CN204967307U - 电池充放电控制电路及电池充放电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池充放电控制电路及电池充放电系统，其中，该电池充放电控制电路，包括：开关控制组件，MOS管电路和用于为该MOS管电路提供导通电压的第一电阻；开关控制组件，连接至MOS管电路，用于控制MOS管电路中第一MOS管和第二MOS管的导通或者关断；MOS管电路，包括第一MOS管和第二MOS管，第一MOS管中的两个输出管脚分别与该第一电阻的两端连接，另一个输出管脚接地；第二MOS管中的两个输出管脚分别与该第一电阻的两端连接，另一个输出管脚与电池连接；第一电阻，连接至开关控制组件。通过本实用新型解决了相关技术中不能实现对备用电池的充放电控制的问题，进而实现了对备用电池的充放电的控制。

Description

电池充放电控制电路及电池充放电系统

技术领域

本实用新型涉及电路领域，具体而言，涉及一种电池充放电控制电路及电池充放电系统。

背景技术

在我们的日常生活中，电池经常使用在手机、手表、剃须刀等物品中。而在通信设备系统中，我们也会使用一些备用电池来提高系统的可靠性。正常情况下，电源给设备供电，同时还会给备用电池充电；当市电掉电时，电源会停止供电，但备用电池可以通过放电来维持系统的正常工作。这样也就提高了通信系统设备工作的稳定性和可靠性。

目前业界对备用电池的充放电控制主要是通过继电器来实现的。其主要实现的功能就是在电池放电电压低于某个电压值时，继电器触点断开，电池停止放电，因而可以防止出现过放电而损坏电池。但继电器控制电池的充放电有以下几个不足：一是继电器体积大，成本高；二是继电器的触点不耐电流的冲击，容易烧毁，因此可靠性不高；三是继电器触点接触电阻大，因此充放电时的功率损耗大；四是只能实现放电欠压保护功能，对充电不能进行有效控制，也不能实现电池的热插拔。

针对相关技术中，不能实现对备用电池的充放电控制的问题，还未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电池充放电控制电路及电池充放电系统，以至少解决相关技术中不能实现对备用电池的充放电控制的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种电池充放电控制电路，包括：开关控制组件，MOS管电路和用于为所述MOS管电路提供导通电压的第一电阻；所述开关控制组件，连接至MOS管电路，用于控制所述MOS管电路中第一MOS管和第二MOS管的导通或者关断；所述MOS管电路，包括所述第一MOS管和所述第二MOS管，所述第一MOS管中的两个输出管脚分别与所述第一电阻的两端连接，另一个输出管脚接地；所述第二MOS管中的两个输出管脚分别与所述第一电阻的两端连接，另一个输出管脚与电池连接；所述第一电阻，连接至所述开关控制组件。

可选地，所述电池充放电控制电路还包括：用于为电路提供保护的保险组件，该保险组件的一端连接至所述第二MOS管，另一端连接至所述电池。

可选地，还包括：电流检测电路，所述电流检测电路的一端连接至所述第一MOS管，另一端接地，用于采集电流信号。

可选地，所述电流检测电路包括：第二电阻。

可选地，所述开关控制组件包括：光耦器，连接至三极管和所述MOS管电路，用于控制所述第一MOS管和所述第二MOS管的导通或者关断；所述三极管，连接至第三电阻和所述光耦器，用于通过所述第三电阻接收导通电压；所述第三电阻，用于为所述三极管提供导通电压。

可选地，所述开关控制组件包括：光耦器，连接至第三MOS管和所述MOS管电路，用于控制所述第一MOS管和所述第二MOS管的导通或者关断；所述第三MOS管，连接至第三电阻和所述光耦器，用于通过所述第三电阻接收导通电压；所述第三电阻，用于为所述第三MOS管提供导通电压。

可选地，所述开关控制组件包括：继电器，连接至三极管和所述MOS管电路，用于控制所述第一MOS管和所述第二MOS管的导通或者关断；所述三极管，连接至第三电阻和所述继电器，用于通过所述第三电阻接收导通电压；所述第三电阻，用于为所述三极管提供导通电压。

