CN209233457U - 一种电池保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池保护系统，用以解决现有技术中电池保护系统系统功率损耗高、电路设计复杂以及成本较高的问题，本系统包括电池保护芯片包括与外接电池组连接的电池组正极端、电池组负极端、放电控制晶体管控制端口、电流检测端口以及和电流检测端口连接的恒流源、比较器以及基准电压源；所述外围电路包括第一电阻和放电控制晶体管；放电控制晶体管的漏极和第一电阻的一端连接，放电控制晶体管的栅极和放电控制晶体管控制端口连接，放电控制晶体管的源极接地；第一电阻的另一端接电池保护芯片的电流检测端口。本系统外围电路设计简单，减少了集成电路的引出脚的使用，成本较低。

Description

一种电池保护系统

技术领域

本实用新型涉及电池保护技术领域，尤其设计一种电池保护系统。

背景技术

锂电池在工作时，由于锂电池本身的材料的性能，决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此锂电池锂电组件都需要配置一块带采样电阻的电池保护板，对电池进行保护。然而通过采样电阻来进行电流的检测，其不仅功耗较大，其在放电过程中也会产生大量的热量，该电池保护板的设计方案存在安全缺陷。

图1为现有技术中的电池保护系统，该电池保护系统包括电池保护芯片U1和外围电路，其中电池保护芯片U1通过VCN和VC1与电池连接，其中B+为电池组正极，B-为电池组负极，外围电路中放电控制晶体管Q是MOS管，Rs是取样电阻；其中电池保护芯片U1包括一个比较器和基准电压源；在放电过程中，放电电流经过负载流经放电控制晶体管Q和取样电阻RS，放电电流在取样电阻RS上产生压降，电池保护芯片U1通过SENSE引脚检测取样电阻RS上的电压，当电池保护芯片检测到取样电阻RS上的压降超过预设的放电过流检测电压时，电池保护芯片控制放电控制晶体管Q断开，从而放电回路断开，停止放电，保护电池。

其中该电池保护系统，基准电压源EO的范围决定了电池保护芯片检测电压阈值的范围，当放电检测时，工作电流很大，(例如数百安培，甚至上千安培)电阻会产生大量的热量，该电路设计不仅功耗大，存在安全隐患，其检测电流阈值调整比较困难，成本较高。

综上所述，需要设计一种电路设计简单，成本较低，功耗小、安全，并且检测电流阈值可调的电池保护系统。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种可调整检测电流阈值范围的，电路设计简单并成本较低的电池保护系统。

为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种电池保护系统，包括电池保护芯片和外围电路；

电池保护芯片包括与外接电池组连接的电池组正极端、电池组负极端、放电控制晶体管控制端口、电流检测端口以及和电流检测端口连接的恒流源、比较器以及基准电压源；

所述外围电路包括第一电阻和放电控制晶体管；

放电控制晶体管的漏极和第一电阻的一端连接，放电控制晶体管的栅极和放电控制晶体管控制端口连接，放电控制晶体管的源极接地；第一电阻的另一端接电池保护芯片的电流检测端口。

进一步地，比较器的反相输入端和电流检测端口连接，比较器的正相输入端和基准电压源的正端连接，比较器的输出端和放电控制晶体管控制端口连接，基准电压源的负端接地。

进一步地，所述第一电阻为预设可调电阻，用以调节预设放电过流检测的电压阈值。

本实用新型还提供了另一种电池保护系统，包括电池保护芯片和外围电路；

电池保护芯片包括与外接电池组连接的电池组正极端、电池组负极端、放电控制晶体管控制端口、电流检测端口以及和电流检测端口连接的恒流源、比较器以及基准电压源；

所述外围电路包括第一电阻、第二电阻和放电控制晶体管；

放电控制晶体管的源极和第一电阻的一端以及第二电阻的一端连接，放电控制晶体管的栅极和放电控制晶体管控制端口连接，第二电阻的另一端接地，第一电阻的另一端接电池保护芯片的电流检测端口。

