CN220711147U - 一种电池包双级保护电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池包双级保护电路，包括第一保护芯片、电流采样单元、第一开关单元、第二保护芯片和第二开关单元。本实用新型通过第一保护芯片可以实现对电池包的第一级保护，可以在电池超过第一门限阈值时及时进行保护，同时，进一步集合电流采样单元采集的电流，可以实现对电池包过流、过压、过载的监测。第二保护芯片可以实现对电池包的第二级保护，可以在第一级保护失效时，能够进行有效的补充防护。而第一开关单元和第二开关单元则可以作为两级保护执行时的执行机构，以确保两级保护可以分别独立执行。

Description

一种电池包双级保护电路

技术领域

本实用新型涉及微交通工具电池技术领域，特别涉及一种电池包双级保护电路。

背景技术

在一般的电池二次保护电路中，一旦电池过电，设置于主回路的保险丝会熔断，以提供一次性的过电压保护，而熔断后，此电池就无法继续正常使用，要么返厂维修，要么只能报废，容易造成资源乱费，同时一定程度上对环境造成破坏，并且也会对消费者使用带来极大的不便。

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包双级保护电路，能够在熔断主回路保险丝的前提下实现对电池的主动保护。

根据本实用新型实施例的电池包双级保护电路，所述电池包包括多个级联的电池单元，所述电池包双级保护电路包括：

第一保护芯片，具有多个第一电池电压检测端、第一充电放电使能控制端、电流检测端，多个所述第一电池电压检测端分别用于采集多个所述电池单元的电压数据；

电流采样单元，与所述电流检测端连接，用于采样所述电池包的输出电流；

第一开关单元，具有第一连接端、第二连接端和第一充电受控端，所述第一充电受控端与所述第一充电放电使能控制端连接，所述第一连接端与所述电池包的负极连接；所述电池包的正极连接负载的正输入端；

第二保护芯片，具有多个第二电池电压检测端、第二充电放电使能控制端，多个所述第二电池电压检测端用于采集多个所述电池单元的电压数据；

第二开关单元，具有第三连接端、第四连接端和第二充电受控端，所述第二充电受控端与所述第二充电放电使能控制端连接，所述第三连接端与所述第二连接端连接，所述第四连接端与所述负载的负输入端连接。

根据本实用新型实施例的电池包双级保护电路，至少具有如下有益效果：

第一保护芯片可以实现对电池包的第一级保护，可以在电池超过第一门限阈值时及时进行保护，同时，进一步集合电流采样单元采集的电流，可以实现对电池包过流、过压、过载的监测。第二保护芯片可以实现对电池包的第二级保护，可以在第一级保护失效时，能够进行有效的补充防护。而第一开关单元和第二开关单元则可以作为两级保护执行时的执行机构，以确保两级保护可以分别独立执行。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一保护芯片还具有延迟调节端；

所述电池包双级保护电路还包括：

延迟调节单元，与所述电压调节端连接，用于调整所述第一保护芯片的延时时间。

根据本实用新型的一些实施例，所述延迟调节单元包括多个延迟电容，多个延迟电容连接在所述延迟调节端与地线之间。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一保护芯片还具有温度检测端；

所述电池包双级保护电路还包括：

温度采集单元，与所述电压调节端连接，用于采集电池包的温度。

根据本实用新型的一些实施例，所述温度采集单元包括温度采集电阻，所述温度采集电阻连接在所述温度检测端与地线之间。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一充电放电使能控制端包括第一充电放电使能子控制端和第二充电放电使能子控制端，

