CN217789371U - 一种新型电池箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种新型电池箱，所述新型电池箱包括蓄电池和充放电保护电路，该充放电保护电路包括：开关驱动模块和开关模块；所述开关模块分别与蓄电池、外部设备以及所述开关驱动模块连接，所述开关驱动模块分别与所述蓄电池以及所述外部设备连接，所述外部设备包括外部电源和待充电设备。本实用新型通过开关驱动模块采集蓄电池的当前电压，根据当前电压判断是否过充或过放，在蓄电池过充或过放时驱动开关模块断开充电回路或放电回路，以对电池箱内的蓄电池进行过充或过放保护。

Description

一种新型电池箱

技术领域

本实用新型涉及充放电技术领域，尤其涉及一种新型电池箱。

背景技术

电池箱内通常设有一个或多个蓄电池，蓄电池技术是一种涉及功率半导体器件、综合电力变换技术、现代电子技术、自动控制技术等多学科的边缘交叉技术。在现代通讯、电子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、国防及某些高新技术中发挥着重要作用。

当电池箱内的蓄电池进行反复充放电时，容易使得蓄电池内部自带的保护电路应用过于频繁，降低蓄电池内部自带保护电路的使用寿命，当蓄电池内部自带的保护电路失效时，蓄电池无法实现过充、过放和过压等保护功能，存在安全隐患，容易造成安全事故。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种新型电池箱，旨在解决现有技术中在蓄电池内部保护电路失效时，如何对电池箱内的蓄电池进行过充、过放保护。

为实现上述目的，本实用新型提出一种新型电池箱，所述新型电池箱包括蓄电池和充放电保护电路，所述充放电保护电路包括：开关驱动模块和开关模块；

其中，所述开关模块分别与蓄电池、外部设备以及所述开关驱动模块连接，所述开关驱动模块分别与所述蓄电池以及所述外部设备连接，所述外部设备包括外部电源和待充电设备；

所述开关驱动模块，用于采集所述蓄电池的当前电池电压和所述待充电设备的外部设备电压；

所述开关驱动模块，还用于在所述当前电池电压大于预设额定电压或所述当前电池电压小于所述外部设备电压时，输出保护信号至所述开关模块；

所述开关模块，用于在接收到所述保护信号时，断开所述蓄电池的充电回路或放电回路。

可选的，所述开关驱动模块包括：采样单元和电压比较单元；

其中，所述采样单元分别与所述电压比较单元、所述蓄电池以及所述外部电路连接，所述电压比较单元与所述开关模块连接；

所述采样单元，用于采集所述当前电池电压和所述外部设备电压，并将所述当前电池电压和所述外部设备电压传输至所述电压比较单元；

所述电压比较单元，用于将所述当前电池电压与预设额定电压进行比较，在所述当前电池电压大于所述预设额定电压时，输出充电保护信号至所述开关模块；

所述电压比较单元，还用于将所述当前电池电压与所述外部设备电压进行比较，在所述当前电池电压小于所述外部设备电压时，输出放电保护信号至所述开关模块。

可选的，所述采样单元包括：第一采样子单元和第二采样子单元；

其中，所述第一采样子单元与所述蓄电池、所述外部电路以及所述电压比较单元连接，所述第二采样子单元与所述电压比较单元以及所述外部电路连接；

所述第一采样子单元，用于在充放电时采集所述蓄电池的所述当前电池电压，并将采集到的所述当前电池电压传输至所述电压比较单元；

所述第二采样子单元，用于在放电时采集外部待充电设备的所述外部设备电压，并将采集到的所述外部设备电压传输至所述电压比较单元。

可选的，所述第一采样子单元包括：第一电阻和第一电容；

其中，所述第一电阻的第一端与所述蓄电池的正极以及所述外部电路连接，所述第一电阻的第二端与所述电压比较单元以及第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端与所述电压比较单元、所述蓄电池的负极以及所述开关模块连接。

可选的，所述第二采样子单元包括：第二电阻；

其中，所述第二电阻的第一端与所述电压比较单元连接，所述第二电阻的第二端与所述开关模块以及所述外部电路连接。

可选的，所述电压比较单元包括：单片机；

其中，所述单片机的第一采样端与所述第一电阻的第二端以及所述第一电容的一端连接，所述单片机的第二采样端与所述第一电容的另一端、所述蓄电池的负极以及所述开关模块连接，所述单片机的第三采样端与所述第二电阻的第一端连接，所述单片机的充电控制端以及放电控制端与所述开关模块连接。

