CN209562184U - 一种电池保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种电池保护电路，其包括电池组(1)、与所述电池组(1)相连的监控电路(2)以及与所述监控电路(2)相连的外部负载(3)，所述监控电路(2)监控所述电池组(1)的电压状态，所述电池保护电路还包括连接在所述监控电路(2)与所述外部负载(3)之间的执行电路(4)，所述监控电路(2)通过所述执行电路(4)控制所述外部负载(3)操作的开始或停止。本实用新型的电池保护电路，在保护电池组的同时有效解决适用性问题，大大降低成本。

Description

一种电池保护电路

技术领域

本实用新型涉及电池保护技术领域，特别涉及一种电池保护电路。

背景技术

锂电池由于具有电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能好、自放电量小、充电快速、绿色环保等优点，逐渐成为动力电池的主流。但是由于锂电池具有明显的非线性、不一致性和时变特性，在过充电或过放电的情况下均会对电池造成不可恢复的损害，因此在应用时需要进行一定的管理。

现有技术方案中有采用纯硬件方案，即监控电路与执行电路同在电池组内部，通过执行电路中的MOS管实现开关功能。纯硬件方案实现简单，通过生产配套的管理IC完成管理，但其保护电流固定，不适用于平台化产品中。

还有采用纯软件方案，即由2片单片机组成的监控电路和执行电路，分别置于电池组和负载内部，之间通过协议进行通讯完成动作的执行。纯软件方案可作用于平台化产品中，但其电路复杂，成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种电池保护电路，在保护电池组的同时有效解决适用性问题，大大降低成本。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种电池保护电路，其包括电池组、与所述电池组相连的监控电路以及与所述监控电路相连的外部负载，所述监控电路监控所述电池组的电压状态，所述电池保护电路还包括连接在所述监控电路与所述外部负载之间的执行电路，所述监控电路通过所述执行电路控制所述外部负载操作的开始或停止。

此外，本实用新型还包括如下附属技术方案：

所述监控电路包括电池保护IC，所述执行电路包括与所述电池保护IC相连的第一MOS管、与所述第一MOS管相连的热敏电阻、与所述电池保护IC相连的第二MOS管以及与所述第二MOS管相连的第三MOS管，所述热敏电阻与所述第三MOS管相连。

所述第一MOS管的栅极与所述电池保护IC的端子CO相连，所述第一MOS管的漏极与所述热敏电阻一端相连。

所述第二MOS管的栅极与所述电池保护IC的端子DO相连，所述第二MOS管的漏极与所述第三MOS管的栅极相连。

所述执行电路还包括执行连接端子，所述第三MOS管的漏极与所述热敏电阻另一端相连至所述执行连接端子。

所述外部负载包括与所述电池组相连的充电控制电路和与所述电池组相连的放电控制电路。

所述充电控制电路包括与所述执行连接端子相连的第一微控制器以及与所述第一微控制器相连的充电MOS管，

所述充电MOS管的栅极与所述第一微控制器相连，所述充电MOS管的漏极与所述电池组相连。

所述放电控制电路包括与所述执行连接端子相连的第二微控制器以及与所述第二微控制器相连的放电MOS管。

所述放电MOS管的栅极与所述第二微控制器相连，所述放电MOS管的源极与所述电池组相连。

相比于现有技术，本实用新型优点在于：电池保护电路，通过一个热敏电阻的三种状态信号代表电池组不同的状态，使充电控制电路和放电控制电路执行相应的开始或停止操作，解决电池组充电过压、放电欠压等问题，有效地解决了现有技术中纯硬件方案在平台化产品中适用性的问题，和纯软件方案在成本高方面的问题。

附图说明

图1是本实用新型一种电池保护电路的原理结构图。

具体实施方式

以下结合较佳实施例及其附图对本实用新型技术方案作进一步非限制性的详细说明。

如图1所示，结合本实用新型的一种电池保护电路，其包括电池组1、与电池组1相连的监控电路2、与监控电路2相连的外部负载3以及连接在监控电路2与外部负载3之间的执行电路4，监控电路2监控电池组1状态，并通过执行电路4控制外部负载3操作的开始或停止。

