CN109286229A - 一种电池充电保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池充电保护电路,包括电压输入端、电压输出端、过充过放保护电路、充电控制芯片、多个单体锂电池和均衡电路;所述电压输入端顺次连接所述充电控制芯片、所述过充过放保护电路以及所述电压输出端,每一所述单体锂电池的两端均与所述充电控制芯片的电压检测端连接,且多个所述单体锂电池串联连接形成串联电池组,所述串联电池组的一端与所述过充过放保护电路连接,所述串联电池组的另一端与所述电压输入端连接;多个均衡电路与多个单体锂电池一一对应,且每一均衡电路对应地连接在单体锂电池的两端上。本发明实施例提供的电池充电保护电路,能够有效地将每一节电芯充满,避免任何一串电池出现过充过放,提高电池组的整体性能和延长电池组寿命。

Description

一种电池充电保护电路
技术领域
本发明涉及电池技术领域,尤其是涉及一种电池充电保护电路。
背景技术
目前,随着电子技术的迅速发展,电动工具的应用日趋广泛,而电动工具的动力多采用锂离子电池多节串联,锂离子电池作为电池家族的新成员具有较强的优势,但其仍然存在电芯之间的差异性,致使串联高电压应用时使用寿命大幅降低,安全性能下降。
现有技术中,四节或四节以上的锂离子电池组通常采用单一的锂充电控制芯片对电池组进行基本的过充过放,短路和过流保护;但由于电芯之间的差异性,电池组在充电时,当其中一节电芯达到过充门限,保护IC会将充电回路关断,而此时其他电芯并未全部充满,这样容易导致电池组的整体性能下降,长期使用将严重影响电池组寿命。
发明内容
本发明提供了一种电池充电保护电路,能够有效地将每一节电芯充满,避免任何一串电池出现过充过放,提高电池组的整体性能和延长电池组寿命。
为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种电池充电保护电路,包括电压输入端、电压输出端、过充过放保护电路、充电控制芯片、多个单体锂电池和均衡电路;所述电压输入端顺次连接所述充电控制芯片、所述过充过放保护电路以及所述电压输出端,每一所述单体锂电池的两端均与所述充电控制芯片的电压检测端连接,且多个所述单体锂电池串联连接形成串联电池组,所述串联电池组的一端与所述过充过放保护电路连接,所述串联电池组的另一端与所述电压输入端连接;所述充电控制芯片分别与所述电压输入端、所述充电控制芯片、所述电压输出端连接;所述均衡电路与多个所述单体锂电池一一对应,且每一所述均衡电路对应地连接在所述单体锂电池的两端上,每一所述均衡电路包括均衡控制芯片、分压电阻、电容、释能电阻和开关管;所述均衡控制芯片的第一检测端通过所述分压电阻与对应的所述单体锂电池的正极连接,所述均衡控制芯片的第二检测端与对应的所述单体锂电池的负极连接,所述电容连接在所述均衡控制芯片的第一端与第二端之间,所述开关管的高电位端与对应的所述单体锂电池的正极连接,所述开关管的低电位端通过所述释能电阻与对应的所述单体锂电池的负极连接,所述开关管的控制端与所述均衡控制芯片的输出端连接。
作为优选方案,所述过充过放保护电路包括第一场效应管和第二场效应管;所述第一场效应管的源极与所述电压输出端连接,所述第一场效应管的漏极与所述第二场效应管的源极连接,所述第二场效应管的漏极与所述串联电池组的一端连接,所述第一场效应管的栅极、所述第二场效应管的栅极分别与所述充电控制芯片连接。
作为优选方案,所述过充过放保护电路还包括第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管以及第六场效应管;
所述第三场效应管的栅极、所述第五场效应管的栅极分别连接在所述第一场效应管的栅极上,所述第三场效应管的源极、所述第五场效应管的源极分别连接在所述第一场效应管的源极上,所述第三场效应管的漏极、所述第五场效应管的漏极分别连接在所述第一场效应管的漏极上;
所述第四场效应管的栅极、所述第六场效应管的栅极分别连接在所述第二场效应管的栅极上,所述第四场效应管的源极、所述第六场效应管的源极分别连接在所述第二场效应管的源极上,所述第四场效应管的漏极、所述第六场效应管的漏极分别连接在所述第二场效应管的漏极上;
