电池切换电路和电池管理系统的制作方法

1.本实用新型实施例涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种电池切换电路和电池管理系统。


背景技术：

2.可充电电池主要用于向无线终端提供电源，并且可多次重复使用。根据现有的可充电电池材料来分，主要可以分为镍镉电池、铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池等，其中锂离子电池的应用最为广泛，镍铬电池因其具有记忆效应，适用于一些特殊的场景。所谓记忆效应是指，电池放电不完全时，电机内的铬金属会生长结晶体而使后续的化学反应受到阻碍，导致电容量在实质表现上减少，例如：镍铬电池只放出80％的电量后就开始充电，充足后电池也只能放出80％的电量。
3.随着客户需求的多元化，同一产品中对于电池的电气特性需求有多个，需要将具有不同电气特性的电池设置于一个产品中，根据用户的需求切换电池，但是，目前多电池的切换仅仅只是两个电池之间的切换，并未实现第一电池充电状态、第一电池放电状态，第二电池充电状态和第二电池放电状态这四种状态之间的切换。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种电池切换电路和电池管理系统，能够实现双电池的四种状态的切换。
5.第一方面，本实用新型提供一种电池切换电路，包括第一开关组、第二开关组、第三开关组和电池管理单元；
6.所述电池管理单元包括第一端口和第二端口，所述第一开关组的第一端与外部电源电连接，所述第二开关组的第一端与第一电池电连接，所述第三开关组的第一端与第二电池电连接，所述第一开关组的第二端分别与所述第二开关组的第二端、所述第三开关组的第二端、所述第一端口和负载电连接，所述第二开关组的第三端和所述第三开关组的第三端均与所述第二端口电连接；
7.若所述第一开关组导通，所述第三开关组断开，所述第二开关组处于第一导通状态，所述第一电池处于充电状态；若所述第一开关组和所述第三开关组断开，所述第二开关组处于第二导通状态，所述第一电池处于放电状态；若所述第一开关组导通，所述第二开关组断开，所述第三开关组处于第一导通状态，所述第二电池处于充电状态；若所述第一开关组和所述第二开关组断开，所述第三开关组处于第二导通状态，所述第二电池处于放电状态。
8.可选地，所述第二开关组包括：第一开关、第二开关和第三开关；
9.所述第一开关的第一端与所述第一电池电连接，所述第一开关的第二端分别与所述第二开关的第一端和所述第三开关的第一端电连接，所述第二开关的第二端与所述负载电连接，所述第三开关的第二端与所述第二端口电连接；
10.若所述第一开关和所述第三开关导通且所述第二开关断开，所述第二开关组处于所述第一导通状态；若所述第一开关和所述第二开关导通且所述第三开关断开，所述第二开关组处于所述第二导通状态。
11.可选地，所述第三开关组包括：第四开关、第五开关和第六开关；
12.所述第四开关的第一端与所述第二电池电连接，所述第四开关的第二端分别与所述第五开关的第一端和所述第六开关的第一端电连接，所述第五开关的第二端与所述负载电连接，所述第六开关的第二端与所述第二端口电连接；
13.若所述第四开关和所述第六开关导通且所述第五开关断开，所述第三开关组处于所述第一导通状态；若所述第四开关和所述第五开关导通且所述第六开关断开，所述第三开关组处于所述第二导通状态。
14.可选地，电池切换电路还包括第一电量监测单元和第二电量监测单元；
15.所述第一电量监测单元的输入端与所述第一电池电连接，所述第一电量监测单元的输出端与所述电池管理单元电连接，所述第一电量监测单元用于监测所述第一电池的电量；所述第二电量监测单元与所述第二电池电连接，所述第二电量监测单元的输出端与所述电池管理单元电连接，所述第二电量监测单元用于监测所述第二电池的电量。
16.可选地，所述电池管理单元分别与所述第一开关组中各开关的控制端、所述第二开关组中各开关的控制端和所述第三开关组中各开关的控制端电连接；
17.所述电池管理单元用于根据所述第一电池的电量和所述第二电池的电量控制所述第一开关组、所述第二开关组和所述第三开关组中各开关的通断。
18.第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电池管理系统，包括第一方面提供的任一种电池切换电路。
19.可选地，电池管理系统还包括所述第一电池和所述第二电池；
20.所述第一电池与所述电池切换电路的第一端电连接，所述第二电池与所述电池切换电路的第二端电连接，外部电源与所述电池切换电路的第三端电连接，负载与所述电池切换电路的第四端电连接。
