CN217111223U - 用于锂电池充电的温度检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种用于锂电池充电的温度检测电路，其特征在于，包括：温度采样分压电路、一阶温度电流控制电路和二阶温度电流控制电路；所述温度采样分压电路用于分别输出热敏电阻分压的温度采样电压值至一阶温度电流控制电路和二阶温度电流控制电路；所述一阶温度电流控制电路和二阶温度电流控制电路分别包括相连接的基准电压电路、比较电路和开关分压电路，用于输出与温度采样电压值比较后的电压信号。可以在低成本的前提下通过基本电路提供多阶温度下的控制信号的自动生成，为进一步对锂电池在不同温度环境下使用不同充电电流的多阶阶梯充电主动控制奠定了硬件基础。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂电池充电技术领域，尤其涉及一种用于锂电池充电的温度检测电路。
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；锂电池的充电电流和充电环境温度是使用锂电池的关键参数，过电流和过温度充电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充电电流和环境温度则至关重要，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。
目前市面上有针对锂电池组温度保护IC，但是这些锂电池温度保护IC及方案只能设置上限充电电流保护和高低温度保护，或由充电器进行温度判断与充电电流控制，不能够实现主动多阶温度下的不同充电电流监测及保护，对锂电池充电保护不够全面，难以符合锂电池阶梯充电的安全标准。
实用新型内容
为了解决现有技术存在的不足和缺陷，本实用新型针对其核心问题提出了一种用于锂电池充电的温度检测电路，可以在低成本的前提下通过基本电路提供多阶温度下的控制信号的自动生成，为进一步对锂电池在不同温度环境下使用不同充电电流的多阶阶梯充电主动控制奠定了硬件基础。
本实用新型具体采用以下技术方案：
一种用于锂电池充电的温度检测电路，其特征在于，包括：温度采样分压电路、一阶温度电流控制电路和二阶温度电流控制电路；所述温度采样分压电路用于分别输出热敏电阻分压的温度采样电压值至一阶温度电流控制电路和二阶温度电流控制电路；所述一阶温度电流控制电路和二阶温度电流控制电路分别包括相连接的基准电压电路、比较电路和开关分压电路，用于输出与温度采样电压值比较后的电压信号。
进一步地，所述温度采样分压电路包括相串联的电阻R39与NTC RT3对VREF电压进行分压；所述一阶温度电流控制电路的第一基准电压电路包括相串联的电阻R36与R40对VREF电压进行分压，第一比较电路的正向输入端接入温度采样电压，负向输入端接入第一基准电压，输出端连接第一开关分压电路，所述第一开关分压电路采用第一开关管并联在电阻R44两端并与电阻R33构成串联形成分压电路；所述二阶温度电流控制电路的第二基准电压电路包括相串联的电阻R37与R41对VREF电压进行分压，第二比较电路的正向输入端接入温度采样电压，负向输入端接入第二基准电压，输出端连接第二开关分压电路，所述第二开关分压电路采用第二开关管并联在电阻R45两端并与电阻R34构成串联形成分压电路；
所述第一基准电压电路和第二基准电压电路的两电阻的比值不同。
进一步地，所述第一比较电路的正向输入端和输出端之间连接有电阻R35作为迟滞电路；所述第二比较电路的正向输入端和输出端之间连接有电阻R42作为迟滞电路。
进一步地，所述第一开关分压电路和第二开关分压电路并联整合在同一个分压电路当中，共用信号输出端。
进一步地，所述第一开关分压电路和第二开关分压电路并联在电阻R14两端，并与电阻R13构成串联对VREF电压进行分压，输出分压后的电压值。
进一步地，所述第一比较电路中设置有运放电源滤波电容C23。
本实用新型及其优选方案通过所设计的温度检测电路将NTC的阻值进行多阶阶梯采集比较，可以根据获取到的阶梯温度值自动形成不同种类的控制型号，以用于自动调节充电管理IC的充电电流控制，实现整个锂电池在不同温度环境下使用不同充电电流的多阶阶梯充电主动控制。该电路能够有效弥补目前锂电池阶梯充电主动控制上的缺点，实现了锂电池根据不同的环境温度自主控制充电电流，无需主机端进行额外控制，增加了电池使用过程中的安全性，避免发生意外与损失。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步详细的说明：
图1是本实用新型实施例温度检测电路第一部分电路原理示意图。
