CN104779669A - 带充电保护电路的锂离子电池组 - Google Patents

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Abstract

一种带充电保护电路的锂离子电池组，其特征是，包括：电池组本体、充电控制电路、开关电路，所述充电控制电路与所述电池组本体电连接，用于采样所述电池组本体内组成所述电池组本体的各单体电池之间的连接点的节点电压，所述开关电路串联连接在所述电池组本体的负极与充电接入端子的负极之间，所述充电控制电路在所述电池组本体的供电下工作，用于：当任一所述节点电压大于其对应的预设的充电电压上限，或者，当所述充电接入端子的负极为高电平时，控制所述开关电路断开，使充电接入端子与所述电池组本体之间的回路断开；否则，保持所述开关电路导通，所述充电接入端子与所述电池组本体之间形成回路。

Description

带充电保护电路的锂离子电池组
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种带充电保护电路的锂离子电池组。
背景技术
在目前市场充电电池种类繁多，有镍氢、镍铬、铅酸、锂电池等电池，而充电器厂家为了自己的充电器能对目前所有电池都能充电，提高其应用的广泛性，目前现在市面上出现的充电器均为多种模式充电器以适应于目前各种充电电池的充电用。
本发明人在进行本发明的研究过程中发现，现有技术的锂离子电池存在如下的缺陷：
由于现有的充电器模式多，而很多用户又对各种充电电池缺少相关基本知识，导致一些电池电压过充损坏、起火严重的引起爆炸。
发明内容
本发明实施例的目的之一在于提供一种带充电保护电路的锂离子电池组，有利于提高电池的充电安全性。
本发明实施例提供的一种带充电保护电路的锂离子电池组，包括：电池组本体、充电控制电路、开关电路，
所述充电控制电路与所述电池组本体电连接，用于采样所述电池组本体内组成所述电池组本体的各单体电池之间的连接点的节点电压，
所述开关电路串联连接在所述电池组本体的负极与充电接入端子的负极之间，
所述充电控制电路在所述电池组本体的供电下工作，用于：
当任一所述节点电压大于其对应的预设的充电电压上限，或者，当所述充电接入端子的负极为高电平时，控制所述开关电路断开，使充电接入端子与所述电池组本体之间的回路断开；否则，保持所述开关电路导通，所述充电接入端子与所述电池组本体之间形成回路。
可选地，在所述电池组本体的负极与所述开关电路之间还串联有一电阻(RX1-3)，
所述锂离子电池组还包括：
第一比较电路，供电输入端与所述充电接入端子的正极连接，以输入工作电源，两输入端分别与所述电阻(RX1-3)的两端连接，输出端连接有第一LED电路，当有充电电流流过所述电阻时，所述第一比较电路输出高电平，驱动所述第一LED电路工作。
可选地，所述开关电路包括，相互串联在所述电池组本体的负极与所述充电接入端子的负极之间的第一功率开关、第二功率开关；
所述第一功率开关的第一端部与所述充电接入端子的负极连接，所述第二功率开关的第一端部与所述电池组本体的负极连接；
所述充电控制电路具体用于：
当所述节点电压大于所述充电电压上限时，控制所述第一功率开关关断，
当所述充电接入端子的负极为高电平时，控制所述第二功率开关关断。
可选地，还包括，第二比较电路，供电输入端与所述充电输入端子的正极连接，以输入工作电源，两输入端分别于所述第一功率开关的所述第一端部、第二端部连接，输出端连接有第二LED电路接地，当所述第一功率开关关断时，所述第二比较电路输出高电平，驱动所述第二LED电路工作。
可选地，所述第一比较电路、第二比较电路集成在一个芯片内。
可选地，所述芯片为型号为：型号为LM358的芯片。
可选地，所述充电控制电路还用于：
当输入至所述电池组本体的充电电流大于预定的充电电流上限时，还控制所述第一功率开关关断。
可选地，所述充电控制电路还用于：
当所所述电池组本体的放电电流大于预定的放电电流上限时，还控制所述第二功率开关关断。
可选地，所述充电控制电路包括：型号为S-8252系列的电池保护IC，