进一步地，比较器的反相输入端和电流检测端口连接，比较器的正相输入端和基准电压源的正端连接，比较器的输出端和放电控制晶体管控制端口连接，基准电压源的负端接地。

进一步地，所述第一电阻为预设可调电阻，用以调节预设放电过流检测的电压阈值。

本实用新型还提供了另一种电池保护系统，包括电池保护芯片和外围电路；

电池保护芯片包括与外接电池组连接的电池组正极端、电池组负极端、放电控制晶体管控制端口、电流检测端口以及和电流检测端口连接的恒流源、比较器以及基准电压源；

所述外围电路包括第一电阻、第三电阻和放电控制晶体管；

放电控制晶体管的漏极和第一电阻的一端连接，放电控制晶体管的栅极和放电控制晶体管控制端口连接，放电控制晶体管的源极接第三电阻的一端，第三电阻的另一端地；第一电阻的另一端接电池保护芯片的电流检测端口。

进一步地，比较器的反相输入端和电流检测端口连接，比较器的正相输入端和基准电压源的正端连接，比较器的输出端和放电控制晶体管控制端口连接，基准电压源的负端接地。

进一步地，所述第一电阻为预设可调电阻，用以调节预设放电过流检测的电压阈值。

本实用新型的有益效果为：

(1)在电池保护芯片中增加一个恒流源，并将恒流源和电流检测端口连接，恒流源通过电流检测端口后和预设可调电阻第一电阻相连，电流检测端口通过第一电阻和放电控制晶体管相连，放电控制晶体管接地，其中第一电阻和放电控制晶体管通电时的导通内阻串联后的电阻等效为检测电阻，其取样电压包括：1、负载电流流经放电控制晶体管时，放电控制晶体管通电时导通内阻产生的压降；2、恒流源产生的电流流经第一电阻时，第一电阻产生的压降。因此通过调整第一电阻的阻值，即可实现改变电池保护芯片中比较器的取样电压，进一步地控制流过放电控制晶体管的电流阈值的大小。电路设计简单，成本较低，并且电池保护芯片的使用范围较大。

(2)无需增加更多的外围元器件，进一步地，降低了成本。

(3)省去了功耗较大的取样电阻，进一步地，提高了电池保护系统的安全性。

附图说明

图1为现有技术中电池保护系统的电路原理图；

图2为改进后的电池保护系统；

图3为本实用新型实施例二的电池保护系统；

图4为本实用新型实施例三的电池保护系统。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

实施例一

本实施例提供了一种电池保护系统，用以解决现有技术中电池保护系统成本高，外围电路复杂的问题，如图2所示：

本电池保护系统包括：

本实用新型提供了一种电池保护系统，包括电池保护芯片U1和外围电路；

电池保护芯片U1包括与外接电池组连接的第一电池组正极端VC1、第二电池组负极端VCN、电池组负极端、放电控制晶体管控制端口DOUT、电流检测端口SENSE以及和电流检测端口连接的恒流源ID、比较器BG以及基准电压源EO；

所述外围电路包括第一电阻R1和放电控制晶体管Q；

放电控制晶体管Q的漏极和第一电阻R1的一端连接，放电控制晶体管Q的栅极和放电控制晶体管控制端口DOUT、连接，放电控制晶体管Q的源极接地；第一电阻R1的另一端接电池保护芯片的电流检测端口SENSE。

进一步地，比较器BG的反相输入端和电流检测端口SENSE连接，比较器BG的正相输入端和基准电压源EO的正端连接，比较器BG的输出端和放电控制晶体管控制端口DOUT连接，基准电压源EO的负端接地。

进一步地，所述第一电阻R1为预设可调电阻，用以调节预设放电过流检测的电压阈值。

其中第一电阻R1的阻值和放电控制晶体管Q的内阻等效为现有电池保护系统中的取样电阻。如图2所示，本电池保护芯片中设置有恒流源ID，恒流源ID通过电流检测端口SENSE和第一电阻R1连接，然后和放电控制晶体管Q的漏极连接，因此，当负载电流流经放电控制晶体管Q时，会在放电控制晶体管Q的导通内阻上产生压降，此时电池保护芯片内部的恒流源TD流经第一电阻R1时，在第一电阻上产生压降；此时电流检测端口SENSE会采集到放电控制晶体管Q的导通内阻上产生的压降和第一电阻上产生的压降和，当第一电阻R1和放电控制晶体管Q的导通内阻上产生压降和超过预设放电过流检测电压时，电池保护芯片控制DOUT输出控制放电控制晶体管Q断开，停止放电。

