CN216774351U - 一种锂电池保护电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电池保护的技术领域，尤其是涉及一种锂电池保护电路，其包括充电MOS管G1‑MOS，还包括第一检测电路、控制电路、第一开关电路和一次保护电路，其中，第一检测电路连接于锂电池以输出相应的第一检测信号，用于检测锂电池是否发生过充；控制电路连接于第一检测电路以接收第一检测信号，并根据第一检测信号输出相应的控制信号；第一开关电路连接于控制电路以接收控制信号，并根据控制信号实现开关通断，且相应的输出第一开关信号；一次保护电路连接于第一开关电路以接收第一开关信号，并根据第一开关信号进行对锂电池的过充保护。本申请具有减少锂电池发生过充而导致起火等危害人身安全的情况的效果。

Description

一种锂电池保护电路

技术领域

本申请涉及电池保护的技术领域，尤其是涉及一种锂电池保护电路。

背景技术

锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高节电压高、自放电率低等优点，现如今被广泛地应用在各类电子装备中以作为供电设备。

过充是指锂电池在显示电量已满的情况下还继续进行充电的现象，在锂电池电量已满的情况下继续充电，对导致正极材料结构变化，造成容量损失，而其分别氧与电解液会发生剧烈的化学反应，严重时则会引起爆炸；过放是指锂电池放完内部储存的电量，还继续进行放电，过放会使锂电池内压升高，正负极活性物质可逆性收到破坏，即使充电也只能部分恢复，容量也会有明显衰减。

相关技术中，锂电池的过充保护是通过在锂电池上设置BMS保护系统，通过充电MOS开关，实现电池过充时电压增大，从而控制MOS端断开充电器与电池连接，但是在实际使用过程中，一旦外接充电器拿错或充电器发生故障，锂电池内阻很小，会瞬间发生短路，电流到达几千安的峰值电流，很容易击穿MOS管，进而导致MOS管失效，MOS管一旦失效，如这时继续进行充电，极易导致起火现象，危害人员生命安全。

实用新型内容

为了减少锂电池发生过充而导致起火等危害人身安全的情况，本申请提供一种锂电池保护电路。

本申请提供的一种锂电池保护电路，采用如下的技术方案：

一种锂电池保护电路，包括充电MOS管G1-MOS，还包括第一检测电路、控制电路、第一开关电路和保护电路，其中，

所述第一检测电路连接于锂电池以输出相应的第一检测信号，用于检测锂电池是否发生过充；

所述控制电路连接于所述第一检测电路以接收第一检测信号，并根据第一检测信号输出相应的控制信号；

所述第一开关电路连接于控制电路以接收控制信号，并根据控制信号实现开关通断，且相应的输出第一开关信号；

所述一次保护电路连接于第一开关电路以接收第一开关信号，并根据第一开关信号进行对锂电池的过充保护。

通过采用上述技术方案，充电MOS管G1-MOS控制充电，锂电池过充时断开充电器与电池的连接，当充电器损坏等情况导致充电MOS管G1-MOS失效时，充电MOS管G1-MOS无法再对锂电池进行过充保护，第一检测电路检测锂电池是否发生过充，并输出相应的第一检测信号，控制电路接收到第一检测信号，并根据第一检测信号输出相应的控制信号，控制电路用于进行锂电池状态的实时监控与过充保护的控制，第一开关电路接收控制信号，并根据控制信号实现开关通断，且相应的输出第一开关信号，一次保护电路连接于第一开关电路以接收第一开关信号，并根据第一开关信号对锂电池进行过充保护，通过充电MOS管G1-MOS和保护电路以减少锂电池发生过充而导致起火等危害人身安全的情况发生。

优选的，所述第一检测电路包括电压检测模块和电流检测模块，所述电压检测模块一端连接于锂电池以检测锂电池的电压大小，另一端连接于所述控制电路以将检测到的锂电池电压信号发送至控制电路；所述电流检测模块一端连接于锂电池，另一端连接于控制电路，所述电流检测模块与控制电路之间的节点连接于第一开关电路，所述电流检测模块用于检测锂电池和充电MOS管G1-MOS之间流过的电流大小，并将电流信号发送至控制电路；第一检测信号包括电压信号与电流信号。

通过采用上述技术方案，电压检测模块用于检测每节锂电池的电压大小，电流检测模块用于检测锂电池与充电MOS管G1-MOS之间的电流，当发生过充时，电压检测模块检测到锂电池的电压上升，且当正常情况下充电MOS管G1-MOS断开，回路断开，电流检测模块处应没有电流通过，但如电流检测模块检测到电流，则说明充电MOS管G1-MOS失效，这时控制电路控制一次保护电路对锂电池过充进行保护。

