CN220106629U - 一种带预充功能的电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带预充功能的电池包，包括：电池、第一和第二电源输出端、第一和第二驱动电路、第一和第二开关电路、预充电路和控制器；第一电源输出端连接电池的第一端；第一驱动电路连接控制器和第一开关电路，用于接收控制器生成的第一控制电平以驱动第一开关电路导通或关断，其中第一控制电平为PWM电平；第二驱动电路连接控制器和第二开关电路，用于接收控制器生成的第二控制电平以驱动第二开关电路导通或关断；其中，第一开关电路连接电池的第二端和预充电路的第一端，预充电路的第二端连接第二电源输出端；第二开关电路连接电池的第二端和第二电源输出端。实施本实用新型能够提高电池包预充过程中的安全性并提高电池供电效率。

Description

一种带预充功能的电池包

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，更具体地说，涉及一种带预充功能的电池包。

背景技术

目前市场上电池包在接容性负载时，通常通过设置限流电阻进行预充限流。其中，预充电阻体积比较大，使得电池包体积相应的会增加。并且当接入的负载电容较大时，预充电阻由于阻值原因，其会出现严重发热，使得整个电池包温度上升，带来安全隐患。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种带预充功能的电池包。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种带预充功能的电池包，包括：电池、第一电源输出端、第二电源输出端，第一驱动电路、第二驱动电路、第一开关电路、第二开关电路、预充电路和控制器；

所述第一电源输出端连接所述电池的第一端；

所述第一驱动电路连接所述控制器和所述第一开关电路，用于接收所述控制器生成的第一控制电平以驱动所述第一开关电路导通或关断，其中所述第一控制电平为PWM电平；

所述第二驱动电路连接所述控制器和所述第二开关电路，用于接收所述控制器生成的第二控制电平以驱动所述第二开关电路导通或关断；

其中，所述第一开关电路连接所述电池的第二端和所述预充电路的第一端，所述预充电路的第二端连接所述第二电源输出端；

所述第二开关电路连接所述电池的第二端和所述第二电源输出端。

优选地，在本实用新型所述的带预充功能的电池包中，所述预充电路包括一电感、一电容以及第一二极管和第二二极管；

所述电感的第一端连接所述第一二极管的阳极和所述第一开关电路的第一端，所述电感的第二端连接所述第二二极管的阴极和所述第二电源输出端；

所述第一二极管的阴极连接所述第一电源输出端和所述电容的第一端，所述电容的第二端和所述第二二极管的阳极接地。

优选地，在本实用新型所述的带预充功能的电池包中，所述第一开关电路包括第一开关管、第一电阻和第二电阻；

所述第一开关管的控制端连接所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第一驱动电路的输出端，所述第一开关管的第一端连接所述电感的第一端，所述第一开关管的第二端连接所述电池的第二端和所述第二电阻的第二端。

优选地，在本实用新型所述的带预充功能的电池包中，所述第一驱动电路包括第一子开关和第二子开关；

所述第一子开关的控制端连接所述控制器，所述第一子开关的输出端连接所述第二子开关的控制端，所述第二子开关的输出端连接所述第一开关电路的控制端。

优选地，在本实用新型所述的带预充功能的电池包中，所述第一子开关包括第二开关管、第三电阻和第四电阻；

所述第二开关管的控制端连接所述第三电阻的第一端和所述第四电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述控制器，所述第二开关管的第一端连接所述第二子开关的控制端；

所述第二开关管的第二端和所述第四电阻的第二端接地。

优选地，在本实用新型所述的带预充功能的电池包中，所述第二子开关包括第三开关管、第五电阻和第六电阻；

所述第三开关管的控制端连接所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端，所述第六电阻的第二端连接所述第一开关电路的第一端，所述第五电阻的第二端和所述第三开关管的第一端连接一电源电压，所述第三开关管的第二端连接所述第一开关电路的控制端。

优选地，在本实用新型所述的带预充功能的电池包中，所述第二开关电路包括第四开关管、第七电阻和第八电阻；

所述第四开关管的第一端连接所述第二电源输出端，所述第四开关管的第二端连接所述电池的第二端和所述第七电阻的第一端，所述第七电阻的第二端连接所述第四开关管的控制端和所述第八电阻的第一端，所述第八电阻的第二端连接所述第二驱动电路的输出端。

