CN215343958U - 一种输出控制的动力电池保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种输出控制的动力电池保护电路，该电路包括电池管理模块、充放电开关电路、放电控制电路和控制指示接口，通过电池管理模块对各节锂电池进行异常检测；所述充电开关电路在所述电池管理模块的控制下进行锂电池组的充电控制；电池管理模块的放电控制信号输出端将所述放电控制电路和电池管理模块的共同作用下，对锂电池组的放电控制；控制指示接口向所述放电控制电路输入放电控制信号。如此，由于引出外接控制信号，放电开关电路才对外放电，而在没有外部输出信号时，不对外放电，即使锂电池组外部出现短路或者与其他负载连接时，锂电池组也不会对外放电，从而避免可能导致起火等事故发生。

Description

一种输出控制的动力电池保护电路

技术领域

本实用新型涉及锂电池保护电路技术领域，尤其涉及一种输出控制的动力电池保护电路。

背景技术

锂(Li)离子电池作为存能和供电电池被越来越广泛地使用，锂(Li)离子电池在使用过程中，通常需要采用保护电路板对锂电池进行充分电的保护，以避免锂电池在使用过程中，出现过充或过放的现象，从而保证锂电池的使用寿命。为了给外接设备提供足够的电压，锂电池包通常由多个电池串联而成，以外外接设备，例如电平车提供相对大电流的供电电源。现有技术中，保护电路板虽然对锂电池组进行充分电的管理，仅仅是对锂电池进行过充过放的管理，而电瓶车等功率较大的锂电池组可以对外输出较大的电流，当锂电池组外部出现短路或者与其他负载连接时，锂电池组可能还会对外放电，从而可能导致起火等现象发生。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种输出控制的动力电池保护电路。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种输出控制的动力电池保护电路，所述输出控制的动力电池保护电路包括：

电池管理模块，所述电池管理模块分别与各节电池连接，以对各节锂电池进行异常检测；

充放电开关电路，所述充放电开关电路一端与锂电池组的一电源输出端连接，所述开关电路的另一端通过负载与所述锂电池组的另一电源输出端连接；

所述充放电开关电路包括充电开关电路和放电开关电路，所述充电开关电路的受控端与所述电池管理模块的充电控制信号输出端连接，以在所述电池管理模块的控制下进行锂电池组的充电控制；

放电控制电路，所述电池管理模块的放电控制信号输出端通过所述放电控制电路与所述放电开关电路的受控端连接，以将所述放电控制电路和电池管理模块的共同作用下，对锂电池组的放电控制；

控制指示接口，所述控制指示接口与所述放电控制电路连接，以向所述放电控制电路输入放电控制信号。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述充电开关电路包括第一 MOS管QC，所述第一MOS管QC的源极与用于与充电接口连接，所述第一 MOS管QC的漏极与所述放电控制电路的放电回路一端连接，所述第一MOS 管QC的栅极与所述电池管理模块的充电控制端连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述放电开关电路包括第二 MOS管QD1-QD10，所述第二MOS管QD1-QD10的源极与锂电池组的负端连接，所述第二MOS管QD1-QD10的漏极与负载接口连接，所述第二MOS管 QD1-QD10的栅极与所述放电控制电路连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述放电控制电路包括：

第三MOS管Q1，所述第三MOS管Q1的漏极与所述第二MOS管 QD1-QD10的栅极连接，所述第三MOS管Q1的源极与所述电池管理模块的放电控制端连接，所述第三MOS管Q1的栅极还通过电阻与所述第三MOS管Q1 的源极连接；

第四MOS管Q2，所述第四MOS管Q2的漏极通过第一电阻R11与所述第三 MOS管Q1的栅极连接，所述第四MOS管Q2的源极与参考地连接，所述第四 MOS管Q2的栅极通过第二电阻R12和第三电阻R13与所述控制指示接口的放电控制信号输出端连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述放电控制电路还包括：