优选的，所述一次保护电路包括第一温控模块和第一加热丝，所述第一温控模块一端连接于第一开关电路，另一端连接于充电MOS管G1-MOS，所述第一加热丝一端连接于第一开关电路以接收第一开关信号，另一端连接于VCC。

通过采用上述技术方案，当充电MOS管G1-MOS无效且发生过充时，第一开关电路使第一加热丝开始发热，当第一加热丝加热到第一温度模块的保护动作温度后，第一温度模块断开，使充电回路断开，充电器无法再对锂电池进行充电，以此达到对锂电池过充的保护。

优选的，还包括用于控制第一加热丝的控温电路，所述控温电路包括：第二检测电路、第一比较电路、第二开关电路，其中，

所述第二检测电路用于检测第一加热丝的温度并输出相应的第二检测信号；

所述第一比较电路连接于第二检测电路以接收第二检测信号，并将第二检测信号与预设值信号进行比较以输出相应的第一比较信号；

所述第二开关电路连接于第一比较电路以接收第一比较信号，并响应第一比较信号以控制第一加热丝的通断。

通过采用上述技术方案，温控电路用于控制第一加热丝的发热温度，第二检测电路检测第一加热丝的温度并输出第二检测信号，第一比较电路接收第二检测信号，并将第二检测信号与预设值信号进行比较，并输出第一比较信号，第二开关电路接收第一比较信号，并根据第一比较信号控制第一加热丝的通断，实现当加热丝温度较高时，第一比较电路输出低电平，第二开关电路断开，第一加热丝不再进行加热，当加热丝温度较低时，第一比较电路输出高电平，第二开关电路导通，第一加热丝进行加热，以此将第一加热丝的温度保持在第一温度模块的保护动作温度，避免第一温度模块断开后第一加热丝还一直加热而引发的安全隐患。

优选的，还包括第三开关电路和二次保护电路，所述第三开关电路连接于控制电路以接收控制信号，并根据控制电路实现开关通断，并输出第三开关信号，所述二次保护电路包括第二温控模块和第二加热丝，所述第二温控模块连接于第一温控模块，所述第二加热丝连接于第二开关电路以接收第二开关信号。

通过采用上述技术方案，设置第三开关电路和二次保护电路，使得当第一开关电路或一次保护电路发生故障或识别错误时，可以通过第三开关电路和二次保护电路对锂电池过充进行保护。

优选的，所述第一温控模块包括热保护器。

通过采用上述技术方案，热保护器在设定的温度点断开电路，温度下降后，恢复电路导通，可以重复使用。

优选的，所述第二温控模块包括热熔断保险丝。

通过采用上述技术方案，热熔断保险丝受热烧断，熔点低，且有一定的内阻，当充电MOS管G1-MOS和一次保护电路皆失效时，设置热熔断保险丝作为最后屏障，当发生锂电池过充时，热熔断保险丝受热烧断断开回路。

优选的，还包括放电MOS管G2-MOS，所述放电MOS管G2-MOS与充电MOS管G1-MOS并联连接。

通过采用上述技术方案，设置放电MOS管G2-MOS，实现在进行过充保护的同时也可以通过放电MOS管G2-MOS进行过放保护，且因放电MOS管G2-MOS与充电MOS管G1-MOS互相并联，且当锂电池发生过放时，一次保护电路和二次保护电路皆能对过放进行保护。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

充电MOS管G1-MOS控制充电，锂电池过充时断开充电器与电池的连接，当充电器损坏等情况导致充电MOS管G1-MOS失效时，充电MOS管G1-MOS无法再对锂电池进行过充保护，第一检测电路检测锂电池是否发生过充，并输出相应的第一检测信号，控制电路接收到第一检测信号，并根据第一检测信号输出相应的控制信号，控制电路用于进行锂电池状态的实时监控与过充保护的控制，第一开关电路接收控制信号，并根据控制信号实现开关通断，且相应的输出第一开关信号，一次保护电路连接于第一开关电路以接收第一开关信号，并根据第一开关信号对锂电池进行过充保护，通过充电MOS管G1-MOS和保护电路以减少锂电池发生过充而导致起火等危害人身安全的情况发生；