优选地，在本实用新型所述的带预充功能的电池包中，所述第二驱动电路包括第三子开关和第四子开关；

所述第三子开关的控制端连接所述控制器，所述第三子开关的输出端连接所述第四子开关的控制端，所述第四子开关的输出端连接所述第二开关电路的控制端。

优选地，在本实用新型所述的带预充功能的电池包中，所述第三子开关包括第五开关管、第九电阻和第十电阻；

所述第五开关管的控制端连接所述第九电阻的第一端和所述第十电阻的第一端，所述第九电阻的第二端连接所述控制器，所述第五开关管的第一端连接所述第四子开关的控制端；

所述第五开关管的第二端和所述第十电阻的第二端接地。

优选地，在本实用新型所述的带预充功能的电池包中，所述第四子开关包括第六开关管、第十一电阻和第十二电阻；

所述第六开关管的控制端连接所述第十一电阻的第一端和所述第十二电阻的第一端，所述第十二电阻的第二端连接所述第五开关管的第一端，所述第十一电阻的第二端和所述第六开关管的第一端连接一电源电压，所述第六开关管的第二端连接所述第二开关电路的控制端。

实施本实用新型的带预充功能的电池包中，具有以下有益效果：能够提高电池包预充过程中的安全性并提高电池供电效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例提供的带预充功能的电池包的逻辑框图；

图2是本实用新型实施例提供的带预充功能的电池包的电路原理图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，在本实用新型的一种带预充功能的电池包第一实施例中，包括：电池110、第一电源输出端121、第二电源输出端122，第一驱动电路141、第二驱动电路142、第一开关电路151、第二开关电路152、预充电路160和控制器130；第一电源输出端121连接电池110的第一端；第一驱动电路141连接控制器130和第一开关电路151，用于接收控制器130生成的第一控制电平以驱动第一开关电路151导通或关断，其中第一控制电平为PWM电平；第二驱动电路142连接控制器130和第二开关电路152，用于接收控制器130生成的第二控制电平以驱动第二开关电路152导通或关断；其中，第一开关电路152连接电池的第二端和预充电路160的第一端，预充电路160的第二端连接第二电源输出端122；第二开关电路152连接电池110的第二端和第二电源输出端122。其具体连接关系可以为：第一驱动电路141的控制端连接控制器130，用于接收第一控制电平，其中第一控制电平为PWM电平；第二驱动电路142的控制端连接控制器130，用于接收第二控制电平；第一驱动电路141的输出端连接第一开关电路151的控制端，第一开关电路151的第一端连接预充电路160的第一端，预充电路160的第二端连接第二电源输出端122；第二驱动电路142的输出端连接第二开关电路152的控制端，第二开关电路152的第一端连接第二电源输出端122；第二开关电路152的第二端和第一开关电路151的第二端连接电池110的第二端。具体的，电池110的第一端连接第一电源输出端121，其中电池110的第一端可以为电池110的正极，电池110的第二端为电池110的负极。第一开关电路151连接预充电路160和电池110的第二端，通过第一开关电路151的导通或关断控制电池与预充电路160的导通或关断。第二开关电路152连接第二电源输出端122和电池110的第二端，通过第二开关电路152的导通或关断控制电池直接与第二电源输出端122的导通或关断。其中，第一开关电路151由第一驱动电路141驱动导通或关断，第二开关电路152由第二驱动电路142驱动导通或关断。第一驱动电路141和第二驱动电路142均由控制器130输出的控制电平控制。其中，第一驱动电路141接收的控制器130输出的第一控制电平为PWM电平。在第一电源输出端121和第二电源输出端122连接负载之前或初始阶段，可以通过控制器130输出控制电平使得第一驱动电路141驱动第一开关电路151导通，同时使得第二驱动电路142驱动第二开关电路152关断，此时，电池110的输出可以通过预充电路160后对负载供电。在负载接入时长或者电流满足要求时，可以通过控制器130输出控制电平使得第一驱动电路141驱动第一开关电路151关断，同时使得第二驱动电路142驱动第二开关电路152导通，此时电池110的输出可以直接对负载供电。此时预充电路160相当于被旁路了。

可选的，预充电路160包括一电感、一电容以及第一二极管和第二二极管；电感的第一端连接第一二极管的阳极和第一开关电路151的第一端，电感的第二端连接第二二极管的阴极和第二电源输出端122；第一二极管的阴极连接第一电源输出端121和电容的第一端，电容的第二端和第二二极管的阳极接地。如图2所示，一实施例中，预充电路160包括电感L1，二极管D1即第一二极管，二极管D2即第二二极管和电容C1。由于控制器130输出的第一控制电平为PWM电平，相当于预充电路160呈现周期性的导通或关断，电感L1用做控制电流，二极管D1用做续流，电容C1用作储能，吸收电感L1释放的能量 当第一开关电路151导通时，通过电感L1给负载电容充电，同时电感L1储能；当第一开关电路151关闭时，通过电感L1释放能量，二极管D1续流给负载电容充电。

