CN212231110U - 电池充电保护电路、电池充电器及电池包 - Google Patents

Abstract

本申请适用于电池技术领域，提供了一种电池充电保护电路、电池充电器及电池包，上述电池充电保护电路包括电压采集单元、第一开关单元、第二开关单元和逻辑单元，电压采集单元与电池连接，用于采集电池的电压，并输出采集信号；逻辑单元与电压采集单元连接，用于根据采集信号输出第一控制信号；第一开关单元与逻辑单元连接，用于根据第一控制信号输出第二控制信号；第二开关单元与第一开关单元连接，并串接在充电电源与电池之间的充电线路上，用于根据第二控制信号控制充电电源与电池之间的导通和断开。该电路可以解决电池过充造成电池老化、影响电池使用寿命的问题。

Description

电池充电保护电路、电池充电器及电池包

技术领域

本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种电池充电保护电路、电池充电器及电池包。

背景技术

电池充电过程中，如果电池电量已经充满，若不加以检测控制，则将继续进行充电，长期处于过充状态，会造成电池出现老化现象，寿命大大降低。

为了杜绝出现电池过充的现象，技术人员设计了电池充电保护电路对电池进行过充保护，但现有的电池充电保护电路中需要使用控制芯片进行控制，在对电路设计时，需要进行程序的编写，并且电路结构复杂，设计难度大。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种电池充电保护电路、电池充电器及电池包，可以解决电池充电保护电路结构复杂、设计难度大的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种电池充电保护电路，包括电压采集单元、第一开关单元、第二开关单元和逻辑单元；

所述电压采集单元与电池连接，用于采集所述电池的电压，并输出采集信号；所述逻辑单元与所述电压采集单元连接，用于根据所述采集信号输出第一控制信号；所述第一开关单元与所述逻辑单元连接，用于根据所述第一控制信号输出第二控制信号；所述第二开关单元与所述第一开关单元连接，并串接在充电电源与所述电池之间的充电线路上，用于根据所述第二控制信号控制所述充电电源与所述电池之间的导通和断开。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述逻辑单元包括第一电阻和稳压芯片；

所述第一电阻的第一端与所述充电电源的正极连接，所述第一电阻的第二端分别与所述稳压芯片的阴极端和所述第一开关单元连接，所述稳压芯片的阳极端与所述充电电源的负极连接，所述稳压芯片的参考端与所述电压采集单元连接。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一开关单元包括第二电阻和三极管；

所述第二电阻的第一端与所述逻辑单元连接，所述第二电阻的第二端与所述三极管的基极连接，所述三极管的发射极与所述充电电源的正极连接，所述三极管的集电极与所述第二开关单元连接。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第二开关单元包括第三电阻、第四电阻和开关管；

所述第三电阻的第一端分别与所述开关管的源极和所述充电电源的正极连接，所述第三电阻的第二端分别与所述开关管的栅极、所述第一开关单元、所述电压采集单元、所述逻辑单元和所述第四电阻的第一端连接，所述开关管的漏极与所述电池的正极连接，所述第四电阻的第二端分别与所述充电电源的负极和所述电池的负极连接。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第二开关单元还包括第五电阻；

所述第三电阻通过所述第五电阻与所述电压采集单元和所述逻辑单元连接。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述开关管为MOS管。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述电压采集单元包括第六电阻和第七电阻；

所述第六电阻的第一端与所述电池的正极连接，所述第六电阻的第二端分别与所述第七电阻的第一端和所述逻辑单元连接，所述第七电阻的第二端与所述电池的负极连接。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述电池充电保护电路还包括二极管；

所述二极管串接在所述逻辑单元与所述电池之间。

第二方面，本申请实施例提供了一种电池充电器，包括第一方面任一项所述的电池充电保护电路。

第二方面，本申请实施例提供了一种电池包，包括第一方面任一项所述的电池充电保护电路。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

电压采集单元采集电池两端的电压，并输出对应的采集信号至逻辑单元，逻辑单元根据采集信号输出对应的第一控制信号至第一开关单元，第一开关单元根据第一控制信号输出对应的第二控制信号至第二开关单元，第二开关单元根据第二控制信号控制电池充电的开启和关闭。电池充电时，当电池两端电压达到预设电压时，串接在充电电源与电池之间的第二开关单元会转换为断开状态，充电电源无法为电池进行充电，防止出现电池过充的现象，提高电池的使用寿命；并且该电路不含有控制芯片，不需要进行程序的编写，降低了电路设计的难度，并简化了电路结构，可以有效的降低电路成本，有利于市场化的推广。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的电池充电保护电路的原理框图；

