CN214045146U - 具有温度采集和保护功能的低串数锂电池电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了具有温度采集和保护功能的低串数锂电池电路，包括电芯包模块、电池保护电路、温度检测电路、电源控制电路、充放电端子CN，所述电芯包模块、温度检测电路都与电池保护电路连接，所述温度检测电路通过电源控制电路与电池保护电路连接，所述电池保护电路、电源控制电路都与充放电端子CN4连接，本实用新型具有低温保护，也有高温保护，实现整个BMS系统的温度保护状态；该电路有效解决了目前低串数锂电池过温度保护方案的缺点，降低了锂电池包的整体成本，同时又能有效根据不同的电池调整过温保护阀值，增加了电池使用过程中的安全性，避免发生意外与损失，同时它还具有低成本与低功耗的优点。

Description

具有温度采集和保护功能的低串数锂电池电路

技术领域

本实用新型涉及具有温度采集和保护功能的低串数锂电池电路。

背景技术

随着锂离子电池应用的日益广泛，锂离子电池越来越多的应用于动力电池系统，如电动工具、吸尘器等；低串数动力类电池包拥有较大的输出功率及放电电流，而电池在高温和低温下放电使用会对电芯本体产生不可逆的损坏，为了实现安全使用，在锂电池中监测电池的温度则至关重要，使整个BMS系统能有效管理保护电路，并保证锂电池的正常使用寿命与安全性能。

目前市面上有针对低串锂电池组温度保护IC，但是这些针对低串锂电池温度保护IC可供选择的型号不多，且大部分只有高温保护，没有低温保护，难以符合广大的市场需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供具有温度采集和保护功能的低串数锂电池电路。

为了达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

具有温度采集和保护功能的低串数锂电池电路，包括电芯包模块、电池保护电路、温度检测电路、电源控制电路、充放电端子CN4，所述电芯包模块、温度检测电路都与电池保护电路连接，所述温度检测电路通过电源控制电路与电池保护电路连接，所述电池保护电路、电源控制电路都与充放电端子CN4连接，所述电芯包模块由若干个锂电池串联而成。

作为优选，充放电端子CN4包括P+电源、P-端。

作为优选，电源控制电路包括二极管D2、电容C18、MOS管Q5、MOS管Q6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、稳压芯片U2，所述二极管D2的正极连接P+电源，所述二极管D2的负极连接MOS管Q5的S极，所述MOS管Q5的S极通过电阻R9连接MOS管Q5的G极，所述MOS管Q5的G极通过电阻R10连接MOS管Q6的D极，所述MOS管Q6的S极连接地信号VSS，所述MOS管Q6的G极通过电阻R8连接地信号VSS，所述MOS管Q6的G极连接电阻R7的一端，所述电阻R7的另一端连接电池保护电路，所述MOS管Q5的D极连接稳压芯片U2的IN端，所述稳压芯片U2的IN端通过电容C18连接地信号VSS，所述稳压芯片U2的G端连接地信号VSS，所述稳压芯片U2的OUT端输出5V电源。

作为优选，电源控制电路还包括电容C19、电容C20，所述稳压芯片U2的OUT端通过电容C19连接地信号VSS，所述电容C19与电容C20相并联。

作为优选，温度检测电路包括热敏电阻RT1、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、运算放大器U3A、运算放大器U3B，所述电阻R11的一端连接稳压芯片U2的OUT端，所述电阻R11的另一端通过热敏电阻RT1连接地信号VSS，所述电阻R11的另一端标记为SAMP_IN,所述电阻R11的另一端通过电阻R16连接电阻R17的一端，所述电阻R17的一端标记为SAMP_H，所述电阻R17的另一端连接地信号VSS，所述运算放大器U3B的同向输入端通过电阻R18连接稳压芯片U2的OUT端，所述运算放大器U3B的同向输入端通过电阻R19连接地信号VSS，所述运算放大器U3B的反向输入端连接电阻R17的一端，所述运算放大器U3B的同向输入端通过电阻R20连接运算放大器U3B的输出端，所述运算放大器U3B的输出端连接电阻R21的一端，所述电阻R21的另一端连接电池保护电路，所述电阻R11的另一端通过电阻R12连接运算放大器U3A的同向输入端，所述运算放大器U3A的同向输入端通过电阻R13连接地信号VSS，所述运算放大器U3A的同向输入端标记为SAMP_L，所述运算放大器U3A的同向输入端通过电阻R14连接运算放大器U3A的输出端，所述运算放大器U3A的反向输入端连接运算放大器U3B的同向输入端，所述运算放大器U3A的输出端连接电阻R15的一端，所述电阻R15的另一端连接电池保护电路。