可选的，第一开关电路151包括第一开关管、第一电阻和第二电阻；第一开关管的控制端连接第一电阻的第一端和第二电阻的第一端，第一电阻的第二端连接第一驱动电路141的输出端，第一开关管的第一端连接电感的第一端，第一开关管的第二端连接电池110的第二端和第二电阻的第二端。如图2所示，一实施例中，第一开关管包括开关管M1，第一电阻包括电阻R1，第二电阻包括电阻R2。电阻R1为开关管M1的匹配电阻，用来匹配调节开关管M1开关切换速度，电阻R2为下拉电阻，用来提高开关管M1的抗干扰能力，防止开关管M1出现因干扰误导通。其中开关管M1可以为MOS管或三极管。

可选的，第一驱动电路141包括第一子开关和第二子开关；第一子开关的控制端连接控制器130，第一子开关的输出端连接第二子开关的控制端，第二子开关的输出端连接第一开关电路151的控制端。具体的，第一驱动电路141可以由多个子开关组成，第一子开关根据控制器130的控制电平导通或关断继而控制第二子开关导通或关断，最终实现对应的驱动电平的输出或关断。

可选的，第一子开关包括第二开关管、第三电阻和第四电阻；第二开关管的控制端连接第三电阻的第一端和第四电阻的第一端，第三电阻的第二端连接控制器130，第二开关管的第一端连接第二子开关的控制端；第二开关管的第二端和第四电阻的第二端接地。如图2所示，一具体实施例中，第二开关管包括开关管Q2，第三电阻包括电阻R3，第四电阻包括电阻R4。电阻R3和电阻R4组成分压电路对控制器130输出的控制电平进行分压。开关管Q2根据该分压导通或关断。其中开关管Q2可以为三极管或者MOS管。

可选的，第二子开关包括第三开关管、第五电阻和第六电阻；第三开关管的控制端连接第五电阻的第一端和第六电阻的第一端，第六电阻的第二端连接第一开关电路的第一端，第五电阻的第二端和第三开关管的第一端连接一电源电压，第三开关管的第二端连接第一开关电路151的控制端。如图2所示，在一实施例中，第三开关管可以包括开关管Q1，第五电阻包括电阻R5，第六电阻包括电阻R6。其中电阻R5和电阻R6构成分压电路。在开关管Q2导通时得到电源电压的分压，通过该分压驱动开关管Q1导通，第一驱动电路141在开关管Q1导通时输出驱动电平驱动第一开关电路151导通。

可选的，第二开关电路152包括第四开关管、第七电阻和第八电阻；第四开关管的第一端连接第二电源输出端122，第四开关管的第二端连接电池110的第二端和第七电阻的第一端，第七电阻的第二端连接第四开关管的控制端和第八电阻的第一端，第八电阻的第二端连接第二驱动电路142的输出端。如图2所示，在一实施例中，第四开关管包括开关管DFET1，第七电阻包括电阻R7，第八电阻包括电阻R8。其中，电阻R8为开关管DFET1的匹配电阻，用来匹配调节开关管DFET1开关切换速度，电阻R7为下拉电阻，用来提高开关管DFET1的抗干扰能力，防止开关管DFET1出现因干扰误导通。其中开关管DFET1可以为MOS管或者三极管。

可选的，第二驱动电路142包括第三子开关和第四子开关；第三子开关的控制端连接控制器130，第三子开关的输出端连接第四子开关的控制端，第四子开关的输出端连接第二开关电路152的控制端。具体的，第二驱动电路142可以由多个子开关组成，第三子开关根据控制器130的控制电平导通或关断继而控制第四子开关导通或关断，最终实现对应的驱动电平的输出或关断。

可选的，第三子开关包括第五开关管、第九电阻和第十电阻；第五开关管的控制端连接第九电阻的第一端和第十电阻的第一端，第九电阻的第二端连接控制器130，第五开关管的第一端连接第四子开关的控制端；第五开关管的第二端和第十电阻的第二端接地。如图2所示，一具体实施例中，第五开关管包括开关管Q4，第九电阻包括电阻R9，第十电阻包括电阻R10。电阻R9和电阻R10组成分压电路对控制器130输出的控制电平进行分压。开关管Q4根据该分压导通或关断。其中开关管Q4可以为三极管或者MOS管。

可选的，第四子开关包括第六开关管、第十一电阻和第十二电阻；第六开关管的控制端连接第十一电阻的第一端和第十二电阻的第一端，第十二电阻的第二端连接第五开关管的第一端，第十一电阻的第二端和第六开关管的第一端连接一电源电压，第六开关管的第二端连接第二开关电路152的控制端。如图2所示，在一实施例中，第六开关管可以包括开关管Q3，第十一电阻包括电阻R11，第十二电阻包括电阻R12。其中电阻R10和电阻R11构成分压电路。在开关管Q4导通时得到电源电压的分压，通过该分压驱动开关管Q3导通，第二驱动电路142在开关管Q3导通时输出驱动电平驱动第二开关电路152导通。