图2是本申请一实施例提供的电池充电保护电路的电路连接示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

电池充电过程中，如果电池电量已经充满，若不加以检测控制，则将继续进行充电，长期处于过充状态，会造成电池出现老化现象，寿命大大降低。为了杜绝出现电池过充的现象，技术人员设计了电池充电保护电路对电池进行过充保护，但现有的电池充电保护电路中需要使用控制芯片进行控制，在对电路设计时，需要进行程序的编写，并且电路结构复杂，设计难度大。

基于上述问题，本申请实施例公开了一种电池充电保护电路，电压采集单元采集电池两端的电压，并输出对应的采集信号至逻辑单元，逻辑单元根据采集信号输出对应的第一控制信号至第一开关单元，第一开关单元根据第一控制信号输出对应的第二控制信号至第二开关单元，第二开关单元根据第二控制信号控制电池充电的开启和关闭。电池充电时，当电池两端电压达到预设电压时，串接在充电电源与电池之间的第二开关单元会转换为断开状态，充电电源无法为电池进行充电，防止出现电池过充的现象，提高电池的使用寿命；并且该电路不含有控制芯片，不需要进行程序的编写，降低了电路设计的难度，并简化了电路结构，可以有效的降低电路成本，有利于市场化的推广。

为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本申请实施例提供的电池充电保护电路的原理框图，电池充电保护电路，可以包括电压采集单元100、第一开关单元300、第二开关单元400和逻辑单元200。电压采集单元100与电池600连接，用于采集电池600的电压，并输出采集信号；逻辑单元200与电压采集单元100连接，用于根据采集信号输出第一控制信号；第一开关单元300与逻辑单元200连接，用于根据第一控制信号输出第二控制信号；第二开关单元400与第一开关单元300连接，并串接在充电电源500与电池600之间的充电线路上，用于根据第二控制信号控制充电电源500与电池600之间的导通和断开。

具体地，电压采集单元100采集电池600两端的电压，并输出对应的采集信号至逻辑单元200，逻辑单元200根据采集信号输出对应的第一控制信号至第一开关单元300，第一开关单元300根据第一控制信号输出对应的第二控制信号至第二开关单元400，第二开关单元400根据第二控制信号控制电池600充电的开启和关闭。电池600充电时，当电池600两端电压没有达到预设电压时，串接在充电电源500与电池600之间的第二开关单元400处于导通状态，充电电源500可以为电池600进行充电；当电池600两端电压达到预设电压时，串接在充电电源500与电池600之间的第二开关单元400会转换为断开状态，充电电源500无法为电池600进行充电，防止出现电池600过充的现象，提高电池600的使用寿命；并且该电路不含有控制芯片，不需要进行程序的编写，降低了电路设计的难度，并简化了电路结构，可以有效的降低电路成本，有利于市场化的推广。

图2示出了本申请实施例提供的电池充电保护电路的电路连接示意图，电压采集单元100可以包括第六电阻R6和第七电阻R7，第六电阻R6的第一端与电池600的正极连接，第六电阻R6的第二端分别与第七电阻R7的第一端和逻辑单元200连接，第七电阻R7的第二端与电池600的负极连接。

具体地，第六电阻R6和第七电阻R7构成分压电路，第六电阻R6和第七电阻R7的公共端用于输出采集信号(即电压信号)，电池600充电过程中，随着电池600两端的电压不断升高，第六电阻R6和第七电阻R7公共端输出的电压信号也不断增大，通过第六电阻R6和第七电阻R7公共端输出的电压信号可以反映出电池600两端当前的电压值，实现对电池600两端电压的检测。

图2示出了本申请实施例提供的电池充电保护电路的电路连接示意图，逻辑单元200可以包括第一电阻R1和稳压芯片U1，第一电阻R1的第一端与充电电源500的正极连接，第一电阻R1的第二端分别与稳压芯片U1的阴极端和第一开关单元300连接，稳压芯片U1的阳极端与充电电源500的负极连接，稳压芯片U1的参考端与电压采集单元100连接。