所述第三场效应管的漏极与所述第四场效应管的源极连接,所述第五场效应管的漏极与所述第六场效应管的源极连接。
作为优选方案,所述开关管为N型场效应管,所述N型场效应管的栅极与所述均衡控制芯片的输出端连接,所述N型场效应管的源极过所述释能电阻与对应的所述单体锂电池的负极连接,所述N型场效应管的漏极与对应的所述单体锂电池的正极连接。
作为优选方案,还包括第一检流电阻,所述第一检流电阻的第一端分别与所述电压输出端、所述充电控制芯片的第一电流检测端连接,所述第一检流电阻的第二端分别与所述串联电池组、所述充电控制芯片的第二电路检测端连接。
作为优选方案,还包括库仑计检测电路,所述库仑计检测电路包括库仑计芯片和LDO电路;
所述LDO电路的输入端与所述电压输入端连接,所述LDO电路的输出端与所述库仑计芯片的输入端连接,所述库仑计芯片的检测端分别与所述电压输出端、所述过充过放保护电路连接。
相比于现有技术,本发明实施例的有益效果在于,本发明实施例提供了一种电池充电保护电路,包括电压输入端、电压输出端、过充过放保护电路、充电控制芯片、多个单体锂电池和均衡电路;所述电压输入端顺次连接所述充电控制芯片、所述过充过放保护电路以及所述电压输出端,每一所述单体锂电池的两端均与所述充电控制芯片的电压检测端连接,且多个所述单体锂电池串联连接形成串联电池组,所述串联电池组的一端与所述过充过放保护电路连接,所述串联电池组的另一端与所述电压输入端连接;所述充电控制芯片分别与所述电压输入端、所述充电控制芯片、所述电压输出端连接;所述均衡电路与多个所述单体锂电池一一对应,且每一所述均衡电路对应地连接在所述单体锂电池的两端上,每一所述均衡电路包括均衡控制芯片、分压电阻、电容、释能电阻和开关管;所述均衡控制芯片的第一检测端通过所述分压电阻与对应的所述单体锂电池的正极连接,所述均衡控制芯片的第二检测端与对应的所述单体锂电池的负极连接,所述电容连接在所述均衡控制芯片的第一端与第二端之间,所述开关管的高电位端与对应的所述单体锂电池的正极连接,所述开关管的低电位端通过所述释能电阻与对应的所述单体锂电池的负极连接,所述开关管的控制端与所述均衡控制芯片的输出端连接。通过多个所述均衡电路与多个所述单体锂电池一一对应,且每一所述均衡电路对应地连接在所述单体锂电池的两端上,当其中任一个所述单体锂电池过充时,其对应的所述均衡电路对其进行放电均衡,从而便于其余的所述单体锂电池继续充电,最后使得所述串联电池组的全部所述单体锂电池充满电;同时,所述过充过放保护电路用于充电控制,当所述充电控制芯片检测到所述串联电池组中全部所述单体锂电池的电压达到充电电压检测门限时,所述充电控制芯片控制所述过充过放保护电路关断电流,从而实现过充保护功能。这样,避免了由于所述串联电池组中多个所述单体锂电池之间的差异性不能充满每一节电芯,导致电池组的整体性能下降并影响电池寿命,通过多个所述均衡电路,有效地实现了过充电芯的放电均衡功能,从而有效地将每一节电芯充满,进而提高了电池组的整体性能和延长电池组寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中的电池充电保护电路的结构示意图;
图2是本发明实施例中的电池充电保护电路的原理图;
图3是本发明实施例中的均衡电路的原理图;
其中,说明书附图中的附图标记如下:
1、充电控制芯片;2、均衡电路;3、LDO电路;4、库仑计检测电路;5、过充过放保护电路;
Q1、第一场效应管;Q2、第二场效应管;Q3、第三场效应管;Q4、第四场效应管;Q5、第五场效应管;Q6、第六场效应管;Q7、开关管;R1、第一检流电阻;R3、分压电阻;R4、释能电阻。
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作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。
请参见图1至图3,本发明实施例提供了一种电池充电保护电路,包括电压输入端、电压输出端、过充过放保护电路5、充电控制芯片1、多个单体锂电池和均衡电路2;
所述电压输入端顺次连接所述充电控制芯片1、所述过充过放保护电路5以及所述电压输出端,每一所述单体锂电池的两端均与所述充电控制芯片1的电压检测端连接,且多个所述单体锂电池串联连接形成串联电池组,所述串联电池组的一端与所述过充过放保护电路5连接,所述串联电池组的另一端与所述电压输入端连接;
