CN115622193A - 一种充电电池的保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种充电电池的保护电路，包括检测模块、感应电阻、放电MOS管组和充电MOS管；充电器的正极连接电池包的正极，电池包的负极连接所述感应电阻的一端；感应电阻的另一端连接所述充电MOS管的漏极；检测模块与充电MOS管、感应电阻电池包和放电MOS管组连接；电池包与负载连接，感应电阻与放电MOS管组；检测模块用于检测电池包的温度，并根据电池标对充电MOS管和放电MOS管组进行控制。相比于现有技术，提供了充电过温保护功能和放电过温保护功能，降低了在电池充电、放电过程中温度可能引起的风险，提高了充电电池的安全性。

Description

一种充电电池的保护电路
技术领域
本发明涉及输出控制领域，尤其涉及一种充电电池的保护电路。
背景技术
对于一些应用场景，例如滑板车、平衡车，在其进行充电时，为保证充电的安全，需要在充电器与电池包之间设计具有保护功能的辅助电路，以形成安全的电流回路。现有技术在涉及用于保护的电路时，通常通过输出控制保护芯片和放电保护芯片以及充放电MOS管来实现充放电保护的功能，但是，这种技术方案缺乏考虑：在实际应用过程中可能会出现充电过温、放电过温的情况，安全性较低。
发明内容
本发明提供了一种充电电池的保护电路，对电流保护进行充放电保护的同时实现充电过温保护功能和放电过温保护功能，以解决如何提高安全性的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种充电电池的保护电路，包括检测模块、感应电阻、放电MOS管组和充电MOS管；其中，所述检测模块包括温度检测单元且具有若干端口；
充电器的正极连接电池包的正极，所述电池包的负极连接所述感应电阻的一端；所述感应电阻的另一端连接所述充电MOS管的漏极；所述检测模块的若干端口与所述充电MOS管的栅极、所述充电MOS管的漏极、所述感应电阻的两端和所述电池包的正极均连接；
所述电池包的正极还与负载的正极连接，所述负载的负极与所述放电MOS管组的漏极连接，所述感应电阻的另一端与所述放电MOS管组的源极和放电MOS管组的栅极连接；所述检测模块的若干端口还与所述放电MOS管组的栅极和所述放电MOS管组的源极连接；
所述检测模块用于检测所述电池包的温度；
在充电过程中，当所述电池包的温度大于第一预设温度值时，控制所述充电MOS管关闭，以实现充电过温保护；在放电过程中，当所述电池包的温度大于第二预设温度值时，控制所述放电MOS管组关闭，以实现放电过温保护。
作为优选方案，所述检测模块还用于检测所述电池包的电压；
在充电过程中，当所述电池包任意一节电池的电压达到第一预设电压值，控制所述充电MOS管关闭，以实现过充保护。
作为优选方案，所述检测模块还用于：在放电过程中，当所述电池包任意一节电池的电压达到第二预设电压值，控制所述放电MOS管组关闭，以实现过放保护。
作为优选方案，所述检测模块还用于检测所述负载的电流；
当所述负载的电流大于第一预设电流值且所述负载的电压大于第三预设电压值，控制所述放电MOS管组关闭，以实现过流保护。
作为优选方案，所述检测模块还用于：当所述负载的正极和所述负载的负极短路，且所述负载的电流大于第二预设电流值时，所述负载的电压大于第四预设电压值，控制所述放电MOS管组和所述充电MOS管关闭，以实现短路保护。
作为优选方案，所述检测模块包括SH367107芯片和温度检测单元；
所述检测模块用于检测所述电池包的温度，具体为：
通过所述温度检测单元检测所述电池包的温度；
所述温度检测单元包括热敏电阻；所述热敏电阻的一端连接所述SH367107芯片的DS管脚并接地，所述热敏电阻的另一端连接所述SH367107芯片的TS管脚。
作为优选方案，所述SH367107芯片的RS1管脚与所述感应电阻的一端连接；所述SH367107芯片的RS2管脚与所述感应电阻的另一端、所述放电MOS管组的源极、所述充电MOS管的漏极连接；所述SH367107芯片的DSG管脚与所述放电MOS管组的栅极连接；所述SH367107芯片的CHG管脚与所述充电MOS管的栅极连接。
作为优选方案，所述放电MOS管组包括第一放电MOS管和第二放电MOS管；
所述第一放电MOS管的栅极与所述第二放电MOS管的栅极连接，构成所述放电MOS管组的栅极；
所述第一放电MOS管的源极和所述第二放电MOS管的源极连接，构成所述放电MOS管组的源极；
所述第一放电MOS管的漏极和所述第二放电MOS管的漏极连接，构成所述放电MOS管组的漏极。
