，充电器通过ID端口唤醒该锂电池保护电路，信号检测处理电路3’实时监测各节(两节以上锂电池并联也计为一节锂电池)电芯电压、电池包温度等数据，当所有节电芯未过充且其他充电条件均满足，信号检测处理电路3’通过输入输出接口电路4’向ID端输出允许充电信号，充电器继续充电；反之，当有任一节电芯过充或其他充电条件不满足，信号检测处理电路3’通过输入输出接口电路4’向ID端输出禁止充电信号，充电器停止充电；放电时，放电控制电路通过ID端口(或者另外设置端口)唤醒该锂电池保护电路，信号检测处理电路3’实时监测各节电芯电压、电池包温度等数据，当所有节电芯未过放且其他放电条件均满足，信号检测处理电路3’通过输入输出接口电路4’向ID端输出允许放电信号，放电控制电路继续放电；反之，当有任一节电芯过放或其他放电条件不满足，信号检测处理电路3’通过输入输出接口电路4’向ID端输出禁止放电信号，放电控制电路停止放电。

上述现有技术中的锂电池组对应的锂电池保护电路通常只能固定输出一种标称电压，而在实际应用中，为了方便使用，双电压的应用日渐盛行，即一个电池包内包含两个锂电池组及其保护电路，对外呈现为两个正极输出端子和两个负极输出端子，充电时，两组锂电池及其保护电路共地分别正极受控充电；放电时，由外部连接方式决定两组锂电池是工作于串联状态还是并联状态。目前，出于成本和新老电池包前后接口兼容的考虑，针对双电压电池包的保护电路，一般情况下要求保护电路中的输入输出接口电路所对应的端口数量不能随意增加，而双电压电池包中两个锂电池组的两个信号检测电路之间又存在参数分配、数据传递处理等协调工作，并且，两个信号检测处理电路存在有时共地有时不共地的情况，由此给电路设计带来了困难，使得现有设计中的电路结构复杂，设计和制造成本高。

另外，考虑到现有单电压输出的老电池包存在一些固化设计，比如将放电保护执行电路集成到锂电池保护电路中，放电保护执行电路本身为现有功能模块，其包括有功率开关电路5’、续流电路6’及负载检测电路7’，如图4所示，这种情况下，如果将两个单电压输出的老电池包直接组合使用实现双电压输出，则原有的续流电路中的元器件有可能会在两个老电池包串联工作时发生过流损坏，传统的续流电路接法已不适用；而在放电控制时，信号检测处理电路也无法识别外接设备所对应的电池电压的串并联状态，从而无法对电池包做出相应的保护策略。因此，为了在双电压输出的新电池包中能够继续沿用现有技术中的老电池包，同时又要保证新电路中各元器件的可靠工作，需要对新电池包的保护电路进行重新设计和改进，以适应双电压输出的电路安全性要求，并同时兼顾老电池包的兼容使用。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种电路结构简单且兼容性好的可变压锂电池组的保护电路。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种可防止续流元器件损坏且工作可靠性高的可变压锂电池组的保护电路。

本发明所要解决的第三个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种可有效识别外接负载所对应的串并联工作电压的可变压锂电池组的保护电路。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种可变压锂电池组的保护电路，所述的保护电路包括有

第一电池组，包括有至少两节相互串联连接的锂电池；

第一RC滤波，包括有与第一电池组内每一节锂电池对应串接的多个RC滤波电路；

第一信号检测处理电路，包括有多个检测信号输入端和至少一个通信端，其中，第一RC滤波中的每一RC滤波电路的输出端连接至该第一信号检测处理电路各对应的检测信号输入端；

第二电池组，包括有至少两节相互串联连接的锂电池；

第二RC滤波，包括有与第二电池组内每一节锂电池对应串接的多个RC滤波电路；

第二信号检测处理电路，包括有多个检测信号输入端和至少一个通信端，其中，第二RC滤波中的每一RC滤波电路的输出端连接至该第二信号检测处理电路各对应的检测信号输入端；

其特征在于：所述的保护电路还包括有

双向隔离电路，可实现所述第一信号检测处理电路与第二信号检测处理电路之间的双向通信与信号隔离，该双向隔离电路包括有第一信号传输端和第二信号传输端；

输入输出接口电路，包括有可实现双向通讯的第一信号端和第二信号端，该输入输出接口电路用于实现电池包与充电器之间以及电池包与放电控制器之间的信号传递；

其中，第一信号检测处理电路包括有第一通信端和第二通信端，第二信号检测处理电路包括有第三通信端，双向隔离电路的第一信号传输端与第一通信端相连，双向隔离电路的第二信号传输端与第三通信端相连，输入输出接口电路的第一信号端与第一信号检测处理电路的第二通信端相连，输入输出接口电路的第二信号端作为总输出端连接至充电器电路或放电控制器的输入端。

