一种电池无开关防打火保护电路的制作方法

1.本实用新型涉及电池保护领域，更具体地，涉及一种电池无开关防打火保护电路。


背景技术：

2.由于电动车需要给电池频繁换电，换电时对控制器中的大电容进行充电，充电的瞬间会有很大电流从而形成打火，损坏部分器件。
3.公开日为2011年08月31日，公开号为cn102170117a的中国专利公开了一种电池保护装置，包括充放电控制逻辑器一输出端连接第一mos管的栅极，另一输出端连接第二m0s管的栅极；第一mos管源极连地，漏极连接第二mos管源极，第二mos管的漏极连接放电端口负极；还包括：反馈端和放电控制单元：放电控制单元一端连接反馈端，一端连接放电端口；反馈端，用于电池接通负载时，获取反馈电压；放电控制单元，用于在反馈段获得反馈电压时，控制放电开关管延时导通，且使放电开关管的导通电阻由大到小变化，让电池放电电流施加到负载。但该专利并未考虑电动车的主放电回路和预放电回路。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种电池无开关防打火保护电路，有效避免电源与车上的电容连接时接插件部分产生打火导致部分器件损坏的问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：
6.一种电池无开关防打火保护电路，与电池的主放电回路和预放电回路电连接，包括用于检测主放电回路电流的检流电阻rn1、用于检测预放电回路电流的检流电阻rn2、第一比较子电路、第二比较子电路、第一延时子电路、第二延时子电路、与非门子电路、第一驱动子电路和第二驱动子电路，其中：
7.所述第一比较子电路的输入端与检流电阻rn1并联连接，所述第一比较子电路的输出端与第一延时子电路的输入端电连接，第一延时子电路的输出端与所述与非门子电路的第一输入端电连接；
8.所述第二比较子电路的输入端与检流电阻rn2并联连接，所述第二比较子电路的输出端与第二延时子电路的输入端电连接，所述第二延时子电路的输出端与所述与非门子电路的第二输入端电连接；
9.所述与非门子电路的输出端分别与所述第一驱动子电路的输入端和第二驱动子电路的输入端电连接；
10.所述第一驱动子电路的输出端与主放电回路中的驱动nmos管的栅极电连接，所述第二驱动子电路的输出端与预放电回路中的驱动nmos管的栅极电连接。
11.优选地，所述第一比较子电路包括运放器u4、比较器u5、电阻r22、电阻r23、电阻r24、电阻r19和电阻r20，其中：
12.所述电阻r22的一端与所述检流电阻rn1的一端电连接，所述电阻r22的另一端分别与所述电阻r24的一端、运放器u4的反向输入端电连接；
13.所述电阻r23的一端与所述检流电阻rn1的另一端电连接，所述电阻r23的另一端与所述运放器u4的同相输入端电连接；
14.所述运放器u4的输出端分别与所述电阻r24的另一端、比较器u5的反向输入端电连接；
15.所述比较器u5的同相输入端分别与电阻r19的一端、电阻r20的一端电连接，所述比较器u5的输出端与所述第一延时子电路的输入端电连接；
16.所述比较器u5的负压电源端、运放器u4的负压电源端、电阻r20的另一端均接地，所述比较器u5的正压电源端、运放器u4的正压电源端、电阻r19的另一端接3.3v电压。
17.优选地，所述第二比较子电路包括运放器u1、比较器u2、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r3、电阻r1、电阻r2和电容c5，其中：
18.所述电阻r6的一端接地，所述电阻r6的另一端分别与所述电阻r8的一端、运放器u1的反向输入端电连接；
19.所述电阻r7的一端与所述检流电阻rn2的一端电连接，所述电阻r7的另一端与所述运放器u1的同相输入端电连接；
20.所述运放器u1的输出端分别与所述电阻r8的另一端、电阻r3的一端电连接；