所述电池保护IC的DO引脚与所述第二功率开关管的控制端连接，用于控制所述第二功率开关管的导通以及关断，
所述电池保护IC的CO引脚与所述第一功率开关管的控制端连接，用于控制所述第一功率开关管的导通以及关断，
所述电池保护IC的VM引脚通过阻抗电路与所述锂离子电池组本体的负极连接，所述电池保护IC的VSS引脚与所述锂离子电池组本体的负极连接，所述开关电路串联在所述VM引脚与所述VSS引脚之间，用于根据所述VM引脚与所述VSS引脚的压降而检测当前所述电池组本体的放电电流以及充电电流，
所述电池保护IC的VC引脚与所述电池组本体的节点连接，用于检测所述电池组本体的节点的电压，
所述电池保护IC的VDD引脚与所述电池组本体连接，输入工作电源。
由上可见，应用本实施例技术方案，在电池组内设置有充电控制电路U2，当充电接入端子P+、P-短路或者电池过充时，断开充电接入端子P+、P-与电池组的回路，停止对锂离子电池组的充电，避免过充或者充电输入短路等，有利于提高锂离子电池充电的安全性，亦有利于提高电池组的循环性能以及使用寿命。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1提供的一种带充电保护电路的锂离子电池组。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
参见图1所示，本实施例提供了一种带充电保护电路的锂离子电池组，其主要包括：电池组本体101、充电控制电路U2、以及开关电路102。
其中充电控制电路U2与电池组本体101电连接，用于与电池组本体101内各节点连接，采样节点电压，因为节点电压反映了电池组本体101内组成该电池组本体101的各单体电池的电压，故可以通过采样获取的节点电压而确定当前电池组内各单体电池的充电状态；
开关电路102串联连接在电池组本体101的负极与充电接入端子的负极P-之间，用于控制外部充电器对本实施例电池组本体101的充电回路的断开以及闭合。本实施例电池组的充电保护电路的工作原理是，当电池组本体101内任一节点的电压大于其对应的预设的充电电压上限时，或者，当检测到充电接入端子的负极P-为高电平(即当前充电接入端P+、P-短路)时，充电控制电路U2控制开关电路102断开，使充电接入端子与电池组本体101之间的回路断开，停止对电池组本体101充电否则，否则，保持开关电路102导通，利用充电器对电池组本体101充电。
由上可见，应用本实施例技术方案，在电池组内设置有充电控制电路U2，当充电接入端子P+、P-短路或者电池过充时，断开充电接入端子P+、P-与电池组的回路，停止对锂离子电池组的充电，避免过充或者充电输入短路等，有利于提高锂离子电池充电的安全性，亦有利于提高电池组的循环性能以及使用寿命。
作为本实施例的示意，参见图1所示，本实施例以采用两个单体电池组成电池组本体101为示意，但实际并不限于此。
作为本实施例的示意，参见图1所示，还可以在本实施例的电池组本体101的负极端与开关电路102之间串联一电阻RX1-3，当与充电接入端有连接外部充电电源，且开关电路102导通时，则充电电流从电阻RX1-3流过，在电阻RX1-3上产生压降VX1-3。相应地，还设置第一比较电路U1B，第一比较电路U1B的供电输入端外部充电端子的正极连接以外部电源作为工作电源(参见图1所示，通过电阻R13、R14从充电输入端子处获取工作电源)，第一比较电路U1B的正相输入端“+”与电阻RX1-3连接电池组本体101负极的端部连接，反相输入端“-”与电阻RX1-3连接开关电路102的端部连接，当电阻RX1-3两端的压降大于零时，第一比较电路U1B的输出端输出高电平信号，驱动连接在第一比较电路U1B的输出端的第一LED电路，第一LED电路工作，第一LED电路工作点亮以指示当前电池组处于被充电状态。
作为本实施例的示意，可以选取红灯作为第一LED电路的灯珠，即以红色灯光指示当前电池组本体101处于充电状态。
