CN209948660U - 带自锁功能电池保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带自锁功能电池保护电路，包括级联充放电主控电路、充放电开关电路和自锁保护电路，所述级联充放电主控电路分别与多节锂电池连接；所述充放电开关电路分别与所述级联充放电主控电路及所述多节锂电池的输入输出端连接，用于在所述级联充放电主控电路的作用下控制所述多节锂电池充放电；所述自锁保护电路通过所述充放电开关电路与负载连接，用于检测负载电压异常时，通过所述充放电开关电路将负载充电电源切断，避免在负载出现故障后，继续给负载供电，从而将负载烧坏，造成不可逆转的损失。

Description

带自锁功能电池保护电路

技术领域

本实用新型涉及锂电池保护技术领域，尤其涉及一种带自锁功能电池保护电路。

背景技术

电瓶车一般使用锂电池进行供电，锂电池组通常通过接口与负载连接，为负载提供电源；或与充电设备连接，为锂电池组供电。当负载出现故障时，如果锂电池继续给负载供电，可能会将负载烧坏，造成不可逆转的损失。

为了给外接设备提供足够的电压，锂电池包通常由多个电池串联而成，但是如果电池之间的容量失配，便会影响整个电池包的容量。为此，需要地失配对电池进行均衡。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种带自锁功能电池保护电路。

为实现上述目的，根据本实用新型实施例的带自锁功能电池保护电路，包括：

级联充放电主控电路，所述级联充放电主控电路分别与多节锂电池连接；

充放电开关电路，所述充放电开关电路分别与所述级联充放电主控电路及所述多节锂电池的输入输出端连接，用于在所述级联充放电主控电路的作用下控制所述多节锂电池充放电；

自锁保护电路，所述自锁保护电路通过所述充放电开关电路与负载连接，用于检测负载电压异常时，通过所述充放电开关电路将负载充电电源切断。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述级联充放电主控电路包括：

第一充放电控制电路，所述第一充放电控制电路包括第一充放电集成电路UA1及所述第一充放电集成电路UA1外围电路，所述第一充放电集成电路UA1分别与第一部分锂电池连接；

第二充放电控制电路，所述第二充放电控制电路包括第二充放电集成电路UB1及所述第二充放电集成电路UB1外围电路，所述第二充放电集成电路 UB1分别与第二部分锂电池连接，所述第一充放电集成电路UA1的充放电控制端与所述第二充放电集成电路UB1级联充放端连接；

第三充放电控制电路，所述第三充放电控制电路包括第三充放电集成电路UC1及所述第三充放电集成电路UC1外围电路，所述第三充放电集成电路 UC1分别与第三部分锂电池连接，所述第二充放电集成电路UB1的充放电控制端还与所述第三充放电集成电路UC1级联充放端连接，所述第三充放电集成电路UC1的充放电控制端与所述充放电开关电路连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述充放电开关电路包括：充电开关电路和放电开关电路，所述放电开关电路包括第一MOS晶体管QD1 和第二MOS晶体管QD2，所述第一MOS晶体管QD1和第二MOS晶体管QD2 的源极分别与所述锂电池的负端连接，所述第一MOS晶体管QD1和第二MOS 晶体管QD2的栅极分别与所述级联充放电主控电路的放电控制端连接；

所述充电开关电路包括第三MOS晶体管QC1和第四MOS晶体管QC2，所述第三MOS晶体管QC1和第四MOS晶体管QC2的源极分别与所述负载负端连接，所述第三MOS晶体管QC1和第四MOS晶体管QC2的漏极与所述第一 MOS晶体管QD1和第二MOS晶体管QD2的漏极连接，所述第一MOS晶体管 QD1和第二MOS晶体管QD2的栅极分别与所述级联充放电主控电路的充电控制端连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述自锁保护电路包括：第一电阻RG7、第二电阻RG8和第一三极管QG3，所述第一电阻RG7的一端与所述负载连接，所述第一电阻RG7的另一端与所述第二电阻RG8的一端连接，所述第二电阻RG8的另一端与参考地连接，所述第一电阻RG7、第二电阻RG8 的公共端与所述第一三极管QG3的基极连接，所述第一三极管QG3的发射极与参考地连接，所述第一三极管QG3的集电极与所述充放电开关电路的受控端连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述带自锁功能电池保护电路还包括：电流检测电路和短路保护电路，所述电流检测电路包括电阻RI1，所述第一MOS晶体管QD1和第二MOS晶体管QD2的源极分别通过所述电阻 RI1与所述锂电池的负端连接；