21.所述电阻r3的另一端分别与所述电容c5的一端、比较器u2的反向输入端电连接，所述比较器u2的同相输入端分别与电阻r1的一端、电阻r2的一端电连接，所述比较器u2的输出端与所述第二延时子电路的输入端电连接；
22.所述运放器u1的负压电源端、比较器u2的负压电源端、电容c5的另一端、电阻r2的另一端均接地，所述比较器u5的正压电源端、运放器u4的正压电源端、电阻r1的另一端接3.3v电压。
23.优选地，所述第一延时子电路包括电阻r21、电容c15和二极管d1，其中：
24.所述第一比较子电路的输出端分别与所述电阻r21的一端、二极管d1的负极电连接，所述电阻r21的另一端分别与所述二极管d1的正极、所述与非门子电路的第一输入端、电容c15的一端电连接，电容c15的另一端接地。
25.优选地，所述第二延时子电路包括电阻r5、电阻r9和电容c7，其中：
26.所述电阻r5的一端与所述第二比较子电路的输出端电连接，所述电阻r5的另一端与所述电阻r7的一端电连接，所述电阻r7的另一端分别与所述与非门子电路的第二输入端、电容c7的一端电连接，所述电容c7的另一端接地。
27.优选地，所述与非门子电路包括二极管d4、二极管d5、电阻r10、电阻r11和nmos管m3，其中：
28.所述二极管d4的负极与所述第二延时子电路的输出端电连接，所述二极管d4的正极分别与电阻r10的一端、nmos管m3的栅极电连接；
29.所述二极管d5的负极与所述第一延时子电路的输出端电连接，所述二极管d5的正极分别与电阻r10的一端、nmos管m3的栅极电连接；
30.nmos管m3的漏极分别与所述第一驱动子电路的输入端、第二驱动子电路的输入端电连接；
31.所述电阻r10的另一端接3.3v电压；
32.nmos管m3的源极接地；
33.所述电阻r11的一端与11v电源电连接，所述电阻r11的另一端分别与第一驱动子电路的第一输入端和第二驱动子电路的输入端电连接。
34.优选地，所述第二驱动子电路包括电阻r15、nmos管m4、与非门u3a和与非门u3b，其中：
35.nmos管m4的栅极分别与电阻r11的另一端、所述与非门子电路的输出端电连接，所述nmos管m4的漏极分别与所述与非门u3a的第一输入端、电阻r15的一端电连接，电阻r15的另一端接11v电源，所述与非门u3a的第二输入端接放电保护信号，所述与非门u3a的输出端分别与所述与非门u3b的第一输入端、第二输入端电连接，所述与非门u3b的输出端输出用于驱动所述预放电回路的驱动电压。
36.优选地，所述第一驱动子电路包括与非门u3c和与非门u3d，其中：
37.与非门u3c的第一输入端分别与电阻r11的另一端、与非门子电路的输出端电连接，与非门u3c的第二输入端接放电保护信号，所述与非门u3c的输出端分别与所述与非门u3d的第一输入端、第二输入端电连接，所述与非门u3d的输出端输出用于驱动所述主放电回路的驱动电压。
38.优选地，第二延时子电路还包括nmos管m1、nmos管m2、电阻r12、电阻r18、电阻r4、二极管d3和电容c14，其中：
39.nmos管m1的漏极与第二比较子电路的输出端电连接，所述nmos管m1的栅极分别与所述电阻r12的一端、nmos管m2的栅极、电阻r18的一端、电阻r4的一端和二极管d3的负极电连接，nmos管m1的源极分别与电阻r12的另一端、nmos管m2的源极电连接，nmos管m2的漏极与电阻r5的另一端电连接；
40.电阻r14的另一端与电容c14的一端电连接，所述电容c14的另一端与第二驱动子电路的输出端电连接；
41.所述电阻r4的另一端、二极管d3的正极均接地。
42.优选地，所述第一延时子电路还包括电阻r14、电阻r13、二极管d2、电容c1和nmos管m6，其中：
43.nmos管m6的栅极分别与电阻r21的另一端、二极管d2的负极、电阻r14的一端、电阻r13的一端电连接，所述电阻r13的另一端与电容c1的一端电连接，电容c1的另一端与所述第一驱动子电路的输出端电连接；
