CN107887888A - 一种锂电池保护电路设计方法 - Google Patents

一种锂电池保护电路设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107887888A
CN107887888A CN201711397271.5A CN201711397271A CN107887888A CN 107887888 A CN107887888 A CN 107887888A CN 201711397271 A CN201711397271 A CN 201711397271A CN 107887888 A CN107887888 A CN 107887888A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
central processing
processing unit
protection circuit
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711397271.5A
Other languages
English (en)
Inventor
付承艳
金瑞雪
李承金
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
YUNNAN JUCHENG TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
YUNNAN JUCHENG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by YUNNAN JUCHENG TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical YUNNAN JUCHENG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201711397271.5A priority Critical patent/CN107887888A/zh
Publication of CN107887888A publication Critical patent/CN107887888A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00302—Overcharge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00306—Overdischarge protection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种锂电池保护电路设计方法，包括中央处理器，所述中央处理器的输入端分别与七路电压变换电路和电源电路的输出端电性连接，并且七路电压变换电路与直流电源电性连接，所述电源电路分别与直流电源和PTC电阻连接，并且PTC电阻与正极可调基极偏置电源电性连接，所述中央处理器的过充电控制端与第一金氧半场效晶体管连接，并且中央处理器的过放电控制端与第二金氧半场效晶体管连接，涉及锂电池保护技术领域。该锂电池保护电路设计方法，功能相对完善，电路结构简单，解决了目前市面上的集成电路芯片来制作保护电路，存在保护电路功能比较单一的问题，极大的避免了使用上不够灵活的缺点。

