CN111725866A - 一种电池双层保护电路以及电池装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池双层保护电路以及电池装置，该电路包括充电正极接口、充电负极接口、多个连接点接口、充电控制模块、多个平衡控制模块以及过充电保护模块；本技术方案中通过充电控制模块实现对电池组充放电过程的一级保护功能，根据各个连接点接口的电位控制充电正极接口与电池组正极接口的电连接；通过过充电保护模块实现对电池组充电过程的二级保护功能，根据各个连接点接口的电位控制电池组正极接口与充电负极接口的电连接，即当出现异常状况时能够将电池组正极接口与充电负极接口短接以保护电池组，从而提高充电过程中的可靠性安全性；通过平衡控制模块的设置保证了电池组充电过程中的均衡性。

Description

一种电池双层保护电路以及电池装置

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，更具体地涉及一种电池双层保护电路以及应用该电路的电池装置。

背景技术

现实生活中本领域技术人员均清楚，单一节电池所能提供的电压非常有限，因此我们日常生活中所见到的电池供电类产品普遍是使用两个或两个以上电池串联进行供电的。

随着可充电电池的技术发展，目前相关电池供电类产品的制造企业已经将可充电电池应用在其所生产的产品上。但是由于串联的多个电池内部特性存在一定的差异，在充电的过程中容易增加各个电池之间的不均衡性，从而导致电池组整体的使用功效以及使用寿命降低。而现有技术中很少针对此问题设置相应的保护措施，现有技术中只是通过充放电控制电路实现对电池组的一级保护功能，但是电池组在充电过程中无法实现均衡充电，而且电池组只配置一级保护电路，其可靠性安全性依旧欠佳。

发明内容

本发明目的在于提供一种电池双层保护电路以及应用该电路的电池装置，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

一种电池双层保护电路，包括：

充电正极接口，用于与外部充电器的正极供电接口相连接；

充电负极接口，用于与外部充电器的负极供电接口相连接；

连接点接口，其设有多个，用于与电池组中各个电池的正负极一一对应连接，将与电池组的正极相连接的连接点接口定义为电池组正极接口，将与电池组的负极相连接的连接点接口定义为电池组负极接口，所述充电负极接口与所述电池组负极接口相连接；

充电控制模块，分别与所述充电正极接口、所述充电负极接口以及各个所述连接点接口相连接，所述充电控制模块用于根据各个所述连接点接口的电位控制所述充电正极接口与所述电池组正极接口的电连接；

平衡控制模块，其设有多个，所述平衡控制模块分别与相邻两个所述连接点接口相连接，所述平衡控制模块用于根据连接的相邻两个所述连接点接口的电位控制连接的相邻两个所述连接点接口的电连接；

过充电保护模块，分别与所述充电正极接口、所述充电负极接口以及各个所述连接点接口相连接，所述过充电保护模块用于根据各个所述连接点接口的电位控制所述电池组正极接口与充电负极接口的电连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述充电控制模块包括充电控制芯片以及开关管Q1，所述充电控制芯片配置有充电控制端以及多个电压检测端，所述充电控制芯片的各个所述电压检测端与各个所述连接点接口一一对应连接，所述充电控制芯片的所述充电控制端与开关管Q1的栅极相连，所述开关管Q1的源极与所述充电正极接口相连接，所述开关管Q1的漏极与所述电池组正极接口相连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述充电控制模块还包括开关管Q2，所述充电控制芯片还配置有放电控制端，所述充电控制芯片的所述放电控制端与所述开关管Q2的栅极相连，所述开关管Q1的漏极与所述开关管Q2的漏极相连接，所述开关管Q2的源极与所述电池组正极接口相连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述平衡控制模块包括平衡控制芯片以及开关管Q3，所述平衡控制芯片配置有两个电位检测端以及输出控制端，所述平衡控制芯片的两个所述电位检测端与相邻的两个所述连接点接口一一对应连接，所述平衡控制芯片的所述输出控制端与所述开关管Q3的栅极相连，所述开关管Q3的源极和漏极与相邻的两个所述连接点接口一一对应连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述过充电保护模块包括过充电保护芯片以及开关管Q4，所述过充电保护芯片配置有充电输出端以及多个电压输入端，所述过充电保护芯片的所述电压输入端与各个所述连接点接口一一对应连接，所述过充电保护芯片的所述充电输出端与所述开关管Q4的栅极相连，所述开关管Q4的源极和漏极与所述电池组正极接口以及所述充电负极接口一一对应连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述过充电保护模块还包括开关管Q5，所述过充电保护芯片的所述充电输出端与所述开关管Q5的栅极相连，所述开关管Q5的源极与所述充电负极接口相连接，所述开关管Q5的漏极分别与所述开关管Q4的栅极以及所述电池组正极接口相连接，所述开关管Q4的源极和漏极与所述充电负极接口以及所述电池组负极接口一一对应连接。

