CN209658953U - 串联电池组电源模块 - Google Patents

Abstract

一种串联电池组电源模块包括：电池组、及电源电路，不同电池单元或不同数量电池单元串联形成分组电池组，电池组的负极接地，电源电路包括：主控单元、主控供电电路、电压检测电路、负载电路、负载短路保护电路，电压检测电路包括：一个或多个电压检测单元，电压检测单元包括：采样电阻、滤波电容，负载短路保护电路包括：开关管Q2、保护开关管；上述串联电池组电源模块，当负载短路时，开关管Q2导通将信号传输给主控单元，主控单元检测到短路信号，立即驱动控制关断保护开关管，回路关断，实现短路保护，通过主控单元控制保护开关管通断实现短路保护或负载电路保护，能迅速、可靠切断回路，提高短路保护可靠性和稳定性。

Description

串联电池组电源模块

技术领域

本实用新型涉及一种直流供电电源，特别涉及一种串联电池组电源模块。

背景技术

电路发生故障，如发生短路，电路不经过负载，导线的电阻几乎可以忽略不计，因此瞬间产生的极大的电流，造成设备损坏或事故。短路电流会引起电器设备绝缘损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产生机械性损坏，对电器设备和线路都会造成极大的损害，甚至引发火灾等。

若发生过载，电路中同时处于启动状态的负载引起的总电流超过线路能承受的额定电流，也会造成导线等受损坏。

另对直流供电模块中的电池或电池组进行充电时容易造成过充，可能导致电池内压升高、电池变形、漏液等情况发生，电池的性能也会显著降低和损坏。

锂离子电池过充时，电池电压随极化增大而迅速上升，会引起正极活性物质结构的不可逆变化及电解液的分解，产生大量气体，放出大量的热，使电池温度和内压急剧增加，存在爆炸、燃烧等隐患。锂离子动力电池充放电电流大，不易散热，过充时更易造成安全性问题。

为防止过充，通常采用专用的充电电路，或者安装安全阀，以提供更大程度的过充保护；可采用专用的隔膜，电池发生异常使隔膜温度过高时，隔膜孔隙收缩闭塞，阻止锂离子的迁移，防止过充。上述方法有一定的效果，但过于复杂或繁琐，增加了电池的成本与复杂性。锂离子电池的充电如果采用专用充电器，充电电压一般会限制在4.2V以内。但是，如果不是采用专用充电器，或充电器失效造成电池严重过充电，将有可能造成电池起火、爆炸。电池的充电控制非常重要，否则，存在严重的安全问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种提高电路可靠性的串联电池组电源模块。

一种串联电池组电源模块，包括：多个电池单元串联形成的电池组、及与所述电池组连接的电源电路，不同电池单元或不同数量电池单元串联形成分组电池组，所述电池组的负极接地，所述电源电路包括：主控单元、与所述电池组连接并供电给所述主控单元的主控供电电路、与所述电池单元或分组电池组或电池组连接并检测电池单元或分组电池组或电池组电压且将检测信号传输给所述主控单元进行比较判断的电压检测电路、与所述电池组连接的负载电路、及与所述负载电路连接检测负载电路是否短路并接收所述主控单元控制进行短路保护的负载短路保护电路，所述电压检测电路包括：一个或多个电压检测单元，所述电压检测单元包括：与电池单元或分组电池组或电池组的正极连接的采样电阻、及与该采样电阻连接并接入公共地的滤波电容，所述电压检测单元的采样电阻与滤波电容连接的一端接入所述主控单元，所述负载短路保护电路包括：与所述负载电路连接并接收负载电路电平信号并将检测的短路信号传输给所述主控单元的开关管Q2、连接与所述负载电路与所述电池组并于工作状态导通且接收所述主控单元的短路保护控制信号进行关断的保护开关管。

在优选的实施例中，所述保护开关管包括：与所述负载电路及所述电池组连接并工作状态导通且接收所述主控单元的短路保护控制信号进行关断的开关管QS1、及与所述开关管QS1并联的开关管QS2。

在优选的实施例中，所述开关管Q2为其基极接入所述负载电路并接收负载电路的短路高平信号导通并传输到所述主控单元的三极管，所述三极管Q2的集电极接入所述主控单元、其发射极接地，所述开关管QS1为MOS管，所述MOS管QS1的漏极接入所述负载电路、其源极连接到所述电池组、其栅极接入所述主控单元，所述开关管QS2为MOS管，所述MOS管QS2的漏极接入所述负载电路、其源极连接到所述电池组、其栅极与所述MOS管QS1的栅极汇合后接入所述主控单元。