44.所述nmos管m6的源极、二极管d2的正极、电阻r14的另一端均接地。
45.与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：
46.本实用新型提供了一种锂电池无开关防打火电路，主要应用在电动车领域，在放电时通过检流电阻来区分主放电回路和预放电回路，通过本实用新型能有效避免电源与车上的电容连接时接插件部分产生打火导致部分器件损坏的问题。
附图说明
47.图1为本实用新型的电路结构示意图。
具体实施方式
48.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
49.为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
50.对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
51.下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。
52.实施例1
53.本实施例提供一种电池无开关防打火保护电路，与电池的主放电回路和预放电回路电连接，如图1所示，包括用于检测主放电回路电流的检流电阻rn1、用于检测预放电回路电流的检流电阻rn2、第一比较子电路、第二比较子电路、第一延时子电路、第二延时子电路、与非门子电路、第一驱动子电路和第二驱动子电路，其中：
54.所述第一比较子电路的输入端与检流电阻rn1并联连接，所述第一比较子电路的输出端与第一延时子电路的输入端电连接，第一延时子电路的输出端与所述与非门子电路的第一输入端电连接；
55.所述第二比较子电路的输入端与检流电阻rn2并联连接，所述第二比较子电路的输出端与第二延时子电路的输入端电连接，所述第二延时子电路的输出端与所述与非门子电路的第二输入端电连接；
56.所述与非门子电路的输出端分别与所述第一驱动子电路的输入端和第二驱动子电路的输入端电连接；
57.所述第一驱动子电路的输出端与主放电回路中的驱动nmos管的栅极电连接，所述第二驱动子电路的输出端与预放电回路中的驱动nmos管的栅极电连接。
58.所述第一比较子电路包括运放器u4、比较器u5、电阻r22、电阻r23、电阻r24、电阻r19和电阻r20，其中：
59.所述电阻r22的一端与所述检流电阻rn1的一端电连接，所述电阻r22的另一端分别与所述电阻r24的一端、运放器u4的反向输入端电连接；
60.所述电阻r23的一端与所述检流电阻rn1的另一端电连接，所述电阻r23的另一端与所述运放器u4的同相输入端电连接；
61.所述运放器u4的输出端分别与所述电阻r24的另一端、比较器u5的反向输入端电连接；
62.所述比较器u5的同相输入端分别与电阻r19的一端、电阻r20的一端电连接，所述比较器u5的输出端与所述第一延时子电路的输入端电连接；
63.所述比较器u5的负压电源端、运放器u4的负压电源端、电阻r20的另一端均接地，所述比较器u5的正压电源端、运放器u4的正压电源端、电阻r19的另一端接3.3v电压。
64.所述第二比较子电路包括运放器u1、比较器u2、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r3、电阻r1、电阻r2和电容c5，其中：
65.所述电阻r6的一端接地，所述电阻r6的另一端分别与所述电阻r8的一端、运放器u1的反向输入端电连接；
66.所述电阻r7的一端与所述检流电阻rn2的一端电连接，所述电阻r7的另一端与所述运放器u1的同相输入端电连接；
67.所述运放器u1的输出端分别与所述电阻r8的另一端、电阻r3的一端电连接；
68.所述电阻r3的另一端分别与所述电容c5的一端、比较器u2的反向输入端电连接，所述比较器u2的同相输入端分别与电阻r1的一端、电阻r2的一端电连接，所述比较器u2的输出端与所述第二延时子电路的输入端电连接；