作为优选，电池保护电路包括芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻RS1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、保险丝F1、二极管D1，所述芯片U1的VDD端通过电容C1连接地信号VSS，所述芯片U1的VC端通过电容C2连接地信号VSS,所述芯片U1的VSS端连接地信号VSS,所述芯片U1的DO端连接电阻R7的另一端，所述芯片U1的DO端连接MOS管Q3的S极，所述MOS管Q3的S极通过电阻R5连接MOS管Q3的G极,所述MOS管Q3的G极连接电阻R15的另一端，所述MOS管Q3的D极连接MOS管Q4的S极，所述MOS管Q4的S极通过电阻R6连接MOS管Q4的G极,所述MOS管Q4的G极连接电阻R21的另一端，所述MOS管Q3的S极通过二极管D1连接MOS管Q4的D极,所述MOS管Q4的D极连接MOS管Q1的G极,所述MOS管Q4的D极通过电阻R4连接MOS管Q1的S极，所述MOS管Q1的S极通过电阻RS1连接地信号VSS,所述MOS管Q1的D极连接MOS管Q2的D极，所述MOS管Q2的G极连接芯片U1的CO端，所述MOS管Q2的S极通过电容C4连接电容C3的一端，所述电容C3的另一端连接MOS管Q1的S极，所述芯片U1的VM端通过电阻R3连接MOS管Q2的S极，所述芯片U1的VDD端通过电阻R1连接电芯包模块的一端，所述芯片U1的VC端通过电阻R2连接电芯包模块的一端，所述电芯包模块的另一端地信号VSS,所述电芯包模块的一端通过保险丝F1连接P+电源，所述P+电源通过电容C6连接电容C5的一端，所述电容C5的另一端连接P-端。

作为优选，芯片U1的型号为精工S-8252系列芯片。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型是通过温度检测电路将热敏电阻RT1的阻值进行采集比较，同时根据获取到的温度值确认当前电芯包模块内若干个锂电池的温度情况进行MOSFET状态控制，具有低温保护，也有高温保护，实现整个BMS系统的温度保护状态；该电路有效解决了目前低串数锂电池过温度保护方案的缺点，降低了锂电池包的整体成本，同时又能有效根据不同的电池调整过温保护阀值，增加了电池使用过程中的安全性，避免发生意外与损失，同时它还具有低成本与低功耗的优点。

附图说明

图1为本实用新型的模块连接图；

图2为电源控制电路的电路原理图；

图3为温度检测电路的电路原理图；

图4为电池保护电路的电路原理图；

图5为电芯包模块为两个锂电池时的电池保护电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案作进一步说明：

实施例1：

如图1所示，具有温度采集和保护功能的低串数锂电池电路，包括电芯包模块1、电池保护电路3、温度检测电路2、电源控制电路5、充放电端子CN4，所述电芯包模块1、温度检测电路2都与电池保护电路3连接，所述温度检测电路2通过电源控制电路5与电池保护电路3连接，所述电池保护电路3、电源控制电路5都与充放电端子CN4连接，所述电芯包模块1由若干个锂电池串联而成。

如图1到图4所示，充放电端子CN4包括P+电源、P-端。P+电源为6V-8.4V。

如图2所示，电源控制电路5包括二极管D2、电容C18、MOS管Q5、MOS管Q6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、稳压芯片U2，所述二极管D2的正极连接P+电源，所述二极管D2的负极连接MOS管Q5的S极，所述MOS管Q5的S极通过电阻R9连接MOS管Q5的G极，所述MOS管Q5的G极通过电阻R10连接MOS管Q6的D极，所述MOS管Q6的S极连接地信号VSS，所述MOS管Q6的G极通过电阻R8连接地信号VSS，所述MOS管Q6的G极连接电阻R7的一端，所述电阻R7的另一端连接电池保护电路3，所述MOS管Q5的D极连接稳压芯片U2的IN端，所述稳压芯片U2的IN端通过电容C18连接地信号VSS，所述稳压芯片U2的G端连接地信号VSS，所述稳压芯片U2的OUT端输出5V电源。稳压芯片U2的型号为SGM2203-5.0，或其他能进行5V稳压输出的LDO芯片。

