CN205666637U - 一种电池组的供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池组的供电装置，用以解决现有技术中的串联电池组的供电装置存在成本高、可靠性差、使用寿命短的问题。本实用新型提供的供电装置采用电池组单元中的各个电池并联，并在电池组单元的输出端增加升压单元的方案，在保证了输出总功率不变的前提下，实现了得到预设的供电电压的功能，而且，采用电池组单元中的各个电池并联的方案，实现了低成本、高可靠性的供电功能。

Description

一种电池组的供电装置

技术领域

本实用新型涉及电池供电技术领域，尤其涉及一种电池组的供电装置。

背景技术

目前，在高压锂电池的供电装置中，参阅图1所示，通常采用多个锂电池串联的方法，获得较高的电压值，例如：12V的供电装置，通常会采用3节4.2V的锂电池串联以达到12.6V的电压值。

虽然现有技术中的串联供电装置可以实现高压供电，但是，依然存在以下弊端：

(一)在锂电池串联使用时，对锂电池组中的每节锂电池的一致性要求很高，但是，在实际应用中，每节锂电池的寿命是有差异的，这样，在锂电池组中的任意一节锂电池出现老化或者损坏时，将导致整个串联供电装置无法使用，从而无法实现稳定可靠高压供电的功能，即串联供电装置的使用寿命较低。

(二)在利用充电单元为锂电池组充电时，需要采用平衡充电的方法，即需要保持每一节锂电池的充电进度大致相同，否则，会出现部分锂电池已充满，而其它锂电池未充满的情况，进而出现部分锂电池充电过度的情况，为了保证每一节锂电池的充电进度大致相同，需要采用专用芯片或者单片机来控制耗能，即使用一个耗能元件来消耗能量，以降低充电进度较快的锂电池的电压值，上述充电方式虽然可以实现平衡充电，但是，需要引入耗能元件、专用芯片等，实现成本较高。

(三)在供电过程中，需要利用保护单元，对锂电池组中的每一节锂电池进行检测(包括：过压检测、欠压检测、过流检测、短路检测、过温检测等等)，防止由于任意一节锂电池过量放电，导致整个锂电池组报废甚至***的问题出现，而且，在锂电池组串联供电装置中，整个锂电池串联供电装置的可靠性是随着串联的锂电池组的数目成倍数关系下降的，即串联的锂电池越多，可靠性越差。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种电池组的供电装置，用以解决现有技术中的串联电池组的供电装置存在成本高、可靠性差、使用寿命短的问题。

本实用新型实施例提供的一种电池组的供电装置，包括：电池组单元，充电单元，保护单元，以及升压单元；其中，

所述电池组单元的正极分别与所述充电单元的输出端和所述升压单元的输入端相连，所述电池组单元的负极与低电平信号端相连；所述电池组单元中的每一个电池是并联连接的；

所述充电单元的输入端与电压输入端相连；所述充电单元用于在所述电压输入端输入高电平信号时，为所述电池组单元中的每一个电池充电；

所述升压单元的输出端与电压输出端相连；所述升压单元用于将从所述电池组单元的正极输出的电压值拉高至预设的供电电压值，并基于所述电压输出端，输出所述供电电压值。

较佳的，本实用新型实施例提供的上述供电装置，还包括：保护单元，其中，所述保护单元的连接在所述电池组单元的正极和所述电池组单元的负极之间；所述保护单元用于对所述电池组单元进行充放电保护。

较佳的，所述保护单元至少包括：电池保护IC和控制开关，其中，所述电池保护IC的第一输入端与所述电池组单元的正极相连，所述电池保护IC的第二输入端与所述电池组单元的负极相连，所述电池保护IC的控制端与所述控制开关的一端相连，所述电池保护IC的输出端分别与所述的控制开关的另一端和所述升压单元的输入端相连。

较佳的，所述充电单元至少包括：BUCK电源控制器，其中，所述BUCK电源控制器的输入端与所述电压输入端相连，所述BUCK电源控制器的第一输出端与所述电池组单元的正极相连，所述BUCK电源控制器的第二输出端与所述低电平信号端相连。

较佳的，所述升压单元至少包括：控制芯片，电感，MOS管，以及二极管，其中，

所述控制芯片的输入端分别与所述电池组单元的正极和所述电感的一端相连，所述控制芯片的输出端与所述MOS管的栅极相连；

所述电感的另一端分别与所述二极管的正极和所述MOS管的源极相连；

所述MOS管的漏极与所述低电平信号端相连；

所述二极管的负极与所述电压输出端相连。

本实用新型实施例的有益效果如下：

本实用新型实施例提供的一种电池组的供电装置，采用电池组中每个电池并联，并在电池组输出端增加升压电路的供电结构，在保证了输出总功率不变的前提下，实现了能够得到预设的供电电压的功能，而且，本实用新型实施例提供的供电装置的可靠性较高，不会随着并联电池的数目成倍数关系下降。

