CN211209339U - 电池保护电路、车载充电机以及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池保护电路，包括：防反接单元，所述防反接单元用于与电池连接；预充单元，所述预充单元与所述防反接单元连接，且用于通过母线电容与所述电池连接；控制单元，所述控制单元与所述防反接单元及所述预充单元连接，且用于与所述电池连接；其中，当所述电池正接时，所述控制单元控制所述防反接单元截止以由所述预充单元对所述母线电容进行预充，在所述母线电容预充完成后，所述控制单元控制所述防反接单元导通以使电路正常工作；当所述电池反接时，所述防反接单元直接截止以切断电池与电路的连通。通过实施本实施例，可以提高可靠性，且电路简单、成本低，体积小，功耗低以及使用寿命长。

Description

电池保护电路、车载充电机以及电动汽车

技术领域

本实用新型涉及车载电源技术领域，尤其涉及一种电池保护电路、车载充电机以及电动汽车。

背景技术

电动化汽车是未来发展的必然趋势，而发展电动汽车被世界主要生产国普遍确立为提高汽车产业竞争力、保障能源安全和转型低碳经济的重要途径。车载充电机是电动汽车一个重要部件，在充电时，充电机将交流电转变为电池所需的直流电，并对输出电压、电流和温度等关键数据进行监控。

在整车装配过程中，车载充电机输出端可能会出现装配出错导致电池接反，为了防止电池反接损坏内部电路，车载充电机输出设有防反接保护。目前已有的保护一般由直流继电器以及对电池电压进行监控的监控电路组成。电池接入时，直流继电器处于断开状态，主控制器通过电压监控电路确认电池连接无误后，发出控制信号使继电器闭合。但是，这种防反接电路成本较高，同时直流继电器存在体积大，容易出现触点粘连，驱动继电器线圈功耗较大等问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电池保护电路、车载充电机以及电动汽车，旨在解决相关技术中电池的防反接电路体积大，功耗高，可靠性低，以及成本高的技术问题。

本实用新型提供了一种电池保护电路，其包括：防反接单元，所述防反接单元用于与电池连接；预充单元，所述预充单元与所述防反接单元连接，且用于通过母线电容与所述电池连接；控制单元，所述控制单元与所述防反接单元及所述预充单元连接，且用于与所述电池连接；其中，当所述电池正接时，所述控制单元控制所述防反接单元截止以由所述预充单元对所述母线电容进行预充，在所述母线电容预充完成后，所述控制单元控制所述防反接单元导通以使电路正常工作；当所述电池反接时，所述防反接单元直接截止以切断电池与电路的连通。

进一步地，所述防反接单元包括第一MOS管和第二MOS管，所述第一 MOS管的漏极与所述母线电容的一端连接，所述母线电容的另一端用于与所述电池的正极连接，所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管源极连接，所述第二MOS管的漏极用于与所述电池的负极连接，所述第一MOS管和所述第二 MOS管的栅极均与所述控制单元连接。

进一步地，所述第一MOS管和所述第二MOS管均为N沟道MOS管。

进一步地，所述控制单元包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、稳压管、第一电容以及开关管，所述第三电阻的一端用于与所述电池的正极连接，所述第三电阻的另一端与所述稳压管的阴极连接，所述稳压管的阳极接地，所述第二电阻与所述稳压管并联，所述第一电容与所述稳压管并联，所述开关管的输入端连接在所述第三电阻与所述稳压管的阴极之间，所述开关管的控制端通过所述第四电阻接地，所述开关管的输出端连接在所述第一MOS管的源极和所述第二MOS管的源极之间，所述第一MOS管和所述第二MOS管的栅极均连接在所述第三电阻与所述稳压管的阴极之间。

进一步地，所述预充单元为第一电阻，所述第一电阻的一端连接在所述第一MOS管的源极和所述第二MOS管的源极之间，且与所述开关管的输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述母线电容连接。