所述第一开关单元包括：

第一MOS管组件，其栅极与所述第一充电放电使能控制端连接，源极与所述电池包的负极连接；

第二MOS管组件，其栅极与所述第二充电放电使能子控制端，漏极与所述第一MOS管组件的漏极连接，源极与所述第二开关单元的第三连接端。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一MOS管组件和所述第二MOS管组件皆由多个MOS管组成。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一保护芯片还具有充电器接入信号检测端，所述充电器接入信号检测端通过检测电阻与所述第一MOS管组件的漏极连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二开关单元包括第三MOS管组件，所述第三MOS管组件的栅极与所述第二充电放电使能控制端连接，漏极与所述第一开关单元的第二连接端连接，源极与所述负载的负输入端连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述电流采样单元包括电流采样电阻，所述电流采样电阻串联在所述第一开关单元的第一连接端与所述电池包的负极之间。

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第一保护芯片的接线电路图；

图2为本实用新型实施例的第一保护芯片采集电压的接线电路图；

图3为本实用新型实施例的第一保护芯片与第一开关单元的接线电路图；

图4为本实用新型实施例的负载输入端的接线电路图；

图5为本实用新型实施例的第二保护芯片的接线电路图。

附图标记：

第一保护芯片110、电流采样单元120、第一开关单元130、第一MOS管组件131、第二MOS管组件132、延迟调节单元140、温度采集单元150、

第二保护芯片210、第二开关单元220。

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。

本实用新型实施例提供了一种电池包双级保护电路，该电池包双级保护电路包括：第一保护芯片110、电流采样单元120、第一开关单元130、第二保护芯片210和第二开关单元220；

第一保护芯片110，具有多个第一电池电压检测端、第一充电放电使能控制端、电流检测端，多个第一电池电压检测端分别用于采集多个电池单元的电压数据；

电流采样单元120，与电流检测端连接，用于采样电池包的输出电流；

第一开关单元130，具有第一连接端、第二连接端和第一充电受控端，第一充电受控端与第一充电放电使能控制端连接，第一连接端与电池包的负极连接；电池包的正极连接负载的正输入端；

第二保护芯片210，具有多个第二电池电压检测端、第二充电放电使能控制端，多个第二电池电压检测端用于采集多个电池单元的电压数据；

第二开关单元220，具有第三连接端、第四连接端和第二充电受控端，第二充电受控端与第二充电放电使能控制端连接，第三连接端与第二连接端连接，第四连接端与负载的负输入端连接。

参考图1至图5，第一保护芯片110可以通过第一电池电压检测端实现对多个电池单元的电压检测，进而可以判断检测的电压数据是否超过第一电压门限阈值，最终可以在超过第一电压门限阈值时，控制第一开关单元130断开，使得电池包与负载断开，避免险情的进一步扩大，第一芯片保护单元还具有电流检测端，电流检测端检测电流时，需要与电流采样单元120进行配合使用，由电流采样单元120将电压转换为电流之后，再由电流检测端进行采集，完成电流检测，检测电流之后，可以利用电流判断是否过流，并进一步结合采集的电压数据来判断是否出现了过载等等一些问题，从而可以在问题初步出现时，及时控制第一开关单元130完成切断。

第二保护芯片210可以通过第二电池电压检测端实现对多个电池单元的电压检测，进而可以判断检测的电压数据是否超过第二电压门限值，最终可以在超过第二电压门限值时，控制第二开关单元220断开，使得电池包和负载断开避免险情进一步扩大。可以理解的是，为了实现两级保护，第二保护芯片210动作的门限电压值需要大于第一保护芯片110动作的门限电压值，即，当第一保护芯片110无法工作时，第二保护芯片210仍然可以提供一定的保护。

本实用新型实施例的电池包双级保护电路通过第一保护芯片110可以实现对电池包的第一级保护，可以在电池超过第一门限阈值时及时进行保护，同时，进一步集合电流采样单元120采集的电流，可以实现对电池包过流、过压、过载的监测。第二保护芯片210可以实现对电池包的第二级保护，可以在第一级保护失效时，能够进行有效的补充防护。而第一开关单元130和第二开关单元220则可以作为两级保护执行时的执行机构，以确保两级保护可以分别独立执行。

