CN216507988U - 一种预放电电路以及动力电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种预放电电路以及动力电池，预放电电路并接在B‑端和P‑端，包括开关部分电路和充电部分电路，开关部分电路受到连接的MCU的控制，在MCU通电后开启开关部分电路，对充电部分电路的电容进行充电，MCU对充电部分电路连接的P‑端电压进行检测，在检测到充电部分电路的电容充电完成使得P‑端电压在预定时间内的变化值小于阈值后，切换到放电MOS和充电MOS回路进行正常的充放电，其中，B‑端为电芯的B‑端，P‑端为动力电池对应的输出端。通过预放电回路可以用小电流先给大电容充电，把电容电压充高后，在打开P+P‑回路这样就会避免了接插件打火的问题，提高电池的可靠性。

Description

一种预放电电路以及动力电池

技术领域

本实用新型涉及电动车技术领域，特别是涉及一种预放电电路以及动力电池。

背景技术

由于采用新能源作为的动力能够大幅度降低污染物排放，因此，现有的车辆中采用动力电池作为驱动的车辆越来越多。

而在使用中，在电池包当和车辆连接时，车辆的电机控制器中有大电容，当电池包的P+，P-有输出电压的时候，则相当于电源，当电容并联在电源两端的时候，当电源接通瞬间，电容两端的电压不会突变，而电容两端的电流会突变。刚接通电源瞬间，电容器两端相当于短路，这是电容器的工作原理所决定的，就会不停的打火，接插件时间久了就会烧变形并会接触不良，并且这种短路也容易造成电池包误动作，以为外部真的短路了，而误触发短路保护。

因为电动车之前都是铅酸时代，现在很多是铅酸代替锂电，由于成本和设计考虑不足，导致现在很多方案都是纯硬件保护板，并不能智能，因为锂电池的安全性和稳定性要低于铅酸电池，所以需要更多的更智能的保护。现在行业里多数用的是非智能BMS保护板，只能把短路延迟时间延长来不造成短路保护的误触发，但是时间久了接插件损坏返修率是非常高的，大大提高了使用成本和操作难度，降低了使用安全性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供了一种预放电电路以及动力电池，实现了更智能的识别预放电，避免打火的问题，增加P+P-接插件的寿命，避免了电池没有达到使用寿命期限之前，P+P-就已经达到寿命的技术瓶颈。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种预放电电路，并接在B-端和P-端，包括开关部分电路和充电部分电路，所述开关部分电路受到连接的MCU的控制，在所述MCU通电后开启所述开关部分电路，对所述充电部分电路的电容进行充电，所述MCU对所述充电部分电路连接的所述P-端电压进行检测，在检测到所述充电部分电路的电容充电完成使得所述P-端电压在预定时间内的变化值小于阈值后，切换到放电MOS和充电MOS回路进行正常的充放电，其中，所述B-端为电芯的B-端，所述P-端为动力电池对应的输出端。

其中，所述充电部分电路包括电压检测分电路，所述电压检测分电路与所述P-端、接地端之间串联连接的第一电阻、第二电阻以及并联在所述第二电阻两端的第一电容、第一端与所述第一电阻和所述第二电阻的公共端连接的第三电阻，其中，所述第三电阻的第二段与所述MCU的ADC管脚连接。

其中，还包括串联在所述开关部分电路和所述充电部分电路之间的限流电阻。

其中，所述开关部分电路包括第一开关管、第二开关管和第三开关管，所述第一开关管的控制端与所述MCU连接，通过所述MCU输出对应的电平改变所述第一开关管的通断状态，所述第一开关管的第一端接地，负载端与所述第二开关管的控制端连接，控制所述第二开关管的通断状态，所述第二开关管的负载端接入预设的直流电源，第一端与所述第三开关管的控制端连接，所述第三开关管的第一端与所述B-端连接，负载端与所述限流电阻连接。

