CN102570403B - 锂电池充电放电的温度保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开的锂电池充电放电的温度保护电路，包括由开关MOS管Q4、Q1、Q2及外围电路组成的电池充放电控制电路和芯片U1，在电池充放电控制电路的控制端Q4-4连接有充电温度控制电路单元和放电过温度保护单元；放电过温度保护单元主要由U1、Q1、Q2和温度保护器TS组成；充电温度控制电路单元包括基准电压供给电路、温度采样电路、电压比较器及Q5、Q6，其中电压比较器由U2及外围电路组成；U2由U2A和U2B组成，基准电压供给电路由R20、R21和R22、R23分别组成，温度采样电路由R19与温度传感器THI组成；电压比较器的输出与Q5连接，Q5与Q6串接，并由Q6输出与控制端Q4-4连接。这种锂电池充电放电的温度保护电路，自耗电低、可靠性高，能控制充放电时的温度。

Description

锂电池充电放电的温度保护电路

技术领域

本发明涉及一种温度保护电路，特别是一种锂电池充电放电的温度保护电路。

背景技术

锂离子电池号称绿色能源。它体积小，重量轻，容量大，无污染。逐渐被大家所认识，应用到各个领域。锂离子电池虽然有很多优点，但它也有一大缺点。即在使用过程中，如不加以保护，会使电池过充、过放、过流、过温，造成电池损伤，寿命缩短，严重时会爆炸燃烧。严重威胁人们的生命安全。大家经常使用专用芯片来控制电池的过充、过放、过流，而忽视了过温的状况。电池温度过高或低温时，对充电、放电影响很大，会破坏电池内部结构，损伤电池。严重时会对人体构成伤害。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种结构简单、自耗电低、可靠性高、成本低，并能控制锂电池充电放电时的温度，使锂电池在应用中更安全、更可靠的锂电池充电放电的温度保护电路。

为了实现上述目的，本发明所设计的一种锂电池充电放电的温度保护电路，包括由开关MOS管Q4、Q1、Q2及外围电路组成的电池充放电控制电路和芯片U1，其特征是在电池充放电控制电路的控制端Q4-4连接有充电温度控制电路单元和放电过温度保护单元；所述的放电过温度保护单元主要由U1、Q1、Q2和温度保护器TS组成；所述的充电温度控制电路单元包括基准电压供给电路、温度采样电路、电压比较器及Q5、Q6，其中电压比较器由U2及外围电路组成；U2由U2A和U2B组成，基准电压供给电路由R20、R21和R22、R23分别组成，温度采样电路由R19与温度传感器THI组成；电压比较器的输出与Q5连接，Q5与Q6串接，并由Q6输出与控制端Q4-4连接。

本发明由R20、R21和R22、R23分别组成基准电压供给电路并提供基准电压，由R19、THI组成温度采样电路提供采样电压，采用温度传感器THI直接检测电池温度，在电路中转换成电压信号，获得采样电压，基准电压和采样电压经U2比较后，当U2输出高电平，控制Q5导通、Q6导通，使DC+直接到Q4-4，使Q4截止，停止充电，完成对电池充电保护；当U2输出低电平，Q5导通、Q6都处于截止状态，Q4处于原工作状态。

所述的主要由U1、Q1、Q2和温度保护器TS组成的放电过温度保护单元，其温度保护器TS连接在芯片U1的U1-11的CTL端，电池温度高于70℃时，温度保护器TS断开，使U1-11电位升高，U1-3的DOP端输出高电平，Q1、Q2截止，停止放电，完成对电池放电保护。

本发明提供的锂电池充电放电的温度保护电路，当锂电池过充、过放、过流时，由芯片U1控制Q4、Q1、Q2来完成；当过温时，就要用温度传感器THI、U2、Q5、Q6、温度保护器TS与其外围元件，再借用U1、Q4、Q1、Q2来完成。