如图2所示，电源控制电路5还包括电容C19、电容C20，所述稳压芯片U2的OUT端通过电容C19连接地信号VSS，所述电容C19与电容C20相并联。

如图3所示，温度检测电路2包括热敏电阻RT1、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、运算放大器U3A、运算放大器U3B，所述电阻R11的一端连接稳压芯片U2的OUT端，所述电阻R11的另一端通过热敏电阻RT1连接地信号VSS，所述电阻R11的另一端标记为SAMP_IN,所述电阻R11的另一端通过电阻R16连接电阻R17的一端，所述电阻R17的一端标记为SAMP_H，所述电阻R17的另一端连接地信号VSS，所述运算放大器U3B的同向输入端通过电阻R18连接稳压芯片U2的OUT端，所述运算放大器U3B的同向输入端通过电阻R19连接地信号VSS，所述运算放大器U3B的反向输入端连接电阻R17的一端，所述运算放大器U3B的同向输入端通过电阻R20连接运算放大器U3B的输出端，所述运算放大器U3B的输出端连接电阻R21的一端，所述电阻R21的另一端连接电池保护电路3，所述电阻R11的另一端通过电阻R12连接运算放大器U3A的同向输入端，所述运算放大器U3A的同向输入端通过电阻R13连接地信号VSS，所述运算放大器U3A的同向输入端标记为SAMP_L，所述运算放大器U3A的同向输入端通过电阻R14连接运算放大器U3A的输出端，所述运算放大器U3A的反向输入端连接运算放大器U3B的同向输入端，所述运算放大器U3A的输出端连接电阻R15的一端，所述电阻R15的另一端连接电池保护电路3。

如图4所示，电池保护电路3包括芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻RS1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、保险丝F1、二极管D1，所述芯片U1的VDD端通过电容C1连接地信号VSS，所述芯片U1的VC端通过电容C2连接地信号VSS,所述芯片U1的VSS端连接地信号VSS,所述芯片U1的DO端连接电阻R7的另一端，所述芯片U1的DO端连接MOS管Q3的S极，所述MOS管Q3的S极通过电阻R5连接MOS管Q3的G极,所述MOS管Q3的G极连接电阻R15的另一端，所述MOS管Q3的D极连接MOS管Q4的S极，所述MOS管Q4的S极通过电阻R6连接MOS管Q4的G极,所述MOS管Q4的G极连接电阻R21的另一端，所述MOS管Q3的S极通过二极管D1连接MOS管Q4的D极,所述MOS管Q4的D极连接MOS管Q1的G极,所述MOS管Q4的D极通过电阻R4连接MOS管Q1的S极，所述MOS管Q1的S极通过电阻RS1连接地信号VSS,所述MOS管Q1的D极连接MOS管Q2的D极，所述MOS管Q2的G极连接芯片U1的CO端，所述MOS管Q2的S极通过电容C4连接电容C3的一端，所述电容C3的另一端连接MOS管Q1的S极，所述芯片U1的VM端通过电阻R3连接MOS管Q2的S极，所述芯片U1的VDD端通过电阻R1连接电芯包模块1的一端，所述芯片U1的VC端通过电阻R2连接电芯包模块1的一端，所述电芯包模块1的另一端地信号VSS,所述电芯包模块1的一端通过保险丝F1连接P+电源，所述P+电源通过电容C6连接电容C5的一端，所述电容C5的另一端连接P-端，所述芯片U1的型号为精工S-8252系列芯片。

a.电芯包模块；由若干个锂电池串联而成；

b.电池保护电路；对电芯包模块内的锂电池的充放电电压、电流进行监测及保护，当锂电池充放电压及电流超过保护阀值时，则断开充放电Mosfet。

c.温度检测电路；通过热敏电阻RT1对锂电池温度进行高低温监测及保护，当电池温度超过高低温保护阀值时，则切断放电Mosfet，实现整个电池的过温保护。

d.电源控制电路；当电池放电保护后切断电源控制电路，禁用温度检测电路，实现整个电池待机低功耗。

e.充放电端子CN4：该端子既可作为充电端口使用，同时也可以作为放电端口使用。

各部分的连接关系如下：若干个锂电池串联后每个节点分别与电池保护电路中相对应的每节电压采集电路连接，并进行电压、电流监测保护；电池保护电路输出端与充放电端子连接；电源控制电路输入端与电池保护电路、充放电端子正极连接；电源控制电路输出端与温度检测电路连接并给其供电；温度检测电路控制端与电池保护电路连接，当发生过温保护时，则通过控制端口输出控制信号对电池保护电路进行回路关断控制。