为了简化电路结构，作为优选，所述的双向隔离电路可以采用光耦为核心，具体包括有第一光耦、第二光耦、第一电阻和第二电阻，所述第一通信端包括有第一输出通信端和第一输入通信端，所述第三通信端包括有第三输出通信端和第三输入通信端；其中，所述第一光耦的发光二极管正极与第一输出通信端相连，该第一光耦的发光二极管负极经第一电阻与第一电池组的负极相连，该第一光耦的三极管集电极与第三输入通信端相连，该第一光耦的三极管发射极连接第二电池组的负极；所述第二光耦的发光二极管正极与第三输出通信端相连，该第二光耦的发光二极管负极经第二电阻与第二电池组的负极相连，该第二光耦的三极管集电极与第一输入通信端相连，该第二光耦的三极管发射极连接第一电池组的负极。

作为优选，所述的第一信号检测处理电路和第二信号检测处理电路可以采用现有技术中的各类芯片实现，优选地，以选择型号为BigSur6的集成电路为佳。

本发明解决上述第二个和第三个技术问题所采用的技术方案为：一种可变压锂电池组的保护电路，所述的保护电路包括有

第一电池组，包括有至少两节相互串联连接的锂电池；

第一RC滤波，包括有与第一电池组内每一节锂电池对应串接的多个RC滤波电路；

第一信号检测处理电路，包括有多个检测信号输入端和至少一个通信端，其中，第一RC滤波中的每一RC滤波电路的输出端连接至该第一信号检测处理电路各对应的检测信号输入端；

第二电池组，包括有至少两节相互串联连接的锂电池；

第二RC滤波，包括有与第二电池组内每一节锂电池对应串接的多个RC滤波电路；

第二信号检测处理电路，包括有多个检测信号输入端和至少一个通信端，其中，第二RC滤波中的每一RC滤波电路的输出端连接至该第二信号检测处理电路各对应的检测信号输入端；

其特征在于：所述的保护电路还包括有

双向隔离电路，可实现所述第一信号检测处理电路与第二信号检测处理电路之间的双向通信与信号隔离，该双向隔离电路包括有第一信号传输端和第二信号传输端；

输入输出接口电路，包括有可实现双向通讯的第一信号端和第二信号端，该输入输出接口电路用于实现电池包与充电器之间以及电池包与放电控制器之间的信号传递；

第一功率开关电路和第二功率开关电路，在第一电池组和第二电池组处于不同的串并联状态下，用于控制外接的放电控制器电路的导通和截止；

续流电路，为感性负载在功率开关电路关断的瞬间所产生的反向电动势提供电流回路；

串并联检测电路，用于检测外接负载对保护电路所做的串并联工作状态；

负载检测电路，用于检测是否有外接负载连接至保护电路并发送触发信号给第一信号检测处理电路；其中，第一信号检测处理电路包括有第一通信端、第二通信端、第三通信端、第四通信端和第五通信端，第二信号检测处理电路包括有第六通信端和第七通信端；

输入输出接口电路的第一信号端与第一信号检测处理电路的第五通信端相连，输入输出接口电路的第二信号端作为总输出端连接至充电器电路或放电控制器的输入端；

所述双向隔离电路的第一信号传输端与第一信号检测处理电路的第一通信端相连，该双向隔离电路的第二信号传输端与第二信号检测处理电路的第六通信端相连；

第一信号检测处理电路的第二通信端与串并联检测电路相连；第一信号检测处理电路的第三通信端与第一功率开关电路的输入端相连，该第一功率开关电路的输出端作为整个保护电路的第一负极放电输出端，第一电池组的正极作为整个保护电路的第一正极放电输出端；第一信号检测处理电路的第四通信端与负载检测电路的输出端相连，该负载检测电路的输入端连接第一负极放电输出端；

第二信号检测处理电路的第七通信端与第二功率开关电路的输入端相连，该第二功率开关电路的输出端作为整个保护电路的第二负极放电输出端，第二电池组的正极作为整个保护电路的第二正极放电输出端；

