CN210273521U - 一种不同类型蓄电池并联使用的电池组充放电管理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种不同类型蓄电池并联使用的电池组充放电管理电路，包括电池和电路板，电路板包括信号生成电路、保护电路和开关电路，信号生成电路通过保护电路与开关电路连接；开关电路包括多组开关组，开关组包括MOS管Q1和MOS管Q4，MOS管Q1的源极连接至外部电源，其栅极连接至保护电路，漏极与MOS管Q4的漏极连接，MOS管Q4的栅极连接至保护电路，源极与电池连接；各组开关组中的两个MOS管相互连接的节点，与相邻组的两个MOS管相互连接的节点连接，MOS管Q1和MOS管Q4均设置有寄生二极管，寄生二极管的正极均连接在源极，负极均连接在漏极。本实用新型能够对电源组的供电进行更好的管理，延长电池组的使用寿命以及供电稳定性。

Description

一种不同类型蓄电池并联使用的电池组充放电管理电路

技术领域

本实用新型涉及电源组管理器技术领域，具体为一种不同类型蓄电池并联使用的电池组充放电管理电路。

背景技术

电源组管理器是对电池组的供电进行控制的器件，通过电源组管理器，用户可以更方便的设定与检测电池组的供电计划与剩余容量情况。电源组如何进行有效的管理，避免电池组在充放电过程中出现放电同时充电的现象，是延长电池组使用寿命以及稳定供电的关键。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种不同类型蓄电池并联使用的电池组充放电管理电路，能够对电源组的供电进行更好的管理，延长电池组的使用寿命以及供电稳定性。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种不同类型蓄电池并联使用的电池组充放电管理电路，包括电池和电路板，所述电路板包括信号生成电路、保护电路和开关电路，所述信号生成电路通过保护电路与开关电路连接；所述开关电路包括多组开关组，所述开关组包括MOS管Q1和MOS管Q4，所述MOS管Q1的源极连接至外部电源，其栅极连接至保护电路，漏极与MOS管Q4的漏极连接，所述MOS管Q4的栅极连接至保护电路，源极与电池连接；各组开关组中的两个MOS管相互连接的节点，与相邻组的两个MOS管相互连接的节点连接，所述MOS管Q1和MOS管Q4均设置有寄生二极管，寄生二极管的正极均连接在源极，负极均连接在漏极。

作为本实用新型的进一步改进，所述保护电路包括电阻R9和二极管D12，所述电阻R9并联在二极管D12两端，所述二极管D12的正极连接至信号生成电路，其负极连接至MOS管Q4的栅极。

作为本实用新型的进一步改进，所述保护电路还包括瞬态抑制二极管D11，其一端连接至电池，另一端连接至二极管D12的负极。

作为本实用新型的进一步改进，所述保护电路的数量为开关组的两倍，分别与开关组内的各MOS管对应连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述信号生成电路包括均连接至多组保护电路的第一生成电路和第二生成电路，所述第一生成电路包括控制器、用于提高抗干扰的隔离电路、用于与增强信号强度的信号增强电路和用于增强信号驱动能力的驱动电路；所述隔离电路与控制器连接以接受控制器输出的触发信号，所述信号增强电路与隔离电路连接，以接收隔离电路隔离后输出的触发信号，所述驱动电路与二极管D12的正极连接，以输出触发信号给二极管D12。

作为本实用新型的进一步改进，所述信号增强电路包括一三极管Q11，所述三极管Q11的基极连接有电阻R60后与隔离电路连接，所述三极管Q11的集电极连接有电阻R61后连接至高电平信号源；所述三极管Q11的发射极接地，所述三极管Q11的集电极还连接至驱动电路。

作为本实用新型的进一步改进，所述隔离电路包括光耦隔离器H2，所述光耦隔离器H2内光敏三极管的集电极连接至电阻R60相对三极管Q11基极的另一端，所述光耦隔离器H2内光敏三极管的基极接地，光耦隔离器H2内发光二极管的正极连接有一电阻R40后与板内电源连接，负极与控制器连接，以接收控制器输出的触发信号，所述电阻R60与光耦隔离器H2内光敏三极管集电极连接的节点还连接有电阻R41后接高电平信号源。

作为本实用新型的进一步改进，所述驱动电路包括一驱动芯片，驱动芯片具有输入端和输出端，所述输入端与三极管Q11的集电极连接，输出端输出驱动能力增强后的触发信号给二极管D12，所述输出端还连接有电容C25后接地。