温度采集电路的组成如图3所示，由U3A、U3B两个比较电路与RT1、R11等部分组成，其中R12、R13、R14、R15、U3A等组成低温检测电路；R16、R17、R20、R21、U3B等组成高温检测电路；R18、R19将5V电压通过串联分压后为高低温检测电路提供1V基准电压VERF_1V。

如图3所示，低温检测电路的工作过程如下：热敏电阻RT1采用25℃阻值为10K的NTC，电阻R11的阻值设定为10K，当电芯包模块内的若干个锂电池的温度处于常温环境时，通过电阻R11与电阻RT1将5V电压进行串联分压，可输出大约2.5V的采样输入电压SAMP_IN；再将SAMP_IN电压通过电阻R12、电阻R13进行二次分压，可得到低温采样电压SAMP_L；SAMP_L接入U3A的同相输入端，VERF_1V接入U3A的反相输入端；常温下SAMP_L的电压值低于基准电压VERF_1V，因此运放U3A的输出端UTP为低电平；当电芯包模块内的若干个锂电池的温度处于低温环境时，RT1的阻值随温度的降低而增加，SAMP_IN的电压值也随着增大，SAMP_L的电压值也相应升高，当SAMP_L的电压值大于VERF_1V时，U3A运放的同相端电压高于反相端电压，U3B的输出端UTP为高电平；通过配置电阻R12、电阻R13的阻值可设置一个低温下限温度阀值，电芯包模块内的若干个锂电池的温度达到某个低温值时，SAMP_L的电压值则等于1V，当温度低于该温度值，UTP则输出高电平触发信号；电阻R14反馈电阻则构成迟滞电路，只有温度升高到迟滞阀值时UTP才能恢复为低电平，可避免温度在阀值临界点时发生抖动而反复触发开关的情况。

如图3所示，高温检测电路的工作过程如下：热敏电阻RT1采用25℃阻值为10K的NTC，电阻R11的阻值设定为10K，当电芯温度处于常温环境时，通过R11与热敏电阻RT1将5V电压进行串联分压，可输出大约2.5V的采样输入电压SAMP_IN；再将SAMP_IN电压通过电阻R16、电阻R17进行二次分压，可得到高温采样电压SAMP_H；SAMP_H接入U3B的反向输入端，VERF_1V接入U3B的同相输入端；常温下SAMP_H的电压值高于基准电压VERF_1V，因此运放U3B的输出端OTP为低电平；当电芯温度处于高温环境时，热敏电阻RT1的阻值随温度的升高而减小，SAMP_IN的电压值也随着降低，SAMP_H的电压值也相应降低，当SAMP_H的电压值小于VERF_1V时，U3B运放的同相端电压高于反相端电压，U3B的输出端OTP为高电平；通过配置电阻R16、电阻R17的阻值可设置一个高温上限温度阀值，电芯温度达到某个高温值时，SAMP_H的电压值则等于1V，当温度超高该温度值，OTP则输出高电平触发信号；R20反馈电阻则构成迟滞电路，只有温度降低到迟滞阀值时OTP才能恢复为低电平，可避免温度在阀值临界点时发生抖动而反复触发开关的情况。

电源控制电路的工作过程如下：如图2、图4所示，电源控制电路为温度检测电路提供稳定的5V工作电源，当电池正常工作时电池保护电路U1的DO端输出高电平，此时N沟道MOS管Q6的G极为高电平，Q6为导通状态，此时P沟道MOS管Q5的G极通过R10电阻下拉为低电平，Q5亦为导通状态，此时P+电源通过D2、Q5输入稳压芯片U2的输入端，由U2的输出端输出5V稳压电源为温度检测电路提供工作电压；当电池发生欠压或放电过流异常并保护时，电池保护电路U1的DO端输出低电平，此时N沟道MOS管Q6的G极为低电平，Q6为截止状态，此时P沟道MOS管Q5的G极通过R9电阻上拉为低电平，Q5亦为截止状态，此时P+电源无法通过Q5输入稳压芯片U2的输入端IN，U2的输出端OUT将无法输出5V电压，温度检测电路失去工作电压则停止工作，整个电源控制电路与温度检测电路均无电流消耗，以此达到降低功耗的目的。当电池欠压或放电过流保护解除后，U1的DO端重新置为高电平，电源控制电路与温度检测电路亦重新开始工作。

本实用新型是通过温度检测电路将热敏电阻RT1的阻值进行采集比较，同时根据获取到的温度值确认当前电芯包模块内若干个锂电池的温度情况进行MOSFET状态控制，具有低温保护，也有高温保护，实现整个BMS系统的温度保护状态；该电路有效解决了目前低串数锂电池过温度保护方案的缺点，降低了锂电池包的整体成本，同时又能有效根据不同的电池调整过温保护阀值，增加了电池使用过程中的安全性，避免发生意外与损失，同时它还具有低成本与低功耗的优点。

