CN216720898U - 一种欠压保护模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种欠压保护模块，配置有两个电压选择端，以及负载端、电压比较单元、开关单元和电池包电压采样电路；电池包电压采样电路包括串联的第四电阻、第五电阻，第四电阻与第五电阻的连接点作为电压采样点；电压比较单元的第一输入端、第二输入端分别用于接入参考电压、与电压采样点相连接，电压比较单元的输出端用于与开关单元的控制端相连接；第四电阻两端的引出点与分别通过第六电阻、第七电阻与电压选择端相连接；负载端用于接入负载，开关单元串联在负载的供电回路中，开关单元用于导通或断开供电回路。

Description

一种欠压保护模块

技术领域

本实用新型实施例涉及电池包技术，尤其涉及一种欠压保护模块。

背景技术

电池包指通过单体电池的串联和并联组成的具有一定电压和容量，同时配置有软连接、保护板、外包装等辅助材料的电源单元。

电池包通常配置在车辆或工程平台上，用于为车辆或工程平台上的用电负载供电。目前，由于项目需要，工程平台上可能配置需要全天候不间断供电的用电负载(例如GPS等设备)，在该应用场景下，为避免电池包出现过放电，用于向上述用电负载供电的电池包内通常额外配置DCDC模块，基于DCDC模块使电池包具备欠压检测功能，但配置DCDC模块的方案具有如下缺陷：不同额定电压的电池包适配的DCDC不同，设计及改造成本高。

实用新型内容

本实用新型提供一种欠压保护模块，以达到使欠压保护模块可以应用于具有不同额定电压的电池包的目的。

本实用新型实施例提供了一种欠压保护模块，配置有两个电压选择端，以及负载端、电压比较单元、开关单元和电池包电压采样电路；

所述电池包电压采样电路包括串联的第四电阻、第五电阻，所述第四电阻与所述第五电阻的连接点作为电压采样点；

所述电压比较单元的第一输入端、第二输入端分别用于接入参考电压、与所述电压采样点相连接，所述电压比较单元的输出端用于与开关单元的控制端相连接；

所述第四电阻两端的引出点与分别通过第六电阻、第七电阻与所述电压选择端相连接；

所述负载端用于接入负载，所述开关单元串联在负载的供电回路中，所述开关单元用于导通或断开所述供电回路。

进一步的，还包括参考电压采样电路，所述电压比较单元的第一输入端与所述参考电压采样电路相连接。

进一步的，还包括电压转换单元，所述电压转换单元用于将电池包电压转换为第一电压；

所述第一电压作为所述参考电压采样电路的电源电压、所述电压比较单元的工作电压。

进一步的，所述参考电压采样电路包括第一电阻、第二电阻以及第三电阻；

所述第一电阻、第二电阻以及第三电阻串联，所述第二电阻与所述第三电阻的连接点作为所述参考电压采样电路的电压采样点。

进一步的，所述跳线端相互连接时，所述电压比较单元用于24V电压的欠压检测；

所述跳线端未相互连接时，所述电压比较单元用于48V电压的欠压检测。

进一步的，所述开关单元包括第一开关管、第二开关管；

所述第一开关管的第一端、第二端、控终端分别与所述第二开关的控制端、参考电源端、所述电压比较单元的输出端相连接；

所述第二开关管的第一端与电池包的电源端相连接，所述第二开关管的第二端作为所述负载端。

进一步的，所述第一开关管采用三极管。

进一步的，所述第二开关管采用MOS管。

进一步的，所述第一电压为5V电压。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1.欠压保护模块配置有电压比较单元、开关单元以及电池包电压采样电路，通过电池包电压采样电路可以检测电池包的电压，通过电压比较单元可以判断电池包是否欠压，基于电压比较单元和开关单元，当电池包欠压时，可以断开负载的供电回路，进而实现电池包的欠压保护。

2.欠压保护模块还配置有电压选择端，基于电压选择端可以调整电池包电压采样电路的分压比，进而使欠压保护模块可以应用于额定电压不同的电池包。

附图说明

图1是实施例中的欠压保护模块结构示意图；

图2是实施例中的另一种欠压保护模块结构示意图；

图3是实施例中的另一种欠压保护模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是实施例中的欠压保护模块结构示意图，参考图1，欠压保护模块配置有电压选择端P1、P2，负载端P3、电压比较单元100、开关单元200以及电池包电压采样电路300。

示例性的，电压比较单元100的第一输入端、第二输入端分别用于接入参考电压Vref、与电池包电压采样电路300相连接；

负载端P3用于接入负载1，开关单元200串联在负载1的供电回路中，开关单元200的控制端与电压比较单元100的输出端相连接。

示例性的，本实施例中，电池包电压采样电路300为分压采样电路，电池包电压采样电路300包括若干个分压电阻；

本实施例中，电压选择端P1以及电压选择端P2通过导线与电池包电压采样电路300中一个指定的分压单元(由一个分压电阻或多个串联的分压电阻构成)的两端相连接；

当电压选择端P1、P2相互连接时，电池包电压采样电路300中指定的分压单元的两端相互连接(例如，当电压选择端P1、P2相互连接时，使指定的分压单元被短接)，电压选择端P1、P2连接状态不同时，电池包电压采样电路300 的分压比不同。

