一种互相监控协同保护动作电路、电池保护板及电池包的制作方法

本技术涉及电池包保护，尤其涉及一种互相监控协同保护动作电路、电池保护板及电池包。

背景技术：

1、目前，可充电锂离子电池包是存储电能的核心部件，广泛应用在消费类数码、无人机、电动车以及备用电源、家庭储能等产品领域。然而，可充电锂离子电池具有较强活跃性，不当的使用条件可能存在鼓包、漏液、发热、起火甚至爆炸的可能性，所以性能优良的锂电池保护板则是锂离子电池包的核心部件之一。现在市面上的保护板种类繁多，有的保护功能单一，有的检测精度偏低，有的是纯硬件保护功能，有的是单片机加afe前端检测组合式保护板。并且，现有保护板大多是针对单个电池包保护进行设计的，若将保护板直接并联使用而实现对多个电池包保护，将会存在较高的电芯容量加速衰减风险等电路故障，大大增加生产成本。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种互相监控协同保护动作电路、电池保护板及电池包，通过在电池包组内部采用相同的一次和二次保护电路，并通过通讯接口连接，实时传输电池包组内各电池包的保护状态和参数，当触发组内任一电池包的保护动作时，电池包组内通过通讯接口模块检测，并同步进行保护断开，防止故障扩散，使得各电池包间实现了互备和协同。

2、为实现上述目的，本技术提供了一种互相监控协同保护动作电路，包括：一次保护电路模块、二次保护电路模块、通讯接口模块、控制模块和辅助控制电路模块。

3、在本技术中，所述控制模块与所述一次保护电路模块连接，一次保护电路模块的一端与b-连接，一次保护电路模块的另一端与p-连接。

4、所述控制模块还与所述二次保护电路模块连接，二次保护电路模块的一端与b+连接，二次保护电路模块的另一端与p+连接。

5、所述控制模块还与辅助控制电路模块连接，辅助控制电路模块的一端与所述b+连接，辅助控制电路模块的另一端与所述b-连接。

6、所述控制模块还与通讯接口模块的一端连接，通讯接口模块的另一端与电池包组连接，所述通讯接口模块的一端还与所述p-连接；其中，电池包组至少包括1个电池包。

7、在本技术中，通讯接口模块至少包括连接器j1、连接器j2、ntc热敏电阻、稳压二极管d5和稳压二极管d6。

8、进一步地，连接器j1的od in引脚与稳压二极管d5的负极连接，稳压二极管d5的正极接地，所述稳压二极管d5的正极还与稳压二极管d6的正极连接，稳压二极管d6的负极与连接器j1的oc in引脚连接，连接器j1的ntc2引脚与连接器j2的ntc2引脚连接，连接器j1的ntc1引脚与连接器j2的ntc1引脚连接，ntc热敏电阻的一端与所述连接器j2的ntc1引脚连接，ntc热敏电阻的另一端与所述p-连接。

9、可选地，本技术通过结合连接器j1和连接器j2来连接两个电池包：pack1和pack2。

10、其中，pack1_connector通讯通道的od引脚输出od输出信号，该信号是pack1电池包的放电场效应管od1控制的输出信号，连接到pack2_connector通讯通道的od in引脚，接收为od_in输入信号，该信号可以控制pack2电池包的放电场效应管od2。该设计实现了pack1放电输出控制pack2放电。

11、另外，pack1_connector通讯通道的oc引脚输出oc输出信号，该信号是pack1电池包的充电场效应管oc1控制的输出信号，连接到pack2_connector通讯通道的oc in引脚，接收为oc_in输入信号，该信号可以控制pack2电池包的充电场效应管oc2。该设计实现了pack1充电输出控制pack2充电。

12、其中，所述辅助控制电路模块至少包括：均衡电路模块、稳压电路模块、电平转换电路模块和同步电路模块。

13、在本技术中，所述一次保护电路模块至少包括：放电场效应管od1、充电场效应管oc1、电阻r1、电阻r2、电容c1和电容c2。

14、进一步地，电阻r1的一端与放电场效应管od1的栅极连接，电阻r1的另一端与放电场效应管od1的源极连接，放电场效应管od1的漏极与充电场效应管oc1的漏极连接，电阻r2的一端与充电场效应管oc1的栅极连接，电阻r2的另一端与充电场效应管oc1的源极连接，所述放电场效应管od1的源极与电容c1的一端连接，电容c1的另一端与电容c2的一端连接，电容c2的另一端与所述充电场效应管oc1的源极连接；所述放电场效应管od1的源极还与所述b-连接，所述充电场效应管oc1的源极还与所述p-连接。

15、在本技术中，在触发一次保护状态时对应关闭充电或放电场效应管oc1或od1，断开充放电回路，从而起到保护电路的作用。

16、在本技术中，所述二次保护电路模块至少包括：电池保护芯片u2、场效应管q1、场效应管q2、保险丝组件f1、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7和电容c3。