作为优选方案，所述保护电路还包括弱电开关和第一三极管，所述弱电开关的一端连接所述SH367107芯片的VDD1管脚，所述弱电开关的另一端接地；所述弱电开关的一端还连接所述第一三极管的发射极和所述第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极连接所述SH367107芯片的CTLD管脚。
作为优选方案，所述充电器的正极与所述电池包的正极之间还设有保险丝。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
本发明实施例提供了一种充电电池的保护电路，包括检测模块、感应电阻、放电MOS管组和充电MOS管；其中，所述检测模块包括温度检测单元且具有若干端口；充电器的正极连接电池包的正极，所述电池包的负极连接所述感应电阻的一端；所述感应电阻的另一端连接所述充电MOS管的漏极；所述检测模块的若干端口与所述充电MOS管的栅极、所述充电MOS管的漏极、所述感应电阻的两端和所述电池包的正极均连接；所述电池包的正极还与负载的正极连接，所述负载的负极与所述放电MOS管组的漏极连接，所述感应电阻的另一端与所述放电MOS管组的源极和放电MOS管组的栅极连接；所述检测模块的若干端口还与所述放电MOS管组的栅极和所述放电MOS管组的源极连接；所述检测模块用于检测所述电池包的温度；在充电过程中，当所述电池包的温度大于第一预设温度值时，控制所述充电MOS管关闭；在放电过程中，当所述电池包的温度大于第二预设温度值时，控制所述放电MOS管组关闭。相比于现有技术，在充电时当所述电池包的温度大于第一预设温度值时，控制所述充电MOS管关闭；在放电过程中，当所述电池包的温度大于第二预设温度值时，控制所述放电MOS管组关闭，提供了充电过温保护功能和放电过温保护功能，降低了在电池充电、放电过程中温度可能引起的风险，提高了充电电池的安全性。
附图说明
图1：为本发明提供的充电电池的保护电路的一种实施例的结构示意图。
图2：为本发明提供的IC芯片的一种实施例的结构示意图。
图3：为本发明提供的充电过温保护的一种实施例的原理示意图。
图4：为本发明提供的放电过温保护的一种实施例的原理示意图。
图5：为本发明提供的过充保护的一种实施例的原理示意图。
图6：为本发明提供的过放保护的一种实施例的原理示意图。
图7：为本发明提供的过流保护的一种实施例的原理示意图。
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。
实施例一:
请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种充电电池的保护电路，包括检测模块、感应电阻、放电MOS管组和充电MOS管；其中，所述检测模块包括温度检测单元且具有若干端口。所述检测模块包括SH367107型号(参照图2)的IC芯片和温度检测单元。
充电器的正极C+连接电池包的正极B+，所述电池包的负极B-连接所述感应电阻的一端；所述感应电阻的另一端连接所述充电MOS管的漏极；所述检测模块的若干端口与所述充电MOS管的栅极、所述充电MOS管的漏极、所述感应电阻的两端和所述电池包的正极B+连接，本实施例的电池包包括十节电池，因此可以对应将每一节电池的正极均通过一条导线连接SH367107芯片的其中一个管脚，每一条导线分别对应连接所述SH367107芯片的VC1至VC10管脚，即对应17号对28号管脚。所述电池包的负极B-接地。
其中，所述检测模块的若干端口与所述充电MOS管的栅极、所述充电MOS管的漏极、所述感应电阻的两端和所述电池包的正极B+均连接,具体为：
所述SH367107芯片的RS1管脚与所述感应电阻的一端连接；所述SH367107芯片的RS2管脚与所述感应电阻的另一端、所述充电MOS管的漏极连接；所述SH367107芯片的CHG管脚与所述充电MOS管的栅极连接。
所述电池包的正极B+还与负载的正极P+连接，所述负载的负极P-与所述放电MOS管组的漏极连接，所述感应电阻的另一端与所述放电MOS管组的源极和放电MOS管组的栅极连接；
所述检测模块的若干端口还与所述放电MOS管组的栅极和所述放电MOS管组的源极连接，具体为：所述SH367107芯片的RS2管脚与所述放电MOS管组的源极和所述放电MOS管组的栅极连接。
所述检测模块用于检测所述电池包的温度；
在通过充电器给电池充电过程中，当所述电池包的温度大于第一预设温度值(本实施例中所述第一预设温度值取值范围为52±5℃,优选为52℃)时，所述检测模块第7引脚(CHG引脚)输出低电平，控制所述充电MOS管关闭且栅极无电压，以实现充电过温保护(图3)；在电池放电过程中，当所述电池包的温度大于第二预设温度值时(本实施例中所述第二预设温度值取值范围为75±5℃，优选为75℃)，所述检测模块第8脚输出低电平，控制所述放电MOS管组关闭且栅极无电压，以实现放电过温保护(图4)。
