一種電池包欠壓保護電路的製作方法

2023-10-10 04:12:09

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種電池包欠壓保護電路。

背景技術：

電動運動器材，例如平衡車在使用過程中，其能量來源是電池包，電池包在提供能源的過程中，其電壓會逐漸降低，當降低到預置的過放保護電壓時，需要關斷輸出保護電池本身，因為過量放電會導致電池永久性損壞，這部分工作由電池管理系統(batterymanagementsystem，bms)完成。但如果電池包突然斷電，主板控制系統失去能量來源會導致運動器材突然停止，使用者有可能會失去平衡，導致摔倒受傷。為了避免這種情況的發生，一般的電動運動器材採用兩級保護設計，除了bms的過放保護，主板控制系統會檢測電池包的輸出電壓，也提供一級欠壓保護，該保護點高於電池包的過放保護電壓，當檢測到電池包的輸出電壓等於或低於主板控制系統的欠壓保護電壓時，提前採取欠壓保護，通過軟停機的方式關閉電動運動器材，保護使用者的安全。

電池包是以單節電池單元為基本單位組成的電池陣列，首先是由1個或幾個單節電池並聯成電池組，然後各個電池組串聯組成電池包。現有技術中，bms檢測每個電池組的電壓，無論哪個電池組電壓低於過放保護電壓，都關斷整個電池包輸出；但是主板控制系統是以電池包輸出電壓為判斷標準，當電池包輸出電壓低於欠壓保護電壓時，則關機，設置欠壓保護電壓>n*過放保護電壓，n為電池組串聯的個數，目的是使得主板控制系統先於bms進行欠壓保護。如果電池包的各個電池組電壓值保持一致，則只要設置欠壓保護電壓>n*過放保護電壓，主板控制系統就可以實現先於bms進行欠壓保護。但是如果各個電池組電壓值不一致，而且差異過大，就有可能出現bms先於主板控制系統進行欠壓保護，如果設置欠壓保護電壓>>n*過放保護電壓，可以大大降低bms優先保護的機率，但是電池包的存儲能量利用率會大大降低，增加了產品的成本。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在於提出一種電池包欠壓保護電路，使得電池包存儲能量被充分利用的基礎上，確保主板控制系統的欠壓保護功能先於電池管理系統，避免電池管理系統突然斷電導致的傷害事故發生。

為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案：

一方面提供了一種電池包欠壓保護電路，該電池包欠壓保護電路包括：主板控制系統、電池管理系統和電池包；所述電池包為由預置數量的電池組串聯形成的電池陣列，所述電池組由預置數量的單節電池並聯組成；

所述電池管理系統用於按預置周期檢測每組電池組的電壓，當電池組的電壓小於等於預置過放保護電壓時關閉電池包輸出；

所述主板控制系統用於從電池管理系統中獲取所述預置數量的電池組中的最低電壓，當所述最低電壓小於等於預置欠壓保護電壓時通過軟停機方式關閉主板控制系統；

其中，所述預置欠壓保護電壓小於所述預置過放保護電壓。

其中，所述主板控制系統包括有第一比較器，所述第一比較器的正極連接所述最低電壓的輸出端，所述第一比較器的負極連接所述預置欠壓保護電壓的輸出端。

其中，所述電池管理系統包括有第二比較器，所述第二比較器的正極連接電池組的電壓檢測信號的輸出端；所述第二比較器的負極所述預置過放保護電壓的輸出端。

其中，所述電池管理系統還包括有一差分放大器，所述差分放大器的正負極分別連接所述電池組的電壓檢測信號的輸出端的正負極，所述第二比較器的正極連接所述差分放大器的輸出端。

其中，所述電池管理系統還包括有電阻r5和電阻r6，所述第二比較器的正極通過電阻r5連接電池組的電壓的輸出端；所述第二比較器的負極通過電阻r6所述預置過放保護電壓的輸出端。

其中，所述電池管理系統還包括電阻r1、r2、r3和r4，所述差分放大器的正極通過電阻r1連接所述電池組的電壓檢測信號的輸出端的正極；所述差分放大器的負極通過電阻r2連接所述電池組的電壓檢測信號的輸出端的負極；所述電阻r3的一端連接差分放大器的正極，另一端連接差分放大器的vcc端；所述電阻r4的一端連接差分放大器的負極，另一端連接差分放大器的接地端；差分放大器的輸出端連接差分放大器的vcc端。

