电池并联电路及电子装置的制作方法

1.本技术属于电子电路技术领域，尤其涉及一种电池并联电路及电子装置。


背景技术：

2.在很多电池供电场景下，单个电池往往不能满足供电需求，一般需要两个或者多个单个电池并联形成电池组以提高电池容量，在电池使用过程中的损耗或者电池新旧不同会导致电池之间的存在电压差异，当两个电压差异较大的电池并联时，高电压电池会给低电压电池充电，由于电池内阻很小，充电电流超出电池允许的安全充电电流，造成电池起火存在安全隐患，因此电压差异较大的电池之间无法直接并联。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例提供了一种电池并联电路及电子装置，旨在解决电压差异较大的电池直接并联存在安全隐患的问题。
4.本技术实施例的第一方面提供了一种电池并联电路，包括：
5.电池接口模块，用于连接至少两个电池，当两个以上的所述电池与所述电池接口模块进行功率传输时，各个所述电池呈并联连接；
6.控制单元，与所述电池接口模块连接，用于获取各个所述电池的电压，并根据各个所述电池之间的电压差控制所述电池与所述电池接口模块的连接状态，以通过所述电池接口模块输出电池电压。
7.在其中一个实施例中，所述控制单元具体用于：
8.任意两个所述电池的电压差超过预设的电压差阈值，则控制电压更低的所述电池的功率不将功率传输到所述电池接口模块；
9.在任意两个所述电池的电压差均不超过预设的电压差阈值，则控制所有所述电池的将功率传输到所述电池接口模块。
10.在其中一个实施例中，所述电池接口模块包括检测接口、隔离接口和电压接口；
11.所述检测接口用于与所述电池的检测端连接，用于传输唤醒电池的信号；所述隔离接口用于与所述电池的隔离端连接，用于传输各个所述电池的电压信息，所述电压接口用于与所述电池的输出端连接，用于传输功率。
12.在其中一个实施例中，所述控制单元包括多个检测单元和隔离单元，所述检测单元用于在所述电池插接到所述电池接口模块时唤醒所述并联电池，所述隔离单元用于通过所述电池接口模块与所述电池通信，获取所述电池的电压。
13.在其中一个实施例中，所述检测单元包括第一可调电阻、第二分压单元和继电开关，所述第一可调电阻的一端用于与所述电池的检测端连接，所述第一可调电阻的另一端接地，所述第二分压单元与所述继电开关串联后与所述第一可调电阻并联，所述继电开关的绕组控制端用于与处理器连接，用于所述处理器通过控制所述继电开关是否接通，以控制所述检测单元连接的电池是否工作。
14.在其中一个实施例中，所述隔离单元包括隔离芯片和隔离电源模块，所述隔离芯片与处理器连接且通过所述电池接口模块与电池连接，所述隔离芯片用于获取所述电池的电压信息并发送给所述处理器，所述隔离电源模块通过所述电池接口模块与所述电池连接，用于所述控制单元及所述电池之间的电源隔离。在其中一个实施例中，所述隔离芯片包括发送引脚、接收引脚、can高电平引脚、can低电平引脚，所述发送引脚和所述接收引脚分别通过第三电阻和第四电阻与所述处理器连接，所述can高电平引脚和所述can低电平引脚分别与所述隔离接口连接，用于所述处理器获取所述电池的电压信息。
15.在其中一个实施例中，在所述隔离芯片与所述隔离接口之间设置有匹配电路，所述匹配电路的输入端与所述隔离接口连接，所述匹配电路的输出端与所述隔离芯片连接，所述匹配电路用于匹配所述隔离芯片和所述隔离接口之间阻抗和滤波。
16.在其中一个实施例中，所述隔离电源模块包括隔离电源、第一开关管、第二开关管、第五分压电阻和第六分压电阻，所述第一开关管的控制端用于与所述处理器连接，所述第一开关管的第一导通端接地，所述第一开关管的第二导通端与所述第二开关管的控制端连接，所述第二开关管的第一导通端用于连接电源，所述第二开关管的第二导通端与所述隔离电源的输入端正极连接，所述第五分压电阻并联在所述第一开关管的控制端和第一导通端之间，所述第六分压电阻并联在所述第二开关管的控制端和第一导通端之间，所述隔离电源的输出端正极与所述隔离芯片的供电引脚连接，所述隔离电源的输出端负极与所述隔离接口的隔离地端连接，所述处理器通过所述隔离电源控制所述隔离芯片是否工作。
17.本技术实施例的第二方面提供了一种电子装置，包括两个以上的电池，还包括上述的电池并联电路。
18.本技术与现有技术相比的有益效果是：通过电池接口模块与两个或者多个电池连接，控制单元与电池接口模块连接，控制单元通过获取两个或者多个电池的电压，根据电池之间的电压差控制两个或多个电池的并联状态，当两个电压差异较大的电池并联时，控制单元控制电池是否参与并联，防止电压差较大的两个电池并联后出现互充充电电流超出电池允许的安全充电电流，造成电池起火存在安全隐患的问题，电路集成度高易于实现。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为现有的电池内部原理示意图；
