CN215378486U

CN215378486U - 电池备份单元

Info

Publication number: CN215378486U
Application number: CN202120613891.3U
Authority: CN
Inventors: 徐基恩; 倪嘉隆; 魏嘉政; 廖俊明; 陈金火
Original assignee: Taipu Power New Energy Changshu Co ltd
Current assignee: Taipu Power New Energy Changshu Co ltd
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2021-12-31
Anticipated expiration: 2031-03-25

Abstract

本实用新型公开了一种电池备份单元。所述电池备份单元电性连接至负载系统，并包括电池组、电路板组件和金属总线板。电路板组件设置有电池备份单元应用电路，电池备份单元应用电路电性连接电池组；金属总线板位于电路板组件上的大电流路径处，并电性连接负载系统，以承载于所述电池组和所述负载系统之间的大电流。因此，可减少在电路板组件上安排承载大电流的导线，增加电路板组件的空间利用率，且不需使用多层板而节省制作成本。

Description

电池备份单元

技术领域

本实用新型涉及电源技术，尤其涉及一种电池备份单元。

背景技术

随着电子产品的技术快速发展，电子产品大多要求具有高性能化、高频化、高速化与轻薄化等特性。为满足高集成度(Integration)以及微型化 (Miniaturization)的需求，承载电子组件或器件的电路板逐渐由单层板演变成多层板(Multi－layer Board)，以扩大电路板上可利用的线路面积。然而，所述多层板存在制作成本高的问题。

此外，现有的电池备份单元的部分电流传输路径因承载的电流较大，于电路板布线设计时需要较大的导线宽度或导线厚度，占用了电路板上许多的面积空间，导致电路板存在空间利用率差的问题。

因此，如何利用制作成本较低的单层板提升应用于电池备份单元的电路板的空间利用率，为目前厂商所致力发展的方向。

实用新型内容

有鉴于上述课题，本实用新型实施例的目的为提供一种电池备份单元，解决现有技术中应用于电池备份单元的电路板存在空间利用率差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型是这样实现的：

提供了一种电池备份单元，电性连接至负载系统，其包括：电池组、电路板组件和金属总线板。电路板组件设置有电池备份单元应用电路，电池备份单元应用电路电性连接电池组；金属总线板位于电路板组件上的大电流路径处，并电性连接负载系统，以承载于所述电池组和所述负载系统之间的大电流。

在本实用新型实施例中，通过于大电流路径处设置金属总线板的设计，减少在电路板组件上安排承载大电流的导线，增加电路板组件的空间利用率，且不需使用多层板而节省制作成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为依据本实用新型的电池备份单元的一实施例电路架构示意图；

图2为图1中设置有电池备份单元应用电路的电路板组件的一实施例示意图；

图3为图2中设置有电池备份单元应用电路的电路板组件的另一视角示意图；

图4为依据本实用新型的电池备份单元的另一实施例电路架构示意图；

图5为依据本实用新型的电池备份单元的又一实施例电路架构示意图。

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作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。

请参阅图1至图3，图1为依据本实用新型的电池备份单元的一实施例电路架构示意图，图2为图1中设置有电池备份单元应用电路的电路板组件的一实施例示意图，图3为图2中设置有电池备份单元应用电路的电路板组件的另一视角示意图。在本实施例中，电池备份单元100电性连接至负载系统200，且电池备份单元100包括：电池组110、电路板组件120和金属总线板130，其中，电路板组件120设置有电池备份单元应用电路140，电池备份单元应用电路140电性连接电池组110；金属总线板130位于电路板组件120上的大电流路径处，并电性连接负载系统200，以承载于电池组110和负载系统200之间的大电流，以解决现有技术中应用于电池备份单元的电路板存在空间利用率差的问题。在本实施例中，金属总线板130的数量可为但不限于两个；金属总线板130可为但不限于铜母线板；金属总线板130的接口可垂直于电路板组件120 的表面，使得金属总线板130和电路板组件120的接触面积减少，增加电路板组件120的空间利用率；但本实施例并非用以限定本实用新型，可依据实际需求进行调整。

