CN213185553U - 一种电池组保护电路以及电池装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电池组保护电路以及电池装置，该电路包括充电正极接口、充电负极接口、多个连接点接口、充电控制模块、过充电保护模块，多个所述连接点接口组成一个电池组支路，所述电池组支路内串联有若干个第一热敏电阻RV1。本技术方案中通过充电控制模块实现对电池组充放电过程的一级保护功能，通过过充电保护模块实现对电池组充电过程的二级保护功能，从而提高充电过程中的可靠性安全性；同时本技术方案在电池组支路中设置若干个正温度系数的第一热敏电阻RV1，当连接的电池组温度上升时，第一热敏电阻RV1的阻值也会上升，从而降低电池组流通电流，防止电池组温度过高。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路技术领域，更具体地说涉及一种电池组保护电路以及应用该电池组保护电路的电池装置。
背景技术
现实生活中本领域技术人员均清楚，单一节电池所能提供的电压非常有限，因此我们日常生活中所见到的电池供电类产品普遍是使用两个或两个以上电池串联进行供电的。
随着可充电电池的技术发展，目前相关电池供电类产品的制造企业已经将可充电电池应用在其所生产的产品上。现有技术中很少针对此问题设置相应的保护措施，现有技术中只是通过充放电控制电路实现对电池组的一级保护功能，但是电池组在充电过程中无法实现均衡充电，而且电池组只配置一级保护电路，其可靠性安全性依旧欠佳。此外电池组供电的过程中，电池存在内阻，由于电流热效应而导致电池发热，从而造成电池损耗，电池寿命降低。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种电池组保护电路以及电池装置，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：
一种电池组保护电路，包括：
充电正极接口，用于与外部充电器的正极供电接口相连接；
充电负极接口，用于与外部充电器的负极供电接口相连接；
连接点接口，其设有多个，用于与电池组中各个电池的正负极一一对应连接，将与电池组的正极相连接的连接点接口定义为电池组正极接口，将与电池组的负极相连接的连接点接口定义为电池组负极接口，所述充电负极接口与所述电池组负极接口相连接；
充电控制模块，分别与所述充电正极接口、所述充电负极接口以及各个所述连接点接口相连接，所述充电控制模块用于根据各个所述连接点接口的电位控制所述充电正极接口与所述电池组正极接口的电连接；
过充电保护模块，分别与所述充电正极接口、所述充电负极接口以及各个所述连接点接口相连接，所述过充电保护模块用于根据各个所述连接点接口的电位控制所述电池组正极接口与充电负极接口的电连接；
多个所述连接点接口组成一个电池组支路，所述电池组支路内串联有若干个第一热敏电阻RV1，若干个所述第一热敏电阻RV1均为正温度系数第一热敏电阻RV1。
作为上述技术方案的进一步改进，所述电池组保护电路还包括平衡控制模块，所述平衡控制模块设有多个，所述平衡控制模块分别与相邻两个所述连接点接口相连接，所述平衡控制模块用于根据连接的相邻两个所述连接点接口的电位控制连接的相邻两个所述连接点接口的电连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述充电控制模块包括充电控制芯片以及开关管Q1，所述充电控制芯片配置有充电控制端以及多个电压检测端，所述充电控制芯片的各个所述电压检测端与各个所述连接点接口一一对应连接，所述充电控制芯片的所述充电控制端与开关管Q1的栅极相连，所述开关管Q1的源极与所述充电正极接口相连接，所述开关管Q1的漏极与所述电池组正极接口相连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述充电控制模块还包括开关管Q2，所述充电控制芯片还配置有放电控制端，所述充电控制芯片的所述放电控制端与所述开关管Q2的栅极相连，所述开关管Q1的漏极与所述开关管Q2的漏极相连接，所述开关管Q2的源极与所述电池组正极接口相连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述过充电保护模块包括过充电保护芯片以及开关管Q4，所述过充电保护芯片配置有充电输出端以及多个电压输入端，所述过充电保护芯片的所述电压输入端与各个所述连接点接口一一对应连接，所述过充电保护芯片的所述充电输出端与所述开关管Q4的栅极相连，所述开关管Q4的源极和漏极与所述电池组正极接口以及所述充电负极接口一一对应连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述过充电保护模块还包括开关管Q5，所述过充电保护芯片的所述充电输出端与所述开关管Q5 