本发明同时还公开了一种电池装置，包括以上所述的电池双层保护电路以及多个电池，将相邻的两个所述连接点接口定义为一个装载位，各个所述电池一一接入到各个所述装载位。

本发明的有益效果是：本技术方案中通过充电控制模块实现对电池组充放电过程的一级保护功能，根据各个连接点接口的电位控制充电正极接口与电池组正极接口的电连接；通过过充电保护模块实现对电池组充电过程的二级保护功能，根据各个连接点接口的电位控制电池组正极接口与充电负极接口的电连接，即当出现异常状况时能够将电池组正极接口与充电负极接口短接以保护电池组，从而提高充电过程中的可靠性安全性；通过平衡控制模块的设置保证了电池组充电过程中的均衡性，当电池组中的某个电池完成充电后，平衡控制模块能够将于该电池相连的两个连接点接口短接，保证不再对该电池进行充电。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；

图1是本发明的电路模块框架图；

图2是本发明的电路原理示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1，本申请公开了一种电池双层保护电路以及应用该电路的电池装置，所述电池双层保护电路的第一实施例，包括：

充电正极接口，用于与外部充电器的正极供电接口相连接；

充电负极接口，用于与外部充电器的负极供电接口相连接；

连接点接口，其设有多个，用于与电池组中各个电池的正负极一一对应连接，即实际应用中电池组中各个电池的正极和负极只与唯一一个连接点接口相连，将与电池组的正极相连接的连接点接口定义为电池组正极接口，将与电池组的负极相连接的连接点接口定义为电池组负极接口，所述充电负极接口与所述电池组负极接口相连接；

充电控制模块，分别与所述充电正极接口、所述充电负极接口以及各个所述连接点接口相连接，所述充电控制模块用于根据各个所述连接点接口的电位控制所述充电正极接口与所述电池组正极接口的电连接；

平衡控制模块，其设有多个，所述平衡控制模块分别与相邻两个所述连接点接口相连接，所述平衡控制模块用于根据连接的相邻两个所述连接点接口的电位控制连接的相邻两个所述连接点接口的电连接；

过充电保护模块，分别与所述充电正极接口、所述充电负极接口以及各个所述连接点接口相连接，所述过充电保护模块用于根据各个所述连接点接口的电位控制所述电池组正极接口与充电负极接口的电连接。