所述短路保护电路包括：第三电阻RG9、第四电阻RG10和第二三极管 QG4，所述第三电阻RG9的一端与所述电流检测电路连接，所述第三电阻RG9 的另一端与所述第四电阻RG10的一端连接，所述第四电阻RG10的另一端与参考地连接，所述第三电阻RG9、第四电阻RG10的公共端与所述第二三极管 QG4的基极连接，所述第二三极管QG4的发射极与参考地连接，所述第二三极管QG4的集电极与所述充放电开关电路的受控端连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述带自锁功能电池保护电路还包括：电池均衡电路，所述电池均衡电路分别级联充放电主控电路及多节锂电池连接，用于在所述级联充放电主控电路的作用下，对各节锂电池保持充放电均衡。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述电池均衡电路包括：多个均衡MOS晶体管和均衡电阻，每个所述均衡MOS晶体管的栅极分别与所述级联充放电主控电路一个均衡控制端连接，所述均衡MOS晶体管源极分别与一节锂电池的一端连接，所述均衡MOS晶体管的漏极分别通过所述均衡电阻与所述一节锂电池的另一端连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述带自锁功能电池保护电路还包括：开锁控制电路，所述开锁控制电路包括第五电阻RCT1、控制按键和第六电阻RCT2，所述第五电阻RCT1的一端与第一供电电源连接，所述第五电阻RCT1的另一端与所述控制按键的一端连接，所述控制按键的另一端与所述第六电阻RCT2的一端连接，所述第六电阻RCT2的另一端与参考地连接，所述控制按键的所述另一端还与所述级联充放电主控电路的一级联充放端连接。

本实用新型实施例提供一种带自锁功能电池保护电路，包括级联充放电主控电路分别与多节锂电池连接；充放电开关电路分别与所述级联充放电主控电路及所述多节锂电池的输入输出端连接，用于在所述级联充放电主控电路的作用下控制所述多节锂电池充放电；自锁保护电路通过所述充放电开关电路与负载连接，用于检测负载电压异常时，通过所述充放电开关电路将负载充电电源切断，避免在负载出现故障后，继续给负载供电，从而将负载烧坏，造成不可逆转的损失。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的带自锁功能电池保护电路结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的级联充放电主控电路和锂电池组接口电路图；

图3为本实用新型实施例提供的电池均衡电路图；

图4为本实用新型实施例提供的充放电开关电路和电流检测电路图；

图5为本实用新型实施例提供的保护电路图；

图6为本实用新型实施例提供的开锁控制电路图。

附图标记：

带自锁功能电池保护电路10；

电池均衡电路101；

级联充放电主控电路102；

第一充放电主控电路1021；

第二充放电主控电路1022；

第三充放电主控电路1023；

开锁控制电路103；

锂电池接口104；

充放电开关电路105；

放电开关电路1051；

充电开关电路1052；

保护电路106；

短路保护电路1061；

自锁保护电路1062；

电流检测电路107；

锂电池20；

负载30。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参阅图1，本实用新型实施例提供一种带自锁功能电池保护电路10包括：级联充放电主控电路102、充放电开关电路105和自锁保护电路1062，级联充放电主控电路102分别与多节锂电池20连接；也即是，级联充放电主控电路102分别与各节锂电池20相连接，用于对各节锂电池20进行电压检测。

充放电开关电路105分别与级联充放电主控电路102及多节锂电池20 的输入输出端连接，用于在级联充放电主控电路102的作用下控制多节锂电池20充放电；充放电开关电路105设置在锂电池20的充放电回路上，并在级联充放电主控电路102的控制下，对锂电池20的充放电回路进行导通或断开的控制。例如，级联充放电主控电路102检测到多节锂电池20过充过放时，可控制充放电开关电路105来控制充放电回路的断开。从而对锂电池20进行过充过放电保护。

自锁保护电路1062通过充放电开关电路105与负载30连接，用于检测负载30电压异常时，通过充放电开关电路105将负载30充电电源切断。如图1中所示，自锁保护电路1062通过充放电开关电路105对负载30电压进行电压检测，当检测到负载30电压异常时。例如，负载30电压高于预设值时，通过自锁保护电路1062输出自锁信号，自锁信号作用在充放电开关电路 105的控制端，通过充放电开关电路105将负载30电源切断，以对负载30 和锂电池20的保护。

