CN115940365B - 一种可配置电池模块与用电设备的供电电路、方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种可配置电池模块与用电设备的供电电路、方法及装置，该电路包括：外置直流供电装置、输出线、地线、管理模块、N个电池模块和M个用电设备。本申请通过增加输出线、管理模块和电池模块，在外置直流供电装置有直流电输出时，外置直流供电装置输出的直流电可以通过管理模块，或通过管理模块和N个电池模块为用电设备供电，或外置直流供电装置输出的直流电可以为电池模块充电，在外置直流供电装置没有直流电输出时，电池模块可以通过输出线为用电设备供电，解决了设备供电系统中电池模块和用电器模块无法任意排列组合的技术问题，达到了无论有无外接直流供电装置，均可使多组电池模块和用电设备按任意排列组合兼容工作的技术效果。

Description

一种可配置电池模块与用电设备的供电电路、方法及装置

技术领域

本申请涉及供电技术领域，尤其涉及一种可配置电池模块与用电设备的供电电路、方法及装置。

背景技术

现有技术中，外接适配器与市电连接，将交流电转换为直流电为至少一个电池模块充电。至少一个电池模块中每个电池模块分别与用电设备连接，以使用电设备正常工作。

但是，由于电池模块和用电设备是一一对应的，在需要供电的用电设备增加或减少时，也要对应增加或减少电池模块，无法灵活配置用电设备和电池模块，从而影响用电设备使用的便捷性。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于至少提供一种可配置电池模块与用电设备的供电电路、方法及装置，通过增加输出线、管理模块和电池模块，在外置直流供电装置有直流电输出时，外置直流供电装置输出的直流电可以通过管理模块，或者通过管理模块和N个电池模块为用电设备供电并且为电池模块充电，在外置直流供电装置没有直流电输出时，电池模块可以通过输出线为用电设备供电，解决了设备供电系统中电池模块和用电器模块无法任意排列组合的技术问题，达到了无论有无外接直流供电装置，均可使多组电池模块和用电设备按任意排列组合兼容工作的技术效果。

本申请主要包括以下几个方面：

第一方面，本申请实施例提供一种可配置电池模块与用电设备的供电电路，该电路包括：外置直流供电装置、输出线、地线、管理模块、N个电池模块和M个用电设备；所述外置直流供电装置的输出端与所述管理模块的输入端、所述N个电池模块中每个电池模块的输入端分别连接，所述管理模块的第一输出端、所述N个电池模块中每个电池模块的第一输出端和所述M个用电设备中每个用电设备的输入端分别连接到所述输出线，所述M个用电设备中每个用电设备的输出端接地；所述外置直流供电装置用于输出直流电；若所述外置直流供电装置的输出端有直流电输出，则所述外置直流供电装置输出的直流电通过所述管理模块，或者通过所述管理模块和所述N个电池模块流入至所述输出线，以使所述外置直流供电装置输出的直流电为所述M个用电设备供电；若所述外置直流供电装置的输出端没有直流电输出，则所述N个电池模块为所述M个用电设备供电。

可选地，管理模块包括：第一控制开关、第二控制开关；所述第一控制开关的控制端、所述第二控制开关的输入端与所述外置直流供电装置的输出端连接；所述第二控制开关的控制端与所述第一控制开关的输入端连接，所述第二控制开关的输出端连接至所述输出线，所述第一控制开关的输出端接地。

可选地，管理模块包括：第一电阻，所述第一电阻的输入端连接至所述输出线，所述第一电阻的输出端与所述第二控制开关的控制端和所述第一控制开关的输入端连接。

可选地，N个电池模块中每个电池模块包括：第三控制开关、第四控制开关；所述第三控制开关的控制端、所述第四控制开关的输入端与所述外置直流供电装置的输出端连接；所述第四控制开关的控制端与所述第三控制开关的输入端连接，所述第四控制开关的输出端连接至所述输出线，所述第三控制开关的输出端接地。

可选地，N个电池模块中每个电池模块包括：第二电阻；所述第二电阻的输入端连接至所述输出线，所述第二电阻的输出端与所述第四控制开关的控制端和所述第三控制开关的输入端连接。