可选的，所述开关模块包括：第一MOS管、第二MOS管、第一二极管和第二二极管；

其中，所述第一MOS管的栅极与所述单片机的放电控制端连接，所述第二MOS管的栅极与所述单片机的充电控制端连接，所述第一MOS管的漏极与所述第二MOS管的漏极、第一二极管的阴极以及所述第二二极管的阴极连接，所述第一MOS管的源极与所述第一二极管的阳极以及所述蓄电池的负极连接，所述第二MOS管的源极与所述第二二极管的阳极以及所述外部电路连接。

可选的，所述充放电保护电路还包括：过压保护模块；

其中，所述过压保护模块分别与所述蓄电池、所述开关驱动模块以及所述外部电路连接；

所述过压保护模块，用于在充电时，外部设备输入电压过大时，将所述外部设备的电压输入端接地。

可选的，所述过压保护模块包括：第三电阻、第四电阻、第三MOS管和第三二极管；

其中，所述第三二极管的阴极与所述第四电阻的第二端、所述第一电阻的第一端、所述第三MOS管的漏极以及外部设备连接，所述第三二极管的阳极与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述第三MOS管的栅极连接，所述第三MOS管的源极接地，所述第四电阻的第一端与所述蓄电池的正极连接。

本实用新型提出一种新型电池箱，所述新型电池箱包括蓄电池和充放电保护电路，该充放电保护电路包括：开关驱动模块和开关模块；其中，所述开关模块分别与蓄电池、外部设备以及所述开关驱动模块连接，所述开关驱动模块分别与所述蓄电池以及所述外部设备连接，所述外部设备包括外部电源和待充电设备；所述开关驱动模块，用于采集所述蓄电池的当前电池电压和所述待充电设备的外部设备电压；所述开关驱动模块，还用于在所述当前电池电压大于预设额定电压或所述当前电池电压小于所述外部设备电压时，输出保护信号至所述开关模块；所述开关模块，用于在接收到所述保护信号时，断开所述蓄电池的充电回路或放电回路。本实用新型通过开关驱动模块采集蓄电池的当前电压，根据当前电压判断是否过充或过放，在蓄电池过充或过放时驱动开关模块断开充电回路或放电回路，以对电池箱内的蓄电池进行过充或过放保护。

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，下面描述中的附图仅仅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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型新型电池箱第一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型新型电池箱第二实施例的结构示意图；

图3为本实用新型新型电池箱第二实施例充放电保护电路的电路结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	开关驱动模块	U1	单片机
20	开关模块	C1	第一电容
				11	采样单元	D1	第一二极管
12	电压比较单元	D2	第二二极管
				111	第一采样子单元	D3	第三二极管
112	第二采样子单元	Q1	第一MOS管
				30	过压保护模块	Q2	第二MOS管
R1~R4	第一电阻至第四电阻	Q3	第三MOS管
				CO	放电控制端	VCC	第一采样端
VSS	第二采样端	VM	第三采样端
				DO	充电控制端	SB	蓄电池

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

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的一部分实施例，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。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

参照图1，图1为本实用新型新型电池箱第一实施例的结构示意图。基于图1，提出本实用新型充放电保护电路的第一实施例。

在本实施例中，所述充放电保护电路包括：开关驱动模块10和开关模块20；

其中，所述开关模块20分别与蓄电池SB、外部设备以及所述开关驱动模块10连接，所述开关驱动模块10分别与所述蓄电池SB以及所述外部设备连接，所述外部设备包括外部电源和待充电设备。

需要说明的是，外部设备是与电池箱内的蓄电池SB直接连接的设备。外部设备可以对蓄电池SB进行充电或接收蓄电池SB输出的电压。在电池箱内的蓄电池SB充电时，该外部设备可以是外部电源；在蓄电池SB放电时，该外部设备可以是待充电设备。蓄电池SB是一种储能设备，可以将电能转化为化学能，也可以将化学能转换为电能后输出，在充电时该蓄电池SB两端的电压是不断上升的，若蓄电池SB两端的电压上升到超过其本身的额定电压，则表示该蓄电池SB处于过充状态；在放电时蓄电池SB其两端电压是不断下降的，在该蓄电池SB两端电压降低到低于一定限值时，表示该蓄电池SB处于过放状态；在本实施例中，在蓄电池SB充电时，该外部设备可为外部电源，用于给蓄电池SB充电；在蓄电池SB放电时，该外部设备可为负载或其他用电设备；该开关驱动模块10可以是由单片机和其他元器件组成的具备电压检测功能和驱动功能的电路，该开关模块20是关断充电回路或放电回路的电路，该开关模块20可以受该开关驱动模块10控制。