具体地，第一电阻R1作用为限制电流，防止电流过大对稳压芯片U1造成损坏。稳压芯片U1的参考端接收电压采集单元100输出的采集信号(电压信号)，当电池600两端电压没有达到预设电压时，此时稳压芯片U1的阴极端输出的第一控制信号为低电平；当电池600两端电压达到预设电压时，此时稳压芯片U1的阴极端输出的第一控制信号为高电平。

示例性的，稳压芯片U1的型号可以选择TL431或TL432。

图2示出了本申请实施例提供的电池充电保护电路的电路连接示意图，第一开关单元300可以包括第二电阻R2和三极管Q1，第二电阻R2的第一端与逻辑单元200连接，第二电阻R2的第二端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极与充电电源500的正极连接，三极管Q1的集电极与第二开关单元400连接。

具体地，第二电阻R2起到限流作用，防止电流过大对三极管Q1造成损坏。三极管Q1的基极通过第二电阻R2与逻辑单元200连接，用于接收逻辑单元200输出的第一控制信号，当三极管Q1接收到的第一控制信号为低电平时，三极管Q1处于断开状态，此时三极管Q1的集电极输出的第二控制信号为低电平；当三极管Q1接收到的第一控制信号为高电平时，三极管Q1转换为导通状态，此时三极管Q1的集电极输出的第二控制信号为高电平。

图2示出了本申请实施例提供的电池充电保护电路的电路连接示意图，第二开关单元400可以包括第三电阻R3、第四电阻R4和开关管Q2，第三电阻R3的第一端分别与开关管Q2的源极和充电电源500的正极连接，第三电阻R3的第二端分别与开关管Q2的栅极、第一开关单元300、电压采集单元100、逻辑单元200和第四电阻R4的第一端连接，开关管Q2的漏极与电池600的正极连接，第四电阻R4的第二端分别与充电电源500的负极和电池600的负极连接。

具体地，第四电阻R4起到驱动开关管Q2的作用，第三电阻R3为开关管Q2提供偏置电压，开关管Q2的栅极接收第一开关单元300输出的第二控制信号，并根据第二控制信号实现源极和漏极之间的导通或断开。当开关管Q2栅极接收的第二控制信号为低电平(低于开关管Q2的源极电压)时，开关管Q2的源极和漏极导通，充电电源500可以为电池600进行充电；当开关管Q2栅极接收的第二控制信号为高电平(不低于开关管Q2的源极电压)时，开关管Q2的源极和漏极不导通，此时充电电源500不能为电池600充电。

图2示出了本申请实施例提供的电池充电保护电路的电路连接示意图，第二开关单元400还可以包括第五电阻R5，第三电阻R3的第一端分别与开关管Q2的源极和充电电源500的正极连接，第三电阻R3的第二端分别与开关管Q2的栅极、第一开关单元300、第四电阻R4的第一端和第五电阻R5的第一端连接，开关管Q2的漏极与电池600的正极连接，第四电阻R4的第二端分别与充电电源500的负极和电池600的负极连接，第五电阻R5的第二端分别与电压采集单元100和逻辑单元200连接。

具体地，当电池600两端电压达到预设电压时，电压采集单元100输出的采集信号为高电平，开关管Q2转换为断开状态，第三电阻R3、第五电阻R5和三极管Q1可以将稳压芯片U1的参考端的电压拉高，使稳压芯片U1的阴极输出的第一控制信号为高电平，使开关管Q2锁定在断开状态，只有将充电电源500断电或电池600两端电压降低到设定电压，重新将时，才可以解除开关管Q2的锁定状态(断开状态)，实现电池600过充时的滞回效果。

