CN209658959U - 带均衡保护的串联电池组电源模块 - Google Patents

Abstract

一种带均衡保护的串联电池组电源模块包括电池组、电源电路，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、过充保护电路、过放保护电路，充电端或充电接口与负载电路连接，过放保护电路包括开关管QD1，过充保护电路包括开关管QC1，开关管QD1与开关管QC1连接并接入负载电路；上述带均衡保护的串联电池组电源模块，正常充电状态或放电工作状态，开关管QD1、QC1导通，充电器通过开关管QD1、QC1导通给电池组充电，或电池组通过开关管QD1、QC1导通给负载供电，当检测电压低于或高于设定，输出信号给主控单元，主控单元控制关断开关管QD1或QC1或同时关断进行过充或过放保护。

Description

带均衡保护的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，特别涉及一种带均衡保护的串联电池组电源模块。

背景技术

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。

另若电路发生故障，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。

发明内容

基于此，有必要提供一种提高电路过充保护或过放保护可靠性的带均衡保护的串联电池组电源模块。

一种带均衡保护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、与充电端或充电接口连接并接收所述主控单元进行过充保护的过充保护电路、与所述电池组连接并接收所述主控单元控制进行过放保护的过放保护电路，充电端或充电接口与负载电路连接，所述过放保护电路包括：与所述电池组连接并工作状态导通且接收所述主控单元过放控制关断的开关管QD1，所述过充保护电路包括：与充电端或充电接口连接于工作状态导通并接收所述主控单元过充控制关断的开关管QC1，所述开关管QD1与开关管QC1连接并通过开关管QC1接入负载电路。

在优选的实施例中，充电端或充电接口的正极端接入所述负载电路的正极端并接入所述电池组的正极，充电端或充电接口的负极端接入所述负载电路的负极并连接所述开关管QC1，所述开关管QD1为接入所述主控单元的放电控制端并根据主控单元检测的电池单元或分组电池组或电池组的电压判断过放是否进行过放保护控制关断的MOS管，所述开关管QC1为接入所述主控单元的充电控制端并根据主控单元检测的电池单元或分组电池组或电池组的电压判断过充是否进行过充保护控制关断的MOS管，MOS管QC1的漏极与MOS管QD1的漏极连接，MOS管QC1的源极接入负载电路的负极、或充电端或充电接口的负极端，MOS管QC1的栅极接入所述主控单元的充电控制端，MOS管QD1的源极通过限流电阻接入所述电池组的负极、其栅极接入所述主控单元的放电控制端。

在优选的实施例中，所述MOS管QC1、QD1为N沟道增强型MOS管，所述MOS管QC1的源极与栅极之间设置有电阻R12，所述MOS管QC1的栅极通过电阻R9接入所述主控单元的充电控制端，所述MOS管QD1的源极与栅极之间设置有电阻R13，所述MOS管QD1的栅极通过电阻R8接入所述主控单元的放电控制端；所述MOS管QD1的源极通过限流电阻RS1接入所述电池组的负极。

在优选的实施例中，还包括：与所述负载电路连接检测负载电路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，所述负载短路保护电路包括：与所述MOS管QC1连接并通过其将MOS管QC1检测负载电路短路输出电流信号传输给主控单元以使主控单元控制关断MOS管QC1或MOS管QD1进行短路保护的电阻R11，电阻R11一端与所述主控单元的负载检测端连接、另一端与MOS管QC1的漏极连接。

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判断过流与否以控制关断MOS管QC1或MOS管QD1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RS1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MOS管QC1或MOS管QD1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，所述过流保护电路还包括：通过所述主控供电电路接入所述电池组的正极、其另一端接入所述主控单元的电流检测端的电流采样电阻R17，所述电流采样电阻R7通过限流电阻RS1接入所述电池组的负极。

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RT、连接热敏电阻RT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RT两端的过滤电容C8、并联在热敏电阻RT两端的电阻R16，热敏电阻RT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。

在优选的实施例中，所述主控供电电路的输出端接入所述主控单元的电源端、其输出端分支通过电阻R6接入所述主控单元的充放电控制端、另一分支通过电阻R14接入所述主控单元的应用控制端，所述主控单元的电源端通过所述主控供电电路接入所述电池组的正极、另分支通过稳压管ZD1接入所述电池组的负极并接地；稳压管ZD1两端并联有电容C5，所述稳压管ZD1正极接入所述电池组的负极、其负极接入所述主控单元的电源端。