可选地，所述开关控制组件包括：继电器，连接至第三MOS管和所述MOS管电路，用于控制所述第一MOS管和所述第二MOS管的导通或者关断；所述第三MOS管，连接至第三电阻和所述继电器，用于通过所述第三电阻接收导通电压；所述第三电阻，用于为所述第三MOS管提供导通电压。

可选地，所述MOS管电路连接所述电池的负极。

根据本实用新型的另一个方面，还提供了一种电池充放电系统，包括：所述的电池充放电控制电路。

通过本实用新型，采用一种电池充放电控制电路，包括：开关控制组件，MOS管电路和用于为该MOS管电路提供导通电压的第一电阻；开关控制组件，连接至MOS管电路，用于控制MOS管电路中第一MOS管和第二MOS管的导通或者关断；MOS管电路，包括第一MOS管和第二MOS管，第一MOS管中的两个输出管脚分别与该第一电阻的两端连接，另一个输出管脚接地；第二MOS管中的两个输出管脚分别与该第一电阻的两端连接，另一个输出管脚与电池连接；第一电阻，连接至开关控制组件。解决了相关技术中不能实现对备用电池的充放电控制的问题，进而实现了对备用电池的充放电的控制。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的电池充放电控制电路的结构框图；

图2是本实用新型备用电池充放电控制电路的系统总体方案图；

图3是本实用新型备用电池充放电控制电路工作原理示意图；

图4是本实用新型用光耦作为开关控制器件的第一种电路图；

图5是本实用新型用光耦作为开关控制器件的第二种电路图；

图6是本实用新型用光耦作为开关控制器件的第三种电路图；

图7是本实用新型用继电器作为开关控制器件的电路图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

在本实施例中提供了一种电池充放电控制电路，图1是根据本实用新型实施例的电池充放电控制电路的结构框图，如图1所示，该电池充放电控制电路包括：开关控制组件22，MOS管电路24和用于为MOS管电路提供导通电压的第一电阻26。开关控制组件22，连接至MOS管电路24，用于控制MOS管电路24中第一MOS管和第二MOS管的导通或者关断；MOS管电路24，包括第一MOS管和第二MOS管，第一MOS管中的两个输出管脚分别与第一电阻26的两端连接，另一个输出管脚接地；第二MOS管中的两个输出管脚分别与第一电阻26的两端连接，另一个输出管脚与电池连接；第一电阻26，连接至开关控制组件22。

通过本实用新型包括的上述器件解决了相关技术中不能实现对备用电池的充放电控制的问题，进而实现了对备用电池的充放电的控制。

在一个可选实施例中，电池充放电控制电路还包括：用于为电路提供保护的保险组件，该保险组件的一端连接至该第二MOS管，另一端连接至该电池。以便于在电池短路的情况下，可以迅速断开，防止电流过大造成危险。

在一个可选实施例中，电池充放电控制电路还包括：电流检测电路，该电流检测电路的一端连接至第一MOS管，另一端接地，用于采集电流信号。在另一个可选实施例中，上述的电流检测电路可以是第二电阻。

上述开关控制组件可以有多种实现方案，在一个可选实施例中，开关控制组件包括：光耦器，连接至三极管和该MOS管电路，用于控制该第一MOS管和该第二MOS管的导通或者关断；该三极管，连接至第三电阻和该光耦器，用于通过该第三电阻接收导通电压；该第三电阻，用于为该三极管提供导通电压。在另一个可选实施例中，开关控制组件包括：光耦器，连接至第三MOS管和该MOS管电路，用于控制该第一MOS管和该第二MOS管的导通或者关断；该第三MOS管，连接至第三电阻和该光耦器，用于通过该第三电阻接收导通电压；该第三电阻，用于为该第三MOS管提供导通电压。在又一个可选实施例中，开关控制组件包括：继电器，连接至三极管和该MOS管电路，用于控制该第一MOS管和该第二MOS管的导通或者关断；该三极管，连接至第三电阻和该继电器，用于通过该第三电阻接收导通电压；该第三电阻，用于为该三极管提供导通电压。在再一个可选实施例中，开关控制组件包括：继电器，连接至第三MOS管和该MOS管电路，用于控制该第一MOS管和该第二MOS管的导通或者关断；该第三MOS管，连接至第三电阻和该继电器，用于通过该第三电阻接收导通电压；该第三电阻，用于为该第三MOS管提供导通电压。

