CN1967959A - 一种锂动力电池充放电保护模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂动力电池充放电保护模块，其特征在于：包括与充电器相连接的由至少两路以上锂动力电池串接组成的电池组；所述的保护模块中设有与锂动力电池串联路数相等的检测芯片。将单路型锂电池保护芯片用于保护模块。单体电池的端电压在突破上下限或过流/短路发生时为实施保护的条件，各路信号通过逻辑与的关系得到最终保护信号。即任何一节锂电池出现非正常状态均予以保护。提高了锂动力电池的使用安全性和电池的使用寿命，彻底地杜绝了单体电池的过充电和过放电情况。该锂动力电池充放电保护模块自功耗极低，与串联锂电池组整体封装构成智能型锂电池包，具有体积小、重量轻，工作可靠等特点。

Description

一种锂动力电池充放电保护模块

技术领域

本发明所要保护的技术方案涉及一种锂动力电池充放电保护模块。

背景技术

近年来，电动自行车、滑板车大批量地迅速进入家庭，在城市中大受欢迎，市场占有率不断攀升。据不完全统计，在我国每年仅电动自行车产量已达500万辆，由于锂动力电池产业的兴起，全国各电动车生产商均瞄准动力型锂电池组以替代传统的铅酸电池电源组合。锂动力电源组合用在电动车自行车上，具有运行成本低、无污染、属环保产品，符合国家的产业政策。国家在863计划中，将电动汽车研究放在极其显著的位置，使用锂动力电池的电动中巴，电动大巴已进入试生产阶段，使用锂动力电池电动自行车、滑板车已批量上市，市场前景极为广阔。

目前，在锂动力电池充放电控制装置中，传统的动力型锂电池组充、放电保护电路是根据笔记本电脑，DVD等锂电池电源组保护电路延伸借鉴的，在电路中使用最多支持4路以内串联的电池组的检测专用芯片，对电池组充电上限过压、放电下限欠压进行检测保护；由于国内外市场上均无支持4路以上的检测专用芯片，而对于4路以上与检测专用芯片路数不对应的多串电池组的保护，则需要使用2只以上的专用检测芯片合并使用，并配以其它的外围电路。如实现一组7路串联的锂动力电池组的保护，则需要使用2只4路检测专用芯片，为保证芯片的正常工作，多余的路数要采用其它措施处理，并且功能方面也不能满足，保护电路中采用的锂电池保护芯片欠压保护值不能满足锂动力电池放电时的欠压保护值，不能有效的起到欠压保护作用，在实际使用过程中已经出现安全性问题，无法从根本上全面的对锂动力电池实施保护。

在具体技术实施过程中，由于功耗这个最重要的前提限制，为保证保护电路始终在微功耗的条件下工作，完全采用通用器件构成电路的可能性不复存在。若采用其它保护电路，如单片机控制，则不可避免的存在保护电路本身功耗较大，成本较高等缺点，实用价值不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种锂动力电池充放电保护模块，以达到电池组中任一单路电池的端电压在突破设定的上下限以及过流、短路时实行保护的目的。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是，一种锂动力电池充放电保护模块，其特征在于：包括与充电器相连接由至少两路以上锂动力电池串接组成的电池组；所述的保护模块中设有与锂动力电池路数相等的检测芯片，所述的检测芯片的输入端与锂动力电池的两端相连，其输出端与电平处理电路输入端相连接，电平处理电路的输出分别与开关电路输入和通过锁定电路与开关电路输入相连接，开关电路输出的一端通过采样电阻与电池组的相连接；其另一端与负载相连接；

所述的检测芯片，用于全程实时地检测锂动力电池两端电压值和和采样电阻采样端电压将过充、过放信号送至电平处理电路；

所述的电平处理电路；用于接收检测芯片发出合成后的过充、过放信号，经处理后，输出信号至开关电路；

所述的开关电路，用于接收电平处理电路输出的逻辑“与”信号，接通或断开充、放电回路；

所述的锁定电路，用于当锂动力电池欠压、过流、短路保护后，锁定保护模块的保护状态。

将单路型锂电池保护芯片用于保护模块。单路电池的端电压在突破上下限或过流/短路发生时为实行保护的条件，各路信号通过逻辑“与”的关系得到最终保护信号。即任何一节锂电池出现非正常状态均予以保护。