其中温度保护分二部分进行，一是由U2、Q5、Q6、NTC及其他元件组成的电路，主要对电池充电时，过高温及过低温的保护；二是用温度保护器TS与U1配合，对电池放电时的过高温保护。

本发明得到的锂电池充电放电的温度保护电路，以电池保护芯片U1作为电池充电放电的保护控制核心。U1通过控制Q4、Q1、Q2来实现对电池的充电、放电的控制。对电池温度的高低，我们采用热敏电阻采样，根据热敏电阻的特点，温度越高，热敏电阻的阻值越低。反之温度越低，阻值越高。我们利用电压比较器U2(电压比较器LW358)、NTC(热敏电阻)及一些元器件组成电路，(采样、基准、比较、输出)控制U1，利用U1控制Q4、Q1、Q2，实现在对锂电池充电、放电时的温度控制。最终控制锂电池充电、放电时的温度，使锂电池在应用中更安全、更可靠。此电路结构简单、自耗电低、可靠性高、成本低。借助U1、Q1、Q2等元器件，对锂电池的温度保护。根据上述状况，我们研发了这种简单实用的温度保护电路。使锂离子电池在应用中更安全、更可靠、更完美。

附图说明

图1是电池充放电控制电路及放电过温度保护单元电路原理图；

图2是充电温度控制电路单元局部电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例：

如图1、图2所示，其中图1和图2中的A点为连接点，组成一张整体的电路原理图。本实施例所提供的一种锂电池充电放电的温度保护电路，包括由开关MOS管Q4、Q1、Q2及外围电路组成的电池充放电控制电路和芯片U1，在电池充放电控制电路的控制端Q4-4连接有充电温度控制电路单元和放电过温度保护单元；所述的放电过温度保护单元主要由U1、Q1、Q2和温度保护器TS组成；所述的充电温度控制电路单元包括基准电压供给电路、温度采样电路、电压比较器及Q5、Q6，其中电压比较器由U2及外围电路组成；U2由U2A和U2B组成，基准电压供给电路由R20、R21和R22、R23分别组成，温度采样电路由R19与温度传感器THI组成；电压比较器的输出与Q5连接，Q5与Q6串接，并由Q6输出与控制端Q4-4连接。其中，由R20、R21和R22、R23分别组成基准电压供给电路并提供基准电压，由R19、THI组成温度采样电路提供采样电压，采用温度传感器THI直接检测电池温度，在电路中转换成电压信号，获得采样电压，基准电压和采样电压经U2比较后，当U2输出高电平，控制Q5导通、Q6导通，使DC+直接到Q4-4，使Q4截止，停止充电，完成对电池充电保护；当U2输出低电平，Q5导通、Q6都处于截止状态，Q4处于原工作状态；主要由U1、Q1、Q2和温度保护器TS组成的放电过温度保护单元，其温度保护器TS连接在芯片U1的U1-11的CTL端，电池温度高于70℃时，温度保护器TS断开，使U1-11电位升高，U1-3的DOP端输出高电平，Q1、Q2截止，停止放电，完成对电池放电保护。

正常工作时，Q4、Q1、Q2导通，电池充电；Q1、Q2导通，电池正常放电。

正常充电时的控制管理过程：DC+、DC-接入充电电源，通过Q4、D1、D1-1、Q1、Q2直接对四节电池串接充电，这四节电池充电过程中，只要其中一节电池达到4.2V限制电压，通过U1的VC1-VC4，接入U1，使U1的COP控制端子变为高阻抗，通过R25、R14上拉为高电平，充电用Q4变为OFF，而停止充电。

当电池温度过高或过低时，也会保护电池，停止充电。

我们用U2、Q5、Q6、THI及其他元件组成温度控制电路。由R20、R21、R22、R23组成基准电压。R20与R21之间的分压加到U2A-2；R22与R23之间的分压加到U2B-5。由R19与THI组成采样电路，R19与THI的分压分别加到U2-3和U2-6，与基准电压进行比较，输出高电平有效。我们利用THI的特性，温度高时，阻值变小。温度低时，阻值变高。