作为本实施例的示意，参见图1所示，本实施例的开关电路102主要包括：串联连接在所述电池组本体101的负极与充电接入端子的负极P-之间的第一功率开关Q1、第二功率开关Q2。第一功率开关Q1的第一端部与充电接入端子的负极P-连接，第二端部与第二功率开关Q2的第二端部连接，第二功率开关Q2的第一端部与电池组本体101的负极连接。充电控制电路U2通过控制第一功率开关Q1、第二功率开关Q2而控制开关电路102的断开或者闭合，具体如下：当充电控制电路U2检测到电池组本体101当前的电压大于预设的充电电压上限时，充电控制电路U2控制第一功率开关Q1关断，断开外部充电端子与电池组本体101之间的回路，停止充电；
当充电控制电路U2检测到当前充电接入端子的负极P-为高电平(即图1中的充电接入端子P+、P-短路)时，充电控制电路U2控制第二功率开关Q2关断，断开外部充电端子与电池组本体101之间的回路，停止充电。
参见图1所示意，作为本实施例的示意，本实施例的第一功率开关Q1第二功率开关Q2可以但不限于采用型号为AQN6512的场效应管实现。
作为本实施例的示意，还可以进一步设置第二比较电路，第二比较电路的供电电输入端外部充电端子的正极连接以外部电源作为工作电源，第二比较电路的正相输入端“+”与第一功率开关Q1连接第二开关的第二端部连接，反向输入端通过一电阻R6与连接外部充电输入端子的负极的第一功率开关Q1的第一端部连接，输出端通过第二LED电路接地，当第一功率开关Q1关断时，第一功率开关Q1关断两端部存在压降，第二比较电路输出高电平，驱动第二LED电路工作，以指示当前子电池组本体101充电完成。
作为本实施例的示意，可以选取绿灯作为第二LED电路的灯珠，即以红色灯光指示当前电池组本体101处于充电完成状态。
作为本实施例的示意，本实施例可以但不限于采用第一比较电路U1B、第二比较电路分体式独立电路，也可以将它们集成在一个芯片内，譬如可以采用型号为LM358的运放芯片来作为第一比较电路U1B、第二比较电路。
作为本实施例的示意，该充电控制电路U2还用于当充电控制电路U2检测到输入至电池组本体101的充电电流大于预定的充电电流上限时，充电控制电路U2还控制所述第一功率开关Q1关断，以停止对电池本体充电。具体的电池本体当前是处于充电状态或者放电状态可以根据电流方向确定。
作为本实施例的示意，本实施的充电控制电路U2还用于：当充电控制电路U2检测到电池组本体101的放电电流大于预定的放电电流上限时，充电控制电路U2还控制所述第二功率开关Q2关断，以停止该电池本体与外部的连接，避免放电过度。
参见图1所示，本实施例以采用型号为S-8252系列的电池保护IC作为示意，譬如可以但不限于采用S-8252AAA-M6T1U或者型号为S-8252AAD-M6T1U等芯片作为电池保护IC。但实际并不限于此，也可以根据上述的工作原理而采用其他电路或者芯片实现。
当采用S-8252系列的电池保护IC时，使电池保护IC的DO引脚(Pin1)与第二功率开关Q2管的控制端连接，用于控制第二功率开关Q2管的导通以及关断；电池保护IC的CO引脚(Pin2)与第一功率开关Q1管的控制端连接，用于控制第一功率开关Q1管的导通以及关断；
电池保护IC的VM引脚(Pin3)通过阻抗电路与外部充电输入端的负极连接，以充电输入端的P+、P-短路时，通过CO引脚(Pin2)关断第一功率开关Q1管；
电池保护IC的VSS引脚(Pin6)与电池组本体101的负极连接，开关电路102串联在VM引脚(Pin3)与VSS(Pin6)引脚之间，用于根据VM引脚(Pin3)与VSS(Pin6)之间的压降而检测当前电池组本体101的放电电流以及充电电流，以在放电电流过大时，通过DO引脚(Pin1)关断第二功率开关Q2管，在充电电流过大时，通过CO引脚(Pin2)关断第一功率开关Q1管；
电池保护IC的VC引脚(Pin4)与电池组本体101的节点连接，用于检测所述电池组本体101的节点电压，当节点电压过大即过充时，通过CO引脚(Pin2)关断第一功率开关Q1管；
电池保护IC的VDD引脚与电池组本体101连接，以电池组本体101的电压作为工作电压，其相对于采用外部充电电源为供电电压的技术方案而言，采用本实施例技术方案能确保电池保护IC随时处于工作状态，对充电以及放电提供全方面的保护。