69.所述运放器u1的负压电源端、比较器u2的负压电源端、电容c5的另一端、电阻r2的另一端均接地，所述比较器u5的正压电源端、运放器u4的正压电源端、电阻r1的另一端接3.3v电压。
70.所述第一延时子电路包括电阻r21、电容c15和二极管d1，其中：
71.所述第一比较子电路的输出端分别与所述电阻r21的一端、二极管d1的负极电连接，所述电阻r21的另一端分别与所述二极管d1的正极、所述与非门子电路的第一输入端、电容c15的一端电连接，电容c15的另一端接地。
72.所述第二延时子电路包括电阻r5、电阻r9和电容c7，其中：
73.所述电阻r5的一端与所述第二比较子电路的输出端电连接，所述电阻r5的另一端与所述电阻r7的一端电连接，所述电阻r7的另一端分别与所述与非门子电路的第二输入端、电容c7的一端电连接，所述电容c7的另一端接地。
74.所述与非门子电路包括二极管d4、二极管d5、电阻r10、电阻r11和nmos管m3，其中：
75.所述二极管d4的负极与所述第二延时子电路的输出端电连接，所述二极管d4的正极分别与电阻r10的一端、nmos管m3的栅极电连接；
76.所述二极管d5的负极与所述第一延时子电路的输出端电连接，所述二极管d5的正极分别与电阻r10的一端、nmos管m3的栅极电连接；
77.nmos管m3的漏极分别与所述第一驱动子电路的输入端、第二驱动子电路的输入端电连接；
78.所述电阻r10的另一端接3.3v电压；
79.nmos管m3的源极接地；
80.所述电阻r11的一端与11v电源电连接，所述电阻r11的另一端分别与第一驱动子电路的第一输入端和第二驱动子电路的输入端电连接。
81.所述第二驱动子电路包括电阻r15、nmos管m4、与非门u3a和与非门u3b，其中：
82.nmos管m4的栅极分别与电阻r11的另一端、所述与非门子电路的输出端电连接，所述nmos管m4的漏极分别与所述与非门u3a的第一输入端、电阻r15的一端电连接，电阻r15的另一端接11v电源，所述与非门u3a的第二输入端接放电保护信号，所述与非门u3a的输出端分别与所述与非门u3b的第一输入端、第二输入端电连接，所述与非门u3b的输出端输出用于驱动所述预放电回路的驱动电压。
83.所述第一驱动子电路包括与非门u3c和与非门u3d，其中：
84.与非门u3c的第一输入端分别与电阻r11的另一端、与非门子电路的输出端电连接，与非门u3c的第二输入端接放电保护信号，所述与非门u3c的输出端分别与所述与非门u3d的第一输入端、第二输入端电连接，所述与非门u3d的输出端输出用于驱动所述主放电回路的驱动电压。
85.第二延时子电路还包括nmos管m1、nmos管m2、电阻r12、电阻r18、电阻r4、二极管d3和电容c14，其中：
86.nmos管m1的漏极与第二比较子电路的输出端电连接，所述nmos管m1的栅极分别与
所述电阻r12的一端、nmos管m2的栅极、电阻r18的一端、电阻r4的一端和二极管d3的负极电连接，nmos管m1的源极分别与电阻r12的另一端、nmos管m2的源极电连接，nmos管m2的漏极与电阻r5的另一端电连接；
87.电阻r14的另一端与电容c14的一端电连接，所述电容c14的另一端与第二驱动子电路的输出端电连接；
88.所述电阻r4的另一端、二极管d3的正极均接地。
89.所述第一延时子电路还包括电阻r14、电阻r13、二极管d2、电容c1和nmos管m6，其中：
90.nmos管m6的栅极分别与电阻r21的另一端、二极管d2的负极、电阻r14的一端、电阻r13的一端电连接，所述电阻r13的另一端与电容c1的一端电连接，电容c1的另一端与所述第一驱动子电路的输出端电连接；
91.所述nmos管m6的源极、二极管d2的正极、电阻r14的另一端均接地。
