一種電池保護電路及系統的制作方法

本申請涉及電源電池技術領域，尤其涉及一種電池保護電路及系統。

背景技術：

目前，各種電動車越來越受歡迎，例如：電動扭扭車、電動平衡車等，一般這些電動車都采用鋰電池進行供電，在使用時可能存在上坡操作，此時電機需要加大馬力進行爬坡，導致電池放電電流急劇增加；然而，電芯存在較大的等效內阻，導致電芯輸出電壓下降，嚴重時導致電芯輸出電壓低于傳統電池保護電路的過電壓放電保護閾值，使電池保護電路進入過電壓放電保護狀態，禁止輸出電流，表現為系統出現突然斷電。一般電動平衡車中還安裝了平衡輔助系統，來幫助使用者進行平衡，避免使用者從電動車上摔下來。

但上述的突然斷電可能導致系統停電，這樣平衡輔助系統也無法工作，導致使用者可能從電動車上摔下來的情況。目前需要進行改善，來提高使用者的客戶體驗效果。

技術實現要素：

本申請實施例提出了一種電池保護電路及系統，以解決現有技術中突然斷電可能導致系統停電進而導致使用者可能從電動車上摔下來的技術問題。

第一個方面，本申請實施例提供了一種電池保護電路，包括：補償型過放電檢測電路、平均采樣電路avr和控制電路；所述補償型過放電檢測電路分別與所述控制電路、平均采樣電路avr相連；所述平均采樣電路avr用于采集放電電流；

補償型過放電檢測電路檢測電芯電壓低于過放電檢測電壓閾值時，所述控制電路通過輸出放電控制信號do1切斷放電控制開關md；所述過放電檢測電壓閾值與放電電流負相關。

第二個方面，本申請實施例提供了一種電池保護系統，包括上述電池保護電路、放電控制開關md、充電控制開關mc、電芯和電流采樣電阻ri；所述補償型過放電檢測電路與所述電芯正極、電芯負極相連；所述平均采樣電路avr與所述電流采樣電阻ri的第一端相連，所述電流采樣電阻ri的第二端與電芯負極相連；所述控制電路分別與放電控制開關md、充電控制開關mc相連，所述放電控制開關md一端與充電控制開關mc相連、另一端與所述電流采樣電阻ri的第一端相連。

有益效果如下：

傳統的過放電檢測電路采用恒定的過放電檢測閾值，由于本申請實施例所提供的電池保護電路及系統，將現有的過放電檢測電路改為補償型過放電檢測電路，所述過放電保護電壓閾值可以隨著放電電流的增加而減小，利用補償后的過放電檢測電壓閾值與電芯電壓比較，從而可以更精細的控制電池放電，在放電電流急劇增加的情況下，可以通過對過放電保護電壓閾值進行補償，使得過放電保護閾值減小，確保電芯電壓不會低于過放電保護電壓閾值，避免電池保護電路進入過放電保護狀態而突然斷電的情況，進而降低使用者從電動車上摔下來的可能性。

附圖說明

下面將參照附圖描述本申請的具體實施例，其中：

圖1示出了本申請實施例中電池保護電路的結構示意圖一；

圖2示出了本申請實施例中電池保護電路的結構示意圖二；

圖3示出了本申請實施例中補償型過放電檢測電路的結構示意圖一；

圖4示出了本申請實施例中補償型過放電檢測電路的結構示意圖二。

具體實施方式

為了使本申請的技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖對本申請的示例性實施例進行進一步詳細的說明，顯然，所描述的實施例僅是本申請的一部分實施例，而不是所有實施例的窮舉。并且在不沖突的情況下，本說明中的實施例及實施例中的特征可以互相結合。

針對現有技術的不足，本申請實施例提出了一種電池保護電路及系統，下面進行說明。

圖1示出了本申請實施例中電池保護電路的結構示意圖一，如圖所示，所述電池保護電路(圖1虛線框內的結構部分)可以包括：補償型過放電檢測電路和控制電路；所述補償型過放電檢測電路分別與所述控制電路、平均采樣電路avr相連；所述平均采樣電路avr用于采集放電電流；

補償型過放電檢測電路檢測電芯電壓低于過放電檢測電壓閾值時，所述控制電路通過輸出放電控制信號do1切斷放電控制開關md；所述過放電檢測電壓閾值與放電電流負相關。

由于本申請實施例所提供的電池保護電路，將現有的過放電檢測電路改為補償型過放電檢測電路，所述過放電保護電壓閾值可以隨著放電電流的增加而減小，利用補償后的過放電檢測電壓閾值與電芯電壓比較，從而可以更精細的控制電池放電，避免突然斷電的情況，進而降低使用者從電動車上摔下來的可能性。

