CN201146377Y - 一种多串锂电池保护系统单键级联控制开关单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多串锂电池保护系统单键级联控制开关单元。本实用新型通过下述技术方案予以实现，电池与保护IC之间设置由基本单元和扩展单元组成的级联触发系统，所述基本单元输出端Bout2与扩展单元控制端G3连接，所述扩展单元输出端Bout(n)与扩展单元控制端G(n+1)连接。本实用新型开关单元在切断主控芯片电源同时保证切断每只电池的采样端连接；本实用新型占有空间小、成本低和操作简便；本实用新型具有良好的可扩展性，方便适用于各种数量电池的串接切断，且对全系统影响小。

Description

一种多串锂电池保护系统单键级联控制开关单元

技术领域

本实用新型涉及单键级联控制开关单元领域，更具体地说，是涉及一种多串锂电池保护系统单键级联控制开关单元。

背景技术

多串锂离子电池保护系统的系统功耗一般较单串保护系统功耗高出很多，甚至达到毫安量级，这就大大降低了系统可以运输和存储的时间，如果系统长时间不充电，可能造成电池严重过放而对电池性能造成永久性伤害，因此在正常使用之前，应彻底关断系统，以保证电池性能。

目前，此种系统一般采取以下方式：1.只切断主芯片供电连接，不切断各采样线；2.长时间存放前，拆除系统与电池所有连接；3.不切断系统内部供电。第一种方式未完全切断，仍产生的一定功耗，同时可能损坏器件；第二种方式操作和维护极其繁琐；第三种方式则很难保证系统长时间存放后的可用性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术中存在的不足，提供一种多串锂电池保护系统单键级联控制开关单元。

本实用新型一种多串锂电池保护系统单键级联控制开关单元，通过下述技术方案予以实现，电池与保护IC之间设置由基本单元和扩展单元组成的级联触发系统，所述基本单元输出端Bout2与扩展单元控制端G3连接，所述扩展单元输出端Bout(n)与扩展单元控制端G(n+1)连接。

本实用新型所述基本单元为开关SW1两端分别接Bin+和Bout+，电阻R1和R2串联(其中R1为10兆欧，R2阻值根据选用P沟道MOSFET QS1的特性及电池的串数决定)，R1端接Bout+，R2端接Bin-，P沟道MOSFET QS1源极接Bin-，漏极接保护IC第一串采样负端Bout-，栅极接R1和R2的公共端；P沟道MOSFET QS2漏极接Bin1，源极接P沟道MOSFET QS3源极，QS3漏极接保护IC第一串采样正端Bout1，QS2和QS3的栅极均接到Bout-；P沟道MOSFET QS4漏极接Bin1，源极接P沟道MOSFET QS5源极，QS5漏极接保护IC第二串采样正端Bout2，QS4和QS5的栅极均接到Bout1。

对于大于2串的N串电池保护系统，本实用新型所述扩展单元为每一级单元P沟道MOSFET QS(2n)漏极接Bin(n)，源极接P沟道MOSFET QS(2n+1)源极，QS(2n+1)漏极接保护IC第n串采样正端Bout(n)，QS(2n)和QS(2n+1)的栅极均接到Bout(n-1)，n为3至N的整数。

本实用新型开关单元在切断主控芯片电源同时保证切断每只电池的采样端连接；本实用新型占有空间小、成本低和操作简便；本实用新型具有良好的可扩展性，方便适用于各种数量电池的串接切断，且对全系统影响小。

本实用新型具有如下有益效果：

1.本实用新型未增加组装难度，方便生产。

2.本实用新型操作简便，实现了一键控制。

3.本实用新型采用增强型MOSFET为电压驱动，工作时也基本不增加原系统功耗。

4.本实用新型可扩展性好，只需根据电池的串数增减相应得单元，并调节R2改变R2/R1值，使其与QS1栅极控制电压与规格相适应即可

5.本实用新型采用器件均为切换控制器件，无大功率、高压等特殊要求，成本低。

附图说明

图1是本实用新型基本单元电路图；

图2是本实用新型扩展单元电路图；

图3是本实用新型四串示例完整电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述。

图1为基本单元电路，适用于2串电池保护系统。开关SW1两段分别接Bin+和Bout+，电阻R1和R2串联(其中R1为10兆欧，R2阻值根据选用P沟道MOSFET QS1的特性及电池的串数决定)，R1端接Bout+，R2端接Bin-，P沟道MOSFET QS1源极接Bin-，漏极接保+护IC第一串采样负端Bout-，栅极接R1和R2的公共端；P沟道MOSFET QS2漏极接Bin1，源极接P沟道MOSFETQS3源极，QS3漏极接保护IC第一串采样正端Bout1，QS2和QS3的栅极均接到Bout-；P沟道MOSFET QS4漏极接Bin1，源极接P沟道MOSFET QS5源极，QS5漏极接保护IC第二串采样正端Bout2，QS4和QS5的栅极均接到Bout1。