本实用新型的有益效果，该方案下外部电源在供电的过程中，电池组被MOS管Q1的寄生二极管隔离，确保电池组处于充电状态时不会放电，能够保护电池组；多组开关组的配合使用，能够让控制效果更佳稳定，例如图中的三组，其相比一组来说，控制效果更佳稳定，控制外部电源供电和电池组供电的分别有任意一个MOS管正常工作即可达到效果，其具备的稳定性更高，意味着对电池组的供电与保护作用更好。

附图说明

图1为本实用新型的开关电路结构示意图；

图2为本实用新型的保护电路结构示意图；

图3为本实用新型的信号生成电路结构示意图。

附图标号：0、电池；1、信号生成电路；2、保护电路；3、开关电路；4、开关组；5、寄生二极管；6、第一生成电路；7、第二生成电路；8、控制器；9、隔离电路；10、信号增强电路；11、驱动电路。

具体实施方式

下面将结合附图所给出的实施例对本实用新型做进一步的详述。

参照图1-3所示，本实施例的一种不同类型蓄电池并联使用的电池组充放电管理电路，包括电池0和电路板，电路板包括信号生成电路1、保护电路2和开关电路3，信号生成电路1通过保护电路2与开关电路3连接；开关电路3包括多组开关组4，开关组4包括MOS管Q1和MOS管Q4，MOS管Q1的源极连接至外部电源，其栅极连接至保护电路2，漏极与MOS管Q4的漏极连接，MOS管Q4的栅极连接至保护电路2，源极与电池0连接；各组开关组4中的两个MOS管相互连接的节点，与相邻组的两个MOS管相互连接的节点连接，MOS管Q1和MOS管Q4均设置有寄生二极管5，寄生二极管5的正极均连接在源极，负极均连接在漏极。

其中，保护电路2的数量为开关组4的两倍，分别与开关组4内的各MOS管对应连接。

如附图1中所示，开关组4至少为3组，其中各组的两个MOS管连接的节点相互连接，此时当图中的MOS管Q1、Q3、Q5断开时，即外部电源直接进行供电，不接受电池组的放电，并且此时如果MOS管Q2、Q4、Q6导通，外部电源还会对电池组进行充电，其电源的流向是外部电源流经MOS管Q1、Q3、Q5的寄生二极管5，并且通过导通的MOS管Q2、Q4、Q6进入到电池组中进行充电；另外的如果外部电源断电，此时MOS管Q1、Q3、Q5导通，而MOS管Q2、Q4、Q6断开，此时电池组开始放电进行供电，其具体的电源流向是，电池组的电源通过MOS管Q2、Q4、Q6的寄生二极管5流出，并且通过导通的Q1、Q3、Q5输出给外部进行供电，本方案只需要通过控制其中MOS管Q1、Q3、Q5中任意一个或多个的导通或断开以及MOS管Q2、Q4、Q6中任意一个或多个的断开或导通，来控制电池组的充放电，该方案下外部电源在供电的过程中，电池组被MOS管Q1、Q3、Q5的寄生二极管5隔离，确保电池组处于充电状态时不会放电，能够保护电池组。另外，多组开关组4的配合使用，能够让控制效果更佳稳定，例如图中的三组，其相比一组来说，控制效果更佳稳定，只要MOS管Q1、Q3、Q5和MOS管Q2、Q4、Q6分别有任意一个MOS管正常工作即可达到效果，其具备的稳定性更高，意味着对电池组的供电与保护作用更好。

作为改进的一具体实施方式，保护电路2包括电阻R9和二极管D12，电阻R9并联在二极管D12两端，二极管D12的正极连接至信号生成电路1，其负极连接至MOS管Q4的栅极。

首先，信号生成电路1生成触发信号，此时触发信号经过二极管D12后输出至MOS管Q4的栅极，此时二极管D12两端并联着的电阻R9能够降低二极管D12的等效电阻，并联上电阻R9后，二极管D12两端电压不减小，但是电流减小，并联的电阻R9进行分流，防止二极管D12电流过大被击穿。相比直接利用电阻R9上拉来说，二极管D12又可以与电阻R9构成回路，能够在断电时构成回路，让电流在R9上进行消耗。

作为改进的一具体实施方式，保护电路2还包括瞬态抑制二极管D11，其一端连接至电池0，另一端连接至二极管D12的负极。

通过设置的瞬态抑制二极管D11对信号的传输过程进行进一步保护，能够避免电池0和触发信号的瞬时大电压影响开关线路或其他目标电路的工作。同时还可以保护开关线路和二极管D11或其他目标电路。

