CN210838007U - 电池均衡电路及供电装置 - Google Patents

Abstract

本申请适用于电池均衡技术领域，提供了一种电池均衡电路及供电装置，电池均衡电路包括电子开关器件、均衡电阻和电压检测模块，电子开关器件的输入端用于连接电池正极，电子开关器件的控制端用于接入均衡指令，电子开关器件的输出端连接均衡电阻的一端，均衡电阻的另一端用于连接电池负极，均衡电阻连接电压检测模块，电压检测模块检测均衡电阻两端的电压，判定电池均衡电路是否存在故障，相较于人工检查的方式，不需要专门的工作人员逐一排查，检测过程比较简单，效率较高；当均衡故障时能够及时发现，便于及时进行维修，避免电池过充与过放，提升电池的使用寿命。

Description

电池均衡电路及供电装置

技术领域

本申请属于电池均衡技术领域，尤其涉及一种电池均衡电路及供电装置。

背景技术

电池的均衡电路通常为串联设置的开关管和均衡电阻，电池管理系统在对电池进行均衡管理时，通常是通过控制开关管的导通或者关断来控制均衡电路的开启或者关闭。如果均衡电路发生故障，就将无法对电池进行均衡，继而导致电池过放或者过充。比如：当均衡电路发生短路时，均衡电阻将直接与电池的两端相连接，进而导致电池过放；当均衡电路开路时，在对电池进行充电的情况下就会导致电池过充。无论电池过放还是过充均无法保证电池电压及容量的一致性，这会影响电池寿命，甚至造成电池析锂短路，进而可能会引起电池着火事件，造成人身伤害。

然而目前只能通过人工检查来检测均衡电路是否发生故障，而人工检查的方式过程比较繁琐，且需要专门的工作人员借助检测设备逐一排查，检测效率较低。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施方式提供了一种电池均衡电路及供电装置，以解决通过人工检查的方式检测均衡是否发生故障的效率较低的问题。

本申请实施方式的第一方面提供了一种电池均衡电路，包括：

电子开关器件；

均衡电阻；以及

电压检测模块；

所述电子开关器件的输入端用于连接电池正极，所述电子开关器件的控制端用于接入均衡指令，所述电子开关器件的输出端连接所述均衡电阻的一端，所述均衡电阻的另一端用于连接电池负极，所述均衡电阻连接所述电压检测模块，所述电压检测模块用于检测所述均衡电阻两端的电压。

通过采用上述技术方案，当不需要均衡时，正常情况下均衡电阻两端不会存在电压，若电压检测模块检测到均衡电阻两端存在电压，则判定电子开关器件故障，处于短路状态；当需要均衡时，正常情况下均衡电阻两端会有电压，若电压检测模块检测到均衡电阻两端不存在电压，则判定电子开关器件故障，处于断路状态。电池均衡电路中设置有电压检测模块，通过电压检测模块检测均衡电阻两端的电压判定电池均衡电路是否存在故障，相较于人工检查的方式，无需专门的工作人员借助设备逐一排查，检测过程比较简单，效率较高；当均衡故障时能够及时发现，便于及时进行维修，避免电池过充与过放，提升电池的使用寿命。

在一个实施例中，所述电压检测模块包括光电耦合器，所述光电耦合器的发光源的输入端连接所述均衡电阻的一端，所述发光源的输出端连接所述均衡电阻的另一端，所述光电耦合器的受光器的输入端用于接入正极电压，所述受光器的输出端为所述电压检测模块的故障检测信号输出端。