基准电压源U2，所述基准电压源U2的负端与通过所述第二电阻R12与所述第四MOS管Q2的栅极连接，所述基准电压源U2的阳极与参考地连接，所述基准电压源U2电压比较端与通过第四电阻R15与参考地连接，所述基准电压源U2电压比较端还通过第五电阻R14、第二电阻R12与所述第四MOS管Q2 的栅极连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述输出控制的动力电池保护电路还包括电流检测电阻，所述充放电开关电路通过所述电流检测电阻与所述锂电池组的负端连接，所述电流检测电阻的两端还与所述电池管理模块电流检测端连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述输出控制的动力电池保护电路还包括独立电流采样电路，所述独立电流采样电路分别与所述充放电开关电路的充放电回路的电流采样端及所述控制指示接口，与将所述充放电开关电路上的电流采样后通过所述控制指示接口输出。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述独立电流采样电路包括放大器U3，所述放大器U3的正输入端与所述充放电开关电路的充放电回路的电流采样端连接，所述放大器U3的负输入端与参考地连接，放大器U3的输出端与所述控制指示接口的电流采样输出端连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述输出控制的动力电池保护电路还包括充电指示电路，所述充电指示电路分别与所述电池管理模块及控制指示接口连接，以通过所述控制指示接口对充电显示灯指示。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述指示电路包括三极管Q3，所述三极管Q3的基极通过第六电阻R21与所述电池管理模块的指示灯控制端连接，所述三极管Q3的发射极与参考地连接，所述三极管Q3的集电极与所述控制指示接口的充电接口端连接。

本实用新型实施例提供的输出控制的动力电池保护电路，通过电池管理模块分别与各节电池连接，以对各节锂电池进行异常检测；充放电开关电路一端与锂电池组的一电源输出端连接，所述开关电路的另一端通过负载与所述锂电池组的另一电源输出端连接；所述充放电开关电路包括充电开关电路和放电开关电路，所述充电开关电路的受控端与所述电池管理模块的充电控制信号输出端连接，以在所述电池管理模块的控制下进行锂电池组的充电控制；电池管理模块的放电控制信号输出端通过所述放电控制电路与放电开关电路的受控端连接，以将所述放电控制电路和电池管理模块的共同作用下，对锂电池组的放电控制；控制指示接口与所述放电控制电路连接，以向所述放电控制电路输入放电控制信号。如此，由于引出外接控制信号，放电开关电路才对外放电，而在没有外部输出信号时，不对外放电，即使锂电池组外部出现短路或者与其他负载连接时，锂电池组也不会对外放电，从而避免可能导致起火等事故发生。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的输出控制的动力电池保护电路结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的输出控制的动力电池保护电路图。

附图标记：

锂电池组101；

电池管理模块102；

放电控制电路103；

充电指示电路104；

控制指示接口105；

独立电流采样电路106；

电流检测电阻107；

放电开关电路108；

充电开关电路109；

负载1010。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参阅图1和图2，本实用新型实施例提供一种输出控制的动力电池保护电路，包括：电池管理模块102、充放电开关电路108、放电控制电路103和控制指示接口105，所述电池管理模块102分别与各节电池连接，以对各节锂电池进行异常检测；如图1和图2中所示，通过所述电池管理模块102分别与各节锂电池连接，如此，可对各节锂电池进行检测，例如过压欠压的检测，并在各节锂电池出现过压或欠压情况时，产生相对应的信号，以便于对各节锂电池进行过压欠压处理，例如，将充放电回路关闭。

所述充放电开关电路108一端与锂电池组101的一电源输出端连接，所述开关电路的另一端通过负载1010与所述锂电池组101的另一电源输出端连接；所述充放电开关电路108包括充电开关电路109和放电开关电路108，所述充电开关电路109的受控端与所述电池管理模块102的充电控制信号输出端连接，以在所述电池管理模块102的控制下进行锂电池组101的充电控制；所述充电开关电路109和放电开关电路108可分别在所述电池管理模块102的控制下进行充放电电的控制。

