CN220673418U - 一种电池单元保护电路及电池包管理电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池单元保护电路及电池包管理电路，包括：电池保护单元，用于根据电压检测端采集的单元电压数据调整保护信号输出端的输出电平；第一开关管单元，用于根据第一受控端的输入电平调整第一连接端和第二连接端的通断状态；第二开关管单元，用于根据第二受控端的输入电平调整第三连接端和第四连接端的通断状态。本实用新型可以利用电池保护单元实现对电池单元电压的实时检测，从而可以在电池单元的充电电压达到充电阈值后，通过保护信号输出端控制第一开关管单元断开，并进一步利用第一开关管单元控制第二开关管单元断开，从而使得充电单元停止对电池单元充电，从而在根本上避免过充等情况出现，有效的降低了安全事故的出现风险。

Description

一种电池单元保护电路及电池包管理电路

技术领域

本实用新型涉及微交通工具电池技术领域，特别涉及一种电池单元保护电路及电池包管理电路。

背景技术

随着科技与经济的发展，两轮车、三轮车等微交通工具以其特有的便携性，成为了部分人群通勤、出摊等事宜的首选。且现有的微交通工具也开始大量的应用锂电池作为动力电池。而锂电池虽然具备较好的性能，但是，因为其本身材料的限制，使得锂电池不能出现过充、过放、过流、短路及超高温充、放电等情况，而对于微交通工具而言，经常面临的问题便是充电时间过长的问题，从而会导致出现上述的问题，因此，如何避免上述问题的出现便成了目前亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种电池单元保护电路，能够有效的提高电池充电的安全性。

本实用新型还提出一种电池包管理电路。

根据本实用新型第一方面实施例的电池单元保护电路，包括：

电池保护单元，具有电压检测端、保护信号输出端，所述电压检测端与充电单元的负输出端连接，所述电池保护单元用于根据所述电压检测端采集的单元电压数据调整所述保护信号输出端的输出电平；所述充电单元的负极与所述电池单元的负极连接；

第一开关管单元，具有第一受控端、第一连接端、第二连接端，所述第一受控端与所述保护信号输出端连接，所述第一连接端与所述电压检测端连接，所述第一开关管单元用于根据所述第一受控端的输入电平调整所述第一连接端和所述第二连接端的通断状态；

第二开关管单元，具有第二受控端、第三连接端、第四连接端，所述第二受控端与所述第二连接端连接，所述第三连接端与所述电池单元的正极连接，所述第四连接端与所述充电单元的正输出端连接，所述第二开关管单元用于根据所述第二受控端的输入电平调整所述第三连接端和所述第四连接端的通断状态。

根据本实用新型实施例的电池单元保护电路，至少具有如下有益效果：

电池保护单元通过实时检测电池单元的单元电压数据，可以实现对电池单元电压的实时检测，从而可以在电池单元的充电电压达到充电阈值后，通过保护信号输出端控制第一开关管单元断开，并进一步利用第一开关管单元控制第二开关管单元断开，从而使得充电单元停止对电池单元充电，从而在根本上避免过充等情况出现，有效的降低了安全事故的出现风险。

根据本实用新型的一些实施例，所述电池保护单元采用电池保护芯片。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一开关管单元包括：

第一电阻，其一端与所述保护信号输出端连接；

第一MOS管，其栅极与所述第一电阻的另一端连接，源极与所述电压检测端连接，漏极与所述第二受控端连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二开关管单元包括：

第二MOS管，其栅极与所述第二连接端连接，漏极与所述电池单元的正极连接，源极与所述栅极之间连接有第二电阻；

第三MOS管，其栅极与所述第二连接端连接，漏极与所述充电单元的正输出端连接，源极与所述第二MOS管的源极连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述电池单元保护电路还包括连接在所述电池单元的正极与所述电池单元的负极之间的第一分压检测电路，所述第一分压检测电路用于将所述电池单元的电压数据反馈至与控制单元。

根据本实用新型第二方面实施例的电池包管理电路，包括：

至少一个如上述的电池单元保护电路，每个所述电池单元保护电路皆与一个所述电池单元对应设置；

控制单元，与所述第二受控端连接；

电源模块，其输入端与所述电池包的正极连接，输出端用于向所述控制单元供电。

根据本实用新型实施例的电池包管理电路，至少具有如下有益效果：

本实用新型实施例中的电池包管理电路包括了如第一方面实施例所述的电池单元保护电路，因此具备如第一方面实施例所述的电池单元保护电路的所有有益效果。

根据本实用新型的一些实施例，所述电池包管理电路还包括：

第三开关管单元，具有第三受控端、第五连接端、第六连接端，所述第五连接端与所述电池包的正极连接，第六连接端与所述电源模块输入端连接；

启动开关单元，其一端与所述第三受控端连接，另一端与地线连接；

第四开关管单元，具有第四受控端、第七连接端、第八连接端，所述第四受控端与所述控制单元连接，所述第七连接端与所述地线连接，所述第八连接端与所述第三受控端连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述第三开关管单元包括：

