CN217522605U - 电池保护电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开电池保护电路及装置，其电路包括串接保护电路和/或并接保护电路；其中，串接保护电路包括至少两个串接保护单元；各串接保护单元依次串联；至少两个串接保护单元中的每一个串接保护单元包括第一开关单元和第二开关单元；第一开关单元连接第二开关单元；并接保护电路包括至少两个并接保护单元；各并接保护单元互相并联；至少两个并接保护单元中的每一个并接保护单元包括第三开关单元和/或第四开关单元；第三开关单元可连接并接式电池，第四开关单元可连接并接式电池。本实用新型可以在电池组因单节电池失效时，断开该电池与主回路的连接，防止其过放或影响到其他电池，以避免整个电池组失效，提高电池组的使用效率和用户体验。

Description

电池保护电路及装置

技术领域

本实用新型涉及电池保护技术领域，尤其涉及一种电池保护电路及装置。

背景技术

目前对于由多个电池串联或并联或串并联连接结构的电池组，当单节电池因电量低或其他原因失效时，为了避免电池因过放(过度放电)而损坏，会使整个电池组截止对外供电，但由于不能确保每个电池的电量和性能相同，因此在电池组停止对外供电时仍会有部分电池存在电量，因而导致不能充分利用电池的电量，使电池组的效率降低，还严重影响用户体验。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的至少一个缺陷，提供一种电池保护电路及装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电池保护电路，包括用于保护串接式电池组的串接保护电路和/或用于保护并接式电池组的并接保护电路；

其中，所述串接保护电路包括至少两个串接保护单元；各所述串接保护单元依次串联；所述至少两个串接保护单元中的每一个串接保护单元包括用于将与之对应的串接式电池与主回路断开的第一开关单元、以及用于在所述串接式电池电量低时提供导通旁路的第二开关单元；所述第一开关单元连接所述第二开关单元；

所述并接保护电路包括至少两个并接保护单元；各所述并接保护单元互相并联；所述至少两个并接保护单元中的每一个并接保护单元包括用于将与之对应的并接式电池的正极与主回路断开的第三开关单元和/或用于将所述并接式电池的负极与主回路的接地端断开的第四开关单元；所述第三开关单元可连接所述并接式电池，所述第四开关单元可连接所述并接式电池。

在本实用新型所述的电池保护电路中，所述第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元为电气开关、机械开关、微电子开关、模拟开关或数字开关。

在本实用新型所述的电池保护电路中，所述第一开关单元包括第二开关管Q2、第一电阻R1和第五电阻R5；

所述第二开关管Q2的输入端用于连接与所述串接保护单元对应的串接式电池的正极，所述第二开关管Q2的输入端还连接所述第一电阻R1的第二端，所述第二开关管Q2的输出端作为所述串接保护单元的输出端连接位于前端的串接保护单元的输入端或负载的正极输入端，所述第二开关管Q2的控制端连接所述第一电阻R1的第一端和所述第五电阻R5的第一端，所述第五电阻R5的第二端用于连接与所述串接保护单元对应的串接式电池的负极，所述第二开关管Q2还连接所述第二开关单元。

在本实用新型所述的电池保护电路中，所述第二开关单元包括第六开关管Q6、第十电阻R10和第十四电阻R14；

所述第六开关管Q6的输入端连接所述第二开关管Q2的输出端，所述第六开关管Q6的输出端作为所述串接保护单元的输入端连接位于后端的串接保护单元的输出端或第一接地端，所述第六开关管Q6的输出端还连接所述第五电阻R5的第二端，所述第六开关管Q6的控制端连接所述第十电阻R10的第二端和所述第十四电阻R14的第一端，所述第十电阻R10的第一端连接所述第二开关管Q2的输入端，所述第十四电阻R14的第二端连接所述第一接地端。