电压检测模块用于检测每节锂电池的电压大小，电流检测模块用于检测锂电池与充电MOS管G1-MOS之间的电流，当发生过充时，电压检测模块检测到锂电池的电压上升，且当正常情况下充电MOS管G1-MOS断开，回路断开，电流检测模块处应没有电流通过，但如电流检测模块检测到电流，则说明充电MOS管G1-MOS失效，这时控制电路控制一次保护电路对锂电池过充进行保护；

当充电MOS管G1-MOS无效且发生过充时，第一开关电路使第一加热丝开始发热，当第一加热丝加热到第一温度模块的保护动作温度后，第一温度模块断开，使充电回路断开，充电器无法再对锂电池进行充电，以此达到对锂电池过充的保护。

附图说明

图1是本申请实施例1的电路连接示意图；

图2是本申请实施例中控温电路的电路连接示意图；

图3是本申请实施例2的电路连接示意图；

图4是本申请实施例3的电路连接示意图。

附图标记说明：1、第一检测电路；11、电压检测模块；12、电流检测模块；2、控制电路；3、第一开关电路；4、一次保护电路；41、第一温控模块；42、第一加热丝；5、控温电路；51、第二检测电路；52、第一比较电路；53、第二开关电路；6、第三开关电路；7、二次保护电路；71、第二温控模块；72、第二加热丝。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

实施例1：

本申请实施例公开一种锂电池保护电路。

如图1所示，一种锂电池保护电路包括充电MOS管G1-MOS、第一检测电路1、控制电路2、第一开关电路3和一次保护电路4，其中，

第一检测电路1连接于锂电池以输出相应的第一检测信号，第一检测电路1用于检测锂电池是否发生过充；控制电路2连接于第一检测电路1以接收第一检测信号，并根据第一检测信号输出相应的控制信号；一次保护电路4连接于控制电路2以接收第一开关信号，并根据第一开关信号对锂电池进行过充保护。

如图1所示，充电MOS管G1-MOS控制充电，锂电池过充时断开充电器与电池的连接，当充电器损坏等情况导致充电MOS管G1-MOS失效时，充电MOS管G1-MOS无法再对锂电池进行过充保护，第一检测电路1检测锂电池是否发生过充，并输出相应的第一检测信号，控制电路2接收到第一检测信号，并根据第一检测信号输出相应的控制信号，控制电路2用于进行锂电池状态的实时监控与过充保护的控制，第一开关电路3接收控制信号，并根据控制信号实现开关通断，且相应的输出第一开关信号，一次保护电路4连接于第一开关电路3以接收第一开关信号，并根据第一开关信号对锂电池进行过充保护，通过充电MOS管G1-MOS和保护电路以减少锂电池发生过充而导致起火等危害人身安全的情况发生。

如图1所示，第一检测电路1包括电压检测模块11和电流检测模块12，电压检测模块11一端连接于检测电路以检测锂电池的电压大小，另一端连接于控制电路2以将检测到的电压信号发送至控制电路2；电流检测模块12一端连接于锂电池，另一端连接于控制电路2，电流检测模块12与控制电路2之间的节点连接于第一开关电路3，电流检测模块12用于检测锂电池和充电MOS管G1-MOS之间流过的电流大小，并将电流信号发送至控制电路2；第一检测信号包括电压信号与电流信号。

进一步的，在本实施例中，电压检测模块11为电压采集器，且电压采集器的端口数量取决于锂电池的节数，实现电压采集器可以对每节锂电池的电压进行检测。

当充电MOS管G1-MOS正常运作时，锂电池发生过充，锂电池的电压数值上升，电压采集模块将电压信号发送至控制电路2，控制电路2控制充电MOS管G1-MOS断开，回路断开，电流检测模块12检测不到有电流流过；但当充电MOS管G1-MOS失效时，锂电池发生过充，锂电池内的电压数值上升，电压采集模块将电压信息发送至控制电路2，这时，因充电MOS管G1-MOS失效，故充电器一端的电流依旧会流向锂电池，电流检测模块12检测到有电流流过，说明这时充电MOS管G1-MOS失效，电流检测模块12将电流信号发送至控制电路2，控制电路2接收到锂电池的高电压信号和有电流流过的信号后，发出控制信号，使一次保护电路4开始过充保护。

控制电路2可以为任意单片机芯片，只需满足本申请实施中的要求即可。

如图1所示，第一开关电路3包括第一三极管Q1，一次保护电路4包括第一温控模块41和第一加热丝42，第一三极管Q1的基极连接于控制电路2以接收控制信号，第一三极管Q1的集电极连接于第一加热丝42，第一三极管Q1的发射极连接于第一温控模块41。第一加热丝42的另一端连接于VCC，第一温控模块41的另一端连接于充电MOS管G1-MOS。