在一实施例中，电路板组件120可包括主板电路板122及子板电路板124，主板电路板122与子板电路板124设置于不同水平面，主板电路板122与子板电路板124之间的电流由金属总线板130连接传输，主板电路板122与负载系统200之间的电流由另一金属总线板130连接传输。其中，子板电路板的数量可为但不限于一个(即子板电路板124)，金属总线板130的侧视外形可为但不限于L型，但所述实施例并非用以限定本实用新型，可依据实际需求进行调整。

在一实施例中，子板电路板124可直立设置于主板电路板122，以与主板电路板122构成电路板组件120的立体空间，所述立体空间中可用于设置电池备份单元应用电路140，如图2所示，因此，电池备份单元100可具有微型化的设计。

在一实施例中，子板电路板124可与主板电路板122层迭设置，以与主板电路板122构成立体空间，使得所述立体空间中可设置电池备份单元应用电路 140，因此，电池备份单元100可具有微型化的设计。

综上所述，电池备份单元100可通过金属总线板130的设置，取代现有技术中必须于电路板上铺设较大导线宽度或导线厚度的铜箔导线来承载电池备份单元100应用所具有较大的电流，并借此让主板电路板122及子板电路板124 的配置可以是层迭、垂直或其他形式的立体设置，达到微型化设计的技术功效。

在一实施例中，电池备份单元应用电路140可包括：一对充放电开关142、电池管理系统电路144与DC/DC转换电路146；电池管理系统电路144电性连接电池组110与所述一对充放电开关142，通过控制所述一对充放电开关142 导通或断开，以导通或截止电池组110的充放电路径；DC/DC转换电路146电性连接于负载系统200与电池管理系统电路144之间，以依据电池管理系统电路144的控制信号将电池组110的电压转换成预设电压，并输出至负载系统200。因此，可通过将DC/DC转换电路146整合到电池备份单元100，改善习知电池备份单元的直流转换效率差的问题，以降低电源供应的耗损。其中，电池管理系统电路144可监测电池组110的状态，以输出所述控制信号至DC/DC转换电路146，使得DC/DC转换电路146输出所述预设电压至负载系统200；所述一对充放电开关142可分布设置于主板电路板122与子板电路板124上，电池管理系统电路144可设置于主板电路板122上，DC/DC转换电路146可设置于主板电路板122上，所述一对充放电开关142、电池管理系统电路144、DC/DC 转换电路146及其内部组件之间的电性连接线可隐藏于主板电路板122与子板电路板124的内部结构，但所述实施例并非用以限定本实用新型，可依据实际需求进行调整。

在一实施例中，电池备份单元100还包括分流器(Current Shunt)(未绘制)，设置于电路板组件120的表面且位于电池组110的充放电路径，可感测所述充放电路径上的电流，以提供电流信号给电池管理系统电路144。

而由于所述分流器需要额外的补偿电路转换电流为电压而输出所述电流信号、基于奥姆定律当分流器感测到的电流变大时会增加耗能且分流器设置于电路板组件120的表面会减少电路板组件120的空间利用率，因此，在图1至图 3的实施例中，电池备份单元100不包括上述分流器，而是基于金属总线板130 的架构，增设霍尔传感器(Hall Sensor)150，并利用霍尔传感器150的磁感转换电压功能取代上述分流器的功能，且可降低额外耗能，提高整体效率，并有效利用电路板组件120的空间。更详细地说，金属总线板130(即于主板电路板122与负载系统200之间的金属总线板130)设置于所述充放电路径，霍尔传感器150设置于上述金属总线板130上且电性连接电池管理系统电路144，霍尔传感器150感测金属总线板130的电流，并通过具有的磁感转换电压功能，以提供电流信号给电池管理系统电路144。因此，可通过在金属总线板130上设置霍尔传感器150，取代在电路板组件120的表面设置分流器，达到增加电路板组件120的空间利用率，降低额外耗能的技术功效。