本实施例中，电压选择端P1、P2用于当电池包的额定电压改变时，使电池包电压采样电路300中分压采样点的电压相对不变。

例如，若电池包的额定电压为48V，电压选择端P1、P2未相互连接且电池包满电时，电池包电压采样电路300设计的分压采样点的电压为2V，则当电池包的额定电压变为24V时，将电压选择端P1、P2相互连接后，在电池包满电时，电池包电压采样电路300设计的分压采样点的电压同样为2V。

示例性的，本实施例中，对连接电压选择端的方式不做限定，例如，可以在电压选择端之间配置一开关，通过闭合开关连接电压选择端；也可以在需要时直接通过导线连接电压选择端。

示例性的，本实施例中，参考电压Vref作为判断电池包是否欠压的基准电压，参考电压Vref的数值不随电池包额定电压的变化而变化。

本实施例中，电池包电压采样电路300用于电池包电压的采样，电压比较单元100用于比较电池包的采样电压与参考电压Vref，电压比较单元100输出的比较结果用于控制开关单元200的通断；

示例性的，本实施例中，当电池包采样电压大于参考电压Vref时，电池包电压正常，开关单元200导通，电池包向负载1供电；

当电池包采样电压小于参考电压Vref时，电池包欠压，开关单元200断开，电池包停止向负载1供电。

本实施例提出的欠压保护模块配置有电压比较单元、开关单元以及电池包电压采样电路，通过电池包电压采样电路可以检测电池包的电压，通过电压比较单元可以判断电池包是否欠压，基于电压比较单元和开关单元，当电池包欠压时，可以断开负载的供电回路，进而实现电池包的欠压保护；

此外，本实施例提出的欠压保护模块还配置有电压选择端，基于电压选择端可以调整电池包电压采样电路的分压比，进而使欠压保护模块可以应用于额定电压不同的电池包。

图2是实施例中的另一种欠压保护模块结构示意图，作为一种可实施方案，在图1所示方案的基础上，欠压保护模块还可以包括参考电压采样电路400、电压转换单元500。

其中，电压比较单元100的第一输入端与参考电压采样电路400相连接，电压转换单元500用于将电池包电压Vbat转换为稳定的第一电压Vcc，参考电压采样电路400用于输出参考电压Vref。

示例性的，本方案中，电压转换单元500可以包括DCDC芯片、LDO芯片，其配置为输出稳定的第一电压Vcc，其中，第一电压Vcc作为参考电压采样电路400的电源电压、电压比较单元100的工作电压。

示例性的，本方案中，第一电压Vcc固定为5V电，第一电压Vcc不随电池包电压Vbat变化而变化。

示例性的，本方案中，参考电压采样电路主要用于将上述电源电压进一步降低至电压比较单元100可采集的电压范围内，保证电压比较单元100可以正常工作。

本方案中，参考电压采样电路以及电压比较单元所需的电源电压由电池包电压转换而来，基于此，可以避免使用额外的低压电源(例如5V电源)。

本方案中，电压转换单元500设置于电池包内部，相比单独为电池包配置 DCDC更能节省成本。

实施例二

图3是实施例中的另一种欠压保护模块结构示意图，参考图3，在图2所示方案的基础上，作为一种可实施方案，将电压选择端设计为跳线端，欠压保护模块具体包括：

第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3，第一电阻R1、第二电阻R2 以及第三电阻R3串联构成参考电压采样电路，第二电阻R2与第三电阻R3的连接点作为第一电压采样点；

第四电阻R4以及第五电阻R5，第四电阻R4与第五电阻R5串联构成电池包电压采样电路，第四电阻R4与第五电阻R5的连接点作为第二电压采样点；

电压比较单元100，电压比较单元100的第一输入端、第二输入端分别与第一电压采样点、第二电压采样点相连接；

第一开关管201、第二开关管202，第一开关管201的第一端、第二端、控终端分别与第二开关202的控制端、参考电源端、电压比较单元100的输出端相连接，第二开关管的第一端与电池包的电源端Vbat相连接，第二开关管202 的第二端作为负载端P3。

第四电阻R4的一端与电池包的电源端Vbat相连接，第四电阻R4两端的引出点分别通过第六电阻R6、第七电阻R7与跳线端P1、跳线端P2相连接。

示例性的，本实施例中，跳线端P1与跳线端P2相互连接时，第六电阻R6 与第七电阻R7串联后与第四电阻R4并联，相对于跳线端P1与跳线端P2未连接时，电池包电压采样电路的分压比改变。