在一个可选实施例中，上述MOS管电路连接该电池的负极。

根据本实用新型的另一个方面，还提供了一种电池充放电系统，包括：上述的电池充放电控制电路。

本实用新型主要目的是提供一种具有小型化、智能化、高效节能、高可靠性等优点的备用电池充放电控制电路。

本实用新型采用以下技术方案：

图2是本实用新型备用电池充放电控制电路的系统总体方案图，本实用新型上述的备用电池充放电控制电路的系统总体方案图如图2所示：主要由以下几个功能模块组成：AC-DC电源模块、系统负载、备用电池、电池监控模块、单片机控制模块、电池充放电控制电路模块。AC-DC电源模块主要功能就是把市电转换成系统负载和电池所需要的电压，以便给系统负载供电，同时可以给备用电池充电；系统负载就是整个通信系统中需要供电的各个功能板块；而备用电池在市电掉电后可以通过放电继续给负载供电，这样就可以维持系统的正常运作；电池监控模块主要功能就是对电池的电压，温度，是否在位和是否接反等状态进行监测，并上报给单片机；而单片机控制模块除了控制AC-DC电源模块外，还负责对电池充放电进行监控；电池充放电控制电路模块是电池充放电控制的执行单元，其主要功能是接受单片机控制系统的控制信号，实现电池充放电控制的目的。

图3是本实用新型备用电池充放电控制电路工作原理示意图，如上上述的电池充放电控制电路的工作原理示意图如图3所示：充放电控制电路由以下几个部分组成：开关及控制电路switch，对顶MOS：VT1和VT2，以及连接对顶MOS的GS极的resistor电阻和保险管组成。电池充放电控制电路工作原理图中有以下几个信号：1)VCC：电源模块提供的一个辅助电源电压，其作用就是为控制电路的对顶MOS管提供驱动电压；2)battery-:电池的负极，工作原理图上电池负通过对顶MOS和系统GND相连，实际运用中该条电路还可以串联一个保险管和电流检测电阻；3)GND:电源输出地和系统地。

如上上述的电池充放电控制电路基本工作原理就是开关及控制电路switch的开通和断开来控制对顶MOS管VT1和VT2的导通和关断；当开关电路开通时，辅助电源电压VCC、电阻resistor、VT1的体内二极管和GND就构成一个电流回路，电阻resistor就会因为电流而产生电压，其大小为VR＝VCC-0.7V，0.7V是MOS管VT1体内二极管的导通压降(不同型号MOS管的体内二极管导通压降会有所不同)。一旦VR大于MOS管的GS门槛电压，则VT1和VT2的DS极将由截止状态变为饱和导通状态，这样电池就可以实现进行充电和放电功能了。当开关及控制电路switch处于断开状态时，电阻resistor两端没有电流流过，因此电压为0V，也就是MOS管VT1和VT2的GS电压为0V，因此两个MOS处于截止状态，也就不会有电流流过两个MOS管的DS极，此时电源既不能对电池进行充电，同时电池也不能对系统进行放电。

开关及控制电路switch在工作原理图中是用两个触点来表示，实际上该电路用一些电子器件来共同实现此开关功能的，并且开通和断开由单片机控制信号来控制的。

图2是本实用新型备用电池充放电控制电路的系统总体方案图，整个系统需要AC-DC电源模块、单片机控制模块、电池监控模块、以及充放电控制电路模块以及备用电池等功能模块的相互配合，共同实现电池充放电的智能化控制。

图3是本实用新型备用电池充放电控制电路工作原理示意图，开关及控制电路switch的开通和断开来控制对顶MOS管VT1和VT2的导通和关断，从而实现电池充放电控制的目的。开关及控制电路switch有两种实现方案，一种是用光耦来做开关控制器件，这种方案有三种电路连接方式，见图4、图5和图6；另外一种方案是用继电器来坐开关控制器件，电路连接方式见图7。