实施例2：

如图1所示，具有温度采集和保护功能的低串数锂电池电路，包括电芯包模块1、电池保护电路3、温度检测电路2、电源控制电路5、充放电端子CN4，所述电芯包模块1、温度检测电路2都与电池保护电路3连接，所述温度检测电路2通过电源控制电路5与电池保护电路3连接，所述电池保护电路3、电源控制电路5都与充放电端子CN4连接，所述电芯包模块1由两个锂电池B1串联而成。

如图1到图3、图5所示，充放电端子CN4包括P+电源、P-端。P+电源为6V-8.4V。

如图2所示，电源控制电路5包括二极管D2、电容C18、MOS管Q5、MOS管Q6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、稳压芯片U2，所述二极管D2的正极连接P+电源，所述二极管D2的负极连接MOS管Q5的S极，所述MOS管Q5的S极通过电阻R9连接MOS管Q5的G极，所述MOS管Q5的G极通过电阻R10连接MOS管Q6的D极，所述MOS管Q6的S极连接地信号VSS，所述MOS管Q6的G极通过电阻R8连接地信号VSS，所述MOS管Q6的G极连接电阻R7的一端，所述电阻R7的另一端连接电池保护电路3，所述MOS管Q5的D极连接稳压芯片U2的IN端，所述稳压芯片U2的IN端通过电容C18连接地信号VSS，所述稳压芯片U2的G端连接地信号VSS，所述稳压芯片U2的OUT端输出5V电源。稳压芯片U2的型号为SGM2203-5.0，或其他能进行5V稳压输出的LDO芯片。

如图2所示，电源控制电路5还包括电容C19、电容C20，所述稳压芯片U2的OUT端通过电容C19连接地信号VSS，所述电容C19与电容C20相并联。

如图3所示，温度检测电路2包括热敏电阻RT1、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、运算放大器U3A、运算放大器U3B，所述电阻R11的一端连接稳压芯片U2的OUT端，所述电阻R11的另一端通过热敏电阻RT1连接地信号VSS，所述电阻R11的另一端标记为SAMP_IN,所述电阻R11的另一端通过电阻R16连接电阻R17的一端，所述电阻R17的一端标记为SAMP_H，所述电阻R17的另一端连接地信号VSS，所述运算放大器U3B的同向输入端通过电阻R18连接稳压芯片U2的OUT端，所述运算放大器U3B的同向输入端通过电阻R19连接地信号VSS，所述运算放大器U3B的反向输入端连接电阻R17的一端，所述运算放大器U3B的同向输入端通过电阻R20连接运算放大器U3B的输出端，所述运算放大器U3B的输出端连接电阻R21的一端，所述电阻R21的另一端连接电池保护电路3，所述电阻R11的另一端通过电阻R12连接运算放大器U3A的同向输入端，所述运算放大器U3A的同向输入端通过电阻R13连接地信号VSS，所述运算放大器U3A的同向输入端标记为SAMP_L，所述运算放大器U3A的同向输入端通过电阻R14连接运算放大器U3A的输出端，所述运算放大器U3A的反向输入端连接运算放大器U3B的同向输入端，所述运算放大器U3A的输出端连接电阻R15的一端，所述电阻R15的另一端连接电池保护电路3。

如图5所示，电池保护电路3包括芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻RS1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、保险丝F1、二极管D1，所述芯片U1的VDD端通过电容C1连接地信号VSS，所述芯片U1的VC端通过电容C2连接地信号VSS,所述芯片U1的VSS端连接地信号VSS,所述芯片U1的DO端连接电阻R7的另一端，所述芯片U1的DO端连接MOS管Q3的S极，所述MOS管Q3的S极通过电阻R5连接MOS管Q3的G极,所述MOS管Q3的G极连接电阻R15的另一端，所述MOS管Q3的D极连接MOS管Q4的S极，所述MOS管Q4的S极通过电阻R6连接MOS管Q4的G极,所述MOS管Q4的G极连接电阻R21的另一端，所述MOS管Q3的S极通过二极管D1连接MOS管Q4的D极,所述MOS管Q4的D极连接MOS管Q1的G极,所述MOS管Q4的D极通过电阻R4连接MOS管Q1的S极，所述MOS管Q1的S极通过电阻RS1连接地信号VSS,所述MOS管Q1的D极连接MOS管Q2的D极，所述MOS管Q2的G极连接芯片U1的CO端，所述MOS管Q2的S极通过电容C4连接电容C3的一端，所述电容C3的另一端连接MOS管Q1的S极，所述芯片U1的VM端通过电阻R3连接MOS管Q2的S极，电芯包模块1为两个锂电池B1串联而成,所述芯片U1的VDD端通过电阻R1连接电芯包模块1的一端，所述芯片U1的VC端通过电阻R2连接电芯包模块1的一端，所述电芯包模块1的另一端地信号VSS,所述电芯包模块1的一端通过保险丝F1连接P+电源，所述P+电源通过电容C6连接电容C5的一端，所述电容C5的另一端连接P-端，所述芯片U1的型号为精工S-8252系列芯片。