通过采用上述技术方案，采用光电耦合器检测均衡电阻两端的电压，结构简单，而且，通过光电耦合器的隔离作用能够排除其他信号的干扰，提升电压检测准确性。

在一个实施例中，所述电压检测模块还包括下拉电阻，所述下拉电阻的一端连接所述受光器的输出端，所述下拉电阻的另一端用于接入负极电压或者接地。

通过采用上述技术方案，下拉电阻能够提升故障检测信号输出端输出的电压信号的可靠性。

在一个实施例中，所述电压检测模块还包括储能电容，所述储能电容与所述下拉电阻并联。

通过采用上述技术方案，储能电容能够提升故障检测信号输出端输出的电压信号的可靠性。

在一个实施例中，所述电池均衡电路还包括单向导通器件，所述电子开关器件的输出端连接所述单向导通器件的输入端，所述单向导通器件的输出端连接所述均衡电阻。

通过采用上述技术方案，单向导通器件能够保证电池均衡电路的单向导通性。

在一个实施例中，所述均衡电阻由第一均衡电阻和第二均衡电阻并联构成。

通过采用上述技术方案，两个均衡电阻能够提升均衡效率。

在一个实施例中，所述电子开关器件的控制端设置有第一限流电阻。

通过采用上述技术方案，第一限流电阻能够降低电子开关器件的控制端受到的电流大小，避免电子开关器件烧坏。

在一个实施例中，所述光电耦合器的发光源的输入端与所述均衡电阻之间设置有第二限流电阻。

通过采用上述技术方案，第二限流电阻能够降低光电耦合器的发光源受到的电流大小，避免光电耦合器烧坏。

在一个实施例中，所述电子开关器件为MOS管。

通过采用上述技术方案，MOS管控制可靠性高。

本申请实施方式的第二方面提供了一种供电装置，包括：

电池；以及

如上述本申请实施方式的第一方面提供的电池均衡电路。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例一提供的电池均衡电路的第一种电路结构示意图；

图2是本申请实施例一提供的电池均衡电路的第二种电路结构示意图；

图3是本申请实施例二提供的供电装置的第一种电路结构示意图；

图4是本申请实施例二提供的供电装置的第二种电路结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施方式。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施方式中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施方式的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施方式来进行说明。

参见图1，是本申请实施例一提供的电池均衡电路的第一种电路结构示意图。为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。

如图1所示，电池均衡电路包括电子开关器件101、均衡电阻102和电压检测模块103。电子开关器件101的输入端用于连接电池正极，电子开关器件101的控制端用于接入均衡指令，电子开关器件101的输出端连接均衡电阻102的一端，均衡电阻102的另一端用于连接电池负极。均衡电阻102连接电压检测模块103，电压检测模块103用于检测均衡电阻102两端的电压。

电子开关器件101可以是MOS管，也可以是三极管、IGBT等开关管。均衡电阻102可以只是一个电阻，也可以由至少两个电阻串联/并联构成。电压检测模块103可以是电压检测设备或者电压检测器件，比如：AD采样芯片，通过AD采样芯片对均衡电阻102上的电压进行采样；也可以是其他具体的电压检测电路。

电子开关器件101的输入端连接电池的正极，均衡电阻102的另一端连接电池的负极。电子开关器件101用于控制均衡是否开启，当均衡指令为均衡开启指令时，电子开关器件101导通，均衡开启；当均衡指令为均衡关闭指令时，电子开关器件101关断，均衡关闭。正常情况下，当电子开关器件101导通时，电池正极、电子开关器件101、均衡电阻102和电池负极形成一个回路，均衡电阻102消耗电能，以降低过高的电池电压，均衡电阻102两端会有电压，电压检测模块103就能够检测到电压信号；当电子开关器件101关断时，电池正极、电子开关器件101、均衡电阻102和电池负极就无法形成一个回路，均衡电阻102两端不会存在电压，电压检测模块103就检测不到电压信号。