在优选的实施例中，所述三极管Q2为NPN型三极管，所述MOS管QS1、QS2为N沟道增强型MOS管，所述MOS管QS2的漏极与所述MOS管QS1的漏极汇合后分支通过电阻R11接入所述主控单元的负载检测端，所述MOS管QS1、QS2的栅极与所述三极管Q2的集电极汇合后通过电阻R8接入所述主控单元的放电控制端，所述MOS管QS1、QS2的漏极汇合后分支通过电阻R11接入所述主控单元的负载检测端，所述MOS管QS1、QS2的源极连接后通过限流电阻接入所述电池组的负极；所述MOS管QS1的栅极与源极之间设置有泄放电阻R13；所述三极管Q2的基极通过电阻R20接入负载电路的负极、其发射极接地，三极管Q2的基极与发射极之间设置有电阻R21，电阻R21两端并联有电容C18。

在优选的实施例中，还包括：连接外部电源或充电器连接端并接入到所述主控单元的过充保护电路，所述过充保护电路包括：连接外部电源或充电器连接端及所述电池组并工作状态导通的第一开关管Q5、与所述第一开关管Q5连接于工作状态导通并接入所述主控单元受主控单元过充控制关断的第二开关管Q1。

在优选的实施例中，所述过充保护电路还包括：以连接外部电源或充电器与所述第一开关管Q5的单向开关管，所述第一开关管Q5为因第二开关管Q1关断而关断的MOS管，MOS管Q5的源极接入所述电池组的负极、其漏极通过单向开关管接入外部电源或充电器连接端，所述第二开关管Q1为MOS管，MOS管Q1的漏极接入MOS管Q5的栅极、其源极接地、其栅极接入所述主控单元的充电控制端。

在优选的实施例中，所述过充保护电路中的单向开关管为并联连接的二极管D4、D5，二极管D4、D5接入外部电源或充电器正极连接端，外部电源或充电器负极连接端接入所述电池组的负极并接地；MOS管Q5为P沟道增强型MOS管，MOS管Q1为N沟道增强型MOS管，MOS管Q5的源极接入二极管D4的负极、其栅极通过电阻R18接入MOS管Q1的漏极，MOS管Q5的源极与栅极之间设置有电阻R17，MOS管Q1的源极与栅极之间设置有电阻R19，电阻R19两端并联有电容C10。

在优选的实施例中，还包括：过温保护电路，所述过温保护电路包括：与电池单元或分组电池组或电池组相应设置检测其温度并因过温检测引发主控单元控制关断保护开关管的热敏电阻RT1、连接热敏电阻RT1至所述主控单元的过温检测端的限流电阻R15、并联在热敏电阻RT1两端的过滤电容C8、并联在热敏电阻RT1两端的电阻R16，热敏电阻RT1一端与限流电阻R15连接、另一端接地；所述电压检测单元接入所述主控单元的电芯正端连接端，依次相邻电芯正端连接端依次设置有检测电阻、且非重复或非重合连接设置。

在优选的实施例中，还包括：检测回路电流并通过所述主控单元控制进行过流保护的过流保护电路，所述过流保护电路包括：一端接入通过限流电阻接入所述电池组而另一端接入所述主控单元并因过流检测而引发主控单元控制关断保护开关管的电流采样电阻R7、及与所述电流采样电阻R7的滤波电容C6；电流采样电阻R7接入所述主控单元的电流检测端；所述滤波电容C6一端接入所述主控单元的电流检测端、另一端接地。

在优选的实施例中，外部电源或充电器正极连接端通过电阻R10接入主控单元的充电检测端，所述主控单元的充电检测端另通过电容C11接入所述主控单元的电源端，所述主控供电电路包括：与所述电池组正极连接的二极管D1、与所述二极管D1连接并接入所述主控单元的电源端的限流电阻R5，所述主控单元的电源端分支通过稳压管ZD1接入所述电池组的负极并接地，所述稳压管ZD1两端并联电容C5，所述稳压管ZD1正极接入所述电池组的负极，依电池组放电工作的电流流向、所述限流电阻R5的输出端通过电阻R6接入所述主控单元的充放电控制端、其输出端分支通过电阻R14接入所述主控单元的应用控制端；所述主控单元的过放电延时端通过延时电容C9接地，其放电过流延时端通过延时电容C7接地。