图2是本实用新型实施例温度检测电路第二部分电路原理示意图。
图3是本实用新型实施例充电管理电路原理示意图。
图4是本实用新型实施例锂电池整体充电电路方案示意图。
具体实施方式
为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：
如图1、图2所示，本实施例的核心在于提供了具备反映梯度温度的电压控制信号输出能力的温度检测电路，以对锂电池的充电管理电路进行改进和提升，具体如包括：
温度采样分压电路、一阶温度电流控制电路和二阶温度电流控制电路。其中，温度采样分压电路用于分别输出热敏电阻分压的温度采样电压值至一阶温度电流控制电路和二阶温度电流控制电路；一阶温度电流控制电路和二阶温度电流控制电路分别包括相连接的基准电压电路、比较电路和开关分压电路，用于输出与温度采样电压值比较后的电压信号。
进一步地，温度采样分压电路包括相串联的电阻R39与NTC RT3对VREF电压进行分压；一阶温度电流控制电路的第一基准电压电路包括相串联的电阻R36与R40对VREF电压进行分压，第一比较电路的正向输入端接入温度采样电压，负向输入端接入第一基准电压，输出端连接第一开关分压电路，第一开关分压电路采用第一开关管并联在电阻R44两端并与电阻R33构成串联形成分压电路；二阶温度电流控制电路的第二基准电压电路包括相串联的电阻R37与R41对VREF电压进行分压，第二比较电路的正向输入端接入温度采样电压，负向输入端接入第二基准电压，输出端连接第二开关分压电路，第二开关分压电路采用第二开关管并联在电阻R45两端并与电阻R34构成串联形成分压电路。
该电路无需进行主动控制，工作机制如下：RT3采用25℃阻值为10K的NTC，通过R39与RT3将VREF电压进行串联分压，可输出温度采样电压值；R36与R40通过VREF电压3.3 V进行分压，可得到一阶温度基准电压值；R37与R41通过VREF电压3.3 V进行分压，可得到二阶温度基准电压值；本实施例设计二阶温度基准电压值大于一阶温度基准电压值；当环境温度采样电压值小于一阶温度基准电压值时，U3A输出低电平，此时Iadj1为低电平，Q10 为断开状态；当环境温度采样电压值大于一阶温度基准电压值时，U3A输出高电平，此时Iadj1为高电平，Q10 为导通状态；当环境温度采样电压值小于二阶温度基准电压值时，U3B输出低电平，此时Iadj2为低电平，Q9为断开状态；当环境温度采样电压值大于二阶温度基准电压值时，U3B输出高电平，此时Iadj2为高电平，Q9为导通状态； Q9与Q10的状态变化可导致其漏极串联的电阻与R14并联，控制ISET点的电压，ISET电压值的变化则能够控制U1的输出电流值；可通过温度检测控制电路设置三种充电电流：当环境温度大于一阶温度时为第一阶充电电流，当环境温度介于一阶温度和二阶温度之间时为第二阶充电电流，当环境温度小于二阶温度时为第三阶充电电流；第一阶充电电流大于第二阶充电电流，第二阶充电电流大于第三阶充电电流，如此则实现了整个锂电池在不同温度环境下使用不同充电电流的多阶阶梯充电主动控制。
进一步地，在该设计下通过配置R36、R40和R37、R41的阻值可设置一阶温度动作阈值和二阶温度动作阈值，电芯温度达到某个低温值时，控制Q9、Q10的动作使ISET点的电压值切换为对应的电压值，控制U1输出电流。
采用C23作为运放电源滤波电容。
R35、R42反馈电阻则构成迟滞电路，只有温度升高到迟滞阈值时运放才能恢复为低电平，可避免温度在阈值临界点时发生抖动而反复触发开关的情况。
如图3、图4所示，本实施例提供方案不对传统的锂电池整体充电电路构架进行调整，其大致包括：
a.电芯包；由多颗锂电芯串联组合；
b. 电池保护电路；对电池的充放电电压、电流进行监测及保护，当电池充放电压及电流超过保护阈值时，则断开充放电Mosfet。
c. 温度检测电路；通过NTC与运放对电池温度进行温度监测，并根据采集到的环境温度，控制对应的电流阈值信号到充电管理电路。
d. 充电管理电路；根据温度检测电路控制的电流阈值信号，输出当前环境温度范围的充电电流，实现锂电池组温度阶梯充电。
e. 充电端子：该端子为充电端口，作为充电端口连接使用。
f. 放电端子：该端子为放电端口，作为放电端口连接使用。
各部分的连接关系如下：电芯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放电端子连接；充电管理电路输入端与充电端子连接；充电管理电路输出端与电池保护电路输出端连接；温度检测电路控制端与充电管理电路连接，并由充电管理电路供电，同时温度检测电路根据当前检测到的环境温度，通过控制端口输出控制信号ISET至充电管理电路，如图3所示，用以作为充电管理电路的输出电流进行主动调节的控制信号。
