CN117833424A - 一种双重保护电路及储能电源 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种双重保护电路及储能电源，包括有电池包、MCU主控单元和用于与外界进行充放电交互的外部端口，MCU主控单元用于管控所述外部端口，MCU主控单元还用于监测电池包的状态，电池包所在的回路上设置有双重保护单元，双重保护单元与MCU主控单元连接，双重保护单元在MCU主控单元控制下对电池包所在的回路进行双重保护。本申请具有节约成本以及降低安全隐患的功能。
Description
技术领域
本申请涉及电池保护技术领域，尤其是涉及一种双重保护电路及储能电源。
背景技术
在现代便携式储能产品电路中，如图1所示，一般包括有电池包、连接于电池包的AC-DC转化单元、连接于电池包的MCU主控单元以及多个与外部进行充放电交互的端口，电池包内包含有电池单元和连接于电池单元的BMS电池管理单元，AC-DC转化单元与BMS电池管理单元连接，MCU主控单元与BMS电池管理单元连接，BMS电池管理单元包含有关键元器件MOS管，在便携式储能产品研发过程中，通常要求充电过程具备双重独立的保护开关。
现有技术中，MOS管通常作为开关管对电路进行保护，在电池单元和MCU主控单元之间设置有若干MOS1，MOS1与BMS电池管理单元连接且设置于总回路，此为第一重保护，在其余充电端口处设置有MOS2，此为第二重保护，在充电过程中，电流从充电端口进入电路中，经过MOS2，经过各个单元，朝向MOS1流经，最后进入电池单元，从而使MOS1和MOS2对充电电路进行双重保护。
针对上述中的相关技术，发明人认为由于电池包内的BMS电池管理单元靠近电池单元且电池单元的各个电芯与MOS管之间的距离不同，因此当MOS管在电流作用下发热时，电池单元的各个单元受热程度不一致，从而容易导致安全隐患。
发明内容
为了降低电池单元因受热不均而产生安全问题的概率，本申请提供一种双重保护电路。
本申请提供的一种双重保护电路及储能电源，采用如下的技术方案：
一种双重保护电路，包括有电池包、MCU主控单元和用于与外界进行充放电交互的外部端口，所述MCU主控单元用于管控所述外部端口，所述MCU主控单元还用于监测所述电池包的状态，所述电池包所在的回路上设置有双重保护单元，所述双重保护单元与所述MCU主控单元连接，所述双重保护单元在所述MCU主控单元控制下对所述电池包所在的回路进行双重保护。
通过采用上述技术方案，MCU主控单元对电池进行监测管理，当充电过程中发生过压、过流以及过温等异常情况时，MCU主控单元控制双重保护单元对电路进行双重保护，满足储能产品生产要求的同时，将BMS从电池单元处移除，从而降低了电池因受热不均产生安全隐患的概率。
可选的，所述电池包包括有电池单元和转接板，所述电池单元经所述转接板与所述MCU主控单元以及所述双重保护单元相连接。
通过采用上述技术方案，使用转接板替代BMS，采用MCU主控单元控制双重保护单元的启闭，从而移除BMS板，同时转接板的面积为现有BMS板的二分之一，节约成本。
可选的，所述MCU主控单元包括有用于采集所述电池单元信息的采样端口，所述电池单元通过所述转接板与所述采样端口连接。
通过采用上述技术方案，采用MCU主控单元采集电池单元信息，节约成本。
可选的，所述MCU主控单元通过所述采样端口接收所述电池单元的各项信息，从而控制所述双重保护单元执行相应的指令，进而控制回路的通断。
通过采用上述技术方案，在充放电端口充电过程中，当MCU主控单元检测到异常信号时，关闭双重保护单元，从而对充放电端口电路进行双重保护。
可选的，当所述电池包所在的回路为充放电回路时，所述双重保护单元包括有第一保护模块和第二保护模块，所述MCU主控单元包括有充放电一次保护端口和充放电二次保护端口，所述充放电二次保护端口与所述第一保护模块相连接，所述充放电一次保护端口与所述第二保护模块相连接。
通过采用上述技术方案，便于MCU主控单元对第一保护模块和第二保护模块进行控制。