21.可选地，电池管理系统还包括第一电阻和第二电阻；
22.所述第一电阻的第一端与所述第一电池的输出端电连接，所述第一电阻的第二端与所述电池切换电路的第一端电连接，所述第二电阻的第一端与所述第二电池的输出端电连接，所述第二电阻的第二端与所述电池切换电路的第二端电连接；所述电池切换电路用于检测所述第一电池的输出电流和所述第二电池的输出电流。
23.可选地，电池管理系统还包括第一热敏电阻和第二热敏电阻；
24.所述第一热敏电阻设置于所述第一电池附近且与所述第一电池绝缘，所述第二热敏电阻设置于所述第二电池附近且与所述第二电池绝缘，所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻分别与所述电池切换电路的第五端和第六端电连接；所述电池切换电路用于检测所述第一电池的温度和所述第二电池的温度。
25.可选地，电池管理系统还包括散热模块，所述散热模块的控制端与所述电池切换电路的第七端电连接；
26.所述散热模块用于若所述第一电池的温度或所述第二电池的温度大于预设温度值，对所述第一电池或所述第二电池进行散热。
27.本实用新型实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
28.本实用新型实施例的电池切换电路，包括第一开关组、第二开关组、第三开关组和电池管理单元，电池管理单元包括第一端口和第二端口，第一开关组的第一端与外部电源电连接，第二开关组的第一端与第一电池电连接，第三开关组的第一端与第二电池电连接，第一开关组的第二端分别与第二开关组的第二端、第三开关组的第二端、第一端口和负载电连接，第二开关组的第三端和第三开关组的第三端均与第二端口电连接，第一开关组导通，第三开关组断开，第二开关组处于第一导通状态时，第一电池处于充电状态；若第一开关组导通，第三开关组断开，第二开关组处于第一导通状态，第一电池处于充电状态；若第一开关组和第三开关组断开，第二开关组处于第二导通状态，第一电池处于放电状态；若第一开关组导通，第二开关组断开，第三开关组处于第一导通状态，第二电池处于充电状态；若第一开关组和第二开关组断开，第三开关组处于第二导通状态，第二电池处于放电状态。通过控制各开关组的通、断状态，能够实现第一电池充电、第一电池放电、第二电池充电和第二电池放电这四种状态的切换。
附图说明
29.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
30.为了更清楚地说明本公开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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本实用新型实施例提供的一种电池切换电路的结构示意图；
32.图2为本实用新型实施例提供的另一种电池切换电路的结构示意图；
33.图3为本实用新型实施例提供的又一种电池切换电路的结构示意图；
34.图4为本实用新型实施例提供的一种电池管理系统的结构示意图；
35.图5为本实用新型实施例提供的另一种电池管理系统的结构示意图。
具体实施方式
36.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
37.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
38.图1为本实用新型实施例提供的一种电池切换电路的结构示意图，如图1所示，电池切换电路100包括第一开关组110、第二开关组120、第三开关组130和电池管理单元140。
39.其中，电池管理单元140包括第一端口和第二端口，第一开关组110的第一端与外部电源电连接，第二开关组120的第一端与第一电池电连接，第三开关组130的第一端与第二电池电连接，第一开关组110的第二端分别与第二开关组120的第二端、第三开关组130的第二端、第一端口和负载电连接，第二开关组120的第三端和第三开关组130的第三端均与
第二端口电连接。
40.若第一开关组110导通，第三开关组130断开，第二开关组120处于第一导通状态，第一电池处于充电状态；若第一开关组110和第三开关组130断开，第二开关组120处于第二导通状态，第一电池处于放电状态；若第一开关组110导通，第二开关组120断开，第三开关组130处于第一导通状态，第二电池处于充电状态；若第一开关组110和第二开关组120断开，第三开关组130处于第二导通状态，第二电池处于放电状态。