作为本实施例的示意，本实施例以某型号的IC作为示意对本实施例的电路实现进行示意，但实际并不限于此，本领域技术人员由本实施例的工作原理出发，也可以采用其他的电路或者芯片实现本电路。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带充电保护电路的锂离子电池组，其特征是，包括：电池组本体、充电控制电路、开关电路，
所述充电控制电路与所述电池组本体电连接，用于采样所述电池组本体内组成所述电池组本体的各单体电池之间的连接点的节点电压，
所述开关电路串联连接在所述电池组本体的负极与充电接入端子的负极之间，
所述充电控制电路在所述电池组本体的供电下工作，用于：
当任一所述节点电压大于其对应的预设的充电电压上限，或者，当所述充电接入端子的负极为高电平时，控制所述开关电路断开，使充电接入端子与所述电池组本体之间的回路断开；否则，保持所述开关电路导通，所述充电接入端子与所述电池组本体之间形成回路。
2.根据权利要求1所述带充电保护电路的锂离子电池组，其特征是，
在所述电池组本体的负极与所述开关电路之间还串联有一电阻(RX1-3)，
所述锂离子电池组还包括：
第一比较电路，供电输入端与所述充电接入端子的正极连接，以输入工作电源，两输入端分别与所述电阻(RX1-3)的两端连接，输出端连接有第一LED电路，当有充电电流流过所述电阻时，所述第一比较电路输出高电平，驱动所述第一LED电路工作。
3.根据权利要求1或2所述带充电保护电路的锂离子电池组，其特征是，
所述开关电路包括，相互串联在所述电池组本体的负极与所述充电接入端子的负极之间的第一功率开关、第二功率开关；
所述第一功率开关的第一端部与所述充电接入端子的负极连接，所述第二功率开关的第一端部与所述电池组本体的负极连接；
所述充电控制电路具体用于：
当所述节点电压大于所述充电电压上限时，控制所述第一功率开关关断，
当所述充电接入端子的负极为高电平时，控制所述第二功率开关关断。
4.根据权利要求3所述带充电保护电路的锂离子电池组，其特征是，
还包括，第二比较电路，供电输入端与所述充电输入端子的正极连接， 以输入工作电源，两输入端分别于所述第一功率开关的所述第一端部、第二端部连接，输出端连接有第二LED电路接地，当所述第一功率开关关断时，所述第二比较电路输出高电平，驱动所述第二LED电路工作。
5.根据权利要求4所述带充电保护电路的锂离子电池组，其特征是，
所述第一比较电路、第二比较电路集成在一个芯片内。
6.根据权利要求5所述带充电保护电路的锂离子电池组，其特征是，
所述芯片为型号为：型号为LM358的芯片。
7.根据权利要求1或2所述带充电保护电路的锂离子电池组，其特征是，
所述充电控制电路还用于：
当输入至所述电池组本体的充电电流大于预定的充电电流上限时，还控制所述第一功率开关关断。
8.根据权利要求7所述带充电保护电路的锂离子电池组，其特征是，
所述充电控制电路还用于：
当所所述电池组本体的放电电流大于预定的放电电流上限时，还控制所述第二功率开关关断。
9.根据权利要求8所述带充电保护电路的锂离子电池组，其特征是，
所述充电控制电路包括：型号为S-8252系列的电池保护IC，
所述电池保护IC的DO引脚与所述第二功率开关管的控制端连接，用于控制所述第二功率开关管的导通以及关断，
所述电池保护IC的CO引脚与所述第一功率开关管的控制端连接，用于控制所述第一功率开关管的导通以及关断，
所述电池保护IC的VM引脚通过阻抗电路与所述锂离子电池组本体的负极连接，所述电池保护IC的VSS引脚与所述锂离子电池组本体的负极连接，所述开关电路串联在所述VM引脚与所述VSS引脚之间，用于根据所述VM引脚与所述VSS引脚的压降而检测当前所述电池组本体的放电电流以及充电电流，
所述电池保护IC的VC引脚与所述电池组本体的节点连接，用于检测所述电池组本体的节点的电压，
所述电池保护IC的VDD引脚与所述电池组本体连接，输入工作电源。
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