CN207117287U - 一种电池组串并联切换电路 - Google Patents

Abstract

一种电池组串并联切换电路，包括：电池单元、切换单元、供电单元和MCU控制单元，电池单元包括第一电池组和第二电池组，切换单元的第一输入端与第一电池组的总正端连接，第二输入端与第二电池组的总正端连接，第三输入端与第一电池组的总负端连接，第四输入端与第二电池组的总负端连接，第一输出端与供电单元的第一输入端连接，第二输出端与供电单元的第二输入端连接；供电单元的第一输出端与MCU控制单元的第一输入端连接，供电单元的第二输出端与MCU控制单元的第二输入端连接；MCU控制单元的输出控制端与切换单元连接。本实用新型通过改变第一电池组和第二电池组的连接关系，实现不同电压的输出，不需要使用大功率的DCDC转换器。

Description

一种电池组串并联切换电路

技术领域

本实用新型涉及电池组供电领域，特别是涉及一种电池组串并联切换电路。

背景技术

现有的对于供电只有一种供电电压，可是电子产品通常具有多种电压需求，那么需要供电电路能够提供多种电压的选择，一般的电路会选择交流变换、直流变换等方式实现，由于电路复杂，导致电路效率较低，发热大，同时也容易出现故障。

供电装置向负载进行供电时，通常为了满足负载的输入电压平台要求，某些特殊负载为满足不同功能，需要输入的电压亦不相同。例如，手机常用充电电压为5V供电电源，部分电器使用的是12V，笔记本通常使用19V电压供电。所以十分需要一种能用简单电路实现多种常用点的输出供电装置。针对上述问题，在现有技术中，在供电装置对负载进行供电时，采用DCDC转换器将供电装置输出的电压转换为负载所需要的电压，虽然DCDC转换器转换电压，但还是存在缺陷。尤其为，当负载所需要的功率电压较小时，DCDC转换器可以很好的满足要求。但一旦负载所需要的功率电压较大时，DCDC转换器就难以满足要求，导致供电装置向负载提供的电压不足，严重时甚至会损坏供电装置的 DCDC转换器，若增大DCDC转换器的功率，势必增加供电装置的成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种电池组串并联切换电路。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种电池组串并联切换电路，包括：电池单元、切换单元、供电单元和MCU 控制单元，所述电池单元包括第一电池组和第二电池组，所述切换单元的第一输入端与所述第一电池组的总正端连接，第二输入端与所述第二电池组的总正端连接，第三输入端与所述第一电池组的总负端连接，第四输入端与所述第二电池组的总负端连接；第一输出端与所述供电单元的第一输入端连接，第二输出端与所述供电单元的第二输入端连接；

所述供电单元的第一输出端与所述MCU控制单元的第一输入端连接，所述供电单元的第二输出端与所述MCU控制单元的第二输入端连接；

所述MCU控制单元的输出控制端与所述切换单元连接。

在其中一个实施例中，所述切换单元包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，所述第一二极管D1的阳极作为所述切换单元的第一输入端，阴极作为所述切换单元的第一输出端；

所述第三二极管D3的阳极作为所述切换单元的第二输入端；

所述第二二极管D2的阴极作为所述切换单元的第三输入端，阳极作为所述切换单元的第二输出端；

所述第四二极管D4的阴极作为所述切换单元的第四输入端；

所述第三开关S3的一端分别与所述第一电池组的总负端、所述第二二极管 D2的阴极和所述第二开关S2的一端连接，另一端分别与所述第二电池组的总正端、所述第三二极管D3的阳极和所述第一开关S1的一端连接；