17、进一步地，电阻r3的一端与所述b+连接，电阻r3的另一端与电池保护芯片u2的输入端连接，所述电阻r3的另一端还与电阻r4的一端连接，电阻r4的另一端与电池保护芯片u2的vdd端连接，所述电阻r4的另一端还与电容c3的一端连接，电容c3的另一端接地；

18、所述电容c3的另一端还与场效应管q1的源极连接，场效应管q1的漏极与保险丝组件f1的引脚2连接，保险丝组件f1的引脚1与所述b+连接，保险丝组件f1的引脚3与所述p+连接。

19、场效应管q1的栅极与电阻r5的一端连接，电阻r5的另一端与电池保护芯片u2的co端连接，所述场效应管q1的栅极还与电阻r7的一端连接，电阻r7的另一端与场效应管q2的栅极连接，场效应管q2的源极接地，场效应管q2的漏极与电阻r6的一端连接，电阻r6的另一端与5v电源连接；电池保护芯片u2的vss端接地。

20、在本技术中，当电芯发生二次过充电并持续达到预设时间时，电池保护芯片u2会发出控制信号co高电平，该高电平信号使得导通场效应管q1的栅极导通，此时，保险丝组件f1两端的电压降超过保险丝预设额定值，则保险丝组件f1会熔断；f1熔断断开b+与p+之间主充放电回路，实现对电路的保护。

21、其中，q2、r6组成稳压源，为u2提供稳定工作电压；r5、r7为场效应管q1提供栅极偏置，确保场效应管q1正常工作。当过充电压消失后，可更换保险丝组件f1，恢复电路正常工作。电池保护芯片u2的精确电压检测与时间判断实现了可靠的二次过充保护。

22、在本技术中，所述均衡电路模块至少包括：三极管q3、三极管q4、三极管q5、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14和电阻r15。

23、进一步地，所述b+与三极管q3的发射极连接，三极管q3的集电极与电阻r8的一端连接，电阻r8的另一端与三极管q4的发射极连接，三极管q4的集电极与电阻r10的一端连接，电阻r10的另一端与三极管q5的发射极连接，三极管q5的集电极与电阻r13的一端连接，电阻r13的另一端与所述b-连接。

24、三极管q3的基极与电阻r9的一端连接，电阻r9的另一端与控制模块的输入端连接，所述电阻r8的另一端还与电阻r11的一端连接，电阻r11的另一端与所述控制模块的输入端连接，所述电阻r11的另一端还与电阻r12的一端连接，电阻r12的另一端与三极管q4的基极连接，所述电阻r10的另一端还与电阻r14的一端连接，电阻r14的另一端与所述控制模块的输入端连接，所述电阻r14的另一端还与电阻r15的一端连接，电阻r15的另一端与三极管q5的基极连接。

25、在本技术中，均衡电路模块会在充电过程中均衡电芯，以及降低压差，从而起到提高电芯利用率和使用寿命，以及降低生产成本的的作用。

26、在本技术中，所述稳压电路模块至少包括：稳压芯片u3、电阻r16、电容c4和电容c5。

27、进一步地，所述b+与电阻r16的一端连接，电阻r16的另一端与稳压芯片u3的vin端连接，所述电阻r16的另一端还与电容c4的一端连接，电容c4的另一端与稳压芯片u3的gnd端连接，所述电容c4的另一端还与电容c5的一端连接，电容c5的另一端与稳压芯片u3的vout端连接，所述稳压芯片u3的vout端接5v电源，所述稳压芯片u3的gnd端接地。

28、在本技术中，通过稳压芯片u3、电阻r16、电容c4和电容c5的共同作用，稳压芯片u3的vout端输出稳定的5v电压，为电路系统提供高精度、低纹波的稳定5v电源供电，确保系统正常工作，提高系统稳定性。

29、在本技术中，所述电平转换电路模块至少包括：场效应管q6、场效应管q7、场效应管q8、场效应管q9、电阻r17、电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21和电阻r22。

30、进一步地，电阻r17的一端接5v电源，电阻r17的另一端与场效应管q6的漏极连接，场效应管q6的源极接地，所述场效应管q6的源极还与电阻r19的一端连接，电阻r19的另一端与场效应管q6的栅极连接，所述电阻r19的另一端还与场效应管q7的源极连接，场效应管q7的漏极接5v电源，所述场效应管q7的漏极还与电阻r18的一端连接，电阻r18的另一端与场效应管q7的栅极连接。

31、电阻r20的一端接5v电源，电阻r20的另一端与场效应管q8的漏极连接，场效应管q8的源极接地，所述场效应管q8的源极还与电阻r22的一端连接，电阻r22的另一端与场效应管q8的栅极连接，所述电阻r22的另一端还与场效应管q9的源极连接，场效应管q9的漏极接5v电源，所述场效应管q9的漏极还与电阻r21的一端连接，电阻r21的另一端与场效应管q9的栅极连接。