其中，所述放电MOS管组包括第一放电MOS管和第二放电MOS管；
所述第一放电MOS管的栅极与所述第二放电MOS管的栅极连接，构成所述放电MOS管组的栅极；
所述第一放电MOS管的源极和所述第二放电MOS管的源极连接，构成所述放电MOS管组的源极；
所述第一放电MOS管的漏极和所述第二放电MOS管的漏极连接，构成所述放电MOS管组的漏极。需要说明的是，本实施例的放电MOS管组包括2个放电MOS管，但是实际应用中可以为3个、4个或若干个。
优选地，所述检测模块用于检测所述电池包的温度，具体为：
通过所述温度检测单元检测所述电池包的温度；
所述温度检测单元包括热敏电阻(10KNTC热敏电阻)；所述热敏电阻的一端连接所述SH367107芯片的DS管脚(第14号管脚)并接地，所述热敏电阻的另一端连接所述SH367107芯片的TS管脚(第13号管脚)。
作为进一步优选实施方式，所述充电电池的保护电路还能实现过充保护、过流保护、过放保护和短路保护。具体地：
正常情况下为电池包充电时，充电器正极C+电流流至电池正极B+到电池负极B-，电流经过感应电阻，放电MOS管组和充电MOS管回到充电器负极C-。当所述电池包任意一节电池的电压达到第一预设电压值(本实施例为4250mV)，所述SH367107芯片的第7引脚(CHG引脚)输出高电平，控制所述充电MOS管关闭且栅极无电压，充电电流无法回到充电器负极，以实现过充保护(参照图5)。
在电池正常放电的情况下，电流经过电池正极B+，经过负载和放电MOS管组，然后经过感应电阻回到电池负极B-，形成完整的电流回路。当所述电池包任意一节电池的电压达到第二预设电压值，控制所述放电MOS管组关闭，以实现过放保护(图6)。
对于过流保护功能：当所述负载的电流大于第一预设电流值(本实施例优选为25A)且所述负载的电压大于第三预设电压值(0.1V)，其通过的电流通过SH367107芯片的第11引脚(RS2)和12引脚(RS1)检测，并通过SH367107芯片的第8引脚(DSG引脚)控制所述放电MOS管组关闭，以实现过流保护(图7)。
所述检测模块还用于：当所述负载的正极和所述负载的负极短路，且所述负载的电流大于第二预设电流值时(本实施例优选为100A)，所述负载的电压大于第四预设电压值(0.4V)，通过的电压通过SH367107芯片的第11引脚(RS2)和12引脚(RS1)检测，控制所述放电MOS管组和所述充电MOS管均关闭，起到短路保护的作用。
进一步地，所述保护电路还包括弱电开关和第一三极管，所述弱电开关的一端连接所述SH367107芯片的VDD1管脚(第1引脚)，所述弱电开关的另一端接地；所述弱电开关的一端还连接所述第一三极管的发射极和所述第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极连接所述SH367107芯片的CTLD管脚(第4引脚)。当所述弱电开关闭合时，所述第一三极管导通，所述SH367107芯片的CTLD管脚为高电平，所述放电MOS管组的栅极为高电平，则负载处有输出电压。当所述弱电开关断开时，所述第一三极管不导通，所述SH367107芯片的CTLD管脚为低电平，此时所述放电MOS管组的栅极为低电平，即负载处无输出电压。实施本实施方式，加入了弱电开关进行控制，可以有效控制自由输出端，避免了输出端在接上负载时的瞬间打火的现象。
进一步地，所述充电器的正极与所述电池包的正极之间还设有保险丝。当电路中所述SH367107芯片失效时，外部负载电流超过保险丝最大电流时，保险丝会熔断，起到安全保护作用。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
本发明实施例提供了一种充电电池的保护电路，包括检测模块、感应电阻、放电MOS管组和充电MOS管；其中，所述检测模块包括温度检测单元且具有若干端口；充电器的正极连接电池包的正极，所述电池包的负极连接所述感应电阻的一端；所述感应电阻的另一端连接所述充电MOS管的漏极；所述检测模块的若干端口与所述充电MOS管的栅极、所述充电MOS管的漏极、所述感应电阻的两端和所述电池包的正极均连接；所述电池包的正极还与负载的正极连接，所述负载的负极与所述放电MOS管组的漏极连接，所述感应电阻的另一端与所述放电MOS管组的源极和放电MOS管组的栅极连接；所述检测模块的若干端口还与所述放电MOS管组的栅极和所述放电MOS管组的源极连接；所述检测模块用于检测所述电池包的温度；在充电过程中，当所述电池包的温度大于第一预设温度值时，控制所述充电MOS管关闭；在放电过程中，当所述电池包的温度大于第二预设温度值时，控制所述放电MOS管组关闭。