本实用新型实施例提供一种带自锁功能电池保护电路10，包括级联充放电主控电路102分别与多节锂电池20连接；充放电开关电路105分别与级联充放电主控电路102及多节锂电池20的输入输出端连接，用于在级联充放电主控电路102的作用下控制多节锂电池20充放电；自锁保护电路1062通过充放电开关电路105与负载30连接，用于检测负载30电压异常时，通过充放电开关电路105将负载30充电电源切断。避免在负载30出现故障后，继续给负载30供电，从而将负载30烧坏，造成不可逆转的损失。

参阅图1和图2，级联充放电主控电路102包括：第一充放电控制电路、第二充放电控制电路和第三充放电控制电路，第一充放电控制电路包括第一充放电集成电路UA1及第一充放电集成电路UA1外围电路，第一充放电集成电路UA1分别与第一部分锂电池20连接；如图2中所示，每个第一充放电集成电路UA1分别与多个锂电池20连接；具体每个锂电池20的正负两端分别连接至第一充放电集成电路UA1的电压检测端。在本实用新型实施例中，第一充放电集成电路UA1分别连接三节锂电池20，以分别对三节锂电池20进行充放电检测。

第二充放电控制电路包括第二充放电集成电路UB1及第二充放电集成电路UB1外围电路，第二充放电集成电路UB1分别与第二部分锂电池20连接，第一充放电集成电路UA1的充放电控制端与第二充放电集成电路UB1级联充放端连接；如图2中所示，每个第二充放电集成电路UB1分别与多个锂电池 20连接；具体每个锂电池20的正负两端分别连接至第二充放电集成电路UB1 的电压检测端。在本实用新型实施例中，第二充放电集成电路UB1分别连接三节锂电池20，以分别对三节锂电池20进行充放电检测。

第三充放电控制电路包括第三充放电集成电路UC1及第三充放电集成电路UC1外围电路，第三充放电集成电路UC1分别与第三部分锂电池20连接，第二充放电集成电路UB1的充放电控制端还与第三充放电集成电路UC1级联充放端连接，第三充放电集成电路UC1的充放电控制端与充放电开关电路105 连接。如图2中所示，每个第三充放电集成电路UC1分别与多个锂电池20 连接；具体每个锂电池20的正负两端分别连接至第三充放电集成电路UC1 的电压检测端。在本实用新型实施例中，第三充放电集成电路UC1分别连接三节锂电池20，以分别对三节锂电池20进行充放电检测。

参阅图1和图4，充放电开关电路105包括：充电开关电路1052和放电开关电路1051，放电开关电路1051包括第一MOS晶体管QD1和第二MOS晶体管QD2，第一MOS晶体管QD1和第二MOS晶体管QD2的源极分别与锂电池 20的负端连接，第一MOS晶体管QD1和第二MOS晶体管QD2的栅极分别与级联充放电主控电路102的放电控制端连接，第一MOS晶体管QD1和第二MOS 晶体管QD2通过栅极接收级联充放电主控电路102的放电控制信号。通过放电控制信号控制第一MOS晶体管QD1和第二MOS晶体管QD2的导通或截止。从而实现锂电池20的放电控制。本实用新型实施例中，通过两个并联第一 MOS晶体管QD1和第二MOS晶体管QD2，可增加放电回路的电流量。实现放电回路的大电流输入输出和回路的导通截止控制。

充电开关电路1052包括第三MOS晶体管QC1和第四MOS晶体管QC2，第三MOS晶体管QC1和第四MOS晶体管QC2的源极分别与负载30负端连接，第三MOS晶体管QC1和第四MOS晶体管QC2的漏极与第一MOS晶体管QD1和第二MOS晶体管QD2的漏极连接，第三MOS晶体管QC1和第四MOS晶体管QC2 的栅极分别与级联充放电主控电路102的充电控制端连接。第三MOS晶体管 QC1和第四MOS晶体管QC2通过栅极接收级联充放电主控电路102的充电控制信号。通过充电控制信号控制第三MOS晶体管QC1和第四MOS晶体管QC2 的导通或截止。从而实现锂电池20的充电控制。本实用新型实施例中，通过两个并联第三MOS晶体管QC1和第四MOS晶体管QC2，可增加充电回路的电流量。实现充电回路的大电流输入输出和回路的导通截止控制。

参阅图1和图5，自锁保护电路1062包括：第一电阻RG7、第二电阻RG8 和第一三极管QG3，第一电阻RG7的一端与负载30连接，第一电阻RG7的另一端与第二电阻RG8的一端连接，第二电阻RG8的另一端与参考地连接，第一电阻RG7、第二电阻RG8的公共端与第一三极管QG3的基极连接，第一三极管QG3的发射极与参考地连接，第一三极管QG3的集电极与充放电开关电路105的受控端连接。自锁保护电路1062通过第一电阻RG7和第二电阻RG8 检测到负载30信号，负载30信号电压值大于设定值时，第一电阻RG7和第二电阻RG8分压后输入到第一三极管QG3的基极，第一三极管QG3导通，第一三极管QG3的集电极输出低电平信号，低电平信号作用在充放电开关电路 105的受控端，使得充放电开关电路105断开充放电回路。通过充放电开关电路105将负载30电源切断，以对负载30和锂电池20的保护。