圖2示出了本申請實施例中電池保護電路的結構示意圖二，如圖所示，所述電池保護電路(圖2虛線框內的結構部分)可以進一步包括：過充電檢測電路，所述過充電檢測電路一端與所述控制電路相連另一端與電芯正極相連；所述過充電檢測電路檢測電芯電壓超過預設的過充電檢測電壓閾值時，所述控制電路通過輸出充電控制信號co1切斷充電控制開關mc。

實施中，所述電池保護電路可以進一步包括：充電過流檢測電路，所述充電過流檢測電路一端與所述控制電路相連、另一端與所述電流采樣電阻ri的第一端相連；所述充電過流檢測電路檢測所述電流采樣電阻ri上的電壓降小于預設的充電過流檢測電壓閾值時，所述控制電路通過輸出充電控制信號co1切斷充電控制開關mc。

實施中，所述電池保護電路可以進一步包括：放電過流檢測電路，所述放電過流檢測電路一端與所述控制電路相連、另一端與所述電流采樣電阻ri的第一端相連；所述放電過流檢測電路檢測所述電流采樣電阻ri上的電壓降大于預設的放電過流檢測閾值時，所述控制電路通過輸出放電控制信號do1切斷放電控制開關md。

實施中，所述放電控制開關md和充電控制開關mc均可以為nmos管，所述放電控制開關md的柵極和所述充電控制開關mc的柵極均與所述控制電路相連，所述放電控制開關md的漏極與所述充電控制開關mc的漏極相連，所述放電控制開關md的源極與所述電流采樣電阻ri的第一端相連，所述充電控制開關mc的源極與電壓檢測端vm相連。

實施中，所述補償型過放電檢測電路可以基于平均采樣電路avr得到的采樣電壓via確定當前放電電流的大小處于多個放電級別中的哪一個級別，并選定該放電級別對應的過放電檢測電壓閾值，其中每個放電級別對應一個過放電檢測電壓閾值；放電級別越高，過放電檢測電壓閾值越小，放電級別越高，放電電流越大。

實施中，所述補償型過放電檢測電路可以包括：第一比較器comp1、第二比較器comp2和選擇器mux2，所述第一比較器comp1的第一輸入端與所述平均采樣電路avr相連，所述第一比較器comp1的輸出端與所述選擇器mux2的控制端相連，所述選擇器mux2的輸出端與所述第二比較器comp2的第二輸入端相連，所述第二比較器comp2的第一輸入端與電芯正極相連，所述第二比較器comp2的輸出端與所述控制電路相連；

在所述第一輸入端的輸入電壓高于預設電壓時，所述第一比較器comp1輸出第一控制信號，所述選擇器mux2根據所述第一控制信號輸出第一過放電檢測電壓閾值；

在所述第一輸入端的輸入電壓低于預設電壓時，所述第一比較器comp1輸出第二控制信號，所述選擇器mux2根據所述第二控制信號輸出第二過放電檢測電壓閾值；

所述第一過放電檢測電壓閾值低于所述第二過放電檢測電壓閾值。

本申請實施例可以采用分段式補償的方式，對過放電檢測電壓閾值進行補償，使得過放電檢測電壓閾值根據放電電流的變化而變化。

圖3示出了本申請實施例中補償型過放電檢測電路的結構示意圖一，如圖所示，本申請實施例以兩段式補償為例進行了說明。

本領域技術人員還可以根據實際需要設置多段式補償，多段式補償只需要將預設電壓設置為多個(例如：vith1、vith2、vith3)、并將選擇器中的過放電檢測電壓閾值同樣設置為多個：

第一輸入端的輸入電壓低于第一預設電壓vith1時，比較器comp101輸出第一控制信號，所述選擇器mux2根據所述第一控制信號輸出第一過放電檢測電壓閾值；

第一輸入端的輸入電壓高于第一預設電壓vith1且低于第二預設電壓vith2時，比較器comp101輸出所述輸入電壓至比較器comp102，比較器comp102輸出第二控制信號，所述選擇器mux2根據所述第二控制信號輸出第二過放電檢測電壓閾值；

第一輸入端的輸入電壓高于第二預設電壓vith2且低于第三預設電壓vith3時，比較器comp101輸出所述輸入電壓至比較器comp102，所述比較器comp102輸出第三控制信號，所述選擇器mux2根據所述第三控制信號輸出第三過放電檢測電壓閾值；

第一輸入端的輸入電壓高于第三預設電壓vith3時，比較器comp101輸出所述輸入電壓至比較器comp102，比較器comp102輸出所述輸入電壓至比較器comp103，所述比較器comp103輸出第四控制信號，所述選擇器mux2根據所述第四控制信號輸出第四過放電檢測電壓閾值；