第四MOS管，其栅极与所述启动开关单元的所述一端连接，源极与所述电池包的正极连接，漏极与所述电源模块的输入端连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述第四开关管单元包括：

第五MOS管，其栅极与所述控制单元连接，源极与所述地线连接，漏极与所述第三受控端连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述电池包管理电路还包括连接在所述第六连接端与所述地线之间第二分压检测电路，所述第二分压检测电路用于将所述电池包的电压数据反馈至与控制单元。

根据本实用新型的一些实施例，所述电池包管理电路还包括与所述控制单元连接的运行状态指示单元。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的电池单元保护电路的电路图；

图2为本实用新型实施例的多个电池单元保护电路的电路图；

图3为本实用新型实施例的电池包管理电路的电路图(未示出电池单元保护电路)。

附图标记：

电池保护单元110、第一开关管单元120、第二开关管单元130、第一分压检测电路140、

控制单元210、电源模块220、第三开关管单元230、启动开关单元240、第四开关管单元250、第二分压检测电路260、运行状态指示单元270。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，如果有描述到第一、第二等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下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，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，以下所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，并非全部实施例。

参见图1，图1是本实用新型实施例的电池单元保护电路的电路图，该电池单元保护电路包括：电池保护单元110、第一开关管单元120和第二开关管单元130；

电池保护单元110，具有电压检测端、保护信号输出端，电压检测端与充电单元的负输出端连接，电池保护单元110用于根据电压检测端采集的单元电压数据调整保护信号输出端的输出电平；充电单元的负极与电池单元的负极连接；

第一开关管单元120，具有第一受控端、第一连接端、第二连接端，第一受控端与保护信号输出端连接，第一连接端与电压检测端连接，第一开关管单元120用于根据第一受控端的输入电平调整第一连接端和第二连接端的通断状态；

第二开关管单元130，具有第二受控端、第三连接端、第四连接端，第二受控端与第二连接端连接，第三连接端与电池单元的正极连接，第四连接端与充电单元的正输出端连接，第二开关管单元130用于根据第二受控端的输入电平调整第三连接端和第四连接端的通断状态。

为了更好的描述本实用新型，这里先对电池包的基本构成做一个简单的叙述。电池包通常包括多个电池单元，多个电池单元之间级联，然后才能保证电池包输出正常电压。本实用新型实施例的电池单元保护电路便是每一个电池单元设置的二级保护电路，可以在电池单元层面上完成对单个电池单元的保护，并且因为多个电池单元采用的都是同一型号，设置的是同一个电池阈值，最终也可以保证在电池包充电完成后，整个电池包中所有电池单元的充电一致性，进而有效的保证电池包的使用效果不会大打折扣。

本实用新型实施例的电池单元保护电路中电池保护单元110通过实时检测电池单元的单元电压数据，可以实现对电池单元电压的实时检测，从而可以在电池单元的充电电压达到充电阈值后，通过保护信号输出端控制第一开关管单元120断开，并进一步利用第一开关管单元120控制第二开关管单元130断开，从而使得充电单元停止对电池单元充电，从而在根本上避免过充等情况出现，有效的降低了安全事故的出现风险。

在一些实施例中，电池保护单元110采用电池保护芯片。电池保护芯片属于市面上较为成熟的产品，选用成熟产品，可以有效的减少保护电路出现故障的风险，同时也可以有效的降低人工组装的成本。如图1所示，在一些实施例中，电池保护芯片采用HY2113芯片，如图1所示，HY2113芯片中VM脚用作电压检测端，CO脚用作保护信号输出端，HY2113芯片的VDD和VSS分别与电池单元的正负极连接，即，可以直接从电池单元取电工作，不需要依赖外部电源供电，进一步保证了保护工作时的稳定性。