在本实用新型所述的电池保护电路中，所述第二开关管Q2为NMOS管，所述第六开关管Q6为PMOS管。

在本实用新型所述的电池保护电路中，所述串接保护电路还包括关断单元，其包括第一开关管Q1、第九电阻R9和第十八电阻R18；

所述第一开关管Q1的输出端用于连接所述负载的正极输入端，所述第一开关管Q1的输入端连接位于首端的所述串接保护单元的输出端，所述第一开关管Q1的控制端连接所述第九电阻R9的第一端和所述第十八电阻R18的第一端，所述第九电阻R9的第二端连接所述位于首端的串接保护单元中的第一开关管Q1的输入端，所述第十八电阻R18的第二端连接所述第一接地端。

在本实用新型所述的电池保护电路中，所述第一开关管Q1为NMOS管。

在本实用新型所述的电池保护电路中，所述第三开关单元包括第十一开关管Q11、第四电阻R4和第十一电阻R11；

所述第十一开关管Q11的输入端用于连接与所述并接保护单元对应的并接式电池的正极，所述第十一开关管Q11的输入端还连接所述第四电阻R4的第二端，所述第十一开关管Q11的输出端用于连接负载的正极输入端，所述第十一开关管Q11的控制端连接所述第四电阻R4的第一端和所述第十一电阻R11的第一端，所述第十一电阻R11的第二端用于连接与所述并接保护单元对应的并接式电池的负极。

在本实用新型所述的电池保护电路中，所述第四开关单元包括第十四开关管Q14、第十七电阻R17和第二十电阻R20；

所述第十四开关管Q14的输入端用于连接与所述并接保护单元对应的并接式电池的负极，所述第十四开关管Q14的输出端连接所述第二十电阻R20的第二端和第二接地端，所述第十四开关管Q14的控制端连接所述第十七电阻R17的第一端和所述第二十电阻R20的第一端，所述第十七电阻R17的第二端用于连接与所述并接保护单元对应的并接式电池的正极。

在本实用新型所述的电池保护电路中，所述第十一开关管Q11为NMOS管，所述第十四开关管Q14为PMOS管。

本实用新型还构造一种电池保护装置，包括上述任一项所述的电池保护电路。

本实用新型具有以下有益效果：提供电池保护电路，其电路包括串接保护电路和/或并接保护电路；其中，串接保护电路包括至少两个串接保护单元；并接保护电路包括至少两个并接保护单元；通过串接保护电路中的第一开关单元使与之对应的串接式电池在电量低时断开，再利用串接保护电路中的第二开关单元为该串接式电池提供导通旁路；通过并接保护电路中的第三开关单元防止使与之对应的并接式电池断开，再利用并接保护电路中的第四开关单元防止该并接式电池的负极在电量低时对地导通；本实用新型可以在电池组因单节电池电量低或其他原因失效时，断开该电池与主回路的连接，以防止其过放或影响到其他电池，以避免整个电池组失效，从而提高电池组的使用效率和用户体验。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型提供的电池保护电路中的串接保护电路的结构图；

图2是本实用新型提供的电池保护电路中的串接保护单元的实施例一结构图；

图3是本实用新型提供的中的串接保护单元的实施例二电路图；

图4是本实用新型提供的串接保护电路中的并接保护电路的结构图；

图5是本实用新型提供的电池保护电路中的并接保护单元的实施例一电路图；

图6是本实用新型提供的电池保护电路中的并接保护单元的实施例二结构图；

图7是本实用新型提供的串接保护单元和并接保护单元复合使用的示例一结构图；

图8是本实用新型提供的串接保护单元和并接保护单元复合使用的示例二结构图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

参考图1、图4，本实用新型提供了一种电池保护电路，包括用于保护串接式电池组的串接保护电路和/或用于保护并接式电池组的并接保护电路。其中，串接式电池组是指电池组内部每一节电池以串联的方式进行连接的电池组，并接式电池组是指电池组内部每一节电池以并联的方式进行连接的电池组。