其中，还包括第一端与在所述第一开关管的控制端连接的第一开关管控限流电阻以及并联在所述第一开关管的控制端、第一端的第一开关管电阻和稳压二极管；及串联在所述第一开关管的负载端与所述第二开关管的控制端的第二开关管限流电阻和并联在所述第二开关管的控制端、第一端的第二开关管电阻、第二开关管电容，及串联在所述第二开关管的第一端、所述第三开关管的控制端之间的第三开关管限流电阻和并联在所述第三开关管的控制端、第一端之间的第三开关管电阻。

其中，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管为三极管或场效应管。

其中，所述第一开关管、所述第三开关管道为NMOS管，所述第二开关管为PMOS管道。

其中，所述MCU为单片机为核心处理器的MCU或以ARM处理器为核心的MCU。

除此之外，本申请的实施例还提供了一种动力电池，包括如上所述预放电电路。

其中，还包括与动力电池主体的线性稳压电路连接的LDO，所述LDO对所述线性稳压电路的输出电压降压后对MCU供电，所述线性稳压电路的输出端与所述预放电电路的第二开关管的负载端连接，用于对所述第二开关管供电。

本实用新型实施例所提供的预放电电路以及动力电池，与现有技术相比，具有以下优点：

本实用新型实施例提供的预放电电路以及动力电池，通过充电部分电路，使得预放电回路可以用小电流先给大电容充电，把电容电压充高后，在打开P+P-回路这样就会避免了接插件打火的问题，提高电池的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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提供的预放电电路的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的动力电池的一种具体实施方式的结构示意。

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，所描述的实施例仅仅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。

请参考图1-2，图1为本实用新型实施例提供的预放电电路的一种具体实施方式的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的动力电池的一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，所述预放电电路，并接在B-端和P-端，包括开关部分电路10和充电部分电路，所述开关部分电路10受到连接的MCU400的控制，在所述MCU400通电后开启所述开关部分电路10，对所述充电部分电路的电容进行充电，所述MCU400对所述充电部分电路连接的所述P-端电压进行检测，在检测到所述充电部分电路的电容充电完成使得所述P-端电压在预定时间内的变化值小于阈值后，切换到放电MOS200和充电MOS回路300进行正常的充放电，其中，所述B-端为电芯的B-端，所述P-端为动力电池对应的输出端。

本申请中对所述充电部分电路的电容进行充电，是指P-和P+所连接的电容，通过充电部分电路，使得预放电回路可以用小电流先给大电容充电，把电容电压充高后，在打开P+P-回路这样就会避免了接插件打火的问题，提高电池的可靠性。

本申请中的P-端，在实际电路中与C-段连接，具有相同的电位，因此也可以将其写作P-/C-。

本申请中通过设置充电部分电路，使得通过MCU400控制，可以使得在通电之后打开充电部分电路，使得其电容进行充电，该电容的较小，充电电流小，可以避免P+P-在开机导致的大电流，从而避免接插件打火，提高电池的可靠性以及使用寿命。

本申请对于充电部分电路的结构以及电容类型、大小不做限定，为了方便对充电部分电路的电容的电压进行检测，在一个实施例中，所述充电部分电路包括电压检测分电路20，所述电压检测分电路20与所述P-端、接地端之间串联连接的第一电阻、第二电阻以及并联在所述第二电阻两端的第一电容、第一端与所述第一电阻和所述第二电阻的公共端连接的第三电阻，其中，所述第三电阻的第二段与所述MCU400的ADC管脚连接。

在该实施例中，该电路中第一电容的作用在于滤波，提高充电中载波对充电部分电路的电容的影响，提高充电效率。

为了限流，实现小电流给外部电容充电，在一个实施例中，所述预放电电路还包括串联在所述开关部分电路10和所述充电部分电路20之间的限流电阻。

本申请对于该限流电阻不做限定，可以是单一电阻，也可以是多个标准电阻通过串联、并联等方式组合获得。

本申请中对于开关部分电路10的结构不做限定，为了方便检测电压，在一个实施例中，所述开关部分电路10包括第一开关管11、第二开关管12和第三开关管13，所述第一开关管11的控制端与所述MCU400连接，通过所述MCU400输出对应的电平改变所述第一开关管11的通断状态，所述第一开关管11的第一端接地，负载端与所述第二开关管12的控制端连接，控制所述第二开关管12的通断状态，所述第二开关管12的负载端接入预设的直流电源，第一端与所述第三开关管13的控制端连接，所述第三开关管13的第一端与所述B-端连接，负载端与所述限流电阻连接。