如图1所示，在一些实施例中，第一开关管单元120包括：第一电阻R34、第一MOS管Q19；

第一电阻R34，其一端与保护信号输出端连接；

第一MOS管Q19，其栅极与第一电阻R34的另一端连接，源极与电压检测端连接，漏极与第二受控端连接。

当电压检测端检测的单元电压数据低于充电阈值时，第一MOS管Q19在保护信号输出端输出高电平时会处于导通状态，从而会使得第二开关管单元130导通，从而接通充电单元的正输出端与电池单元的正极，充电单元开始为电池充电；相反的，当电压检测端检测的单元电压数据超过充电阈值时，第一MOS管Q19在保护信号输出端输出低电平时会处于关断状态，从而会使得第二开关管单元130关断，从而断开充电单元的正输出端与电池单元的正极，充电单元停止为电池充电。

如图1所示，在一些实施例中，第二开关管单元130包括：第二MOS管Q13、第三MOS管Q14；

第二MOS管Q13，其栅极与第二连接端连接，漏极与电池单元的正极连接，源极与栅极之间连接有第二电阻R28；

第三MOS管Q14，其栅极与第二连接端连接，漏极与充电单元的正输出端连接，源极与第二MOS管Q13的源极连接。

当第一MOS管Q19接通时，第二MOS管Q13、第三MOS管Q14会同步接通，从而使得充电单元的正输出端与电池单元的正极连接，开始充电，当第一MOS管Q19断开时，第二MOS管Q13、第三MOS管Q14会同步断开，从而使得充电单元的正输出端与电池单元的正极断开，停止充电。

参考图1，在一些实施例中，电池单元保护电路还包括连接在电池单元的正极与电池单元的负极之间的第一分压检测电路140，第一分压检测电路140用于将电池单元的电压数据反馈至与控制单元210。控制单元210通过接收第一分压检测电路140检测的电池单元的电压数据，可以实现对电池单元电压的实时监测，为后续进行人机交互或进一步升级安全防护提供了基础。

具体的，如图1所示，第一分压检测电路140包括串联的第一分压电阻R39和第二分压电阻R44，第一分压电阻R39和第二分压电阻阻R44的公共连接点用作反馈电压输出。利用电阻分压可以以较低成本实现对电压的检测，适合进行大规模的使用。

本发实用新型实施例还提出了一种电池包管理电路，该电池包管理电路包括：

至少一个如上述的电池单元保护电路，每个电池单元保护电路皆与一个电池单元对应设置；

控制单元210，与第二受控端连接；

电源模块220，其输入端与电池包的正极连接，输出端用于向控制单元210供电。

参考图1至图3，本实用新型实施例中的电池包管理电路包括了上述的电池单元保护电路，因此具备如上述的电池单元保护电路的所有有益效果。此外，控制单元210可以通过直接改变第二受控端的电压，从而实现对第二开关管单元130是否导通的越级管控，进而可以在紧急情况下实现对充电单元是够对电池单元进行充电进行有效的管控。

如图3所示，在一些实施例中，电池包管理电路还包括：第三开关管单元230、启动开关单元240、第四开关管单元250。

第三开关管单元230，具有第三受控端、第五连接端、第六连接端，第五连接端与电池包的正极连接，第六连接端与电源模块220输入端连接；

启动开关单元240，其一端与第三受控端连接，另一端与地线连接；

第四开关管单元250，具有第四受控端、第七连接端、第八连接端，第四受控端与控制单元210连接，第七连接端与地线连接，第八连接端与第三受控端连接。

关机状态下，通过单击启动开关单元240，从而可以让第三开关管单元230导通，此时电源模块220可以开始为控制单元210进行供电；控制单元210则可以输出工作保持电平信号PWRHOLD至第四开关管单元250的第四受控端，使得第四开关管单元250导通，从而使得第三开关管单元230一直处于接通状态。当电池包中所有电池单元充电完成后，则控制单元210会停止输出工作保持电平信号PWRHOLD至第四开关管单元250的第四受控端，此时，第四开关管单元250断开，进一步导致第三开关管单元230断开，此时，电源模块220没有电力来源，整个管理电路处于停止工作状态，从而可以极大的减少交通工具在待机状态下电力的消耗。

如图3所示，在一些实施例中，第三开关管单元230包括第四MOS管Q1，第四MOS管Q1的栅极与启动开关单元240的一端连接，源极与电池包的正极连接，漏极与电源模块220的输入端连接。利用第四MOS管Q1简单有效的实现对第四开关管单元250的导通截止的控制。

如图3所示，在一些实施例中，第四开关管单元250包括第五MOS管Q2，第五MOS管Q2的栅极与控制单元210连接，源极与地线连接，漏极与第三受控端连接。利用第五MOS管Q2简单有效的实现对电池包正极与电源模块220之间关断的控制。