在一些实施例中，第一保护芯片110可以选用TMI4101A保护芯片，第二保护芯片210可以选用NT1662BJ1A电压检测芯片。

参考图1、图3，在一些实施例中，第一保护芯片110还具有延迟调节端；电池包双级保护电路还包括延迟调节单元140，延迟调节单元140与电压调节端连接，用于调整第一保护芯片110的延时时间。延迟调节端通过连接延迟调节单元140，可以用于对过充、过放、过流的延时调节，避免频繁的调节电路带来的影响。

参考图1、图3，在一些实施例中，延迟调节单元140包括多个延迟电容，多个延迟电容连接在延迟调节端与地线之间。以TMI4101A保护芯片为例，利用延迟电容连接到延迟调节端，便可以实现有效的调节。如图所示，延迟调节端DSD、CDC分别连接了延迟电容C10、C11，以实现调节。

参考图1、图3，在一些实施例中，第一保护芯片110还具有温度检测端；电池包双级保护电路还包括温度采集单元150，温度采集单元150与电压调节端连接，用于采集电池包的温度。温度采集单元150可以采集电池包的温度并转换为电信号，进而可以温度检测端接收这一电信号完成对电池包温度的数据采集。采集温度数据后，可以在电池包温度过高时，及时控制第一开关单元130断开，避免电池包温度的进一步升高。

参考图1、图3，在一些实施例中，温度采集单元150包括温度采集电阻，温度采集电阻连接在温度检测端与地线之间。温度采集单元150直接使用温度采集电阻即可，具体的，参考图，图中，温度检测端TS1、TS0通过外接电阻T1、点组R17即可完成分压设置，进而可以利用热敏电阻随随度变化的特性，实现温度采集。

在一些实施例中，第一充电放电使能控制端包括第一充电放电使能子控制端和第二充电放电使能子控制端，第一开关单元130包括第一MOS管组件131、第二MOS管组件132；

第一MOS管组件131，其栅极与第一充电放电使能控制端连接，源极与电池包的负极连接；

第二MOS管组件132，其栅极与第二充电放电使能子控制端，漏极与第一MOS管组件131的漏极连接，源极与第二开关单元220的第三连接端。

参考图1、图3，第一MOS管组件131、第二MOS管组件132可以实现对电池包输出主回路通断控制，且MOS管的价格低廉，且具有较好的载流能力，适合进行大规模使用。需要说明的是，在极端情况下，例如电池包输出回路电流较小且不会出现较大的情况时，第一充电放电使能控制端可以仅设置一个端口即可，对应的也可以仅设置一个MOS管进行通断控制，而不用设置两个MOS管组件，使能控制端直接控制MOS管的通断完成对电池包输出主回路的通断控制。

参考图1、图3，在一些实施例中，第一MOS管组件131和第二MOS管组件132皆由多个MOS管组成。利用多个MOS管并联设计，可以有效的提高功耗，这样即使在电池包输出电流较大也能够更好系统的功耗，避免单个MOS管出现过热的情况出现。

在一些实施例中，第一保护芯片110还具有充电器接入信号检测端，充电器接入信号检测端通过检测电阻与第一MOS管组件131的漏极连接。参考图1、图3，充电器接入信号检测端可以通过直接检测是否有高电平信号输入来确定是否有充电器接入，此种检测方式简单且高效。

在一些实施例中，第二开关单元220包括第三MOS管组件，第三MOS管组件的栅极与第二充电放电使能控制端连接，漏极与第一开关单元130的第二连接端连接，源极与负载的负输入端连接。参考图5，第三MOS管组件同样可以实现对电池包输出主回路通断控制，且MOS管的价格低廉，且具有较好的载流能力，适合进行大规模使用。需要说明的是，在极端情况下，例如电池包输出回路电流较小且不会出现较大的情况时，也可以仅设置一个MOS管，第二充电放电使能控制端直接控制MOS管的通断完成对电池包输出主回路的通断控制。

