一种电池保护电路及系统的制作方法

本申请涉及电源电池技术领域，尤其涉及一种电池保护电路及系统。

背景技术：

目前，各种电动车越来越受欢迎，例如：电动扭扭车、电动平衡车等，一般这些电动车都采用锂电池进行供电，在使用时可能存在上坡操作，此时电机需要加大马力进行爬坡，导致电池放电电流急剧增加；然而，电芯存在较大的等效内阻，导致电芯输出电压下降，严重时导致电芯输出电压低于传统电池保护电路的过电压放电保护阈值，使电池保护电路进入过电压放电保护状态，禁止输出电流，表现为系统出现突然断电。一般电动平衡车中还安装了平衡辅助系统，来帮助使用者进行平衡，避免使用者从电动车上摔下来。

但上述的突然断电可能导致系统停电，这样平衡辅助系统也无法工作，导致使用者可能从电动车上摔下来的情况。目前需要进行改善，来提高使用者的客户体验效果。

技术实现要素：

本申请实施例提出了一种电池保护电路及系统，以解决现有技术中突然断电可能导致系统停电进而导致使用者可能从电动车上摔下来的技术问题。

第一个方面，本申请实施例提供了一种电池保护电路，包括：补偿型过放电检测电路、平均采样电路avr和控制电路；所述补偿型过放电检测电路分别与所述控制电路、平均采样电路avr相连；所述平均采样电路avr用于采集放电电流；

补偿型过放电检测电路检测电芯电压低于过放电检测电压阈值时，所述控制电路通过输出放电控制信号do1切断放电控制开关md；所述过放电检测电压阈值与放电电流负相关。

第二个方面，本申请实施例提供了一种电池保护系统，包括上述电池保护电路、放电控制开关md、充电控制开关mc、电芯和电流采样电阻ri；所述补偿型过放电检测电路与所述电芯正极、电芯负极相连；所述平均采样电路avr与所述电流采样电阻ri的第一端相连，所述电流采样电阻ri的第二端与电芯负极相连；所述控制电路分别与放电控制开关md、充电控制开关mc相连，所述放电控制开关md一端与充电控制开关mc相连、另一端与所述电流采样电阻ri的第一端相连。

有益效果如下：

传统的过放电检测电路采用恒定的过放电检测阈值，由于本申请实施例所提供的电池保护电路及系统，将现有的过放电检测电路改为补偿型过放电检测电路，所述过放电保护电压阈值可以随着放电电流的增加而减小，利用补偿后的过放电检测电压阈值与电芯电压比较，从而可以更精细的控制电池放电，在放电电流急剧增加的情况下，可以通过对过放电保护电压阈值进行补偿，使得过放电保护阈值减小，确保电芯电压不会低于过放电保护电压阈值，避免电池保护电路进入过放电保护状态而突然断电的情况，进而降低使用者从电动车上摔下来的可能性。

附图说明

下面将参照附图描述本申请的具体实施例，其中：

图1示出了本申请实施例中电池保护电路的结构示意图一；

图2示出了本申请实施例中电池保护电路的结构示意图二；

图3示出了本申请实施例中补偿型过放电检测电路的结构示意图一；

图4示出了本申请实施例中补偿型过放电检测电路的结构示意图二。

具体实施方式

为了使本申请的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本说明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

针对现有技术的不足，本申请实施例提出了一种电池保护电路及系统，下面进行说明。

图1示出了本申请实施例中电池保护电路的结构示意图一，如图所示，所述电池保护电路(图1虚线框内的结构部分)可以包括：补偿型过放电检测电路和控制电路；所述补偿型过放电检测电路分别与所述控制电路、平均采样电路avr相连；所述平均采样电路avr用于采集放电电流；

补偿型过放电检测电路检测电芯电压低于过放电检测电压阈值时，所述控制电路通过输出放电控制信号do1切断放电控制开关md；所述过放电检测电压阈值与放电电流负相关。

由于本申请实施例所提供的电池保护电路，将现有的过放电检测电路改为补偿型过放电检测电路，所述过放电保护电压阈值可以随着放电电流的增加而减小，利用补偿后的过放电检测电压阈值与电芯电压比较，从而可以更精细的控制电池放电，避免突然断电的情况，进而降低使用者从电动车上摔下来的可能性。

图2示出了本申请实施例中电池保护电路的结构示意图二，如图所示，所述电池保护电路(图2虚线框内的结构部分)可以进一步包括：过充电检测电路，所述过充电检测电路一端与所述控制电路相连另一端与电芯正极相连；所述过充电检测电路检测电芯电压超过预设的过充电检测电压阈值时，所述控制电路通过输出充电控制信号co1切断充电控制开关mc。