一种锂动力电池充放电保护模块，所述的电平处理电路由放电电平处理电路和充电电平处理电路组成，放电电平处理电路、充电电平处理电路的输入端分别与所述的检测芯片过放信号输出端和过充信号输出端相连接。

一种锂动力电池充放电保护模块，所述的开关电路由串接的放电MOS管和充电MOS管组成，放电MOS管的栅极与锁定电路的输出端相连，源极与采样电阻的一端和检测芯片的过流检测端相连接，充电MOS管的栅极与充电电平处理电路输出端相连接，其源极与负载或充电器相连接。

一种锂动力电池充放电保护模块，所述的锁定电路由分压电阻、“非门”F1、“与非门”YF、“非门”F2组成，分压电阻的两端分别接电池组的负端和负载，其分压端通过“非门”F1连接“与非门”YF的一输入端，另一输入端与放电电平处理电路5的输出端相连，“与非门”YF的输出通过“非门”F2与放电MOS管的栅极相连。

一种锂动力电池充放电保护模块，所述的检测芯片的型号为S-8261。

一种锂动力电池充放电保护模块，所述的过流、短路采样电阻为可变电阻。

一种锂动力电池充放电保护模块，由于采用上述结构，所述的保护模块中设有与锂动力电池串联路数相等的检测芯片、所述的检测芯片的输入端与锂动力电池的两端相连，其输出端与充、放电平处理电路输入端相连接，充、放电平处理电路的输出分别与开关电路输入和通过锁定电路与开关电路输入相连接，开关电路输出的一端通过采样电阻与电池组的相连接；其另一端与负载相连接。将单路型锂电池保护芯片用于保护模块。单体电池的端电压在突破上下限时为实行保护的条件，各路信号通过逻辑与的关系得到最终保护信号。即任何一节锂电池出现非正常状态均予以保护。提高了锂动力电池的使用安全性和电池的使用寿命，彻底地杜绝了单体电池的过充电和过放电情况。该锂动力电池充放电保护模块自功耗极低，与串联锂电池组整体封装构成智能型锂电池包，具有体积小、重量轻，工作可靠等特点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；

图1为本发明一种锂动力电池充放电保护模块电路结构示意图；

图2为图1所示的锁定电路结构示意图；

在图1、图2中，1、电池组；2、锂动力电池；3、检测芯片；4、电平处理电路；5、放电电平处理电路；6、充电电平处理电路；7、锁定电路；8、开关电路；9、充电MOS管；10、放电MOS管；11、采样电阻；12、负载。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种锂动力电池充放电保护模块，包括与充电器相连接的由六只锂动力电池2串接组成的电池组1；所述的保护模块中设有六只检测芯片3，检测芯片3的型号为S-8241。所述的检测芯片3的一输入端通过电阻与相应的锂动力电池2的正极相连，另一输入端与锂动力电池2负极相连接，其输出端与电平处理电路4输入端相连接，电平处理电路4的输出分别与开关电路8输入和通过锁定电路7与开关电路8输入相连接，开关电路8输出的一端通过采样电阻11与电池组1的B-端相连接；其另一端与负载12的P-端连接。采样电阻11为可变电阻。根据所需过流值，采样电阻11选择合适的阻值。所述的电平处理电路4由放电电平处理电路5和充电电平处理电路6组成，电平处理电路4是由二极管和三极管组成的“与”门电路。放电电平处理电路5、充电电平处理电路6的输入端分别与所述的检测芯片3过放信号输出端D和过充信号输出端C相连接。所述的开关电路由漏极相连的放电MOS管10和充电MOS管9组成，放电MOS管10的栅极与锁定电路7的输出端相连，源极与采样电阻11的一端以及检测芯片3的过流检测端E相连接，充电MOS管9的栅极与充电电平处理电路6输出端B相连接，其源极与负载12(或充电器)的P-端相连接。