可选地，N个电池模块中每个电池模块还包括：第五控制开关、第三电阻和电池管理单元；所述第五控制开关的控制端和所述第三电阻的输入端连接至所述外置直流供电装置的输出端；所述电池管理单元的输入端连接至所述外置直流供电装置的输出端，所述电池管理单元的输出端与所述第五控制开关的输入端连接，所述第五控制开关的输出端连接至所述输出线，所述第三电阻的输出端接地。

可选地，电池管理单元包括：电池管理芯片、多芯锂电池和电压调理电路；外置直流供电装置的输出端与电池管理芯片的输入端连接，电池管理芯片的输出端与多芯锂电池的输入端连接，多芯锂电池的输出端与电压调理电路的输入端连接，电压调理电路的输出端与第五控制开关的输入端连接；若所述外置直流供电装置的输出端有直流电输出，则所述电池管理芯片用于确定所述多芯锂电池是否执行充电操作；若所述外置直流供电装置的输出端没有直流电输出，则所述多芯锂电池放电；电压调理电路用于将多芯锂电池输出的直流电的电压调整至预设电压，以使用电设备正常工作。

可选地，M个用电设备中每个用电设备的输出端、所述管理模块的第二输出端和所述N个电池模块中每个电池模块的第二输出端接地。

第二方面，本申请实施例提供一种可配置电池模块与用电设备的供电方法，该方法执行上述第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中的可配置电池模块与用电设备的供电电路。

第三方面，本申请实施例提供一种可配置电池模块与用电设备的供电装置，该装置执行上述第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中的可配置电池模块与用电设备的供电电路。

本申请实施例提供的一种可配置电池模块与用电设备的供电电路、方法及装置，该电路包括：外置直流供电装置、输出线、地线、管理模块、N个电池模块和M个用电设备；外置直流供电装置的输出端与管理模块的输入端、N个电池模块中每个电池模块的输入端分别连接，管理模块的第一输出端、N个电池模块中每个电池模块的第一输出端和M个用电设备中每个用电设备的输入端分别连接到输出线，所述M个用电设备中每个用电设备的输出端接地；外置直流供电装置用于输出直流电；若外置直流供电装置的输出端有直流电输出，则外置直流供电装置输出的直流电通过管理模块，或者通过管理模块和N个电池模块流入至输出线，以使外置直流供电装置输出的直流电为M个用电设备供电；若外置直流供电装置的输出端没有直流电输出，则N个电池模块为M个用电设备供电。本申请通过增加输出线、管理模块和电池模块，在外置直流供电装置有直流电输出时，外置直流供电装置输出的直流电可以通过管理模块，或者通过管理模块和N个电池模块为用电设备供电，或者外置直流供电装置输出的直流电可以为电池模块充电，在外置直流供电装置没有直流电输出时，电池模块可以通过输出线为用电设备供电，解决了设备供电系统中电池模块和用电器模块无法任意排列组合的技术问题，达到了无论有无外接直流供电装置，均可使多组电池模块和用电设备按任意排列组合兼容工作的技术效果。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例所提供的一种可配置电池模块与用电设备的供电电路的连接示意图。

图2示出了本申请实施例所提供的管理模块的电路图。

图3示出了本申请实施例所提供的电池模块的电路图。

图4示出了本申请实施例所提供的一种可配置电池模块与用电设备的供电电路图。

图5示出了本申请实施例所提供的电池管理单元的示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中的附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应当理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。

另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。

现有技术中，由于电池模块和用电设备是一一对应的，在需要供电的用电设备增加或减少时，也要对应增加或减少电池模块，无法灵活配置用电设备和电池模块，从而影响用电设备使用的便捷性。

基于此，本申请实施例提供了一种可配置电池模块与用电设备的供电电路、方法及装置，通过增加输出线、管理模块和电池模块，在外置直流供电装置有直流电输出时，外置直流供电装置输出的直流电可以通过管理模块，或者通过管理模块和N个电池模块为用电设备供电，或者为电池模块充电，在外置直流供电装置没有直流电输出时，电池模块可以通过输出线为用电设备供电，解决了现有技术中只有通过外置直流供电装置为用电设备供电的技术问题，达到了无论有无外接直流供电装置，均可使多组电池模块和用电设备按任意排列组合兼容工作的技术效果。具体如下：

