CN214412361U - 一种电池过流或者短路保护自启动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电路设计技术领域，具体涉及一种电池过流或者短路保护自启动电路，其包括：电池组、电池保护芯片U1、微控制芯片U2、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、电流采样电阻RS、负载接入端子和充电器接入端子。电池组的负极与RS的一端连接，RS的另一端与Q1的第一极连接，Q1的控制极与U1的引脚DO连接；Q1的第二极与Q2的第一极连接，Q2的控制极与U1的引脚CO连接。本实施例的电路引入微控制芯片U2对U1进行控制，这样使得U1可以重复启动以正常工作，无须移开负载或充电器。当电池保护芯片U1产生保护后，U2的OT1引脚通过第三晶体管Q3把U1的VM引脚拉低，U1就可以恢复工作。

Description

一种电池过流或者短路保护自启动电路

技术领域

本实用新型涉及电路设计技术领域，具体涉及一种电池过流或者短路保护自启动电路。

背景技术

电池管理系统已经广泛应用在三元锂、锰酸锂、磷酸铁锂等锂离子电池中。由于锂电池的电化学结构决定它存在危险性，必须通过BMS(电池管理系统)来管理锂电池，控制锂电池的充放电。

在电池使用中，常常会出现过流保护和短路保护，而这些保护后必须要移开负载和充电器，才能使BMS重新工作，这种做法主要是保护BMS不受到损害。而这些过流保护或者短路保护都是偶发性的，并不是真正存在着过流和短路保护，产生这些保护后要移开负载和充电器才能使BMS工作。

以上说到的过流保护分为放电过流和充电过流，现以下说明：

第一，充电过流保护后需要移开充电器，重新接上充电器才可以充电。

第二，放电过流保护、短路保护后需要移开负载才可以恢复工作。

在动力电池使用中，比如马达启动，汽车马达启动发动机等由于马达的感性负载启动电流很大，这种应用很容易触发过流保护和短路保护，而设备(如电动自行车，助力车，老人代步，汽车等)本身也带了些小负载，产生保护后BMS就没法自启动恢复，必须通过移开负载或者给电池充电才能恢复工作。

同样如果电池接的是很大的容性负载或者设备上接很多滤波电容，当接上电池时必然会产生很大的冲击电流，这样就很容易触发过流保护、短路保护。传统的解决方法是加大过流保护值和短路保护值，这样对晶体管要求更高，晶体管必须要扛得住更大的冲击电流，否则就很容易损害晶体管。在充电过程中也会出现充电过流保护，产生保护也需要移开充电器才可以充电。因此现有的BMS如果遇到电路误产生过流保护或者短路保护时可靠性不高。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是现有技术中的BMS电路针对误产生过流保护或者短路保护时保护的可靠性不高。

一种电池过流或者短路保护自启动电路,其包括：电池组、电池保护芯片U1、微控制芯片U2、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、电流采样电阻RS、负载接入端子和充电器接入端子；

所述电池组的负极与所述电流采样电阻RS的一端连接，电流采样电阻RS的另一端与第一晶体管Q1的第一极连接，第一晶体管Q1的控制极与所述电池保护芯片U1的第一控制输出信号引脚DO连接；第一晶体管Q1的第二极与所述第二晶体管Q2的第一极连接，第二晶体管Q2的控制极与电池保护芯片U1的第二控制输出信号引脚CO连接，第二晶体管Q2的第二极与所述负载接入端子的负极连接；所述电池组的正极与所述负载接入端子的正极连接，同时电池组的正极还与电池保护芯片U1的正极引脚B+连接；

所述充电器接入端子的负极与所述第二晶体管Q2的第二极连接，充电器接入端子的正极与所述电池组的正极连接；

所述第一晶体管Q1的第二极与所述电池保护芯片U1的采样引脚VM连接，同时该第一晶体管Q1的第二极还与所述微控制芯片U2的负载信号检测引脚IT1连接；

所述第三晶体管Q3的控制极与所述微控制芯片U2的控制信号引脚OT1连接，第三晶体管Q3的第一极与所述电池保护芯片U1的采样引脚VM连接，其第二极接地。

在一种实施例中，还包括第一电阻R1和第二电阻R2；

所述第一晶体管Q1的第二极通过所述第一电阻R1与所述电池保护芯片U1的采样引脚VM连接；同时该第一晶体管Q1的第二极还通过所述第二电阻R2与所述微控制芯片U2的负载信号检测引脚IT1连接。