所述第二开关S2的另一端分别与所述第四二极管D4的阴极和所述第二电池组的总负端连接；

所述第一开关S1的另一端分别与所述第一二极管D1的阳极和所述第一电池组的总正端连接；

所述第二二极管D2的阳极与所述第四二极管D4的阳极连接；

所述第三二极管D3的阴极与所述第一二极管D1的阴极连接。

在其中一个实施例中，所述第一电池组和所述第二电池组电压相等。

在其中一个实施例中，所述第一开关S1为电磁继电器。

在其中一个实施例中，所述第二开关S2为电磁继电器。

在其中一个实施例中，所述第三开关S3为电磁继电器。

在其中一个实施例中，所述供电单元为DCDC转换单元。

在其中一个实施例中，所述第一二极管D1、所述第二二极管D2、所述第三二极管D3和所述第四二极管D4均为肖特基二极管。

本次技术方案相比于现有技术有以下有益效果：

1.通过改变第一电池组和第二电池组的连接关系，实现不同电压的输出，不需要使用大功率的DCDC转换器，节约成本。

2.利用二极管的单向导电性，使得第一电池组和第二电池组的一致性得到保证，第一电池组和第二电池组的电压始终保持相同。

附图说明

图1为本实施例中的电池组串并联切换电路结构示意图；

图2为本实施例中的电池组串并联切换电路原理示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示为电池组串并联切换电路结构示意图，请一并结合参照图2，包括：电池单元100、切换单元200、供电单元300和MCU控制单元400，所述电池单元100包括第一电池组101和第二电池组102，所述切换单元200的第一输入端与所述第一电池组101的总正端连接，第二输入端与所述第二电池组102 的总正端连接，第三输入端与所述第一电池组101的总负端连接，第四输入端与第二电池组102的总负端连接，第一输出端与所述供电单元300的第一输入端连接，第二输入端与所述供电单元300的第二输入端连接；

所述供电单元300的第一输出端与所述MCU控制单元400的第一输入端连接，所述供电单元300的第二输出端与所述MCU控制单元400的第二输入端连接；

所述MCU控制单元400的输出控制端与所述切换单元200连接。

具体地，所述切换单元200包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，所述第一二极管D1的阳极作为所述切换单元200的第一输入端，阴极作为所述切换单元 200的第一输出端；

所述第三二极管D3的阳极作为所述切换单元200的第二输入端；

所述第二二极管D2的阴极作为所述切换单元200的第三输入端，阳极作为所述切换单元200的第二输出端；

所述第四二极管D4的阴极作为所述切换单元200的第四输入端；

所述第三开关S3的一端分别与所述第一电池组的总负端、所述第二二极管 D2的阴极和所述第二开关S2的一端连接，另一端分别与所述第二电池组的总正端、所述第三二极管D3的阳极和所述第一开关S1的一端连接；

所述第二开关S2的另一端分别与所述第四二极管D4的阴极和所述第二电池组的总负端连接；

所述第一开关S1的另一端分别与所述第一二极管D1的阳极和所述第一电池组的总正端连接；

所述第二二极管D2的阳极与所述第四二极管D4的阳极连接；

所述第三二极管D3的阴极与所述第一二极管D1的阴极连接。

进一步地，所述第一电池组101和所述第二电池组102电压相等。

进一步地，所述第一开关S1为电磁继电器。

进一步地，所述第二开关S2为电磁继电器。

进一步地，所述第三开关S3为电磁继电器。

进一步地，所述供电单元300为DCDC转换单元。

进一步地，所述第一二极管D1、所述第二二极管D2、所述第三二极管D3 和所述第四二极管D4均为肖特基二极管。

具体工作原理：

请再次参照图2，当不需要对外接负载进行供电时，第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3均处于断开状态，图2中BAT+和BAT-之间无法形成回路，无输出电压。需要说明的是，由于电路中第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4的存在，使得第一电池组101的供电电流由第一电池组101的总正端经第一二极管D1流至供电单元300的第一输入端，再由供电单元300的第二输入端经第二二极管D2流至第一电池组101的总负端，形成回路使的供电单元300运行；同理，第二电池组102的供电电流由第二电池组 102的总正端经第三二极管D3流至供电单元300的第一输入端，再由供电单元 300的第二输入端经第四二极管D4流至第二电池组102的总负端，形成回路使供电单元300运行，供电单元300输出电压向MCU控制单元400供电。需要强调的是，在本次实施例中，第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4分别与MCU控制单元400的输出控制端连接(图2并未标识)，第一开关 S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4受到MCU控制单元400的控制。

还需要说明的是，供电单元300通过第一电池组101和第二电池组102完成完成自供电过程，不需要单独外部进行供电才可以启动工作。

还需要说明的是，在本次实施例中，由于第一电池组101和第二电池组102 的电压相等，可知第一电池组101的供电电流和第二电池组102的供电电流相等，第一电池组101和第二电池组102的电压始终保持相同，不会因为向供电单元300供电而产生第一电池组101和第二电池组102电压不一致的情况。需要说明的是，当第一电池组101和第二电池组102的电压不相等但近似时，由于供电单元300会消耗电压及二极管的单向导电性，供电单元300会优先消耗电压高的电池组，促使第一电池组101和第二电池组102的电压相等，使得第一电池组101和第二电池组102的电压保持一致性。