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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，并不能限制本实用新型的保护范围。凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种带预充功能的电池包，其特征在于，包括：电池、第一电源输出端、第二电源输出端，第一驱动电路、第二驱动电路、第一开关电路、第二开关电路、预充电路和控制器；

所述第一电源输出端连接所述电池的第一端；

所述第一驱动电路连接所述控制器和所述第一开关电路，用于接收所述控制器生成的第一控制电平以驱动所述第一开关电路导通或关断，其中所述第一控制电平为PWM电平；

所述第二驱动电路连接所述控制器和所述第二开关电路，用于接收所述控制器生成的第二控制电平以驱动所述第二开关电路导通或关断；

其中，所述第一开关电路连接所述电池的第二端和所述预充电路的第一端，所述预充电路的第二端连接所述第二电源输出端；

所述第二开关电路连接所述电池的第二端和所述第二电源输出端。

2.根据权利要求1所述的带预充功能的电池包，其特征在于，所述预充电路包括一电感、一电容以及第一二极管和第二二极管；

所述电感的第一端连接所述第一二极管的阳极和所述第一开关电路的第一端，所述电感的第二端连接所述第二二极管的阴极和所述第二电源输出端；

所述第一二极管的阴极连接所述第一电源输出端和所述电容的第一端，所述电容的第二端和所述第二二极管的阳极接地。

3.根据权利要求2所述的带预充功能的电池包，其特征在于，所述第一开关电路包括第一开关管、第一电阻和第二电阻；

所述第一开关管的控制端连接所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第一驱动电路的输出端，所述第一开关管的第一端连接所述电感的第一端，所述第一开关管的第二端连接所述电池的第二端和所述第二电阻的第二端。

4.根据权利要求1所述的带预充功能的电池包，其特征在于，所述第一驱动电路包括第一子开关和第二子开关；

所述第一子开关的控制端连接所述控制器，所述第一子开关的输出端连接所述第二子开关的控制端，所述第二子开关的输出端连接所述第一开关电路的控制端。

5.根据权利要求4所述的带预充功能的电池包，其特征在于，所述第一子开关包括第二开关管、第三电阻和第四电阻；

所述第二开关管的控制端连接所述第三电阻的第一端和所述第四电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述控制器，所述第二开关管的第一端连接所述第二子开关的控制端；

所述第二开关管的第二端和所述第四电阻的第二端接地。

6.根据权利要求5所述的带预充功能的电池包，其特征在于，所述第二子开关包括第三开关管、第五电阻和第六电阻；

所述第三开关管的控制端连接所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端，所述第六电阻的第二端连接所述第一开关电路的第一端，所述第五电阻的第二端和所述第三开关管的第一端连接一电源电压，所述第三开关管的第二端连接所述第一开关电路的控制端。

7.根据权利要求1所述的带预充功能的电池包，其特征在于，所述第二开关电路包括第四开关管、第七电阻和第八电阻；

所述第四开关管的第一端连接所述第二电源输出端，所述第四开关管的第二端连接所述电池的第二端和所述第七电阻的第一端，所述第七电阻的第二端连接所述第四开关管的控制端和所述第八电阻的第一端，所述第八电阻的第二端连接所述第二驱动电路的输出端。

8.根据权利要求1所述的带预充功能的电池包，其特征在于，所述第二驱动电路包括第三子开关和第四子开关；

所述第三子开关的控制端连接所述控制器，所述第三子开关的输出端连接所述第四子开关的控制端，所述第四子开关的输出端连接所述第二开关电路的控制端。

9.根据权利要求8所述的带预充功能的电池包，其特征在于，所述第三子开关包括第五开关管、第九电阻和第十电阻；

所述第五开关管的控制端连接所述第九电阻的第一端和所述第十电阻的第一端，所述第九电阻的第二端连接所述控制器，所述第五开关管的第一端连接所述第四子开关的控制端；

所述第五开关管的第二端和所述第十电阻的第二端接地。

10.根据权利要求9所述的带预充功能的电池包，其特征在于，所述第四子开关包括第六开关管、第十一电阻和第十二电阻；

所述第六开关管的控制端连接所述第十一电阻的第一端和所述第十二电阻的第一端，所述第十二电阻的第二端连接所述第五开关管的第一端，所述第十一电阻的第二端和所述第六开关管的第一端连接一电源电压，所述第六开关管的第二端连接所述第二开关电路的控制端。