依据上述实施例的电池过流或者短路保护自启动电路，当电池组产生过流保护、短路保护后，电池保护芯片U1的DO和CO会输出控制信号以控制第一晶体管Q1和第二晶体管Q2断开，即使得电池组的输出断开。此时电池保护芯片U1的采样引脚VM被拉高，同时微控制芯片U2的IT1引脚也被拉高，此时电池保护芯片U1处于锁定状态，在没有外界干预的状态下电池保护芯片U1无法自动启动工作的。如需要重新启动工作必须要移开负载或者充电器接入，本实施例的电路引入微控制芯片U2对U1进行控制，这样使得U1可以重复启动以正常工作，无须移开负载或充电器。当电池保护芯片U1产生保护后，U2的OT1引脚通过第三晶体管Q3把U1的VM引脚拉低，U1就可以恢复工作，此时需要不断的检测U2的IT1引脚的信号，由于Q3不能长时间的打开，否则会烧毁Q1和Q2，当U2检测到IT1有保护信号进入时，必须马上关闭Q3，特别是短路状态，本实施例中控制在200us内关闭Q3,否则容易烧毁Q1和Q2。

本实施例中U2预先设定好保护次数，如果U2多次控制U1重启后，重启的次数达到设定的保护次数后就锁定U1，不再让U1工作，以保护U1不受损坏。此时，必须要通过移除充电器或者负载才能使得U1恢复正常工作。

附图说明

图1为本申请实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

本申请中的晶体管为三端子晶体管，其三个端子为控制极、第一极和第二极。晶体管可以为双极型晶体管或场效应晶体管等。例如当晶体管为双极型晶体管时，其控制极是指双极型晶体管的基极，第一极可以为双极型晶体管的集电极或发射极，对应的第二极可以为双极型晶体管的发射极或集电极；当晶体管为场效应晶体管时，其控制极是指场效应晶体管的栅极，第一极可以为场效应晶体管的漏极或源极，对应的第二极可以为场效应晶体管的源极或漏极。本实施例的晶体管选用金属-氧化物半导体场效应晶体管，即Mosfet，其控制极是指场效应晶体管的栅极，第一极可以为场效应晶体管的漏极或源极，对应的第二极可以为场效应晶体管的源极或漏极。

实施例一：

请参考图1，本实施例提供一种电池过流或者短路保护自启动电路,其包括：电池组、电池保护芯片U1、微控制芯片U2、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、电流采样电阻RS、负载接入端子和充电器接入端子。其中电池组由多个电池串联而成，例如其包括电池B1、B2……BN，N个电池串联而成。电池组的负极与电流采样电阻RS的一端连接，电流采样电阻RS的另一端与第一晶体管Q1的第一极连接，电流采样电阻RS的另一端还与U1的电流采用引脚V1连接，V1引脚用于获取电路中的电流值。第一晶体管Q1的控制极与电池保护芯片U1的第一控制输出信号引脚DO连接；第一晶体管Q1的第二极与第二晶体管Q2的第一极连接，第二晶体管Q2的控制极与电池保护芯片U1的第二控制输出信号引脚CO连接，第二晶体管Q2的第二极与负载接入端子的负极P-连接；电池组的正极与负载接入端子的正极P+连接，同时电池组的正极还与电池保护芯片U1的正极引脚B+连接。充电器接入端子的负极C-与第二晶体管Q2的第二极连接，充电器接入端子的正极C+与电池组的正极连接。第一晶体管Q1的第二极与所述电池保护芯片U1的采样引脚VM连接，同时该第一晶体管Q1的第二极还与微控制芯片U2的负载信号检测引脚IT1连接。第三晶体管Q3的控制极与微控制芯片U2的控制信号引脚OT1连接，第三晶体管Q3的第一极与电池保护芯片U1的采样引脚VM连接，其第二极接地。