所述电池管理模块102的放电控制信号输出端通过所述放电控制电路103 与所述放电开关电路108的受控端连接，以将所述放电控制电路103和电池管理模块102的共同作用下，对锂电池组101的放电控制；也就是说，在对锂电池组101的放电控制中，需要所述放电控制电路103与电池管理模块102的供电控制。例如，需要所述放电控制电路103和电池电路输出的控制信号均为有效信号，才能对放电回路进行放电。这样可保证放电的安全性，避免锂电池组 101连接未正常负载1010，获取其他情况出现时，出现误放电，从而导致锂电池组101的损耗。

所述控制指示接口105与所述放电控制电路103连接，以向所述放电控制电路103输入放电控制信号。通过所述控制指示接口105可连接放电控制状态，以将放电控制信号引入，配合所述电池管理模块102输出的控制信号，实现对锂电池组101的放电控制，保证输出电源的安全性。

本实用新型实施例提供的输出控制的动力电池保护电路，通过电池管理模块102分别与各节电池连接，以对各节锂电池进行异常检测；充放电开关电路108一端与锂电池组101的一电源输出端连接，所述开关电路的另一端通过负载1010与所述锂电池组101的另一电源输出端连接；所述充放电开关电路 108包括充电开关电路109和放电开关电路108，所述充电开关电路109的受控端与所述电池管理模块102的充电控制信号输出端连接，以在所述电池管理模块102的控制下进行锂电池组101的充电控制；电池管理模块102的放电控制信号输出端通过所述放电控制电路103与放电开关电路108的受控端连接，以将所述放电控制电路103和电池管理模块102的共同作用下，对锂电池组101的放电控制；控制指示接口105与所述放电控制电路103连接，以向所述放电控制电路103输入放电控制信号。如此，由于引出外接控制信号，放电开关电路108 才对外放电，而在没有外部输出信号时，不对外放电，即使锂电池组101外部出现短路或者与其他负载1010连接时，锂电池组101也不会对外放电，从而避免可能导致起火等事故发生。

参阅图2，所述充电开关电路109包括第一MOS管QC，所述第一MOS管 QC的源极与用于与充电接口连接，所述第一MOS管QC的漏极与所述放电控制电路103的放电回路一端连接，所述第一MOS管QC的栅极与所述电池管理模块102的充电控制端连接。如图2中所示，通过所述第一MOS管QC设置在锂电池组101的充放电回路上，并在所述电池管理模块102的控制下进行充电管理控制。例如，当出现过充时，电池管理模块102可通过CHG端输出高电平信号，从而第一MOS管QC关断，避免锂电池过充。

参阅图2，所述放电开关电路108包括第二MOS管QD1-QD10，所述第二 MOS管QD1-QD10的源极与锂电池组101的负端连接，所述第二MOS管 QD1-QD10的漏极与负载1010接口连接，所述第二MOS管QD1-QD10的栅极与所述放电控制电路103连接。如图2中所示，通过所述第二MOS管QD1-QD10 设置在锂电池组101的充放电回路上，并在所述电池管理模块102和放电控制电路103的共同控制下进行放电管理控制。例如，当需要放电时，所述放电控制电路103SW-信号线输出高电平信号，与电池管理模块102输出的高电平信号相配合，使得第二MOS管QD1-QD10导通，实现对外放电。当不需要对外放电时，放电控制电路103SW-信号线输出低电平信号。出现过充时，电池管理模块102可通过DSG端输出低电平信号，从而第一MOS管QC关断，避免锂电池过放。

参阅图2，所述放电控制电路103包括第三MOS管Q1和第四MOS管Q2，所述第三MOS管Q1的漏极与所述第二MOS管QD1-QD10的栅极连接，所述第三MOS管Q1的源极与所述电池管理模块102的放电控制端连接，所述第三MOS管Q1的栅极还通过电阻与所述第三MOS管Q1的源极连接；所述第四 MOS管Q2的漏极通过第一电阻R11与所述第三MOS管Q1的栅极连接，所述第四MOS管Q2的源极与参考地连接，所述第四MOS管Q2的栅极通过第二电阻 R12和第三电阻R13与所述控制指示接口105的放电控制信号输出端连接。如图2中所示，当锂电池组101需要对外放时，所述SW-信号线端输出高电平信号，并使得所述第四MOS管Q2出现导通，此时第三MOS管Q1也导通。此时，将电池管理模块102的放电控制信号DSG输出至放电开关电路108(第二MOS 管QD1-QD10的栅极)。如此，可实现对第二MOS管QD1-QD10的放电控制管理。通过两第三MOS管Q1、Q2实现电池管理模块102和放电控制电路103 的共同控制下进行放电管理控制，实现容易，且这种结构也使得第二MOS管 QD1-QD10的驱动信号相对稳定。