所述第二正极放电输出端和第一负极放电输出端之间还串接有所述续流电路。

作为优选，所述的双向隔离电路包括有第一光耦、第二光耦、第一电阻和第二电阻，所述第一通信端包括有第一输出通信端和第一输入通信端，所述第六通信端包括有第六输出通信端和第六输入通信端；其中，所述第一光耦的发光二极管正极与第一输出通信端相连，该第一光耦的发光二极管负极经第一电阻与第一电池组的负极相连，该第一光耦的三极管集电极与第六输入通信端相连，该第一光耦的三极管发射极连接第二电池组的负极；所述第二光耦的发光二极管正极与第六输出通信端相连，该第二光耦的发光二极管负极经第二电阻与第二电池组的负极相连，该第二光耦的三极管集电极与第一输入通信端相连，该第二光耦的三极管发射极连接第一电池组的负极。采用双光耦隔离电路结构简单，而且容易实现，既能实现两个信号检测处理电路之间的信号隔离，也能实现两个信号检测电路之间的双向通讯。

作为优选，所述的第一信号检测处理电路和第二信号检测处理电路分别为型号是BigSur6的集成电路。

为了保证在第一电池组和第二电池组串联或并联使用时均能可靠续流，作为优选，所述的续流电路包括有续流二极管，该续流二极管的正极连接第一负极放电输出端，该续流二极管的负极连接第二正极放电输出端。

由于放电保护执行电路集成于锂电池保护电路中，当接入负载后，电池包需要尽快获知本次接入是使两个电池组串联使用的负载还是使两个电池组并联使用的负载，以分配工作参数及相关数据处理，为了检测外接负载的工作电压(即两个电池组的串并联使用状态)，作为优选，所述的串并联检测电路简单的可以采用如下电路结构，该串并联检测电路包括有数字三极管，该数字三极管的集电极连接所述第一信号检测处理电路包的第二通信端，该数字三极管的发射极连接第一电池组的负极，该数字三极管的基极连接第二电池组的负极。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在不改变现有充放电接口的前提下，一个电池包内包含两个锂电池组，对外呈现两个正极和两个负极输出端子，两个锂电池组之间通过双向隔离电路实现唤醒和通信，保护功能可靠，电路结构简单；充电时，包内两个锂电池组及其保护电路共地分别正极受控充电，放电时，由外部连接方式决定两个锂电池组及其保护电路是工作于串联状态还是并联状态，使用灵活方便；本实施例的电池包在两个锂电池组串联或并联不同状态下可实现两种工作电压的输出，实现了电池包的可变压输出，大大拓宽了电池包的应用范围，同时能够兼容现有的单电压输出的老电池包，实用性强。

附图说明

图1为现有技术中锂电池组保护电路的工作原理图之一(无放电保护执行电路)。

图2为本发明实施例一的可变压锂电池组保护电路的工作原理图。

图3为本发明实施例一中的双向隔离电路和输入输出接口电路的具体线路图。

图4为现有技术中锂电池组保护电路的工作原理图之二(含放电保护执行电路)。

图5为本发明实施例二的可变压锂电池组保护电路的工作原理图。

图6为本发明实施例二中的双向隔离电路、输入输出接口电路、串并联检测电路、续流电路、负载检测电路和功率开关电路的具体线路图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一，如图2、图3所示：

本实施例公开了一种可变压锂电池组的保护电路，该保护电路包括有

第一电池组1，包括有至少两节相互串联连接的锂电池；

第一RC滤波2，包括有与第一电池组1内每一节锂电池对应串接的多个RC滤波电路；

第一信号检测处理电路3，包括有多个检测信号输入端和至少一个通信端，其中，第一RC滤波2中的每一RC滤波电路的输出端连接至该第一信号检测处理电路3各对应的检测信号输入端；

第二电池组5，包括有至少两节相互串联连接的锂电池；

第二RC滤波6，包括有与第二电池组5内每一节锂电池对应串接的多个RC滤波电路；

第二信号检测处理电路7，包括有多个检测信号输入端和至少一个通信端，其中，第二RC滤波6中的每一RC滤波电路的输出端连接至该第二信号检测处理电路7各对应的检测信号输入端；

双向隔离电路8，可实现所述第一信号检测处理电路3与第二信号检测处理电路7之间的双向通信与信号隔离，该双向隔离电路8包括有第一信号传输端81和第二信号传输端82；

输入输出接口电路4，包括有可实现双向通讯的第一信号端4a和第二信号端4b，该输入输出接口电路4用于实现电池包与充电器之间以及电池包与放电控制器之间的信号传递。

其中，第一信号检测处理电路3包括有第一通信端31和第二通信端32，第二信号检测处理电路7包括有第三通信端71，所述第一信号检测处理电路3的第一通信端31包括有第一输出通信端311和第一输入通信端312，所述第一信号检测处理电路3的第二通信端32包括有第二输出通信端321和第二输入通信端322，所述第二信号检测处理电路7的第三通信端71包括有第三输入通信端711和第三输出通信端712；