本申请的一个实施例中，开关管Q2为MOS管，MOS管可以通过较大的电流，开关管Q2使用MOS管可以对电池600进行大电流充电，提高充电速度。

图2示出了本申请实施例提供的电池充电保护电路的电路连接示意图，电池充电保护电路还可以包括二极管D1，二极管D1串接在逻辑单元200与电池600之间。

具体地，二极管D1的阳极与开关管Q2的漏极连接，二极管D1的阴极与电池600的正极连接，二极管D1可以防止电池600的反向放电，起到保护电路的作用。

为了清楚说明电池充电保护电路的工作原理，以图2为例进行说明。

电池600两端电压没有达到预设电压时，开关管Q2的漏极和源极处于导通状态，充电电源500的正极通过开关管Q2和二极管D1与电池600的正极连接，充电电源500的负极与电池600的负极连接，充电电源500为电池600进行充电，此时第六电阻R6和第七电阻R7对电池600两端电压进行分压，并通过第六电阻R6和第七电阻R7的公共端输出采集信号(电压信号)，此时的采集信号无法使稳压芯片U1的阴极端输出的第一控制信号为低电平，三极管Q1不导通，开关管Q2处于导通状态；当电池600两端电压达到预设电压时，第六电阻R6和第七电阻R7公共端输出的采集信号相应变大，使稳压芯片U1的阴极端输出高电平信号，三极管Q1导通，进而控制开关管Q2断开，充电电源500不能对电池600进行充电，防止电池600出现过充的现象，延长电池600的使用寿命。

传统的电池充电保护电路通过使用单片机进行电池电压信号的采集、判断和控制开关管Q2，需要对单片机进行程序的编写，并且电路的结构复杂，设计难度大。而本申请公开的电池充电保护电路为纯硬件搭建，不需要程序的判定，降低了电路设计的难度，并简化了电路结构，可以有效的降低电路成本，有利于市场化的推广。

本申请还公开了一种电池充电器，包括上述的电池充电保护电路，该电池充电器可以实现电池600的过充保护，不会对电池600造成损坏。

本申请还公开了一种电池包，包括上述的电池充电保护电路，为电池包设置上述的电池充电保护电路后，在充电电源500对电池包充电达到预设电压时，电池包中的电池充电保护电路可以实现与充电电源500的自动断开，保证电池包中的电池不会出现过充的现象，有效延长电池包的使用寿命。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例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同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池充电保护电路，其特征在于，包括电压采集单元、第一开关单元、第二开关单元和逻辑单元；

所述电压采集单元与电池连接，用于采集所述电池的电压，并输出采集信号；所述逻辑单元与所述电压采集单元连接，用于根据所述采集信号输出第一控制信号；所述第一开关单元与所述逻辑单元连接，用于根据所述第一控制信号输出第二控制信号；所述第二开关单元与所述第一开关单元连接，并串接在充电电源与所述电池之间的充电线路上，用于根据所述第二控制信号控制所述充电电源与所述电池之间的导通和断开。

2.根据权利要求1所述的电池充电保护电路，其特征在于，所述逻辑单元包括第一电阻和稳压芯片；

所述第一电阻的第一端与所述充电电源的正极连接，所述第一电阻的第二端分别与所述稳压芯片的阴极端和所述第一开关单元连接，所述稳压芯片的阳极端与所述充电电源的负极连接，所述稳压芯片的参考端与所述电压采集单元连接。

3.根据权利要求1所述的电池充电保护电路，其特征在于，所述第一开关单元包括第二电阻和三极管；

所述第二电阻的第一端与所述逻辑单元连接，所述第二电阻的第二端与所述三极管的基极连接，所述三极管的发射极与所述充电电源的正极连接，所述三极管的集电极与所述第二开关单元连接。

4.根据权利要求1所述的电池充电保护电路，其特征在于，所述第二开关单元包括第三电阻、第四电阻和开关管；

所述第三电阻的第一端分别与所述开关管的源极和所述充电电源的正极连接，所述第三电阻的第二端分别与所述开关管的栅极、所述第一开关单元、所述电压采集单元、所述逻辑单元和所述第四电阻的第一端连接，所述开关管的漏极与所述电池的正极连接，所述第四电阻的第二端分别与所述充电电源的负极和所述电池的负极连接。

5.根据权利要求4所述的电池充电保护电路，其特征在于，所述第二开关单元还包括第五电阻；

所述第三电阻通过所述第五电阻与所述电压采集单元和所述逻辑单元连接。

6.根据权利要求4所述的电池充电保护电路，其特征在于，所述开关管为MOS管。

7.根据权利要求1所述的电池充电保护电路，其特征在于，所述电压采集单元包括第六电阻和第七电阻；

所述第六电阻的第一端与所述电池的正极连接，所述第六电阻的第二端分别与所述第七电阻的第一端和所述逻辑单元连接，所述第七电阻的第二端与所述电池的负极连接。

8.根据权利要求1至7任一项所述的电池充电保护电路，其特征在于，所述电池充电保护电路还包括二极管；

所述二极管串接在所述逻辑单元与所述电池之间。

9.一种电池充电器，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的电池充电保护电路。

10.一种电池包，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的电池充电保护电路。

Images