所述充电控制芯片1分别与所述电压输入端、所述充电控制芯片1、所述电压输出端连接;
所述均衡电路2与多个所述单体锂电池一一对应,且每一所述均衡电路2对应地连接在所述单体锂电池的两端上,每一所述均衡电路2包括均衡控制芯片、分压电阻R3、电容、释能电阻R4和开关管Q7;
所述均衡控制芯片的第一检测端通过所述分压电阻R3与对应的所述单体锂电池的正极连接,所述均衡控制芯片的第二检测端与对应的所述单体锂电池的负极连接,所述电容连接在所述均衡控制芯片的第一端与第二端之间,所述开关管Q7的高电位端与对应的所述单体锂电池的正极连接,所述开关管Q7的低电位端通过所述释能电阻R4与对应的所述单体锂电池的负极连接,所述开关管Q7的控制端与所述均衡控制芯片的输出端连接。
在本发明实施例中,通过多个所述均衡电路2与多个所述单体锂电池一一对应,且每一所述均衡电路2对应地连接在所述单体锂电池的两端上,当其中任一个所述单体锂电池过充时,其对应的所述均衡电路2对其进行放电均衡,从而便于其余的所述单体锂电池继续充电,最后使得所述串联电池组的全部所述单体锂电池充满电;同时,所述过充过放保护电路5用于充电控制,当所述充电控制芯片1检测到所述串联电池组中全部所述单体锂电池的电压达到充电电压检测门限时,所述充电控制芯片1控制所述过充过放保护电路5关断电流,从而实现过充保护功能。这样,避免了由于所述串联电池组中多个所述单体锂电池之间的差异性不能充满每一节电芯,导致电池组的整体性能下降并影响电池寿命,通过多个所述均衡电路2,有效地实现了过充电芯的放电均衡功能,从而有效地将每一节电芯充满,进而提高了电池组的整体性能和延长电池组寿命。
作为优选方案,所述过充过放保护电路5包括第一场效应管Q1和第二场效应管Q2;所述第一场效应管Q1的源极与所述电压输出端连接,所述第一场效应管Q1的漏极与所述第二场效应管Q2的源极连接,所述第二场效应管Q2的漏极与所述串联电池组的一端连接,所述第一场效应管Q1的栅极、所述第二场效应管Q2的栅极分别与所述充电控制芯片1连接。
在本发明实施例中,所述第一场效应管Q1用于充电控制,当所述充电控制芯片1检测到所述串联电池组中全部所述单体锂电池的电压达到充电电压检测门限时,所述充电控制芯片1控制所述第一场效应管Q1关断,从而实现过充保护功能。
所述第二场效应管Q2用于放电控制,当所述充电控制芯片1检测到所述串联电池组中的多个所述单体锂电池的电源达到放电检测门限时,所述充电控制芯片1控制所述第二场效应管Q2的栅极并将其关断,从而开启过放保护功能。
优选地,所述过充过放保护电路5还包括第三场效应管Q3、第四场效应管Q4、第五场效应管Q5以及第六场效应管Q6;
所述第三场效应管Q3的栅极、所述第五场效应管Q5的栅极分别连接在所述第一场效应管Q1的栅极上,所述第三场效应管Q3的源极、所述第五场效应管Q5的源极分别连接在所述第一场效应管Q1的源极上,所述第三场效应管Q3的漏极、所述第五场效应管Q5的漏极分别连接在所述第一场效应管Q1的漏极上;
所述第四场效应管Q4的栅极、所述第六场效应管Q6的栅极分别连接在所述第二场效应管Q2的栅极上,所述第四场效应管Q4的源极、所述第六场效应管Q6的源极分别连接在所述第二场效应管Q2的源极上,所述第四场效应管Q4的漏极、所述第六场效应管Q6的漏极分别连接在所述第二场效应管Q2的漏极上;
所述第三场效应管Q3的漏极与所述第四场效应管Q4的源极连接,所述第五场效应管Q5的漏极与所述第六场效应管Q6的源极连接。
在本发明实施例中,所述开关管Q7为N型场效应管,所述N型场效应管的栅极与所述均衡控制芯片的输出端连接,所述N型场效应管的源极过所述释能电阻R4与对应的所述单体锂电池的负极连接,所述N型场效应管的漏极与对应的所述单体锂电池的正极连接。
作为优选方案,还包括第一检流电阻R1,所述第一检流电阻R1的第一端分别与所述电压输出端、所述充电控制芯片1的第一电流检测端连接,所述第一检流电阻R1的第二端分别与所述串联电池组、所述充电控制芯片1的第二电路检测端连接。
作为优选方案,还包括库仑计检测电路4,所述库仑计检测电路4包括库仑计芯片和LDO电路3;