其中，U1的V1引脚用于检测电路中的电流信号，第一控制输出信号引脚DO和第二控制输出信号引脚CO分别用于输出控制信号，以控制Q1和Q2的通断，IT1为负载信号检测引脚用于检测过流保护信号、短路保护信号。OT1为控制信号引脚，用于输出控制信号以控制Q3的通断。当电池组产生过流保护、短路保护后，电池保护芯片U1的DO和CO会输出控制信号以控制第一晶体管Q1和第二晶体管Q2断开，即使得电池组的输出断开。此时电池保护芯片U1的采样引脚VM被拉高，同时微控制芯片U2的IT1引脚也被拉高，此时电池保护芯片U1处于锁定状态，在没有外界干预的状态下电池保护芯片U1无法自动启动工作的。如需要重新启动工作必须要移开负载或者充电器接入，本实施例的电路引入微控制芯片U2对U1进行控制，这样使得U1可以重复启动以正常工作，无须移开负载或充电器。当电池保护芯片U1产生保护后，U2的OT1引脚通过第三晶体管Q3把U1的VM引脚拉低，U1就可以恢复工作，具体的，当U1的VM引脚为低电平时，则U1的DO和CO输出正常，反之则关闭DO和CO的输出。即工作时，U1产生过流保护或者短路保护后，U2使能Q3使得U1工作，如此重复多次，当U2的使能次数达到预设的保护次数后，则锁定U1不再工作，避免U1、Q1、Q2损坏。充电过流保护的过程和放电过流保护的过程相同，此时需要不断的检测U2的IT1引脚的信号，由于Q3不能长时间的打开，否则会烧毁Q1和Q2，当U2检测到IT1有保护信号进入时，必须马上关闭Q3，特别是短路状态，本实施例中控制在200us内关闭Q3,否则容易烧毁Q1和Q2。

本实施例中U2预先设定好保护次数，如果U2多次控制U1重启后，重启的次数达到设定的保护次数后就锁定U1，不再让U1工作，以保护U1、Q1、Q2不受损坏。此时，必须要通过移除充电器或者负载才能使得U1恢复正常工作。

在一种实施例中，该电路还包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一晶体管Q1的第二极通过第一电阻R1与电池保护芯片U1的采样引脚VM连接；同时该第一晶体管Q1的第二极还通过第二电阻R2与微控制芯片U2的负载信号检测引脚IT1连接。本实施例中，电阻R1和R2均选用20K的电阻。

其中，本实施例的Q1和Q2选用带载能力强的晶体管，并且可以多个并起来使用，U1选用常规的锂电池保护芯片即可，U2选用8位单片机即可，采样电阻RS选用合金电阻，并且RS也可以选用多个并联起来使用。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (2)

1.一种电池过流或者短路保护自启动电路,其特征在于，包括：电池组、电池保护芯片U1、微控制芯片U2、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、电流采样电阻RS、负载接入端子和充电器接入端子；

所述电池组的负极与所述电流采样电阻RS的一端连接，电流采样电阻RS的另一端与第一晶体管Q1的第一极连接，第一晶体管Q1的控制极与所述电池保护芯片U1的第一控制输出信号引脚DO连接；第一晶体管Q1的第二极与所述第二晶体管Q2的第一极连接，第二晶体管Q2的控制极与电池保护芯片U1的第二控制输出信号引脚CO连接，第二晶体管Q2的第二极与所述负载接入端子的负极连接；所述电池组的正极与所述负载接入端子的正极连接，同时电池组的正极还与电池保护芯片U1的正极引脚B+连接；

所述充电器接入端子的负极与所述第二晶体管Q2的第二极连接，充电器接入端子的正极与所述电池组的正极连接；

所述第一晶体管Q1的第二极与所述电池保护芯片U1的采样引脚VM连接，同时该第一晶体管Q1的第二极还与所述微控制芯片U2的负载信号检测引脚IT1连接；

所述第三晶体管Q3的控制极与所述微控制芯片U2的控制信号引脚OT1连接，第三晶体管Q3的第一极与所述电池保护芯片U1的采样引脚VM连接，其第二极接地。

2.如权利要求1所述的电池过流或者短路保护自启动电路,其特征在于，还包括第一电阻R1和第二电阻R2；

所述第一晶体管Q1的第二极通过所述第一电阻R1与所述电池保护芯片U1的采样引脚VM连接；同时该第一晶体管Q1的第二极还通过所述第二电阻R2与所述微控制芯片U2的负载信号检测引脚IT1连接。

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