1.采用光耦作为开关控制器件的具体实施方式：

1)第一种电路连接方式：

采用光耦来作为开关控制器件的方案有三种电路连接方式。第一种方式见图4，这种方式适用于VCC大小和单片机的工作电压大小不一致的情况。在此种电路连接方式中，电池的负极battery-和对顶MOS管VT1和VT2连接的电路串联了一个保险管FU1和电阻R6。保险管FU1在电池短路的情况下，可以迅速断开，防止电流过大而发生火灾。电阻R6是电流检测电阻，参数的电流信号BAT_IS传给单片机以及其他控制电路。当BATCTL为高电平时，三极管VT3受电阻R1的驱动而导通，这样VCC、光耦原边的体内二极管和VT3的集电极构成了一个电流回路，光耦体内二极管会有电流流过而导致光耦副边的体内三极管饱和导通。因此就会有电流流过光耦D1的PIN3和PIN4脚，并且流过电阻R5和光耦VT1的体内二极管流回GND。这样对顶MOS管VT1和VT2的GS电压就会大于门槛电压而导通，电池就可以进行充电和放电了。当BATCTL为低电平时，三极管VT3处于截止状态，光耦D1原边体内二极管就不会有电流流过，因此也处于截止状态。电阻R5也不会有电流流过，因此对顶MOS管VT1和VT2的GS电压为0V，因此也就处于截止状态，因此电池既不能充电也不能放电。在实际使用中，VT3三极管也可以用MOS管代替，VT3的1脚对应MOS管的G极，2脚对应MOS管的S极，3脚对应MOS管的D极。

2)第二种电路连接方式：

图5是本实用新型用光耦作为开关控制器件的第二种电路图，这种方式是采用单片机直接来驱动光耦D1，适用于VCC电压和单片机工作电压大小一致的情况。当BATCTL为低电平时，就会有电流流过电阻R3和光耦D1原边体内二极管，光耦D1副边就会处于饱和导通的状态。因此就会有电流流过光耦D1的PIN3和PIN4脚，并且流过电阻R5和光耦VT1的体内二极管流回GND。这样对顶MOS管VT1和VT2的GS电压就会大于门槛电压而导通，电池就可以进行充电和放电了。当BATCTL为高电平时，光耦D1原边体内二极管因为没有电压差而不会有电流流过，因此光耦D1副边三极管处于截止状态，电阻R5也不会有电流流过，因此对顶MOS管VT1和VT2的GS电压为0V，因此也就处于截止状态，因此电池既不能充电也不能放电。

3)第三种电路连接方式：

图6是本实用新型用光耦作为开关控制器件的第三种电路图，这种方式也是采用单片机直接来驱动光耦D1。当BATCTL为高电平时，就会有电流流过电阻R3和光耦D1原边体内二极管，光耦D1副边就会处于饱和导通的状态。因此就会有电流流过光耦D1的PIN3和PIN4脚，并且流过电阻R5和光耦VT1的体内二极管流回GND。这样对顶MOS管VT1和VT2的GS电压就会大于门槛电压而导通，电池就可以进行充电和放电了。当BATCTL为低电平时，光耦D1原边体内二极管因为没有电压差而不会有电流流过，因此光耦D1副边三极管处于截止状态，电阻R5也不会有电流流过，因此对顶MOS管VT1和VT2的GS电压为0V，因此也就处于截止状态，因此电池既不能充电也不能放电。

2.采用继电器作为开关控制器件的具体实施方式：

图7是本实用新型用继电器作为开关控制器件的电路图，这种方式和上面上述的第一种电路连接方式相似，就是用继电器K1来代替了光耦D1。当BATCTL为高电平时，三极管VT3受电阻R1的驱动而导通，这样VCC、继电器K1的线圈和VT3的集电极构成了一个电流回路，继电器线圈电流流过而导致继电器的触点闭合。因此就会有电流流过电阻R5和光耦VT1的体内二极管流回GND。这样对顶MOS管VT1和VT2的GS电压就会大于门槛电压而导通，电池就可以进行充电和放电了。当BATCTL为低电平时，三极管VT3处于截止状态，继电器K1的线圈就不会有电流流过，因此继电器K1的触点就处于断开状态。电阻R5因而不会有电流流过，因此对顶MOS管VT1和VT2的GS电压为0V，因此也就处于截止状态，因此电池既不能充电也不能放电。在实际使用中，VT3三极管也可以用MOS管代替，VT3的1脚对应MOS管的G极，2脚对应MOS管的S极，3脚对应MOS管的D极。