图2为扩展单元电路，对于大于2串的N串电池保护系统，每一级单元P沟道MOSFET QS(2n)漏极接Bin(n)，源极接P沟道MOSFET QS(2n+1)源极，QS(2n+1)漏极接保护IC第n串采样正端Bout(n)，QS(2n)和QS(2n+1)的栅极均接到Bout(n-1)，n为3至N的整数。

图3为四串示例完整电路图，由基本单元和2个扩展单元组成。当系统正常工作时，切断开关SW1，主控芯片电源端即被切断，同时通过电阻R1和R2分压控制N沟道增强型MOSFET QS1栅极的信号也被切断，此时QS1关断，控制P沟道增强型MOSFET QS2和QS3栅极的信号被切断，因此QS2和QS3关断，B1连接切断，同时控制P沟道增强型MOSFET QS4和QS5栅极的信号被切断，此时QS4和QS5关断，B2连接切断，同时控制P沟道增强型MOSFETQS6和QS7栅极的信号被切断，此时QS6和QS7关断，B3连接切断，同时控制P沟道增强型MOSFET QS8和QS9栅极的信号被切断，此时QS8和QS9关断，B4连接切断，至此四串电池与IC的连接，除B-外全部切断。而此时由于系统已不工作，主回路上的N沟道MOSFET Q1和Q2失去主控IC驱动后也处于截至状态，因此系统对外也完全切断，至此整个系统内部和外部耗电回路都被切断，电池不会对外进行任何放电，可以进行长时间储存放置。

对于关闭的系统，如果需要开始使用，只需打开开关SW1，此时IC电源首先接通，主回路中的Q1和Q2恢复受控状态，同时QS1栅极控制电压恢复，QS1打开，此时QS2和QS3栅极控制信号恢复，QS2和QS3打开，B1恢复连接，然后QS4和QS5栅极控制信号恢复，QS4和QS5打开，B2恢复连接，此时QS6和QS7栅极控制信号恢复，QS6和QS7打开，B3恢复连接，最后QS8和QS9栅极控制信号恢复，QS8和QS9打开，B4恢复连接，至此电池与系统连接全部恢复，系统恢复正常工作。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种多串锂电池保护系统单键级联控制开关单元，其特征是，电池与保护IC之间设置由基本单元和扩展单元组成的级联触发系统，所述基本单元输出端(Bout2)与扩展单元控制端(G3)连接，所述各扩展单元输出端(Bout(n))与各扩展单元控制端(G(n+1))连接。

2.根据权利要求1所述的一种多串锂电池保护系统单键级联控制开关单元，其特征是，所述基本单元为开关(SW1)两端分别接总输入正端(Bin+)和总输出正端(Bout+)，第一电阻(R1)和第二电阻(R2)串联，其中第一电阻(R1)为10兆欧，第二电阻(R2)阻值根据选用第一N沟道MOSFET(QS1)的特性及电池的串数决定，第一电阻(R1)端接总输出正端(Bout+)，第二电阻(R2)端接总输入负端(Bin-)，第一N沟道MOSFET(QS1)源极接总输入负端(Bin-)，漏极接总输入负端(Bin-)，栅极接第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的公共端；第二P沟道MOSFET(QS2)漏极接第一输入端(Bin1)，源极接第三P沟道MOSFET(QS3)源极，第三P沟道MOSFET(QS3)漏极接第一输出端(Bout1)，第二P沟道MOSFET(QS2)和第三P沟道MOSFET(QS3)的栅极均接到总输出负端(Bout-)；第四P沟道MOSFET.(QS4)漏极接第二输入端(Bin2)，源极接第五P沟道MOSFET(QS5)源极，第五P沟道MOSFET(QS5)漏极接第二输出端(Bout2)，第四P沟道MOSFET(QS4)和第五P沟道MOSFET(QS5)的栅极均接到第一输出端(Bout1)。

3.根据权利要求1所述的多串锂电池保护系统单键级联控制开关单元，其特征是，所述扩展单元为每一级P沟道MOSFET(QS(2n))漏极接对应输入端(Bin(n))，源极接对应P沟道MOSFET(QS(2n+1))源极，对应P沟道MOSFET(QS(2n+1))漏极接输出端Bout(n)，每一级P沟道MOSFET(QS(2n))和对应P沟道MOSFET(QS(2n+1))的栅极均接到对应输出端(Bout(n-1))，n为3至N的整数。

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