Description

一种锂电池保护电路设计方法
技术领域
本发明涉及锂电池保护技术领域，具体为一种锂电池保护电路设计方法。
背景技术
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，所以，锂电池长期没有得到应用，随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。
近年来，便携式电子产品的迅猛发展促进了电池技术的更新换代，锂离子电池由于其具有高能量密度、长寿命、低自放电率、无污染等特性，迅速成为市场的主流电池产品。
为了防止电池出现过充电或过放电状态、保证电池的安全性能和避免出现电池特性恶化现象，必须在锂离子电池组中安装保护电路，为此目前国外很多芯片公司研制出分别适用于一至四只串联数的锂离子电池保护芯片，其功能完善，电路结构简单，在很多电池保护电路中获得广泛应用，但是对多串联数（如七至十只单体串联的电池组），如果采取目前市面上的集成电路芯片来制作保护电路，存在保护电路功能比较单一，使用上不够灵活的缺点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种锂电池保护电路设计方法，解决了目前市面上的集成电路芯片来制作保护电路，存在保护电路功能比较单一，使用上不够灵活的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种锂电池保护电路设计方法，包括中央处理器，所述中央处理器的输入端分别与七路电压变换电路和电源电路的输出端电性连接，并且七路电压变换电路与直流电源电性连接，所述电源电路分别与直流电源和PTC电阻连接，并且PTC电阻与正极可调基极偏置电源电性连接，所述中央处理器的过充电控制端与第一金氧半场效晶体管连接，并且中央处理器的过放电控制端与第二金氧半场效晶体管连接，所述第一金氧半场效晶体管分别与直流电源和第二金氧半场效晶体管电性连接，并且第二金氧半场效晶体管与负极可调基极偏置电源电性连接。
优选的，所述所述第一金氧半场效晶体管的两端均与第一二极管的两端电路连接，并且第二金氧半场效晶体管的两端均与第二二极管的两端电路连接。
优选的，所述七路电压变换电路包括第一压变换电路、第二压变换电路、第三压变换电路、第四压变换电路、第五压变换电路、第六压变换电路和第七压变换电路，并且第一压变换电路、第二压变换电路、第三压变换电路、第四压变换电路、第五压变换电路、第六压变换电路和第七压变换电路均与中央处理器连接。
优选的，所述本发明锂电池保护电路，包括如下电路设计方法：
七路单体电池电压经七路电压变换电路转换为对地的电压后送入中央处理器的I/O口，经过中央处理器内部变换后，电压与过压、欠压门限值比较，比较结果再经过故障逻辑判断，如果各单体电池的电压均在过压值以下，欠压门限值以上，输出驱动信号，使过充电、过放电控制电源电路导通，电池组正常充放电，如果任意一个单体电池的电压高于过充电门限值，输出信号使充电控制电源电路关断，电池组停止充电工作。如果任意一个单体电池的电压低于过放电保护门限值，输出信号使放电控制电源电路关断，电池组停止放电工作。过电流时，PTC电阻高阻，切断电路。
优选的，所述本发明锂电池保护电路，包括如下软件设计方法：
保护电路上电后，中央处理器先进行初始化，然后对A/D通道进行扫描检测，使用Timer0计数器作为时钟，由内部时钟源经过1/16分频后获得，即时钟周期为16μs中央处理器芯片时钟频率为4MHz，1/4分频后得到内部时钟源为1MHz；再由软件设置Timer0的计数，250个时钟周期溢出一次，从而达到延时4ms的要求；软件内部再由软件检测的方法，计数25次得到100ms的计时；程序使用此计时作为工作时间间隔，每100ms完成一次通道扫描，检测一个电池的电压，0.7s完成一次全通道扫描；Timer0采用溢出中断，A/D转换以及电压工作范围判断都在中断程序内完成；A/D模块设置为8通道模拟输入工作方式，采用查询的方式来判断A/D是否完成，主程序大部分时间处于等待状态，根据 A/D取样结果，判断是否过充电或者过放电，并控制MOS管的开通和关断。
本发明提供了一种锂电池保护电路设计方法。具备以下有益效果：
该锂电池保护电路设计方法，通过中央处理器的输入端分别与七路电压变换电路和电源电路的输出端电性连接，并且七路电压变换电路与直流电源电性连接，所述电源电路分别与直流电源和PTC电阻连接，并且PTC电阻与正极可调基极偏置电源电性连接，所述中央处理器的过充电控制端与第一金氧半场效晶体管连接，并且中央处理器的过放电控制端与第二金氧半场效晶体管连接，所述第一金氧半场效晶体管分别与直流电源和第二金氧半场效晶体管电性连接，并且第二金氧半场效晶体管与负极可调基极偏置电源电性连接，更好的防止了电池出现过充电或过放电状态、保证电池的安全性能和避免出现电池特性恶化的现象发生，功能相对完善，电路结构简单，解决了目前市面上的集成电路芯片来制作保护电路，存在保护电路功能比较单一的问题，极大的避免了使用上不够灵活的缺点。
附图说明
图1为本发明保护电路的原理图；
图2为本发明结构电路原理图；
图3为本发明结构软件流程图；
图中，1中央处理器、2第二二极管、3七路电压变换电路、31第一压变换电路、32第二压变换电路、33第三压变换电路、34第四压变换电路、35第五压变换电路、36第六压变换电路、37第七压变换电路、4电源电路、5直流电源、6 PTC电阻、7正极可调基极偏置电源、8第一金氧半场效晶体管、9第二金氧半场效晶体管、10负极可调基极偏置电源、11第一二极管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种锂电池保护电路设计方法，如图1-3所示，锂电池保护电路设计方法，包括中央处理器1，中央处理器1的输入端分别与七路电压变换电路3和电源电路4的输出端电性连接，并且七路电压变换电路3与直流电源5电性连接，电源电路4分别与直流电源5和PTC电阻6连接，并且PTC电阻6与正极可调基极偏置电源7电性连接，中央处理器1的过充电控制端与第一金氧半场效晶体管8连接，并且中央处理器1的过放电控制端与第二金氧半场效晶体管9连接，第一金氧半场效晶体管8分别与直流电源5和第二金氧半场效晶体管9电性连接，并且第二金氧半场效晶体管9与负极可调基极偏置电源10电性连接。
直流电源5采用型号为MAX667，MAX667具有Normal和Shutdown两种工作模式，Normal模式下的静态工作电流为15μA， Shutdown模式下的静态电流为0.2μA；在中央处理器1正常工作状态时，使MAX667处于Normal模式下工作，中央处理器1处于Sleep工作方式时，为MAX667的5脚SHDN端提供高于1.5V的信号，使MAX667处于Shutdown模式下。
本发明中，第一金氧半场效晶体管8的两端均与第一二极管11的两端电路连接，并且第二金氧半场效晶体管9的两端均与第二二极管2的两端电路连接。