在一实施例中，请参阅图1和图4，所述一对充放电开关142可包括第一开关10与第二开关20，第一开关10与第二开关20分别设置于DC/DC转换电路146的两侧(如图1所示)或者都设置于DC/DC转换电路146与负载系统 200之间(如图4所示，图4为依据本实用新型的电池备份单元的另一实施例电路架构示意图)，DC/DC转换电路146包括高压侧(high side)开关30与低压侧(low side)开关40，电池管理系统电路144基于默认规则控制第一开关 10与第二开关20导通或断开，所述默认规则包括：当电池组110短路或负载系统200过压时，导通第一开关10并断开第二开关20；当电池组110过压或负载系统200短路时，断开第一开关10并导通第二开关20；当高压侧开关30 短路时，断开第一开关10并导通第二开关20；当低压侧开关40短路时，导通第一开关10并断开第二开关20。换句话说，电池管理系统电路144可监测电池组110、负载系统200、高压侧开关30与低压侧开关40的状态，以控制第一开关10与第二开关20导通或断开，需注意的是，为避免图1和图4的图面过于复杂，未绘制电池管理系统电路144监测电池组110、负载系统200、高压侧开关30与低压侧开关40的线段。其中，第一开关10与第二开关20可为但不限于晶体管，高压侧开关30与低压侧开关40可为但不限于内建萧特基二极管的N通道晶体管，但所述实施例并非用以限定本实用新型，可依据实际需求进行调整。

在一实施例中，DC/DC转换电路146可包括脉冲宽度调制控制器1462和切换电路1464，脉冲宽度调制控制器1462电性连接电池管理系统电路144，切换电路1464电性连接脉冲宽度调制控制器1462和电池组110，切换电路1464 可包含高压侧开关30、低压侧开关40、激活单元50、电感L和电容C，激活单元50电性连接脉冲宽度调制控制器1462；当电池备份单元100正常运作时，电池管理系统电路144可根据电池组110的状态输出所述控制信号，脉冲宽度调制控制器1462接收来自电池管理系统电路144的所述控制信号而调整输出脉冲的占空比，激活单元50接收来自脉冲宽度调制控制器1462的输出脉冲，并通过所述输出脉冲的占空比在高压侧开关30与低压侧开关40之间进行切换，以输出对应电压，而电感L和电容C用于对切换电路1464的输出电压进行滤波。

在一实施例中，请参阅图5，其为依据本实用新型的电池备份单元的又一实施例电路架构示意图，电池备份单元100还包括电荷泵(charge pump)芯片 170，电性连接电池管理系统电路144，以基于电池管理系统电路144所监测的电池组110的状态控制第一开关10与第二开关20导通或断开。其中，电荷泵芯片170的数量可为但不限于一个，即单一个电荷泵芯片170控制第一开关10 与第二开关20导通或断开，但所述实施例并非用以限定本实用新型，例如，电荷泵芯片170的数量可为两个，所述两个电荷泵芯片170个别控制第一开关10与第二开关20导通或断开。

由于电池管理系统电路144通过电荷泵芯片170控制第一开关10与第二开关20导通或断开，存在增设电荷泵芯片170的成本，为降低电池备份单元100 的制作成本，因此，可利用成本较低的浮置绕组182和驱动单元190达到相同效果。更详细地说，请参阅图1与图4，电池备份单元100还可包括辅助电源电路180与驱动单元190，驱动单元190电性连接辅助电源电路180和电池管理系统电路144，所述辅助电源电路180具有浮置绕组182且电性连接驱动单元190，浮置绕组182耦合至DC/DC转换电路146的次级绕组(未绘制)且电性连接电池管理系统电路144，以提供电力给驱动单元190，并提供第一开关10与第二开关20的电源隔离，使得驱动单元190基于默认规则控制第一开关 10与第二开关20导通或断开。由于浮置绕组182耦合至DC/DC转换电路146 的次级绕组而产生电力，因此，电池备份单元100还可通过浮置绕组182确保 DC/DC转换电路146异常时，可以断开第一开关10和/或第二开关20。其中，驱动单元190的数量可为但不限于一个，即单一个驱动单元190控制第一开关 10与第二开关20导通或断开，但所述实施例并非用以限定本实用新型，例如，驱动单元190的数量可为两个，所述两个驱动单元190个别控制第一开关10 与第二开关20导通或断开。