上述的串联电池组电源模块，当负载短路时，回路瞬间给一个高平电压到开关管Q2，开关管Q2导通将信号传输给主控单元，主控单元检测到短路信号，立即驱动控制关断保护开关管，回路关断，进行短路保护；电路设计简单，性能稳定有效，通过主控单元控制保护开关管通断即可实现短路保护或负载电路保护，迅速进行反应或响应，能迅速、可靠切断回路，切断电源供电，提高短路保护可靠性和稳定性。

另电压检测电路检测电池单元或分组电池组或电池组电压，正常放电状态时，连接负载电路与电池组的保护开关管导通，当电池单元或分组电池组或电池组电压放电到低于设定电压或正常工作电压或额定工作电压时，开关管输出低电位给主控单元，主控单元控制关断保护开关管，负载回路关断，工作停止，达成放电保护。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的串联电池组电源模块的电源电路的部分电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型一实施例的串联电池组电源模块，包括：多个电池单元串联形成的电池组、及与电池组连接的电源电路。不同电池单元或不同数量电池单元串联形成分组电池组。电池组的负极接地。电源电路包括：主控单元U1、与电池组连接并供电给主控单元U1的主控供电电路、与电池单元或分组电池组或电池组连接并检测电池单元或分组电池组或电池组电压且将检测信号传输给主控单元U1进行比较判断的电压检测电路、与电池组连接的负载电路、及与负载电路连接检测负载电路是否短路并接收主控单元控制进行短路保护的负载短路保护电路。

进一步，本实施例的电压检测电路包括：一个或多个电压检测单元。电压检测单元包括：与电池单元或分组电池组或电池组的正极连接的采样电阻、及与该采样电阻连接并接入公共地的滤波电容。电压检测单元的采样电阻与滤波电容连接的一端接入主控单元U1。

进一步，本实施例的负载短路保护电路包括：与负载电路连接并接收负载电路电平信号并将检测的短路信号传输给主控单元U1的开关管Q2、连接负载电路与电池组并于工作状态导通且接收主控单元U1的短路保护控制信号进行关断的保护开关管。

电池组从电源电路的B+/B-端接入。本实施例中，不同电池单元或不同数量电池单元连接形成分组电池组。如两个电池单元或两节电池串联形成一个分组电池组；依次三个电池单元或三节电池串联形成第二个分组电池组，依次四个电池单元或四节电池串联形成第三个分组电池组，依次类推。

进一步，本实施例的电压检测单元接入主控单元U1的电芯正端连接端。依次相邻电芯正端连接端设置有检测电阻、且非重复或非重合连接设置。本实施例的非重复或非重合连接指如主控单元U1的第一个电芯正端连接端与第二个电芯正端连接端连接设置检测电阻后，第二个电芯正端连接端将不再与第三个电芯正端连接端进行连接设置，将采用第三个电芯正端连接端将与第四个电芯正端连接端进行连接设置检测电阻，依次类推。

进一步，本实施例中，采用C表示外接电源或外接充电器的连接端。可采用C+表示外接电源或外接充电器的正极连接端，C-表示外接电源或外接充电器的负极连接端。本实施例的电池组的负极B+接入外部电源或充电器负极连接端，并接地。

本实施例的工作状态主要指正常工作状态，非过充、过压、欠压、过温、过流等非正常态工作状态。

本实施例的主控单元为芯片U1，优选的，本实施例的主控单元U1可采用型号为SH367103的芯片，但不限于该芯片，只要能实施本实施例的功能电路即可。

本实施例的主控单元U1针对SH367103型号芯片进行说明，仅方便说明，不为限定之用。

进一步，本实施例的主控单元U1的1脚为充放电控制端CTL；2脚为充电检测端CHSE；3脚为充电控制端CHG；4脚为负载检测端VM；5脚为放电控制端DSG；6脚为过放电延时端DSG；7脚为放电过流延时端CDC；8脚为电流检测端VI；9脚为过温检测端TS；10脚为应用控制端SEL；11脚为电源地端；12脚为最低电芯正端连接端VC4；13脚为次低电芯正端连接端VC3；14脚为次高电芯正端连接端VC2；15脚为最高电芯正端连接端VC1；16脚电源正端连接端。