当不需要均衡时，正常情况下电子开关器件101在控制指令的作用下是关断状态，均衡电阻102两端不会存在电压，但是，若电压检测模块103检测到均衡电阻102两端存在电压，则判定电子开关器件101故障，处于短路状态；当需要均衡时，正常情况下电子开关器件101在控制指令的作用下是导通状态，均衡电阻102两端会有电压，但是，若电压检测模块103检测到均衡电阻102两端不存在电压，则判定电子开关器件101故障，处于断路(即开路)状态。因此，通过检测均衡电阻102两端的电压判定电池均衡电路是否存在故障，相较于人工检查的方式，不需要专门的工作人员逐一排查，检测过程比较简单，效率较高，而且，当均衡故障时能够及时发现，便于及时进行维修，提升电池的使用寿命。

参见图2，是本申请实施例一提供的电池均衡电路的第二种电路结构示意图。为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。

电池均衡电路包括电子开关器件201、均衡电阻和电压检测模块。本实施例中，电子开关器件201为MOS管；均衡电阻由第一均衡电阻202和第二均衡电阻203并联构成；电压检测模块为一种具体的电压检测电路，包括光电耦合器204，光电耦合器204包括发光源和受光器，发光源为发光二极管，受光器为光敏三极管。采用光电耦合器204检测均衡电阻两端的电压，结构简单，而且，能够准确得到均衡电阻两端是否存在电压，通过光电耦合器204的隔离作用排除了其他信号的干扰，提升电压检测准确性。

电子开关器件201的输入端用于连接电池正极，电子开关器件201的控制端用于接入均衡指令，电子开关器件201的输出端连接第一均衡电阻202的一端，第一均衡电阻202的另一端用于连接电池负极。第一均衡电阻202的一端连接光电耦合器204的发光源的输入端，发光源的输出端连接第一均衡电阻202的另一端。光电耦合器204的受光器的输入端用于接入正极电压VCC，受光器的输出端为电压检测模块的故障检测信号输出端。其中，VCC的电压由实际需要确定，本实施例中，VCC为5V电压。

在一个实施例中，电池均衡电路还包括单向导通器件205，单向导通器件205为二极管，或者其他能够起到单向导通作用的元器件组合，比如并联设置的至少两个二极管或者并联设置的二极管与电阻。电子开关器件201的输出端连接单向导通器件205的输入端，单向导通器件205的输出端连接第一均衡电阻202。单向导通器件205能够保证电池均衡电路的单向导通性。

在一个实施例中，电池均衡电路还包括下拉电阻206，下拉电阻206的一端连接受光器的输出端，下拉电阻206的另一端用于接入负极电压VBAT-或者接地。而且，下拉电阻206与储能电容207并联。下拉电阻206和储能电容207能够保证故障检测信号输出端输出的电压信号的准确性。

在一个实施例中，为了降低电子开关器件201的控制端受到的电流大小，避免电子开关器件201烧坏，电子开关器件201的控制端设置有第一限流电阻208。

在一个实施例中，为了降低光电耦合器204的发光源受到的电流大小，避免光电耦合器204烧坏，光电耦合器204的发光源的输入端与第一均衡电阻202之间设置有第二限流电阻209。

电子开关器件201的输入端连接电池的正极，第一均衡电阻202的另一端连接电池的负极。电子开关器件201为控制均衡是否开启的MOS管，电子开关器件201的控制端用于接收均衡指令，本实施例中，均衡指令为电平信号，具体地：高电平信号为均衡开启指令，低电平信号为均衡关闭指令。当电子开关器件201的控制端接收到高电平信号时，电子开关器件201导通，均衡开启；当电子开关器件201的控制端接收到低电平信号时，电子开关器件201关断，均衡关闭。正常情况下，当电子开关器件201导通时，电池正极、电子开关器件201、第一均衡电阻202、第二均衡电阻203以及电池负极形成一个回路，当接入的电池电压高于其他电池电压(图2中未标出)，第一均衡电阻202和第二均衡电阻203消耗电能，以降低过高的电池电压，第一均衡电阻202和第二均衡电阻203两端会有电压，光电耦合器204的发光源的输入端电压高于输出端电压，发光源发光，光电耦合器204的受光器导通，故障检测信号输出端，即受光器的输出端就会有接近于5V的高电平信号；当电子开关器件201关断时，电池正极、电子开关器件201、第一均衡电阻202、第二均衡电阻203以及电池负极无法形成一个回路，第一均衡电阻202和第二均衡电阻203两端不存在电压，光电耦合器204的发光源熄灭，光电耦合器204的受光器断开，故障检测信号输出端，即受光器的输出端有0V电平信号。