本实施例中所述充电控制模块作为电池组充电的第一级保护电路，其根据接收到的各个所述连接点接口的电位计算相邻两个连接点接口之间的电压，即计算实际充电过程中接入到相邻两个连接点接口之间电池的电压，当发现电池组其中一个电池电压过高时，切断所述充电正极接口与所述电池组正极接口的电连接，只有当电池组中所有的电池电压低于某个设定值时，即证明电池组中所有的电池正常，接通所述充电正极接口与所述电池组正极接口的电连接。本实施例中所述平衡控制模块的数量与接入的电池组中电池的数量一致，每个所述平衡控制模块通过检测与之相连的电池的电压判断该电池是否完成充电，当判断结果为电池完成充电以后，将该电池的正负极短接，又不影响其他电池继续充电，从而保证电池组中各个电池充电的均衡性。本实施例中所述过充电保护模块作为电池组充电的第二级保护电路，其根据各个所述连接点接口的电位判断各电池是否出现过充电状况，当判断结果为某个电池出现过充电状况后，所述电池组正极接口与充电负极接口短接，从而是整个电池组短路，停止其充电进程，实现对电池组的保护。本实施例中通过所述充电控制模块以及过充电保护模块的组合，实现对电池组充电过程的双层保护功能，提高电池组在充电过程中可靠性安全性。

参照图2，本实施例中，所述充电控制模块包括型号为S8254A的充电控制芯片、开关管Q1以及开关管Q2，所述充电控制芯片配置有充电控制端、放电控制端以及多个电压检测端，所述充电控制芯片的各个所述电压检测端与各个所述连接点接口一一对应连接，所述充电控制芯片的所述充电控制端与开关管Q1的栅极相连，所述充电控制芯片的所述放电控制端与所述开关管Q2的栅极相连，所述开关管Q1的源极与所述充电正极接口相连接，所述开关管Q1的漏极与所述开关管Q2的漏极相连接，所述开关管Q2的源极与所述电池组正极接口相连接。本实施例中所述充电控制模块不仅仅只配置有充电保护功能，还配置有放电保护功能，该型号的充电控制芯片根据电池组充放电过程中各电池的电压判断是否出现异常，并在出现异常状况时通过控制开关管Q1断开以切断充电进程，通过控制开关管Q2以切断放电进程。当然了本实施例不仅仅限于所述型号的充电控制芯片，任何能够实现相似功能的充电控制芯片均属于本申请的保护范围。

本实施例中，所述平衡控制模块包括型号为MM3513的平衡控制芯片以及开关管Q3，所述平衡控制芯片配置有两个电位检测端以及输出控制端，所述平衡控制芯片的两个所述电位检测端与相邻的两个所述连接点接口一一对应连接，所述平衡控制芯片的所述输出控制端与所述开关管Q3的栅极相连，所述开关管Q3的源极和漏极分别与相邻的两个所述连接点接口一一对应连接。

本实施例中，所述过充电保护模块包括型号为HY2131的过充电保护芯片以及开关管Q4，所述过充电保护芯片配置有充电输出端以及多个电压输入端，所述过充电保护芯片的所述电压输入端与各个所述连接点接口一一对应连接，所述过充电保护芯片的所述充电输出端与所述开关管Q4的栅极相连，所述开关管Q4的源极和漏极与所述电池组正极接口以及所述充电负极接口一一对应连接。

更进一步地，本实施例中，所述过充电保护模块还包括开关管Q5，所述过充电保护芯片的所述充电输出端与所述开关管Q5的栅极相连，所述开关管Q5的源极与所述充电负极接口相连接，所述开关管Q5的漏极分别与所述开关管Q4的栅极以及所述电池组正极接口相连接，所述开关管Q4的源极和漏极与所述充电负极接口以及所述电池组负极接口一一对应连接。

本实施例中所述过充电保护模块通过所述开关管Q4以及所述开关管Q5的设置，实现所述过充电保护模块的双重保护机制，当电池组在充电过程中没有出现过充电状况时，所述过充电保护芯片控制所述开关管Q5截止，由于所述开关管Q4的栅极与所述电池组正极接口相连接，因此开关管Q4处于导通状态，当电池组在充电过程中出现过充电状况时，所述过充电保护芯片控制所述开关管Q5导通，使得所述电池组正极接口通过所述开关管Q5与所述充电负极接口短接，同时还令所述开关管Q4截止，防止充电电流再进入电池组中。