的栅极相连，所述开关管Q5的源极与所述充电负极接口相连接，所述开关管Q5的漏极分别与所述开关管Q4的栅极以及所述电池组正极接口相连接，所述开关管Q4的源极和漏极与所述充电负极接口以及所述电池组负极接口一一对应连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述平衡控制模块包括平衡控制芯片以及开关管Q3，所述平衡控制芯片配置有两个电位检测端以及输出控制端，所述平衡控制芯片的两个所述电位检测端与相邻的两个所述连接点接口一一对应连接，所述平衡控制芯片的所述输出控制端与所述开关管Q3的栅极相连，所述开关管Q3的源极和漏极与相邻的两个所述连接点接口一一对应连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述电池组保护电路还包括温度检测接口以及第二热敏电阻RV2，所述第二热敏电阻RV2的一端与所述过充电保护模块相连接，所述第二热敏电阻RV2的另一端与所述温度检测接口相连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述电池组保护电路的过充保护电压范围为4V至4.5V，过充恢复电压范围为4.1V至4.2V，过放保护电压范围为2.4V至2.6V，过放恢复电压范围为2.9V至3.1V，过流延迟时间范围为5ms至15ms，短路保护延迟时间范围为100us 至600us，充放电流限制值为5A，放电过流保护范围为6A至7A。
本实用新型同时还公开了一种电池装置，包括以上所述的电池组保护电路以及多个电池，将相邻的两个所述连接点接口定义为一个装载位，各个所述电池一一接入到各个所述装载位。
本实用新型的有益效果是：本技术方案中通过充电控制模块实现对电池组充放电过程的一级保护功能，根据各个连接点接口的电位控制充电正极接口与电池组正极接口的电连接；通过过充电保护模块实现对电池组充电过程的二级保护功能，根据各个连接点接口的电位控制电池组正极接口与充电负极接口的电连接，即当出现异常状况时能够将电池组正极接口与充电负极接口短接以保护电池组，从而提高充电过程中的可靠性安全性；同时本技术方案在电池组支路中设置若干个正温度系数的第一热敏电阻RV1，当连接的电池组温度上升时，第一热敏电阻RV1的阻值也会上升，从而降低电池组流通电流，防止电池组温度过高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明；
图1是本实用新型的电路模块框架图；
图2是本实用新型的电路原理示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
参照图1和图2，本申请公开了一种电池组保护电路，包括：
充电正极接口，用于与外部充电器的正极供电接口相连接；
充电负极接口，用于与外部充电器的负极供电接口相连接；
连接点接口，其设有多个，用于与电池组中各个电池的正负极一一对应连接，将与电池组的正极相连接的连接点接口定义为电池组正极接口，将与电池组的负极相连接的连接点接口定义为电池组负极接口，所述充电负极接口与所述电池组负极接口相连接；
充电控制模块，分别与所述充电正极接口、所述充电负极接口以及各个所述连接点接口相连接，所述充电控制模块用于根据各个所述连接点接口的电位控制所述充电正极接口与所述电池组正极接口的电连接；
过充电保护模块，分别与所述充电正极接口、所述充电负极接口以及各个所述连接点接口相连接，所述过充电保护模块用于根据各个所述连接点接口的电位控制所述电池组正极接口与充电负极接口的电连接；
多个所述连接点接口组成一个电池组支路，所述电池组支路内串联有若干个第一热敏电阻RV1，若干个所述第一热敏电阻RV1均为正温度系数第一热敏电阻RV1。