参阅图2，所述放电控制电路103还包括：基准电压源U2，所述基准电压源U2的负端与通过所述第二电阻R12与所述第四MOS管Q2的栅极连接，所述基准电压源U2的阳极与参考地连接，所述基准电压源U2电压比较端与通过第四电阻R15与参考地连接，所述基准电压源U2电压比较端还通过第五电阻 R14、第二电阻R12与所述第四MOS管Q2的栅极连接。通过所述基准电压源 U2、第四电阻R15和第五电阻R14构成基准供电电路，从而为所述提供基准导通电压。通过基准电压源U2可保证第四MOS管Q2的栅极的电压的稳定性，避免静电等脉冲高压电将第四MOS管Q2损坏。

参阅图1和图2，所述输出控制的动力电池保护电路还包括电流检测电阻 107，所述充放电开关电路108通过所述电流检测电阻107与所述锂电池组101 的负端连接，所述电流检测电阻107的两端还与所述电池管理模块102电流检测端连接。如图2中所示，所述电流检测电阻107RS1到RS8相互并联后，两端分别串联到充放电回路上，以对充放电回路上的电流检测。另外，电流检测电阻107的两端还通过RS1和RS2信号端连接到电池管理模块102的电流检测端。如此，当检测到出现过流时，可通过控制充放电开关电路108截止，以实现过流保护。

参阅图1和图2，所述输出控制的动力电池保护电路还包括独立电流采样电路106，所述独立电流采样电路106分别与所述充放电开关电路108的充放电回路的电流采样端及所述控制指示接口105，与将所述充放电开关电路108上的电流采样后通过所述控制指示接口105输出。在通过电池管理模块102对充放电回路进行过流保护的同时，也可以将电流信息传输至外部设备，以便于外部设备获取充放电回路的电流信息，实现对短路现象进一步的管理；例如，当外部设备检查到锂电池组101充放电回路短路时，可通过SW-信号端发送低压信号至所述放电控制电路103，与电池管理模块102配合，进一步控制停止放电。

参阅图2，所述独立电流采样电路106包括放大器U3，所述放大器U3的正输入端与所述充放电开关电路108的充放电回路的电流采样端连接，所述放大器U3的负输入端与参考地连接，放大器U3的输出端与所述控制指示接口105 的电流采样输出端连接。如图2中所示，通过放大器U3可将采集的电流电压信号进行处理后输出至所述控制指示接口105的电流采样输出端，以便于外部设备读取电流信号。

参阅图1和图2所述输出控制的动力电池保护电路，还包括充电指示电路 104，所述充电指示电路104分别与所述电池管理模块102及控制指示接口105 连接，以通过所述控制指示接口105对充电显示灯指示。所述指示电路包括三极管Q3，所述三极管Q3的基极通过第六电阻R21与所述电池管理模块102的指示灯控制端连接，所述三极管Q3的发射极与参考地连接，所述三极管Q3 的集电极与所述控制指示接口105的充电接口端连接。通过所述三极管Q3构成信号放大电路，可将所述电池管理模块102的充电指示控制信号放大后驱动LED灯源，以对充电状态指示。

以上仅为本实用新型的实施例，但并不限制本实用新型的专利范围，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体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效替换。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型专利保护范围之内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种输出控制的动力电池保护电路，其特征在于，包括：

电池管理模块，所述电池管理模块分别与各节电池连接，以对各节锂电池进行异常检测；

充放电开关电路，所述充放电开关电路一端与锂电池组的一电源输出端连接，所述开关电路的另一端通过负载与所述锂电池组的另一电源输出端连接；

所述充放电开关电路包括充电开关电路和放电开关电路，所述充电开关电路的受控端与所述电池管理模块的充电控制信号输出端连接，以在所述电池管理模块的控制下进行锂电池组的充电控制；