92.在具体实施过程中，当电池没有安装时，主放电回路和预放电回路的电流都为0a，检流电阻rn1和rn2上的电压都为0v，主放电回路检测的电流经过运放器u4放大后和比较器u5正输入端比较，比较结果(vd)为高电平；预放电回路检测的电流经过运放器u1放大后和比较器u2正输入端比较，比较结果(vc)为高电平，ve和vd都为高电平，va电平由默认状态决定——电阻r10上拉到3.3v，nmos管m3导通，vf输出低电平，分为两部分：对于主放电回路驱动，通过与非门u3c后输出高电平，再过与非门u3d反向输出低电平；对于预放电回路驱动：vf输入低电平后给到nmos管m4，nmos管m4截止，与非门u3a第一输入端上拉，经过与非门u3a后输出低电平，再经过与非门u3b反向后输出高电平，因此最终给到主放电回路的nmos管的驱动信号为低电平，给到预放电回路的驱动电压为高电平，此时主放电回路的驱动nmos管关闭，预放电回路的驱动nmos管打开。此时预放电电流只允许较小电流通过。
93.当电池装车过程，接上电池后，经过预放电回路小电流给控制器电容充电，预放电回路有电流，由于此时只打开了预放电回路，电流因为r26的限制，不会造成连接端子打火，经过电阻r5和电容c7延时100ms左右ve降低到1v以下，由高电平转为低电平，va被拉低，nmos管m3截止，vf脚上拉到11v，分为两部分：第一驱动子电路经过两个与非门(u3c、u3d)后输出高电平；第二驱动子电路由于vf高电平，nmos管m4将会导通，输出低电平到u3a的第一输入端，后经过两个与非门(u3a、u3b)后输出低电平。最终给到主放电回路mos的驱动电压为高电平，给到预放电回路mos的驱动电压为低电平，主放电回路的驱动nmos管打开，预放电回路的驱动nmos管关闭，实现小电流到大电流的过度，经过预放电回路小电流给控制器电容充电到接近充满。
94.当处于骑行状态时，有大于等于主放电回路判断电流则为稳定状态，主放电回路的驱动nmos管打开，预放电回路的驱动nmos管关闭。
95.当电池装车后由骑行转为静止过程，检流电阻rn1两端电压降低到小于主放电回路判断电流，主放电回路检测的电压经过比较器u5后输出高电平，经过r21给c5充电，延时一段时间，vd由低电平转为高电平，预放电回路检测的电压经过比较器u2后(vc)输出高电平，va电平由默认状态决定——电阻r10上拉到3.3v，nmos管m3导通，vf输出低电平，分为两部分：第一驱动子电路通过与非门u3c后输出高电平，再通过与非门u3d反向输出低电平；第二驱动子电路由于vf输入低电平后给到nmos管m4，nmos管m4截止，与非门u3a的第一输入端
上拉，经过与非门u3a与非门后输出低电平，再经过与非门u3b反向后输出高电平，因此最终给到主放电回路的驱动电压为低电平，给到预放电回路的驱动电压为高电平，转为主放电回路的驱动nmos管关闭，预放电回路的驱动nmos管打开状态。但是这种状态是不稳定的，转为主放电mos关闭，预放电mos打开状态后，检测到预放电回路电流大于预放电判断电流值则ve翻转为低电平，然后nmos管m1和nmos管m2会导通一下，va马上翻转为低电平，又转回到主放电回路的驱动nmos管打开，预放电回路的驱动nmos管关闭状态。如此反复。
96.车上待机是主放电mos打开10s，关闭1ms。
97.预放电判断电流设计是小于车上待机电流的。
98.然后m1和m2电路作用是在车上骑行转待机，转为预放电打开状态检测到预放电回路电流则延时1ms左右就切换回主放电mos打开状态，防止在车上待机过程中转为骑行状态，车子断电
99.从车上拔出电池，两个放电回路电流都为0，va为高电平。打开预放电mos，关闭主放电mos。
100.相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
101.附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
102.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。