进一步地，所述开关管为三极管。

本实用新型还提供了另一种电池保护电路，其包括：母线电容、第一MOS 管、第二MOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、稳压管、第一电容以及三极管，所述第一MOS管的漏极与所述母线电容的一端连接，所述母线电容的另一端用于与所述电池的正极连接，所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管源极连接，所述第二MOS管的漏极用于与所述电池的负极连接，所述第三电阻的一端用于与所述电池的正极连接，所述第三电阻的另一端与所述稳压管的阴极连接，所述稳压管的阳极接地，所述第二电阻与所述稳压管并联，所述第一电容与所述稳压管并联，所述三极管的集电极连接在所述第三电阻与所述稳压管的阴极之间，所述三极管的基极通过所述第四电阻接地，所述三极管的发射极与所述第二MOS管的源极连接，所述第一MOS管和所述第二MOS 管的栅极均连接在所述第三电阻与所述稳压管的阴极之间，所述第一电阻的一端连接在所述第一MOS管的源极和所述第二MOS管的源极之间，且与所述三极管的发射极连接，所述第一电阻的另一端与所述母线电容连接。

本实用新型还提供了一种载充电机，其包括电池保护电路，所述电池保护电路用于与电池连接，所述电池保护电路为上述所述的电池保护电路。

本实用新型还提供了一种电动汽车，其包括车载充电机，所述车载充电机内设有电池保护电路，所述电池保护电路为上述所述的电池保护电路。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过在电池正接时，控制单元控制防反接单元截止，由预充单元对母线电容进行预充，母线电容预充完成后，再由控制单元控制防反接单元导通以实现电路的正常工作，在电池反接时，防反接单元直接截止，切断电池与电路的连通，可以提高可靠性，且电路简单、成本低，体积小，功耗低以及使用寿命长。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型实施例电池保护电路的电路示意框图；

图2为本实用新型实施例电池保护电路的电路图；

图3为本实用新型实施例电池保护电路的波形图；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

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”和“包含”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，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型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。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

参照图1-3，其展示了本实用新型提供的电池10保护电路100的一实施例。所述电池10保护电路100用于保护车载充电机，在车载充电机输出端出现电池 10反接时，能够及时切断电路，防止电池10反接损坏内部电路。所述电池10 保护电路100包括：防反接单元20，所述防反接单元20用于与电池10连接；预充单元40，所述预充单元40与所述防反接单元20连接，且用于通过母线电容C2与所述电池10连接；控制单元30，所述控制单元30与所述防反接单元 20及所述预充单元40连接，且用于与所述电池10连接；其中，当所述电池10 正接时，所述控制单元30控制所述防反接单元20截止以由所述预充单元40对所述母线电容C2进行预充，在所述母线电容C2预充完成后，所述控制单元30 控制所述防反接单元20导通以使电路正常工作；当所述电池10反接时，所述防反接单元20直接截止以切断电池10与电路的连通。通过实施本实施例，所述电池10正接时，首先所述控制单元30控制所述防反接单元20截止，所述预充单元40对母线电容C2进行预充，母线电容C2预充完毕后，所述控制单元 30控制所述防反接单元20导通，实现电路的正常工作；所述电池10反接时，所述防反接单元20直接截止，切断电池10与电路的连通，保护电路以防止被损坏。

在一实施例中，所述反接单元包括第一MOS管Q1和第二MOS管Q2，所述第一MOS管Q1的漏极与所述母线电容C2的一端连接，所述母线电容C2的另一端用于与所述电池10的正极连接，所述第一MOS管Q1的源极与所述第二MOS管Q2源极连接，所述第二MOS管Q2的漏极用于与所述电池10的负极连接，所述第一MOS管Q1和所述第二MOS管Q2的栅极均与所述控制单元30连接。

在具体实施中，所述第一MOS管Q1和所述第二MOS管Q2均为N沟道 MOS管。由于所述第二MOS管Q2直接与所述电池10连接，因此，所述电池 10反接时，也即所述电池10的正极与所述第二MOS管Q2的漏极连接，所述第二MOS管Q2无法导通，能够及时切断电池10与电路的连通，防止电池10 反接损坏电路。实施本实施例，相对于现有的使用直流继电器的防反接电路，通过MOS管实现防反接，无需外部控制信号，体积更小，功耗低，可靠性高，使用寿命长。