如图1所示，串接保护电路包括至少两个串接保护单元10；具体的，各串接保护单元10依次串联，每个串接保护单元10可分别一一对应连接串接式电池组中的每一个串接式电池，以保护该串接式电池组。

进一步的，如图2所示，至少两个串接保护单元10中的每一个串接保护单元10包括用于将与之对应的串接式电池与主回路断开的第一开关单元101、以及用于在串接式电池电量低时提供导通旁路的第二开关单元102；具体的，第一开关单元101连接第二开关单元102。

进一步的，如图2所示，串接保护电路中的各开关单元可根据应用场景不同，应用相对应的开关实现其功能。如电池输出的功率较大的情况下，第一开关单元101和第二开关单元102可以采用电气开关或机械开关等适用于大功率场景的开关元件。各开关单元还可以根据其他应用场景采用微电子开关、模拟开工或数字开关。其中，机械开关包括按键、闸刀开关、空气开关、旋钮开关和接触开关等；电气开关包括继电器等受电控制的机械接触开关；微电子开关是指由单元电子元器件构成的开关；模拟开关包括三极管和MOS管等；数字开关包括与门开关、或门开关、非门开关和光电开关等。另外，串接保护电路还包括用于控制对应开关器件的控制器(图3未示出)，如继电器的控制器，本实用新型不对控制电路进行限定。

如图3所示，在一些实施例中，第一开关单元101包括第二开关管Q2、第一电阻R1和第五电阻R5。其中，第二开关管Q2可以为NMOS管，第二开关管Q2的输入端对应为NMOS管的漏极，第二开关管Q2的输出端对应为NMOS管的源极，第二开关管Q2的控制端对应为NMOS管的栅极。

具体的，第二开关管Q2的输入端用于连接与该串接保护单元10对应的串接式电池的正极，第二开关管Q2的输入端还连接第一电阻R1的第二端，第二开关管Q2的输出端作为串接保护单元10的输出端连接位于前端的串接保护单元10的输入端或负载的正极输入端，第二开关管Q2的控制端连接第一电阻R1的第一端和第五电阻R5的第一端，第五电阻R5的第二端用于与该串接保护单元10对应的串接式电池的负极，第二开关管Q2还连接第二开关单元102。

可以理解的，参考图3，在一些实施例中，串接保护电路包括第一串接保护单元10A、第二串接保护单元10B、第三串接保护单元10C和第四串接保护单元10D，其中，第一串接保护单元10A作为位于首端的串接保护单元10，其输出端用于连接负载的正极输入端；第二串接保护单元10B的输出端连接第一串接保护单元10A的输入端，即对于第二串接保护单元10B，其位于前端的串接保护单元10是指第一串接保护单元10A。

如图3所示，在一些实施例中，第二开关单元102包括第六开关管Q6、第十电阻R10和第十四电阻R14。其中，第六开关管Q6可以为PMOS管，第六开关管Q6的输入端对应为PMOS管的源极，第六开关管Q6的输出端对应为PMOS管的漏极，第六开关管Q6的控制端对应为PMOS管的栅极。

具体的，第六开关管Q6的输入端连接第二开关管Q2的输出端，第六开关管Q6的输出端作为串接保护单元10的输入端连接位于后端的串接保护单元10的输出端或第一接地端，第六开关管Q6的输出端还连接第五电阻R5的第二端，第六开关管Q6的控制端连接第十电阻R10的第二端和第十四电阻R14的第一端，第十电阻R10的第一端连接第二开关管Q2的输入端，第十四电阻R14的第二端连接第一接地端。

可以理解的，参考图3，第四串接保护单元10D作为位于尾端的串接保护单元10，其输入端连接第一接地端；第三串接保护单元10C的输入端连接第四串接保护单元10D的输出端，即对于第三串接保护单元10C，其位于后端的串接保护单元10是指第四串接保护单元10D。其中，第一接地端用于连接负载的负极输入端。