采用本电池保护系统，其第一电阻R1为预设可调电阻，通过电池保护芯片内部设置的恒流源，保证了第一电阻的可调性，在保证以放电控制晶体管Q的内阻为等效取样电阻的同时，通过调节第一电阻R1的阻值，实现该电池保护系统保护电压阈值的可调性，其中电路设计简单，不需要单独的取样电阻，功耗小；在使用中，不会产生大量热量，在降低了电池保护系统的成本的同时，增加了电池保护系统的安全性。

实施例二

本实施例提供了一种电池保护系统，如图3所示，本系统包括：包括电池保护芯片U1和外围电路；

电池保护芯片U1包括与外接电池组连接的电池组正极端VCN、电池组负极端VC1、放电控制晶体管控制端口DOUT、电流检测端口SENSE以及和电流检测端口连接的恒流源ID、比较器BG以及基准电压源EO；

所述外围电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和放电控制晶体管Q；

放电控制晶体管Q的源极和第一电阻R1的一端以及第二电阻R2的一端连接，放电控制晶体管Q的栅极和放电控制晶体管控制端口连接，第二电阻R2的另一端接地，第一电阻R1的另一端接电池保护芯片的电流检测端口。

进一步地，比较器BG的反相输入端和电流检测端口连接，比较器BG的正相输入端和基准电压源EO的正端连接，比较器BG的输出端和放电控制晶体管控制端口DOUT连接，基准电压源EO的负端接地。

进一步地，所述第一电阻R1为预设可调电阻，用以调节预设放电过流检测的电压阈值。

与现有技术中的电池保护系统相比，本电池保护系统的电池保护芯片增加了恒流源ID，所述恒流源ID通过电流检测端口SENSE和第一电阻R1相连，其中第一电阻R1的阻值和第二电阻R2的阻值等效为现有电池保护系统中的取样电阻。如图3所示，本电池保护芯片中设置有恒流源ID，恒流源ID通过电流检测端口SENSE和第一电阻R1连接，然后和第二电阻R2的一端以及放电控制晶体Q的源极连接，因此当负载放电电流流经第二电阻R2时，在第二电阻R2上产生压降，恒流源ID流经第一电阻R1时，在第一电阻R1上产生压降，所述第一电阻R1上产生的压降和第二电阻R2上由负载电流流经产生的压降等效于电流检测端口SENSE检测到的取样电压，当电流检测端口SENSE检测到第一电阻RI和第二电阻R2的上产生压降超过预设放电过流检测电压时，电池保护芯片控制DOUT输出控制放电控制晶体管Q断开，停止放电。

采用本电池保护系统，其第一电阻R1为预设可调电阻，通过电池保护芯片内部设置的恒流源，保证了第一电阻的可调性，通过调节第一电阻R1的阻值，实现该电池保护系统保护电压阈值的可调性，其中电路设计简单，调整第一电阻R1的电阻值来调整阈值范围，其调整整个电路一致性好；并且在使用中，不会产生大量热量，在降低了电池保护系统的成本的同时，增加了电池保护系统的安全性。

实施例三

本实施例提供了一种电池保护系统，如图4所示，本系统包括：电池保护芯片U1和外围电路；

电池保护芯片U1包括与外接电池组连接的电池组正极端VCN、电池组负极端VC1、放电控制晶体管控制端口DOUT、电流检测端口SENSE以及和电流检测端口连接的恒流源ID、比较器BG以及基准电压源EO；

所述外围电路包括第一电阻R1、第三电阻R3和放电控制晶体管Q；

放电控制晶体管Q的漏极和第一电阻R1的一端连接，放电控制晶体管Q的栅极和放电控制晶体管控制端口DOUT连接，放电控制晶体管Q的源极接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端地；第一电阻R1的另一端接电池保护芯片的电流检测端口SENSE。

进一步地，比较器BG的反相输入端和电流检测端口SENSE连接，比较器BG的正相输入端和基准电压源EO的正端连接，比较器BG的输出端和放电控制晶体管控制端口SENSE连接，基准电压源EO的负端接地。