综上所述，本实用新型提供一种电池备份单元，通过于大电流路径处设置金属总线板的设计，减少在电路板组件上安排承载大电流的导线，增加电路板组件的空间利用率，且不需使用多层板而节省制作成本。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。

Claims

1.一种电池备份单元，电性连接至负载系统，其特征在于，包括：

电池组；

电路板组件，其设置有电池备份单元应用电路，所述电池备份单元应用电路电性连接所述电池组；

金属总线板，位于所述电路板组件上的大电流路径处，并电性连接所述负载系统，以承载于所述电池组和所述负载系统之间的大电流。

2.如权利要求1所述的电池备份单元，其特征在于，所述电路板组件包括主板电路板及子板电路板，所述主板电路板与所述子板电路板设置于不同水平面，所述主板电路板与所述子板电路板之间的电流由所述金属总线板连接传输。

3.如权利要求1所述的电池备份单元，其特征在于，所述电池备份单元应用电路包括：

一对充放电开关；

电池管理系统电路，电性连接所述电池组与所述一对充放电开关，通过控制所述一对充放电开关导通或断开，以导通或截止所述电池组的充放电路径；

DC/DC转换电路，电性连接于所述负载系统与所述电池管理系统电路之间，以依据所述电池管理系统电路的控制信号将所述电池组的电压转换成预设电压，并输出至所述负载系统。

4.如权利要求3所述的电池备份单元，其特征在于，所述金属总线板设置于所述充放电路径，所述电池备份单元还包括霍尔传感器，所述霍尔传感器设置于所述金属总线板上，感测所述金属总线板的电流，以提供电流信息给所述电池管理系统电路。

5.如权利要求3所述的电池备份单元，其特征在于，所述一对充放电开关包括第一开关与第二开关，所述第一开关与所述第二开关分别设置于所述DC/DC转换电路的两侧或者都设置于所述DC/DC转换电路与所述负载系统之间，所述DC/DC转换电路包括高压侧开关与低压侧开关，所述电池管理系统电路基于默认规则控制所述第一开关与所述第二开关导通或断开，所述默认规则包括：

当所述电池组短路或所述负载系统过压时，导通所述第一开关并断开所述第二开关；

当所述电池组过压或所述负载系统短路时，断开所述第一开关并导通所述第二开关；

当所述高压侧开关短路时，断开所述第一开关并导通所述第二开关；

当所述低压侧开关短路时，导通所述第一开关并断开所述第二开关。

6.如权利要求5所述的电池备份单元，其特征在于，还包括辅助电源电路与驱动单元，所述驱动单元电性连接所述辅助电源电路和所述电池管理系统电路，所述辅助电源电路具有浮置绕组且电性连接所述驱动单元，所述浮置绕组耦合至所述DC/DC转换电路的次级绕组且电性连接所述电池管理系统电路，以提供电力给所述驱动单元，并提供所述第一开关与所述第二开关的电源隔离，使得所述驱动单元基于所述默认规则控制所述第一开关与所述第二开关导通或断开。

7.如权利要求5所述的电池备份单元，其特征在于，还包括至少一电荷泵芯片，电性连接所述电池管理系统电路，以基于所述电池管理系统电路所监测的所述电池组的状态控制所述第一开关与所述第二开关导通或断开。

8.如权利要求1所述的电池备份单元，其特征在于，所述金属总线板是铜母线板。