所述的锁定电路7由分压电阻R、“非门”F1、“与非门”YF、“非门”F2组成，分压电阻R的两端分别接电池组1的B-端和负载12的P-端，其分压端通过“非门”F1连接“与非门”YF的一输入端，另一输入端与放电电平处理电路5的输出端A相连，“与非门”YF的输出通过“非门”F2与放电MOS管10的栅极相连。电池组1放电时，当任何一只锂动力电池2发生欠压时，或整个电路发生过流/短路，即检测芯片3的过流检测端E＞200MV时，检测芯片3中的过放信号输出端D输出低电平信号至放电电平处理电路5，放电电平处理电路5的输出端A输出低电平信号并且经过锁定电路送至放电MOS管10的栅极，放电MOS管10关断。关断后，电池组1的B+经过负载12送到P-端，P-端为高电平，通过分压电阻R，分压端的高电平通过“非门”F1连接“与非门”YF的一输入端为低电平，与非门”YF的输出高电平通过“非门”F2输出低电平信号，锁定放电MOS管10的工作状态。解锁时，断开负载12，P-为低电平，“与非门”YF的一输入端为高电平，放电MOS管10的工作状态决于放电电平处理电路5的输出端A的逻辑。充电器与电池组1的B+端和负载12的P-端相连接。电池组1充电时，当任何一只锂动力电池2发生过压情况，检测芯片3中的过充信号输出端C输出低电平信号至充电电平处理电路6，充电电平处理电路6的输出端B输出低电平信号至放电MOS管9的栅极，充电MOS管9关断。各路信号通过逻辑“与”的关系得到最终保护信号。即任何一节锂电池出现非正常状态均予以保护。

上面结合附图和实施例对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种锂动力电池充放电保护模块，其特征在于：包括与充电器相连接由至少两路以上锂动力电池(2)串接组成的电池组(1)；所述的保护模块中设有与锂动力电池(2)路数相等的检测芯片(3)、所述的检测芯片(3)的输入端与锂动力电池(2)的两端相连，其输出端与电平处理电路(4)输入端相连接，电平处理电路(4)的输出分别与开关电路(8)输入端和通过锁定电路(7)与开关电路(8)输入端相连接，开关电路(8)输出的一端通过采样电阻(11)与电池组(1)相连接；其另一端与负载(12)相连接；

所述的检测芯片(3)，用于检测锂动力电池(2)两端充、放电电压值和采样电阻(11)采样端电压，将过充、过放信号送至电平处理电路(4)；

所述的电平处理电路(4)；用于接收检测芯片(3)发出的过充、过放信号，并输出信号至开关电路(8)；

所述的开关电路(8)，用于接收电平处理电路(4)输出的逻辑“与”信号，接通或断开充、放电回路；

所述的锁定电路(7)，用于当锂动力电池(2)欠压、过流、短路保护后，锁定保护模块的保护状态。

2、根据权利要求1所述的一种锂动力电池充放电保护模块，其特征在于：所述的电平处理电路(4)由放电电平处理电路(5)和充电电平处理电路(6)组成，放电电平处理电路(5)、充电电平处理电路(6)的输入端分别与所述的检测芯片(3)过放信号输出端(D)和过充信号输出端(C)相连接。

3、根据权利要求1所述的一种锂动力电池充放电保护模块，其特征在于：所述的开关电路(8)由串接的放电MOS管(10)和充电MOS管(9)组成，放电MOS管(10)的栅极与锁定电路(7)的输出端相连，源极与采样电阻(11)的一端和检测芯片(3)的过流检测端(E)相连接，充电MOS管(9)的栅极与充电电平处理电路(6)输出端(B)相连接，其源极与负载(12)或充电器相连接。

4、根据权利要求1或3所述的一种锂动力电池充放电保护模块，其特征在于：所述的锁定电路(7)由分压电阻(R)、“非门”(F1)、“与非门”(YF)、“非门”(F2)组成，分压电阻(R)的两端分别接电池组(1)的负端和负载(12)，其分压端通过“非门”(F1)连接“与非门”(YF)的一输入端，另一输入端与放电电平处理电路(5)的输出端(A)相连，“与非门”(YF)的输出通过“非门”(F2)与放电MOS管(10)的栅极相连。

5、根据权利要求1或2或3所述的一种锂动力电池充放电保护模块，其特征在于：所述的检测芯片(3)的型号为S-8261。

6、根据权利要求1所述的一种锂动力电池充放电保护模块，其特征在于：所述的采样电阻(11)为可变电阻。

Images