如图3所示，在一些实施例中，串接保护电路还包括关断单元103，其包括第一开关管Q1、第九电阻R9和第十八电阻R18。其中，第一开关管Q1可以为NMOS管，第一开关管Q1的输入端对应为NMOS管的漏极，第一开关管Q1的输出端对应为NMOS管的源极，第一开关管Q1的控制端对应为NMOS管的栅极。

具体的，第一开关管Q1的输出端用于连接负载的正极输入端，第一开关管Q1的输入端连接位于首端的串接保护单元10的输出端，第一开关管Q1的控制端连接第九电阻R9的第一端和第十八电阻R18的第一端，第九电阻R9的第二端连接位于首端的串接保护单元10中的第一开关管Q1的输入端，第十八电阻R18的第二端连接第一接地端。

如图4所示，并接保护电路包括至少两个并接保护单元20；具体的，各并接保护单元20互相并联，每个并接保护单元20可分别一一对应连接并接式电池组中的每一个并接式电池，以保护该并接式电池组。

进一步的，如图5所示，至少两个并接保护单元20中的每一个并接保护单元20包括用于将与之对应的并接式电池的正极与主回路断开的第三开关单元201和/或用于将并接式电池的负极与主回路的接地端断开的第四开关单元202；第三开关单元201可连接并接式电池，第四开关单元202可连接并接式电池。在一些实施例中，并接保护电路包括第一并接保护单元20A、第二并接保护单元20B和第三并接保护单元20C。

如图5所示，在一些实施例中，第三开关单元201包括第十一开关管Q11、第四电阻R4和第十一电阻R11。其中，第十一开关管Q11可以为NMOS管，第十一开关管Q11的输入端对应为NMOS管的漏极，第十一开关管Q11的输出端对应为NMOS管的源极，第十一开关管Q11的控制端对应为NMOS管的栅极。

具体的，第十一开关管Q11的输入端用于连接与该并接保护单元20对应的并接式电池的正极，第十一开关管Q11的输入端还连接第四电阻R4的第二端，第十一开关管Q11的输出端用于连接负载的正极输入端，第十一开关管Q11的控制端连接第四电阻R4的第一端和第十一电阻R11的第一端，第十一电阻R11的第二端用于连接与该并接保护单元20对应的并接式电池的正极。

如图5所示，在一些实施例中，第四开关单元202包括第十四开关管Q14、第十七电阻R17和第二十电阻R20。其中，第十四开关管Q14可以为PMOS管，第十四开关管Q14的输入端对应为PMOS管的源极，第十四开关管Q14的输出端对应为PMOS管的漏极，第十四开关管Q14的控制端对应为PMOS管的栅极。

具体的，第十四开关管Q14的输入端用于连接与该并接保护单元20对应的并接式电池的负极，第十四开关管Q14的输入端还连接第十一电阻R11的第二端，第十四开关管Q14的输出端连接第二十电阻R20的第二端和第二接地端，第十四开关管Q14的控制端连接第十七电阻R17的第一端和第二十电阻R20的第一端，第十七电阻R17的第二端用于连接与并接保护单元20对应的并接式电池的正极。其中，第二接地端用于连接负载的负极输入端。

进一步的，如图6所示，并接保护电路中的各开关单元可根据应用场景不同，应用相对应的开关实现其功能。第三开关单元201、以及第四开关单元202(图6未示出)可以采用电气开关、机械开关、微电子开关、模拟开工或数字开关。另外，并接保护电路还包括用于控制对应开关器件的控制器(图6未示出)。

