放电管理电路的制作方法

本发明涉及电池放电管理领域，尤其涉及一种放电管理电路。

背景技术：

目前市面上的锂电池pack存在一个问题，在锂电池pack接大容量的充电器或者放电设备时，往往会向这些设备放电。但是，因为这些设备自身有很大的电容，会导致放电时电流过大，从而使接线端子打火、产生火花。因此，导致用户使用时，存在很大的心理压力；而且，过大的电流会损害锂电池pack和触发bms(电池管理系统)的短路保护，使得无法进行放电操作，体验感非常差。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种放电管理电路，在电路中设置放电电路和放电预启回路，通过控制电路对锂电池pack的放电电流进行采样，并在放电电流过大时，通过控制器断开放电电路、闭合缓冲开关，利用放电预启回路限制电流的方式充电，能够解决电流过大产生火花的问题，避免了锂电池pack和负载的损坏，降低了用户的心理压力，且能够避免触发短路保护，提高用户的体验感。

为解决上述问题，本发明采用的一个技术方案为：一种放电管理电路，所述放电管理电路包括：放电电路、放电预启回路以及控制电路，所述放电电路、放电预启回路分别与锂电池pack、所述控制电路连接；所述放电电路包括至少一个放电开关、第一电阻，所述放电开关的第一端与所述锂电池pack连接，第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与负载连接；所述放电预启回路包括缓冲开关、第二电阻，所述缓冲开关一端与所述锂电池pack连接，另一端通过所述第二电阻与所述第一电阻的第二端连接，所述缓冲开关为常开开关，所述第二电阻为限流电阻；所述控制电路包括控制器、电压比较电路，所述控制器的控制端包括第一控制端、第二控制端，所述第一控制端与所述放电开关的控制端连接，所述第二控制端与缓冲开关的控制端连接，所述电压比较电路与所述控制器连接，且所述电压比较电路的采样端分别与所述第一电阻的第一端、第二端连接，所述控制器通过所述电压比较电路确定所述第一电阻的第一端的电压大于第二端的电压时，通过所述控制端控制所述放电开关断开所述放电电路，闭合所述缓冲开关，通过所述放电预启回路进行放电。

进一步地，所述放电开关为场效应晶体管，所述缓冲开关为继电器。

进一步地，所述采样端包括第一采样端、第二采样端，所述第一采样端与所述第一电阻的第一端连接，第二采样端与所述第一电阻的第二端连接。

进一步地，所述电压比较电路包括运算放大器、第三电阻、第五电阻、第四电阻、第六电阻、第七电阻，所述第三电阻的第一端与所述第二采样端连接，第二端分别与所述运算放大器的反相输入端、第五电阻的第一端连接，所述第四电阻的第一端与所述第一采样端连接，第二端与所述运算放大器的正相输入端、第六电阻的第一端连接，所述第七电阻的第一端与所述运算放大器的输出端连接，第二端与所述第五电阻的第二端连接，所述运算放大器的正侧电源引脚、负侧电源引脚、第七电阻的第二端、第六电阻的第二端均与所述负载的正极连接。

进一步地，所述电压比较电路还包括第一电容、第二电容，所述第一电容的一端与所述第二采样端连接，另一端与所述第五电阻的第一端连接，所述第二电容的一端与所述第四电阻的第二端连接，另一端与所述第六电阻的第二端连接。

进一步地，所述控制电路还包括开关控制电路、电平拉低电路，所述控制器的信号控制端、控制端与所述开关控制电路连接，所述电平拉低电路分别与所述信号控制端、电压比较电路连接，根据所述电压比较电路的电压比较信号拉低所述信号控制端的电平以改变所述控制端的信号。

进一步地，所述电平拉低电路包括光耦、第一三极管、第二三极管，所述光耦的第一输入端与所述第七电阻的第二端连接，第二输入端与所述第六电阻的第二端连接，所述光耦的第一输出端与电源连接，第二输出端与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的集电极与所述信号控制端连接，发射极接地。