具体地，本实施例中通过充电控制模块实现对电池组充放电过程的一级保护功能，根据各个连接点接口的电位控制充电正极接口与电池组正极接口的电连接；通过过充电保护模块实现对电池组充电过程的二级保护功能，根据各个连接点接口的电位控制电池组正极接口与充电负极接口的电连接，即当出现异常状况时能够将电池组正极接口与充电负极接口短接以保护电池组，从而提高充电过程中的可靠性安全性；同时本实施例在电池组支路中设置若干个正温度系数的第一热敏电阻RV1，当连接的电池组温度上升时，第一热敏电阻RV1的阻值也会上升，从而降低电池组流通电流，防止电池组温度过高。
进一步地，本实施例中还包括平衡控制模块，所述平衡控制模块设有多个，所述平衡控制模块分别与相邻两个所述连接点接口相连接，所述平衡控制模块用于根据连接的相邻两个所述连接点接口的电位控制连接的相邻两个所述连接点接口的电连接。本实施例通过平衡控制模块的设置保证了电池组充电过程中的均衡性，当电池组中的某个电池完成充电后，平衡控制模块能够将于该电池相连的两个连接点接口短接，保证不再对该电池进行充电。
本实施例中为了保证其符合欧洲IEC62133标准，美国UL1642 以及UL2054标准，本实施例中需要对某些参数进行设置，本实施例中过充保护电压范围为4V至4.5V，过充恢复电压范围为4.1V至 4.2V，过放保护电压范围为2.4V至2.6V，过放恢复电压范围为2.9V 至3.1V，过流延迟时间范围为5ms至15ms，短路保护延迟时间范围为100us至600us，充放电流限制值为5A，放电过流保护范围为6A 至7A。
为了保证本实施例满足以上参数设定，本实施例中所述充电控制模块包括型号为S8254A的充电控制芯片、开关管Q1以及开关管Q2，所述充电控制芯片配置有充电控制端(1脚)、放电控制端(3脚) 以及多个电压检测端(12脚至15脚)，所述充电控制芯片的各个所述电压检测端与各个所述连接点接口一一对应连接，所述充电控制芯片的所述充电控制端与开关管Q1的栅极相连，所述充电控制芯片的所述放电控制端与所述开关管Q2的栅极相连，所述开关管Q1的源极与所述充电正极接口相连接，所述开关管Q1的漏极与所述开关管 Q2的漏极相连接，所述开关管Q2的源极与所述电池组正极接口相连接。
此外本实施例中所述充电控制模块中所述型号的充电控制芯片的外围电路包括电阻R1～R10，电阻R19，电容C1～C6，具体地，本实施例中所述充电控制芯片的1脚通过电阻R2与所述充电正极接口相连，所述充电控制芯片的2脚通过电阻R1与所述充电正极接口相连，所述充电控制芯片的3脚通过电阻R3与开关管Q2的栅极相连，所述充电控制芯片的4脚先后通过电阻R9和R10与电池组负极接口相连，所述充电控制芯片的5脚通过电容C6与其7脚相连，所述充电控制芯片的6脚通过电容C5与其7脚相连，所述充电控制芯片的 10脚通过电阻R8与其7脚相连，所述充电控制芯片的11脚通过电阻R7与其7脚相连，所述充电控制芯片的16脚通过电容C1与其15 脚相连，所述充电控制芯片的16脚通过电容C2与其14脚相连，所述充电控制芯片的16脚通过电容C3与其13脚相连，所述充电控制芯片的16脚通过电容C4与其7脚相连，所述充电控制芯片的15脚通过电阻R4与第一个连接点接口(电池组正极接口)相连，所述充电控制芯片的14脚通过电阻R5与第二个连接点接口相连，所述充电控制芯片的13脚通过电阻R6与第三个连接点接口相连，所述充电控制芯片的12脚通过电阻R19与第四个连接点接口(电池组负极接口)相连。
本实施例中所述充电控制模块不仅仅只配置有充电保护功能，还配置有放电保护功能，该型号的充电控制芯片根据电池组充放电过程中各电池的电压判断是否出现异常，并在出现异常状况时通过控制开关管Q1断开以切断充电进程，通过控制开关管Q2以切断放电进程。当然了本实施例不仅仅限于所述型号的充电控制芯片，任何能够实现相似功能的充电控制芯片均属于本申请的保护范围。
本实施例中，所述平衡控制模块包括型号为MM3513的平衡控制芯片以及开关管Q3，所述平衡控制芯片配置有两个电位检测端(2 脚、3脚)以及输出控制端(5脚)，所述平衡控制芯片的两个所述电位检测端与相邻的两个所述连接点接口一一对应连接，所述平衡控制芯片的所述输出控制端与所述开关管Q3的栅极相连，所述开关管 Q3的源极和漏极分别与相邻的两个所述连接点接口一一对应连接。
此外本实施例中所述平衡控制模块中所述型号的平衡控制芯片的外围电路包括电阻R11、电阻R12以及电容C7，电阻R11的一端与连接口接口相连，另一端与开关管Q3的源极相连，所述平衡控制芯片的2脚通过电阻R12与相邻两个连接点接口中的一个相连，所述平衡控制芯片的2脚通过电容C7与其3脚相连，所述平衡控制芯片的3脚与相邻两个连接点接口中的另一个相连。