本实施例中，主控单元U1的电芯正端连接端包括：12脚即最低电芯正端连接端VC4、13脚即次低电芯正端连接端VC3、14脚即次高电芯正端连接端VC2、15脚即最高电芯正端连接端VC1。

主控单元U1的15脚即最高电芯正端连接端VC1与14脚即次高电芯正端连接端VC2之间设置检测电阻R12，12脚即最低电芯正端连接端VC4与13脚即次低电芯正端连接端VC3之间连接设置检测电阻R22；检测电阻R12、检测电阻R22可用于进行断路检测。

本实施例的电池组采用四节或四个电池单元或电池组成的电池组进行说明。

本实施例的负载电路的负载连接端P+/P-，负载电路上设置有并联连接的电容C17、及二极管D3。二极管D3的正极接入负载负极连接端P-，其负极接入负载正极连接端P+。

为了保证开光管安全稳定的工作，防止大功率工作或电流过大影响或损伤开光管，进一步，本实施例的保护开关管包括：与负载电路及电池组连接并工作状态导通且接收主控单元U1的短路保护控制信号进行关断的开关管QS1、及与开关管QS1并联的开关管QS2。

进一步，本实施例的开关管Q2为其基极接入负载电路并接收负载电路的短路高平信号导通并传输到主控单元的三极管。三极管Q2的集电极接入主控单元U1、其发射极接地。

优选的，本实施例的三极管Q2为NPN型三极管。当P+与P-短路时，回路瞬间给一个高平电压到三极管Q2的基极，三极管Q2导通将主控单元U1的5脚即放电电控制端DSG的电压拉至低电平，主控单元U1驱动放电控制端DSG控制关断开关管QS1、QS2，回路关断。

进一步，本实施例的开关管QS1为MOS管，MOS管QS1的漏极接入负载电路、其源极连接到电池组、其栅极接入主控单元U1。优选的，MOS管QS1的漏极接入负载电路的负载负极连接端P-，其源极接入电池组的负极B-，其栅极接入主控单元U1的放电控制端DSG。

本实施例的开关管QS2为MOS管，MOS管QS2与MOS管QS1并联。MOS管QS2的漏极接入负载电路、其源极连接到电池组、其栅极与MOS管QS1的栅极汇合后接入主控单元U1。优选的，MOS管QS2的漏极接入负载电路的负载负极连接端P-，其源极接入电池组的负极B-，其栅极接入主控单元U1的放电控制端DSG。

优选的，本实施例的MOS管QS1、QS2为N沟道增强型MOS管。

进一步，本实施例的MOS管QS2的漏极与MOS管QS1的漏极汇合后分支通过电阻R11接入主控单元U1的负载检测端VM，即主控单元U1的负载检测端VM接入负载电路的负载负极连接端P-。

本实施例的MOS管QS1、QS2的栅极与三极管Q2的集电极汇合后通过电阻R8接入主控单元U1的放电控制端DSG。MOS管QS1、QS2的漏极汇合后分支通过电阻R11接入主控单元U1的负载检测端VM。

MOS管QS1、QS2的源极连接后通过限流电阻接入电池组的负极B-。与电池组的负极B-连接的限流电阻包括：并联连接的电阻RS1、RS2。

本实施例的MOS管QS1的栅极与源极之间设置有泄放电阻R13；泄放电阻R13主要为关机后做泄放作用，也可以做放电作用。

本实施例的三极管Q2的基极通过电阻R20接入负载电路的负极P-、其发射极接地。三极管Q2的基极与发射极之间设置有电阻R21。电阻R21两端并联有电容C18。

本实施例的负载短路保护电路，当负载短路时，MOS管QS1、QS2瞬间输出大电流，主控单元U1的5脚放电控制端DSG检测到高电位，主控单元U1控制立即关断MOS管QS1、QS2，回路关断达成短路保护。

进一步，本实施例的电源电路还包括：连接外部电源或充电器连接端并接入到主控单元U1的过充保护电路。

本实施例的过充保护电路包括：连接外部电源或充电器连接端及电池组并工作状态导通的第一开关管Q5、与第一开关管Q5连接于工作状态导通并接入主控单元U1受主控单元U1过充控制关断的第二开关管Q1。

主控单元U1检测电池组或分组电池组或电池单元的电压，若检测到电池组或分组电池组或电池单元的电压高于设定电压或额定电压，接收到过充信号，进行过充控制，控制关断第二开关管Q1。