如图5所示，在电池保护电路U1的放电管控制端DO与放电MOS管Q1的G极之间串联两个P沟道Q3、Q4；其中Q3的S极与U1的DO端、R5的一端、二极管D1的负极连接；Q3的G极与温度检测电路低温保护控制输出端UTP、R5的另一端连接；Q3的D极与Q4的S极、R6的一端连接；Q4的G极与温度检测电路高温保护控制输出端OTP、R6的另一端连接；Q4的D极与保护电路放电管Q1的G极、D1的阳极、R4的一端连接；R4的另一端与Q1的S极连接；其中Q3、Q4为温度保护关断MOSFET管；R5、R6分别为Q3、Q4泄放电阻；R4为Q1泄放电阻；二极管D1为Q3、Q4关断时续流二极管，防止关断瞬间尖峰损坏MOSFET。

当电池运行温度正常时，UTP与OTP控制信号均为低电平，此时Q3、Q4为导通状态，U1的DO端通过Q3、Q4能够正常控制Q1开关状态；当电池温度检测电路触发低温保护时，UTP输出高电平，此时Q3的G极为高电平，Q3处于截止状态，U1的DO端与Q1的G极之间的回路断开，Q1的G极通过R4被下拉为低电平，Q1处于截止状态，整个电池将无法进行放电；当电池温度检测电路触发高温保护时，OTP输出高电平，此时Q4的G极为高电平，Q4处于截止状态，U1的DO控制脚与Q1的G极之间的回路断开，Q1的G极通过R4被下拉为低电平，Q1处于截止状态，整个电池将无法进行放电；通过Q3、Q4控制U1与Q1之间的控制回路而达到控制电池的放电状态，保证锂电池的安全与正常使用。

如需要增加充电温度保护，则只需要在U1的充电控制回路CO端与Q2的G极之间增加相应的控制MOSFET与温度检测电路即可。

各部分的连接关系如下：若干个锂电池串联后每个节点分别与电池保护电路中相对应的每节电压采集电路连接，并进行电压、电流监测保护；电池保护电路输出端与充放电端子连接；电源控制电路输入端与电池保护电路、充放电端子正极连接；电源控制电路输出端与温度检测电路连接并给其供电；温度检测电路控制端与电池保护电路连接，当发生过温保护时，则通过控制端口输出控制信号对电池保护电路进行回路关断控制。

温度采集电路的组成如图3所示，由U3A、U3B两个比较电路与RT1、R11等部分组成，其中R12、R13、R14、R15、U3A等组成低温检测电路；R16、R17、R20、R21、U3B等组成高温检测电路；R18、R19将5V电压通过串联分压后为高低温检测电路提供1V基准电压VERF_1V。

如图3所示，低温检测电路的工作过程如下：热敏电阻RT1采用25℃阻值为10K的NTC，电阻R11的阻值设定为10K，当电芯包模块内的若干个锂电池的温度处于常温环境时，通过电阻R11与电阻RT1将5V电压进行串联分压，可输出大约2.5V的采样输入电压SAMP_IN；再将SAMP_IN电压通过电阻R12、电阻R13进行二次分压，可得到低温采样电压SAMP_L；SAMP_L接入U3A的同相输入端，VERF_1V接入U3A的反相输入端；常温下SAMP_L的电压值低于基准电压VERF_1V，因此运放U3A的输出端UTP为低电平；当电芯包模块内的若干个锂电池的温度处于低温环境时，RT1的阻值随温度的降低而增加，SAMP_IN的电压值也随着增大，SAMP_L的电压值也相应升高，当SAMP_L的电压值大于VERF_1V时，U3A运放的同相端电压高于反相端电压，U3B的输出端UTP为高电平；通过配置电阻R12、电阻R13的阻值可设置一个低温下限温度阀值，电芯包模块内的若干个锂电池的温度达到某个低温值时，SAMP_L的电压值则等于1V，当温度低于该温度值，UTP则输出高电平触发信号；电阻R14反馈电阻则构成迟滞电路，只有温度升高到迟滞阀值时UTP才能恢复为低电平，可避免温度在阀值临界点时发生抖动而反复触发开关的情况。