32、在本技术中，因为电池包在使用过程中电压时会变动，而在充满电时电压最高，放电欠压保护时电压最低，该过程中存在的电压差会对逻辑控制电路造成工作不稳定，加入电平转换电路后，在一次电路保护模块中电压可以稳定在5v，提高系统工作的稳定性。因此，电平转换电路模块可以有效抑制输入电压波动，输出稳定控制信号。

33、在本技术中，所述同步电路模块至少包括：二极管d1、二极管d2、二极管d3和二极管d4。

34、控制模块的do端与所述放电场效应管od1的栅极连接，所述控制模块的do端还与二极管d1的正极连接，二极管d1的负极与所述场效应管q6的源极连接，所述控制模块的do端还与二极管d2的正极连接，二极管d2的负极与所述场效应管q2的漏极连接。

35、控制模块的co端与所述放电场效应管oc1的栅极连接，所述控制模块的co端还与二极管d3的正极连接，二极管d3的负极与所述场效应管q8的源极连接，所述控制模块的co端还与二极管d4的正极连接，二极管d4的负极与所述场效应管q2的漏极连接。

36、可选地，在控制模块的do端与所述放电场效应管od1的栅极连接之间，还至少包括：

37、电阻r23、电阻r24、电阻r25、电阻r26、电阻r27、电阻r28、场效应管q10、场效应管q11和场效应管q12。

38、其中，所述控制模块的do端与电阻r23的一端连接，电阻r23的另一端与连接器j1的od引脚连接，所述电阻r23的另一端还与场效应管q10的栅极连接，所述电阻r23的另一端还与电阻r24的一端连接，电阻r24的另一端接地，所述电阻r24的另一端还与场效应管q10的源极连接，场效应管q10的漏极与电阻r25的一端连接，电阻r25的另一端接5v电源，所述场效应管q10的漏极还与场效应管q11的栅极连接，场效应管q11的漏极接5v电源，场效应管q11的源极与电阻r27的一端连接，电阻r27的另一端与电阻r28的一端连接，电阻r28的另一端与场效应管q12的漏极连接，场效应管q12的源极与所述b-连接，场效应管q12的栅极与电阻r26的一端连接，电阻r26的另一端与所述场效应管q10的漏极连接，所述电阻r28的另一端还与所述放电场效应管od1的栅极连接，所述电阻r28的另一端还与所述二极管d1的正极连接。

39、可选地，在控制模块的co端与所述放电场效应管oc1的栅极连接之间，还至少包括：

40、电阻r29、电阻r30、电阻r31、电阻r32、电阻r33、场效应管q13、场效应管q14和二极管d7。

41、其中，所述控制模块的co端与电阻r29的一端连接，电阻r29的另一端与连接器j1的oc引脚连接，所述电阻r29的另一端还与电阻r30的一端连接，电阻r30的另一端接地，所述电阻r29的另一端还与场效应管q13的栅极连接，场效应管q13的源极接地，场效应管q13的漏极与电阻r31的一端连接，电阻r31的另一端接5v电源，所述场效应管q13的漏极还与场效应管q14的栅极连接，场效应管q14的漏极接5v电源，场效应管q14的源极与二极管d7的正极连接，二极管d7的负极与电阻r32的一端连接，电阻r32的另一端与电阻r33的一端连接，电阻r33的另一端与所述二极管d3的正极连接。

42、在本技术中，该电路实现了控制模块的保护信号可以同时控制充、放电场效应管oc1和od1。使充、放电场效应管oc1和od1的保护动作同步，避免电流反向流动。并且，当该电路中控制模块检测到当前电池包进入保护状态时，组内其他通过通讯接口连接的电池包也会同步关闭相应的充电场效应管oc1和放电场效应管od1，该过程实现了控制信号的同步传导，使多个电池包同步保护，极大提高了系统可靠性。

43、为实现上述目的，本技术还提供了一种电池保护板，所述电池保护板至少包括如上述任一所述的互相监控协同保护动作电路。

44、为实现上述目的，本技术还提供了一种电池包，所述电池包至少包括如上述的电池保护板。

45、与现有技术相比，本技术有益效果在于：

46、本实用新型公开的一种互相监控协同保护动作电路、电池保护板及电池包，通过在电池包内部采用一次、二次保护电路和同步电路，并通过通讯接口连接，实时传输电池包组内各电池包的保护状态和参数，当触发组内任一电池包的保护动作时，电池包组内通过通讯接口模块检测，并同步进行保护断开，防止故障扩散；通过控制模块和同步电路模块的检测与同步控制作用，实现了并联电池包之间互相监测和协同保护动作，大大提高了电池包系统安全性和可靠性。