41.具体地，如图1所示，外部电源通过第一开关组110与电池管理单元140电连接，第一开关组110能够控制外部电源与电池管理单元140之间的通断。若第一开关组110处于导通状态，外部电源接入电池管理单元140，外部电源能够向电池管理单元140提供电能，通过控制第二开关组120和第三开关组130以使电池管理单元140接收的电能流向第一电池或第二电池，即第一电池或第二电池处于充电状态，此时，外部电源还能够向负载提供负载电压，以使负载正常工作。若第一开关组110处于断开状态，通过控制第二开关组120和第三开关组130使得第一电池或第二电池处于放电状态，从而能够向负载提供负载电压。
42.第二开关组120的第一端与第一电池电连接，第二开关组120的第二端与负载电连接，第二开关组120的第三端与电池管理单元140电连接。第二开关组120包括第一导通状态和第二导通状态，其中，第一导通状态为导通第二开关组120的第一端与第三端，即导通第一电池和电池管理单元140，加之若第一开关组110处于导通状态，外部电源依次通过第一开关组110、电池管理单元140和第二开关组120向第一电池提供电源，此时第一电池处于充电状态。第二导通状态为导通第二开关组120的第一端与第二端，即导通第一电池和负载，加之若第一开关组110处于断开状态，第一电池通过第二开关组120向负载提供电源，此时第一电池处于放电状态。
43.第三开关组130的第一端与第二电池电连接，第三开关组130的第二端与负载电连接，第三开关组130的第三端与电池管理单元140电连接。第三开关组130包括第一导通状态和第二导通状态，其中，第一导通状态为导通第三开关组130的第一端与第三端，即导通第二电池和电池管理单元140，加之若第一开关组110处于导通状态，外部电源依次通过第一开关组110、电池管理单元140和第三开关组130向第二电池提供电源，此时第二电池处于充电状态。第二导通状态为导通第三开关组130的第一端与第二端，即导通第二电池和负载，加之若第一开关组110处于断开状态，第二电池通过第三开关组130向负载提供电源，此时第二电池处于放电状态。
44.本实用新型实施例提供的方案中，电池切换电路包括第一开关组、第二开关组、第三开关组和电池管理单元，电池管理单元包括第一端口和第二端口，第一开关组的第一端与外部电源电连接，第二开关组的第一端与第一电池电连接，第三开关组的第一端与第二电池电连接，第一开关组的第二端分别与第二开关组的第二端、第三开关组的第二端、第一端口和负载电连接，第二开关组的第三端和第三开关组的第三端均与第二端口电连接，第一开关组导通，第三开关组断开，第二开关组处于第一导通状态时，第一电池处于充电状态；若第一开关组导通，第三开关组断开，第二开关组处于第一导通状态，第一电池处于充电状态；若第一开关组和第三开关组断开，第二开关组处于第二导通状态，第一电池处于放电状态；若第一开关组导通，第二开关组断开，第三开关组处于第一导通状态，第二电池处于充电状态；若第一开关组和第二开关组断开，第三开关组处于第二导通状态，第二电池处
于放电状态。通过控制各开关组的通、断状态，实现第一电池充电、第一电池放电、第二电池充电和第二电池放电这四种状态的切换。
45.可选地，图2为本实用新型实施例提供的又一种电池切换电路的结构示意图，结合图1和图2所示，第二开关组120包括第一开关q1、第二开关q2和第三开关q3。
46.第一开关q1的第一端与第一电池电连接，第一开关q1的第二端分别与第二开关q2的第一端和第三开关q3的第一端电连接，第二开关q2的第二端与负载电连接，第三开关q3的第二端与电池管理单元140的第二端口电连接。
47.若第一开关q1和第三开关q3导通且第二开关q2断开，第二开关组120处于第一导通状态；若第一开关q1和第二开关q2导通且第三开关q3断开，第二开关组120处于第二导通状态。
48.具体地，结合图1和图2所示，第一开关q1的第一端与第一电池电连接，第三开关q3的第二端与电池管理单元140的第二端口电连接，第二开关q2的第二端与负载电连接，若第一开关q1和第三开关q3导通且第二开关q2断开，能够导通第一电池与电池管理单元140，即第二开关组120处于第一导通状态。若第一开关q1和第二开关q2导通且第三开关q3断开，能够导通第一电池和负载，即第二开关组120处于第二导通状态。通过控制第二开关组120中的开关的通断，能够实现第二开关组120的状态的切换。
49.可选地，继续参见图1和图2所示，第三开关组130包括：第四开关q4、第五开关q5和第六开关q6。
