CN216794613U - 一种并联电池包保护电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种并联电池包保护电路，应用于并联电池包中，所述并联电池包的正极端与充电器的正输入端连接形成正充电回路；所述电路包括主控芯片、电压检测电路、开关电路、供电电路；所述主控芯片设置有第一电源端、检测电压端、使能端，所述第一电源端通过供电电路与所述正极端连接，所述检测电压端与所述电压检测电路连接，所述使能端与开关电路连接；所述电压检测电路分别与并联电池包的多个电芯连接，所述开关电路连接在所述正充电回路上。其有益效果在于：本申请通过在充电时，对多个电芯的电压进行检测，当电压值超出正常范围时，通过开关电路关断充电，实现对电池包进行保护。

Description

一种并联电池包保护电路

技术领域

本申请涉及电池管理系统技术领域，特别涉及一种并联电池包保护电路。

背景技术

随着锂离子电池应用领域的增多，在智能手机、移动充电宝、电动工具、吸尘器领域都有广泛应用。多个电池包用一套充电器充电场景，往往需要等当前电池包充满后手动换下一个电池继续充电，人工效率低。配多个充电器同时充电会造成资源闲置；增加充电自动切换控制模块会造成成本增加；使用通讯总线控制电池包充电切换对软、硬件要求高。

发明内容

本申请为了解决上述多个电池包的充电保护问题，提供了一种并联电池包保护电路。

一种并联电池包保护电路，应用于并联电池包中，所述并联电池包的正极端与充电器的正输入端连接形成正充电回路；所述电路包括主控芯片、电压检测电路、开关电路、供电电路、防反电路；

所述主控芯片设置有第一电源端、检测电压端、使能端，所述第一电源端通过供电电路与所述正极端连接，所述检测电压端与所述电压检测电路连接，所述使能端与开关电路连接；所述电压检测电路分别与并联电池包的多个电芯连接，所述开关电路、防反电路连接在所述正充电回路上。

可选地，所述电压检测电路包括AFE芯片，所述AFE芯片设置有第二电源端、WKUP端、SDA端、SCL端、VAO端、VD33端、以及多个检测端；多个所述检测端分别与多个电芯连接，所述第二电源端通过第一稳压电路与所述并联电池包正极连接，所述WKUP端与充电器正输入端连接，所述SDA端、SCL端、VAO端分别与所述检测电压端连接，所述VD33端输出第一电源。

可选地，所述检测端与电芯之间还连接有分压电路，所述分压电路包括分别连接在所述检测端的第一电阻、第一电容、第一静电管，所述第一电阻另一端与电芯正极连接，所述第一电容、第一静电管另一端接地。

可选地，所述SDA端、SCL端与主控芯片之间还连接导通电路；所述导通电路包括第一MOS管、第二MOS管，

所述第一MOS管的栅极与所述第一电源连接，源级通过分压电阻与SDA端连接，漏级与主控芯片连接；

所述第二MOS管的栅极有所述第一电源电路，源级通过分压电阻与SCL端连接，漏级与主控芯片连接；

所述第一电源通过分压电阻分别与所述第一MOS管的源级、第二MOS管的源级连接，所述供电电路的第二电源通过分压电阻分别与第一MOS管的漏级、第二MOS管的漏级连接。

可选地，所述供电电路包括第二电阻、第一三极管、第三MOS管、第二稳压电路、第三稳压电路、电源芯片，

所述第三MOS管的栅极通过第二电阻与第一三极管的集电极连接，源级与并联电池包正极端连接，漏级通过第二稳压电路与电源芯片连接；所述第一三极管的基极通过分压电阻与第一电源连接，发射极接地；所述第三MOS管的栅极和源级之间还连接有第三稳压电路；所述电源芯片的输出端输出第二电源。