另一方面提供了一種電池包欠壓保護電路，該電池包欠壓保護電路包括：主板控制系統、電池管理系統和電池包；所述電池包為由預置數量的電池組串聯形成的電池陣列，所述電池組由預置數量的單節電池並聯組成；

所述電池管理系統用於按預置周期檢測每組電池組的電壓，將每組電池組的電壓進行比較得到預置數量的電池組中的最低電壓，並將所述最低電壓發送給主板控制系統，當所述最低電壓小於等於預置過放保護電壓時關閉電池包輸出；

所述主板控制系統用於接收電池管理系統發送的最低電壓，當所述最低電壓小於等於預置欠壓保護電壓時通過軟停機方式關閉主板控制系統；

其中，所述預置欠壓保護電壓小於所述預置過放保護電壓。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明主板控制系統以電池組的輸出電壓為判斷標準，通過設置主板控制系統的預置欠壓保護電壓小於電池管理系統的預置過放保護電壓，主板控制系統當電池組的最低電壓小於預置欠壓保護電壓時通過軟停機方式關機，確保了主板控制系統的欠壓保護功能先於電池管理系統，避免因電池管理系統突然斷電而導致的傷害事故發生，而且以電池組的輸出電壓為判斷標準使得電池包存儲能量被充分利用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對本發明實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據本發明實施例的內容和這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明具體實施方式1提供的一種電池包欠壓保護電路的電路圖。

具體實施方式

為使本發明解決的技術問題、採用的技術方案和達到的技術效果更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施例的技術方案作進一步的詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

下面結合圖1對本發明實施例作進一步的詳細描述。圖1是本發明具體實施方式1提供的一種電池包欠壓保護電路的電路圖，如圖1所示，在一些優選的實施例中，該電池包欠壓保護電路包括：主板控制系統10、電池管理系統20和電池包30；所述電池包30為由預置數量的電池組串聯形成的電池陣列，所述電池組由預置數量的單節電池並聯組成，如圖1所示，預置數量用n表示，n為正整數，電池包30包括有第一電池組301、第二電池組302、第三電池組303、……第n電池組30n，而每組電池組由n個單節電池並聯組成，例如第一電池組301由單節電池cell11、cell21、……、celln1，共n個單節電池並聯組成；所述電池管理系統用於按預置周期檢測每組電池組的電壓，當電池組的電壓小於等於預置過放保護電壓vbl_b時關閉電池包輸出；所述主板控制系統用於從電池管理系統中獲取所述預置數量的電池組中的最低電壓vcell_low，當所述最低電壓vcell_low小於等於預置欠壓保護電壓vbl_m時通過軟停機方式關閉主板控制系統10；其中，所述預置欠壓保護電壓vbl_m小於所述預置過放保護電壓vbl_b。

主板控制系統10用於從電池管20按預置周期檢測每組電池組的電壓，將每組電池組的電壓進行比較得到預置數量的電池組中的最低電壓vcell_low，並將所述最低電壓vcell_low發送給主板控制系統20；也可以是電池管理系統20按預置周期檢測每組電池組的電壓，並將每組電池組的電壓發送給主板控制系統10，主板控制系統10用於將每組電池組的電壓進行比較得到預置數量的電池組中的最低電壓vcell_low。預置周期可以為1s、5s、10s、1min等，電池組電壓檢測的預置周期由用戶根據實際需要進行設置，這裡不做限定。

本發明中，主板控制系統以電池組的輸出電壓為判斷標準，通過設置主板控制系統的預置欠壓保護電壓小於電池管理系統的預置過放保護電壓，主板控制系統當電池組的最低電壓小於預置欠壓保護電壓時通過軟停機方式關機，確保了主板控制系統的欠壓保護功能先於電池管理系統，避免因電池管理系統突然斷電而導致的傷害事故發生，而且以電池組的輸出電壓為判斷標準使得電池包存儲能量被充分利用。

如圖1所示，在一些優選的實施例中，主板控制系統10包括有第一比較器u1，所述第一比較器u1的正極連接所述最低電壓vcell_low的輸出端，所述第一比較器u1的負極連接所述預置欠壓保護電壓vbl_m的輸出端。第一比較器u1將預置數量的電池組中的最低電壓vcell_low與預置欠壓保護電壓vbl_m作比較，當所述最低電壓vcell_low小於等於預置欠壓保護電壓vbl_m時，主板控制系統10通過軟停機方式關機。如圖1所示，在電路設計中，電池包電壓輸出端的負極vb-連接第一比較器u1的接地端，在電路設計上電池包和主板控制系統功能性地連接在一起，vb+為電池包電壓輸出端的正極，第一比較器u1的輸出端為vbl_mp。