电池保护电路的工作原理如下：

A、串接保护电路：参考图3，以第一串接保护单元10A为例，当第一串接保护单元10A保护的串接式电池的电量正常时，第二开关管Q2的控制端通过第一电阻R1得到高电平，第二开关管Q2导通，第六开关管Q6的控制端则通过第十电阻R10也得到高电平，第六开关管Q6截止，该串接式电池向外供电；当该串接式电池电量低或其他原因失效时，第二开关管Q2的控制端在第五电阻R5的作用下转换为低电平，第二开关管Q2截止，从而使该串接式电池与主回路断开，进而防止该串接式电池过放，并且第六开关管Q6的控制端在第十四电阻R14的作用下转换为低电平，第六开关管Q6导通，为该串接式电池提供导通旁路，从而使其他串接式电池可以正常向外供电。在串接式电池组中的至少一电池电量正常时，对应存在至少一第二开关单元中的第六开关管Q6截止，使第一开关管Q1的控制端在第九电阻R9作用下保持为高电平，第一开关管Q1导通，从而使串接式电池组正常对负载供电；当串接式电池组中的所以电池电量低时，第一开关管Q1的控制端在第十八电阻R18的作用下保持为底电平，第一开关管Q1截止，使串接式电池组停止对负载供电，从而防止串接式电池组过放。

B、并接保护电路：参考图5，以并接保护单元20A为例，当并接保护单元20A保护的并接式电池的电量正常时，第十一开关管Q11的控制端通过第四电阻R4得到高电平，第十一开关管Q11导通，以及第十四开关管Q14的寄生二极管导通，该并接式电池对负载供电；当该并接式电池的电量低或其他原因失效时，并接式电池的正极电压逐渐降低，在并接式电池组的输出电压值VCC_B大于该并接式电池的正极电压值时，第十一开关管Q11的控制端在第十四电阻R11和第十一电阻R11的作用下，该端电压值小于VCC_B，第十一开关管Q11截止，从而使该并接式电池与主回路断开，进而防止该并接式电池过放。并且第十四开关管Q14的控制端在第十七电阻R17的作用下保持为高电平，使第十四开关管Q14截止，防止该并接式电池的负极与负载的负极输入端导通(即将并接式电池的负极与主回路接地端断开)，也能避免防止该并接式电池过放。因此，只使用第三开关单元203和第四开关单元202中的其中一个，也能实现防过放功能。

C、可以理解的，本实用新型还适用于串并联复合结构的电池组。如图7所示，该电池组为先串联后并联连接结构，先通过串接保护电路保护当中的串联连接结构的电池，再通过并接保护电路保护并联连接结构的电池，进而全方位保护该电池组。如图8所示，该电池组为先并联后串联连接结构，先通过并接保护电路保护当中的并联连接结构的电池，再通过串接保护电路保护串联连接结构的电池，以全方位保护该电池组。并且对于电池组包含多节电池，而串接保护电路或并接保护电路的数量相对不足的情况下，可以对电池进行小范围分组，串接保护电路或并接保护电路可以一一对应保护单个小范围电池组，从而保护到整个电池组。

本实用新型还构造一种电池保护装置，包括本实用新型提供实施例的电池保护电路。

可以理解的，实施本实用新型可以在电池组因单节电池电量低或其他原因失效时，断开该电池与主回路的连接，以防止其过放或影响到其他电池，以避免整个电池组失效，从而提高电池组的使用效率和用户体验。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种电池保护电路，其特征在于，包括用于保护串接式电池组的串接保护电路和/或用于保护并接式电池组的并接保护电路；

其中，所述串接保护电路包括至少两个串接保护单元(10)；各所述串接保护单元(10)依次串联；所述至少两个串接保护单元(10)中的每一个串接保护单元(10)包括用于将与之对应的串接式电池与主回路断开的第一开关单元(101)、以及用于在所述串接式电池电量低时提供导通旁路的第二开关单元(102)；所述第一开关单元(101)连接所述第二开关单元(102)；

所述并接保护电路包括至少两个并接保护单元(20)；各所述并接保护单元(20)互相并联；所述至少两个并接保护单元(20)中的每一个并接保护单元(20)包括用于将与之对应的并接式电池的正极与主回路断开的第三开关单元(201)和/或用于将所述并接式电池的负极与主回路接地端断开的第四开关单元(202)；所述第三开关单元(201)可连接所述并接式电池，所述第四开关单元(202)可连接所述并接式电池。