进一步地，所述第一电阻R1为预设可调电阻，用以调节预设放电过流检测的电压阈值。

与现有技术中的电池保护系统相比，本电池保护系统的电池保护芯片增加了恒流源ID，所述恒流源ID通过电流检测端口SENSE和第一电阻R1相连，其中第一电阻R1的阻值和放电控制晶体管Q的导通内阻以及第三电阻R3的阻值等效为现有电池保护系统中的取样电阻。如图4所示，本电池保护芯片中设置有恒流源ID，恒流源ID通过电流检测端口SENSE和第一电阻R1连接，然后和放电控制晶体Q的漏极以及第三电阻R3的一端连接，因此当负载放电电流流经放电控制晶体Q和第三电阻R3时，在放电控制晶体Q的导通内阻和第三电阻R3上产生压降，恒流源ID产生的电流流经第一电阻R1时，会在第一电阻R1上产生压降，其在放电控制晶体Q的导通内阻和第三电阻R3上产生压降以及在第一电阻R1上产生压降之和，为电流检测端口采集的取样电压，当电流检测端口SENSE检测到第一电阻RI和放电控制晶体Q的导通内阻以及第三电阻R3上产生压降超过预设放电过流检测电压时，电池保护芯片控制DOUT输出控制放电控制晶体管Q断开，停止放电。

采用本电池保护系统，其第一电阻R1为预设可调电阻，通过电池保护芯片内部设置的恒流源，保证了第一电阻的可调性，通过第一电阻R1的阻值，实现该电池保护系统保护电压阈值的可调性，其中电路设计简单，不需要取样电阻；在使用中，不会产生大量热量，在降低了电池保护系统的成本的同时，增加了电池保护系统的安全性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种电池保护系统，其特征在于，包括电池保护芯片和外围电路；

电池保护芯片包括与外接电池组连接的电池组正极端、电池组负极端、放电控制晶体管控制端口、电流检测端口以及和电流检测端口连接的恒流源、比较器以及基准电压源；

所述外围电路包括第一电阻和放电控制晶体管；

放电控制晶体管的漏极和第一电阻的一端连接，放电控制晶体管的栅极和放电控制晶体管控制端口连接，放电控制晶体管的源极接地；第一电阻的另一端接电池保护芯片的电流检测端口。

2.根据权利要求1所述的一种电池保护系统，其特征在于，比较器的反相输入端和电流检测端口连接，比较器的正相输入端和基准电压源的正端连接，比较器的输出端和放电控制晶体管控制端口连接，基准电压源的负端接地。

3.根据权利要求1所述的一种电池保护系统，其特征在于，所述第一电阻为预设可调电阻，用以调节预设放电过流检测的电压阈值。

4.一种电池保护系统，其特征在于，包括电池保护芯片和外围电路；

电池保护芯片包括与外接电池组连接的电池组正极端、电池组负极端、放电控制晶体管控制端口、电流检测端口以及和电流检测端口连接的恒流源、比较器以及基准电压源；

所述外围电路包括第一电阻、第二电阻和放电控制晶体管；

放电控制晶体管的源极和第一电阻的一端以及第二电阻的一端连接，放电控制晶体管的栅极和放电控制晶体管控制端口连接，第二电阻的另一端接地，第一电阻的另一端接电池保护芯片的电流检测端口。

5.根据权利要求4所述的一种电池保护系统，其特征在于，比较器的反相输入端和电流检测端口连接，比较器的正相输入端和基准电压源的正端连接，比较器的输出端和放电控制晶体管控制端口连接，基准电压源的负端接地。

6.根据权利要求4所述的一种电池保护系统，其特征在于，所述第一电阻为预设可调电阻，用以调节预设放电过流检测的电压阈值。

7.一种电池保护系统，其特征在于，包括电池保护芯片和外围电路；

电池保护芯片包括与外接电池组连接的电池组正极端、电池组负极端、放电控制晶体管控制端口、电流检测端口以及和电流检测端口连接的恒流源、比较器以及基准电压源；

所述外围电路包括第一电阻、第三电阻和放电控制晶体管；

放电控制晶体管的漏极和第一电阻的一端连接，放电控制晶体管的栅极和放电控制晶体管控制端口连接，放电控制晶体管的源极接第三电阻的一端，第三电阻的另一端地；第一电阻的另一端接电池保护芯片的电流检测端口。

8.根据权利要求7所述的一种电池保护系统，其特征在于，比较器的反相输入端和电流检测端口连接，比较器的正相输入端和基准电压源的正端连接，比较器的输出端和放电控制晶体管控制端口连接，基准电压源的负端接地。

9.根据权利要求7所述的一种电池保护系统，其特征在于，所述第一电阻为预设可调电阻，用以调节预设放电过流检测的电压阈值。