相比于现有技术，在充电时当所述电池包的温度大于第一预设温度值时，控制所述充电MOS管关闭；在放电过程中，当所述电池包的温度大于第二预设温度值时，控制所述放电MOS管组关闭，提供了充电过温保护功能和放电过温保护功能，降低了在电池充电、放电过程中温度可能引起的风险，提高了充电电池的安全性。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种充电电池的保护电路，其特征在于，包括检测模块、感应电阻、放电MOS管组和充电MOS管；其中，所述检测模块包括温度检测单元且具有若干端口；
充电器的正极连接电池包的正极，所述电池包的负极连接所述感应电阻的一端；所述感应电阻的另一端连接所述充电MOS管的漏极；所述检测模块的若干端口与所述充电MOS管的栅极、所述充电MOS管的漏极、所述感应电阻的两端和所述电池包的正极均连接；
所述电池包的正极还与负载的正极连接，所述负载的负极与所述放电MOS管组的漏极连接，所述感应电阻的另一端与所述放电MOS管组的源极和放电MOS管组的栅极连接；所述检测模块的若干端口还与所述放电MOS管组的栅极和所述放电MOS管组的源极连接；
所述检测模块用于检测所述电池包的温度；
在充电过程中，当所述电池包的温度大于第一预设温度值时，控制所述充电MOS管关闭，以实现充电过温保护；在放电过程中，当所述电池包的温度大于第二预设温度值时，控制所述放电MOS管组关闭，以实现放电过温保护。
2.如权利要求1所述的一种充电电池的保护电路，其特征在于，所述检测模块还用于检测所述电池包的电压；
在充电过程中，当所述电池包任意一节电池的电压达到第一预设电压值，控制所述充电MOS管关闭，以实现过充保护。
3.如权利要求2所述的一种充电电池的保护电路，其特征在于，所述检测模块还用于：
在放电过程中，当所述电池包任意一节电池的电压达到第二预设电压值，控制所述放电MOS管组关闭，以实现过放保护。
4.如权利要求3所述的一种充电电池的保护电路，其特征在于，所述检测模块还用于检测所述负载的电流；
当所述负载的电流大于第一预设电流值且所述负载的电压大于第三预设电压值，控制所述放电MOS管组关闭，以实现过流保护。
5.如权利要求4所述的一种充电电池的保护电路，其特征在于，所述检测模块还用于：
当所述负载的正极和所述负载的负极短路，且所述负载的电流大于第二预设电流值时，所述负载的电压大于第四预设电压值，控制所述放电MOS管组和所述充电MOS管关闭，以实现短路保护。
6.如权利要求5所述的一种充电电池的保护电路，其特征在于，所述检测模块包括SH367107芯片和温度检测单元；
所述检测模块用于检测所述电池包的温度，具体为：
通过所述温度检测单元检测所述电池包的温度；
所述温度检测单元包括热敏电阻；所述热敏电阻的一端连接所述SH367107芯片的DS管脚并接地，所述热敏电阻的另一端连接所述SH367107芯片的TS管脚。
7.如权利要求6所述的一种充电电池的保护电路，其特征在于，所述SH367107芯片的RS1管脚与所述感应电阻的一端连接；所述SH367107芯片的RS2管脚与所述感应电阻的另一端、所述放电MOS管组的源极、所述充电MOS管的漏极连接；所述SH367107芯片的DSG管脚与所述放电MOS管组的栅极连接；所述SH367107芯片的CHG管脚与所述充电MOS管的栅极连接。
8.如权利要求7所述的一种充电电池的保护电路，其特征在于，所述放电MOS管组包括第一放电MOS管和第二放电MOS管；
所述第一放电MOS管的栅极与所述第二放电MOS管的栅极连接，构成所述放电MOS管组的栅极；
所述第一放电MOS管的源极和所述第二放电MOS管的源极连接，构成所述放电MOS管组的源极；
所述第一放电MOS管的漏极和所述第二放电MOS管的漏极连接，构成所述放电MOS管组的漏极。
9.如权利要求8所述的一种充电电池的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括弱电开关和第一三极管，所述弱电开关的一端连接所述SH367107芯片的VDD1管脚，所述弱电开关的另一端接地；所述弱电开关的一端还连接所述第一三极管的发射极和所述第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极连接所述SH367107芯片的CTLD管脚。
10.如权利要求9所述的一种充电电池的保护电路，其特征在于，所述充电器的正极与所述电池包的正极之间还设有保险丝。
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