进一步的，在本申请实施例中，第一温控模块41为热保护器。热保护器通过双金属片来完成电路保护，起初，双金属片处于接触状态，电路导通，当电路温度逐渐升高时，由于双金属片具有不同的热膨胀系数，受热时发生的形变不同，因此当温度升高至某一临界点时，双金属片变为分离状态，电路断开，以完成对电路的保护功能；而当电路温度下降时，双金属片又会恢复至接触状态，电路重新导通。

当发生过充且充电MOS管G1-MOS失效时，控制电路2控制第一三极管Q1导通，第一三极管Q1导通使得第一加热丝42工作以进行加热，第一加热丝42温度升高，当第一加热丝42的温度上升至保护动作温度点时，第一温控模块41断开，使得回路断开，充电器不再对锂电池进行充电，避免当充电MOS管G1-MOS发生损坏时充电器持续对锂电池进行充电而引起过充。

如图2所示，进一步的，还包括用于控制第一加热丝42的控温电路5。控温电路5包括第二检测电路51、第一比较电路52和第二开关电路53。

第二检测电路51用于检测第一加热丝42的温度并输出相应的第二检测信号；第一比较电路52连接于第二检测电路51以接收第二检测信号，并将第二检测信号与预设值信号进行比较以输出相应的第一比较信号；第二开关电路53连接与第一比较电路52以接收第一比较信号，并相应第一比较信号以控制第一加热丝42的通断。

在本实施例中，第二检测电路51为一温度传感器，用于检测第一加热丝42的温度。

如图2所示，第一比较电路52包括第一比较器U1、第一电阻器R1和第二电阻器R2。第一电阻器R1的一端连接于VCC，另一端连接于第二电阻器R2，第二电阻器R2的另一端接地，第一电阻器R1和第二电阻器R2的节点连接于第一比较器U1的反向输入端，第一比较器U1的同向输入端连接于温度传感器，第一比较器U1的输出端连接于第二开关电路53。

当温度传感器检测到的温度转化成的第二检测信号大于第一比较器U1反向输入端电阻形成的预设值信号时，第一比较器U1输出高电平信号；当第二检测信号小于第一比较器U1反向输入端电阻形成的预设值信号时，第一比较器U1输出低电平信号。其中，可以通过调节第一电阻器R1和第二电阻器R2的阻值以改变预设值信号的大小。

第二开关电路53包括第二三极管Q2和第一继电器KM1。第二三极管Q2的基极连接于第一比较器U1的输出端，第二三极管Q2的集电极连接于第一继电器KM1的线圈，第二三极管Q2的发射极接地。第一继电器KM1的常闭触点KM1-1连接于第一加热丝42以控制第一加热丝42的通断。

当第一比较器U1输出高电平时，第二三极管Q2得电导通，电流通过第二三极管Q2到达第一继电器KM1，第一继电器KM1的常闭触点KM1-1得电断开；当第一比较器U1输出低电平时，第二三极管Q2不导通，第一继电器KM1的常闭触点KM1-1闭合。

以此实现当温度传感器检测到第一加热丝42温度过高时，第一比较器U1输出高电平信号，第一继电器KM1的常闭触点KM1-1断开，第一加热丝42停止加热；当第一加热丝42的温度降低以后，且低于预设的温度时，第一比较器U1输出低电平信号，第一继电器KM1-1的常闭触点KM1-1闭合，第一加热丝42重新开始加热。使得当发生过充现象时，第一加热丝42可以一直保持在第一温度模块的动作保护温度，减少因第一加热丝42因持续加热导致温度过高，引发火灾。

实施例2：

如图3所示，本实施例与实施例1相比不同的是，本实施例中还包括第三开关电路6和二次保护电路7。第三开关电路6连接于控制电路2以接收控制信号，并根据控制信号实现开关通断，并输出第三开关信号，二次保护电路7包括第二温控模块71和第二加热丝72，第二温控模块71连接于第一温控模块41，第二加热丝72连接于第二开关电路53以接收第二开关信号。