电池组1由多个电池单体(图1中示例了5个电池单体11～15)串联构成，在本实施例中，电池组1的正极为电池单体15的高电位侧的电极，电池组1的负极为电池单体11的低电位侧的电极。电池组1的正极经电源路径a连接至第一负载连接端子1a，电池组的负极经电源路径b连接至第二负载连接端子1b。

监控电路2包括电池保护IC21，电池组1正极通过电阻R6与电池保护IC21的端子VSS相连，电池组1负极与电池保护IC21的端子VDD相连。在电池组1中，每个电池单体的正极分别通过电阻与电池保护IC21相连。具体地，电池单体11正极通过电阻R1与电池保护IC21的端子211相连；电池单体12正极通过电阻R2与电池保护IC21的端子212相连；电池单体12正极通过电阻R3与电池保护IC21的端子213相连；电池单体14正极通过电阻R4与电池保护IC21的端子214相连；电池单体15正极通过电阻R5与电池保护IC21的端子215相连。端子211～215用于监控电池单体11～15的电压。

电池保护IC21的端子VSS以及端子211～端子215均通过电容与电池组1负极(或第二负载连接端子1b)相连。具体地，电池保护IC21的端子VSS通过电容C6与电池组1负极相连；端子211通过电容C1与电池组1负极相连；端子212通过电容C2与电池组1负极相连；端子213通过电容C3与电池组1负极相连；端子214通过电容C4与电池组1负极相连；端子215通过电容C5与电池组1负极相连。

执行电路4包括第一MOS管41、第二MOS管43、第三MOS管44以及热敏电阻42。在本实施例中，选用的第一MOS管41、第二MOS管43以及第三MOS管44均为N沟道MOS管，选用的热敏电阻42为负温度系数的热敏电阻(NTC)。第一MOS管41的栅极通过电阻R7与电池保护IC21的端子CO相连，第一MOS管41的漏极与热敏电阻42一端相连；第二MOS管43的栅极通过电阻R8与电池保护IC21的端子DO相连，第二MOS管43的漏极与第三MOS管44的栅极相连，第三MOS管44的漏极与热敏电阻42另一端相连并连接至执行连接端子45；第一MOS管41、第二MOS管43以及第三MOS管44的源极均连接与电池组负极或第二负载连接端子1b相连。

外部负载3包括充电控制电路31和放电控制电路32。

充电控制电路31包括第一微控制器311和充电MOS管312，在本实施例中，选用的充电MOS管312为P沟道MOS管。第一微控制器311与执行连接端子45相连，充电MOS管312的栅极与第一微控制器311相连，充电MOS管312的漏极与第一负载连接端子1a相连，充电MOS管312的源极与充电器正接头313相连，第二负载连接端子1b与充电器负接头314相连。充电器正接头313和充电器负接头314连接充电电源(图未示)。

放电控制电路32包括第二微控制器321和放电MOS管，在本实施例中。选用的放电MOS管322为N沟道MOS管。第二微控制器321与执行连接端子45相连，放电MOS管322的栅极与第二微控制器321相连，放电MOS管322的源极与第二负载连接端子1b相连，放电MOS管322的漏极与负载负接头324相连，放电MOS管322上连接有寄生二极管325，第一负载连接端子1a与负载正接头323相连。负载正接头323和负载负接头324连接用电负载(图未示)。

在使用时，电池保护IC21监控电池组1中各电池单体11～15的电压是否超出规定电压范围，电池保护IC21控制热敏电阻42对外呈现三种阻值状态，使第一微控制器311和第二微控制器321判断电池组1中各电池单体11～15电压状态。三种阻值状态分别为零电阻状态、线性变化状态以及无穷大状态，当电池组1中电压低于放电电压限制时，电池保护IC21控制热敏电阻42的电阻呈现零电阻状态；当电池组1中电压高于充电电压限制时，电池保护IC21控制热敏电阻42的电阻呈现无穷大状态；当电池组1中电压在充电和放电电压限制之间时，电池保护IC21控制热敏电阻42的电阻呈现随温度变化的线性变化状态。

具体地，在给电池组1进行放电操作时，当电池保护IC21检测到单节或多节电池单体的电压低于放电电压限制时，电池保护IC21通过端子DO对外输出低电平信号，此低电平信号驱动第二MOS管43关闭，使第三MOS管44导通，而端子CO继续输出高电平信号，驱动第一MOS管41导通，因为MOS管导通时电阻接近零，所以此时热敏电阻42的电阻呈现零电阻状态，即执行连接端子45对外呈现零电阻状态，第二微控制器321通过引脚读取到执行连接端子45为零电阻状态，输出低电平信号使放电MOS管322关闭，停止对外放电。