如图3所示，在一些实施例中，电池包管理电路还包括连接在第六连接端与地线之间第二分压检测电路260，第二分压检测电路260用于将电池包的电压数据反馈至与控制单元210。控制单元210通过接收第二分压检测电路260检测的电池包的电压数据，可以实现对电池包电压的实时监测，为后续进行人机交互或进一步升级安全防护提供了基础。

具体的，如图3所示，第二分压检测电路260包括串联的第三分压电阻R8和第四分压电阻R14，第三分压电阻R8和第四分压电阻R14的公共连接点用作反馈电压输出。利用电阻分压可以以较低成本实现对电压的检测，适合进行大规模的使用。

在一些实施例中，电池包管理电路还包括与控制单元210连接的运行状态指示单元270。运行状态指示单元270可以直观的展示当前电池管理电路的工作状态以及电池包的状态，便于使用者及时了解电池状态，从而可以在出现故障时，能够第一时间进行排查。

具体的，如图3所示，运行指示单元包括多个LED指示灯，利用多个LED指示灯可以以较低成本实现指示。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种电池单元保护电路，其特征在于，包括：

电池保护单元，具有电压检测端、保护信号输出端，所述电压检测端与充电单元的负输出端连接，所述电池保护单元用于根据所述电压检测端采集的单元电压数据调整所述保护信号输出端的输出电平；所述充电单元的负极与所述电池单元的负极连接；

第一开关管单元，具有第一受控端、第一连接端、第二连接端，所述第一受控端与所述保护信号输出端连接，所述第一连接端与所述电压检测端连接，所述第一开关管单元用于根据所述第一受控端的输入电平调整所述第一连接端和所述第二连接端的通断状态；

第二开关管单元，具有第二受控端、第三连接端、第四连接端，所述第二受控端与所述第二连接端连接，所述第三连接端与所述电池单元的正极连接，所述第四连接端与所述充电单元的正输出端连接，所述第二开关管单元用于根据所述第二受控端的输入电平调整所述第三连接端和所述第四连接端的通断状态。

2.根据权利要求1所述的电池单元保护电路，其特征在于，所述第一开关管单元包括：

第一电阻，其一端与所述保护信号输出端连接；

第一MOS管，其栅极与所述第一电阻的另一端连接，源极与所述电压检测端连接，漏极与所述第二受控端连接。

3.根据权利要求1所述的电池单元保护电路，其特征在于，所述第二开关管单元包括：

第二MOS管，其栅极与所述第二连接端连接，漏极与所述电池单元的正极连接，源极与所述栅极之间连接有第二电阻；

第三MOS管，其栅极与所述第二连接端连接，漏极与所述充电单元的正输出端连接，源极与所述第二MOS管的源极连接。

4.根据权利要求1所述的电池单元保护电路，其特征在于，所述电池单元保护电路还包括连接在所述电池单元的正极与所述电池单元的负极之间的第一分压检测电路，所述第一分压检测电路用于将所述电池单元的电压数据反馈至与控制单元。

5.一种电池包管理电路，其特征在于，包括：

至少一个如权利要求1至4任一所述的电池单元保护电路，每个所述电池单元保护电路皆与一个所述电池单元对应设置；

控制单元，与所述第二受控端连接；

电源模块，其输入端与所述电池包的正极连接，输出端用于向所述控制单元供电。

6.根据权利要求5所述的电池包管理电路，其特征在于，所述电池包管理电路还包括：

第三开关管单元，具有第三受控端、第五连接端、第六连接端，所述第五连接端与所述电池包的正极连接，第六连接端与所述电源模块输入端连接；

启动开关单元，其一端与所述第三受控端连接，另一端与地线连接；

第四开关管单元，具有第四受控端、第七连接端、第八连接端，所述第四受控端与所述控制单元连接，所述第七连接端与所述地线连接，所述第八连接端与所述第三受控端连接。

7.根据权利要求6所述的电池包管理电路，其特征在于，所述第三开关管单元包括：

第四MOS管，其栅极与所述启动开关单元的所述一端连接，源极与所述电池包的正极连接，漏极与所述电源模块的输入端连接。

8.根据权利要求6所述的电池包管理电路，其特征在于，所述第四开关管单元包括：

第五MOS管，其栅极与所述控制单元连接，源极与所述地线连接，漏极与所述第三受控端连接。

9.根据权利要求6所述的电池包管理电路，其特征在于，所述电池包管理电路还包括连接在所述第六连接端与所述地线之间第二分压检测电路，所述第二分压检测电路用于将所述电池包的电压数据反馈至与控制单元。

10.根据权利要求5所述的电池包管理电路，其特征在于，所述电池包管理电路还包括与所述控制单元连接的运行状态指示单元。