一种电池负载短路保护电路系统的制作方法

本发明涉及电路，尤其涉及一种电池负载短路保护电路系统。

背景技术：

1、现有的电池负载短路保护方式为单独采用电压保护方式或电流保护方式。

2、采用电压保护方式时：通过检测电池输出电压的采样值出现异常时关断回路控制开关，或电池电压分压信号转换生成逻辑电平关断回路控制开关。这种方式存在的缺点为：电池在加负载放电时其电压会叠加负载用电器的纹波干扰，使得电池电压的检测信号或分压信号产生跳动，容易发生误关断，为了避免误关断保护动作的产生，需要对该信号进行过滤处理，这将会产生较大延时使得保护动作响应较慢，容易烧坏开关器件。

3、采用电流保护方式时：通过检测输出的电流采样值出现异常时关断回路控制开关，或设计输出电流转换为电压信号再通过比较器转换生成逻辑电平关断回路控制开关。这种方式存在的缺点为：根据电流保护方式在负载为纯阻性时可以很好的工作，但是如果负载较复杂叠加容性成份的情况，在负载端用电设备启动或运行时均很大概率出现电流跳变的现象，引起保护动作误关断，影响负载的正常运行。

4、因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种电池负载短路保护电路系统。

2、本发明的技术方案如下：本发明提供一种电池负载短路保护电路系统，包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r14、光耦u1、光耦u2、或非门nor、nmos管q1、npn型三极管q2、npn型三极管q3和电流采集器h1。

3、所述nmos管q1的漏极与电池正极电性连接，所述nmos管q1的栅极分别与所述电阻r1的一端、电阻r2的一端、光耦u2的副边的正极电性连接，所述nmos管q1的源极分别与所述电阻r2的另一端、vss1端、光耦u2副边的负极、电阻r11的一端、负载正极电性连接，所述电阻r1的另一端与所述光耦u1的副边的负极电性连接，所述光耦u1的原边的正极与所述电阻r6的一端电性连接，所述电阻r6的另一端与vdd2端电性连接，所述光耦u1的原边的负极与所述三极管q2的集电极电性连接，所述三极管q2的发射极分别与电池负极、vss2端、三极管q3的发射极、电阻r4的一端、电阻r12的一端、负载负极电性连接，所述三极管q2的基极与所述电阻r9的一端电性连接，所述电阻r9的另一端与mcu的负载开关信号电性连接，所述光耦u2的原边的正极与所述电阻r7的一端电性连接，所述电阻r7的另一端与vdd2端电性连接，所述光耦u2的原边的负极与三极管q3的集电极电性连接，所述三极管q3的基极与所述电阻r8的一端电性连接，所述电阻r8的另一端分别与所述或非门nor的输出端y、mcu的状态读取单元、mcu的信号捕获单元电性连接，所述或非门nor的第一输入端a与所述电阻r10的一端电性连接，所述电阻r10的另一端分别与所述电阻r3的一端、电阻r4的另一端电性连接，所述电阻r3的另一端与所述电流采集器h1的输出端电性连接，所述电流采集器h1用于采集蓄电池与负载之间的回路电流，所述或非门nor的第二输入端b与所述电阻r14的一端电性连接，所述电阻r14的另一端与所述电阻r11的另一端、电阻r12的另一端电性连接。

4、进一步地，所述或非门nor包括：电阻r5、npn型三极管q4、电阻r13，npn型三极管q5，所述电阻r5的一端、电阻r13的一端均分别与vdd2端电性连接，所述电阻r5的另一端和所述电阻r13的另一端均分别与所述电阻r8的另一端电性连接，所述三极管q4的发射极与所述三极管q5的发射极均分别与负载负极电性连接，所述三极管q4的基极与所述电阻r10的一端电性连接，所述三极管q5的基极与所述电阻r14的一端电性连接。

5、进一步地，系统工作时，mcu运行负载控制模式，判断负载模式处于开状态或关状态。

6、进一步地，当初始负载模式为开时，mcu的负载开关信号为高电平，负载回路导通，根据所述电流采集器h1输出并分压到第一输入端a和电压采样输出并分压到第二输入端b得到所述或非门nor的输出电压信号进行监测负载回路的异常。

7、进一步地，当发生负载短路现象时，负载回路电流快速升高，所述或非门nor的第一输入端a和第二输入端b均输入低电平，所述或非门nor的输出端y输出高电平，控制所述三极管q3导通从而使得所述光耦u2的副边导通，使得所述nmos管q1关断，负载回路断开。