在优选的实施例中，所述主控供电电路包括：与所述电池组的正极连接的二极管D1、及与二极管D1连接的电阻R5，所述电阻R5另一端输出接入所述主控单元的电源端；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；所述主控单元的充电检测端通过电阻R10、二极管D2接入充电端或充电接口的负极端。

在优选的实施例中，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并接入所述主控单元以检测连接的电池单元或分组电池组或电池组的电压的采样电阻、及与该采样电阻连接且另一端接地的滤波电容，所述电压检测单元的滤波电容与采样电阻连接的一端接入所述主控单元。

上述的带均衡保护的串联电池组电源模块，正常充电状态时，开关管QD1、QC1导通，外接电源或充电器通过开关管QD1、QC1的导通接入电池组给电池组充电，当电池单元或分组电池组或电池组的电压充电到达或高于设定过充电压或设定额定电压时，开关管QD1、QC1的输出高电平信号给主控单元，如开关管QD1、QC1的1脚即栅极输出高电平信号，主控单元U1检测到高电位如与开关管QD1、QC1连接的3、5脚即充电控制端CHG、放电控制端DSG检测到高电位，主控单元U1控制立即关断开关管QD1、QC1，电池充电回路关断，充电停止，达成过充保护；正常放电工作状态时，开关管QD1、QC1导通，当电池单元或分组电池组或电池组的电压放电到达或低于设定过放电压或设定低压时，开关管QD1、QC1输出低电位如其的1脚即栅极输出低电位，主控单元U1检测到低电位如其分别与开关管QD1、QC1的3、5脚即充电控制端CHG、放电控制端DSG检测到低电位，主控单元控制立即关断开关管QD1、QC1，负载回路关断，工作停止，达成放电保护；关断开关管QD1、QC1即可断开电池组与负载、或电池组与外接电源或充电器的连接；也可通过同时关断开关管QD1、QC1提高过充保护或过放保护的可靠性。

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带均衡保护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带均衡保护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B-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、与充电端或充电接口连接并接收主控单元U1进行过充保护的过充保护电路、与电池组连接并接收主控单元U1控制进行过放保护的过放保护电路。

过放保护电路包括：与电池组连接并工作状态导通且接收主控单元U1过放控制关断的开关管QD1。过充保护电路包括：与充电端或充电接口连接于工作状态导通并接收主控单元U1过充控制关断的开关管QC1。开关管QD1与开关管QC1连接并通过开关管QC1接入负载电路。

充电端或充电接口与负载电路连接。充电端或充电接口的正极端接入负载电路的正极端P+、并接入电池组的正极；充电端或充电接口的负极端接入负载电路的负极P-、并连接开关管QC1。

电池组从电源电路的B+(即BC4)/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。进一步，本实施例中，外接电源或外接充电器通过充电端或充电接口接入电源电路。充电端或充电接口的正极端接入负载电路的正极P+，充电端或充电接口的负极端接入负载电路的负极P-。本实施例的电池组的负极B-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。

本实施例的均衡保护可采用现有的均衡保护技术方案进行实现，也可以根据需要设置相应的均衡保护电路，以对电池组中的电池单元进行均衡补偿。

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。

进一步，本实施例的开关管QD1为接入主控单元U1的放电控制端DSG、并根据主控单元U1通过电压检测电路检测的电池单元或分组电池组或电池组的电压判断过放是否以进行过放保护控制关断的MOS管。本实施例的开关管QC1为接入主控单元U1的充电控制端CHG、并根据主控单元U1通过电压检测电路检测的电池单元或分组电池组或电池组的电压判断过充是否进行过充保护控制关断的MOS管。

进一步，本实施例的MOS管QC1的漏极与MOS管QD1的漏极连接；MOS管QC1的源极接入负载电路的负极P-、或充电端或充电接口的负极端；MOS管QC1的栅极接入主控单元U1的充电控制端CHG；MOS管QD1的源极通过限流电阻RS1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。

进一步，本实施例的MOS管QC1、QD1为N沟道增强型MOS管。MOS管QC1的源极与栅极之间设置有电阻R12。MOS管QD1的源极与栅极之间设置有电阻R13。MOS管QD1的源极通过限流电阻RS1接入电池组的负极B-。

本实施例的MOS管QC1的栅极通过电阻R9接入主控单元U1的充电控制端CHG；MOS管QD1的栅极通过电阻R8接入主控单元U1的放电控制端DSG。

MOS管QD1的源极与栅极之间设置的偏置电阻R13、MOS管QC1的源极与栅极之间设置的偏置电阻R12分别为各自的MOS管提供偏置电压，同时起到泻放电阻的作用，保护MOS管的栅极G-源极S。