本发明中，七路电压变换电路3包括第一压变换电路31、第二压变换电路32、第三压变换电路33、第四压变换电路34、第五压变换电路35、第六压变换电路36和第七压变换电路37，并且第一压变换电路31、第二压变换电路32、第三压变换电路33、第四压变换电路34、第五压变换电路35、第六压变换电路36和第七压变换电路37均与中央处理器1连接。
保护电路的主要部分在于中心的电路控制部分；针对七串锂离子电池组设计的保护电路，需对七路电压模拟信号进行采集、处理，并要解决中央处理器1对模拟信号的处理、通道的切换和相对电压的变换等问题，中央处理器1采用 PIC16C74单片机；这种芯片是一种低功耗、高性能，价格适中的CMOS全静态8位EEPROM单片微型处理器，其中I/O口就有33脚，适于加装较多外围器件和设备。
本发明中，本发明锂电池保护电路，包括如下电路原理设计方法：
七路单体电池电压经七路电压变换电路3转换为对地的电压后送入中央处理器1的I/O口，经过中央处理器1内部变换后，电压与过压、欠压门限值比较，比较结果再经过故障逻辑判断，如果各单体电池的电压均在过压值以下，欠压门限值以上，输出驱动信号，使过充电、过放电控制电源电路4导通，电池组正常充放电，如果任意一个单体电池的电压高于过充电门限值，输出信号使充电控制电源电路4关断，电池组停止充电工作。如果任意一个单体电池的电压低于过放电保护门限值，输出信号使放电控制电源电路4关断，电池组停止放电工作。过电流时，PTC电阻6高阻，切断电路。
本发明中，本发明锂电池保护电路，包括如下软件设计方法：
保护电路上电后，中央处理器1先进行初始化，然后对A/D通道进行扫描检测，使用Timer0计数器作为时钟，由内部时钟源经过1/16分频后获得，即时钟周期为16μs中央处理器1芯片时钟频率为4MHz，1/4分频后得到内部时钟源为1MHz；再由软件设置Timer0的计数，250个时钟周期溢出一次，从而达到延时4ms的要求；软件内部再由软件检测的方法，计数25次得到100ms的计时；程序使用此计时作为工作时间间隔，每100ms完成一次通道扫描，检测一个电池的电压，0.7s完成一次全通道扫描；Timer0采用溢出中断，A/D转换以及电压工作范围判断都在中断程序内完成；A/D模块设置为8通道模拟输入工作方式，采用查询的方式来判断A/D是否完成，主程序大部分时间处于等待状态，根据 A/D取样结果，判断是否过充电或者过放电，并控制MOS管的开通和关断。
程序设计中，考虑到由于外部干扰，有可能引起电池电压不稳定情况发生；这样造成电压的短时间下降或上升，而导致电池保护电路错误判断，因此在主程序中设置了延时程序，等待100ms再次判断，这样降低了外部干扰造成保护电路误动作的可能性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种锂电池保护电路设计方法，包括中央处理器（1），其特征在于：所述中央处理器（1）的输入端分别与七路电压变换电路（3）和电源电路（4）的输出端电性连接，并且七路电压变换电路（3）与直流电源（5）电性连接，所述电源电路（4）分别与直流电源（5）和PTC电阻（6）连接，并且PTC电阻（6）与正极可调基极偏置电源（7）电性连接，所述中央处理器（1）的过充电控制端与第一金氧半场效晶体管（8）连接，并且中央处理器（1）的过放电控制端与第二金氧半场效晶体管（9）连接，所述第一金氧半场效晶体管（8）分别与直流电源（5）和第二金氧半场效晶体管（9）电性连接，并且第二金氧半场效晶体管（9）与负极可调基极偏置电源（10）电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池保护电路设计方法，其特征在于：所述所述第一金氧半场效晶体管（8）的两端均与第一二极管（11）的两端电路连接，并且第二金氧半场效晶体管（9）的两端均与第二二极管（2）的两端电路连接。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池保护电路设计方法，其特征在于：所述七路电压变换电路（3）包括第一压变换电路（31）、第二压变换电路（32）、第三压变换电路（33）、第四压变换电路（34）、第五压变换电路（35）、第六压变换电路（36）和第七压变换电路（37），并且第一压变换电路（31）、第二压变换电路（32）、第三压变换电路（33）、第四压变换电路（34）、第五压变换电路（35）、第六压变换电路（36）和第七压变换电路（37）均与中央处理器（1）连接。
4.根据权利要求1、2和3所述的一种锂电池保护电路设计方法，其特征在于：所述本发明锂电池保护电路，包括如下电路原理设计方法：
七路单体电池电压经七路电压变换电路（3）转换为对地的电压后送入中央处理器（1）的I/O口，经过中央处理器（1）内部变换后，电压与过压、欠压门限值比较，比较结果再经过故障逻辑判断，如果各单体电池的电压均在过压值以下，欠压门限值以上，输出驱动信号，使过充电、过放电控制电源电路（4）导通，电池组正常充放电，如果任意一个单体电池的电压高于过充电门限值，输出信号使充电控制电源电路（4）关断，电池组停止充电工作；如果任意一个单体电池的电压低于过放电保护门限值，输出信号使放电控制电源电路（4）关断，电池组停止放电工作；过电流时，PTC电阻（6）高阻，切断电路。
5.根据权利要求1、2和3所述的一种锂电池保护电路设计方法，其特征在于：所述本发明锂电池保护电路，包括如下软件设计方法：
保护电路上电后，中央处理器（1）先进行初始化，然后对A/D通道进行扫描检测，使用Timer0计数器作为时钟，由内部时钟源经过1/16分频后获得，即时钟周期为16μs（中央处理器（1）芯片时钟频率为4MHz，1/4分频后得到内部时钟源为1MHz）；再由软件设置Timer0的计数，250个时钟周期溢出一次，从而达到延时4ms的要求；软件内部再由软件检测的方法，计数25次得到100ms的计时；程序使用此计时作为工作时间间隔，每100ms完成一次通道扫描，检测一个电池的电压，0.7s完成一次全通道扫描；Timer0采用溢出中断，A/D转换以及电压工作范围判断都在中断程序内完成；A/D模块设置为8通道模拟输入工作方式，采用查询的方式来判断A/D是否完成，主程序大部分时间处于等待状态，根据 A/D取样结果，判断是否过充电或者过放电，并控制MOS管的开通和关断。
CN201711397271.5A 2017-12-21 2017-12-21 一种锂电池保护电路设计方法 Pending CN107887888A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711397271.5A CN107887888A (zh) 2017-12-21 2017-12-21 一种锂电池保护电路设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711397271.5A CN107887888A (zh) 2017-12-21 2017-12-21 一种锂电池保护电路设计方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107887888A true CN107887888A (zh) 2018-04-06