在给电池组1进行充电操作时，当电池保护IC21检测到单节或多节电池单体的电压高于充电电压限制时，电池保护IC21通过端子CO对外输出低电平信号，此低电平信号驱动第一MOS管41关闭，而端子DO继续输出高电平信号，驱动第二MOS管43导通，使第三MOS管44关闭，因为因为MOS管关闭时电阻为无穷大，所以此时热敏电阻42的电阻呈现无穷大状态，即执行连接端子45对外呈现无穷大状态，第一微控制器311通过引脚读取到执行连接端子45为无穷大状态，输出高电平信号使充电MOS管312关闭，停止充电。

当电池组1内单节或多节电池单体的电压在充电和放电电压限制之间时，电池保护IC21的端子CO和端子DO均输出高电平，驱动第一MOS管41和第二MOS管43导通，第三MOS管44关闭，此时热敏电阻42的电阻呈现线性变化状态，充电控制电路31进行正常的充电操作，或放电控制电路进行正常的放电工作。

本实用新型的电池保护电路，通过一个热敏电阻的三种状态信号代表电池组不同的状态，使充电控制电路和放电控制电路执行相应的开始或停止操作，解决电池组充电过压、放电欠压等问题，有效地解决了在平台化产品中适用性的问题，大大降低了生产成本。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池保护电路，其包括电池组(1)、与所述电池组(1)相连的监控电路(2)以及与所述监控电路(2)相连的外部负载(3)，所述监控电路(2)监控所述电池组(1)的电压状态，其特征在于：所述电池保护电路还包括连接在所述监控电路(2)与所述外部负载(3)之间的执行电路(4)，所述监控电路(2)通过所述执行电路(4)控制所述外部负载(3)操作的开始或停止。

2.按照权利要求1所述电池保护电路，其特征在于：所述监控电路(2)包括电池保护IC(21)，所述执行电路(4)包括与所述电池保护IC(21)相连的第一MOS管(41)、与所述第一MOS管(41)相连的热敏电阻(42)、与所述电池保护IC(21)相连的第二MOS管(43)以及与所述第二MOS管(43)相连的第三MOS管(44)，所述热敏电阻(42)与所述第三MOS管(44)相连。

3.按照权利要求2所述电池保护电路，其特征在于：所述第一MOS管(41)的栅极与所述电池保护IC(21)的端子CO相连，所述第一MOS管(41)的漏极与所述热敏电阻(42)一端相连。

4.按照权利要求2所述电池保护电路，其特征在于：所述第二MOS管(43)的栅极与所述电池保护IC(21)的端子DO相连，所述第二MOS管(43)的漏极与所述第三MOS管(44)的栅极相连。

5.按照权利要求2所述电池保护电路，其特征在于：所述执行电路(4)还包括执行连接端子(45)，所述第三MOS管(44)的漏极与所述热敏电阻(42)另一端相连至所述执行连接端子(45)。

6.按照权利要求5所述电池保护电路，其特征在于：所述外部负载(3)包括与所述电池组(1)相连的充电控制电路(31)和与所述电池组(1)相连的放电控制电路(32)。

7.按照权利要求6所述电池保护电路，其特征在于：所述充电控制电路(31)包括与所述执行连接端子(45)相连的第一微控制器(311)以及与所述第一微控制器(311)相连的充电MOS管(312)。

8.按照权利要求7所述电池保护电路，其特征在于：所述充电MOS管(312)的栅极与所述第一微控制器(311)相连，所述充电MOS管(312)的漏极与所述电池组(1)相连。

9.按照权利要求6所述电池保护电路，其特征在于：所述放电控制电路(32)包括与所述执行连接端子(45)相连的第二微控制器(321)以及与所述第二微控制器(321)相连的放电MOS管(322)。

10.按照权利要求9所述电池保护电路，其特征在于：所述放电MOS管(322)的栅极与所述第二微控制器(321)相连，所述放电MOS管(322)的源极与所述电池组(1)相连。