如图3所示，高温检测电路的工作过程如下：热敏电阻RT1采用25℃阻值为10K的NTC，电阻R11的阻值设定为10K，当电芯温度处于常温环境时，通过R11与热敏电阻RT1将5V电压进行串联分压，可输出大约2.5V的采样输入电压SAMP_IN；再将SAMP_IN电压通过电阻R16、电阻R17进行二次分压，可得到高温采样电压SAMP_H；SAMP_H接入U3B的反向输入端，VERF_1V接入U3B的同相输入端；常温下SAMP_H的电压值高于基准电压VERF_1V，因此运放U3B的输出端OTP为低电平；当电芯温度处于高温环境时，热敏电阻RT1的阻值随温度的升高而减小，SAMP_IN的电压值也随着降低，SAMP_H的电压值也相应降低，当SAMP_H的电压值小于VERF_1V时，U3B运放的同相端电压高于反相端电压，U3B的输出端OTP为高电平；通过配置电阻R16、电阻R17的阻值可设置一个高温上限温度阀值，电芯温度达到某个高温值时，SAMP_H的电压值则等于1V，当温度超高该温度值，OTP则输出高电平触发信号；R20反馈电阻则构成迟滞电路，只有温度降低到迟滞阀值时OTP才能恢复为低电平，可避免温度在阀值临界点时发生抖动而反复触发开关的情况。

电源控制电路的工作过程如下：如图2、图5所示，电源控制电路为温度检测电路提供稳定的5V工作电源，当电池正常工作时电池保护电路U1的DO端输出高电平，此时N沟道MOS管Q6的G极为高电平，Q6为导通状态，此时P沟道MOS管Q5的G极通过R10电阻下拉为低电平，Q5亦为导通状态，此时P+电源通过D2、Q5输入稳压芯片U2的输入端，由U2的输出端输出5V稳压电源为温度检测电路提供工作电压；当电池发生欠压或放电过流异常并保护时，电池保护电路U1的DO端输出低电平，此时N沟道MOS管Q6的G极为低电平，Q6为截止状态，此时P沟道MOS管Q5的G极通过R9电阻上拉为低电平，Q5亦为截止状态，此时P+电源无法通过Q5输入稳压芯片U2的输入端IN，U2的输出端OUT将无法输出5V电压，温度检测电路失去工作电压则停止工作，整个电源控制电路与温度检测电路均无电流消耗，以此达到降低功耗的目的。当电池欠压或放电过流保护解除后，U1的DO端重新置为高电平，电源控制电路与温度检测电路亦重新开始工作。

本实用新型是通过温度检测电路将热敏电阻RT1的阻值进行采集比较，同时根据获取到的温度值确认当前电芯包模块内若干个锂电池的温度情况进行MOSFET状态控制，具有低温保护，也有高温保护，实现整个BMS系统的温度保护状态；该电路有效解决了目前低串数锂电池过温度保护方案的缺点，降低了锂电池包的整体成本，同时又能有效根据不同的电池调整过温保护阀值，增加了电池使用过程中的安全性，避免发生意外与损失，同时它还具有低成本与低功耗的优点。

需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的一种具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形，总之，本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.具有温度采集和保护功能的低串数锂电池电路，其特征在于，包括电芯包模块(1)、电池保护电路(3)、温度检测电路(2)、电源控制电路(5)、充放电端子CN(4)，所述电芯包模块(1)、温度检测电路(2)都与电池保护电路(3)连接，所述温度检测电路(2)通过电源控制电路(5)与电池保护电路(3)连接，所述电池保护电路(3)、电源控制电路(5)都与充放电端子CN(4)连接，所述电芯包模块(1)由若干个锂电池串联而成。