在一实施例中，所述控制单元30包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、稳压管D1、第一电容C1以及开关管，所述第三电阻R3的一端用于与所述电池10的正极连接，所述第三电阻R3的另一端与稳压管D1的阴极连接，所述稳压管D1的阳极接地，所述第二电阻R2与所述稳压管D1并联，所述第一电容C1与所述稳压管D1并联，所述开关管的输入端连接在所述第三电阻R3 与所述稳压管D1的阴极之间，所述开关管的控制端通过第四电阻R4接地，所述开关管的输出端连接在所述第一MOS管Q1的源极和所述第二MOS管Q2的源极之间，所述第一MOS管Q1和所述第二MOS管Q2的栅极均连接在所述第三电阻R3与所述稳压管D1的阴极之间。

在具体实施中，所述开关管为三极管Q3，所述三极管Q3的集电极连接在所述第三电阻R3与所述稳压管D1的阴极之间，所述三极管Q3的基极通过所述第四电阻R4接地，所述三极管Q3的发射极连接在所述第一MOS管Q1的源极和所述第二MOS管Q2的源极之间。通过实施本实施例，由控制单元30控制所述防反接单元20的导通和截止，无需外部控制信号，电路简单，成本低。

在一实施例中，所述预充单元40为第一电阻R1，所述第一电阻R1的一端连接在所述第一MOS管Q1的源极和所述第二MOS管Q2的源极之间，且与所述开关管的输出端连接，所述第一电阻R1的另一端与所述母线电容C2连接。

在具体实施中，考虑到电阻的耐压性和减少损耗，所述第一电阻R1由多个电阻串联组成。例如，所述第一电阻R1可由四个100KΩ电阻串联组成。通过实施本实施例，能够实现所述电池10接入后对所述母线电容C2的预充。

本实施例的具体工作原理如下：所述电池10正确接通时，首先所述第三电阻R3和所述第二电阻R2构成分压电路以形成所述第一MOS管Q1和所述第二 MOS管Q2的驱动电压。但是，由于所述第一电容C1的电压不能突变，其电压为零，因此，所述第一MOS管Q1和所述第二MOS管Q2的驱动电压为零，所述第一MOS管Q1和所述第二MOS管Q2截止。同时，由于所述母线电容C2 的电压不能突变，其电压为零，且所述第一MOS管Q1没有导通，因此，所述三极管Q3的基极与发射极之间存在电压差，所述三极管Q3的基极电阻即所述第四电阻R4产生驱动电流，驱使所述三极管Q3导通。

然后，所述电池10通过所述第一电阻R1和所述第二MOS管Q2的寄生二极管形成放电回路，对所述母线电容C2进行预充。

最后，当所述母线电容C2的电压上升到与所述电池10的电压接近时，所述三极管Q3的基极与发射极之间的电压差消失，所述三极管Q3截止。此时，所述第三电阻R3对所述第一电容C1进行充电，所述第一电容C1的电压上升到所述稳压管D1的钳位电压为止，进而驱动所述第一MOS管Q1和所述第二 MOS管Q2导通，电路即可正常工作。

所述电池10反接时，所述第二MOS管Q2无法导通，因此，切断了整个电路，防止损坏电路。

本实用新型实施例通过在电池10正接时，控制单元30控制防反接单元20 截止，由预充单元40对母线电容C2进行预充，母线电容C2预充完成后，再由控制单元30控制防反接单元20导通以实现电路的正常工作，在电池10反接时，防反接单元20直接截止，切断电池10与电路的连通，可以提高可靠性，且电路简单、成本低，体积小，功耗低以及使用寿命长。