当不需要均衡时，正常情况下电子开关器件201在控制指令的作用下是关断状态，第一均衡电阻202和第二均衡电阻203两端不会存在电压，但是，若故障检测信号输出端有5V高电平信号，则判定电子开关器件201故障，处于短路状态；当需要均衡时，正常情况下电子开关器件201在控制指令的作用下是导通状态，第一均衡电阻202和第二均衡电阻203两端会有电压，但是，若故障检测信号输出端有0V电平信号，则判定电子开关器件201故障，处于断路状态。因此，通过检测第一均衡电阻202和第二均衡电阻203两端的电压判定电池均衡电路是否存在故障，相较于人工检查的方式，不需要专门的工作人员通过检测设备逐一排查，检测过程比较简单，效率较高。而且，当均衡故障时能够及时发现，便于及时进行维修，提升电池的使用寿命。另外，故障检测信号输出端将电压信号输出能够及时对驾驶员报警，以提示其到最近的售后服务中心去维修，避免危险的发生。

本申请实施例二提供了第一种供电装置。为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。

供电装置包括电池和电池均衡电路，电池和电池均衡电路一一对应，若供电装置只有一个电池，则电池均衡电路也只有一个；若供电装置有多个电池，为了提高供电电压，这些电池通常串联设置，电池均衡电路也有多个，与电池的个数相等，电池均衡电路实现电池之间的均衡，保证电压和容量的一致性。本实施例以一个电池以及电池均衡电路为例进行说明。

如图3所示，供电装置包括电池304和电池均衡电路，电池均衡电路包括电子开关器件301、均衡电阻302和电压检测模块303。电子开关器件301的输入端连接电池304的正极，电子开关器件301的控制端用于接入均衡指令，电子开关器件301的输出端连接均衡电阻302的一端，均衡电阻302的另一端连接电池304的负极。均衡电阻302连接电压检测模块303，电压检测模块303用于检测均衡电阻302两端的电压。

电子开关器件301可以是MOS管，也可以是三极管、IGBT等开关管。均衡电阻302可以只是一个电阻，也可以由至少两个电阻串联/并联构成。电压检测模块303可以是电压检测设备或者电压检测器件，比如：AD采样芯片，通过AD采样芯片对均衡电阻302上的电压进行采样；也可以是其他具体的电压检测电路。

电子开关器件301用于控制均衡是否开启，当均衡指令为均衡开启指令时，电子开关器件301导通，均衡开启；当均衡指令为均衡关闭指令时，电子开关器件301关断，均衡关闭。正常情况下，当电子开关器件301导通时，电池304正极、电子开关器件301、均衡电阻302和电池304负极形成一个回路，均衡电阻302消耗电能，以降低过高的电池电压，均衡电阻302两端会有电压，电压检测模块303就能够检测到电压信号；当电子开关器件301关断时，电池304正极、电子开关器件301、均衡电阻302和电池304负极就无法形成一个回路，均衡电阻302两端不会存在电压，电压检测模块303就检测不到电压信号。

当不需要均衡时，正常情况下电子开关器件301在控制指令的作用下是关断状态，均衡电阻302两端不会存在电压，但是，若电压检测模块303检测到均衡电阻302两端存在电压，则判定电子开关器件301故障，处于短路状态；当需要均衡时，正常情况下电子开关器件301在控制指令的作用下是导通状态，均衡电阻302两端会有电压，但是，若电压检测模块303检测到均衡电阻302两端不存在电压，则判定电子开关器件301故障，处于断路(即开路)状态。因此，通过检测均衡电阻302两端的电压判定电池均衡电路是否存在故障，相较于人工检查的方式，不需要专门的工作人员逐一排查，检测过程比较简单，效率较高，而且，当均衡故障时能够及时发现，便于及时进行维修，提升电池304的使用寿命。