…

以此類推。

采用上述方式，選擇器mux2中預設的過放電檢測電壓閾值的數量比第一比較器comp1中預設的電壓值數量至少多一個。

本領域技術人員還可以采用其他方式實現多段式補償的目的，本申請對此不作限制。

為了避免電池保護電路受到噪聲干擾，本申請實施例還可以采用如下方式實施。

實施中，所述第一比較器comp1和/或第二比較器comp2可以為遲滯型比較器。

本申請實施例中，比較器comp1、comp2可以均為遲滯型比較器，這樣避免受噪聲干擾。

圖4示出了本申請實施例中補償型過放電檢測電路的結構示意圖二，如圖所示，所述補償型過放電檢測電路包括：乘法器、減法器和第三比較器comp3，所述乘法器一輸入端與所述平均采樣電路avr相連，所述乘法器的輸出端與所述減法器的輸入端相連，所述第三比較器comp3的第一輸入端與所述減法器的輸出端相連、第二輸入端與所述電芯正極相連、輸出端與所述控制電路相連；

所述乘法器根據平均采樣電路avr輸入的電壓與預設電壓值輸出補償參考電壓vci，所述減法器根據預設參考電壓vod與所述補償參考電壓vci輸出補償后的過放電檢測電壓閾值vodci，所述第三比較器comp3比較所述電芯電壓vdd與所述過放電檢測電壓閾值vodci輸出控制信號。

本申請實施例可以采用連續式補償的方式對所述過放電檢測電壓閾值進行補償，使得過放電檢測電壓閾值隨放電電流的變化連續的變化。

實施中，所述預設電壓值可以為預設電阻值rp與電流采樣電阻ri的比值。

基于同一發明構思，本申請實施例還提供了一種電池保護系統，包括上述電池保護電路、放電控制開關md、充電控制開關mc、電芯和電流采樣電阻ri；所述補償型過放電檢測電路與所述電芯正極、電芯負極相連；所述平均采樣電路avr與所述電流采樣電阻ri的第一端相連，所述電流采樣電阻ri的第二端與電芯負極相連；所述控制電路分別與放電控制開關md、充電控制開關mc相連，所述放電控制開關md一端與充電控制開關mc相連、另一端與所述電流采樣電阻ri的第一端相連。

圖2、圖3中所示的整個電路結構均為本申請實施例所提供的電池保護系統的結構示意圖。

為了便于本申請的實施，下面以實例進行說明。

圖2為本申請實施例的結構示意圖，如圖所示，可以包括：過充電檢測電路、補償型過放電檢測電路、充電過流檢測電路、放電過流檢測電路、平均采樣電路avr、控制電路、nmos開關md、mc、電芯、電流采樣電阻ri。

過充電檢測電路，檢測電芯電壓(即vdd和g之間的電壓)是否超過過充電檢測閾值，如果超過，通過控制電路控制co1為低電平，切斷充電控制開關mc，從而實現禁止充電的功能。

充電過流檢測電路，通過檢測電阻ri上的電壓降(即a點和g點的電壓差)，當小于充電過流檢測閾值時，通過控制電路控制co1為低電平，切斷充電控制開關mc，從而實現禁止充電的功能。

放電過流檢測電路，通過檢測電阻ri上的電壓降(即a點和g點的電壓差)，當大于放電過流檢測閾值時，通過控制電路控制do1為低電平，切斷放電控制開關md，從而實現禁止放電的功能。

這些功能(過充電檢測、充電過流檢測、放電過流檢測)與現有技術一樣。補償型過放電檢測電路與現有技術不一樣。

傳統的過放電檢測電路采用恒定的過放電檢測閾值。本發明中補償型過放電檢測電路采用隨放電電流變化的閾值電壓。

具體講可以有兩種實現方式：

1)分段式補償；

2)連續式補償。

補償型過放電檢測電路檢測電芯電壓(即vdd和g之間的電壓)是否低于過放電檢測閾值，如果低于補償后的過放電檢測閾值，通過控制電路控制do1為低電平，切斷充電控制開關md，從而實現禁止放電的功能。

圖3示出了分段式補償的結構示意圖，如圖所示，可以包括：比較器comp1、比較器comp2、選擇器mux2。

當via電壓高于vith時(即表明放電電流較大)，輸出信號oc1為高電平，控制選擇器輸出等于vodl(較低的放電過放電檢測閾值)；

當via電壓低于vith時(即表明放電電流較小)，輸出信號oc1為低電平，控制選擇器輸出等于vodh(較高的放電過放電檢測閾值)。

在一種優選實施方案中，可以分段更細，例如分三段、或分更多段來精細補償。

在另一種優選實施方案中，圖3中的比較器comp1、comp2可以均為遲滯型比較器，這樣避免受噪聲干擾。

圖4示出了連續式補償的結構示意圖，如圖所示，可以包括：乘法器、減法器、比較器comp2。

via信號乘以(rp/ri)的比例，產生補償參考電壓vci；

固定參考電壓vod減去vci電壓產生補償的過放電檢測閾值vodci；

比較器比較vdd電壓和vodci，產生過放電檢測信號od。

當vdd電壓低于vodci電壓時，od信號為低電平，表明為電芯已過放電了。

盡管已描述了本申請的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本申請范圍的所有變更和修改。