过充保护电路还包括：连接外部电源或充电器且另一端与第一开关管Q5连接的单向开关管。该单向开关管优选的为二极管。

进一步，本实施例的第一开关管Q5为因第二开关管Q1关断而关断的MOS管。MOS管Q5的源极接入电池组的负极B-、其漏极通过单向开关管接入外部电源或充电器连接端。优选的，本实施例的MOS管Q5的漏极通过单向开关管接入外部电源或充电器正极连接端C+。

第二开关管Q1为MOS管。MOS管Q1的漏极接入MOS管Q5的栅极、其源极接地、其栅极接入主控单元U1的充电控制端CHG。

进一步，本实施例的过充保护电路中的单向开关管为并联连接的二极管D4、D5。二极管D4、D5并联后接入外部电源或充电器正极连接端C+，外部电源或充电器负极连接端接入电池组的负极B-、并接地。

进一步，本实施例的MOS管Q5为P沟道增强型MOS管，MOS管Q1为N沟道增强型MOS管。

MOS管Q5的源极接入二极管D4的负极、其栅极通过电阻R18接入MOS管Q1的漏极。MOS管Q5的源极与栅极之间设置有电阻R17。

MOS管Q1的源极与栅极之间设置有电阻R19，电阻R19两端并联有电容C10。MOS管Q1的源极接地。电阻R19是拉地电阻，起到限流的作用，防止其悬空导通烧毁。

正常充电工作时，MOS管Q5导通，MOS管Q1导通；当电池充满电后，电池电压达到设定高压、或高于正常电压或标准电压如17V左右时，主控单元U1单片15脚即最高电芯正端连接端VC1检测到高电平信号，判断电池组处于电压过充状态，主控单元U1单片立即输出信号控制关断MOS管Q1，当MOS管Q1关断时，MOS管Q5的1脚与2脚压即其栅极与源极的电位相同，MOS管Q5关断，电池组的正负回路关断，充电停止，达成过充保护。

正常放电状态时，MOS管QS1、QS2导通，当电池电压放电到低至预定低压或低压正常工作电压时如10.8V左右时，MOS管QS1、QS2的1脚即栅极输出低电位，主控单元U1控制关断MOS管QS1、QS2，负载回路关断，工作停止，达成放电保护。

进一步，本实施例的电源电路还包括：过温保护电路。过温保护电路包括：与电池单元或分组电池组或电池组相应设置检测其温度并因过温检测引发主控单元U1控制关断保护开关管的热敏电阻RT1、连接热敏电阻RT1至主控单元U1的过温检测端TS的限流电阻R15、并联在热敏电阻RT1两端的过滤电容C8、并联在热敏电阻RT1两端的电阻R16。热敏电阻RT1一端与限流电阻R15连接、另一端接地。

当电池或电池组在充电或放电时，热敏电阻RT1的阻值随温度上升而降低，当电池的表面体温度达到预设过温温度范围如55-70度左右时，主控单元U1的9脚即过温检测端TS检测到低电位，主控单元U1驱动控制立即关断充电MOS管Q5，或放电MOS管QS1、QS2，电池回路关断，达到高温保护功能。

进一步，本实施例的电源电路还包括：检测回路电流并通过主控单元U1控制进行过流保护的过流保护电路。过流保护电路包括：一端接入通过限流电阻接入电池组而另一端接入主控单元U1并因过流检测而引发主控单元U1控制关断保护开关管的电流采样电阻R7、及与电流采样电阻R7的滤波电容C6。电流采样电阻R7接入主控单元U1的电流检测端VI。滤波电容C6一端接入主控单元的电流检测端VI、另一端接地。

当回路电流过大时，回路电流通过电流采样电阻R7接入主控单元U1的电流检测端VI，主控单元U1的8脚即电流检测端VI检测到高电位，主控单元U1控制立即关断MOS管QS1&QS2,回路关断达到过流保护。

进一步，外部电源或充电器正极连接端C+通过电阻R10接入主控单元U1的充电检测端CHSE。主控单元U1的充电检测端CHSE另分支通过电容C11接入主控单元U1的电源端VDD。

主控供电电路包括：连接电池组与主控单元的电源端VDD的电阻R5。进一步，本实施例的主控供电电路还包括：设置在电池组的正极B+与电阻R5之间的二极管D5。二极管正极接入电池组的正极B+。