进一步地，只需要采用单节电池供电装置中的充电电路和保护电路，即可实现对本实用新型中电池组单元的充电和保护，有效地减少了电池组供电装置所需的元器件数目，进而降低了***成本。

附图说明

图1为现有技术中串联电池组供电电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中电池组供电装置的主要结构示意图；

图3为本实用新型实施例中电池组供电装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中电池组供电装置的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了解决现有技术中的串联电池组的供电装置存在成本高、可靠性差、使用寿命短的问题，本实用新型实施例提供了一种电池组的供电装置，采用电池组中每个电池并联，并在电池组输出端增加升压电路的结构装置，在实现高压供电功能的前提下，保证了供电装置的输出总功率不变。

参阅图2所示，本实用新型实施例提供的电池组的供电装置至少包括：电池组单元200，充电单元210，以及升压单元220；其中，

电池组单元200的正极分别与充电单元210的输出端和升压单元220的输入端相连，电池组单元200的负极与低电平信号端相连GND相连，电池组单元200中的每一个电池是并联连接的；

充电单元210的输入端与电压输入端Input相连；充电单元210用于在电压输入端Input输入高电平信号时，为电池组单元200中的每一个电池充电；

升压单元220的输出端与电压输出端Output相连；升压单元220用于将从电池组单元200的正极输出的电压值拉高至预设的供电电压值，并基于电压输出端Output，输出供电电压值。

进一步地，参阅图3所示，在本实用新型实施例提供的上述供电装置中，还可以包括：保护单元230，其中，保护单元230连接在电池组单元200的正极和电池组单元200的负极之间；保护单元230用于对电池组单元200进行充放电保护。

在具体实施时，在本实用新型实施例提供的保护单元230可以有多种具体结构实现其功能，参阅图3所示，保护单元230至少包括：电池保护IC和控制开关SW，其中，电池保护IC的第一输入端与电池组单元200的正极相连，电池保护IC的第二输入端与电池组单元200的负极相连，电池保护IC的控制端与控制开关SW的一端相连，电池保护IC的输出端分别与控制开关SW的另一端和升压单元220的输入端相连。这样，电池保护IC监测到电池组单元200出现过压、欠压、过流、短路和过温等情况时，就会通过控制控制开关SW通断，对电池组单元200的总电压、总电流和温度等进行调整，从而实现对电池组单元200的充放电保护，进而将调整后的电压值输出至升压单元220进行升压，在对电池组单元200进行保护的同时，也保证了升压单元220输出的供电电压值的准确性。

在具体实施时，在本实用新型实施例提供的充电单元210可以有多种具体结构实现其功能，参阅图3所示，充电单元210至少包括：BUCK电源控制器，其中，BUCK电源控制器的输入端与电压输入端Input相连，BUCK电源控制器的第一输出端与电池组单元200的正极相连，BUCK电源控制器的第二输出端与低电平信号端GND相连。这样，在电压输入端Input输入高电平信号VCC时，BUCK电源控制器确定输入的高电平信号VCC过高时，就会将高电平信号VCC拉低至预设阈值，利用拉低后的预设阈值为电池组单元200充电，其中，预设阈值高于电池组单元200的总电压。

在具体实施时，在本实用新型实施例提供的升压单元220可以有多种具体结构实现其功能，参阅图3所示，升压单元220至少包括：控制芯片，电感L1，MOS管M1，以及二极管D1，其中，控制芯片的输入端分别与电池组单元200的正极和电感L1的一端相连，控制芯片的输出端与MOS管M1的栅极相连；电感L1的另一端分别与二极管D1的正极和MOS管M1的源极相连；MOS管M1的漏极与低电平信号端GND相连；电容C1连接在二极管D1的负极和电压输出端Output之间。这样，控制芯片控制MOS管M1导通时，电感L1开始充电，控制芯片控制MOS管M1截止时，电感L1开始放电，即电感L1通过二极管D1为电容C1充电，从而实现将从电池组单元200的正极输出的电压值拉高至预设的供电电压值，其中，二极管D1的作用是为了防止电容C1放电。

下面结合图3所示的供电装置的电路结构示意图，对本实用新型实施例提供的供电装置的工作过程予以描述，下面仅以3节4.2V的锂电池并联为例进行说明。

电压输入端Input输入的高电平信号为5V，BUCK电源控制器将5V的高电平信号拉低至4.5V，并通过4.5V的高电平信号为电池组单元200中的3节4.2V的锂电池充电，以及确定电池组单元200的总电压达到4.2V时，判定对电池组单元200中的每一节锂电池充电完成，关断充电电压。