双向隔离电路8的第一信号传输端81与第一信号检测处理电路3的第一通信端31相连，双向隔离电路8的第二信号传输端82与第二信号检测处理电路7的第三通信端71相连，输入输出接口电路4包括有两个可双向通讯的信号端，该输入输出接口电路4的第一信号端4a与第一信号检测处理电路3的第二通信端32相连，输入输出接口电路4的第二信号端4b作为总输出端ID连接至充电器电路或放电控制器的输入端，输入输出接口电路4即设置于第一信号检测处理电路3与总输出端ID之间。

上述电路模块中，第一RC滤波2、第二RC滤波6、第一信号检测处理电路3和第二信号检测处理电路7均为现有技术，可以采用现有技术中的相应电路结构实现，作为优选，第一信号检测处理电路3和第二信号检测处理电路7分别以型号是BigSur6的集成电路U1、集成电路U2为佳。

针对双电压电池包的保护电路，一般情况下要求保护电路中的输入输出接口电路4所对应的端口数量不能随意增加，原先单个电池组情况下的输入输出接口电路4所对应的端口为两个，现在采用双电压电池包的保护电路，输入输出接口电路4只保留一个，对应的端口仍为两个，这里的输入输出接口电路4可以采用现有技术中的电路结构实现，本实施例中具体采用如下电路结构：该输入输出接口电路4包括有第一三极管Q1和第二三极管Q2，第一三极管Q1的集电极连接第二输入通信端322，第一三极管Q1的发射极连接第一电池组1的负极；第二三极管Q2的基极连接第二输出通信端321，第二三极管Q2的发射极连接第一电池组1的负极，第二三极管Q2的集电极与第一三极管Q1的基极共接后作为总输出端ID连接充电器电路或放电控制器的输入端。

双向隔离电路8的核心器件可以是光隔离、磁隔离、基于电容的隔离器件，本实施例的双向隔离电路8采用光耦结构，具体地，双向隔离电路8包括有第一光耦U3、第二光耦U4、第一电阻R1和第二电阻R2，第一光耦U3的发光二极管正极与第一输出通信端311相连，该第一光耦U3的发光二极管负极经第一电阻R1与第一电池组1的负极相连，该第一光耦U3的三极管集电极与第三输入通信端711相连，该第一光耦U3的三极管发射极连接第二电池组5的负极；第二光耦U4的发光二极管正极与第三输出通信端712相连，该第二光耦U4的发光二极管负极经第二电阻R2与第二电池组5的负极相连，该第二光耦U4的三极管集电极与第一输入通信端312相连，该第二光耦U4的三极管发射极连接第一电池组1的负极。

本实施例一的基本工作原理为：

当充电器或放电控制器与双电压电池包未连接，或者连接了还未工作时，总输出端ID端口未呈现有效电压信号，此时，第一三极管Q1截止，第一三极管Q1的集电极保持高电平，第一信号检测处理电路3仍为休眠状态，第二信号检测处理电路7也休眠；当充电器或放电控制器已连接并开始工作时，总输出端ID端口呈现有效电压信号，此时，第一三极管Q1导通，第一信号检测处理电路3的第二输入通信端322接收到第一三极管Q1的集电极由高到低的变化信号，第一信号检测处理电路3被唤醒，第一信号检测处理电路3于是通过第一光耦U3再唤醒第二信号检测处理电路7，同时，第一信号检测处理电路3通过第二输出通信端321控制第二三极管Q2向充电器或放电控制器发送信号。

当充电器或放电控制器断开总输出端ID的连接或着仍连接总输出端ID但已停止工作，此时，第一三极管Q1截止，第一三极管Q1的集电极保持高电平，第一信号检测处理电路3通过第一光耦U3通知第二信号检测处理电路7进入休眠，于是，第一信号检测处理电路3自身也进入休眠。

在充放电工作过程中，第二信号检测处理电路7还实时监测充放电条件是否满足，如果不满足，则第二信号检测处理电路7通过第二光耦U4向第一信号检测处理电路3发送信号，第一信号检测处理电路3收到禁止充放电信号后，停止充放电，然后进入休眠。

本实施例通过设置双向隔离电路8可以在电池包连接充电器或者放电控制器时，通过第一信号检测处理电路3来唤醒第二信号检测处理电路7，进而实现两个电池组的串并联工作，同时，第二信号检测处理电路7又可以通过双向隔离电路8来输出反馈信号，从而在电池包充满电的情况下停止充电，或者在电池包电量不足的情况下停止放电。

实施例二，如图5、图6所示：

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中将放电保护执行电路集成到了锂电池保护电路中，为了保证电路的可靠工作和安全使用，在实现双电压电池包应用时，不能直接将两个分别带有放电保护执行电路的单电池组的保护电路直接简单进行组合，需要作出一些改进和调整。