主控单元U1的电源端VDD通过限流电阻R5、二极管D5接入电池组的正极、电源端VDD并分支通过稳压管ZD1接入电池组的负极B-。稳压管ZD1两端并联电容C5。稳压管ZD1正极接入电池组的负极B-。

依电池组放电工作的电流流向、限流电阻R5的输出端通过电阻R6接入主控单元U1的充放电控制端CTL。限流电阻R5的输出端另分支通过电阻R14接入主控单元U1的应用控制端SEL、其另一条分支接入电容C11。

主控单元U1的过放电延时端DSD通过延时电容C9接地，其放电过流延时端CDC通过延时电容C7接地。

本实施例的负载电路包括：并联连接的电容C17与二极管D3。二极管D3的正极接入负载电路的负极连接端P-，其负极接入负载电路的正极连接端P+。负载电路的正极连接端P+接入电池组正极B+，其负极连接端P-通过MOS管QS1&QS1、并联连接的限流电阻RS1&RS2接入电池组负极B-。负载电路两端接负载，可根据需要接多个负载，通过主控单元U1控制进行运转。

主控供电电路、与电池单元或分组电池组或电池组连接并检测电池单元或分组电池组或电池组电压且将检测信号传输给主控单元U1进行比较判断的电压检测电路、与电池组连接的负载电路、及与负载电路连接检测负载电路是否短路并接收主控单元控制进行短路保护的负载短路保护电路。

本实施例的电压检测电路包括：一个或多个电压检测单元。电压检测单元包括：与电池单元或分组电池组或电池组的正极连接的限流电阻、与限流电阻连接的采样电阻、及并联在采样电阻两端的滤波电容，电压检测单元的采样电阻接地。

进一步，本实施例的电压检测电路包括：一个或多个电压检测单元。电压检测单元包括：与电池单元或分组电池组或电池组的正极连接的采样电阻、及与该采样电阻连接并接入公共地的滤波电容。电压检测单元的采样电阻与滤波电容连接的一端接入主控单元U1。

进一步，本实施例的电压检测电路包括：多个电压检测单元。第N个电压检测单元包括：与N个电池单元串联连接形成的分组电池组的正极连接的采样电阻、及与采样电阻连接的滤波电容。

本实施例的电源电路优选的适用于四串串联电池组中，当然不限于该电池组。本实施例的串联电池组电源模块还包括：装载电池组的装载框。装载框中设置有装设电池单元的装载位。装载框可采用塑胶材料注塑成型，当然也可根据需要采用其他材料进行成型。

为保证各个电池单元安全性，避免任意电池单元出现过压或欠压，则根据电池单元个数设置相应数量的电压检测单元。

本实施例采用四串串联电池组进行说明。其中一个电压检测单元包括：与电池单元的正极连接的采样电阻R1、及与采样电阻R1连接的滤波电容C1。采样电阻R1另一端接入主控单元U1的最低电芯正端连接端VC4，滤波电容C1一端接入主控单元U1的最低电芯正端连接端VC4与采样电阻R1之间、另一端接地。

第二个电压检测单元包括：与两个电池单元串联连接形成的第一分组电池组的正极连接的采样电阻R2、及与采样电阻R2连接的滤波电容C2。采样电阻R2另一端接入主控单元U1的次低电芯正端连接端VC3，滤波电容C2一端接入主控单元U1的次低电芯正端连接端VC3与采样电阻R2之间、另一端接地。第二个电压检测单元可检测依次串联的两个串联电池单元形成第一分组电池组的电压，并与预设的正常电压或工作电压范围进行比较，进行过压或欠压检测，此时预设的正常电压或工作电压范围根据第一分组电池组形成的电压进行设置。

第三个电压检测单元包括：与三个电池单元串联连接形成的第二分组电池组的正极连接的采样电阻R3、及与采样电阻R3连接的滤波电容C3。采样电阻R3另一端接入主控单元U1的次高电芯正端连接端VC2，滤波电容C3一端接入主控单元U1的次高电芯正端连接端VC2、另一端接地。第三个电压检测单元可检测依次串联的三个串联电池单元形成第二分组电池组的电压，并与预设的正常电压或工作电压范围进行比较，进行过压或欠压检测，此时预设的正常电压或工作电压范围根据第二分组电池组形成的电压进行设置。