进一步地，所述开关控制电路包括第三三极管、第四三极管，所述第三三极管的基极与所述信号控制端、第二三极管的集电极连接，发射极接地，集电极与所述第四三极管的基极连接，所述第四三极管的集电极与所述第一控制端连接，发射极、基极均与所述负载的正极连接。

进一步地，所述控制器包括计时模块，所述控制器通过所述计时模块判断所述缓冲开关闭合的时间是否达到预设时间，若是，则通过所述控制端控制所述放电开关导通所述放电电路，断开所述缓冲开关。

进一步地，所述控制器包括计数模块，所述控制器通过所述计数模块判断单次放电时，所述缓冲开关闭合的次数是否超过预设值，若是，则通过所述控制端断开所述缓冲开关。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：在电路中设置放电电路和放电预启回路，通过控制电路对锂电池pack的放电电流进行采样，并在放电电流过大时，通过控制器断开放电电路、闭合缓冲开关，利用放电预启回路限制电流的方式充电，能够解决电流过大产生火花的问题，避免了锂电池pack和负载的损坏，降低了用户的心理压力，且能够避免触发短路保护，提高用户的体验感。

附图说明

图1为本发明放电管理电路一实施例的电路图；

图2为本发明放电管理电路中放电电路和放电预启回路一实施例的电路图；

图3为本发明放电管理电路中控制电路的部分电路图；

图4为本发明放电管理电路的工作流程一实施例的示意图。

图中：bat+、锂电池pack正极；q1、场效应晶体管；ctrl1、第一控制端；ctrl2、第二控制端；k1、缓冲开关；r1、第二电阻；loadcur+、第一采样端；loadcur-、第二采样端；r2、第一电阻；load+、负载的正极；c1、第一电容；r3、第三电阻；r5、第五电阻；r4、第四电阻；r6、第六电阻；c2、第二电容；u2a、运算放大器；r7、第七电阻；r8、第八电阻；r9、第九电阻；r10、第十电阻；q2、第一三极管；u1、光耦；r11、第十一电阻；q3、第二三极管；r12、第十二电阻；ctrlmcu、信号控制端；q3、第二三极管；r13、第十三电阻；r14、第十四电阻；q4、第三三极管；r15、第十五电阻；d1、第一二极管；r16、第十六电阻；q5、第四三极管。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

请参阅图1-4，其中，图1为本发明放电管理电路一实施例的电路图；图2为本发明放电管理电路中放电电路和放电预启回路一实施例的电路图；图3为本发明放电管理电路中控制电路的部分电路图；图4为本发明放电管理电路的工作流程一实施例的示意图。其中，图3为控制器电路中控制器以外的电路的电路图，结合附图1-4对本发明放电管理电路作详细说明。

在本实施例中，放电管理电路包括：放电电路、放电预启回路以及控制电路，放电电路、放电预启回路分别与锂电池pack、控制电路连接；放电电路包括至少一个放电开关、第一电阻r2，放电开关的第一端与锂电池pack连接，第二端与第一电阻r2的第一端连接，第一电阻r2的第二端与负载连接；放电预启回路包括缓冲开关k1、第二电阻r1，缓冲开关k1一端与锂电池pack连接，另一端通过第二电阻r1与第一电阻r1的第二端连接，缓冲开关k1为常开开关，第二电阻r1为限流电阻；控制电路包括控制器、电压比较电路，控制器的控制端包括第一控制端ctrl1、第二控制端ctrl2，第一控制端ctrl1与放电开关的控制端连接，第二控制端ctrl2分别与缓冲开关k1的控制端连接，且电压比较电路的采样端分别与第一电阻r2的第一端、第二端连接，控制器通过电压比较电路确定第一电阻r2的第一端的电压大于第二端的电压时，通过控制端控制放电开关断开放电电路，闭合缓冲开关k1，通过放电预启回路进行放电。