本实施例中，所述过充电保护模块包括型号为R5435N的过充电保护芯片以及开关管Q4，所述过充电保护芯片配置有充电输出端以及多个电压输入端，所述过充电保护芯片的所述电压输入端与各个所述连接点接口一一对应连接，所述过充电保护芯片的所述充电输出端与所述开关管Q4的栅极相连，所述开关管Q4的源极和漏极与所述电池组正极接口以及所述充电负极接口一一对应连接。
更进一步地，本实施例中，所述过充电保护模块还包括开关管 Q5，所述过充电保护芯片的所述充电输出端与所述开关管Q5的栅极相连，所述开关管Q5的源极与所述充电负极接口相连接，所述开关管Q5的漏极分别与所述开关管Q4的栅极以及所述电池组正极接口相连接，所述开关管Q4的源极和漏极与所述充电负极接口以及所述电池组负极接口一一对应连接。
此外本实施例中所述过充电保护模块中所述型号的过充电保护芯片的外围电路包括电阻R13～R18，电容C8～C12，电容C8的一端与过充电保护芯片的2脚，另一端与过充电保护芯片的3脚相连，电容C9的一端与过充电保护芯片的3脚相连，另一端与过充电保护芯片的4脚相连，电容C10的一端与过充电保护芯片的4脚相连，另一端与过充电保护芯片的5脚相连，电容C12的一端与过充电保护芯片的1端相连，另一端与过充电保护芯片的5脚相连，电容C11 的一端与开关管Q4的栅极相连，另一端与过充电保护芯片的5脚相连，电阻R18与电容C11并联，电阻R17的一端与开关管Q4的栅极相连，另一端与第一个连接点接口(电池组正极接口)相连，电阻 R13的一端与过充电保护芯片的1脚相连，另一端与第一个连接点接口(电池组正极接口)相连，电阻R14的一端与过充电保护芯片的2 脚相连，另一端与第一个连接点接口(电池组正极接口)相连，电阻 R15的一端与过充电保护芯片的3脚相连，另一端与第二个连接点接口相连，电阻R16的一端与过充电保护芯片的4脚相连，另一端与第三个连接点接口相连。
本实施例中所述过充电保护模块通过所述开关管Q4以及所述开关管Q5的设置，实现所述过充电保护模块的双重保护机制，当电池组在充电过程中没有出现过充电状况时，所述过充电保护芯片控制所述开关管Q5截止，由于所述开关管Q4的栅极与所述电池组正极接口相连接，因此开关管Q4处于导通状态，当电池组在充电过程中出现过充电状况时，所述过充电保护芯片控制所述开关管Q5导通，使得所述电池组正极接口通过所述开关管Q5与所述充电负极接口短接，同时还令所述开关管Q4截止，防止充电电流再进入电池组中。
进一步地，本实施例中还包括温度检测接口以及第二热敏电阻 RV2，所述第二热敏电阻RV2的一端与所述过充电保护模块相连接，所述第二热敏电阻RV2的另一端与所述温度检测接口相连接。实际应用在，本实施例所述温度检测接口用于与外部的智能处理芯片连接，外部的智能处理芯片通过所述温度检测接口所传输的电信号判断电池组的温度值，并根据电池组的温度值进行进一步的处理，例如过温报警等。
本实施例中相关电子元器件的参数如下表所示。
本申请同时还公开了一种电池装置，其第一实施例，包括以上所述的电池组保护电路的第一实施例以及多个电池，将相邻的两个所述连接点接口定义为一个装载位，各个所述电池一一接入到各个所述装载位。
以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种电池组保护电路，其特征在于：包括：
充电正极接口，用于与外部充电器的正极供电接口相连接；
充电负极接口，用于与外部充电器的负极供电接口相连接；
连接点接口，其设有多个，用于与电池组中各个电池的正负极一一对应连接，将与电池组的正极相连接的连接点接口定义为电池组正极接口，将与电池组的负极相连接的连接点接口定义为电池组负极接口，所述充电负极接口与所述电池组负极接口相连接；
充电控制模块，分别与所述充电正极接口、所述充电负极接口以及各个所述连接点接口相连接，所述充电控制模块用于根据各个所述连接点接口的电位控制所述充电正极接口与所述电池组正极接口的电连接；
过充电保护模块，分别与所述充电正极接口、所述充电负极接口以及各个所述连接点接口相连接，所述过充电保护模块用于根据各个所述连接点接口的电位控制所述电池组正极接口与充电负极接口的电连接；