实施中，所述电池保护电路可以进一步包括：充电过流检测电路，所述充电过流检测电路一端与所述控制电路相连、另一端与所述电流采样电阻ri的第一端相连；所述充电过流检测电路检测所述电流采样电阻ri上的电压降小于预设的充电过流检测电压阈值时，所述控制电路通过输出充电控制信号co1切断充电控制开关mc。

实施中，所述电池保护电路可以进一步包括：放电过流检测电路，所述放电过流检测电路一端与所述控制电路相连、另一端与所述电流采样电阻ri的第一端相连；所述放电过流检测电路检测所述电流采样电阻ri上的电压降大于预设的放电过流检测阈值时，所述控制电路通过输出放电控制信号do1切断放电控制开关md。

实施中，所述放电控制开关md和充电控制开关mc均可以为nmos管，所述放电控制开关md的栅极和所述充电控制开关mc的栅极均与所述控制电路相连，所述放电控制开关md的漏极与所述充电控制开关mc的漏极相连，所述放电控制开关md的源极与所述电流采样电阻ri的第一端相连，所述充电控制开关mc的源极与电压检测端vm相连。

实施中，所述补偿型过放电检测电路可以基于平均采样电路avr得到的采样电压via确定当前放电电流的大小处于多个放电级别中的哪一个级别，并选定该放电级别对应的过放电检测电压阈值，其中每个放电级别对应一个过放电检测电压阈值；放电级别越高，过放电检测电压阈值越小，放电级别越高，放电电流越大。

实施中，所述补偿型过放电检测电路可以包括：第一比较器comp1、第二比较器comp2和选择器mux2，所述第一比较器comp1的第一输入端与所述平均采样电路avr相连，所述第一比较器comp1的输出端与所述选择器mux2的控制端相连，所述选择器mux2的输出端与所述第二比较器comp2的第二输入端相连，所述第二比较器comp2的第一输入端与电芯正极相连，所述第二比较器comp2的输出端与所述控制电路相连；

在所述第一输入端的输入电压高于预设电压时，所述第一比较器comp1输出第一控制信号，所述选择器mux2根据所述第一控制信号输出第一过放电检测电压阈值；

在所述第一输入端的输入电压低于预设电压时，所述第一比较器comp1输出第二控制信号，所述选择器mux2根据所述第二控制信号输出第二过放电检测电压阈值；

所述第一过放电检测电压阈值低于所述第二过放电检测电压阈值。

本申请实施例可以采用分段式补偿的方式，对过放电检测电压阈值进行补偿，使得过放电检测电压阈值根据放电电流的变化而变化。

图3示出了本申请实施例中补偿型过放电检测电路的结构示意图一，如图所示，本申请实施例以两段式补偿为例进行了说明。

本领域技术人员还可以根据实际需要设置多段式补偿，多段式补偿只需要将预设电压设置为多个(例如：vith1、vith2、vith3)、并将选择器中的过放电检测电压阈值同样设置为多个：

第一输入端的输入电压低于第一预设电压vith1时，比较器comp101输出第一控制信号，所述选择器mux2根据所述第一控制信号输出第一过放电检测电压阈值；

第一输入端的输入电压高于第一预设电压vith1且低于第二预设电压vith2时，比较器comp101输出所述输入电压至比较器comp102，比较器comp102输出第二控制信号，所述选择器mux2根据所述第二控制信号输出第二过放电检测电压阈值；

第一输入端的输入电压高于第二预设电压vith2且低于第三预设电压vith3时，比较器comp101输出所述输入电压至比较器comp102，所述比较器comp102输出第三控制信号，所述选择器mux2根据所述第三控制信号输出第三过放电检测电压阈值；

第一输入端的输入电压高于第三预设电压vith3时，比较器comp101输出所述输入电压至比较器comp102，比较器comp102输出所述输入电压至比较器comp103，所述比较器comp103输出第四控制信号，所述选择器mux2根据所述第四控制信号输出第四过放电检测电压阈值；