作为改进的一具体实施方式，信号生成电路1包括均连接至多组保护电路2的第一生成电路6和第二生成电路7，第一生成电路6包括控制器8、用于提高抗干扰的隔离电路9、用于与增强信号强度的信号增强电路10和用于增强信号驱动能力的驱动电路11；隔离电路9与控制器8连接以接受控制器8输出的触发信号，信号增强电路10与隔离电路9连接，以接收隔离电路9隔离后输出的触发信号，驱动电路11与二极管D12的正极连接，以输出触发信号给二极管D12。

信号增强电路10包括一三极管Q11，三极管Q11的基极连接有电阻R60后与隔离电路9连接，三极管Q11的集电极连接有电阻R61后连接至高电平信号源；三极管Q11的发射极接地，三极管Q11的集电极还连接至驱动电路11。

首先需要说明的是，由于MOS管分为Q1、Q3、Q5和Q2、Q4、Q6两组，其中对应的信号生成电路1分别对应设置两组，即第一生成电路6和第二生成电路7，其中第一生成电路6和第二生成电路7可以为相同的电路结构，当然也可以为不同的电路结构来实现相同的技术效果，本实施例中第二生成电路7以附图中记载的为准，其与第一生成电路6的区别点在于没有信号增强电路10。

当控制器8(单片机)输出触发MOS管启动的触发信号时，首先触发信号进入到隔离电路9，通过隔离电路9进行隔离，然后传输给信号增强电路10，通过信号增强电路10增强触发信号的信号强度，并输出后传输给驱动电路11，配合驱动电路11增加信号的驱动能力，此时输出的触发信号的驱动能力和信号强度都得到提升，能够更好的控制外部电路执行对应的触发动作。更具体的来说，在隔离电路9输出信号后，三极管Q11的基极通过电阻R60接收隔离电路9输出的触发信号，在接收到触发信号后，三极管Q11导通，此时三极管Q11的集电极电压被拉低，进而将触发信号进行传递。另外配合电阻R61能够将三极管Q11的集电极电压进行上拉，此时触发信号的电平被上拉至高电平，通过接地和上拉的方式能够将信号进行放大和稳定，让驱动电路11接收到的触发信号的信号强度保持稳定，提高触发的稳定性。

作为改进的一具体实施方式，隔离电路9包括光耦隔离器H2，光耦隔离器H2内光敏三极管的集电极连接至电阻R60相对三极管Q11基极的另一端，光耦隔离器H2内光敏三极管的基极接地，光耦隔离器H2内发光二极管的正极连接有一电阻R40后与板内电源连接，负极与控制器8连接，以接收控制器8输出的触发信号，电阻R60与光耦隔离器H2内光敏三极管集电极连接的节点还连接有电阻R41后接高电平信号源。

通过上述技术方案，当控制器8输出触发信号时，首先进入到光耦隔离器H2内发光二极管的负极，拉低发光二极管的负极的电压，此时板内电源经过电阻R40限流后流经发光二极管后进入到控制器8，其构成的电位差让发光二极管发光，此时光耦隔离器H2内的光敏三极管的集电极电平被下拉，该下拉的低电平流到三极管Q11的基极，通过对三极管Q11的选型，能够实现不同的信号传输效果，例如选择PNP或者NPN的三极管，在此时能够分别输出两个不同电平(高或低)的触发信号给驱动电路11，根据本领域技术人员的实际需求，能够选择不同的型号，进而实现不同的传递效果。其次，通过电阻R61限流之后可以保护三极管Q11，避免被过大的电流烧毁，并且也可以作为驱动电路11的上拉电阻，保证信号的稳定性。另外，光耦隔离器H2配合电阻R41能够让光耦隔离器H2中的光敏三极管集电极一端的电平上拉，能够提供准确的触发信号，让三极管Q11的导通控制更加稳定。

作为改进的一具体实施方式，驱动电路11包括一驱动芯片，驱动芯片具有输入端和输出端，输入端与三极管Q11的集电极连接，输出端输出驱动能力增强后的触发信号给二极管D12，输出端还连接有电容C25后接地。