MOS管QC1、MOS管QD1自带有寄生二极管，防止VDD过压的情况下，烧坏MOS管，在过压对MOS管造成破坏之前，寄生二极管先反向击穿，将大电流直接到地，从而避免MOS管被烧坏；同时防止MOS管的源极和漏极反接时烧坏MOS管，也可以在电路有反向感生电压时，为反向感生电压提供通路，避免反向感生电压击穿MOS管。

正常放电工作状态时，MOS管QD1、QC1导通，当电池单元或分组电池组或电池组的电压放电到达或低于设定过放电压或设定低压时如10.8V左右时，MOS管QD1、QC1的1脚即栅极输出低电位，主控单元U1的3、5脚即充电控制端CHG、放电控制端DSG检测到低电位，主控单元U1控制立即关断MOS管QD1、QC1，负载回路关断，工作停止，达成放电保护。

正常充电状态时，MOS管QD1、QC1导通，外接电源或充电器通过MOS管QD1、QC1接入电池组给电池组充电，当电池单元或分组电池组或电池组的电压充电到达或高于设定过充电压或设定额定电压如17V时，MOS管QD1、QC1的1脚即栅极输出高电平信号，主控单元U1的3、5脚即充电控制端CHG、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QD1、QC1，电池充电回路关断，充电停止，达成过充保护。

进一步，本实施例的电源电路还包括：与负载电路连接检测负载电路短路、并接收主控单元U1控制进行短路保护的负载短路保护电路。

本实施例的负载短路保护电路包括：与MOS管QC1连接、并通过其将MOS管QC1检测负载电路短路输出电流信号传输给主控单元U1以使主控单元U1控制关断MOS管QC1或MOS管QD1进行短路保护的电阻R11。电阻R11一端与主控单元U1的负载检测端VM连接、另一端与MOS管QC1的漏极连接。

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判断过流与否以控制关断MOS管QC1或MOS管QD1进行过流保护的过流保护电路。

本实施例的过流保护电路包括：一端接入通过限流电阻RS1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MOS管QC1或MOS管QD1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。

进一步，本实施例的过流保护电路还包括：通过主控供电电路接入电池组的正极B+(即BC4)、其另一端接入主控单元U1的电流检测端VI的电流采样电阻R17。电流采样电阻R7通过限流电阻RS1接入电池组的负极B-。

当回路电流过大时，主控单元U1的8脚即电流检测端VI检测到高平电位，主控单元U1控制立即关断MOS管QC1、QD1,回路关断达到过流保护。

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RT、连接热敏电阻RT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RT两端的过滤电容C8、并联在热敏电阻RT两端的电阻R16。热敏电阻RT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RT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MOS管QC1、QD1中任意一个或同时关断两个，电池回路关断，达到高温保护功能。

主控供电电路的输出端接入主控单元U1的电源端VDD、其输出端分支通过电阻R6接入主控单元U1的充放电控制端CTL、另一分支通过电阻R14接入主控单元U1的应用控制端SEL。

主控单元U1的电源端VDD通过主控供电电路接入电池组的正极B+、另分支通过稳压管ZD1接入电池组的负极B-、并接地；稳压管ZD1两端并联有电容C5。稳压管ZD1正极接入电池组的负极B-、其负极接入主控单元U1的电源端VDD。

进一步，用于外接外部电源或充电器的充电端或充电接口的负极端，也即负载电路的负极端P-通过电阻R10接入主控单元U1的充电检测端CHSE。电阻R10通过二极管D2接入外部电源或充电器负极连接端。二极管D2的正极与电阻R10连接、其负极接入连接充电端或充电接口的负极端，即负载电路的负极端P-。

主控供电电路包括：连接电池组与主控单元U1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+。电池组的正极B+通过二极管D5、电阻R5接入主控单元U1的电源端VDD。电源端VDD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、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。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。

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QC1、QD1、限流电阻RS1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。

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。

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。本实施例的带均衡保护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端P+。

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。

主控单元U1通过采样电阻对电池单元或分组电池组或电池组进行检测，以判断相应的电池单元或分组电池组或电池组过压或欠压与否，并根据过压或欠压检测进行过充保护或过放保护。

电压检测单元检测不同电池单元或分组电池组或电池组的电压，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。

进一步，本实施例的主控单元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。

本实用新型的带均衡保护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)