可以理解的是，在具体实施中，开关驱动模块10分别与蓄电池SB以及外部设备连接，用于采集蓄电池SB的当前电池电压和待充电设备的外部设备电压；该当前电池电压在蓄电池SB充电时是指蓄电池SB两端的电压值，在蓄电池SB放电时是指蓄电池SB输出的电压值，该外部设备电压是指在放电时外部用电设备的电压值。该开关驱动模块10还用于在当前电池电压大于预设额定电压（过充）或当前电池电压小于外部设备电压（过放）时，输出保护信号至开关模块20；该预设额定电压是预先存储在开关驱动模块10内的蓄电池SB的额定电压。开关模块20，用于在接收到保护信号时，断开蓄电池SB的充电回路或放电回路。

在本实施例中提出一种新型电池箱，所述新型电池箱包括蓄电池和充放电保护电路，该充放电保护电路包括：开关驱动模块和开关模块；其中，开关模块分别与蓄电池、外部设备以及开关驱动模块连接，开关驱动模块分别与蓄电池以及外部设备连接，外部设备包括外部电源和待充电设备；开关驱动模块，用于采集蓄电池的当前电池电压和待充电设备的外部设备电压；开关驱动模块，还用于在当前电池电压大于预设额定电压或当前电池电压小于外部设备电压时，输出保护信号至开关模块；开关模块，用于在接收到保护信号时，断开蓄电池的充电回路或放电回路。本实用新型通过开关驱动模块采集蓄电池的当前电压，根据当前电压判断是否过充或过放，在蓄电池过充或过放时驱动开关模块断开充电回路或放电回路，以对蓄电池进行过充或过放保护。

参照图2，图2为本实用新型新型电池箱第二实施例的结构示意图。基于上述充放电保护电路的第一实施例，提出本实用新型充放电保护电路的第二实施例。

在本实施例中，所述开关驱动模块10包括：采样单元11和电压比较单元12；

其中，所述采样单元11分别与所述电压比较单元12、所述蓄电池SB以及所述外部电路连接，所述电压比较单元12与所述开关模块20连接。

可以理解的是，在本实施例中，采样单元11用于在充电或放电时采集当前电池电压，在放电时采集外部待充电设备的外部设备电压，并将采集到的当前电池电压和外部设备电压传输至电压比较单元12；在充电时，电压比较单元12将采样单元11采集到的蓄电池SB的当前电池电压与预先设置在电压比较单元12中的蓄电池SB额定电压（即预设额定电压）进行大小比较，在该当前电池电压大于该预设额定电压时，即表示蓄电池SB处于过充状态，电压比较单元12输出充电保护信号至开关模块20，该充电保护信号是用来驱动开关模块20关断充电回路的；在放电时，电压比较单元12将采样单元11采集到的蓄电池SB的当前电池电压与外部设备电压进行比较，在该当前电池电压小于该外部设备电压时，即表示蓄电池SB处于过放状态，电压比较单元12输出放电保护信号至开关模块20，该放电保护信号是用来驱动开关模块20关断放电回路的。

在本实施例中，所述采样单元11包括：第一采样子单元111和第二采样子单元112；

其中，所述第一采样子单元111与所述蓄电池SB、所述外部电路以及所述电压比较单元12连接，所述第二采样子单元112与所述电压比较单元12以及所述外部电路连接。

可以理解的是，在本实施例中，第一采样子单元111是用来在充放电时采集蓄电池SB的当前电池电压，并将采集到的该当前电池电压传输至电压比较单元12；第二采样子单元112是用来在蓄电池SB放电时采集外部待充电设备的外部设备电压，并将采集到的该外部设备电压传输至电压比较单元12。

参照图3，图3为本实用新型新型电池箱第二实施例的充放电保护电路的电路结构示意图。

在本实施例中，所述第一采样子单元111包括：第一电阻R1和第一电容C1；

其中，所述第一电阻R1的第一端与所述蓄电池SB的正极以及所述外部电路连接，所述第一电阻R1的第二端与所述电压比较单元12以及第一电容C1的一端连接，所述第一电容C1的另一端与所述电压比较单元12、所述蓄电池SB的负极以及所述开关模块20连接。

可以理解的是，第一电容C1设置于蓄电池SB正极采样端于负极采样端之间；第一电阻R1为采样电阻，在充电或放电时，电流经第一电阻R1流入电压比较单元12，以使电压比较单元12可根据该第一电阻R1的阻值，以及正采样端的电流值和负采样端的电流值计算得到蓄电池SB的当前电压值。

