CN210092933U - 电池保护电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电池保护电路，包括保护装置及电池，保护装置与电池形成回路，保护装置包括：保护开关，保护开关的一端电性耦接于电池正极；均衡开关，均衡开关的一端电性耦接于保护开关的另一端，用于控制电池放电以均衡电池；控制单元，分别电性耦接于均衡开关及保护开关，用于藉由控制均衡开关及保护开关的开闭以控制电池的电容量；保护开关包括：光耦合器，电性耦接于锂电池和控制单元；第一保护电阻，与光耦合器并联，第一保护电阻的一端电性耦接于电池正极，第一保护电阻的另一端电性耦接于均衡开关的一端；第二保护电阻，与光耦合器串联，第二保护电阻的一端电性耦接于光耦合器，第二保护电阻的另一端电性耦接于控制单元。

Description

电池保护电路

技术领域

本申请涉及电池管理领域，具体而言，涉及一种电池保护电路。

背景技术

电池均衡是利用电子技术，控制电池或电池组内的单体电池趋近电容量平均，保证每个单体电池在正常的使用时不发生损坏。目前市面上的均衡电路只有一个场效应管作为开关控制，控制电池均衡或者不均衡。然而，场效应管作为电子元器件有一定的概率短路，从而导致电池均衡电路持续放电，造成电池的损坏。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种电池保护电路，用以解决现有技术中因电池均衡时开关失效，而导致电池损坏的问题。

本实用新型实施例提供一种电池保护电路，包括保护装置及电池，保护装置与电池形成回路，保护装置包括：保护开关，保护开关的一端电性耦接于电池正极，用于在电池放电时维持保护电路的通电状态；均衡开关，均衡开关的一端电性耦接于保护开关的另一端，用于控制电池进行放电以达到均衡电池的电容量；控制单元，分别电性耦接于均衡开关及保护开关，用于藉由控制均衡开关及保护开关的开闭以控制电池的电容量；其中，保护开关包括：光耦合器，电性耦接于锂电池和控制单元；第一保护电阻，与光耦合器并联，第一保护电阻的一端电性耦接于电池正极，第一保护电阻的另一端电性耦接于均衡开关的一端；以及第二保护电阻，与光耦合器串联，第二保护电阻的一端电性耦接于光耦合器，第二保护电阻的另一端电性耦接于控制单元。

于一实施例中，电池保护电路还包括负载电阻，负载电阻的一端电性耦接于电池的正极。

于一实施例中，负载电阻的另一端电性耦接于保护开关的一端。

于一实施例中，光耦合器包括：受光器，受光器的集电极电性耦接于第一保护电阻的一端，受光器的发射极电性耦接于第一保护电阻的另一端；发光二极管，发光二极管的阳极电性耦接于第二保护电阻的一端，发光二极管的阴极接地。

于一实施例中，电池保护电路还包括：电流检测电路，电流检测电路的一端电性耦接于均衡开关的另一端，电流检测电路的另一端电性耦接于电池的负极。

于一实施例中，控制单元包括：数模转换电路，数模转换电路包括数模转换正输入接口和数模转换负输入接口；电流检测电路电性耦接于数模转换正输入接口和数模转换负输入接口，形成闭合回路。

于一实施例中，控制单元包括：第一IO口，第二保护电阻电性耦接于第一IO口；第二IO口，均衡开关电性耦接于第二IO口。

于一实施例中，均衡开关为场效应管开关或双极结型晶体管。

于一实施例中，场效应管为MOS场效应管。

于一实施例中，MOS场效应管的漏极设有肖特基二极管。

在上述实现过程中，在均衡过程中需要先开通保护开关，再开通MOS开关，当保护开关和MOS开关同时开通，均衡电路开始工作，当MOS开关短路时可以控制保护开关来实现电池的均衡功能。

电路检测由分流电阻与主控器MCU的ADC组成，在均衡放电过程中，主控器MCU会采集ADC信号计算负载电流，当电流超上限时关断保护开关与MOS开关，负载电阻停止放电。

在平时工作中控制单元通过电流检测电路定时检查均衡漏电流，当检测到>5mA的电流时，及时告警上报，通知后台人员处理。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请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为本申请实施例提供的一种电池保护电路的连接示意图；