本申请同时还公开了一种电池装置，其第一实施例，包括以上所述的电池双层保护电路的第一实施例以及多个电池，将相邻的两个所述连接点接口定义为一个装载位，各个所述电池一一接入到各个所述装载位。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种电池双层保护电路，其特征在于：包括：

充电正极接口，用于与外部充电器的正极供电接口相连接；

充电负极接口，用于与外部充电器的负极供电接口相连接；

连接点接口，其设有多个，用于与电池组中各个电池的正负极一一对应连接，将与电池组的正极相连接的连接点接口定义为电池组正极接口，将与电池组的负极相连接的连接点接口定义为电池组负极接口，所述充电负极接口与所述电池组负极接口相连接；

充电控制模块，分别与所述充电正极接口、所述充电负极接口以及各个所述连接点接口相连接，所述充电控制模块用于根据各个所述连接点接口的电位控制所述充电正极接口与所述电池组正极接口的电连接；

平衡控制模块，其设有多个，所述平衡控制模块分别与相邻两个所述连接点接口相连接，所述平衡控制模块用于根据连接的相邻两个所述连接点接口的电位控制连接的相邻两个所述连接点接口的电连接；

过充电保护模块，分别与所述充电正极接口、所述充电负极接口以及各个所述连接点接口相连接，所述过充电保护模块用于根据各个所述连接点接口的电位控制所述电池组正极接口与充电负极接口的电连接。

2.根据权利要求1所述的一种电池双层保护电路，其特征在于：所述充电控制模块包括充电控制芯片以及开关管Q1，所述充电控制芯片配置有充电控制端以及多个电压检测端，所述充电控制芯片的各个所述电压检测端与各个所述连接点接口一一对应连接，所述充电控制芯片的所述充电控制端与开关管Q1的栅极相连，所述开关管Q1的源极与所述充电正极接口相连接，所述开关管Q1的漏极与所述电池组正极接口相连接。

3.根据权利要求2所述的一种电池双层保护电路，其特征在于：所述充电控制模块还包括开关管Q2，所述充电控制芯片还配置有放电控制端，所述充电控制芯片的所述放电控制端与所述开关管Q2的栅极相连，所述开关管Q1的漏极与所述开关管Q2的漏极相连接，所述开关管Q2的源极与所述电池组正极接口相连接。

4.根据权利要求1所述的一种电池双层保护电路，其特征在于：所述平衡控制模块包括平衡控制芯片以及开关管Q3，所述平衡控制芯片配置有两个电位检测端以及输出控制端，所述平衡控制芯片的两个所述电位检测端与相邻的两个所述连接点接口一一对应连接，所述平衡控制芯片的所述输出控制端与所述开关管Q3的栅极相连，所述开关管Q3的源极和漏极与相邻的两个所述连接点接口一一对应连接。

5.根据权利要求1所述的一种电池双层保护电路，其特征在于：所述过充电保护模块包括过充电保护芯片以及开关管Q4，所述过充电保护芯片配置有充电输出端以及多个电压输入端，所述过充电保护芯片的所述电压输入端与各个所述连接点接口一一对应连接，所述过充电保护芯片的所述充电输出端与所述开关管Q4的栅极相连，所述开关管Q4的源极和漏极与所述电池组正极接口以及所述充电负极接口一一对应连接。

6.根据权利要求5所述的一种电池双层保护电路，其特征在于：所述过充电保护模块还包括开关管Q5，所述过充电保护芯片的所述充电输出端与所述开关管Q5的栅极相连，所述开关管Q5的源极与所述充电负极接口相连接，所述开关管Q5的漏极分别与所述开关管Q4的栅极以及所述电池组正极接口相连接，所述开关管Q4的源极和漏极与所述充电负极接口以及所述电池组负极接口一一对应连接。

7.一种电池装置，其特征在于：包括权利要求1至6任一项所述的电池双层保护电路以及多个电池，将相邻的两个所述连接点接口定义为一个装载位，各个所述电池一一接入到各个所述装载位。

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