在本实施例中，所述第二采样子单元112包括：第二电阻R2；

其中，所述第二电阻R2的第一端与所述电压比较单元12连接，所述第二电阻R2的第二端与所述开关模块20以及所述外部电路连接。

可以理解的是，第二电阻R2也为采样电阻，设置于电压比较单元12于外部电路之间，在放电时，电压比较单元12通过该第二电阻R2的阻值及经该第二电阻R2流入电压比较单元12电流的电流值计算得到待充电设备的外部设备电压值。

在本实施例中，所述电压比较单元12包括：单片机U1；

其中，所述单片机U1的第一采样端VCC与所述第一电阻R1的第二端以及所述第一电容C1的一端连接，所述单片机U1的第二采样端VSS与所述第一电容C1的另一端、所述蓄电池SB的负极以及所述开关模块20连接，所述单片机U1的第三采样端VM与所述第二电阻R2的第一端连接，所述单片机U1的充电控制端DO以及放电控制端CO与所述开关模块20连接。

可以理解的是，在具体实现中，单片机U1的VCC端作为蓄电池SB正极电压接收端，VSS端作为蓄电池SB负极电压接收端，通过计算得到蓄电池SB当前电压。VM端作为外部待充电设备的电压接收端，在充电时将蓄电池SB当前电压与预先存储在单片机U1中的蓄电池SB额定电压进行比较，若该当前电压大于额定电压，则判定蓄电池SB处于过充状态，通过充电控制端DO输出过充保护信号至开关模块20。在放电时将蓄电池SB当前电压与外部设备电压进行比较，若该当前电压小于外部设备电压，则判定蓄电池SB处于过放状态，通过放电控制端CO输出过放保护信号至开关模块20。

在本实施例中，所述开关模块20包括：第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第一二极管D1和第二二极管D2；

其中，所述第一MOS管Q1的栅极与所述单片机U1的放电控制端CO连接，所述第二MOS管Q2的栅极与所述单片机的充电控制端DO连接，所述第一MOS管Q1的漏极与所述第二MOS管Q2的漏极、第一二极管D1的阴极以及所述第二二极管D2的阴极连接，所述第一MOS管Q1的源极与所述第一二极管D1的阳极以及所述蓄电池SB的负极连接，所述第二MOS管Q2的源极与所述第二二极管D2的阳极以及所述外部电路连接。

可以理解的是，在本实施例中，在放电时，过放保护信号为低电平信号，在蓄电池SB处于过充状态时，第一MOS管Q1的栅极会接收到单片机UI发送的低电平信号，该第一MOS管Q1的源极与漏极断开，放电回路断开。在充电时，过充保护信号为低电平信号，在蓄电池SB处于过放状态时，第二MOS管Q2的栅极会接收到单片机UI发送的低电平信号，该第二MOS管Q2的源极与漏极断开，充电回路断开。

在本实施例中，所述充放电保护电路还包括：过压保护模块30；

其中，所述过压保护模块30分别与所述蓄电池SB、所述开关驱动模块10以及所述外部电路连接。

可以理解的是，在本实施例中，过压保护模块30，用于在外部设备输入蓄电池SB的电压过大时，将外部设备的电压输入端接地，避免蓄电池SB因充电电压过大导致对蓄电池SB造成损伤。

在本实施例中，所述过压保护模块30包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第三MOS管Q3和第三二极管D3；

其中，所述第三二极管D3的阴极与所述第四电阻R4的第二端、所述第一电阻R1的第一端、所述第三MOS管Q3的漏极以及外部设备连接，所述第三二极管D3的阳极与所述第三电阻R3的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端与所述第三MOS管Q3的栅极连接，所述第三MOS管Q3的源极接地，所述第四电阻R4的第一端与所述蓄电池SB的正极连接。

可以理解的是，在具体实现中，第三二极管D3可为快恢复二极管，当外部设备输入电压过大时，第三二极管D3被击穿，第三MOS管Q3的栅极有高电平输入，第三MOS管Q3的漏极与源极导通，外部设备的电压输入端接地，避免了蓄电池SB因过压而遭受损伤的情况。

本实施例通过采样单元采集蓄电池电压及外部待充电设备电压，利用单片机进行电压比较和过充过放判断，进而驱动开关模块断开充电回路或放电回路，实现了对蓄电池的过充、过放保护，还通过过压保护模块在外部输入电压过大时将外部电压输入端接地，对蓄电池形成了过压保护。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型电池箱，其特征在于，所述新型电池箱包括蓄电池和充放电保护电路，所述充放电保护电路包括：开关驱动模块和开关模块；