可选地，所述开关电路包括第四MOS管、第四稳压电路、第二三极管、第三电阻，

所述第二三极管的基极通过分压电阻与所述使能端连接，集电极通过第三电阻与第四MOS管连接，发射极接地；

所述第四MOS管的源级与所述正输入端连接，漏级与正极端连接；所述第四稳压电路连接在所述第四MOS管的栅极、源级之间。

可选地，所述防反电路包括防反二极管，所述防反二极管连接在所述第四MOS管源级与正输入端之间。

可选地，还包括充电识别电路，所述充电识别电路与主控芯片的充电端连接，所述充电识别电路包括第三三极管、第四电阻，

所述第三三极管的基极通过第四电阻与所述正输入端连接，集电极与所述充电端连接，发射极接地。

可选地，还包括电流检测电路，所述电流检测电路包括第五电阻、第六电阻、以及放大芯片；

所述第五电阻、第六电阻与并联电池包的负极端连接，所述第五电阻另一端与充电器的负输入端连接，所述第六电阻另一端接地；

其中，所述第五电阻两端与放大芯片的第一输入端、第二输入端连接，所述放大芯片的输出端与所述主控芯片的检测电流端连接。

可选地，还包括与所述主控芯片的温度检测端连接的温度检测电路，所述温度检测电路包括温度传感器、第七电阻、第八电阻、第二电容、第三电容；

所述温度检测端与第七电阻、第二电容连接，所述第七电阻分别与温度传感器、第八电阻、第三电容连接，所述第八电阻另一端与第二电源连接，所述第二电容、第三电容、温度传感器另一端接地。

可选地，还包括与主控芯片的放电端连接的放电电路，所述放电电路包括第四三极管、第五MOS管，

所述放电端包括第一放电端、第二放电端；所述第一放电端与第四三极管的基极连接，第二放电端通过分压电阻与第四三极管的集电极、第五MOS管的栅极连接，所述第四三极管的发射极接地；

所述第五MOS管的源级与并联电池包的负极端连接，漏级与外部供电设备的负极连接。

本申请的一种并联电池包保护电路，其有益效果在于：本申请通过在充电时，对多个电芯的电压进行检测，当电压值超出正常范围时，通过开关电路关断充电，实现对电池包进行保护。同时，本申请还可以设置电流检测电路、温度检测电路、放电电路对电池的进行多方面检测和保护，使并联电池包寿命更长，更加安全。

附图说明

图1为本申请实施例的保护电路原理图一。

图2为本申请实施例的主控芯片示意图。

图3为本申请实施例的供电电路原理图。

图4为本申请实施例的开关电路原理图。

图5为本申请实施例的放大芯片示意图。

图6为本申请实施例的温度检测电路原理图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1，

在如图1-6所示的实施例中，本申请提供了一种并联电池包保护电路，应用于并联电池包中，并联电池包的正极端B+与充电器的正输入端C+连接形成正充电回路；本电路包括主控芯片MCU、电压检测电路、开关电路5、供电电路、防反电路；主控芯片设置有第一电源端、检测电压端、使能端，第一电源端通过供电电路与正极端B+连接，检测电压端与电压检测电路连接，使能端与开关电路连接；电压检测电路分别与并联电池包的多个电芯连接，开关电路、防反电路连接在正充电回路上。在本实施例中，供电电路将并联电池包电源进行转换，给到主控芯片MCU进行供电。电压检测电路检测并联电池包中各个电芯的电压值，并将电压值输出到主控芯片MCU上，主控芯片MCU根据多个电压值中最大或最小的电压值，判断当前并联电池包是否过压或欠压，若是则通过开关电路，将正充电回路断开。其中，本申请的主控芯片MCU可以是型号为ST，STM8S105K6的MCU芯片。本申请通过在充电时，对多个电芯的电压进行检测，当电压值超出正常范围时，通过开关电路关断充电，实现对电池包进行保护。