…

以此类推。

采用上述方式，选择器mux2中预设的过放电检测电压阈值的数量比第一比较器comp1中预设的电压值数量至少多一个。

本领域技术人员还可以采用其他方式实现多段式补偿的目的，本申请对此不作限制。

为了避免电池保护电路受到噪声干扰，本申请实施例还可以采用如下方式实施。

实施中，所述第一比较器comp1和/或第二比较器comp2可以为迟滞型比较器。

本申请实施例中，比较器comp1、comp2可以均为迟滞型比较器，这样避免受噪声干扰。

图4示出了本申请实施例中补偿型过放电检测电路的结构示意图二，如图所示，所述补偿型过放电检测电路包括：乘法器、减法器和第三比较器comp3，所述乘法器一输入端与所述平均采样电路avr相连，所述乘法器的输出端与所述减法器的输入端相连，所述第三比较器comp3的第一输入端与所述减法器的输出端相连、第二输入端与所述电芯正极相连、输出端与所述控制电路相连；

所述乘法器根据平均采样电路avr输入的电压与预设电压值输出补偿参考电压vci，所述减法器根据预设参考电压vod与所述补偿参考电压vci输出补偿后的过放电检测电压阈值vodci，所述第三比较器comp3比较所述电芯电压vdd与所述过放电检测电压阈值vodci输出控制信号。

本申请实施例可以采用连续式补偿的方式对所述过放电检测电压阈值进行补偿，使得过放电检测电压阈值随放电电流的变化连续的变化。

实施中，所述预设电压值可以为预设电阻值rp与电流采样电阻ri的比值。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种电池保护系统，包括上述电池保护电路、放电控制开关md、充电控制开关mc、电芯和电流采样电阻ri；所述补偿型过放电检测电路与所述电芯正极、电芯负极相连；所述平均采样电路avr与所述电流采样电阻ri的第一端相连，所述电流采样电阻ri的第二端与电芯负极相连；所述控制电路分别与放电控制开关md、充电控制开关mc相连，所述放电控制开关md一端与充电控制开关mc相连、另一端与所述电流采样电阻ri的第一端相连。

图2、图3中所示的整个电路结构均为本申请实施例所提供的电池保护系统的结构示意图。

为了便于本申请的实施，下面以实例进行说明。

图2为本申请实施例的结构示意图，如图所示，可以包括：过充电检测电路、补偿型过放电检测电路、充电过流检测电路、放电过流检测电路、平均采样电路avr、控制电路、nmos开关md、mc、电芯、电流采样电阻ri。

过充电检测电路，检测电芯电压(即vdd和g之间的电压)是否超过过充电检测阈值，如果超过，通过控制电路控制co1为低电平，切断充电控制开关mc，从而实现禁止充电的功能。

充电过流检测电路，通过检测电阻ri上的电压降(即a点和g点的电压差)，当小于充电过流检测阈值时，通过控制电路控制co1为低电平，切断充电控制开关mc，从而实现禁止充电的功能。

放电过流检测电路，通过检测电阻ri上的电压降(即a点和g点的电压差)，当大于放电过流检测阈值时，通过控制电路控制do1为低电平，切断放电控制开关md，从而实现禁止放电的功能。

这些功能(过充电检测、充电过流检测、放电过流检测)与现有技术一样。补偿型过放电检测电路与现有技术不一样。

传统的过放电检测电路采用恒定的过放电检测阈值。本发明中补偿型过放电检测电路采用随放电电流变化的阈值电压。

具体讲可以有两种实现方式：

1)分段式补偿；

2)连续式补偿。

补偿型过放电检测电路检测电芯电压(即vdd和g之间的电压)是否低于过放电检测阈值，如果低于补偿后的过放电检测阈值，通过控制电路控制do1为低电平，切断充电控制开关md，从而实现禁止放电的功能。

图3示出了分段式补偿的结构示意图，如图所示，可以包括：比较器comp1、比较器comp2、选择器mux2。

当via电压高于vith时(即表明放电电流较大)，输出信号oc1为高电平，控制选择器输出等于vodl(较低的放电过放电检测阈值)；

当via电压低于vith时(即表明放电电流较小)，输出信号oc1为低电平，控制选择器输出等于vodh(较高的放电过放电检测阈值)。

在一种优选实施方案中，可以分段更细，例如分三段、或分更多段来精细补偿。

在另一种优选实施方案中，图3中的比较器comp1、comp2可以均为迟滞型比较器，这样避免受噪声干扰。

图4示出了连续式补偿的结构示意图，如图所示，可以包括：乘法器、减法器、比较器comp2。

via信号乘以(rp/ri)的比例，产生补偿参考电压vci；

固定参考电压vod减去vci电压产生补偿的过放电检测阈值vodci；

比较器比较vdd电压和vodci，产生过放电检测信号od。

当vdd电压低于vodci电压时，od信号为低电平，表明为电芯已过放电了。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。