1.一种带均衡保护的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、与充电端或充电接口连接并接收所述主控单元进行过充保护的过充保护电路、与所述电池组连接并接收所述主控单元控制进行过放保护的过放保护电路，充电端或充电接口与负载电路连接，所述过放保护电路包括：与所述电池组连接并工作状态导通且接收所述主控单元过放控制关断的开关管QD1，所述过充保护电路包括：与充电端或充电接口连接于工作状态导通并接收所述主控单元过充控制关断的开关管QC1，所述开关管QD1与开关管QC1连接并通过开关管QC1接入负载电路。

2.根据权利要求1所述的带均衡保护的串联电池组电源模块，其特征在于，充电端或充电接口的正极端接入所述负载电路的正极端并接入所述电池组的正极，充电端或充电接口的负极端接入所述负载电路的负极并连接所述开关管QC1，所述开关管QD1为接入所述主控单元的放电控制端并根据主控单元检测的电池单元或分组电池组或电池组的电压判断过放是否进行过放保护控制关断的MOS管，所述开关管QC1为接入所述主控单元的充电控制端并根据主控单元检测的电池单元或分组电池组或电池组的电压判断过充是否进行过充保护控制关断的MOS管，MOS管QC1的漏极与MOS管QD1的漏极连接，MOS管QC1的源极接入负载电路的负极、或充电端或充电接口的负极端，MOS管QC1的栅极接入所述主控单元的充电控制端，MOS管QD1的源极通过限流电阻接入所述电池组的负极、其栅极接入所述主控单元的放电控制端。

3.根据权利要求2所述的带均衡保护的串联电池组电源模块，其特征在于，所述MOS管QC1、QD1为N沟道增强型MOS管，所述MOS管QC1的源极与栅极之间设置有电阻R12，所述MOS管QC1的栅极通过电阻R9接入所述主控单元的充电控制端，所述MOS管QD1的源极与栅极之间设置有电阻R13，所述MOS管QD1的栅极通过电阻R8接入所述主控单元的放电控制端；所述MOS管QD1的源极通过限流电阻RS1接入所述电池组的负极。

4.根据权利要求2所述的带均衡保护的串联电池组电源模块，其特征在于，所述电源电路还包括：与所述负载电路连接检测负载电路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，所述负载短路保护电路包括：与所述MOS管QC1连接并通过其将MOS管QC1检测负载电路短路输出电流信号传输给主控单元以使主控单元控制关断MOS管QC1或MOS管QD1进行短路保护的电阻R11，电阻R11一端与所述主控单元的负载检测端连接、另一端与MOS管QC1的漏极连接。

5.根据权利要求1所述的带均衡保护的串联电池组电源模块，其特征在于，所述电源电路还包括：检测回路电流并通过所述主控单元判断过流与否以控制关断MOS管QC1或MOS管QD1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RS1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MOS管QC1或MOS管QD1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。

6.根据权利要求5所述的带均衡保护的串联电池组电源模块，其特征在于，所述过流保护电路还包括：通过所述主控供电电路接入所述电池组的正极、其另一端接入所述主控单元的电流检测端的电流采样电阻R17，所述电流采样电阻R7通过限流电阻RS1接入所述电池组的负极。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的带均衡保护的串联电池组电源模块，其特征在于，所述电源电路还包括：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RT、连接热敏电阻RT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RT两端的过滤电容C8、并联在热敏电阻RT两端的电阻R16，热敏电阻RT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。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的带均衡保护的串联电池组电源模块，其特征在于，所述主控供电电路的输出端接入所述主控单元的电源端、其输出端分支通过电阻R6接入所述主控单元的充放电控制端、另一分支通过电阻R14接入所述主控单元的应用控制端，所述主控单元的电源端通过所述主控供电电路接入所述电池组的正极、另分支通过稳压管ZD1接入所述电池组的负极并接地；稳压管ZD1两端并联有电容C5，所述稳压管ZD1正极接入所述电池组的负极、其负极接入所述主控单元的电源端。

9.根据权利要求1至6任意一项所述的带均衡保护的串联电池组电源模块，其特征在于，所述主控供电电路包括：与所述电池组的正极连接的二极管D1、及与二极管D1连接的电阻R5，所述电阻R5另一端输出接入所述主控单元的电源端；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；所述主控单元的充电检测端通过电阻R10、二极管D2接入充电端或充电接口的负极端。

10.根据权利要求1至6任意一项所述的带均衡保护的串联电池组电源模块，其特征在于，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并接入所述主控单元以检测连接的电池单元或分组电池组或电池组的电压的采样电阻、及与该采样电阻连接且另一端接地的滤波电容，所述电压检测单元的滤波电容与采样电阻连接的一端接入所述主控单元。