本实施例的可变压锂电池组的保护电路包括有：

第一电池组1，包括有至少两节相互串联连接的锂电池；

第一RC滤波2，包括有与第一电池组1内每一节锂电池对应串接的多个RC滤波电路；

第一信号检测处理电路3，包括有多个检测信号输入端和至少一个通信端，其中，第一RC滤波2中的每一RC滤波电路的输出端连接至该第一信号检测处理电路3各对应的检测信号输入端；

第二电池组5，包括有至少两节相互串联连接的锂电池；

第二RC滤波6，包括有与第二电池组5内每一节锂电池对应串接的多个RC滤波电路；

第二信号检测处理电路7，包括有多个检测信号输入端和至少一个通信端，其中，第二RC滤波6中的每一RC滤波电路的输出端连接至该第二信号检测处理电路7各对应的检测信号输入端。

本实施例的保护电路还包括有：

双向隔离电路8，可实现所述第一信号检测处理电路3与第二信号检测处理电路7之间的双向通信与信号隔离，该双向隔离电路8包括有第一信号传输端81和第二信号传输端82；

输入输出接口电路4，包括有可实现双向通讯的第一信号端4a和第二信号端4b，该输入输出接口电路4用于实现电池包与充电器之间以及电池包与放电控制器之间的信号传递；

第一功率开关电路41和第二功率开关电路42，在第一电池组1和第二电池组5处于不同的串并联状态下，用于控制外接的负载电路的导通和截止；

续流电路43，为感性负载在功率开关电路关断的瞬间所产生的反向电动势提供电流回路；感性负载(如线圈)在通过电流时，会在其两端产生感应电动势，当电流消失时，感性负载的感应电动势会对电路中的元件产生反向电压，当反向电压高于元件的反向击穿电压时，会使元件如三极管、晶闸管等造成损坏。因此，通常需要在感性负载的两端反向并联续流二极管Dx，当流过感性负载(如线圈)中的电流消失时，感性负载产生的感应电动势通过二极管和线圈构成的回路做功而消耗掉，从而保护了电路中的其它元件的安全；

串并联检测电路9，用于检测外接负载对保护电路所做的串并联工作状态；

负载检测电路44，用于检测是否有外接负载连接至保护电路并发送触发信号给第一信号检测处理电路3，其中，第一信号检测处理电路3包括有第一通信端31、第二通信端32、第三通信端33、第四通信端34和第五通信端35，第二信号检测处理电路7包括有第六通信端71和第七通信端72；

输入输出接口电路4的第一信号端4a与第一信号检测处理电路3的第五通信端35相连，输入输出接口电路4的第二信号端4b作为总输出端ID连接至充电器电路或放电控制器的输入端；

所述双向隔离电路8的第一信号传输端81与第一信号检测处理电路3的第一通信端31相连，该双向隔离电路8的第二信号传输端82与第二信号检测处理电路7的第六通信端71相连；

第一信号检测处理电路3的第二通信端32与串并联检测电路9相连；第一信号检测处理电路3的第三通信端33与第一功率开关电路41的输入端相连，该第一功率开关电路41的输出端作为整个保护电路的第一负极放电输出端P1-，第一电池组1的正极作为整个保护电路的第一正极放电输出端P1+；第一信号检测处理电路3的第四通信端34与负载检测电路44的输出端相连，该负载检测电路44的输入端连接第一负极放电输出端P1-；

第二信号检测处理电路7的第七通信端72与第二功率开关电路42的输入端相连，该第二功率开关电路42的输出端作为整个保护电路的第二负极放电输出端P2-，第二电池组5的正极作为整个保护电路的第二正极放电输出端P2+；

上述第二正极放电输出端P2+和第一负极放电输出端P1-之间还串接有续流电路43。

本实施例中的第一负极放电输出端P1-、第一正极放电输出端P1+、第二负极放电输出端P2-和第二正极放电输出端P2+是四个预留的电极接口端，当外部负载为串联应用时，第二负极放电输出端P2-与第一正极放电输出端P1+被外部短接，第一负极放电输出端P1-为整个电池包的总负极，第二正极放电输出端P2+为整个电池包的总正极；当外部负载并联应用时，第一正极放电输出端P1+与第二正极放电输出端P2+被外部短接，作为整个电池包的总正极，第一负极放电输出端P1-与第二负极放电输出端P2-被外部短接，作为整个电池包的总负极。

上述电路模块中，第一RC滤波2、第二RC滤波6、第一信号检测处理电路3和第二信号检测处理电路7均为现有技术，可以采用现有技术中的相应电路结构实现，作为优选，第一信号检测处理电路3和第二信号检测处理电路7分别以型号是BigSur6的集成电路U1、集成电路U2为佳。