所述LDO电路3的输入端与所述电压输入端连接,所述LDO电路3的输出端与所述库仑计芯片的输入端连接,所述库仑计芯片的检测端分别与所述电压输出端、所述过充过放保护电路5连接。
其中,所述库仑计芯片的型号为DS2780,所述LDO电路3由低压差线性稳压芯片组成,所述LDO电路3为所述库仑计芯片提供工作电源。
可以理解的,所述库仑计芯片3提供1-wire总线进行通信,通过数据线即可获取所述单体锂电池的电池信息,包括实时电压电流、温度以及准确的电量,从而提供完整的电池管理方案。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种电池充电保护电路,其特征在于,包括电压输入端、电压输出端、过充过放保护电路、充电控制芯片、多个单体锂电池和均衡电路;所述电压输入端顺次连接所述充电控制芯片、所述过充过放保护电路以及所述电压输出端,每一所述单体锂电池的两端均与所述充电控制芯片的电压检测端连接,且多个所述单体锂电池串联连接形成串联电池组,所述串联电池组的一端与所述过充过放保护电路连接,所述串联电池组的另一端与所述电压输入端连接;所述充电控制芯片分别与所述电压输入端、所述充电控制芯片、所述电压输出端连接;所述均衡电路与多个所述单体锂电池一一对应,且每一所述均衡电路对应地连接在所述单体锂电池的两端上,每一所述均衡电路包括均衡控制芯片、分压电阻、电容、释能电阻和开关管;所述均衡控制芯片的第一检测端通过所述分压电阻与对应的所述单体锂电池的正极连接,所述均衡控制芯片的第二检测端与对应的所述单体锂电池的负极连接,所述电容连接在所述均衡控制芯片的第一端与第二端之间,所述开关管的高电位端与对应的所述单体锂电池的正极连接,所述开关管的低电位端通过所述释能电阻与对应的所述单体锂电池的负极连接,所述开关管的控制端与所述均衡控制芯片的输出端连接。
2.如权利要求1所述的电池充电保护电路,其特征在于,所述过充过放保护电路包括第一场效应管和第二场效应管;所述第一场效应管的源极与所述电压输出端连接,所述第一场效应管的漏极与所述第二场效应管的源极连接,所述第二场效应管的漏极与所述串联电池组的一端连接,所述第一场效应管的栅极、所述第二场效应管的栅极分别与所述充电控制芯片连接。
3.如权利要求1所述的电池充电保护电路,其特征在于,所述过充过放保护电路还包括第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管以及第六场效应管;
所述第三场效应管的栅极、所述第五场效应管的栅极分别连接在所述第一场效应管的栅极上,所述第三场效应管的源极、所述第五场效应管的源极分别连接在所述第一场效应管的源极上,所述第三场效应管的漏极、所述第五场效应管的漏极分别连接在所述第一场效应管的漏极上;
所述第四场效应管的栅极、所述第六场效应管的栅极分别连接在所述第二场效应管的栅极上,所述第四场效应管的源极、所述第六场效应管的源极分别连接在所述第二场效应管的源极上,所述第四场效应管的漏极、所述第六场效应管的漏极分别连接在所述第二场效应管的漏极上;
所述第三场效应管的漏极与所述第四场效应管的源极连接,所述第五场效应管的漏极与所述第六场效应管的源极连接。
4.如权利要求1所述的电池充电保护电路,其特征在于,所述开关管为N型场效应管,所述N型场效应管的栅极与所述均衡控制芯片的输出端连接,所述N型场效应管的源极过所述释能电阻与对应的所述单体锂电池的负极连接,所述N型场效应管的漏极与对应的所述单体锂电池的正极连接。
5.如权利要求1所述的电池充电保护电路,其特征在于,还包括第一检流电阻,所述第一检流电阻的第一端分别与所述电压输出端、所述充电控制芯片的第一电流检测端连接,所述第一检流电阻的第二端分别与所述串联电池组、所述充电控制芯片的第二电路检测端连接。
6.如权利要求1所述的电池充电保护电路,其特征在于,还包括库仑计检测电路,所述库仑计检测电路包括库仑计芯片和LDO电路;
所述LDO电路的输入端与所述电压输入端连接,所述LDO电路的输出端与所述库仑计芯片的输入端连接,所述库仑计芯片的检测端分别与所述电压输出端、所述过充过放保护电路连接。
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