CN214626405U - 一种过压快速关断的电池保护电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种过压快速关断的电池保护电路，应用于电池包充电中，包括开关电路、比较电路、稳压电路、分压电路，所述开关电路连接在电池包负极回路上，且所述开关电路的控制端分别与电池管理芯片和比较电路连接，所述稳压电路、分压电路均连接在电池包正极回路和负极回路上，且所述稳压电路的第一采样点、分压电路的第二采样点分别与所述比较电路连接；所述比较电路通过接收并比较第一采样点、第二采样点的电压大小，控制所述开关电路通断。其有益效果在于：实现快速过压冲击，如浪涌、ESD电路，对电路进行保护，相比起软件先检测再控制的机制灵敏，很好得保护了整个电池包及人身安全。

Description

一种过压快速关断的电池保护电路

技术领域

本申请涉及电池管理系统技术领域，特别涉及一种过压快速关断的电池保护电路。

背景技术

目前随着锂离子电池应用领域的增多，在智能手机、移动充电宝、电动工具、吸尘器领域都有广泛应用。目前常用的电池管理系统负端控制开关电路架构如下图1所示；各功能模块分别是AFE，电池模拟前端，负责监控每节电芯电压及均衡电芯电压；MCU，微控制器，控制充放电开关，电流检测等；Power是电源模块，给AFE，MCU 等模块供电；AFE与MCU之间是用SPI通信；MOS Switch是充放电开关，充放开关电路如图2所示。图1电路是通过AFE检测P+与 P-(或者B+与B-)两端电压大小。当P+端遇到浪涌电压时，由于浪涌时间短暂，MCU电流检测不一定能在短时间检测到P+端电压；仅通过MCU不能及时关断充放电开关，这就导致容易损坏电芯、BMS、负载或者充电器。

发明内容

本申请为了解决上述技术问题，提供了一种过压快速关断的电池保护电路，包括开关电路、比较电路、稳压电路、分压电路，

所述开关电路连接在电池包负极回路上，且所述开关电路的控制端分别与电池管理芯片和比较电路连接，所述稳压电路、分压电路均连接在电池包正极回路和负极回路上，且所述稳压电路的第一采样点、分压电路的第二采样点分别与所述比较电路连接；

所述比较电路通过接收并比较第一采样点、第二采样点的电压大小，控制所述开关电路通断。

可选地，所述比较电路包括比较器，所述比较器的同相输入端与所述第一采样点连接，所述比较器的反相输入端与所述第二采样点连接，所述比较器的输出端与所述开关电路的控制端连接。

可选地，所述比较电路包括防反二极管，所述防反二极管连接在所述比较器输出端与所述开关电路的控制端之间。

可选地，所述开关电路包括至少一个MOS管，所述MOS管的栅极分别与所述电池管理芯片和比较电路连接，所述MOS管的源级和漏级分别连接在电池包负极回路两端。

可选地，所述MOS管的数量为2个。

可选地，所述稳压电路包括第一电阻、稳压管，所述第一电阻一端与电池包的正极回路连接，所述第一电阻的另一端通过稳压管连接在电池包的负极回路上；所述第一采样点设置在所述稳压管与所述第一电阻之间。

可选地，所述分压电路包括第二电阻、第三电阻，所述第二电阻一端与电池包的正极回路连接，所述第二电阻的另一端通过第三电阻连接在电池包的负极回路上；所述第二采样点设置在所述第二电阻、第三电阻之间。

可选地，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻的阻值大小为：第二电阻大于第一电阻大于第三电阻。

本申请的一种过压快速关断的电池保护电路，其有益效果在于：本申请通过比较电路、稳压电路、分压电路，通过采样电池包正极回路、负极回路的信号，从而通过开关电路控制电池包回路通断；实现快速过压冲击，如浪涌、ESD电路，对电路进行保护，相比起软件先检测再控制的机制灵敏，很好得保护了整个电池包及人身安全。

附图说明

图1为现有技术中的电池管理系统负端控制开关电路架构图。

图2为现有技术中的充放电开关电路图。

图3为本申请实施例的过压快速关断的电池保护电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围作出更为清楚的界定。

在如图3所示的实施例中，本申请提供了一种过压快速关断的电池保护电路，应用于电池包充电中，包括开关电路、比较电路、稳压电路、分压电路，开关电路连接在电池包负极回路上，且开关电路的控制端分别与电池管理芯片MCU和比较电路连接，稳压电路、分压电路均连接在电池包正极回路和负极回路上，且所述稳压电路的第一采样点A、分压电路的第二采样点B分别与比较电路连接；比较电路通过接收并比较第一采样点A、第二采样点B的电压大小，控制开关电路通断。在本实施例中，分压电路可以用于采样电池包正极回路的电压，稳压电路可以作为参考电压，比较电路通过比较稳压电路、分压电路的之间的压差变化，从而控制开关电路通断。实现快速过压冲击，如浪涌、ESD电路，对电路进行保护，相比起软件先检测再控制的机制灵敏，很好得保护了整个电池包及人身安全。其中，本申请的电池管理芯片MCU可以是型号为SH79F6441的芯片。本电路可以用于锂电池充电保护中。