50.第四开关q4的第一端与第二电池电连接，第四开关q4的第二端分别与第五开关q5的第一端和第六开关q6的第一端电连接，第五开关q5的第二端与负载电连接，第六开关q6的第二端与电池管理单元140的第二端口电连接。
51.若第四开关q4和第六开关q6导通且第五开关q5断开，第三开关组130处于第一导通状态。若第四开关q4和第五开关q5导通且第六开关q6断开，第三开关组130处于第二导通状态。
52.具体地，结合图1和图2所示，第四开关q4的第一端与第二电池电连接，第六开关q6的第二端与电池管理单元140的第二端口电连接，第五开关q5的第二端与负载电连接，若第四开关q4和第六开关q6导通且第五开关q5断开，能够导通第二电池与电池管理单元140，即第三开关组130处于第一导通状态。若第四开关q4和第五开关q5导通且第六开关q6断开，能够导通第二电池和负载，即第三开关组130处于第二导通状态。通过控制第三开关组130中的开关的通断，能够实现第三开关组130的状态的切换。
53.可选地，图3为本实用新实施例提供的又一种电池切换电路的结构示意图，如图3所示，电池切换电路100还包括第一电量监测单元151和第二电量监测单元152。
54.第一电量监测单元151的输入端与第一电池电连接，第一电量监测单元151的输出端与电池管理单元140电连接，第一电量监测单元151用于监测第一电池的电量。第二电量监测单元152与第二电池电连接，第二电量监测单元152的输出端与电池管理单元140电连接，第二电量监测单元152用于监测第二电池的电量。
55.具体地，如图3所示，第一电量监测单元151的输入端与第一电池电连接，能够监测第一电池的电量，并将第一电池的电量传输至电池管理单元140，电池管理单元140可以根据第一电池的电量切换第一电池的充、放电状态。例如：第一电池为锂离子电池，当第一电
池的电量低于5％时，控制第一电池处于充电状态；当第一电池的电量为100％时，控制第一电池处于放电状态。
56.第二电量监测单元152的输入端与第二电池电连接，能够监测第二电池的电量，并将第二电池的电量传输至电池管理单元140，电池管理单元140可以根据第二电池的电量切换第二电池的充、放电状态。例如：第二电池为镍铬电池，当第二电池的电量低于20％时，控制第二电池处于充电状态；当第二电池的电量为80％时，控制第二电池处于放电状态。
57.本实用新型实施例，通过电量监测单元监测电池的电量，电池管理单元140根据电池电量产生相应的控制信号，从而能够根据电池的电量实现电池充、放电状态的切换。
58.可选地，电池管理单元140分别与第一开关组110中各开关的控制端、第二开关组120中各开关的控制端和第三开关组130中各开关的控制端电连接。
59.电池管理单元140用于根据第一电池的电量和第二电池的电量控制第一开关组110、第二开关组120和第三开关组130中各开关的通断。
60.具体地，电池管理单元140接收到第一电池的电量以及第二电池的电量，根据第一电池的电量和第二电池的电量产生相应的控制信号。例如：第一电池的电量高于5％，第二电池的电量高于80％时，控制第一电池处于放电状态；第一电池的电量低于5％，第二电池的电量高于80％时，控制第二电池处于放电状态；第一电池的电量低于5％，第二电池的电量低于20％时，控制第一电池处于充电状态；若第一电池的电量高于95％，第二电池的电量低于20％，控制第二电池处于充电状态。
61.本实用新型实施例，通过电量监测单元监测电池的电量，电池管理单元140根据电池电量产生相应的控制信号，从而能够根据电池的电量实现双电池四种状态的切换。
62.本实用新型实施例还提供了一种电池管理系统，包括上述实施例提供的任一种电池切换电路100，具备电池切换电路100相应的有益效果，这里不进行赘述。
63.可选地，图4为本实用新实施例提供的一种电池管理系统的结构示意图，如图4所示，电池管理系统200包括第一电池210、第二电池220和电池切换电路100。
64.其中，第一电池210与电池切换电路100的第一端电连接，第二电池220与电池切换电路100的第二端电连接，外部电源310与电池切换电路100的第三端电连接，负载320与电池切换电路100的第四端电连接。
65.具体地，如图4所示，当电池切换电路100的第一端和第三端导通且第二端和第四端断开时，即外部电源310与第一电池210导通，负载320与第二电池220未接入电路中，外部电源310能够向第一电池210提供电能，即第一电池210处于充电状态。当电池切换电路100的第一端和第四端导通且第二端和第三端断开时，即第一电池210与负载320导通，第二电池220和外部电源310未接入电路中，第一电池210能够向负载320提供电能，即第一电池210处于放电状态。