在另一实施例中，本实用新型还提供了另一种电池10保护电路100，其包括：母线电容C2、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、稳压管D1、第一电容C1以及三极管Q3，所述第一MOS管Q1的漏极与所述母线电容C2的一端连接，所述母线电容C2 的另一端用于与所述电池10的正极连接，所述第一MOS管Q1的源极与所述第二MOS管Q2源极连接，所述第二MOS管Q2的漏极用于与所述电池10的负极连接，所述第三电阻R3的一端用于与所述电池10的正极连接，所述第三电阻R3的另一端与稳压管D1的阴极连接，所述稳压管D1的阳极接地，所述第二电阻R2与所述稳压管D1并联，所述第一电容C1与所述稳压管D1并联，所述三极管Q3的集电极连接在所述第三电阻R3与所述稳压管D1的阴极之间，所述三极管Q3的基极通过第四电阻R4接地，所述三极管Q3的发射极与所述第二MOS管Q2的源极连接，所述第一MOS管Q1和所述第二MOS管Q2的栅极均连接在所述第三电阻R3与所述稳压管D1的阴极之间，所述第一电阻R1 的一端连接在所述第一MOS管Q1的源极和所述第二MOS管Q2的源极之间，且与所述三极管Q3的发射极连接，所述第一电阻R1的另一端与所述母线电容 C2连接。

在具体实施中，考虑到电阻耐压和损耗，R1电阻由四个100KΩ电阻串联组成，R2为一个100KΩ电阻，齐纳管稳压电压为12V，MOS管导通电压为6V。当外部接入电池10电压大于206V时，能保证Q1，Q2获得足够驱动电压。本实施例在工作时主要包括以下三个阶段。

阶段一：当电池10正确接入瞬间，如图3所示，高压电池10电压经过分压电阻R3与电阻R2构成分压电路产生MOS管Q1，Q2栅极驱动电压，但由于电容C1电压为0，MOS管Q1，Q2驱动电压为0，不能导通。同时由于内部母线电容C2电压为0，且Q1不导通，A，B两点存在电压差且A点电压大于B 点。由于A，B存在电压差，驱使三极管Q3基极存在驱动电流，电流大小受R4阻值控制。三级管Q3保持导通状态，进而使得MOS管Q1，Q2栅极电压保持为0，MOS管Q1，Q2保持关闭状态。

阶段二：Q1，Q2保持关闭状态，外部电池10通过预充电阻R1及MOS管 Q2体二极管形成放电回路，对内部母线电容C2进行预冲，C2电压缓慢上升，充电电流通过预充电阻R1调整。

阶段三：当内部母线电容C2的电压上升到与外部电池10电压接近时，A， B两点电压差消失，三级管Q3失去基极驱动电流，从导通变为截止。此时电阻 R3开始对电容C1进行充电，C1电压上升直到稳压管D1导通为止，本实施例稳压管D1钳位电压为12V，C1电压上升到12V停止，Q1，Q2导通。

当电池10反向接入时，Q2不能导通，切断电池10与内部回路。

本实用新型实施例通过使用MOS管取代直流继电器解决电池10反接问题，与直流继电器的防反接电路相比具有体积小，功耗低，使用寿命长，可靠性高等优点；且能够自动实现电池10接入后对内部电容预充，预充完成后能自动闭合MOS管接通电路；以及能够自动判断电池10是否接反，电容预充，无需外部控制信号，电路简单，成本低。

在又一实施例中，本实用新型还提供了一种车载充电机，其包括电池10保护电路100，所述电池10保护电路100用于与电池10连接，所述电池10保护电路100为上述实施例所述的电池10保护电路100。

本实用新型实施例通过在电池10正接时，控制单元30控制防反接单元20 截止，由预充单元40对母线电容C2进行预充，母线电容C2预充完成后，再由控制单元30控制防反接单元20导通以实现电路的正常工作，在电池10反接时，防反接单元20直接截止，切断电池10与电路的连通，可以提高可靠性，且电路简单、成本低，体积小，功耗低以及使用寿命长。

在再一实施例中，本实用新型还提供了一种电动汽车，其包括车载充电机，所述车载充电机内设有电池10保护电路100，所述电池10保护电路100为上述实施例所述的电池10保护电路100。