可选的，所述第一保护模块连接到所述电池包的正极，所述第一保护模块为两个反接的PMOS管，所述第二保护模块为单个PMOS管。
通过采用上述技术方案，便于对充放电回路进行保护。
可选的，当所述电池包所在的回路仅为充电回路时，所述双重保护单元包括有第三保护模块和第四保护模块，所述第三保护模块和所述第四保护模块均为单个PMOS管，所述第三保护模块连接于所述电池包的正极，所述第三保护模块和所述第四保护模块相互连接，所述第四保护模块与所述外部端口连接。
通过采用上述技术方案，便于保护充电回路。
可选的，所述第一保护模块与所述第二保护模块的G极均连接于所述MCU主控单元，所述第一保护模块包括有MOS1和MOS2，所述MOS1的D极与所述电池包正极连接，所述MOS1的S极与所述MOS2的S极连接，所述MOS2的D极与所述第二保护模块的D极连接，所述第二保护模块的S极与所述外部端口连接。
通过采用上述技术方案，进一步提高电路安全性。
可选的，所述第三保护模块与所述第四保护模块的G极均连接于所述MCU主控单元，所述第三保护模块的D极连接于所述电池包的正极，所述第三保护模块的S极连接于所述第四保护模块的D极，所述第四保护模块的S极连接于所述外部端口。
通过采用上述技术方案，进一步提高电路安全性。
一种储能电源，包含如上所述的双重保护电路。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
使用转接板替代BMS，从而将第一保护模块挪设置在外部端口处，通过MCU主控单元对电池单元进行监测管理，当充电过程中发生过压、过流以及过温等异常情况时，MCU主控单元控制第一保护模块以及第二保护模块对电路进行双重保护，满足储能产品生产要求的同时，将BMS从电池单元处移除，从而降低了电池因受热不均产生安全隐患的概率。
采用MCU主控单元控制第一保护模块和第二保护模块的启闭，从而移除BMS板，同时转接板的面积为现有BMS板的五分之一，节约成本。
第一保护模块与第二保护模块仅对充放电端口进行保护，相较于现有电路，第一保护模块无需保护整个电路，选用的第一保护模块的功率更小，节约成本。
附图说明
图1为现有背景技术电路结构示意图。
图2为本申请实施例电路结构示意图。
图3为本申请中储能电源的结构示意图。
附图标记说明：101、电池单元；102、转接板；2、MCU主控单元；201、充放电一次保护端口；202、充放电二次保护端口；203、充电一次保护端口；204、充电二次保护端口；205、电池温度采样端口；206、单节电池电压采样端口；207、电池电流采样端口；208、充电总使能端口；209、输出使能端口；3、AC-DC逆变器；401、充电端口；402、充放电端口；403、第一放电端口；404、第二放电端口；5、连接器端口；6、电流采样电阻；7、外壳。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定；说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、 “横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直上”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。
以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种双重保护电路。
一种双重保护电路，如图2所示电路图，包括有用于储能放能的电池包、用于检测电池包的MCU主控单元2、AC-DC逆变器3和用于与外界进行充放电交互的外部端口，电池包回路还连接有双重保护单元，双重保护单元包括有第一保护模块和第二保护模块，电池包包括有电池单元101和转接板102，转接板102的P+极与所述电池单元101的B+极连接，所述转接板102的P-极与所述电池单元101的B-极连接，AC-DC逆变器3的IN-极与转接板102的P-极连接，AC-DC逆变器3的IN+极与转接板102的P+极连接，外部端口包括有充电端口401、充放电端口402、第一放电