本实施例中，通过跳线端P1、P2改变电池包电压采样电路的分压比，实现电池包额定电压改变时，使第二电压采样点的电压相对不变。

示例性的，本实施例中，欠压保护模块集成在电池包的BMS(Battery ManagementSystem)单元中，BMS单元为参考电压采样电路以及电压比较单元100提供工作所需的电源电压Vcc，其中电源电压Vcc优选为5V电。

示例性的，本实施例中，第一开关管201采用三极管，第二开关管202采用MOS管，三极管用于驱动MOS管。

示例性的，在实施例一记载内容的基础上，本实施例中，欠压保护模块的使用及工作方式包括：

根据电池包的额定电压连接跳线端P1、P2或将跳线端P1、P2置于未连接状态(例如，若电池包的额定电压为24V，则连接跳线端P1、P2，若电池包的额定电压为48V，则将跳线端P1、P2置于未连接状态)；

电压比较单元100比较第一电压采样点与第二电压采样点的电压；

当第二电压采样点的电压大于第一电压采样点的电压时，电压比较单元100 的输出信号控制第一开关管201导通，进而使第二开关管202导通，电池包向负载1供电；

当第二电压采样点的电压小于第一电压采样点的电压时，电压比较单元100 的输出信号控制第一开关管201关断，进而使第二开关管202关断，电池包停止向负载1供电。

配置本实施例提出的欠压保护模块的锂电池包适用于为GPS等设备24h供电的场景，当锂电池包出现欠压问题时，可以自动实现断电，避免由于过放电导致锂电池包损坏；

在实施例一方案有益效果的基础上，本实施例提出的欠压保护模块设置在电池包内，在使电池包具备欠压保护的前提下，本实施例提出的欠压保护模块结构简单，功耗低，可以减小电池包的体积。

此外，本实施例中，BMS的控制芯片不参与第一开关管、第二开关管的控制，当电池包欠压时，基于电压比较单元可以自行切断向指定负载(例如GPS) 的输出，电池包不欠压时，电池包可以持续给指定负载供电，由于欠压保护不依赖BMS，无论BMS是否唤醒均可正常实现欠压保护，因此在欠压保护时BMS 不会产生额外功耗。

作为一种可实施方案，欠压保护模块还可以配置人工控制模块，人工控制模块可以包括开关和控制器。

示例性的，开关可以置于电池包的外部，控制器置于电池包内部，配置开关与控制器相连接，控制器与第二开关管的控制端相连接。

示例性的，开关和控制器用于人工控制电池包停止供电，当人工操作开关拟停止电池包向负载供电时，控制器控制第二开关管维持在断开状态，进而实现上述目的。

示例性的，人工控制模块也可以仅包括开关，配置第二开关管的控制端通过开关接地，当开关置于闭合状态时，第二开关管维持在断开状态，进而使电池包停止向负载供电。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种欠压保护模块，其特征在于，配置有两个电压选择端，以及负载端、电压比较单元、开关单元和电池包电压采样电路；

所述电池包电压采样电路包括串联的第四电阻、第五电阻，所述第四电阻与所述第五电阻的连接点作为电压采样点；

所述电压比较单元的第一输入端、第二输入端分别用于接入参考电压、与所述电压采样点相连接，所述电压比较单元的输出端用于与开关单元的控制端相连接；

所述第四电阻两端的引出点与分别通过第六电阻、第七电阻与所述电压选择端相连接；

所述负载端用于接入负载，所述开关单元串联在负载的供电回路中，所述开关单元用于导通或断开所述供电回路。

2.如权利要求1所述的欠压保护模块，其特征在于，还包括参考电压采样电路，所述电压比较单元的第一输入端与所述参考电压采样电路相连接。

3.如权利要求2所述的欠压保护模块，其特征在于，还包括电压转换单元，所述电压转换单元用于将电池包电压转换为第一电压；

所述第一电压作为所述参考电压采样电路的电源电压、所述电压比较单元的工作电压。

4.如权利要求2所述的欠压保护模块，其特征在于，所述参考电压采样电路包括第一电阻、第二电阻以及第三电阻；

所述第一电阻、第二电阻以及第三电阻串联，所述第二电阻与所述第三电阻的连接点作为所述参考电压采样电路的电压采样点。

5.如权利要求1所述的欠压保护模块，其特征在于，所述电压选择端为跳线端，所述跳线端相互连接时，所述电压比较单元用于24V电压的欠压检测；

所述跳线端未相互连接时，所述电压比较单元用于48V电压的欠压检测。

6.如权利要求1所述的欠压保护模块，其特征在于，所述开关单元包括第一开关管、第二开关管；

所述第一开关管的第一端、第二端、控终端分别与所述第二开关的控制端、参考电源端、所述电压比较单元的输出端相连接；

所述第二开关管的第一端与电池包的电源端相连接，所述第二开关管的第二端作为所述负载端。

7.如权利要求6所述的欠压保护模块，其特征在于，所述第一开关管采用三极管。

8.如权利要求7所述的欠压保护模块，其特征在于，所述第二开关管采用MOS管。

9.如权利要求3所述的欠压保护模块，其特征在于，所述第一电压为5V电压。

Images