请参阅图1，图1为本申请实施例所提供的一种可配置电池模块与用电设备的供电电路的连接示意图。如图1所示，本申请实施例提供的可配置电池模块与用电设备的供电电路包括：外置直流供电装置、输出线、地线、管理模块、N个电池模块和M个用电设备。

外置直流供电装置包括：外接适配器、直流电源、电池组等可以输出直流电的装置。若外置直流供电装置为外接适配器，则外接适配器用于将工频交流电转换为直流电，外接适配器的输出端输出直流电。

其中，N和M均为自然数，也就是说，N个电池模块可以是至少一个电池模块或者是零个电池模块，M个用电设备可以是至少一个用电设备或者是零个用电设备。进而，外置直流供电装置的输出端可以只连接管理模块，或者外置直流供电装置的输出端可以只连接管理模块和至少一个电池模块，或者外置直流供电装置的输出端可以只连接管理模块和至少一个用电设备，或者外置直流供电装置的输出端可以连接管理模块、至少一个电池模块和至少一个用电设备。

所述外置直流供电装置的输出端与所述管理模块的输入端、所述N个电池模块中每个电池模块的输入端分别连接，所述管理模块的第一输出端、所述N个电池模块中每个电池模块的第一输出端和所述M个用电设备中每个用电设备的输入端分别连接到所述输出线，所述M个用电设备中每个用电设备的输出端、所述管理模块的第二输出端和所述N个电池模块中每个电池模块的第二输出端接地。

所述外置直流供电装置用于输出直流电；若所述外置直流供电装置的输出端有直流电输出，则外置直流供电装置的输出端上有电压，进而所述外置直流供电装置输出的直流电通过所述管理模块，或者通过所述管理模块和所述N个电池模块流入至所述输出线，以使所述外置直流供电装置输出的直流电为所述M个用电设备供电；若所述外置直流供电装置的输出端没有直流电输出，则所述N个电池模块为所述M个用电设备供电。

请参阅图2和图4，图2为本申请实施例所提供的管理模块的电路图，图4为本申请实施例所提供的一种可配置电池模块与用电设备的供电电路图。

如图2和图4所示，管理模块包括：第一控制开关Q1、第二控制开关Q2，第一控制开关和第二控制开关均为场效应管。具体的，第一控制开关为NMOS晶体管，第二控制开关为PMOS晶体管。

第一控制开关Q1的控制端（Q1的栅极）、第二控制开关Q2的输入端（Q2的源极）与外置直流供电装置的输出端连接；第二控制开关Q2的控制端（Q2的栅极）与第一控制开关Q1的输入端（Q1的漏极）连接，第二控制开关Q2的输出端（Q2的漏极）连接至输出线，第一控制开关Q1的输出端（Q1的源极）接地。

具体的，在外置直流供电装置接入工频交流电且外置直流供电装置的输出端有直流电输出时，外置直流供电装置的输出端上的电压为高电平，此时，第一控制开关Q1的控制端接入高电平，第一控制开关导通，电流方向为从漏极流入源极，进而此时第一控制开关Q1的输入端也接地。

具体的，在第一控制开关Q1的输入端接地时，第二控制开关Q2的控制端接入低电平，第二控制开关Q2导通，电流方向为从源极流入漏极，此时将外置直流供电装置的输出端的直流电流入输出线，进而输出线上有直流电。用电设备接入到输出线上，进而输出线上的直流电供给用电设备。

管理模块包括：第一电阻R1，第一电阻的输入端连接至输出线，第一电阻的输出端与第二控制开关Q2的控制端和第一控制开关Q1的输入端连接。也就是说，在外置直流供电装置的输出端有直流电时，第一电阻R1的输入端的电压与输出线上的电压相同，第一电阻R1的输出端接地，从而第一电阻R1起到分压作用，第一电阻R1的阻值为330千欧。

若外置直流供电装置的输出端没有直流电输出，则此时第一控制开关Q1的控制端接入低电平，此时第一控制开关Q1截止，第二控制开关Q2也截止。用电设备无法通过管理模块与外置直流供电装置的输出端连接。

请参阅图3和图4，图3为本申请实施例所提供的电池模块的电路图。如图3和图4所示，N个电池模块中每个电池模块包括：第三控制开关Q3、第四控制开关Q4。第三控制开关和第四控制开关均为场效应管。具体的，第三控制开关为NMOS晶体管，第四控制开关为PMOS晶体管。