而第一功率开关电路41、第二功率开关电路42、负载检测电路44和续流电路43则是因为电池包保护电路中集成了放电保护执行电路而产生的，第一功率开关电路41、第二功率开关电路42、负载检测电路44和续流电路43的本身电路结构均为现有技术，可采用现有技术中的各类电路结构实现，作为优选，上述放电保护执行电路相关的各功能模块由以下具体电路结构实现：

第一功率开关电路41包括有第一场效应管Qa，第二功率开关电路42包括有第二场效应管Qb，续流电路43包括有续流二极管Dx，负载检测电路44包括有第一二极管D1和第三电阻R3；

其中，续流二极管Dx的正极连接第一负极放电输出端P1-，该续流二极管Dx的负极连接第二正极放电输出端P2+；无论串联还是并联，第一负极放电输出端P1-总是可以代表电池包输出总负极，第二正极放电输出端P2+总是可以代表电池包输出总正极，续流二极管Dx如此连接，两个电池组不管是在并联状态还是串联状态下，都可以消除电路中的感性负载在功率开关电路关断的瞬间所产生的反向电动势，保护电路中的元器件；第一场效应管Qa的栅极连接第一信号检测处理电路3的第三通信端33，该第一场效应管Qa的漏极连接第一负极放电输出端P1-，该第一场效应管Qa的源极连接第一电池组1的负极；第二场效应管Qb的栅极连接第二信号检测处理电路7的第七通信端72，该第二场效应管Qb的漏极连接第二负极放电输出端P2-，该第二场效应管Qb的源极连接第二电池组5的负极；第一二极管D1的正极连接第一负极放电输出端P1-，该第一二极管D1的负极经第三电阻R3连接第一信号检测处理电路3的第四通信端34。

双向隔离电路8的核心器件可以是光隔离、磁隔离、基于电容的隔离器件，本实施例的双向隔离电路8包括有第一光耦U3、第二光耦U4、第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一通信端31包括有第一输出通信端311和第一输入通信端312，所述第六通信端71包括有第六输入通信端711和第六输出通信端712；

其中，所述第一光耦U3的发光二极管正极与第一输出通信端311相连，该第一光耦U3的发光二极管负极经第一电阻R1与第一电池组1的负极相连，该第一光耦U3的三极管集电极与第六输入通信端711相连，该第一光耦U3的三极管发射极连接第二电池组5的负极；

所述第二光耦U4的发光二极管正极与第六输出通信端712相连，该第二光耦U4的发光二极管负极经第二电阻R2与第二电池组5的负极相连，该第二光耦U4的三极管集电极与第一输入通信端312相连，该第二光耦U4的三极管发射极连接第一电池组1的负极。

串并联检测电路9包括有数字三极管Q3，用普通三极管需要外加偏置电阻，而数字三极管Q3内带偏置电阻，可简化电路结构；该数字三极管Q3的集电极连接第一信号检测处理电路3的第二通信端32，该数字三极管Q3的发射极连接第一电池组1的负极，该数字三极管Q3的基极连接第二电池组5的负极。

本实施例二的工作原理为：

本实施例的保护电路连接负载后(放电时)，需要尽快获知本次接入是使两个电池组串联使用的负载还是使两个电池组并联使用的负载，以分配工作参数及相关数据处理，这里针对外接负载的串并联应用主要通过串并联检测电路9实现。

如图6所示，如果外接负载为并联应用，即第一负极放电输出端P1-与第二负极放电输出端P2-被外部短接，第一电池组1的负极通过导通的第一场效应管Qa连接到第一负极放电输出端P1-，第二电池组5的负极通过导通的第二场效应管Qb连接到第二负极放电输出端P2-，此时，第一电池组1的负极与第二电池组5的负极等电位，数字三极管Q3截止，与数字三极管Q3的集电极相连的第一信号检测处理电路3的第二通信端32获得高电平(内部有上拉)。

如果外接负载为串联应用，第二负极放电输出端P2-与第一正极放电输出端P1+被外部短接，第二正极放电输出端P2+为整个电池包的输出总正极，第一负极放电输出端P1-为整个电池包的输出总负极，第二电池组5的负极B2-通过导通的第二场效应管Qb连接到第二负极放电输出端P2-(也即为第一正极放电输出端P1+)，此时，数字三极管Q3的基极连接第一电池组1的正极，数字三极管Q3的发射极连接第一电池组1的负极，数字三极管Q3导通，与数字三极管Q3的集电极相连的第一信号检测处理电路3的第二通信端32获得低电平。