在本实施例中，放电开关为场效应晶体管q1，缓冲开关k1为继电器。

在一个具体的实施例中，场效应晶体管q1的数量为一个，其漏极与锂电池pack正极bat+连接，源极与第一电阻r2的第一端连接，继电器的活动触点与锂电池pack正极bat+连接，静触点与第二电阻r1的第一端连接。

在本实施例中，锂电池pack为锂电池，在其他实施例中，还可以为蓄电池、直流稳压电源以及其他能够提供直流电的设备。

在本实施例中，第一控制端ctrl1与放电开关的控制端连接，第二控制端ctrl2与继电器的一个线圈引脚，继电器的另一个线圈引脚接地。

在本实施例中，负载为内部设置有大电容的器件，在其他实施例中，也可为锂电池pack向其放电时容易导致产生引起短路保护的器件。

在本实施例中，控制器为单片机，在其他实施例中，电池起也可以为dsp、soc、cpu、电源管理芯片以及其他能够输出不同电平的信号控制放电开关和缓冲开关k1动作的器件。

在本实施例中，第二电阻r1限制通过的电流小于锂电池pack连接的电池管理系统触发短路保护的短路电流的最小值。

在本实施例中，电压比较电路包括运算放大器u2a、第三电阻r3、第五电阻r5、第四电阻r4、第六电阻r6、第七电阻r7，第三电阻r3的第一端与第二采样端loadcur-连接，第二端分别与运算放大器u2a的反相输入端、第五电阻r5的第一端连接，第四电阻r4的第一端与第一采样端loadcur+连接，第二端与运算放大器u2a的正相输入端、第六电阻r6的第一端连接，第七电阻r7的第一端与运算放大器u2a的输出端连接，第二端与第五电阻r5的第二端连接，运算放大器u2a的正侧电源引脚、负侧电源引脚、第七电阻r7的第二端、第六电阻r6的第二端均与负载的正极load+连接。电压比较电路通过判断第三电阻r3的第一端电压与第四电阻r4的第二端电压的大小输出电压比较信号。

在本实施例中，电压比较电路还包括第一电容c1、第二电容c2，第一电容c1的一端与第二采样端loadcur-连接，另一端与第五电阻r5的第一端连接，第二电容c2的一端与第四电阻r4的第二端连接，另一端与第六电阻r6的第二端连接。

在本实施例中，控制电路还包括开关控制电路、电平拉低电路，控制器的信号控制端ctrlmcu、控制端与开关控制电路连接，电平拉低电路分别与信号控制端ctrlmcu、电压比较电路连接，根据电压比较电路的电压比较信号拉低信号控制端ctrlmcu的电平以改变控制端的信号。

在本实施例中，电平拉低电路包括光耦u1、第一三极管q2、第二三极管q3，光耦u1的第一输入端与第七电阻r7的第二端连接，第二输入端与第六电阻r6的第二端连接，光耦u1的第一输出端与电源连接，第二输出端与第二三极管q3的基极连接，第二三极管q3的集电极与信号控制端ctrlmcu连接，发射极接地。

在本实施例中，电源的电压位于第二三极管q3的导通电压范围内，其具体大小，可根据用户需求设置。

在一个具体的实施例中，电源的电压为3.3v。

在本实施例中，在本实施例中，电平拉低电路还包括第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10以及第十一电阻r11，第八电阻r8的第一端与第七电阻r7的第一端连接，第二端与第一三极管q2的基极连接，第九电阻r9的第一端与第七电阻r7的第二端连接，第二端与光耦u1的第一输入端连接，第十电阻r10的第一端与电源的正极连接，第二端与光耦u1的第一输出端连接，第十一电阻r11的第一端与光耦u1的第二输出端连接，第二端接地。