本申请中可以采用其它的器件制作开关部分电路10，本申请对此不做限定。

由于仅使用第一开关管、第二开关管和第三开关管虽然可以实现控制，但是对应的电压电流等不容易控制，为了实现这一目的，实现对电流进行保护，在一个实施例中，所述预放电电路100还包括第一端与在所述第一开关管11的控制端连接的第一开关管控限流电阻40以及并联在所述第一开关管11的控制端、第一端的第一开关管电阻和稳压二极管；及串联在所述第一开关管11的负载端与所述第二开关管12的控制端的第二开关管限流电阻和并联在所述第二开关管12的控制端、第一端的第二开关管电阻、第二开关管电容，及串联在所述第二开关管的第一端、所述第三开关管12的控制端之间的第三开关管限流电阻和并联在所述第三开关管13的控制端、第一端之间的第三开关管电阻。

本申请对于各个器件的数值不做限定。

本申请中对于第一开关管11、所述第二开关管12和所述第三开关管13的类型以及具体参数不做限定，所述第一开关管11、所述第二开关管12和所述第三开关管13为三极管或场效应管，或者其它的晶体管，或者其它类型的开关管。

由于采用MOS管可以降低功耗，降低能耗，因此在一个实施例中，所述第一开关管、所述第三开关管道为NMOS管，所述第二开关管为PMOS管道。

在本申请中可以根据不同需要选择不同的MOS管类型，可以选择合适的类型。

本申请中采用MCU400进行电平输出，实现对预放电电路的开启和关断，控制方式简单，控制效率高，本申请对于MCU400的类型不做限定，所述MCU400为单片机为核心处理器的MCU或以ARM处理器为核心的MCU，或者其它类型的MCU。

一个实施例中，本申请中预放电回路如图1所示，动力电池如图2所示，预放电回路并联在B-和P-两端即，当BMS板和电池包连接后MCU400通过线性稳压电路500在通过线LDO600降压出来的线LDO600_V33供电。此时MCU400有电后，MCU控制打开预放电回路。此时把电池包连接到电动车内，由于电机中的大电容导致P+和P-会有很大的电流，而此时通过预放电回路的100R电阻限制了电流。此时如果电芯(即B+B-)电压为50V则放电电流为50V/100R＝0.5A，则会以0.5A给电容充电，并通过R250,R256,R259,R265,C123这段电路连到单片机的ADC管脚上检测到P-上电压的变化，从而识别到电容属于充满状态，此时切换到放电MOS和充电MOS回路进行正常的充放电即可。而充放结束后，关闭充放电MOS，然后再次打开预放电MOS。

该电路的导通原理：

PreDSG_MCU输出高电平，则Q16(N-MOS)的G极高于S极Q16导通，导通后Q15(P-MOS)的G极低于S极Q15导通，Q19(N-MOS)的G极高于S极Q19导通，D7防止反向导通，这样该回路只可以放电，不可以充电。

除此之外，本申请的实施例还提供了一种动力电池，包括如上所述预放电电路。

由于所述动力电池，包括如上所述预放电电路，具有相同的有益效果，本申请对此不作限定。

本申请中由于需要对第二开关管的供电电源以及MCU400的供电不作限定，在一个实施例中，所述动力电池还包括与动力电池主体的线性稳压电路500连接的线LDO600，所述线LDO600对所述线性稳压电路500的输出电压降压后对MCU400供电，所述线性稳压电路500的输出端与所述预放电电路的第二开关管的负载端连接，用于对所述第二开关管供电。