如圖1所示，在一些優選的實施例中，所述電池管理系統20包括有第二比較器u2，所述第二比較器u2的正極連接電池組的電壓檢測信號(vcell_n)的輸出端；所述第二比較器u2的負極所述預置過放保護電壓vbl_b的輸出端。電池組的電壓檢測信號vcell_n的輸出端依次將每組電池組的電壓傳輸到第二比較器u2的正極，第二比較器u2將依次將電池組的電壓與預置過放保護電壓vbl_b作比較，若出現電池組的電壓小於等於預置過放保護電壓vbl_b時，電池管理系統20關閉電池包30的輸出。第二比較器u2的輸出端為vbl_bp。預置欠壓保護電壓vbl_m小於預置過放保護電壓vbl_b，確保了主板控制系統10能先於電池管理系統20執行欠壓保護，實現了電池包儲能的最大效率使用，避免了突然斷電導致的用戶傷害事故發生。

如圖1所示，在一些優選的實施例中，所述電池管理系統20還包括有一差分放大器u3，所述差分放大器u3的正負極分別連接所述電池組的電壓檢測信號的輸出端的正負極(分別為vcell_n+和vcell_n-)，所述第二比較器u2的正極連接所述差分放大器u3的輸出端。

如圖1所示，在一些優選的實施例中，所述電池管理系統20還包括有電阻r5和電阻r6，所述第二比較器u2的正極通過電阻r5連接電池組的電壓的輸出端；所述第二比較器u2的負極通過電阻r6所述預置過放保護電壓vbl_b的輸出端。電阻r5和電阻r6起到限流作用。

如圖1所示，在一些優選的實施例中，所述電池管理系統20還包括電阻r1、r2、r3和r4，所述差分放大器u3的正極通過電阻r1連接所述電池組的電壓檢測信號的輸出端的正極；所述差分放大器的負極通過電阻r2連接所述電池組的電壓檢測信號的輸出端的負極；所述電阻r3的一端連接差分放大器的正極，另一端連接差分放大器的vcc端；所述電阻r4的一端連接差分放大器的負極，另一端連接差分放大器的接地端；差分放大器的輸出端連接差分放大器的vcc端。

作為一個並列的實施例，電池包欠壓保護電路包括：主板控制系統10、電池管理系統20和電池包30；所述電池包30為由預置數量的電池組串聯形成的電池陣列，所述電池組由預置數量的單節電池並聯組成；所述電池管理系統20用於按預置周期檢測每組電池組的電壓，將每組電池組的電壓進行比較得到預置數量的電池組中的最低電壓，並將所述最低電壓發送給主板控制系統10，當所述最低電壓小於等於預置過放保護電壓時關閉電池包20輸出；所述主板控制系統10用於接收電池管理系統20發送的最低電壓，當所述最低電壓小於等於預置欠壓保護電壓時通過軟停機方式關閉主板控制系統10；其中，所述預置欠壓保護電壓小於所述預置過放保護電壓。即主板控制系統與電池包管理系統都是以預置數量的電池組中的最低電壓作為判斷標準，同樣也可實現電池包存儲能量能被充分利用，並確保主板控制系統的欠壓保護功能先於電池管理系統，避免電池管理系統突然斷電導致的傷害事故發生。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明主板控制系統以電池組的輸出電壓為判斷標準，通過設置主板控制系統的預置欠壓保護電壓小於電池管理系統的預置過放保護電壓，主板控制系統當電池組的最低電壓小於預置欠壓保護電壓時通過軟停機方式關機，確保了主板控制系統的欠壓保護功能先於電池管理系統，避免因電池管理系統突然斷電而導致的傷害事故發生，而且以電池組的輸出電壓為判斷標準使得電池包存儲能量被充分利用。

以上結合具體實施例描述了本發明的技術原理。這些描述只是為了解釋本發明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發明保護範圍的限制，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構並不局限於此。基於此處的解釋，本領域的技術人員不需要付出創造性的勞動即可聯想到本發明的其它具體實施方式，這些方式都將落入本發明的保護範圍之內。