CN102751703A

CN102751703A - 充电电池保护装置

Info

Publication number: CN102751703A
Application number: CN2011100970610A
Authority: CN
Inventors: 温凯闵
Original assignee: KUNSHAN BESTS ELECTRONIC CO Ltd
Current assignee: KUNSHAN BESTS ELECTRONIC CO Ltd
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2012-10-24

Abstract

本发明公开了一种充电电池保护装置，包括充电电池组；充电端；放电端；单片机；电池管理芯片；LED指示灯；充电控制场效应晶体管；放电控制场效应晶体管；稳压芯片；充电电池组通过稳压芯片将充电电池电压转换为直流电压提供给单片机和电池管理芯片工作使用，单片机控制所述LED指示灯的显示，单片机通过控制充电控制场效应晶体管的打开与关闭控制充电端与充电电池组的正极的连接与断开，单片机通过控制放电控制场效应晶体管的打开与关闭控制放电端与所述充电电池组的正极的连接与断开，具有功能多，程序化设计，结构简单，自耗电低的优点。

Description

充电电池保护装置

技术领域

本发明涉及一种充电电池保护装置，尤其涉及一种具有充电电池容量分析、电池保护、电池指示等多功能的装置。

背景技术

随着数码产品如手机、笔记本电脑、电动自行车等产品的广泛使用，充电电池在这类产品中也得到广泛应用，充电电池具有经济、环保、电量足、适合大功率、长时间使用等优点，但其使用过程中所存在的不当使用会对电池本身造成损害，比如对充电电池使用中造成的过充或者过放，电流过大或者温度过高等，都会对充电电池造成损害，影响其使用寿命。

目前对充电电池进行保护的电路装置有很多，但其整体结构和功能有待提高。

发明内容

本发明针对现有技术中所存在的充电电池保护装置所存在的整体结构和功能有待改善的问题，提出了一种充电电池保护装置。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种充电电池保护装置，包括充电电池组；充电端；放电端；单片机；电池管理芯片；LED指示灯；充电控制场效应晶体管；放电控制场效应晶体管；稳压芯片；

所述单片机与所述电池管理芯片、所述LED指示灯、所述充电控制场效应晶体管、放电控制场效应晶体管和所述稳压芯片电性连接，所述充电电池组通过稳压芯片将所述充电电池电压转换为直流电压提供给单片机和电池管理芯片工作使用，所述单片机控制所述LED指示灯的显示，所述单片机通过控制所述充电控制场效应晶体管的打开与关闭控制所述充电端与所述充电电池组的正极的连接与断开，所述单片机通过控制所述放电控制场效应晶体管的打开与关闭控制所述放电端与所述充电电池组的正极的连接与断开。

优选地，所述单片机通过与所述电池管理芯片进行数据交换，将所述充电电池组的电压数字信号通过单片机识别的信号储存到相应的寄存器中，进行电压侦测。

优选地，所述电池管理芯片内部有温度侦测热敏电阻，将侦测到的数据存储在相应寄存器中，单片机通过I2C通讯协议读取存储于所述电池管理芯片相应寄存器中的温度信息，进行温度侦测。

优选地，所述充电电池组的负极与地线之间还设置有一容量侦测端，所述电池管理芯片通过侦测所述容量侦测端电压、充放电电流，通过充放电循环，计量电池总容量、当前容量、循环次数，并将侦测数据存储在相应寄存器中，进行容量侦测。

优选地，所述单片机通过I2C通讯协议读取充电电池组的容量数据，所述单片机可对存储有容量数据的芯片进行清零、写入操作。

优选地，所述电池管理芯片获得所述容量侦测端的电压，通过内部积分电路转换后传给所述单片机，所述单片机再将容量数据通过所述LED指示灯进行显示。

优选地，所述充电电池组充电时，当所述单片机侦测到所述充电电池组的电压高于过充保护点时，所述单片机控制所述充电控制场效应管关闭。

优选地，所述充电电池组放电时，当所述单片机侦测到所述充电电池组电池电压低于过放保护点或者放电电流大于过流保护点时，所述单片机控制所述放电控制场效应管关闭。

优选地，当所述充电电池组充电或放电时，所述单片机侦测到环境温度高于过温保护点时，所述单片机关闭所述充电控制场效应管或所述放电控制场效应管。

优选地，所述LED指示灯包括工作状态指示灯、充电指示灯和放电指示灯。

本发明的有益效果是：功能多，程序化设计，结构简单，自耗电低。

附图说明

图1为本发明优选实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

下面参照图1对本发明的优选实施例进行详细说明。

如图1所示为本发明优选实施例的电路结构示意图，本发明的充电电池保护装置包括充电电池组10；充电端20；放电端30；单片机40；电池管理芯片50；LED指示灯60；充电控制场效应晶体管70；放电控制场效应晶体管80；稳压芯片90；