实施例2，

在一些实施例中，电压检测电路包括AFE芯片AFE，AFE芯片设置有第二电源端AFE_VCC、WKUP端、SDA端、SCL端、VAO端、VD33端、以及多个检测端；多个检测端分别与多个电芯连接，第二电源端通过第一稳压电路1与并联电池包正极连接，WKUP端与充电器正输入端连接，SDA端、SCL端、VAO端分别与检测电压端连接，VD33端输出第一电源。在本实施例中，本申请的AFE芯片可以是O2，OZ9350芯片；AFE芯片连接在并联电池包正极端上，且检测端连接在并联电池包的各电芯上。其中，第一稳压电路包括二极管、电阻、电容、静电管，通过第一稳压电路将电池输入的电源进行分压整流。AFE芯片通过WKUP端与充电器的正输入端连接，被唤醒后，进行电芯的电压检测，并将检测信号输出到主控芯片MCU上。其中，检测端可以是VB1～VB7。

在上述实施例的一种实施方式中，检测端与电芯之间还连接有分压电路，分压电路包括分别连接在检测端的第一电阻R1、第一电容C1、第一静电管Z1，第一电阻另一端与电芯正极连接，第一电容、第一静电管另一端接地。在本实施例中，本申请通过第一电阻分压、第一电容滤波，第一静电管防静电，进行保护电路。其中，本申请的并联电池包的电芯数量可以为6个，AFE芯片可以设置6个检测端分别与6个电芯连接。

在上述实施例的一种实施方式中，SDA端、SCL端与主控芯片之间还连接导通电路；导通电路包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2，第一MOS管Q1的栅极与第一电源连接，源级通过分压电阻与SDA端连接，漏级与主控芯片MCU连接；第二MOS管Q2的栅极有第一电源电路，源级通过分压电阻与SCL端连接，漏级与主控芯片MCU连接；第一电源通过分压电阻分别与第一MOS管的源级、第二MOS管的源级连接，供电电路的第二电源通过分压电阻分别与第一MOS管的漏级、第二MOS管的漏级连接。在本实施例中，本申请通过SDA端、SCL端、VAO端分别与主控芯片MCU连接，将AFE芯片采集的电压信号发送到主控芯片MCU上。其中，VAO端还连接有电阻、电容用于稳定信号。

实施例3，

在一些实施例中，供电电路包括第二电阻R2、第一三极管Q4、第三MOS管Q3、第二稳压电路3、第三稳压电路4、电源芯片U1，第三MOS管的栅极通过第二电阻与第一三极管的集电极连接，源级与并联电池包正极端连接，漏级通过第二稳压电路与电源芯片连接；第一三极管的基极通过分压电阻与第一电源连接，发射极接地；第三MOS管的栅极和源级之间还连接有第三稳压电路；电源芯片的输出端输出第二电源。在本实施例中，供电电路通过与并联电池包正极端连接，获取电路，其中，供电电路与并联电池包的正极可以连接有保险丝F1。供电电路的第一三极管的基极与AFE芯片的VD33端连接获取AFE芯片的信号进行导通或关断，使第三MOS管进行导通或关断。第一稳压电路、第二稳压电路包括电容、静电管、电阻中一种或多种对输入电压进行稳压保护，使电池输入的电压通过电源芯片进行变压稳压输出。在电源芯片的输出端还可以连接电容进行滤波。其中，电源芯片可以是型号为LMG3410R050，UCC12050，BQ25790、HIP6301中任一种。

实施例5，

开关电路5包括第四MOS管Q5、第四稳压电路6、第二三极管Q6、第三电阻R3，第二三极管的基极通过分压电阻与使能端CHG连接，集电极通过第三电阻与第四MOS管连接，发射极接地；第四MOS管的源级与正输入端连接，漏级与正极端连接；第四稳压电路连接在第四MOS管的栅极、源级之间。在本实施例中，本申请通过第一三极管基极与主控芯片MCU连接获取主控芯片MCU的信号进行导通或关断，从而控制第四MOS管的导通或关断。第四稳压电路包括电阻、静电管、电容用于稳定保护电路。