第四个电压检测单元包括：与四个电池单元串联连接形成的第三分组电池组的正极连接的采样电阻R4、及与采样电阻R4连接的滤波电容C4。采样电阻R4一端接入第三分组电池组的正极、另一端接入主控单元U1的最高电芯正端连接端VC1。滤波电容C4一端接入主控单元U1的最高电芯正端连接端VC1、另一端接地。第四个电压检测单元可检测依次串联的四个串联电池单元形成第三分组电池组的电压，并与预设的正常电压或工作电压范围进行比较，进行过压或欠压检测，此时预设的正常电压或工作电压范围根据第三分组电池组形成的电压进行设置。

电压检测单元检测不同电池单元或分组电池组的电压，并将检测到的电压与预设正常电压或工作电压范围进行比较，判断过压或欠压，通过主控单元U1控制进行过充或过放保护。

本实用新型的串联电池组电源模块，通过电压检测单元检测电池单元组成的不同分组电池组的电压，进行过压或欠压检测判断，并通过主控单元U1根据检测到的电池电压对与外部电源或充电器连接的过充保护电路、或负载电路连接的过放保护电路进行控制，通过关断充电回路、或负载回路以对电池单元或电池组进行过充或过放保护，可进行单支过充电保护或单支过放电保护，也可对电池组进行整体过充电保护或过放电保护；通过过流保护电路检测回路中的电流，通过主控单元U1控制关断负载回路进行放电过流保护；通过高温保护电路检测电池单元或电池组的温度，判断是否超过设定的正常工作温度或充电温度，通过主控单元U1控制断开充电回路或负载回路进行过温保护。充电时，若检测到过压、或过流，判断过充、或过温、或过流，则主控单元U1关断充电回路，且充电时，机器(负载)无法工作。机器工作时，主控单元U1控制检测电池组总电压、电池单元过放电压、电池温度、负载电流，若判断过放、或过温、或过流，主控单元U1关断放电回路。如果出现电池单元过放保护或单支电池过放电保护，必须充电后机器才能再次工作。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种串联电池组电源模块，其特征在于，包括：多个电池单元串联形成的电池组、及与所述电池组连接的电源电路，不同电池单元或不同数量电池单元串联形成分组电池组，所述电池组的负极接地，所述电源电路包括：主控单元、与所述电池组连接并供电给所述主控单元的主控供电电路、与所述电池单元或分组电池组或电池组连接并检测电池单元或分组电池组或电池组电压且将检测信号传输给所述主控单元进行比较判断的电压检测电路、与所述电池组连接的负载电路、及与所述负载电路连接检测负载电路是否短路并接收所述主控单元控制进行短路保护的负载短路保护电路，所述电压检测电路包括：一个或多个电压检测单元，所述电压检测单元包括：与电池单元或分组电池组或电池组的正极连接的采样电阻、及与该采样电阻连接并接入公共地的滤波电容，所述电压检测单元的采样电阻与滤波电容连接的一端接入所述主控单元，所述负载短路保护电路包括：与所述负载电路连接并接收负载电路电平信号并将检测的短路信号传输给所述主控单元的开关管Q2、连接与所述负载电路与所述电池组并于工作状态导通且接收所述主控单元的短路保护控制信号进行关断的保护开关管。

2.根据权利要求1所述的串联电池组电源模块，其特征在于，所述保护开关管包括：与所述负载电路及所述电池组连接并工作状态导通且接收所述主控单元的短路保护控制信号进行关断的开关管QS1、及与所述开关管QS1并联的开关管QS2。

3.根据权利要求2所述的串联电池组电源模块，其特征在于，所述开关管Q2为其基极接入所述负载电路并接收负载电路的短路高平信号导通并传输到所述主控单元的三极管，所述三极管Q2的集电极接入所述主控单元、其发射极接地，所述开关管QS1为MOS管，所述MOS管QS1的漏极接入所述负载电路、其源极连接到所述电池组、其栅极接入所述主控单元，所述开关管QS2为MOS管，所述MOS管QS2的漏极接入所述负载电路、其源极连接到所述电池组、其栅极与所述MOS管QS1的栅极汇合后接入所述主控单元。