端口403和第二放电端口404，外部端口与转接板102的P+极连接，充电端口401、充放电端口402、第一放电端口403以及第二放电端口404之间相互并联，充电端口401为DC太阳能充电端口401，充放电端口402为双向PD端口，第一放电端口403为U4充电端口401，第二放电端口404为USB端口，MCU主控单元2包括有充放电一次保护端口201和充放电二次保护端口202，充放电二次保护端口202连接有第一保护模块，充放电一次保护端口201连接有第二保护模块，第一保护模块与第二保护模块连接，第一保护模块与转接板102连接，第二保护模块与充放电端口402连接，使用转接板102替代BMS，从而将第一保护模块挪设置在外部端口处，通过MCU主控单元2对电池进行监测管理，当充电过程中发生过压、过流以及过温等异常情况时，MCU主控单元2控制第一保护模块以及第二保护模块对电路进行双重保护，满足储能产品生产要求的同时，将BMS从电池单元101处移除，从而降低了电池因受热不均产生安全隐患的概率，采用MCU主控单元2控制第一保护模块和第二保护模块的启闭，从而移除BMS板，同时转接板102的面积为现有BMS板的二分之一，节约成本。
第一保护模块、第二保护模块以及充放电端口402之间相互串联，第一保护模块与第二保护模块均为P型MOS管，第一保护模块包括有MOS1和MOS2，第二保护模块为MOS3，MOS1的D极与转接板102的P+极连接，MOS1的S极与MOS2的S极连接，MOS2的D极与第二保护模块的D极连接，第二保护模块的S极与充放电端口402连接，第一保护模块的G极与充放电二次保护端口202连接，第二保护模块的G极与充放电一次保护端口201连接，在充放电端口402充电过程中，当MCU主控单元2检测到异常信号时，先关闭第二保护模块，当第二保护模块失效后，此时电流从第二保护模块处流向第一保护模块时，此时关闭MOS2，MOS2处的二极管会对电流进行进一步阻隔，在充放电端口402放电过程中，当MCU主控单元2检测到异常信号时，先关闭MOS1，此时电流被MOS1阻隔，当MOS1失效后，电流从MOS1流向MOS2时，开启MOS2，MOS2会对电流进行进一步阻隔，从而对充放电端口402电路进行双重保护。
双重保护单元还包括有第三保护模块和第四保护模块，MCU主控单元2还包括有充电一次保护端口203和充电二次保护端口204，充电一次保护端口203连接有第三保护模块，充电二次保护端口204连接有第四保护模块，第三保护模块与第四保护模块连接，第三保护模块与转接板102连接，第四保护模块与充电端口401连接，第三保护模块、第四保护模块以及充电端口401之间相互串联，第三保护模块与第四保护模块均为P型MOS管，第三保护模块为MOS4，第四保护模块为MOS7，第三保护模块的D极与转接板102的P+极连接，第三保护模块的S极与第四保护模块的D极连接，第四保护模块的S极与充电端口401连接，第三保护模块的G极与充电一次保护端口203连接，第四保护模块的G极与充电二次保护端口204连接，在充电端口401充电过程中，当MCU主控单元2检测到异常信号时，先关闭第四保护模块，此时电流被第四保护模块阻隔，当第四保护模块失效，电流从第四保护模块流向第三保护模块时，关闭第三保护模块，第三保护模块会对电流进行进一步阻隔，从而对充电端口401电路进行双重保护。
MCU主控单元2还包括有采样端口，采样端口包括有电池温度采样端口205、单节电池电压采样端口206和电池电流采样端口207，电池单元101处设置有温度传感器，电池温度采样端口205与温度传感器连接，转接板102包括有连接器端口5，连接器端口5为PH2.0端子口，转接板102的P-极连接有电流采样电阻6，电流采样电阻6与电池电流采样端口207串联，单节电池电压采样端口206与连接器端口5连接，便于MCU主控单元2对电池单元101的电流、电压以及温度等各项情况进行监测。