由此可见，通过第一信号检测处理电路3的第二通信端32获得的高低电平可以判断外接负载是串联应用还是并联应用。

本实施例中的输入输出接口电路4的第一信号端和第二信号端为可实现双向通讯的信号端，输入输出接口电路4的具体电路结构及实现原理同实施例一相同，在此不做赘述。

另外，本实施例中的双向隔离电路8的工作原理也同实施例一相同，在此亦不做赘述。

Claims (8)

1.一种可变压锂电池组的保护电路，所述的保护电路包括有

第一电池组(1)，包括有至少两节相互串联连接的锂电池；

第一RC滤波(2)，包括有与第一电池组(1)内每一节锂电池对应串接的多个RC滤波电路；

第一信号检测处理电路(3)，包括有多个检测信号输入端和至少一个通信端，其中，第一RC滤波(2)中的每一RC滤波电路的输出端连接至该第一信号检测处理电路(3)各对应的检测信号输入端；

第二电池组(5)，包括有至少两节相互串联连接的锂电池；

第二RC滤波(6)，包括有与第二电池组(5)内每一节锂电池对应串接的多个RC滤波电路；

第二信号检测处理电路(7)，包括有多个检测信号输入端和至少一个通信端，其中，第二RC滤波(6)中的每一RC滤波电路的输出端连接至该第二信号检测处理电路(7)各对应的检测信号输入端；

其特征在于：所述的保护电路还包括有

双向隔离电路(8)，可实现所述第一信号检测处理电路(3)与第二信号检测处理电路(7)之间的双向通信与信号隔离，该双向隔离电路(8)包括有第一信号传输端(81)和第二信号传输端(82)；

输入输出接口电路(4)，包括有可实现双向通讯的第一信号端(4a)和第二信号端(4b)，该输入输出接口电路(4)用于实现电池包与充电器之间以及电池包与放电控制器之间的信号传递；

其中，第一信号检测处理电路(3)包括有第一通信端(31)和第二通信端(32)，第二信号检测处理电路(7)包括有第三通信端(71)，双向隔离电路(8)的第一信号传输端(81)与第一信号检测处理电路(3)的第一通信端(31)相连，双向隔离电路(8)的第二信号传输端(82)与第二信号检测处理电路(7)的第三通信端(71)相连，输入输出接口电路(4)的第一信号端(4a)与第一信号检测处理电路(3)的第二通信端(32)相连，输入输出接口电路(4)的第二信号端(4b)作为总输出端(ID)连接至充电器电路或放电控制器的输入端。

2.根据权利要求1所述的可变压锂电池组的保护电路，其特征在于：所述的双向隔离电路(8)包括有第一光耦(U3)、第二光耦(U4)、第一电阻(R1)和第二电阻(R2)，所述第一通信端(31)包括有第一输出通信端(311)和第一输入通信端(312)，所述第三通信端(71)包括有第三输出通信端(712)和第三输入通信端(711)；

其中，所述第一光耦(U3)的发光二极管正极与第一输出通信端(311)相连，该第一光耦(U3)的发光二极管负极经第一电阻(R1)与第一电池组(1)的负极相连，该第一光耦(U3)的三极管集电极与第三输入通信端(711)相连，该第一光耦(U3)的三极管发射极连接第二电池组(5)的负极；

所述第二光耦(U4)的发光二极管正极与第三输出通信端(712)相连，该第二光耦(U4)的发光二极管负极经第二电阻(R2)与第二电池组(5)的负极相连，该第二光耦(U4)的三极管集电极与第一输入通信端(312)相连，该第二光耦(U4)的三极管发射极连接第一电池组(1)的负极。

3.根据权利要求1所述的可变压锂电池组的保护电路，其特征在于：所述的第一信号检测处理电路(3)和第二信号检测处理电路(7)分别为型号是(BigSur6)的集成电路。

4.一种可变压锂电池组的保护电路，所述的保护电路包括有

第一电池组(1)，包括有至少两节相互串联连接的锂电池；

第一RC滤波(2)，包括有与第一电池组(1)内每一节锂电池对应串接的多个RC滤波电路；

第一信号检测处理电路(3)，包括有多个检测信号输入端和至少一个通信端，其中，第一RC滤波(2)中的每一RC滤波电路的输出端连接至该第一信号检测处理电路(3)各对应的检测信号输入端；

第二电池组(5)，包括有至少两节相互串联连接的锂电池；

第二RC滤波(6)，包括有与第二电池组(5)内每一节锂电池对应串接的多个RC滤波电路；

第二信号检测处理电路(7)，包括有多个检测信号输入端和至少一个通信端，其中，第二RC滤波(6)中的每一RC滤波电路的输出端连接至该第二信号检测处理电路(7)各对应的检测信号输入端；