通过上述技术方案，通过电容C25对驱动芯片输出的触发信号进行滤波，提高对外部MOS管控制的准确性，进而达到触发信号传递的稳定性。

其中驱动芯片的型号可以为MIC4422YM。

更为具体的来说三极管Q11可以为NPN三极管。

只有触发信号为低电平时，三极管Q11断开，此时驱动芯片的输入端电平被高，控制器8输出低电平的信号相比输出高电平信号更加稳定，因此初期控制器8输出的电平为低电平，通过光耦隔离器H2隔离之后能够配合NPN三极管转变为高电平的信号给驱动芯片，在常态下，控制器8输出的信号为高电平，此时光敏三极管不导通，并且三极管Q11的基极信号被上拉电阻R41上拉至高电平，此时三极管Q11导通，驱动芯片接收到的信号为低电平信号，此时通过接地保持低电平，有助于驱动芯片控制的稳定性，避免驱动芯片接收到错误的信号导致误触发。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种不同类型蓄电池并联使用的电池组充放电管理电路，包括电池(0)和电路板，其特征在于，所述电路板包括信号生成电路(1)、保护电路(2)和开关电路(3)，所述信号生成电路(1)通过保护电路(2)与开关电路(3)连接；所述开关电路(3)包括多组开关组(4)，所述开关组(4)包括MOS管Q1和MOS管Q4，所述MOS管Q1的源极连接至外部电源，其栅极连接至保护电路(2)，漏极与MOS管Q4的漏极连接，所述MOS管Q4的栅极连接至保护电路(2)，源极与电池(0)连接；各组开关组(4)中的两个MOS管相互连接的节点，与相邻组的两个MOS管相互连接的节点连接，所述MOS管Q1和MOS管Q4均设置有寄生二极管(5)，寄生二极管(5)的正极均连接在源极，负极均连接在漏极。

2.根据权利要求1所述的不同类型蓄电池并联使用的电池组充放电管理电路，其特征在于，所述保护电路(2)包括电阻R9和二极管D12，所述电阻R9并联在二极管D12两端，所述二极管D12的正极连接至信号生成电路(1)，其负极连接至MOS管Q4的栅极。

3.根据权利要求2所述的不同类型蓄电池并联使用的电池组充放电管理电路，其特征在于，所述保护电路(2)还包括瞬态抑制二极管D11，其一端连接至电池(0)，另一端连接至二极管D12的负极。

4.根据权利要求2或3所述的不同类型蓄电池并联使用的电池组充放电管理电路，其特征在于，所述保护电路(2)的数量为开关组(4)的两倍，分别与开关组(4)内的各MOS管对应连接。

5.根据权利要求4所述的不同类型蓄电池并联使用的电池组充放电管理电路，其特征在于，所述信号生成电路(1)包括均连接至多组保护电路(2)的第一生成电路(6)和第二生成电路(7)，所述第一生成电路(6)包括控制器(8)、用于提高抗干扰的隔离电路(9)、用于与增强信号强度的信号增强电路(10)和用于增强信号驱动能力的驱动电路(11)；所述隔离电路(9)与控制器(8)连接以接受控制器(8)输出的触发信号，所述信号增强电路(10)与隔离电路(9)连接，以接收隔离电路(9)隔离后输出的触发信号，所述驱动电路(11)与二极管D12的正极连接，以输出触发信号给二极管D12。

6.根据权利要求5所述的不同类型蓄电池并联使用的电池组充放电管理电路，其特征在于，所述信号增强电路(10)包括一三极管Q11，所述三极管Q11的基极连接有电阻R60后与隔离电路(9)连接，所述三极管Q11的集电极连接有电阻R61后连接至高电平信号源；所述三极管Q11的发射极接地，所述三极管Q11的集电极还连接至驱动电路(11)。

7.根据权利要求6所述的不同类型蓄电池并联使用的电池组充放电管理电路，其特征在于，所述隔离电路(9)包括光耦隔离器H2，所述光耦隔离器H2内光敏三极管的集电极连接至电阻R60相对三极管Q11基极的另一端，所述光耦隔离器H2内光敏三极管的基极接地，光耦隔离器H2内发光二极管的正极连接有一电阻R40后与板内电源连接，负极与控制器(8)连接，以接收控制器(8)输出的触发信号，所述电阻R60与光耦隔离器H2内光敏三极管集电极连接的节点还连接有电阻R41后接高电平信号源。

8.根据权利要求7所述的不同类型蓄电池并联使用的电池组充放电管理电路，其特征在于，所述驱动电路(11)包括一驱动芯片，驱动芯片具有输入端和输出端，所述输入端与三极管Q11的集电极连接，输出端输出驱动能力增强后的触发信号给二极管D12，所述输出端还连接有电容C25后接地。

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