实施例6，

在一些实施例中，防反电路包括防反二极管D1，防反二极管连接在所述第四MOS管源级与正输入端之间。防反二极管用于防止电流倒灌，保护电路。

实施例7，

在一些实施例中，还包括充电识别电路，充电识别电路与主控芯片MCU的充电端CHARGER连接，充电识别电路包括第三三极管R4、第四电阻Q7，第三三极管的基极通过第四电阻与正输入端连接，集电极与充电端连接，发射极接地。本申请的主控芯片MCU通过充电端的型号，识别充电器是否对并联电池包进行充电。当充电时，第三三极管导通，充电端信号被拉低，主控芯片MCU识别到充电器在充电。

实施例8，

在一些实施例中，本申请还包括电流检测电路，电流检测电路包括第五电阻R5、第六电阻R6、以及放大芯片U2；第五电阻、第六电阻与并联电池包的负极端连接，第五电阻另一端与充电器的负输入端连接，第六电阻另一端接地；其中，第五电阻两端与放大芯片的第一输入端SR+、第二输入端SR-连接，放大芯片的输出端与主控芯片MCU的检测电流端I_AD连接。在本实施例中，本申请通过检测第五电阻两端的电流，通过放大芯片进行放大后，再通过输出到主控芯片MCU进行识别，判断电流是否正常。其中，放大芯片可以是型号为TI，LM2902的芯片。

实施例9，

在一些实施例中，本申请还包括与主控芯片MCU的温度检测端NTC_AD连接的温度检测电路，温度检测电路包括温度传感器NTC、第七电阻R7、第八电阻R8、第二电容C2、第三电容C3；温度检测端与第七电阻、第二电容连接，第七电阻分别与温度传感器、第八电阻、第三电容连接，第八电阻另一端与第二电源连接，第二电容、第三电容、温度传感器另一端接地。在一些实施例中，本申请通过温度传感器检测电池充电温度，其中温度传感器可以是温感电阻；温度传感器通过将温度信号转换为电阻信号，输出到主控芯片MCU的温度检测端，主控芯片MCU根据温度检测端信号，对电路实施保护处理。

实施例10，

在一些实施例中，本申请还包括与主控芯片MCU的放电端连接的放电电路2，放电电路包括第四三极管、第五MOS管，放电端包括第一放电端、第二放电端；第一放电端与第四三极管的基极连接，第二放电端通过分压电阻与第四三极管的集电极、第五MOS管的栅极连接，第四三极管的发射极接地；第五MOS管的源级与并联电池包的负极端连接，漏级与外部供电设备的负极连接。在本实施例中，上述的主控芯片MCU还连接有放电电路，工作过程为：第四三极管、第五MOS管通过接收主控芯片MCU的第一放电端、第二放电端传来的信号，对并联电池包进行放电处理。本申请通过在充电时，对多个电芯的电压进行检测，当电压值超出正常范围时，通过开关电路关断充电，实现对电池包进行保护。同时，本申请还可以设置电流检测电路、温度检测电路、放电电路对电池的进行多方面检测和保护，使并联电池包寿命更长，更加安全。

上面结合附图对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种并联电池包保护电路，其特征在于，应用于并联电池包中，所述并联电池包的正极端与充电器的正输入端连接形成正充电回路；所述电路包括主控芯片、电压检测电路、开关电路、供电电路、防反电路；

所述主控芯片设置有第一电源端、检测电压端、使能端，所述第一电源端通过供电电路与所述正极端连接，所述检测电压端与所述电压检测电路连接，所述使能端与开关电路连接；所述电压检测电路分别与并联电池包的多个电芯连接；所述开关电路、防反电路连接在所述正充电回路。

2.根据权利要求1所述的一种并联电池包保护电路，其特征在于，所述电压检测电路包括AFE芯片，所述AFE芯片设置有第二电源端、WKUP端、SDA端、SCL端、VAO端、VD33端、以及多个检测端；多个所述检测端分别与多个电芯连接，所述第二电源端通过第一稳压电路与所述并联电池包正极连接，所述WKUP端与充电器正输入端连接，所述SDA端、SCL端、VAO端分别与所述检测电压端连接，所述VD33端输出第一电源。