MCU主控单元2还包括有充电总使能端口208和输出使能端口209，充电总使能端口208连接有MOS5，MOS5的G极与充电总使能端口208连接，MOS5的S极与转接板102的P+极连接，MOS5的D极与第一放电端口403连接，在第一放电端口403放电过程中，当MCU主控单元2检测到异常信号时，通过充电总使能端口208控制关闭MOS5从而对第一放电端口403电路进行保护，输出使能端口209连接有MOS6，MOS6的G极与输出使能端口209连接，MOS6的S极与转接板102的P+极连接，MOS6的D极与第二放电端口404连接，MOS5和MOS6均为P型MOS管，在第二放电端口404放电过程中，当MCU主控单元2检测到异常信号时，通过输出使能端口209关闭MOS6从而对第二放电端口404电路进行保护。
一种储能电源，如附图3所示，包括有外壳7，MCU主控单元2、电池包和外部端口均设置于外壳7内部。
以上为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双重保护电路，包括有电池包、MCU主控单元(2)和用于与外界进行充放电交互的外部端口，其特征在于：所述MCU主控单元（2）用于管控所述外部端口，所述MCU主控单元（2）还用于监测所述电池包的状态，所述电池包所在的回路上设置有双重保护单元，所述双重保护单元与所述MCU主控单元（2）连接，所述双重保护单元在所述MCU主控单元（2）控制下对所述电池包所在的回路进行双重保护。
2.根据权利要求1所述的一种双重保护电路，其特征在于：所述电池包包括有电池单元（101）和转接板（102），所述电池单元（101）经所述转接板（102）与所述MCU主控单元（2）以及所述双重保护单元相连接。
3.根据权利要求2所述的一种双重保护电路，其特征在于：所述MCU主控单元(2)包括有用于采集所述电池单元（101）信息的采样端口，所述电池单元（101）通过所述转接板（102）与所述采样端口连接。
4.根据权利要求3所述的一种双重保护电路，其特征在于：所述MCU主控单元（2）通过所述采样端口接收所述电池单元（101）的各项信息，从而控制所述双重保护单元执行相应的指令，进而控制回路的通断。
5.根据权利要求1所述的一种双重保护电路，其特征在于：当所述电池包所在的回路为充放电回路时，所述双重保护单元包括有第一保护模块和第二保护模块，所述MCU主控单元（2）包括有充放电一次保护端口（201）和充放电二次保护端口（202），所述充放电一次保护端口（201）与所述第二保护模块相连接，所述充放电二次保护端口（202）与所述第一保护模块相连接。
6.根据权利要求5所述的一种双重保护电路，其特征在于：所述第一保护模块连接到所述电池包的正极，所述第一保护模块为两个反接的PMOS管，所述第二保护模块为单个PMOS管。
7.根据权利要求1所述的一种双重保护电路，其特征在于：当所述电池包所在的回路仅为充电回路时，所述双重保护单元包括有第三保护模块和第四保护模块，所述第三保护模块和所述第四保护模块均为单个PMOS管，所述第三保护模块连接于所述电池包的正极，所述第三保护模块和所述第四保护模块相互连接，所述第四保护模块与所述外部端口连接。
8.根据权利要求6所述的一种双重保护电路，其特征在于：所述第一保护模块与所述第二保护模块的G极均连接于所述MCU主控单元，所述第一保护模块包括有MOS1和MOS2，所述MOS1的D极与所述电池包正极连接，所述MOS1的S极与所述MOS2的S极连接，所述MOS2的D极与所述第二保护模块的D极连接，所述第二保护模块的S极与所述外部端口连接。
9.根据权利要求7所述的一种双重保护电路，其特征在于：所述第三保护模块与所述第四保护模块的G极均连接于所述MCU主控单元（2），所述第三保护模块的D极连接于所述电池包的正极，所述第三保护模块的S极连接于所述第四保护模块的D极，所述第四保护模块的S极连接于所述外部端口。
10.一种储能电源，其特征在于：包含如权利要求1~9任一项所述的双重保护电路。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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