参阅图1、图4和图5，带自锁功能电池保护电路10还包括：电流检测电路107和短路保护电路1061，电流检测电路107包括电阻RI1，第一MOS 晶体管QD1和第二MOS晶体管QD2的源极分别通过电阻RI1与锂电池20的负端连接；如图4中所示，电流检测电路107通过电阻RI1设置在充放电回路上，通过电阻RI1两端的电压可检测到锂电池20充放电回路上的电流量。

短路保护电路1061包括：第三电阻RG9、第四电阻RG10和第二三极管 QG4，第三电阻RG9的一端与电流检测电路107连接，第三电阻RG9的另一端与第四电阻RG10的一端连接，第四电阻RG10的另一端与参考地连接，第三电阻RG9、第四电阻RG10的公共端与第二三极管QG4的基极连接，第二三极管QG4的发射极与参考地连接，第二三极管QG4的集电极与充放电开关电路 105的受控端连接。如图5中所示，自锁保护电路1062通过第三电阻RG9和第四电阻RG10检测到电流信号，电流信号电压值大于设定值时，第三电阻 RG9和第四电阻RG10分压后输入到第二三极管QG4的基极，第二三极管QG4 导通，第二三极管QG4的集电极输出低电平信号，低电平信号作用在充放电开关电路105的受控端，使得充放电开关电路105断开充放电回路，以实现过流保护。

参阅图1和图3，带自锁功能电池保护电路10，还包括：电池均衡电路 101，电池均衡电路101分别级联充放电主控电路102及多节锂电池20连接，用于在级联充放电主控电路102的作用下，对各节锂电池20保持充放电均衡。如图3中所示，电池均衡电路101包括：多个均衡MOS晶体管和均衡电阻，每个均衡MOS晶体管的栅极分别与级联充放电主控电路102的一个均衡控制端连接，均衡MOS晶体管源极分别与一节锂电池20的一端连接，均衡MOS 晶体管的漏极分别通过均衡电阻与一节锂电池20的另一端连接。当电池均衡电路101检测到多节锂电池20中任意一节锂电池20异常时，通过输出均衡信号至与发生异常的锂电池20相对应的均衡MOS晶体管，通过控制均衡MOS 晶体管的导通，将均衡电阻并入到异常锂电池20，以对锂电池20组进行保护，延长锂电池20组的使用寿命。

参阅图6，带自锁功能电池保护电路10还包括：开锁控制电路103，开锁控制电路103包括第五电阻RCT1、控制按键和第六电阻RCT2，第五电阻 RCT1的一端与第一供电电源连接，第五电阻RCT1的另一端与控制按键的一端连接，控制按键的另一端与第六电阻RCT2的一端连接，第六电阻RCT2的另一端与参考地连接，控制按键的另一端还与级联充放电主控电路102的一级联充放端连接。通过开锁控制电路103可手动控制锂电池20充放电回路的导通，以手动控制锂电池20的放电。

以上仅为本实用新型的实施例，但并不限制本实用新型的专利范围，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型专利保护范围之内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种带自锁功能电池保护电路，其特征在于，包括：

级联充放电主控电路，所述级联充放电主控电路分别与多节锂电池连接；

充放电开关电路，所述充放电开关电路分别与所述级联充放电主控电路及所述多节锂电池的输入输出端连接，用于在所述级联充放电主控电路的作用下控制所述多节锂电池充放电；

自锁保护电路，所述自锁保护电路通过所述充放电开关电路与负载连接，用于检测负载电压异常时，通过所述充放电开关电路将负载充电电源切断。

2.根据权利要求1所述的带自锁功能电池保护电路，其特征在于，所述级联充放电主控电路包括：

第一充放电控制电路，所述第一充放电控制电路包括第一充放电集成电路(UA1)及所述第一充放电集成电路(UA1)外围电路，所述第一充放电集成电路(UA1)分别与第一部分锂电池连接；

第二充放电控制电路，所述第二充放电控制电路包括第二充放电集成电路(UB1)及所述第二充放电集成电路(UB1)外围电路，所述第二充放电集成电路(UB1)分别与第二部分锂电池连接，所述第一充放电集成电路(UA1)的充放电控制端与所述第二充放电集成电路(UB1)级联充放端连接；