单片机40与电池管理芯片50、LED指示灯60、充电控制场效应晶体管70、放电控制场效应晶体管80和稳压芯片90电性连接，充电电池组10通过稳压芯片90将充电电池组10的电压转换为单片机40和电池管理芯片50工作所需要的直流电压后供其工作使用，一般单片机40工作电压为5V，即充电电池组10的电压经稳压芯片90转换为5V的直流电压后供单片机40工作使用，单片机40控制LED指示灯60的显示，单片机40通过控制充电控制场效应晶体管70的打开与关闭控制充电端20与充电电池组10的正极的连接与断开，单片机40通过控制放电控制场效应晶体管80的打开与关闭控制放电端30与充电电池组10的正极的连接与断开。

如图1所示，充电电池组10的正极同时直接和单片机相连，单片机获取其电压的数据，单片机40通过I2C的通讯协议，与电池管理芯片50进行数据交换，将充电电池组10的电压数字信号通过单片机识别的信号储存到相应的寄存器中，进行电压侦测。

电池管理芯片50内部有温度侦测热敏电阻(未图示)，温度侦测热敏电阻将侦测到的数据存储在相应寄存器中，单片机40通过I2C通讯协议读取存储于电池管理芯片50相应寄存器中的温度数据，进行温度侦测。

充电电池组10的负极与地线GND之间还设置有一容量侦测端91，电池管理芯片50通过侦测容量侦测端91的电压、充放电电流，通过充放电循环，计量电池总容量、当前容量、循环次数，并将侦测数据存储在相应寄存器中，进行容量侦测。

单片机40通过I2C通讯协议读取充电电池组10的容量数据，同时，单片机40可对存储有容量数据的芯片进行清零、写入等操作。

电池管理芯片50获得容量侦测端91的电压，通过内部积分电路转换后传给单片机40，单片机40再将容量数据通过LED指示灯60进行显示。

充电电池组10充电时，单片机40控制的充电控制场效应管70打开，充电端20与充电电池组10电性连接，此时不断对充电电池组10进行充电作业，充电电池组10的电压逐渐升高，当单片机40侦测到充电电池组10的电压高于内部设定的过充保护点的电压时，单片机40控制充电控制场效应管70使其关闭，使得充电端20与充电电池组10断开，充电结束，从而达到防止对充电电池组10过冲的目的，起到保护充电电池10的作用。

充电电池组10放电时，单片机40控制的放电控制场效应管80打开，放电端30与充电电池组10电性连接，此时不断对充电电池组10进行放电作业，充电电池组10的电压逐渐降低，当单片机侦测到充电电池组电池电压低于内部设定的过放保护点的电压时，或者单片机侦测到放电电流大于内部设定的过流保护点的电流时，单片机40控制放电控制场效应管80使其关闭，使得放电端30与充电电池组10断开，放电结束，从而达到防止对充电电池组10过放或过流的目的，起到保护充电电池10的作用。

另外，无论充电电池组10充电或放电时，只要侦测到环境温度高于内部设定的过温保护点的温度时，单片机40就会关闭相应的充电控制场效应管70或放电控制场效应管80，从而其到防止因充电或放电造成的温度过高而对充电电池组10造成的损害。当外部线路发生短路或者发生火灾等其他原因造成温度升高时，单片机40同样会关闭相应的充电控制场效应管70或放电控制场效应管80，实现过温保护。