66.当电池切换电路100的第二端和第三端导通且第一端和第四端断开时，即外部电源310与第二电池220导通，负载320和第一电池210未接入电路中，外部电源310能够向第二电池220提供电能，即第二电池220处于充电状态。当电池切换电路100的第二端与第四端导通且第一端和第三端断开时，即第二电池220与负载320导通，第一电池210和外部电源310未接入电路中，第二电池220能够向负载320提供电能，即第二电池220处于放电状态。
67.本实用新型实施例提供的方案，通过将第一电池210与电池切换电路100的第一端
电连接，第二电池220与电池切换电路100的第二端电连接，外部电源310与电池切换电路100的第三端电连接，负载320与电池切换电路100的第四端电连接，并配合电池切换电路100的内部控制，能够实现第一电池210和第二电池220的四种状态的切换。
68.可选地，继续参见图4，电池管理系统200还包括第一电阻231和第二电阻232。
69.第一电阻231的第一端与第一电池210的输出端电连接，第一电阻231的第二端与电池切换电路100的第一端电连接，第二电阻232的第一端与第二电池220的输出端电连接，第二电阻232的第二端与电池切换电路100的第二端电连接。电池切换电路100用于检测第一电池210的输出电流和第二电池220的输出电流。
70.具体地，如图4所示，第一电池210的输出电路中串接第一电阻231，通过电池切换电路100检测第一电阻231两端的电压，并根据第一电阻231的阻值和第一电阻231两端的电压获取第一电阻231的电流，即第一电池210的输出电流。同理，通过电池切换电路100能够获取第二电池220的输出电流。因此，该电池管理系统200能够获取到第一电池210和第二电池220的输出电流，从而能够针对输出电流设计相应的过流保护机制，进而能够保护负载320以及整个电池管理系统200。
71.可选地，图5为本实用新实施例提供的另一种电池管理系统的结构示意图，如图5所示，电池管理系统200还包括第一热敏电阻241和第二热敏电阻242。
72.第一热敏电阻241设置于第一电池210附近且与第一电池210绝缘，第二热敏电阻242设置于第二电池220附近且与第二电池220绝缘，第一热敏电阻241和第二热敏电阻242分别与电池切换电路100的第五端和第六端电连接。电池切换电路100用于检测第一电池210的温度和第二电池220的温度。
73.具体地，如图5所示，第一电池210附近设置有与第一电池210绝缘的第一热敏电阻241，例如第一热敏电阻241可以是负温度系数热敏电阻，第一热敏电阻241根据不同的温度相应产生不同的阻值，通过电池切换电路100检测第一热敏电阻241的阻值，并根据阻值能够确定第一热敏电阻241的温度，即第一电池210的温度。同理，通过电池切换电路100能够获取第二电池220的温度。因此，该电池管理系统200能够获取第一电池210和第二电池220的温度，从而能够针对温度设计相应的过温保护机制，进而能够保护电池以及整个电池管理系统。
74.可选地，继续参见图5，电池管理系统200还包括散热模块250，散热模块250的控制端与电池切换电路100的第七端电连接。
75.散热模块250用于若第一电池210的温度或第二电池220的温度大于预设温度值，对第一电池210或第二电池220进行散热。
76.具体地，如图5所示，散热模块250的控制端与电池切换电路100电连接，电池切换电路100能够获取到第一电池210和第二电池220的温度值，并根据相应的温度值产生控制信号，例如：若第一电池210或第二电池220的温度值大于预设温度值，电池切换电路100能够产生开启散热模块250的控制信号。散热模块250根据接收到的开启控制信号打开散热模块250，以降低第一电池210或第二电池220的温度，防止温度过高对第一电池210和第二电池220造成损坏。
77.示例性地，散热模块250可以是风扇、空调、半导体制冷片等。
78.示例性地，预设温度值可以是50摄氏度，若第一电池210和第二电池220中任一个
电池的温度值大于50摄氏度，则启动散热模块250。若第一电池210和第二电池220的温度值均小于50摄氏度时，则无需启动散热模块250。
79.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
80.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。