本实用新型实施例通过在电池10正接时，控制单元30控制防反接单元20 截止，由预充单元40对母线电容C2进行预充，母线电容C2预充完成后，再由控制单元30控制防反接单元20导通以实现电路的正常工作，在电池10反接时，防反接单元20直接截止，切断电池10与电路的连通，可以提高可靠性，且电路简单、成本低，体积小，功耗低以及使用寿命长。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电池保护电路，其特征在于，包括：

防反接单元，所述防反接单元用于与电池连接；

预充单元，所述预充单元与所述防反接单元连接，且用于通过母线电容与所述电池连接；

控制单元，所述控制单元与所述防反接单元及所述预充单元连接，且用于与所述电池连接；

其中，当所述电池正接时，所述控制单元控制所述防反接单元截止以由所述预充单元对所述母线电容进行预充，在所述母线电容预充完成后，所述控制单元控制所述防反接单元导通以使电路正常工作；当所述电池反接时，所述防反接单元直接截止以切断电池与电路的连通。

2.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述防反接单元包括第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管的漏极与所述母线电容的一端连接，所述母线电容的另一端用于与所述电池的正极连接，所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管源极连接，所述第二MOS管的漏极用于与所述电池的负极连接，所述第一MOS管和所述第二MOS管的栅极均与所述控制单元连接。

3.根据权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，所述第一MOS管和所述第二MOS管均为N沟道MOS管。

4.根据权利要求2或3所述的电池保护电路，其特征在于，所述控制单元包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、稳压管、第一电容以及开关管，所述第三电阻的一端用于与所述电池的正极连接，所述第三电阻的另一端与所述稳压管的阴极连接，所述稳压管的阳极接地，所述第二电阻与所述稳压管并联，所述第一电容与所述稳压管并联，所述开关管的输入端连接在所述第三电阻与所述稳压管的阴极之间，所述开关管的控制端通过所述第四电阻接地，所述开关管的输出端连接在所述第一MOS管的源极和所述第二MOS管的源极之间，所述第一MOS管和所述第二MOS管的栅极均连接在所述第三电阻与所述稳压管的阴极之间。

5.根据权利要求4所述的电池保护电路，其特征在于，所述预充单元为第一电阻，所述第一电阻的一端连接在所述第一MOS管的源极和所述第二MOS管的源极之间，且与所述开关管的输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述母线电容连接。

6.根据权利要求4所述的电池保护电路，其特征在于，所述开关管为三极管。

7.根据权利要求5所述的电池保护电路，其特征在于，所述第一电阻由多个电阻串联组成。

8.一种电池保护电路，其特征在于，包括：母线电容、第一MOS管、第二MOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、稳压管、第一电容以及三极管，所述第一MOS管的漏极与所述母线电容的一端连接，所述母线电容的另一端用于与所述电池的正极连接，所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管源极连接，所述第二MOS管的漏极用于与所述电池的负极连接，所述第三电阻的一端用于与所述电池的正极连接，所述第三电阻的另一端与所述稳压管的阴极连接，所述稳压管的阳极接地，所述第二电阻与所述稳压管并联，所述第一电容与所述稳压管并联，所述三极管的集电极连接在所述第三电阻与所述稳压管的阴极之间，所述三极管的基极通过所述第四电阻接地，所述三极管的发射极与所述第二MOS管的源极连接，所述第一MOS管和所述第二MOS管的栅极均连接在所述第三电阻与所述稳压管的阴极之间，所述第一电阻的一端连接在所述第一MOS管的源极和所述第二MOS管的源极之间，且与所述三极管的发射极连接，所述第一电阻的另一端与所述母线电容连接。

9.一种车载充电机，其特征在于，包括电池保护电路，所述电池保护电路用于与电池连接，所述电池保护电路为权利要求1-8任一项所述的电池保护电路。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括车载充电机，所述车载充电机内设有电池保护电路，所述电池保护电路为权利要求1-8任一项所述的电池保护电路。

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