其特征在于：所述的保护电路还包括有

双向隔离电路(8)，可实现所述第一信号检测处理电路(3)与第二信号检测处理电路(7)之间的双向通信与信号隔离，该双向隔离电路(8)包括有第一信号传输端(81)和第二信号传输端(82)；

输入输出接口电路(4)，包括有可实现双向通讯的第一信号端(4a)和第二信号端(4b)，该输入输出接口电路(4)用于实现电池包与充电器之间以及电池包与放电控制器之间的信号传递；

第一功率开关电路(41)和第二功率开关电路(42)，在第一电池组(1)和第二电池组(5)处于不同的串并联状态下，用于控制外接的负载电路的导通或截止；

续流电路(43)，为感性负载在功率开关电路关断的瞬间所产生的反向电动势提供电流回路；

串并联检测电路(9)，用于检测外接负载对保护电路所做的串并联工作状态；

负载检测电路(44)，用于检测是否有外接负载连接至保护电路并发送触发信号给第一信号检测处理电路(3)；

其中，第一信号检测处理电路(3)包括有第一通信端(31)、第二通信端(32)、第三通信端(33)、第四通信端(34)和第五通信端(35)，第二信号检测处理电路(7)包括有第六通信端(71)和第七通信端(72)；

输入输出接口电路(4)的第一信号端(4a)与第一信号检测处理电路(3)的第五通信端(35)相连，输入输出接口电路(4)的第二信号端(4b)作为总输出端(ID)连接至充电器电路或放电控制器的输入端；

所述双向隔离电路(8)的第一信号传输端(81)与第一信号检测处理电路(3)的第一通信端(31)相连，该双向隔离电路(8)的第二信号传输端(82)与第二信号检测处理电路(7)的第六通信端(71)相连；

第一信号检测处理电路(3)的第二通信端(32)与串并联检测电路(9)相连；第一信号检测处理电路(3)的第三通信端(33)与第一功率开关电路(41)的输入端相连，该第一功率开关电路(41)的输出端作为整个保护电路的第一负极放电输出端(P1-)，第一电池组(1)的正极作为整个保护电路的第一正极放电输出端(P1+)；第一信号检测处理电路(3)的第四通信端(34)与负载检测电路(44)的输出端相连，该负载检测电路(44)的输入端连接第一负极放电输出端(P1-)；

第二信号检测处理电路(7)的第七通信端(72)与第二功率开关电路(42)的输入端相连，该第二功率开关电路(42)的输出端作为整个保护电路的第二负极放电输出端(P2-)，第二电池组(5)的正极作为整个保护电路的第二正极放电输出端(P2+)；

所述第二正极放电输出端(P2+)和第一负极放电输出端(P1-)之间还串接有所述续流电路(43)。

5.根据权利要求(4)所述的可变压锂电池组的保护电路，其特征在于：所述的双向隔离电路(8)包括有第一光耦(U3)、第二光耦(U4)、第一电阻(R1)和第二电阻(R2)，所述第一通信端(31)包括有第一输出通信端(311)和第一输入通信端(312)，所述第六通信端(71)包括有第六输入通信端(711)和第六输出通信端(712)；

其中，所述第一光耦(U3)的发光二极管正极与第一输出通信端(311)相连，该第一光耦(U3)的发光二极管负极经第一电阻(R1)与第一电池组(1)的负极相连，该第一光耦(U3)的三极管集电极与第六输入通信端(711)相连，该第一光耦(U3)的三极管发射极连接第二电池组(5)的负极；

所述第二光耦(U4)的发光二极管正极与第六输出通信端(712)相连，该第二光耦(U4)的发光二极管负极经第二电阻(R2)与第二电池组(5)的负极相连，该第二光耦(U4)的三极管集电极与第一输入通信端(312)相连，该第二光耦(U4)的三极管发射极连接第一电池组(1)的负极。

6.根据权利要求4所述的可变压锂电池组的保护电路，其特征在于：所述的第一信号检测处理电路(3)和第二信号检测处理电路(7)分别为型号是BigSur6的集成电路。

7.根据权利要求4所述的可变压锂电池组的保护电路，其特征在于：所述的续流电路(43)包括有续流二极管(Dx)，该续流二极管(Dx)的正极连接第一负极放电输出端(P1-)，该续流二极管(Dx)的负极连接第二正极放电输出端(P2+)。

8.根据权利要求4所述的可变压锂电池组的保护电路，其特征在于：所述的串并联检测电路(9)包括有数字三极管(Q3)，该数字三极管(Q3)的集电极连接所述第一信号检测处理电路(3)包的第二通信端(32)，该数字三极管(Q3)的发射极连接第一电池组(1)的负极，该数字三极管(Q3)的基极连接第二电池组(5)的负极。

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