2.根据权利要求1所述具有温度采集和保护功能的低串数锂电池电路，其特征在于，所述充放电端子CN(4)包括P+电源、P-端。

3.根据权利要求2所述具有温度采集和保护功能的低串数锂电池电路，其特征在于，所述电源控制电路(5)包括二极管D2、电容C18、MOS管Q5、MOS管Q6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、稳压芯片U2，所述二极管D2的正极连接P+电源，所述二极管D2的负极连接MOS管Q5的S极，所述MOS管Q5的S极通过电阻R9连接MOS管Q5的G极，所述MOS管Q5的G极通过电阻R10连接MOS管Q6的D极，所述MOS管Q6的S极连接地信号VSS，所述MOS管Q6的G极通过电阻R8连接地信号VSS，所述MOS管Q6的G极连接电阻R7的一端，所述电阻R7的另一端连接电池保护电路(3)，所述MOS管Q5的D极连接稳压芯片U2的IN端，所述稳压芯片U2的IN端通过电容C18连接地信号VSS，所述稳压芯片U2的G端连接地信号VSS，所述稳压芯片U2的OUT端输出5V电源。

4.根据权利要求3所述具有温度采集和保护功能的低串数锂电池电路，其特征在于，所述电源控制电路(5)还包括电容C19、电容C20，所述稳压芯片U2的OUT端通过电容C19连接地信号VSS，所述电容C19与电容C20相并联。

5.根据权利要求4所述具有温度采集和保护功能的低串数锂电池电路，其特征在于，所述温度检测电路(2)包括热敏电阻RT1、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、运算放大器U3A、运算放大器U3B，所述电阻R11的一端连接稳压芯片U2的OUT端，所述电阻R11的另一端通过热敏电阻RT1连接地信号VSS，所述电阻R11的另一端标记为SAMP_IN,所述电阻R11的另一端通过电阻R16连接电阻R17的一端，所述电阻R17的一端标记为SAMP_H，所述电阻R17的另一端连接地信号VSS，所述运算放大器U3B的同向输入端通过电阻R18连接稳压芯片U2的OUT端，所述运算放大器U3B的同向输入端通过电阻R19连接地信号VSS，所述运算放大器U3B的反向输入端连接电阻R17的一端，所述运算放大器U3B的同向输入端通过电阻R20连接运算放大器U3B的输出端，所述运算放大器U3B的输出端连接电阻R21的一端，所述电阻R21的另一端连接电池保护电路(3)，所述电阻R11的另一端通过电阻R12连接运算放大器U3A的同向输入端，所述运算放大器U3A的同向输入端通过电阻R13连接地信号VSS，所述运算放大器U3A的同向输入端标记为SAMP_L，所述运算放大器U3A的同向输入端通过电阻R14连接运算放大器U3A的输出端，所述运算放大器U3A的反向输入端连接运算放大器U3B的同向输入端，所述运算放大器U3A的输出端连接电阻R15的一端，所述电阻R15的另一端连接电池保护电路(3)。

6.根据权利要求5所述具有温度采集和保护功能的低串数锂电池电路，其特征在于，所述电池保护电路(3)包括芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻RS1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、保险丝F1、二极管D1，所述芯片U1的VDD端通过电容C1连接地信号VSS，所述芯片U1的VC端通过电容C2连接地信号VSS,所述芯片U1的VSS端连接地信号VSS,所述芯片U1的DO端连接电阻R7的另一端，所述芯片U1的DO端连接MOS管Q3的S极，所述MOS管Q3的S极通过电阻R5连接MOS管Q3的G极,所述MOS管Q3的G极连接电阻R15的另一端，所述MOS管Q3的D极连接MOS管Q4的S极，所述MOS管Q4的S极通过电阻R6连接MOS管Q4的G极,所述MOS管Q4的G极连接电阻R21的另一端，所述MOS管Q3的S极通过二极管D1连接MOS管Q4的D极,所述MOS管Q4的D极连接MOS管Q1的G极,所述MOS管Q4的D极通过电阻R4连接MOS管Q1的S极，所述MOS管Q1的S极通过电阻RS1连接地信号VSS,所述MOS管Q1的D极连接MOS管Q2的D极，所述MOS管Q2的G极连接芯片U1的CO端，所述MOS管Q2的S极通过电容C4连接电容C3的一端，所述电容C3的另一端连接MOS管Q1的S极，所述芯片U1的VM端通过电阻R3连接MOS管Q2的S极，所述芯片U1的VDD端通过电阻R1连接电芯包模块(1)的一端，所述芯片U1的VC端通过电阻R2连接电芯包模块(1)的一端，所述电芯包模块(1)的另一端地信号VSS,所述电芯包模块(1)的一端通过保险丝F1连接P+电源，所述P+电源通过电容C6连接电容C5的一端，所述电容C5的另一端连接P-端。

7.根据权利要求6所述具有温度采集和保护功能的低串数锂电池电路，其特征在于，所述芯片U1的型号为精工S-8252系列芯片。

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