本申请实施例二提供了第二种供电装置。为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。

供电装置包括电池和电池均衡电路，电池和电池均衡电路一一对应，若供电装置只有一个电池，则电池均衡电路也只有一个；若供电装置有多个电池，为了提高供电电压，这些电池通常串联设置，电池均衡电路也有多个，与电池的个数相等，电池均衡电路实现电池之间的均衡，保证电压和容量的一致性。本实施例以一个电池以及电池均衡电路为例进行说明。

如图4所示，供电装置包括电池410和电池均衡电路，电池均衡电路包括电子开关器件401、均衡电阻和电压检测模块。本实施例中，电子开关器件401为MOS管；均衡电阻由第一均衡电阻402和第二均衡电阻403并联构成；电压检测模块为一种具体的电压检测电路，包括光电耦合器404，光电耦合器404包括发光源和受光器，发光源为发光二极管，受光器为光敏三极管。采用光电耦合器404检测均衡电阻两端的电压，结构简单，而且，能够准确得到均衡电阻两端是否存在电压，通过光电耦合器404的隔离作用排除了其他信号的干扰，提升电压检测准确性。

电子开关器件401的输入端连接电池410的正极，电子开关器件401的控制端用于接入均衡指令，电子开关器件401的输出端连接第一均衡电阻402的一端，第一均衡电阻402的另一端连接电池410的负极。第一均衡电阻402的一端连接光电耦合器404的发光源的输入端，发光源的输出端连接第一均衡电阻402的另一端。光电耦合器404的受光器的输入端用于接入正极电压VCC，受光器的输出端为电压检测模块的故障检测信号输出端。其中，VCC的电压由实际需要确定，本实施例中，VCC为5V电压。

在一个实施例中，电池均衡电路还包括单向导通器件405，单向导通器件405为二极管，或者其他能够起到单向导通作用的元器件组合，比如并联设置的至少两个二极管或者并联设置的二极管与电阻。电子开关器件401的输出端连接单向导通器件405的输入端，单向导通器件405的输出端连接第一均衡电阻402。单向导通器件405能够保证电池均衡电路的单向导通性。

在一个实施例中，电池均衡电路还包括下拉电阻406，下拉电阻406的一端连接受光器的输出端，下拉电阻406的另一端用于接入负极电压VBAT-或者接地。而且，下拉电阻406与储能电容407并联。下拉电阻406和储能电容407能够保证故障检测信号输出端输出的电压信号的准确性。

在一个实施例中，为了降低电子开关器件401的控制端受到的电流大小，避免电子开关器件401烧坏，电子开关器件401的控制端设置有第一限流电阻408。

在一个实施例中，为了降低光电耦合器404的发光源受到的电流大小，避免光电耦合器404烧坏，光电耦合器404的发光源的输入端与第一均衡电阻402之间设置有第二限流电阻409。