放电控制电路，所述电池管理模块的放电控制信号输出端通过所述放电控制电路与所述放电开关电路的受控端连接，以将所述放电控制电路和电池管理模块的共同作用下，对锂电池组的放电控制；

控制指示接口，所述控制指示接口与所述放电控制电路连接，以向所述放电控制电路输入放电控制信号。

2.根据权利要求1所述的输出控制的动力电池保护电路，其特征在于，所述充电开关电路包括第一MOS管(QC)，所述第一MOS管(QC)的源极与用于与充电接口连接，所述第一MOS管(QC)的漏极与所述放电控制电路的放电回路一端连接，所述第一MOS管(QC)的栅极与所述电池管理模块的充电控制端连接。

3.根据权利要求2所述的输出控制的动力电池保护电路，其特征在于，所述放电开关电路包括第二MOS管(QD1-QD10)，所述第二MOS管(QD1-QD10)的源极与锂电池组的负端连接，所述第二MOS管(QD1-QD10)的漏极与负载接口连接，所述第二MOS管(QD1-QD10)的栅极与所述放电控制电路连接。

4.根据权利要求3所述的输出控制的动力电池保护电路，其特征在于，所述放电控制电路包括：

第三MOS管(Q1)，所述第三MOS管(Q1)的漏极与所述第二MOS管(QD1-QD10)的栅极连接，所述第三MOS管(Q1)的源极与所述电池管理模块的放电控制端连接，所述第三MOS管(Q1)的栅极还通过电阻与所述第三MOS管(Q1)的源极连接；

第四MOS管(Q2)，所述第四MOS管(Q2)的漏极通过第一电阻(R11)与所述第三MOS管(Q1)的栅极连接，所述第四MOS管(Q2)的源极与参考地连接，所述第四MOS管(Q2)的栅极通过第二电阻(R12)和第三电阻(R13)与所述控制指示接口的放电控制信号输出端连接。

5.根据权利要求4所述的输出控制的动力电池保护电路，其特征在于，所述放电控制电路还包括：

基准电压源(U2)，所述基准电压源(U2)的负端与通过所述第二电阻(R12)与所述第四MOS管(Q2)的栅极连接，所述基准电压源(U2)的阳极与参考地连接，所述基准电压源(U2)电压比较端与通过第四电阻(R15)与参考地连接，所述基准电压源(U2)电压比较端还通过第五电阻(R14)、第二电阻(R12)与所述第四MOS管(Q2)的栅极连接。

6.根据权利要求1所述的输出控制的动力电池保护电路，其特征在于，还包括电流检测电阻，所述充放电开关电路通过所述电流检测电阻与所述锂电池组的负端连接，所述电流检测电阻的两端还与所述电池管理模块电流检测端连接。

7.根据权利要求6所述的输出控制的动力电池保护电路，其特征在于，还包括独立电流采样电路，所述独立电流采样电路分别与所述充放电开关电路的充放电回路的电流采样端及所述控制指示接口，与将所述充放电开关电路上的电流采样后通过所述控制指示接口输出。

8.根据权利要求7所述的输出控制的动力电池保护电路，其特征在于，所述独立电流采样电路包括放大器(U3)，所述放大器(U3)的正输入端与所述充放电开关电路的充放电回路的电流采样端连接，所述放大器(U3)的负输入端与参考地连接，放大器(U3)的输出端与所述控制指示接口的电流采样输出端连接。

9.根据权利要求1所述的输出控制的动力电池保护电路，其特征在于，还包括充电指示电路，所述充电指示电路分别与所述电池管理模块及控制指示接口连接，以通过所述控制指示接口对充电显示灯指示。

10.根据权利要求9所述的输出控制的动力电池保护电路，其特征在于，所述指示电路包括三极管(Q3)，所述三极管(Q3)的基极通过第六电阻(R21)与所述电池管理模块的指示灯控制端连接，所述三极管(Q3)的发射极与参考地连接，所述三极管(Q3)的集电极与所述控制指示接口的充电接口端连接。

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