多个所述连接点接口组成一个电池组支路，所述电池组支路内串联有若干个第一热敏电阻RV1，若干个所述第一热敏电阻RV1均为正温度系数第一热敏电阻RV1。
2.根据权利要求1所述的一种电池组保护电路，其特征在于：所述电池组保护电路还包括平衡控制模块，所述平衡控制模块设有多个，所述平衡控制模块分别与相邻两个所述连接点接口相连接，所述平衡控制模块用于根据连接的相邻两个所述连接点接口的电位控制连接的相邻两个所述连接点接口的电连接。
3.根据权利要求1所述的一种电池组保护电路，其特征在于：所述充电控制模块包括充电控制芯片以及开关管Q1，所述充电控制芯片配置有充电控制端以及多个电压检测端，所述充电控制芯片的各个所述电压检测端与各个所述连接点接口一一对应连接，所述充电控制芯片的所述充电控制端与开关管Q1的栅极相连，所述开关管Q1的源极与所述充电正极接口相连接，所述开关管Q1的漏极与所述电池组正极接口相连接。
4.根据权利要求3所述的一种电池组保护电路，其特征在于：所述充电控制模块还包括开关管Q2，所述充电控制芯片还配置有放电控制端，所述充电控制芯片的所述放电控制端与所述开关管Q2的栅极相连，所述开关管Q1的漏极与所述开关管Q2的漏极相连接，所述开关管Q2的源极与所述电池组正极接口相连接。
5.根据权利要求1所述的一种电池组保护电路，其特征在于：所述过充电保护模块包括过充电保护芯片以及开关管Q4，所述过充电保护芯片配置有充电输出端以及多个电压输入端，所述过充电保护芯片的所述电压输入端与各个所述连接点接口一一对应连接，所述过充电保护芯片的所述充电输出端与所述开关管Q4的栅极相连，所述开关管Q4的源极和漏极与所述电池组正极接口以及所述充电负极接口一一对应连接。
6.根据权利要求5所述的一种电池组保护电路，其特征在于：所述过充电保护模块还包括开关管Q5，所述过充电保护芯片的所述充电输出端与所述开关管Q5的栅极相连，所述开关管Q5的源极与所述充电负极接口相连接，所述开关管Q5的漏极分别与所述开关管Q4的栅极以及所述电池组正极接口相连接，所述开关管Q4的源极和漏极与所述充电负极接口以及所述电池组负极接口一一对应连接。
7.根据权利要求2所述的一种电池组保护电路，其特征在于：所述平衡控制模块包括平衡控制芯片以及开关管Q3，所述平衡控制芯片配置有两个电位检测端以及输出控制端，所述平衡控制芯片的两个所述电位检测端与相邻的两个所述连接点接口一一对应连接，所述平衡控制芯片的所述输出控制端与所述开关管Q3的栅极相连，所述开关管Q3的源极和漏极与相邻的两个所述连接点接口一一对应连接。
8.根据权利要求1所述的一种电池组保护电路，其特征在于：所述电池组保护电路还包括温度检测接口以及第二热敏电阻RV2，所述第二热敏电阻RV2的一端与所述过充电保护模块相连接，所述第二热敏电阻RV2的另一端与所述温度检测接口相连接。
9.根据权利要求2所述的一种电池组保护电路，其特征在于：所述电池组保护电路的过充保护电压范围为4V至4.5V，过充恢复电压范围为4.1V至4.2V，过放保护电压范围为2.4V至2.6V，过放恢复电压范围为2.9V至3.1V，过流延迟时间范围为5ms至15ms，短路保护延迟时间范围为100us至600us，充放电流限制值为5A，放电过流保护范围为6A至7A。
10.一种电池装置，其特征在于：包括权利要求1至9任一项所述的电池组保护电路以及多个电池，将相邻的两个所述连接点接口定义为一个装载位，各个所述电池一一接入到各个所述装载位。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202021831993.4U CN213185553U (zh) | 2020-08-27 | 2020-08-27 | 一种电池组保护电路以及电池装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN118487348A (zh) * | 2024-05-23 | 2024-08-13 | 深圳市超思维电子股份有限公司 | 一种带有多重安全保护机制的锂电池保护板 |
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2020
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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