电子开关器件401为控制均衡是否开启的MOS管，电子开关器件401的控制端用于接收均衡指令，本实施例中，均衡指令为电平信号，具体地：高电平信号为均衡开启指令，低电平信号为均衡关闭指令。当电子开关器件401的控制端接收到高电平信号时，电子开关器件401导通，均衡开启；当电子开关器件401的控制端接收到低电平信号时，电子开关器件401关断，均衡关闭。正常情况下，当电子开关器件401导通时，电池410正极、电子开关器件401、第一均衡电阻402、第二均衡电阻403以及电池410负极形成一个回路，当接入的电池电压高于其他电池电压(图4中未标出)，第一均衡电阻402和第二均衡电阻403消耗电能，以降低过高的电池电压，第一均衡电阻402和第二均衡电阻403两端会有电压，光电耦合器404的发光源的输入端电压高于输出端电压，发光源发光，光电耦合器404的受光器导通，故障检测信号输出端，即受光器的输出端就会有接近于5V的高电平信号；当电子开关器件401关断时，电池410正极、电子开关器件401、第一均衡电阻402、第二均衡电阻403以及电池410负极无法形成一个回路，第一均衡电阻402和第二均衡电阻403两端不存在电压，光电耦合器404的发光源熄灭，光电耦合器404的受光器断开，故障检测信号输出端，即受光器的输出端有0V电平信号。

当不需要均衡时，正常情况下电子开关器件401在控制指令的作用下是关断状态，第一均衡电阻402和第二均衡电阻403两端不会存在电压，但是，若故障检测信号输出端有5V高电平信号，则判定电子开关器件401故障，处于短路状态；当需要均衡时，正常情况下电子开关器件401在控制指令的作用下是导通状态，第一均衡电阻402和第二均衡电阻403两端会有电压，但是，若故障检测信号输出端有0V电平信号，则判定电子开关器件401故障，处于断路状态。因此，通过检测第一均衡电阻402和第二均衡电阻403两端的电压判定电池均衡电路是否存在故障，相较于人工检查的方式，不需要专门的工作人员通过检测设备逐一排查，检测过程比较简单，效率较高。而且，当均衡故障时能够及时发现，便于及时进行维修，提升电池410的使用寿命。另外，故障检测信号输出端将电压信号输出能够及时对驾驶员报警，以提示其到最近的售后服务中心去维修，避免危险的发生。

以上所述实施方式仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施方式技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池均衡电路，其特征在于，包括：

电子开关器件；

均衡电阻；以及

电压检测模块；

所述电子开关器件的输入端用于连接电池正极，所述电子开关器件的控制端用于接入均衡指令，所述电子开关器件的输出端连接所述均衡电阻的一端，所述均衡电阻的另一端用于连接电池负极，所述均衡电阻连接所述电压检测模块，所述电压检测模块用于检测所述均衡电阻两端的电压。

2.根据权利要求1所述的电池均衡电路，其特征在于，所述电压检测模块包括光电耦合器，所述光电耦合器的发光源的输入端连接所述均衡电阻的一端，所述发光源的输出端连接所述均衡电阻的另一端，所述光电耦合器的受光器的输入端用于接入正极电压，所述受光器的输出端为所述电压检测模块的故障检测信号输出端。

3.根据权利要求2所述的电池均衡电路，其特征在于，所述电压检测模块还包括下拉电阻，所述下拉电阻的一端连接所述受光器的输出端，所述下拉电阻的另一端用于接入负极电压或者接地。

4.根据权利要求3所述的电池均衡电路，其特征在于，所述电压检测模块还包括储能电容，所述储能电容与所述下拉电阻并联。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电池均衡电路，其特征在于，所述电池均衡电路还包括单向导通器件，所述电子开关器件的输出端连接所述单向导通器件的输入端，所述单向导通器件的输出端连接所述均衡电阻。

6.根据权利要求1-4任一项所述的电池均衡电路，其特征在于，所述均衡电阻由第一均衡电阻和第二均衡电阻并联构成。

7.根据权利要求1-4任一项所述的电池均衡电路，其特征在于，所述电子开关器件的控制端设置有第一限流电阻。

8.根据权利要求2-4任一项所述的电池均衡电路，其特征在于，所述光电耦合器的发光源的输入端与所述均衡电阻之间设置有第二限流电阻。

9.根据权利要求1-4任一项所述的电池均衡电路，其特征在于，所述电子开关器件为MOS管。

10.一种供电装置，其特征在于，包括：

电池；以及

如权利要求1-9任一项所述的电池均衡电路。

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