本实施例方案主要对现有的温度检测电路进行改进调整，使之能够输出温度相关的梯度信号提供给充电管理电路，以实现锂电池组温度阶梯充电。
其原理在于：使用电压比较器对电池当前环境温度进行梯度采集，并根据采集到的环境温度进行主动电流调节与切换，实现整个BMS系统的温度环境阶梯充电，增加了电池使用过程中的安全性。由于充电管理电路部分属于现有成熟技术的范畴，因此本实施例不对此进行过多的赘述。
本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的用于锂电池充电的温度检测电路，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。
Claims (6)
1.一种用于锂电池充电的温度检测电路，其特征在于，包括：温度采样分压电路、一阶温度电流控制电路和二阶温度电流控制电路；所述温度采样分压电路用于分别输出热敏电阻分压的温度采样电压值至一阶温度电流控制电路和二阶温度电流控制电路；所述一阶温度电流控制电路和二阶温度电流控制电路分别包括相连接的基准电压电路、比较电路和开关分压电路，用于输出与温度采样电压值比较后的电压信号。
2.根据权利要求1所述的用于锂电池充电的温度检测电路，其特征在于：所述温度采样分压电路包括相串联的电阻R39与NTC RT3对VREF电压进行分压；所述一阶温度电流控制电路的第一基准电压电路包括相串联的电阻R36与R40对VREF电压进行分压，第一比较电路的正向输入端接入温度采样电压，负向输入端接入第一基准电压，输出端连接第一开关分压电路，所述第一开关分压电路采用第一开关管并联在电阻R44两端并与电阻R33构成串联形成分压电路；所述二阶温度电流控制电路的第二基准电压电路包括相串联的电阻R37与R41对VREF电压进行分压，第二比较电路的正向输入端接入温度采样电压，负向输入端接入第二基准电压，输出端连接第二开关分压电路，所述第二开关分压电路采用第二开关管并联在电阻R45两端并与电阻R34构成串联形成分压电路；
所述第一基准电压电路和第二基准电压电路的两电阻的比值不同。
3.根据权利要求2所述的用于锂电池充电的温度检测电路，其特征在于：所述第一比较电路的正向输入端和输出端之间连接有电阻R35作为迟滞电路；所述第二比较电路的正向输入端和输出端之间连接有电阻R42作为迟滞电路。
4.根据权利要求2所述的用于锂电池充电的温度检测电路，其特征在于：所述第一开关分压电路和第二开关分压电路并联整合在同一个分压电路当中，共用信号输出端。
5.根据权利要求4所述的用于锂电池充电的温度检测电路，其特征在于：所述第一开关分压电路和第二开关分压电路并联在电阻R14两端，并与电阻R13构成串联对VREF电压进行分压，输出分压后的电压值。
6.根据权利要求2所述的用于锂电池充电的温度检测电路，其特征在于：所述第一比较电路中设置有运放电源滤波电容C23。
Priority Applications (1)
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| CN202220220825.4U CN217111223U (zh) | 2022-01-27 | 2022-01-27 | 用于锂电池充电的温度检测电路 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115954835A (zh) * | 2022-12-28 | 2023-04-11 | 广州通则康威智能科技有限公司 | 一种基于温度检测的电池保护电路 |
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2022
- 2022-01-27 CN CN202220220825.4U patent/CN217111223U/zh active Active
Cited By (2)
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| CN115954835A (zh) * | 2022-12-28 | 2023-04-11 | 广州通则康威智能科技有限公司 | 一种基于温度检测的电池保护电路 |
| CN115954835B (zh) * | 2022-12-28 | 2024-03-12 | 广州通则康威科技股份有限公司 | 一种基于温度检测的电池保护电路 |
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