2.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述第一开关单元(101)、第二开关单元(102)、第三开关单元(201)和第四开关单元(202)为电气开关、机械开关、微电子开关、模拟开关或数字开关。

3.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述第一开关单元(101)包括第二开关管Q2、第一电阻R1和第五电阻R5；

所述第二开关管Q2的输入端用于连接与所述串接保护单元(10)对应的串接式电池的正极，所述第二开关管Q2的输入端还连接所述第一电阻R1的第二端，所述第二开关管Q2的输出端作为所述串接保护单元(10)的输出端连接位于前端的串接保护单元(10)的输入端或负载的正极输入端，所述第二开关管Q2的控制端连接所述第一电阻R1的第一端和所述第五电阻R5的第一端，所述第五电阻R5的第二端用于连接与所述串接保护单元(10)对应的串接式电池的负极，所述第二开关管Q2还连接所述第二开关单元(102)。

4.根据权利要求3所述的电池保护电路，其特征在于，所述第二开关单元(102)包括第六开关管Q6、第十电阻R10和第十四电阻R14；

所述第六开关管Q6的输入端连接所述第二开关管Q2的输出端，所述第六开关管Q6的输出端作为所述串接保护单元(10)的输入端连接位于后端的串接保护单元(10)的输出端或第一接地端，所述第六开关管Q6的输出端还连接所述第五电阻R5的第二端，所述第六开关管Q6的控制端连接所述第十电阻R10的第二端和所述第十四电阻R14的第一端，所述第十电阻R10的第一端连接所述第二开关管Q2的输入端，所述第十四电阻R14的第二端连接所述第一接地端。

5.根据权利要求4所述的电池保护电路，其特征在于，所述第二开关管Q2为NMOS管，所述第六开关管Q6为PMOS管。

6.根据权利要求4所述的电池保护电路，其特征在于，所述串接保护电路还包括关断单元(103)，其包括第一开关管Q1、第九电阻R9和第十八电阻R18；

所述第一开关管Q1的输出端用于连接所述负载的正极输入端，所述第一开关管Q1的输入端连接位于首端的所述串接保护单元(10)的输出端，所述第一开关管Q1的控制端连接所述第九电阻R9的第一端和所述第十八电阻R18的第一端，所述第九电阻R9的第二端连接所述位于首端的串接保护单元(10)中的第一开关管Q1的输入端，所述第十八电阻R18的第二端连接所述第一接地端。

7.根据权利要求6所述的电池保护电路，其特征在于，所述第一开关管Q1为NMOS管。

8.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述第三开关单元(201)包括第十一开关管Q11、第四电阻R4和第十一电阻R11；

所述第十一开关管Q11的输入端用于连接与所述并接保护单元(20)对应的并接式电池的正极，所述第十一开关管Q11的输入端还连接所述第四电阻R4的第二端，所述第十一开关管Q11的输出端用于连接负载的正极输入端，所述第十一开关管Q11的控制端连接所述第四电阻R4的第一端和所述第十一电阻R11的第一端，所述第十一电阻R11的第二端用于连接与所述并接保护单元(20)对应的并接式电池的负极。

9.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述第四开关单元(202)包括第十四开关管Q14、第十七电阻R17和第二十电阻R20；

所述第十四开关管Q14的输入端用于连接与所述并接保护单元(20)对应的并接式电池的负极，所述第十四开关管Q14的输出端连接所述第二十电阻R20的第二端和第二接地端，所述第十四开关管Q14的控制端连接所述第十七电阻R17的第一端和所述第二十电阻R20的第一端，所述第十七电阻R17的第二端用于连接与所述并接保护单元(20)对应的并接式电池的正极。

10.一种电池保护装置，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的电池保护电路。

Images