21.图2为本技术一实施例提供的电池并联电路原理示意图；
22.图3为本技术一实施例提供的电池接口模块原理示意图；
23.图4为本技术一实施例提供的检测单元的电路结构示意图；
24.图5为本技术一实施例提供的隔离单元电路结构示意图。
具体实施方式
25.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
26.如图1所示为传统的锂电池内部原理图，对于目前的锂电池包来说，都是在电池负极上用nmos做开关控制，不使用pmos的原因是pmos的内阻太大，损耗太大。因为正极做开关则需要一个升压电路来控制nmos的g级，电路很复杂，所以基本都选择负极加nmos开关。裸电芯正极为b+，负极为b-，b+ 输出经过保险丝为p+，b-经过nmos为p-。在电池独立静置(无负载)时， nmos是关断的，即p+和p-之间无功率输出，canh，canl，gnd(隔离)是无输出的(隔离电源不工作)。这样保证了整个电池对外是无输出的，对人或动物无害，避免了接口触点误接触金属而导致的短路，保证安全性的同时极大的降低了电池自身的内部消耗，延长电池寿命。
27.当需要使用电池时，通过软连接线在detect1脚和gnd1之间短路，电池内部由于detect1脚是内部上拉到3.3v的，这时被拉低，即可唤醒电池内部 mcu，mcu识别到外部设备接入后，打开隔离电源，给can隔离芯片供电，通过can隔离芯片与外设进行通信。
28.当两个锂电池或者多个锂电池并联时，由于电池使用过程中的损耗或者电池新旧不同会导致电池之间的存在电压差异，当两个电压差异较大的电池并联时，高电压电池会给低电压电池充电，由于电池内阻很小，充电电流超出电池允许的安全充电电流，造成电池起火存在安全隐患，因此电压差异较大的电池之间直接并联存在安全隐患。
29.为解决上述问题，本技术实施例提供一种电池并联电路，请参阅图2，电池并联电路包括控制单元10和电池接口模块20，电池接口模块20用于连接至少两个电池，当有两个以上的电池与电池接口模块20进行功率传输时，各个电池呈并联连接；控制单元10与电池接口模块20连接，控制单元10用于获取各个电池的电压，并根据各个电池之间的电压差控制各个电池与电池接口模块的连接状态，以通过电池接口模块20输出电池电压。电池接口模块20用于连接至少两个的电池，控制单元10获取各个电池的电压信息后根据各个电池之间的电压差来控制各个电池的工作状态，保证电池差异较大的电池之间不直接并联连接，消除电压差较大的电池之间互充电流过大的安全隐患。
30.其中一个实施例中，控制单元10具体用于：任意两个电池的电压差超过预设的电压差阈值，则控制电压更低的电池不将功率传输到电池接口模块20，即电池电压更低的电池处于未唤醒的静置状态，不参与并联输出电压；在任意两个电池的电压差均不超过预设的电压差阈值，则控制所有电池的功率接入到电池接口模块20，即多个电池均被唤醒，参与并联一起输出电压。
31.例如电池1的电压为40v，电池2的电压为60v，控制单元10获取到电池 1和电池2的电压值，且电池1和电池2的电压差为20v，超过预设的电压差阈值例如2v，如果电池1和电池2直接并联，它们之间会出现互充现象，由于电池1和电池2的内阻很小比如为0.1ω，会导致其互充电流远超电池安全充电电流。此时控制单元10控制电池1的不将功率传输至电池接口模块20即不参与并联，仅将电池2的功率传输电池接口模块20，直至电池1和电池2的电压差小于2v；如果电池1和电池2的电压差小于2v，控制单元10就控制电池1 和电池2的功率一起传输至电池接口模块20，即电池1和电池2并联工作。由此确保电池差异较大的电池之间不直接并联，消除电压差较大的电池之间互充电流过大的安全隐患。
32.其中一个实施例中，请参阅图3，电池接口模块20包括检测接口21、隔离接口22和
电压接口23；检测接口21用于与电池的检测端连接，检测接口21 用于传输唤醒电池的信号，当需要电池进行功率传输时，唤醒电池开始工作。隔离接口22用于与电池的隔离端连接，隔离接口22用于传输各个电池的电压信息。电压接口23用于与电池的输出端连接，电压接口23用于传输电池功率。
33.其中一个实施例中，请参阅图3，检测接口21包括检测端detect1和地端 gnd1、检测端detect2和地端gnd2，其中检测端detect1和地端gnd1用于与电池1连接，检测端detect2和地端gnd2用于与电池2连接，可以理解地是，当电池接口模块20需要连接更多的电池时，比如三电池并联、四电池并联时，每增加一个电池，检测接口21增加一组检测端引脚和地端引脚。
34.其中一个实施例中，请参阅图3，隔离接口22包括隔离引脚canh、隔离引脚canl以及隔离地引脚cangnd，隔离接口22用于传输其连接的电池的电压信息至控制单元10，电压接口23包括电压正极和电压负极，用于传输其连接的电池的功率。