第三控制开关Q3的控制端（Q3的栅极）、第四控制开关Q4的输入端（Q4的源极）与外置直流供电装置的输出端连接；第四控制开关Q4的控制端（Q4的栅极）与第三控制开关Q3的输入端（Q3的漏极）连接，第四控制开关Q4的输出端（Q4的漏极）连接至输出线，第三控制开关Q3的输出端（Q3的源极）接地。

N个电池模块中每个电池模块还包括：第二电阻R2；第二电阻的输入端连接至所述输出线，第二电阻的输出端与第四控制开关的控制端和第三控制开关的输入端连接。第二电阻R2的阻值为330千欧。

N个电池模块中每个电池模块还包括：第五控制开关Q5、第三电阻R3和电池管理单元C1；第五控制开关为PMOS晶体管。第五控制开关的控制端（Q5的栅极）和第三电阻R3的输入端连接至外置直流供电装置的输出端；电池管理单元C1的输入端连接至外置直流供电装置的输出端，电池管理单元C1的输出端与第五控制开关Q5的输入端（Q5的源极）连接，第五控制开关Q5的输出端（Q5的漏极）连接至输出线，第三电阻R3的输出端接地。第三电阻R3的阻值为330欧。

具体的，在外置直流供电装置的输出端有直流电输出时，Q3的控制端和Q5的控制端连接到高电平，进而Q3导通、Q5截止，进而电池管理单元C1无法向用电设备供电。

进而，由于Q3导通，电流流向是从漏极到源极，Q3的输入端与输出端之间导通，Q3的输入端接地。由于Q3的输入端接地，进而Q4的控制端接入低电平，Q4导通。

进而，由于Q4导通，电流流向是从源极到漏极，外置直流供电装置的输出端上的电能通过Q4流入输出线，且Q4的输出端上的电能流过第二电阻R2再流入地线，第二电阻R2起到分压作用。

进而，在外置直流供电装置的输出端有直流电输出时，外置直流供电装置输出的电能为用电设备供电，电池管理单元C1不向用电设备供电。

具体的，在外置直流供电装置的输出端没有直流电输出时，外置直流供电装置的输出端可能还有一些电荷，此时第三电阻R3将残留的电荷泄放掉，以使Q5的控制端接入低电平。Q3的控制端也接地，进而Q3、Q4截止、Q5导通，进而外置直流供电装置无法向用电设备供电。由于Q5导通，电流流向是从源极到漏极，电池管理单元C1输出的电能通过Q5流入输出线。

请参阅图5，图5为本申请实施例所提供的电池管理单元的示意图。如图5所示，电池管理单元C1包括：电池管理芯片、多芯锂电池和电压调理电路；外置直流供电装置的输出端与电池管理芯片的输入端连接，电池管理芯片的输出端与多芯锂电池的输入端连接、多芯锂电池的输出端与电压调理电路的输入端连接，电压调理电路的输出端与第五控制开关的输入端连接。

若所述外置直流供电装置的输出端有直流电输出，则所述电池管理芯片用于确定所述多芯锂电池是否执行充电操作；若所述外置直流供电装置的输出端没有直流电输出，则所述多芯锂电池放电。电压调理电路用于将多芯锂电池输出的直流电的电压调整至预设电压，以使用电设备正常工作。

也就是说，若外置直流供电装置的输出端有直流电输出时，电池管理芯片用于确定多芯锂电池的当前电量是否大于预设电量。若电池管理芯片确定多芯锂电池的当前电量大于预设电量则不执行充电操作；若电池管理芯片确定多芯锂电池的当前电量小于或者等于预设电量则执行充电操作，进而，外置直流供电装置的输出端上的直流电为多芯锂电池充电。

若外置直流供电装置的输出端没有直流电输出时，Q3的控制端和Q5的控制端接入低电平，进而Q3截止、Q5导通，多芯锂电池流出的直流电经电压调理电路后通过Q5流入输出线，多芯锂电池向用电设备供电。