4.根据权利要求3所述的串联电池组电源模块，其特征在于，所述三极管Q2为NPN型三极管，所述MOS管QS1、QS2为N沟道增强型MOS管，所述MOS管QS2的漏极与所述MOS管QS1的漏极汇合后分支通过电阻R11接入所述主控单元的负载检测端，所述MOS管QS1、QS2的栅极与所述三极管Q2的集电极汇合后通过电阻R8接入所述主控单元的放电控制端，所述MOS管QS1、QS2的漏极汇合后分支通过电阻R11接入所述主控单元的负载检测端，所述MOS管QS1、QS2的源极连接后通过限流电阻接入所述电池组的负极；所述MOS管QS1的栅极与源极之间设置有泄放电阻R13；所述三极管Q2的基极通过电阻R20接入负载电路的负极、其发射极接地，三极管Q2的基极与发射极之间设置有电阻R21，电阻R21两端并联有电容C18。

5.根据权利要求1所述的串联电池组电源模块，其特征在于，还包括：连接外部电源或充电器并接入到所述主控单元的过充保护电路，所述过充保护电路包括：连接外部电源或充电器连接端及所述电池组并工作状态导通的第一开关管Q5、与所述第一开关管Q5连接于工作状态导通并接入所述主控单元受主控单元过充控制关断的第二开关管Q1。

6.根据权利要求5所述的串联电池组电源模块，其特征在于，所述过充保护电路还包括：以连接外部电源或充电器与所述第一开关管Q5的单向开关管，所述第一开关管Q5为因第二开关管Q1关断而关断的MOS管，MOS管Q5的源极接入所述电池组的负极、其漏极通过单向开关管接入外部电源或充电器连接端，所述第二开关管Q1为MOS管，MOS管Q1的漏极接入MOS管Q5的栅极、其源极接地、其栅极接入所述主控单元的充电控制端。

7.根据权利要求6所述的串联电池组电源模块，其特征在于，所述过充保护电路中的单向开关管为并联连接的二极管D4、D5，二极管D4、D5接入外部电源或充电器正极连接端，外部电源或充电器负极连接端接入所述电池组的负极并接地；MOS管Q5为P沟道增强型MOS管，MOS管Q1为N沟道增强型MOS管，MOS管Q5的源极接入二极管D4的负极、其栅极通过电阻R18接入MOS管Q1的漏极，MOS管Q5的源极与栅极之间设置有电阻R17，MOS管Q1的源极与栅极之间设置有电阻R19，电阻R19两端并联有电容C10。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的串联电池组电源模块，其特征在于，还包括：过温保护电路，所述过温保护电路包括：与电池单元或分组电池组或电池组相应设置检测其温度并因过温检测引发主控单元控制关断保护开关管的热敏电阻RT1、连接热敏电阻RT1至所述主控单元的过温检测端的限流电阻R15、并联在热敏电阻RT1两端的过滤电容C8、并联在热敏电阻RT1两端的电阻R16，热敏电阻RT1一端与限流电阻R15连接、另一端接地；所述电压检测单元接入所述主控单元的电芯正端连接端，依次相邻电芯正端连接端设置有检测电阻、且非重复或非重合连接设置。

9.根据权利要求1至7任意一项所述的串联电池组电源模块，其特征在于，还包括：检测回路电流并通过所述主控单元控制进行过流保护的过流保护电路，所述过流保护电路包括：一端接入通过限流电阻接入所述电池组而另一端接入所述主控单元并因过流检测而引发主控单元控制关断保护开关管的电流采样电阻R7、及与所述电流采样电阻R7的滤波电容C6；电流采样电阻R7接入所述主控单元的电流检测端；所述滤波电容C6一端接入所述主控单元的电流检测端、另一端接地。

10.根据权利要求1至7任意一项所述的串联电池组电源模块，其特征在于，外部电源或充电器正极连接端通过电阻R10接入主控单元的充电检测端，所述主控单元的充电检测端另通过电容C11接入所述主控单元的电源端，所述主控供电电路包括：与所述电池组正极连接的二极管D1、与所述二极管D1连接并接入所述主控单元的电源端的限流电阻R5，所述主控单元的电源端分支通过稳压管ZD1接入所述电池组的负极并接地，所述稳压管ZD1两端并联电容C5，所述稳压管ZD1正极接入所述电池组的负极，依电池组放电工作的电流流向、所述限流电阻R5的输出端通过电阻R6接入所述主控单元的充放电控制端、其输出端分支通过电阻R14接入所述主控单元的应用控制端；所述主控单元的过放电延时端通过延时电容C9接地，其放电过流延时端通过延时电容C7接地。