LED指示灯60包括工作状态指示灯61、充电指示灯62和放电指示灯63。LED指示灯60由单片机40根据侦测到的充电电池组10的充放电状态、电池容量等数据进行显示。充电电池组10充电时，充电指示灯62的LED C1～4循环点亮，间隔时间2S，有5个循环状态，放电指示灯63的LED D1～4灭；充电电池组10放电时，充电指示灯62的LED C1～4灭，放电指示灯63的LED D1～4根据电池剩余容量亮和灭；静止时，充电指示灯62的LED C1～4灭，放电指示灯63的LED D1～4灭；充电LED D1～4根据电池剩余容量亮和灭，初次使用容量以电压为基准，做一次充放电循环后，以侦测到的实际测试容量为基准。如表1所示。

表1

本发明中，如图1所示，充电指示灯62的LED C1～4存在五个状态循环，分别为：1.LED C1～4灭；2.LED C1亮；3.LED C1～2亮；4.LED C1～3亮；5.LED C1～4亮。电池充满后，LED C1～4常亮，断开充电器后，LED C1～4灭。

本发明中，如图1所示，放电指示灯63的LED D1～4指示充电电池组10的剩余容量，充电电池组的剩余容量根据电池电压判断，数据需要对电池做容量分析后获取，表2为放电指示灯63显示状态表。

序号	电池剩余容量	LED指示状态
			1	＝100％CM	LED D1～4亮
2	75％-99％	LED D1～3亮
			3	50％-74％	LED D1～2亮
4	15％-49％	LED D1亮
			5	＜14％	LED D1～4灭

表2

本发明的充电电池保护装置的主要电器参数如表3所示。

序号	项目	规格
			1	系统电压	15～40V
2	动态耗电流	5～10mA
			3	静态号电流	小于500uA

表3

本发明的充电电池保护装置，可同时对充电电池进行过冲保护、过流保护、过放保护、容量侦测、过温保护等功能，同时通过LED指示灯将充电电池的工作状态进行显示，功能多，程序化设计，结构简单，自耗电低。

本发明不限于上述实施例，还可以有许多变化设计，可以依需求进行不同组合、替换等，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案均落在本专利权利要求的保护范围。

Claims

1.一种充电电池保护装置，其特征在于：其包括充电电池组；充电端；放电端；单片机；电池管理芯片；LED指示灯；充电控制场效应晶体管；放电控制场效应晶体管；稳压芯片；

2.根据权利要求1所述的充电电池保护装置，其特征在于：所述单片机通过与所述电池管理芯片进行数据交换，将所述充电电池组的电压数字信号通过单片机识别的信号储存到相应的寄存器中，进行电压侦测。

3.根据权利要求1所述的充电电池保护装置，其特征在于：所述电池管理芯片内部有温度侦测热敏电阻，将侦测到的数据存储在相应寄存器中，单片机通过I2C通讯协议读取存储于所述电池管理芯片相应寄存器中的温度信息，进行温度侦测。

4.根据权利要求1所述的充电电池保护装置，其特征在于：所述充电电池组的负极与地线之间还设置有一容量侦测端，所述电池管理芯片通过侦测所述容量侦测端电压、充放电电流，通过充放电循环，计量电池总容量、当前容量、循环次数，并将侦测数据存储在相应寄存器中，进行容量侦测。

5.根据权利要求4所述的充电电池保护装置，其特征在于：所述单片机通过I2C通讯协议读取充电电池组的容量数据，所述单片机可对存储有容量数据的芯片进行清零、写入操作。

6.根据权利要求4所述的充电电池保护装置，其特征在于：所述电池管理芯片获得所述容量侦测端的电压，通过内部积分电路转换后传给所述单片机，所述单片机再将容量数据通过所述LED指示灯进行显示。

7.根据权利要求1所述的充电电池保护装置，其特征在于：所述充电电池组充电时，当所述单片机侦测到所述充电电池组的电压高于过充保护点时，所述单片机控制所述充电控制场效应管关闭。

8.根据权利要求1所述的充电电池保护装置，其特征在于：所述充电电池组放电时，当所述单片机侦测到所述充电电池组电池电压低于过放保护点或者放电电流大于过流保护点时，所述单片机控制所述放电控制场效应管关闭。

9.根据权利要求1所述的充电电池保护装置，其特征在于：当所述充电电池组充电或放电时，所述单片机侦测到环境温度高于过温保护点时，所述单片机关闭所述充电控制场效应管或所述放电控制场效应管。

10.根据权利要求1-9任一项所述的充电电池保护装置，其特征在于：所述LED指示灯包括工作状态指示灯、充电指示灯和放电指示灯。