在本实施例中，开关控制电路包括第三三极管q4、第四三极管q5，第三三极管q4的基极与信号控制端ctrlmcu、第二三极管q3的集电极连接，发射极接地，集电极与第四三极管q5的基极连接，第四三极管q5的集电极与控制端连接，发射极、基极均与负载的正极连接。其中，第四三极管q5的集电极与第一控制端ctrl1连接。

在本实施例中，开关控制电路还包括第十二电阻r12、第十五电阻r15、第十四电阻r14、第十六电阻r16以及第一二极管。其中，第十一电阻r11的第一端与信号控制端ctrlmcu连接，第二端与第三三极管q4的基极连接，第十三电阻r13的第一端与第十二电阻r12的第二端连接，第二端接地，第十四电阻r14的第一端与第三三极管q4的发射极连接，第二端接地，第十五电阻r15的第一端与第一二极管的阴极连接，第二端与第三三极管q4的集电极连接，第一二极管的阳极与第十六电阻r16的第二端连接，第十六电阻r16的第一端与负载的正极load+连接。

在本实施例中，控制器包括计时模块，控制器通过计时模块判断缓冲开关k1闭合的时间是否达到预设时间，若是，则通过控制端控制放电开关导通放电电路，断开缓冲开关k1。

在本实施例中，管理电路中还可以设置一些快速关断场效应晶体管q1的辅助电路，加速场效应晶体管q1的截止。

在本实施例中，控制器包括计数模块，控制器通过计数模块判断单次放电时，缓冲开关k1闭合的次数是否超过预设值，若是，则通过控制端断开缓冲开关k1。

在一个具体的实施例中，预设值为3，预设值和预设时间均存储在控制器中。

下面通过控制电路的工作流程进行进一步说明。

负载的正极load+和第二采样端loadcur-是等电位，通过检测第二电阻r1上转换出来的电压值，来进行放电限流控制，其中，第三电阻r3的第一端电压为设定的阈值电压，第四电阻r4的第二端电压为放电电流经过第二电阻r1时，第二电阻r1上的电压通过第四电阻r4和第六电阻r6分压得到的电压值。通过电压比较电路，进行迅速电位切换，如果第四电阻r4的第二端电压>第三电阻r3的第一端电压，则运算放大器u2a的输出端为高电平，光耦u1动作，第二三极管q3的基极为高电平，则第三三极管q4的基极电压强制被拉成低电平，单片机控制被强制失效，第四三极管q5的基极电压也随之变成高电平，这时候，第一控制端ctrl1的电压为低电平(关闭场效应晶体管q1，使其截止)。

同时，单片机检测到放电短路保护的信号，则通过第二控制端ctrl2迅速打开继电器，通过第二电阻r1的限流作用限制电流对负载进行预充，达到预设时间后，关闭继电器，重新打开场效应晶体管q1，进行正常供电。

如果反复进行3轮预充，通过放电电路供电仍然触发短路保护，则停止预充，判断满足短路保护条件，进行短路保护。

在本实施例中，通过锂电池pack进行放电时，还可以先闭合缓冲开关k1，通过放电预启回路对负载放电后，再延时一段时间后关断放电预启回路，打开放电电路。在通过放电电路进行放电时对经过第一电阻r2的电流进行监控，在电流大于预设阈值时关闭放电电路，并在放电电路关闭3次后，通过电池管理系统或其他短路保护器件启动短路保护。其中，延时的时间长度，可根据实际情况进行设置，在此不做限定。

有益效果：本发明的放电管理电路在电路中设置放电电路和放电预启回路，通过控制电路对锂电池pack的放电电流进行采样，并在放电电流过大时，通过控制器断开放电电路、闭合缓冲开关，利用放电预启回路限制电流的方式充电，能够解决电流过大产生火花的问题，避免了锂电池pack和负载的损坏，降低了用户的心理压力，且能够避免触发短路保护，提高用户的体验感。

其中，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，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。