在电动车方案中，由于电机中有大电容，所以如果P+P-直接有高压输出的话，给大电容直接充电的话，相当于短路，会打火，时间一久接插件就会老化氧化。造成接触不良。而本申请中通过预放电回路可以用小电流先给大电容充电，把电容电压充高后，在打开P+P-回路这样就会避免了，接插件打火的问题。相对于硬件板，实现了更智能的识别预放电，避免打火的问题。相对于用运放和比较器的方案，本方案成本更低，实现更简单，且能达到相同的效果。通过增加预放电电路，增加P+P-接插件的寿命，避免了电池没有达到使用寿命期限之前，P+P-就已经达到寿命的技术瓶颈。

综上所述，本实用新型实施例提供的预放电电路以及动力电池，通过充电部分电路，使得预放电回路可以用小电流先给大电容充电，把电容电压充高后，在打开P+P-回路这样就会避免了接插件打火的问题，提高电池的可靠性。

以上对本实用新型所提供的预放电电路以及动力电池进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。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的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种预放电电路，其特征在于，并接在B-端和P-端，包括开关部分电路和充电部分电路，所述开关部分电路受到连接的MCU的控制，在所述MCU通电后开启所述开关部分电路，对所述充电部分电路的电容进行充电，所述MCU对所述充电部分电路连接的所述P-端电压进行检测，在检测到所述充电部分电路的电容充电完成使得所述P-端电压在预定时间内的变化值小于阈值后，切换到放电MOS和充电MOS回路进行正常的充放电，其中，所述B-端为电芯的B-端，所述P-端为动力电池对应的输出端。

2.如权利要求1所述预放电电路，其特征在于，所述充电部分电路包括电压检测分电路，所述电压检测分电路包括与所述P-端、接地端之间串联连接的第一电阻、第二电阻以及并联在所述第二电阻两端的第一电容、第一端与所述第一电阻和所述第二电阻的公共端连接的第三电阻，其中，所述第三电阻的第二段与所述MCU的ADC管脚连接。

3.如权利要求2所述预放电电路，其特征在于，还包括串联在所述开关部分电路和所述充电部分电路之间的限流电阻。

4.如权利要求3所述预放电电路，其特征在于，所述开关部分电路包括第一开关管、第二开关管和第三开关管，所述第一开关管的控制端与所述MCU连接，通过所述MCU输出对应的电平改变所述第一开关管的通断状态，所述第一开关管的第一端接地，负载端与所述第二开关管的控制端连接，控制所述第二开关管的通断状态，所述第二开关管的负载端接入预设的直流电源，第一端与所述第三开关管的控制端连接，所述第三开关管的第一端与所述B-端连接，负载端与所述限流电阻连接。

5.如权利要求4所述预放电电路，其特征在于，还包括第一端与在所述第一开关管的控制端连接的第一开关管控限流电阻以及并联在所述第一开关管的控制端、第一端的第一开关管电阻和稳压二极管；及串联在所述第一开关管的负载端与所述第二开关管的控制端的第二开关管限流电阻和并联在所述第二开关管的控制端、第一端的第二开关管电阻、第二开关管电容，及串联在所述第二开关管的第一端、所述第三开关管的控制端之间的第三开关管限流电阻和并联在所述第三开关管的控制端、第一端之间的第三开关管电阻。

6.如权利要求5所述预放电电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管为三极管或场效应管。

7.如权利要求6所述预放电电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第三开关管道为NMOS管，所述第二开关管为PMOS管道。

8.如权利要求7所述预放电电路，其特征在于，所述MCU为单片机为核心处理器的MCU或以ARM处理器为核心的MCU。

9.一种动力电池，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述预放电电路。

10.如权利要求9所述动力电池，其特征在于，还包括与动力电池主体的线性稳压电路连接的LDO，所述LDO对所述线性稳压电路的输出电压降压后对MCU供电，所述线性稳压电路的输出端与所述预放电电路的第二开关管的负载端连接，用于对所述第二开关管供电。

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