图2为本申请实施例提供的一种保护装置连接示意图；

图3是本申请实施例提供的保护电路的电路图。

图标：保护电路10、电池20、保护装置30、主控单元40；

保护开关100、均衡开关200、电流检测电路300。

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。显然，所描述的实施例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。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本案说明书全文及权利要求中所使用的“耦接”一词可指任何直接或间接的耦接手段。举例而言，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则应该被解释成该第一装置可以直接耦接于该第二装置，或者该第一装置可以透过其他装置或某种耦接手段而间接地耦接至该第二装置。另外，在图式及实施方式中使用相同标号的组件/构件/步骤代表相同或类似部分。不同实施例中使用相同标号或使用相同用语的组件/构件/步骤可以相互参照相关说明。

图1为本申请实施例提供的一种电池保护电路的连接示意图，如图所示，电池保护电路10包括电池20及保护装置30，保护装置30与电池20形成回路。

于一实施例中，电池20可以为单体电池或多个单体电池组成的电池组，每个单体电池或电池组都可以藉由保护装置30检测其电压、电流、温度等相关的参数信息，保护装置30同样可以通过对上述检测的数据进行报警和记录。

图2为本申请实施例提供的一种保护装置连接示意图，如图所示，保护装置30包括：保护开关100、均衡开关200、电流检测电路300、控制单元40。保护开关100的一端电性耦接于电池20的正极，保护开关100的另一端电性耦接于均衡开关200的一端，保护开关100的另一端还电性耦接于控制单元40，均衡开关200的另一端电性耦接于控制单元40，电流检测电路300的一端电性耦接于均衡开关的另一端，电流检测电路300的另一端电性耦接于电池20的负极并接地。

于一实施例中，电流检测电路300用于检测电池保护电路中的电流值，并进行判断，当检测到电路中的电流超过5mA时，上传这一电流数据并进行告警。

于一实施例中，保护开关100和均衡开关200均闭合使得整个回路联通，电池20开始放电。保护开关100在电池放电时，维持保护电路10的通电状态；均衡开关200用于控制电池20进行放电，以达到均衡电池的电容量；控制单元40用于藉由控制均衡开关200及保护开关100的开闭，以控制电池20的电容量。

于一实施例中，在对电池20的均衡过程中需要先开通保护开关100，再开通均衡开关200。

图3为本申请实施例提供的保护电路10的电路图。保护开关100包括：光耦合器S1、第一保护电阻R2、第二保护电阻R4。光耦合器S1电性耦接于电池20的正极；第一保护电阻R2与光耦合器S1并联，第一保护电阻R2的一端电性耦接于电池20正极，第一保护电阻R2的另一端电性耦接于均衡开关200；第二保护电阻R4与光耦合器S1串联，第二保护电阻R4的一端电性耦接于光耦合器S1，第二保护电阻R4的另一端电性耦接于控制单元40。

于一实施例中，电池保护电路还包括负载电阻R1，负载电阻R1的一端电性耦接于电池20的负极，负载电阻R1的另一端电性耦接于保护开关100的一端。

于一实施例中，光耦合器S1包括：受光器110和发光二极管120，受光器110的集电极电性耦接于第一保护电阻R2的一端，受光器110的发射极电性耦接于第一保护电阻R2的另一端；发光二极管120的阳极电性耦接于第二保护电阻R4的一端，发光二极管120的阴极接地。

于一实施例中，当电信号送入光耦合器的输入端时，发光二极管通过电流的作用而发光，受光器收到光照后产生电流，集电极与发射极导通，则光耦合器导通，进一步的使保护开关100导通，从而使电路的导通。

而电信号可以由控制单元40控制输入至光耦合器的输入端，所以控制单元40可以控制光耦合器S2的导通及截止，进一步的，控制单元可以控制保护开关100的导通及截止，从而实现控制电路的导通及截止功能。

当MOS开关S2短路时，若无保护开关100，则电池20处于持续通过负载电阻R1进行放电，直至电池20的电量耗尽，于一实施例中，在MOS开关S2与负载电阻R1之间设置保护开关100，在MOS开关S2短路时，控制单元40仍可以藉由保护开关100的开闭控制电池保护电路的通断。