35.其中一个实施例中，控制单元10包括检测单元11和隔离单元12，请参阅图4，检测单元11用于在电池插接到电池接口模块20时唤醒电池，隔离单元 12用于通过电池接口模块20与电池通信，获取电池的电压信息。可以理解地是，当电池插接在接口模块20的检测接口21上时，电池虽然被唤醒，但电池未进行功率输出，电池是否进行功率输出仍需控制单元10来控制。
36.具体地，检测单元11包括第一可调电阻r1、第二分压单元和继电开关k1，第一可调电阻的一端用于与电池的检测端detect连接，第一可调电阻的另一端接地，第二分压单元为分压电阻r2，分压电阻r2与继电开关k1串联后与第一可调电阻r1并联，继电开关的绕组控制端用于与控制电路连接，这里控制电路比如是由处理器mcu控制，mcu通过控制继电开关k1是否接通以控制检测单元11连接的电池是否工作。当需要使用电池时，请结合图1，电池内部由于detect脚是内部上拉到3.3v的，通过将电池的detect脚和gnd之间短路，即可唤醒电池内部mcu，电池内部mcu识别到外部设备接入后打开电池内部的隔离电源，给can隔离芯片供电，通过can隔离芯片与连接的电池进行通信。
37.其中一个实施例中，请参阅图5，隔离单元12包括隔离芯片u1和隔离电源模块，隔离芯片u1与处理器连接且通过电池接口模块20与电池连接，隔离芯片u1用于与电池通信获取电池的电压信息并发送给处理器，隔离电源模块通过电池接口模块20与电池连接，用于控制单元10及各个电池之间的电源隔离。
38.具体地，请参阅图5，隔离芯片包括发送引脚txd、接收引脚rxd、can 高电平引脚canh、can低电平引脚canl，接收引脚rxd通过第三电阻r3 连接至处理器的发送端mcu_txd，发送引脚txd通过第四电阻r4连接至处理器的接收端mcu_rxd，can高电平引脚canh和can低电平引脚canl 分别与所述隔离接口连接，用于所述处理器获取所述电池的电压信息。
39.进一步地，请参阅图5，在隔离芯片u1和隔离接口22之间还设有匹配电路13，匹配电路13包括电阻r5、r6、r7、r8，可变电阻r9、r10、电容c1、 c2、c3，电阻r5的一端与can高电平引脚canh连接，电阻r6的一端与 can低电平引脚canl连接，电阻r5的另一端和电阻r6的另一端共同连接且通过电容c1接地，电容c2的一端和电阻r7的一端共同连接至电阻r5的一端，电容c3的一端和电阻r8的一端共同连接至电阻r6的一端，电阻r7 的另一端与可变电阻r9的一端连接且连接至隔离接口22的canh，电阻r8 的另一端与可变电阻r10的一端连且连
接至隔离接口22的canl，电容c2的另一端、电容c3的另一端、可变电阻r9的另一端和可变电阻r10的另一端共同连接且接地。
40.其中一个实施例中，隔离芯片u1为nsi1050-dswr型号的can芯片。
41.其中一个实施例中，请参阅图5，隔离电源模块包括隔离电源u2、第一开关管q1、第二开关管q2、第五分压电阻r11和第六分压电阻r12，第一开关管的控制端en用于与处理器连接，第一开关管q1的第一导通端接地，第一开关管q1的第二导通端与第二开关管q2的控制端连接，第二开关管q2的第一导通端用于连接电源，第二开关管q2的第二导通端与隔离电源u2的输入端正极v+连接，第五分压电阻r11并联在第一开关管q1的控制端和第一导通端之间，第六分压电阻r12并联在第二开关管q2的控制端和第一导通端之间，隔离电源u2的输出端正极v+与隔离芯片u1的供电引脚vdd2连接，隔离电源 u2的输出端负极v0-与隔离接口22的隔离地cangnd连接，通过隔离电源 u2控制来隔离芯片u1是否工作。
42.其中一个实施例中，隔离电源u2为pb12s05s-1ws型号的隔离电源。
43.上述的电阻、电容以及开关管的参数和类型可根据实际需要进行器件选型。
44.本技术实施例的第二方面提供了一种电子装置，包括两个以上的电池，还包括上述任一实施例中的电池并联电路。
45.本技术实施例中的电池并联电路，电池接口模块20与两个或者多个电池连接，控制单元10与电池接口模块20连接，控制单元10通过获取两个或者多个电池的电压，根据电池之间的电压差控制两个或多个电池的并联状态，当两个电压差异较大的电池并联时，控制单元10控制电池是否参与并联，防止电压差较大的两个电池并联后出现互充充电电流超出电池允许的安全充电电流，造成电池起火存在安全隐患的问题，电路集成度高易于实现。
46.可以理解地是，上述通过软件设置识别工作电流或者软件设定虽然可能需要软件程序实现，但是这些软件程序都是易于获得的。
47.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。