第三充放电控制电路，所述第三充放电控制电路包括第三充放电集成电路(UC1)及所述第三充放电集成电路(UC1)外围电路，所述第三充放电集成电路(UC1)分别与第三部分锂电池连接，所述第二充放电集成电路(UB1)的充放电控制端还与所述第三充放电集成电路(UC1)级联充放端连接，所述第三充放电集成电路(UC1)的充放电控制端与所述充放电开关电路连接。

3.根据权利要求1所述的带自锁功能电池保护电路，其特征在于，所述充放电开关电路包括：充电开关电路和放电开关电路，所述放电开关电路包括第一MOS晶体管(QD1)和第二MOS晶体管(QD2)，所述第一MOS晶体管(QD1)和第二MOS晶体管(QD2)的源极分别与所述锂电池的负端连接，所述第一MOS晶体管(QD1)和第二MOS晶体管(QD2)的栅极分别与所述级联充放电主控电路的放电控制端连接；

所述充电开关电路包括第三MOS晶体管(QC1)和第四MOS晶体管(QC2)，所述第三MOS晶体管(QC1)和第四MOS晶体管(QC2)的源极分别与所述负载负端连接，所述第三MOS晶体管(QC1)和第四MOS晶体管(QC2)的漏极与所述第一MOS晶体管(QD1)和第二MOS晶体管(QD2)的漏极连接，所述第一MOS晶体管(QD1)和第二MOS晶体管(QD2)的栅极分别与所述级联充放电主控电路的充电控制端连接。

4.根据权利要求1或3任意一项所述的带自锁功能电池保护电路，其特征在于，所述自锁保护电路包括：第一电阻(RG7)、第二电阻(RG8)和第一三极管(QG3)，所述第一电阻(RG7)的一端与所述负载连接，所述第一电阻(RG7)的另一端与所述第二电阻(RG8)的一端连接，所述第二电阻(RG8)的另一端与参考地连接，所述第一电阻(RG7)、第二电阻(RG8)的公共端与所述第一三极管(QG3)的基极连接，所述第一三极管(QG3)的发射极与参考地连接，所述第一三极管(QG3)的集电极与所述充放电开关电路的受控端连接。

5.根据权利要求3所述的带自锁功能电池保护电路，其特征在于，还包括：电流检测电路和短路保护电路，所述电流检测电路包括第七电阻(RI1)，所述第一MOS晶体管(QD1)和第二MOS晶体管(QD2)的源极分别通过所述第七电阻(RI1)与所述锂电池的负端连接；

所述短路保护电路包括：第三电阻(RG9)、第四电阻(RG10)和第二三极管(QG4)，所述第三电阻(RG9)的一端与所述电流检测电路连接，所述第三电阻(RG9)的另一端与所述第四电阻(RG10)的一端连接，所述第四电阻(RG10)的另一端与参考地连接，所述第三电阻(RG9)、第四电阻(RG10)的公共端与所述第二三极管(QG4)的基极连接，所述第二三极管(QG4)的发射极与参考地连接，所述第二三极管(QG4)的集电极与所述充放电开关电路的受控端连接。

6.根据权利要求1所述的带自锁功能电池保护电路，其特征在于，还包括：电池均衡电路，所述电池均衡电路分别级联充放电主控电路及多节锂电池连接，用于在所述级联充放电主控电路的作用下，对各节锂电池保持充放电均衡。

7.根据权利要求6所述的带自锁功能电池保护电路，其特征在于，所述电池均衡电路包括：多个均衡MOS晶体管和均衡电阻，每个均衡MOS晶体管的栅极分别与所述级联充放电主控电路一个均衡控制端连接，所述均衡MOS晶体管源极分别与一节锂电池的一端连接，所述均衡MOS晶体管的漏极分别通过所述均衡电阻与所述一节锂电池的另一端连接。

8.根据权利要求1所述的带自锁功能电池保护电路，其特征在于，还包括：开锁控制电路，所述开锁控制电路包括第五电阻(RCT1)、控制按键和第六电阻(RCT2)，所述第五电阻(RCT1)的一端与第一供电电源连接，所述第五电阻(RCT1)的另一端与所述控制按键的一端连接，所述控制按键的另一端与所述第六电阻(RCT2)的一端连接，所述第六电阻(RCT2)的另一端与参考地连接，所述控制按键的所述另一端还与所述级联充放电主控电路的一级联充放端连接。

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