3.根据权利要求2所述的一种并联电池包保护电路，其特征在于，所述检测端与电芯之间还连接有分压电路，所述分压电路包括分别连接在所述检测端的第一电阻、第一电容、第一静电管，所述第一电阻另一端与电芯正极连接，所述第一电容、第一静电管另一端接地；

所述SDA端、SCL端与主控芯片之间还连接导通电路；所述导通电路包括第一MOS管、第二MOS管，

所述第一MOS管的栅极与所述第一电源连接，源级通过分压电阻与SDA端连接，漏级与主控芯片连接；

所述第二MOS管的栅极有所述第一电源电路，源级通过分压电阻与SCL端连接，漏级与主控芯片连接；

所述第一电源通过分压电阻分别与所述第一MOS管的源级、第二MOS管的源级连接，所述供电电路的第二电源通过分压电阻分别与第一MOS管的漏级、第二MOS管的漏级连接。

4.根据权利要求2所述的一种并联电池包保护电路，其特征在于，所述供电电路包括第二电阻、第一三极管、第三MOS管、第二稳压电路、第三稳压电路、电源芯片，

所述第三MOS管的栅极通过第二电阻与第一三极管的集电极连接，源级与并联电池包正极端连接，漏级通过第二稳压电路与电源芯片连接；所述第一三极管的基极通过分压电阻与第一电源连接，发射极接地；所述第三MOS管的栅极和源级之间还连接有第三稳压电路；所述电源芯片的输出端输出第二电源。

5.根据权利要求4所述的一种并联电池包保护电路，其特征在于，所述开关电路包括第四MOS管、第四稳压电路、第二三极管、第三电阻，

所述第二三极管的基极通过分压电阻与所述使能端连接，集电极通过第三电阻与第四MOS管连接，发射极接地；

所述第四MOS管的源级与所述正输入端连接，漏级与正极端连接；所述第四稳压电路连接在所述第四MOS管的栅极、源级之间。

6.根据权利要求5所述的一种并联电池包保护电路，其特征在于，所述防反电路包括防反二极管，所述防反二极管连接在所述第四MOS管源级与正输入端之间。

7.根据权利要求6所述的一种并联电池包保护电路，其特征在于，还包括充电识别电路，所述充电识别电路与主控芯片的充电端连接，所述充电识别电路包括第三三极管、第四电阻，

所述第三三极管的基极通过第四电阻与所述正输入端连接，集电极与所述充电端连接，发射极接地。

8.根据权利要求6所述的一种并联电池包保护电路，其特征在于，还包括电流检测电路，所述电流检测电路包括第五电阻、第六电阻、以及放大芯片；

所述第五电阻、第六电阻与并联电池包的负极端连接，所述第五电阻另一端与充电器的负输入端连接，所述第六电阻另一端接地；

其中，所述第五电阻两端与放大芯片的第一输入端、第二输入端连接，所述放大芯片的输出端与所述主控芯片的检测电流端连接。

9.根据权利要求6所述的一种并联电池包保护电路，其特征在于，还包括与所述主控芯片的温度检测端连接的温度检测电路，所述温度检测电路包括温度传感器、第七电阻、第八电阻、第二电容、第三电容；

所述温度检测端与第七电阻、第二电容连接，所述第七电阻分别与温度传感器、第八电阻、第三电容连接，所述第八电阻另一端与第二电源连接，所述第二电容、第三电容、温度传感器另一端接地。

10.根据权利要求1所述的一种并联电池包保护电路，其特征在于，还包括与主控芯片的放电端连接的放电电路，所述放电电路包括第四三极管、第五MOS管，

所述放电端包括第一放电端、第二放电端；所述第一放电端与第四三极管的基极连接，第二放电端通过分压电阻与第四三极管的集电极、第五MOS管的栅极连接，所述第四三极管的发射极接地；

所述第五MOS管的源级与并联电池包的负极端连接，漏级与外部供电设备的负极连接。

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