第三开关电路6包括第三三极管Q3，第三三极管Q3的基极连接于控制电路2以接收控制信号，第二加热丝72连接于第三三极管Q3的集电极，第三三极管Q3的发射极接地。

在本实施例中，第二温控模块71为热熔断保险丝，热熔断保险丝熔点低，具有一定的内阻，受热会烧断且不会恢复。

如图3所示，当锂电池发生过充现象，且充电MOS管G1-MOS失效时，控制电路2先控制第一开关电路3和一次保护电路4对锂电池过充进行保护，但当第一开关电路3或一次保护电路4发生损坏或失效时，控制电路2控制第三开关电路6和二次保护电路7对锂电池过充进行二次保护以作为最终保护防线。

以此减少充电MOS管G1-MOS和一次保护电路4皆失效时，锂电池过充无法进行保护而导致的安全隐患。

实施例3：

如图4所示，与实施例1不同的是，在本实施例中，还包括放电MOS管G2-MOS。放电MOS管G2-MOS与充电MOS管G1-MOS并联连接。

因锂电池的过充等级高，故可以只设置充电MOS管G1-MOS，本实施例中为了完善锂电池的安全性能，增加设置了放电MOS管G2-MOS。实现在进行过充保护的同时也可以通过放电MOS管G2-MOS进行过放保护，且因放电MOS管G2-MOS与充电MOS管G1-MOS互相并联，且当锂电池发生过放时，一次保护电路4也能对过放进行保护。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种锂电池保护电路，包括充电MOS管G1-MOS，其特征在于：还包括第一检测电路（1）、控制电路（2）、第一开关电路（3）和一次保护电路（4），其中，

所述第一检测电路（1）连接于锂电池以输出相应的第一检测信号，用于检测锂电池是否发生过充；

所述控制电路（2）连接于所述第一检测电路（1）以接收第一检测信号，并根据第一检测信号输出相应的控制信号；

所述第一开关电路（3）连接于控制电路（2）以接收控制信号，并根据控制信号实现开关通断，且相应的输出第一开关信号；

所述一次保护电路（4）连接于第一开关电路（3）以接收第一开关信号，并根据第一开关信号进行对锂电池的过充保护。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池保护电路，其特征在于：所述第一检测电路（1）包括电压检测模块（11）和电流检测模块（12），所述电压检测模块（11）一端连接于锂电池以检测锂电池的电压大小，另一端连接于所述控制电路（2）以将检测到的锂电池电压信号发送至控制电路（2）；所述电流检测模块（12）一端连接于锂电池，另一端连接于控制电路（2），所述电流检测模块（12）与控制电路（2）之间的节点连接于第一开关电路（3），所述电流检测模块（12）用于检测锂电池和充电MOS管G1-MOS之间流过的电流大小，并将电流信号发送至控制电路（2）；第一检测信号包括电压信号与电流信号。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池保护电路，其特征在于：所述一次保护电路（4）包括第一温控模块（41）和第一加热丝（42），所述第一温控模块（41）一端连接于第一开关电路（3），另一端连接于充电MOS管G1-MOS，所述第一加热丝（42）一端连接于第一开关电路（3）以接收第一开关信号，另一端连接于VCC。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池保护电路，其特征在于：还包括用于控制第一加热丝（42）的控温电路（5），所述控温电路（5）包括：第二检测电路（51）、第一比较电路（52）、第二开关电路（53），其中，

所述第二检测电路（51）用于检测第一加热丝（42）的温度并输出相应的第二检测信号；

所述第一比较电路（52）连接于第二检测电路（51）以接收第二检测信号，并将第二检测信号与预设值信号进行比较以输出相应的第一比较信号；

所述第二开关电路（53）连接于第一比较电路（52）以接收第一比较信号，并响应第一比较信号以控制第一加热丝（42）的通断。

5.根据权利要求1所述的一种锂电池保护电路，其特征在于：还包括第三开关电路（6）和二次保护电路（7），所述第三开关电路（6）连接于控制电路（2）以接收控制信号，并根据控制电路（2）实现开关通断，并输出第三开关信号，所述二次保护电路（7）包括第二温控模块（71）和第二加热丝（72），所述第二温控模块（71）连接于第一温控模块（41），所述第二加热丝（72）连接于第二开关电路（53）以接收第二开关信号。

6.根据权利要求3所述的一种锂电池保护电路，其特征在于：所述第一温控模块（41）包括热保护器。

7.根据权利要求5所述的一种锂电池保护电路，其特征在于：所述第二温控模块（71）包括热熔断保险丝。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的一种锂电池保护电路，其特征在于：还包括放电MOS管G2-MOS，所述放电MOS管G2-MOS与充电MOS管G1-MOS并联连接。

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