于一实施例中，控制单元40可以为单体的控制器MCU，也可以是等同于MCU功能的多电路组合电路。于一实施例中，控制器MCU的1管脚和2管脚可提供数模转换电路，1管脚为数模转换正输入接口，2管脚为数模转换负输入接口；检测电阻R3的一端电性耦接于控制MCU的1管脚，检测电阻R3的另一端电性耦接于控制器MCU的2管脚，使得检测电阻R3和控制器MCU的数模转换电路形成电流检测电路。

于一实施例中，保护电路10在工作中控制单元40通过电流检测电路300定时检查均衡漏电流，当检测到>5mA的电流时，及时告警上报，通知后台人员处理。

当主控制MCU控制保护开关100或均衡开关200使电路断开时，若保护开关100或均衡开关200失效，则电路中仍有电流流通，若无电流检测等装置，主控器MCU就没有办法判断是否存在漏电流，则主控制MCU无法告警并上报，所以，主控MCU检测漏电流，当检测到漏电流时告警及时上报。当检测电阻R3有电流经过时，控制器MCU可以采集R3两端的电压值来计算通过R3的电流值。

于一实施例中，电路检测由分流电阻与主控MCU的数模转换电路组成，在均衡放电过程中，MCU会采集数模转换信号并计算检测电阻R3的负载电流，当R3的负载电流超上限时关断保护开关100与均衡开关200，电池停止通过负载电阻R1进行放电。

于一实施例中，控制器MCU的12管脚为第一IO口，第二保护电阻R4电性耦接于第一IO口；24管脚为第二IO口，均衡开关200电性耦接于第二IO口。

于一实施例中，均衡开关200为场效应管或双极结型晶体管。于一实施例中，场效应管开关为MOS场效应管。于一实施例中，MOS场效应管的漏极设有肖特基二极管。

在漏极设置二极管可以防止漏极电压过高，以至于对MOS管的漏级/源极承受反压击穿MOS管。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池保护电路，包括保护装置及电池，所述保护装置与电池形成回路，其特征在于，所述保护装置包括：

保护开关，所述保护开关的一端电性耦接于所述电池正极，用于在电池放电时维持保护电路的通电状态；

均衡开关，所述均衡开关的一端电性耦接于所述保护开关的另一端，用于控制所述电池进行放电以达到均衡所述电池的电容量；

控制单元，分别电性耦接于所述均衡开关及所述保护开关，用于藉由控制所述均衡开关及保护开关的开闭以控制所述电池的电容量；其中，

所述保护开关包括：

光耦合器，电性耦接于所述电池和所述控制单元；

第一保护电阻，与所述光耦合器并联，所述第一保护电阻的一端电性耦接于所述电池正极，所述第一保护电阻的另一端电性耦接于所述均衡开关的一端；以及

第二保护电阻，与所述光耦合器串联，所述第二保护电阻的一端电性耦接于所述光耦合器，所述第二保护电阻的另一端电性耦接于所述控制单元。

2.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述电池保护电路还包括负载电阻，所述负载电阻的一端电性耦接于所述电池的正极。

3.根据权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，所述负载电阻的另一端电性耦接于所述保护开关的一端。

4.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述光耦合器包括：

受光器，所述受光器的集电极电性耦接于所述第一保护电阻的一端，所述受光器的发射极电性耦接于所述第一保护电阻的另一端；

发光二极管，所述发光二极管的阳极电性耦接于所述第二保护电阻的一端，所述发光二极管的阴极接地。

5.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述电池保护电路还包括：

电流检测电路，所述电流检测电路的一端电性耦接于所述均衡开关的另一端，所述电流检测电路的另一端电性耦接于所述电池的负极。

6.根据权利要求5所述的电池保护电路，其特征在于，所述控制单元包括：

数模转换电路，所述数模转换电路包括数模转换正输入接口和数模转换负输入接口；

所述电流检测电路电性耦接于所述数模转换正输入接口和数模转换负输入接口，形成闭合回路。

7.根据权利要求5所述的电池保护电路，其特征在于，所述控制单元包括：

第一IO口，所述第二保护电阻电性耦接于所述第一IO口；

第二IO口，所述均衡开关电性耦接于所述第二IO口。

8.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述均衡开关为场效应管开关或双极结型晶体管。

9.根据权利要求8所述的电池保护电路，其特征在于，所述场效应管为MOS场效应管。

10.根据权利要求9所述的电池保护电路，其特征在于，所述MOS场效应管的漏极设有肖特基二极管。

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