综上所述，通过本实用新型，相比于常规电池充放电控制往往使用继电器作为控制开关，或者是充电和放电分开控制。而本实用新型采用了两个对顶MOS作为控制开关，具有以下几个优点：

控制简单可靠。控制电路器件少，可以对电池的充电和放电全过程均加以有效的控制，在单片机控制电路的监控下，电池充放可以实现热插拔，防反接等智能化功能，单片机还可以对电池温升，电压，电流等状态进行监控，出现异常状况可以及时进行相应处理，这不仅可以保证系统的稳定运行，同时可以确保电池的安全使用，提高电池的使用寿命。

节能，损耗小。MOS管的DS极导通电阻很小，同时MOS管属于电压驱动型器件，因此在电池充放电过程中该电路相对继电器功耗会更小，实现了节能的目的。

使用寿命长。继电器触电容易在导通和关断过程中因放电导致的高温而受损老化，而MOS管耐冲击能力更好，因此使用寿命更长，可靠性更高。

体积小。MOS管相对继电器体积更小，可以节省更多空间。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电池充放电控制电路，其特征在于，包括：开关控制组件，MOS管电路和用于为所述MOS管电路提供导通电压的第一电阻；

所述开关控制组件，连接至MOS管电路，用于控制所述MOS管电路中第一MOS管和第二MOS管的导通或者关断；

所述MOS管电路，包括所述第一MOS管和所述第二MOS管，所述第一MOS管中的两个输出管脚分别与所述第一电阻的两端连接，另一个输出管脚接地；所述第二MOS管中的两个输出管脚分别与所述第一电阻的两端连接，另一个输出管脚与电池连接；

所述第一电阻，连接至所述开关控制组件。

2.根据权利要求1所述的电池充放电控制电路，其特征在于，所述电池充放电控制电路还包括：

用于为电路提供保护的保险组件，该保险组件的一端连接至所述第二MOS管，另一端连接至所述电池。

3.根据权利要求1所述的电池充放电控制电路，其特征在于，还包括：

电流检测电路，所述电流检测电路的一端连接至所述第一MOS管，另一端接地，用于采集电流信号。

4.根据权利要求2所述的电池充放电控制电路，其特征在于，所述开关控制组件包括：

光耦器，连接至三极管和所述MOS管电路，用于控制所述第一MOS管和所述第二MOS管的导通或者关断；

所述三极管，连接至第三电阻和所述光耦器，用于通过所述第三电阻接收导通电压；

所述第三电阻，用于为所述三极管提供导通电压。

5.根据权利要求2所述的电池充放电控制电路，其特征在于，所述开关控制组件包括：

光耦器，连接至第三MOS管和所述MOS管电路，用于控制所述第一MOS管和所述第二MOS管的导通或者关断；

所述第三MOS管，连接至第三电阻和所述光耦器，用于通过所述第三电阻接收导通电压；

所述第三电阻，用于为所述第三MOS管提供导通电压。

6.根据权利要求2所述的电池充放电控制电路，其特征在于，所述开关控制组件包括：

继电器，连接至三极管和所述MOS管电路，用于控制所述第一MOS管和所述第二MOS管的导通或者关断；

所述三极管，连接至第三电阻和所述继电器，用于通过所述第三电阻接收导通电压；

所述第三电阻，用于为所述三极管提供导通电压。

7.根据权利要求2所述的电池充放电控制电路，其特征在于，所述开关控制组件包括：

继电器，连接至第三MOS管和所述MOS管电路，用于控制所述第一MOS管和所述第二MOS管的导通或者关断；

所述第三MOS管，连接至第三电阻和所述继电器，用于通过所述第三电阻接收导通电压；

所述第三电阻，用于为所述第三MOS管提供导通电压。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池充放电控制电路，其特征在于，所述MOS管电路连接所述电池的负极。

9.一种电池充放电系统，其特征在于，包括：所述权利要求1至8中任一项所述的电池充放电控制电路。