8、进一步地，当发生负载短路现象时，所述或非门nor的输出端y由常低电平跳变为高电平，若mcu的信号捕获单元捕捉到输出端y的跳变上升沿信号，则mcu将强制切换负载模式为关并发出短路报警信息，同时将mcu的负载开关信号切换为低电平，若mcu未捕捉到输出端y的跳变上升沿信号，则认为此保护为异常误触发，将负载控制重新打开并监测工作状态，作为双重保护识别机制。

9、进一步地，所述或非门nor的输出端y的输出信号同时会进入mcu的状态读取单元，当负载状态为关时，如果输出端y的信号识别为高电平则认为所述或非门nor功能电路故障，则mcu发出短路检测电路失效的报警信息。

10、采用上述方案，本发明的有益效果在于：1、具备双重监测保护机制，以电压异常(短路)信号和电流异常(过流)信号同时产生来判别短路现象的发生，可解决单电压保护方式的误判断或信号延迟响应慢的问题，解决单电流保护方式在容性负载时正常电流跳变引起的误触发保护关断而无法持续带载的带载能力差的问题。

11、2.具备短路保护功能电路的状态检测功能，可有效预警电路失效，提醒相关人员及时检修。

12、3.经过实际搭建验证，不仅在传统铅酸蓄电池负载短路保护应用效果良好，而且在新兴锂电池系统负载短路保护应用时仍然有效可靠。

技术特征：

1.一种电池负载短路保护电路系统，其特征在于，包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r14、光耦u1、光耦u2、或非门nor、nmos管q1、npn型三极管q2、npn型三极管q3和电流采集器h1；

2.根据权利要求1所述的电池负载短路保护电路系统，其特征在于，所述或非门nor包括：电阻r5、npn型三极管q4、电阻r13，npn型三极管q5，所述电阻r5的一端、电阻r13的一端均分别与vdd2端电性连接，所述电阻r5的另一端和所述电阻r13的另一端均分别与所述电阻r8的另一端电性连接，所述三极管q4的发射极与所述三极管q5的发射极均分别与负载负极电性连接，所述三极管q4的基极与所述电阻r10的一端电性连接，所述三极管q5的基极与所述电阻r14的一端电性连接。

3.根据权利要求1或2所述的电池负载短路保护电路系统，其特征在于，工作时，mcu运行负载控制模式，判断负载模式处于开状态或关状态。

4.根据权利要求3所述的电池负载短路保护电路系统，其特征在于，当初始负载模式为开时，mcu的负载开关信号为高电平，负载回路导通，根据所述电流采集器h1输出并分压到第一输入端a和电压采样输出并分压到第二输入端b得到所述或非门nor的输出电压信号进行监测负载回路的异常。

5.根据权利要求4所述的电池负载短路保护电路系统，其特征在于，当发生负载短路现象时，负载回路电流快速升高，所述或非门nor的第一输入端a和第二输入端b均输入低电平，所述或非门nor的输出端y输出高电平，控制所述三极管q3导通从而使得所述光耦u2的副边导通，使得所述nmos管q1关断，负载回路断开。

6.根据权利要求4所述的电池负载短路保护电路系统，其特征在于，当发生负载短路现象时，所述或非门nor的输出端y由常低电平跳变为高电平，若mcu的信号捕获单元捕捉到输出端y的跳变上升沿信号，则mcu将强制切换负载模式为关并发出短路报警信息，同时将mcu的负载开关信号切换为低电平，若mcu未捕捉到输出端y的跳变上升沿信号，则认为此保护为异常误触发，将负载控制重新打开并监测工作状态，作为双重保护识别机制。

7.根据权利要求3所述的电池负载短路保护电路系统，其特征在于，所述或非门nor的输出端y的输出信号同时会进入mcu的状态读取单元，当负载状态为关时，如果输出端y的信号识别为高电平则认为所述或非门nor功能电路故障，则mcu发出短路检测电路失效的报警信息。

技术总结
本发明公开一种电池负载短路保护电路系统，包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R14、光耦U1、光耦U2、或非门NOR、NMOS管Q1、NPN型三极管Q2、NPN型三极管Q3和电流采集器H1。本发明的有益效果在于：1、具备双重监测保护机制，以电压异常(短路)信号和电流异常(过流)信号同时产生来判别短路现象的发生；具备短路保护功能电路的状态检测功能。

技术研发人员：林章富
受保护的技术使用者：深圳市爱庞德新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/11