在一些实施例中，电流采样单元120包括电流采样电阻，电流采样电阻串联在第一开关单元130的第一连接端与电池包的负极之间。利用电流采样电阻可以将电流转换为电压，从而可以被第一保护芯片110的电流检测端检测到，实现对电流的实时监测。具体的，参考图3，电阻RS1、RS2、RS3并联组成电流采样电阻，并串联在电池包负极输出一侧，电流检测端RSENP、RSENN连接至电流采样电阻两端，完成对电流信号转换出来的电压信号的采集，或者说完成对电流采样电阻两端压降采集。

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)

1.一种电池包双级保护电路，其特征在于，所述电池包包括多个级联的电池单元，所述电池包双级保护电路包括：

第一保护芯片，具有多个第一电池电压检测端、第一充电放电使能控制端、电流检测端，多个所述第一电池电压检测端分别用于采集多个所述电池单元的电压数据；

电流采样单元，与所述电流检测端连接，用于采样所述电池包的输出电流；

第一开关单元，具有第一连接端、第二连接端和第一充电受控端，所述第一充电受控端与所述第一充电放电使能控制端连接，所述第一连接端与所述电池包的负极连接；所述电池包的正极连接负载的正输入端；

第二保护芯片，具有多个第二电池电压检测端、第二充电放电使能控制端，多个所述第二电池电压检测端用于采集多个所述电池单元的电压数据；

第二开关单元，具有第三连接端、第四连接端和第二充电受控端，所述第二充电受控端与所述第二充电放电使能控制端连接，所述第三连接端与所述第二连接端连接，所述第四连接端与所述负载的负输入端连接。

2.根据权利要求1所述的电池包双级保护电路，其特征在于，所述第一保护芯片还具有延迟调节端；

所述电池包双级保护电路还包括：

延迟调节单元，与所述电压调节端连接，用于调整所述第一保护芯片的延时时间。

3.根据权利要求2所述的电池包双级保护电路，其特征在于，所述延迟调节单元包括多个延迟电容，多个延迟电容连接在所述延迟调节端与地线之间。

4.根据权利要求1所述的电池包双级保护电路，其特征在于，所述第一保护芯片还具有温度检测端；

所述电池包双级保护电路还包括：

温度采集单元，与所述电压调节端连接，用于采集电池包的温度。

5.根据权利要求4所述的电池包双级保护电路，其特征在于，所述温度采集单元包括温度采集电阻，所述温度采集电阻连接在所述温度检测端与地线之间。

6.根据权利要求5所述的电池包双级保护电路，其特征在于，所述第一充电放电使能控制端包括第一充电放电使能子控制端和第二充电放电使能子控制端，

所述第一开关单元包括：

第一MOS管组件，其栅极与所述第一充电放电使能控制端连接，源极与所述电池包的负极连接；

第二MOS管组件，其栅极与所述第二充电放电使能子控制端，漏极与所述第一MOS管组件的漏极连接，源极与所述第二开关单元的第三连接端。

7.根据权利要求6所述的电池包双级保护电路，其特征在于，所述第一MOS管组件和所述第二MOS管组件皆由多个MOS管组成。

8.根据权利要求6所述的电池包双级保护电路，其特征在于，所述第一保护芯片还具有充电器接入信号检测端，所述充电器接入信号检测端通过检测电阻与所述第一MOS管组件的漏极连接。

9.根据权利要求1所述的电池包双级保护电路，其特征在于，所述第二开关单元包括第三MOS管组件，所述第三MOS管组件的栅极与所述第二充电放电使能控制端连接，漏极与所述第一开关单元的第二连接端连接，源极与所述负载的负输入端连接。

10.根据权利要求1所述的电池包双级保护电路，其特征在于，所述电流采样单元包括电流采样电阻，所述电流采样电阻串联在所述第一开关单元的第一连接端与所述电池包的负极之间。