当电池温度高于45℃时，THI阻值变小，R19与THI的分压即：U2B-6的电压低于U2B-5的电压，U2B-7输出高电平，通过D4、R16使Q5导通，通过R45、R17分压加到Q6-B，使Q6导通。这样DC+会直接加到Q4-4，使Q4完全截止，停止充电。

当电池温度低于0℃以下时，THI阻值变大，R19与THI的分压即：U2A-3的电压高于U2A-2的电压，U2A-1输出高电平，通过D3、R16使Q5导通，通过R45、R17分压加到Q6-B，使Q6导通。DC+会直接加到Q4-4，使Q4完全截止，停止充电。

正常放电时的控制管理过程：P+、P-接入负载(电机)，Q1、Q2处在导通状态，负载有电流流过，电机转动。

过放电保护：

四节电池放电过程中，只要其中一节电池减小到2.5V限制电压，通过U1的VC1-VC4，接入U1，使U1的DOP控制端子变为高电位，通过R7使Q1、Q2截止，而停止放电。

过电流保护：当负载电流过大或短路时，VMP端子通过内部电阻RVMD被上拉至VDD.U1的DOP端子的电压变为VDD电位，放电用的Q1、Q2截止，停止放电。

过温度保护：

主要由U1、Q1、Q2和温度保护器TS组成放电过温度保护单元，电池正常放电过程中，如果温度过高(70℃以上)，温度保护器TS会自动断开，使U1的CTL电位升高，促成U1的DOP为高电平，通过R7加到Q1、Q2控制极，使Q1、Q2截止，停止放电。

Claims (2)

1.一种锂电池充电放电的温度保护电路，包括由开关MOS管Q4、开关MOS管Q1、开关MOS管Q2及外围电路组成的电池充放电控制电路和芯片U1，其特征是在电池充放电控制电路的控制端Q4-4连接有充电温度控制电路单元和放电过温度保护单元；所述的放电过温度保护单元主要由芯片U1、开关MOS管Q1、开关MOS管Q2和温度保护器TS组成；所述的充电温度控制电路单元包括基准电压供给电路、温度采样电路、电压比较器及开关MOS管Q5、开关MOS管Q6，其中电压比较器由芯片U2及外围电路组成；芯片U2由两组电压比较器组成，基准电压供给电路由电阻R20、电阻R21和电阻R22、电阻R23分别组成，温度采样电路由电阻R19与温度传感器THI组成；电压比较器的输出与开关MOS管Q5连接，开关MOS管Q5与开关MOS管Q6串接，并由开关MOS管Q6输出与电池充放电控制电路的控制端Q4-4连接，由电阻R20、电阻R21和电阻R22、电阻R23分别组成基准电压供给电路并提供基准电压，由电阻R19、温度传感器THI组成温度采样电路提供采样电压，采用温度传感器THI直接检测电池温度，在电路中转换成电压信号，获得采样电压，基准电压和采样电压经芯片U2比较后，当芯片U2两个输出端任一输出高电平时，控制三极管Q5导通、三极管Q6导通，使直流正电压DC+接到电池充放电控制电路的控制端Q4-4，使开关MOS管Q4截止，停止充电，完成对电池充电保护；当芯片U2两个输出端同时输出低电平时，三极管Q5、三极管Q6都处于截止状态，开关MOS管Q4导通，所述的电池充放电控制电路处于原工作状态。

2.根据权利要求1所述的锂电池充电放电的温度保护电路，其特征是所述的主要由芯片U1、开关MOS管Q1、开关MOS管Q2和温度保护器TS组成的放电过温度保护单元，其温度保护器TS连接在芯片U1的引脚U1-11的CTL端，电池温度高于70℃时，温度保护器TS断开，使引脚U1-11电位升高，引脚U1-3的DOP端输出高电平 ，开关MOS管Q1、开关MOS管Q2截止，停止放电，完成对电池放电保护。