在一些实施例中，比较电路包括比较器Comp1，比较器Comp1 的同相输入端与第一采样点A连接，比较器Comp1的反相输入端与第二采样点B连接，比较器Comp1的输出端C与开关电路的控制端连接。在本实施例中，本申请可以通过比较器Comp1对稳压电路、分压电路的变压进行直接比较，判断电池包的正极回路、负极回路电压变化，从而通过比较器Comp1的输出端C向开关电路输出信号，控制开关电路的通断。在本实施例的一种实施方式中，比较电路包括防反二极管D1，防反二极管D1连接在比较器Comp1输出端C与开关电路的控制端之间。防反二极管D1用于防止比较器Comp1的输出端C输出高电压，使电池管理芯片MCU和开关电路受损；当电池包正极回路产品快速过压冲击，即电压瞬间变大且超过电池包正常电压，则通过比较器Comp1的输出端C拉低开关电路的控制端，使开关电路不导通。其中，比较器Comp1可以是型号为TL494IDR的比较器。

在一些实施例中，开关电路包括至少一个MOS管Q1，MOS管 Q1的栅极分别与电池管理芯片MCU和比较电路连接，MOS管Q1 的源级和漏级分别连接在电池包负极回路两端。本申请通过MOS管Q1控制电池包负极回路通断，通过MOS管Q1的栅极与比较电路和电池管理芯片MCU连接，获取电池管理芯片MCU或比较电路进行导通或关断。MOS管Q1的数量为2个。以增强控制效果。

在一些实施例中，稳压电路包括第一电阻R1、稳压管Zener，第一电阻R1一端与电池包的正极回路连接，第一电阻R1的另一端通过稳压管Zener连接在电池包的负极回路上；第一采样点A设置在稳压管Zener与第一电阻R1之间。在本实施例中，稳压电路的第一采样点A可以作为参考电路；稳压管Zener将第一采样点A的电压稳定在一个参考值中。分压电路包括第二电阻R2、第三电阻R3，第二电阻R2一端与电池包的正极回路连接，第二电阻R2的另一端通过第三电阻R3连接在电池包的负极回路上；第二采样点B设置在第二电阻R2、第三电阻R3之间。在本实施例中，分压电路的第二采样点 B电压可以作为采样电路，用于采样正极回路的实时电压。第一电阻 R1、第二电阻R2、第三电阻R3的阻值大小为：第二电阻R2大于第一电阻R1大于第三电阻R3。通过设置第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3的阻值，实现对正极回路的电压值进行采样。

在如图1-3所示的实施例中，图1-3对应的图标为AFE负责监控每节电芯电压，及均衡电芯电压，图1是AFE与MCU之间是用SPI 通信；MCU控制充放电开关，电流检测；Power是电源模块，给AFE、 MCU等模块供电；Shunt是分流器，用于检测充放电电流大小；MOS Switch是开关电路；P+:电池包正端；P-：电池包负端；B+:电芯正端；B-：电芯负端；C+：充电正端；C-:充电负端；MOS Switch：开关电路；Comparator：比较器。本申请的电路工作原理如下：假如正常工作时，电池包正极P+与电池包负极P-电压可以是8～18V。由于稳压管Zener作用下，把第一采样点A点电压稳在参考电压值，参考电压值可以为5V；由于有R2和R3分压，B点电压为2～4.5V。通过比较器Comp1正负端比较，比较器输出端C点为高电平；再串联一个防反二极管D1，即正常工作时，C点不会影响MOS管Q1开关控制。当P+/P-电压超过20V时，由于稳压管Zener作用，把A点电压稳在5V，但B点电压就在5V以上。通过比较器Comp1正负端比较，输出端C点为低电平，把充放电MOS管Q1控制端迅速拉低，关闭充放电，保护后级电路。

上面结合附图对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种过压快速关断的电池保护电路，其特征在于，包括开关电路、比较电路、稳压电路、分压电路，

所述开关电路连接在电池包负极回路上，且所述开关电路的控制端分别与电池管理芯片和比较电路连接，所述稳压电路、分压电路均连接在电池包正极回路和负极回路上，且所述稳压电路的第一采样点、分压电路的第二采样点分别与所述比较电路连接；

所述比较电路通过接收并比较第一采样点、第二采样点的电压大小，控制所述开关电路通断。

2.根据权利要求1所述的一种过压快速关断的电池保护电路，其特征在于，所述比较电路包括比较器，所述比较器的同相输入端与所述第一采样点连接，所述比较器的反相输入端与所述第二采样点连接，所述比较器的输出端与所述开关电路的控制端连接。

3.根据权利要求2所述的一种过压快速关断的电池保护电路，其特征在于，所述比较电路包括防反二极管，所述防反二极管连接在所述比较器输出端与所述开关电路的控制端之间。

4.根据权利要求1所述的一种过压快速关断的电池保护电路，其特征在于，所述开关电路包括至少一个MOS管，所述MOS管的栅极分别与所述电池管理芯片和比较电路连接，所述MOS管的源级和漏级分别连接在电池包负极回路两端。

5.根据权利要求4所述的一种过压快速关断的电池保护电路，其特征在于，所述MOS管的数量为2个。

6.根据权利要求1所述的一种过压快速关断的电池保护电路，其特征在于，所述稳压电路包括第一电阻、稳压管，所述第一电阻一端与电池包的正极回路连接，所述第一电阻的另一端通过稳压管连接在电池包的负极回路上；所述第一采样点设置在所述稳压管与所述第一电阻之间。

7.根据权利要求6所述的一种过压快速关断的电池保护电路，其特征在于，所述分压电路包括第二电阻、第三电阻，所述第二电阻一端与电池包的正极回路连接，所述第二电阻的另一端通过第三电阻连接在电池包的负极回路上；所述第二采样点设置在所述第二电阻、第三电阻之间。

8.根据权利要求7所述的一种过压快速关断的电池保护电路，其特征在于，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻的阻值大小为：第二电阻大于第一电阻大于第三电阻。

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