由于，M个用电设备均连入输出线，进而M个用电设备的工作电压应均一致，且M个用电设备的工作电压与N个电池模块的电池管理单元输出的电压均一致。

基于同一申请构思，本申请实施例中还提供了与上述实施例提供的可配置电池模块与用电设备的供电电路对应的可配置电池模块与用电设备的供电方法，由于本申请实施例中的方法解决问题的原理与本申请上述实施例的可配置电池模块与用电设备的供电电路相似，因此方法的实施可以参见供电电路的实施，重复之处不再赘述。

基于同一申请构思，本申请实施例中还提供了与上述实施例提供的可配置电池模块与用电设备的供电电路对应的可配置电池模块与用电设备的供电装置，由于本申请实施例中的装置解决问题的原理与本申请上述实施例的可配置电池模块与用电设备的供电电路相似，因此装置的实施可以参见供电电路的实施，重复之处不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中，应所述理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种可配置电池模块与用电设备的供电电路，其特征在于，所述电路包括：外置直流供电装置、输出线、地线、管理模块、N个电池模块和M个用电设备；N和M均为自然数；

所述外置直流供电装置的输出端与所述管理模块的输入端、所述N个电池模块中每个电池模块的输入端分别连接，所述管理模块的第一输出端、所述N个电池模块中每个电池模块的第一输出端和所述M个用电设备中每个用电设备的输入端分别连接到所述输出线，所述M个用电设备中每个用电设备的输出端接地；

所述外置直流供电装置用于输出直流电；

若所述外置直流供电装置的输出端有直流电输出，则所述外置直流供电装置输出的直流电通过所述管理模块，或者通过所述管理模块和所述N个电池模块流入至所述输出线，以使所述外置直流供电装置输出的直流电为所述M个用电设备供电；若所述外置直流供电装置的输出端没有直流电输出，则所述N个电池模块为所述M个用电设备供电；

所述N个电池模块中每个电池模块包括：第三控制开关、第四控制开关；所述第三控制开关的控制端、所述第四控制开关的输入端与所述外置直流供电装置的输出端连接；所述第四控制开关的控制端与所述第三控制开关的输入端连接，所述第四控制开关的输出端连接至所述输出线，所述第三控制开关的输出端接地；

所述N个电池模块中每个电池模块包括：第二电阻；所述第二电阻的输入端连接至所述输出线，所述第二电阻的输出端与所述第四控制开关的控制端和所述第三控制开关的输入端连接；

所述N个电池模块中每个电池模块还包括：第五控制开关、第三电阻和电池管理单元；所述第五控制开关的控制端和所述第三电阻的输入端连接至所述外置直流供电装置的输出端；所述电池管理单元的输入端连接至所述外置直流供电装置的输出端，所述电池管理单元的输出端与所述第五控制开关的输入端连接，所述第五控制开关的输出端连接至所述输出线，所述第三电阻的输出端接地；

所述电池管理单元包括：电池管理芯片、多芯锂电池和电压调理电路；

所述外置直流供电装置的输出端与所述电池管理芯片的输入端连接，所述电池管理芯片的输出端与所述多芯锂电池的输入端连接，所述多芯锂电池的输出端与所述电压调理电路的输入端连接，所述电压调理电路的输出端与所述第五控制开关的输入端连接；若所述外置直流供电装置的输出端有直流电输出，则所述电池管理芯片用于确定所述多芯锂电池是否执行充电操作；若所述外置直流供电装置的输出端没有直流电输出，则所述多芯锂电池放电；所述电压调理电路用于将多芯锂电池输出的直流电的电压调整至预设电压，以使用电设备正常工作。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述管理模块包括：第一控制开关、第二控制开关；

所述第一控制开关的控制端、所述第二控制开关的输入端与所述外置直流供电装置的输出端连接；

所述第二控制开关的控制端与所述第一控制开关的输入端连接，所述第二控制开关的输出端连接至所述输出线，所述第一控制开关的输出端接地。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述管理模块包括：第一电阻，

所述第一电阻的输入端连接至所述输出线，所述第一电阻的输出端与所述第二控制开关的控制端和所述第一控制开关的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述管理模块的第二输出端和所述N个电池模块中每个电池模块的第二输出端接地。

5.一种可配置电池模块与用电设备的供电方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1至4任一所述的供电电路。

6.一种可配置电池模块与用电设备的供电装置，其特征在于，所述装置包括权利要求1至4任一所述的供电电路。

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