电池组单元200将4.2V的高电平信号输出至升压单元220，控制芯片控制MOS管M1导通，开始为电感L1充电，确定充电完成时，控制芯片控制MOS管M1截止，电感L1通过二极管D1为电容C1充电，电容C1通过电压输出端Output，输出12.6V的供电电压。

较佳的，在本实用新型实施例提供的供电装置的上述工作过程中，电池保护IC实时监测电池组单元200的总电压、总电流和温度，确定出现过压、欠压、过流、短路和过温等任意一种情况时，就会通过控制控制开关SW的通断，对电池组单元200的总电压、总电流和温度等进行调整，并将调整后的电压值输出至升压单元220进行升压，从而，在保护了电池组单元200的同时，也保证了升压单元220输出的供电电压值的准确性。

参阅图4所示，基于以上实施例，一种电池组的供电方法，包括：

步骤400：将输入的5V高电平信号拉低至4.5V，并通过4.5V的高电平信号为锂电池组中的每一节4.2V的锂电池充电。

步骤401：确定锂电池组的总电压达到4.2V时，判定对锂电池组中的每一节锂电池充电完成，并关断充电电压。

步骤402：将4.2V电压拉高至预设的供电电压12.6V。

较佳的，执行步骤402时，可以采用但不限于以下方式：

首先，控制MOS管M1导通，为电感L1充电，确定充电完成时，控制MOS管M1截止。

然后，电感L1通过二极管D1为电容C1充电。

最后，确定充电完成时，通过电压输出端Output输出12.6V的供电电压。

步骤403：实时监测锂电池组的总电压、总电流和温度等，确定出现过压、欠压、过流、短路和过温等任意一种情况时，通过控制控制开关SW的通断，对锂电池组的总电压、总电流和温度等进行调整。

步骤404：将调整后的电压值拉高至预设的供电电压12.6V。

综上所述，本实用新型实施例中，采用电池组中每个电池并联，并在电池组输出端增加升压电路的供电结构，在保证了输出总功率不变的前提下，实现了能够得到预设的供电电压的功能，而且，本实用新型实施例提供的供电装置的可靠性较高，不会随着并联电池的数目成倍数关系下降。

进一步地，只需要采用单节电池供电装置中的充电电路和保护电路，即可实现对本实用新型中电池组单元的充电和保护，有效地减少了电池组供电装置所需的元器件数目，进而降低了开发成本。

本领域内的技术人员应明白，本实用新型的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本实用新型可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本实用新型可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本实用新型是参照根据本实用新型实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，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实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型实施例的精神和范围。这样，倘若本实用新型实施例的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种电池组的供电装置，其特征在于，包括：电池组单元，充电单元，以及升压单元；其中，

所述电池组单元的正极分别与所述充电单元的输出端和所述升压单元的输入端相连，所述电池组单元的负极与低电平信号端相连；所述电池组单元中的每一个电池是并联连接的；

所述充电单元的输入端与电压输入端相连；所述充电单元用于在所述电压输入端输入高电平信号时，为所述电池组单元中的每一个电池充电；

所述升压单元的输出端与电压输出端相连；所述升压单元用于将从所述电池组单元的正极输出的电压值拉高至预设的供电电压值，并基于所述电压输出端，输出所述供电电压值。

2.如权利要求1所述的供电装置，其特征在于，还包括：保护单元，其中，所述保护单元连接在所述电池组单元的正极和所述电池组单元的负极之间；所述保护单元用于对所述电池组单元进行充放电保护。

3.如权利要求2所述的供电装置，其特征在于，所述保护单元至少包括：电池保护集成电路IC和控制开关，其中，

所述电池保护IC的第一输入端与所述电池组单元的正极相连，所述电池保护IC的第二输入端与所述电池组单元的负极相连，所述电池保护IC的控制端与所述控制开关的一端相连，所述电池保护IC的输出端分别与所述控制开关的另一端和所述升压单元的输入端相连。

4.如权利要求1-3任一项所述的供电装置，其特征在于，所述充电单元至少包括：BUCK电源控制器，其中，所述BUCK电源控制器的输入端与所述电压输入端相连，所述BUCK电源控制器的第一输出端与所述电池组单元的正极相连，所述BUCK电源控制器的第二输出端与所述低电平信号端相连。

5.如权利要求1-3任一项所述的供电装置，其特征在于，所述升压单元至少包括：控制芯片，电感，金属氧化物半导体场效应MOS管，二极管，以 及电容，其中，

所述控制芯片的输入端分别与所述电池组单元的正极和所述电感的一端相连，所述控制芯片的输出端与所述MOS管的栅极相连；

所述电感的另一端分别与所述二极管的正极和所述MOS管的源极相连；

所述MOS管的漏极与所述低电平信号端相连；

所述电容连接在所述二极管的负极和所述电压输出端之间。