其中，所述开关模块分别与蓄电池、外部设备以及所述开关驱动模块连接，所述开关驱动模块分别与所述蓄电池以及所述外部设备连接，所述外部设备包括外部电源和待充电设备；

所述开关驱动模块，用于采集所述蓄电池的当前电池电压和所述待充电设备的外部设备电压；

所述开关驱动模块，还用于在所述当前电池电压大于预设额定电压或所述当前电池电压小于所述外部设备电压时，输出保护信号至所述开关模块；

所述开关模块，用于在接收到所述保护信号时，断开所述蓄电池的充电回路或放电回路。

2.如权利要求1所述的新型电池箱，其特征在于，所述开关驱动模块包括：采样单元和电压比较单元；

其中，所述采样单元分别与所述电压比较单元、所述蓄电池以及所述外部电路连接，所述电压比较单元与所述开关模块连接；

所述采样单元，用于采集所述当前电池电压和所述外部设备电压，并将所述当前电池电压和所述外部设备电压传输至所述电压比较单元；

所述电压比较单元，用于将所述当前电池电压与预设额定电压进行比较，在所述当前电池电压大于所述预设额定电压时，输出充电保护信号至所述开关模块；

所述电压比较单元，还用于将所述当前电池电压与所述外部设备电压进行比较，在所述当前电池电压小于所述外部设备电压时，输出放电保护信号至所述开关模块。

3.如权利要求2所述的新型电池箱，其特征在于，所述采样单元包括：第一采样子单元和第二采样子单元；

其中，所述第一采样子单元与所述蓄电池、所述外部电路以及所述电压比较单元连接，所述第二采样子单元与所述电压比较单元以及所述外部电路连接；

所述第一采样子单元，用于在充放电时采集所述蓄电池的所述当前电池电压，并将采集到的所述当前电池电压传输至所述电压比较单元；

所述第二采样子单元，用于在放电时采集外部待充电设备的所述外部设备电压，并将采集到的所述外部设备电压传输至所述电压比较单元。

4.如权利要求3所述的新型电池箱，其特征在于，所述第一采样子单元包括：第一电阻和第一电容；

其中，所述第一电阻的第一端与所述蓄电池的正极以及所述外部电路连接，所述第一电阻的第二端与所述电压比较单元以及第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端与所述电压比较单元、所述蓄电池的负极以及所述开关模块连接。

5.如权利要求4所述的新型电池箱，其特征在于，所述第二采样子单元包括：第二电阻；

其中，所述第二电阻的第一端与所述电压比较单元连接，所述第二电阻的第二端与所述开关模块以及所述外部电路连接。

6.如权利要求5所述的新型电池箱，其特征在于，所述电压比较单元包括：单片机；

其中，所述单片机的第一采样端与所述第一电阻的第二端以及所述第一电容的一端连接，所述单片机的第二采样端与所述第一电容的另一端、所述蓄电池的负极以及所述开关模块连接，所述单片机的第三采样端与所述第二电阻的第一端连接，所述单片机的充电控制端以及放电控制端与所述开关模块连接。

7.如权利要求6所述的新型电池箱，其特征在于，所述开关模块包括：第一MOS管、第二MOS管、第一二极管和第二二极管；

其中，所述第一MOS管的栅极与所述单片机的放电控制端连接，所述第二MOS管的栅极与所述单片机的充电控制端连接，所述第一MOS管的漏极与所述第二MOS管的漏极、第一二极管的阴极以及所述第二二极管的阴极连接，所述第一MOS管的源极与所述第一二极管的阳极以及所述蓄电池的负极连接，所述第二MOS管的源极与所述第二二极管的阳极以及所述外部电路连接。

8.如权利要求7所述的新型电池箱，其特征在于，所述充放电保护电路还包括：过压保护模块；

其中，所述过压保护模块分别与所述蓄电池、所述开关驱动模块以及所述外部电路连接；

所述过压保护模块，用于在充电时，外部设备输入电压过大时，将所述外部设备的电压输入端接地。

9.如权利要求8所述的新型电池箱，其特征在于，所述过压保护模块包括：第三电阻、第四电阻、第三MOS管和第三二极管；

其中，所述第三二极管的阴极与所述第四电阻的第二端、所述第一电阻的第一端、所述第三MOS管的漏极以及外部设备连接，所述第三二极管的阳极与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述第三MOS管的栅极连接，所述第三MOS管的源极接地，所述第四电阻的第一端与所述蓄电池的正极连接。

Images