当外接负载500需要输入电压为U时，MCU控制单元400控制第三开关 S3断开，第一开关S1和第二开关S2闭合，使得第一电池组101和第二电池组 102为并联连接方式，电池单元100输出的电压为U。由于第一电池组101和第二电池组102的电压始终保持一致性，使得第一开关S1和第二开关S2可以进行并联连接，不会因为第一电池组101和第二电池组102间的环流而对第一电池组101、第二电池组102及相关连接元器件造成损坏，亦不会因为第一电池组 101和第二电池组102向供电单元300供电而产生第一电池组101和第二电池组 102电压不一致的情况。

当外接负载500需要输入电压为2U时，MCU控制单元400控制第一开关 S1，第二开关S2断开，第三开关S3闭合。此时，第一电池组101和第二电池组102为串联连接，为外接负载500提供2U的电压。由于第一电池组101总正端的电势比第二电池组102总正端高，第一二极管D1导通，第三二极管D3不导通；由于第二电池组102总负端的电势比第一电池组101总负端低，则第四二极管D4导通，第二二极管D2不导通。所以供电单元300的输入电流由第一电池组101的总正端经第一二极管D1流至供电单元300的第一输入端，再由供电单元300的第二输入端经第四二极管D4流至第二电池组102的总负端，形成回路使供电单元300工作。由于第一电池组101的供电电流和第二电池组102 的供电电流相等，第一电池组101和第二电池组102的电压相等，亦不会因为第一电池组101和第二电池组102向供电单元300供电而产生第一电池组101 和第二电池组102电压不一致的情况。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种电池组串并联切换电路，其特征在于，包括：电池单元(100)、切换单元(200)、供电单元(300)和MCU控制单元(400)，所述电池单元(100)包括第一电池组(101)和第二电池组(102)，所述切换单元(200)的第一输入端与所述第一电池组(101)的总正端连接，第二输入端与所述第二电池组(102)的总正端连接，第三输入端与所述第一电池组(101)的总负端连接，第四输入端与所述第二电池组(102)的总负端连接，第一输出端与所述供电单元(300)的第一输入端连接，第二输出端与所述供电单元(300)的第二输入端连接；

所述供电单元(300)的第一输出端与所述MCU控制单元(400)的第一输入端连接，所述供电单元(300)的第二输出端与所述MCU控制单元(400)的第二输入端连接；

所述MCU控制单元(400)的输出控制端与所述切换单元(200)连接。

2.根据权利要求1所述的电池组串并联切换电路，其特征在于，所述切换单元(200)包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，所述第一二极管D1的阳极作为所述切换单元(200)的第一输入端，阴极作为所述切换单元(200)的第一输出端；

所述第三二极管D3的阳极作为所述切换单元(200)的第二输入端；

所述第二二极管D2的阴极作为所述切换单元(200)的第三输入端，阳极作为所述切换单元(200)的第二输出端；

所述第四二极管D4的阴极作为所述切换单元(200)的第四输入端；

所述第三开关S3的一端分别与所述第一电池组的总负端、所述第二二极管D2的阴极和所述第二开关S2的一端连接，另一端分别与所述第二电池组的总正端、所述第三二极管D3的阳极和所述第一开关S1的一端连接；

所述第二开关S2的另一端分别与所述第四二极管D4的阴极和所述第二电池组的总负端连接；

所述第一开关S1的另一端分别与所述第一二极管D1的阳极和所述第一电池组的总正端连接；

所述第二二极管D2的阳极与所述第四二极管D4的阳极连接；

所述第三二极管D3的阴极与所述第一二极管D1的阴极连接。

3.根据权利要求1所述的电池组串并联切换电路，其特征在于，所述第一电池组(101)和所述第二电池组(102)电压相等。

4.根据权利要求2所述的电池组串并联切换电路，其特征在于，所述第一开关S1为电磁继电器。

5.根据权利要求2所述的电池组串并联切换电路，其特征在于，所述第二开关S2为电磁继电器。

6.根据权利要求2所述的电池组串并联切换电路，其特征在于，所述第三开关S3为电磁继电器。

7.根据权利要求2所述的电池组串并联切换电路，其特征在于，所述供电单元(300)为DCDC转换单元。

8.根据权利要求2所述的电池组串并联切换电路，其特征在于，所述第一二极管D1、所述第二二极管D2、所述第三二极管D3和所述第四二极管D4均为肖特基二极管。