Family

ID=61771236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711397271.5A Pending CN107887888A (zh) 2017-12-21 2017-12-21 一种锂电池保护电路设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107887888A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111464178A (zh) * 2020-02-28 2020-07-28 青岛能蜂电气有限公司 即插即用接口电路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111464178A (zh) * 2020-02-28 2020-07-28 青岛能蜂电气有限公司 即插即用接口电路
CN111464178B (zh) * 2020-02-28 2023-09-22 青岛能蜂电气有限公司 即插即用接口电路

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021104190A1 (zh) 多个电池的并联充放电管理系统
CN107834519B (zh) 锂电池保护控制asic芯片系统
CN202190065U (zh) 一种电池保护电路
CN203135543U (zh) 手机适配器
CN201789282U (zh) 一种电池充放电保护电路
CN105356421A (zh) 一种锂电池组充放电保护电路
CN109217410A (zh) 一种单节串联型锂电池保护电路
CN206481074U (zh) 一种充放电电路及移动终端
CN112311038A (zh) 一种充放电保护电路、终端设备及电池放电控制方法
CN107887888A (zh) 一种锂电池保护电路设计方法
CN106549469B (zh) 一种锂电池并联充电串联使用电路结构
CN103023116B (zh) 一种移动通讯终端以及用于保护移动通讯终端充电的电路
CN210183036U (zh) 多节电池充电保护电路以及电池装置
CN206595737U (zh) 一种锂电池充电系统
CN202474831U (zh) 一种锂电池保护电路
CN201282175Y (zh) 大功率可充电电池
CN2857299Y (zh) 一种锂电池充电保护电路
CN209642357U (zh) 一种基于电阻分压型的锂电池电压监测保护装置
CN104065115A (zh) 一种电池充电器
CN204928289U (zh) 一种新型usb充电器
CN202353191U (zh) 一种多mos管的保护装置
CN204334056U (zh) 一种均衡充电的锂电池组保护板
CN211880109U (zh) 一种多节锂电池电压检测及保护电路
CN204216576U (zh) 一种锂离子电池保护电路
CN219304470U (zh) 一种电池的限压保护芯片

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination