CN218633391U

CN218633391U - 锂电池组充电保护装置

Info

Publication number: CN218633391U
Application number: CN202222715165.XU
Authority: CN
Inventors: 李茂江; 刘传云; 李�杰
Original assignee: Shenzhen ICM Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen ICM Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2022-10-10
Filing date: 2022-10-10
Publication date: 2023-03-14
Anticipated expiration: 2032-10-10

Abstract

本申请公开一种锂电池组充电保护装置。包括：电池保护芯片，电池保护芯片连接锂电池组；放电控制电路，放电控制电路连接电池保护芯片的放电控制端口；功能保护电路，功能保护电路连接锂电池组充电保护装置的负电压充电端口，以及电池保护芯片的检测端口和放电控制端口，功能保护电路在锂电池组处于充电状态的情况下，禁止锂电池组通过放电控制电路进行放电。本申请在现有的锂电池组保护电路的基础上增加了锂电池组充电保护装置，通过保护装置的设置在锂电池组保护电路处于充电模式时避免电路同时放电，提高电路的稳定性，同时减少在充电过程中电池组表面产生的电热。

Description

锂电池组充电保护装置

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域，具体涉及一种锂电池组充电保护装置。

背景技术

随着科技的不断进步和电子产品的不断迭代升级，锂电池的应用领域越发广泛，而锂电池自身的安全性能同样也受到了越发广泛的关注。现有的锂电池或锂电池组在充电的过程中依然有放电现象，从而导致产生非必要的电热，此类现象存在重大安全隐患。

实用新型内容

本申请的实施方式涉及一种锂电池组充电保护装置，用以解决背景技术中所涉及的技术问题。

本申请实施方式涉及的锂电池组充电保护装置，包括：电池保护芯片，所述电池保护芯片连接锂电池组；放电控制电路，所述放电控制电路连接所述电池保护芯片的放电控制端口；功能保护电路，所述功能保护电路连接所述锂电池组充电保护装置的负电压充电端口，以及所述电池保护芯片的检测端口和所述放电控制端口，所述功能保护电路在所述锂电池组处于充电状态的情况下，禁止所述锂电池组通过所述放电控制电路进行放电。

在某些实施方式中，所述功能保护电路包括第一子电路、第二子电路和第三子电路；所述第一子电路连接所述负电压充电端口和所述第二子电路；所述第二子电路连接所述检测端口，所述第二子电路根据所述第一子电路的控制信号调节所述检测端口的电位；所述第三子电路连接所述第二子电路和所述放电控制端口，所述第三子电路根据所述第二子电路的控制信号调节所述放电控制端口的电位。

在某些实施方式中，所述第一子电路包括第一电阻、第二电阻和PNP三极管，所述第一电阻连接所述负电压充电端口和所述PNP三极管的基极，所述第二电阻连接所述PNP三极管的基极和所述PNP三极管的发射极，所述PNP三极管的集电极连接所述第二子电路。

在某些实施方式中，所述第二子电路包括第三电阻、第四电阻和NMOS管，所述第三电阻连接所述PNP三极管的集电极和所述NMOS管的栅极，所述NMOS管的漏极连接所述检测端口，所述NMOS管的源极接地，所述第四电阻连接所述NMOS管的栅极和所述第三子电路。

在某些实施方式中，所述第三子电路包括第五电阻和NPN三极管，所述NPN三极管的集电极连接所述放电控制端口，所述NPN三极管的基极连接所述第四电阻，所述NPN的发射极接地，所述第五电阻连接所述NPN三极管的基极和地。

在某些实施方式中，所述锂电池组充电保护装置包括充电控制电路，所述充电控制电路连接所述电池保护芯片的充电控制端口。

在某些实施方式中，所述充电控制电路包括充电MOS管，所述充电MOS管的源极连接所述负电压负载端口，所述充电MOS管的漏极连接所述放电控制电路，所述充电MOS管的栅极连接所述充电控制端口。

在某些实施方式中，所述放电控制电路包括放电MOS管和放电控制电阻，所述放电MOS管的源极连接所述锂电池组的负极，所述放电MOS管的漏极连接所述充电MOS管的漏极，所述放电控制电阻连接所述放电MOS管的栅极以及所述放电控制端口。

在某些实施方式中，所述锂电池组充电保护装置包括过温保护电路，所述过温保护电路连接所述电池保护芯片的温度检测端口和温度调节端口。

在某些实施方式中，所述过温保护电路包括热敏电阻和调节电阻，所述热敏电阻连接所述温度检测端口和地，所述调节电阻连接所述温度检测端口和所述温度调节端口。

本申请实施方式的锂电池组充电保护装置，通过所述功能保护电路的设置并与负电压充电端口、检测端口以及放电控制端口连接，在锂电池组保护电路处于充电模式时避免电路同时放电，提高电路的稳定性，同时减少在充电过程中电池组表面产生的电热。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请一个实施方式中提供的锂电池组充电保护装置的电路结构示意图；

图2是本申请一个实施方式中提供的功能保护电路的电路结构示意图；

附图中：1、电池保护芯片；2、功能保护电路；3、第一子电路；4、第二子电路；5、第三子电路；6、充电控制电路；7、放电控制电路；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R5、第五电阻；R_DO、放电控制电阻；Q1、PNP三极管；Q2、NMOS管；Q3、NPN三极管；Q4、放电MOS管；Q5、充电MOS管；VM、检测端口；DO、放电控制端口；CO、充电控制端口；P+、正电压端口；P-、负电压负载端口；CH-、负电压充电端口；R_NTC、热敏电阻；R_T、调节电阻；RTV、温度调节端口；RTS、温度检测端口。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在技术领域的应用中，锂电池组在充电过程中经常伴随着不可避免的放电现象，由焦耳定律可知电热与电流的平方成正比，因此此时的放电会产生不必要的电热，进而导致其他的安全隐患，故本申请提出若干实施方式以解决相关技术问题。

如图1、图2所示，在本申请的一个实施方式中，提供了一种锂电池组充电保护装置，包括：电池保护芯片1、功能保护电路2和放电控制电路7。其中，电池保护芯片1连接锂电池组；放电控制电路7连接电池保护芯片1的放电控制端口DO；功能保护电路2连接锂电池组充电保护装置的负电压充电端口CH-，以及电池保护芯片1的检测端口VM和放电控制端口DO，功能保护电路2在锂电池组处于充电状态的情况下，禁止锂电池组通过放电控制电路7进行放电。

在本实施方式中，电池保护芯片1可以采用通用件，其电路结构是既有的集成电路，外接有放电控制端口DO、充电控制端口CO、检测端口VM以及用于与锂电池组连接的充电端口等连接端。

放电控制电路7，主要用于在锂电池组自身的电压下降到特定程度时关断放电回路以避免锂电池组在电路中过度放电而导致电池寿命的下降以及其他安全隐患，放电控制电路7连接于放电控制端口DO与充电保护装置的负电压充电端口CH-间，具体还包括若干MOS管、定值电阻以及二极管等电子元件，上述元件按现有技术所示的方式连接。

功能保护电路2，连接在电池保护芯片1的检测端口VM、放电控制端口DO以及充电保护装置的负电压充电端口CH-之间，功能保护电路2与放电控制电路7在电路结构上仅在放电控制端口DO以及负电压充电端口CH-处存在交叉，功能保护电路2可以实现以下功能：当外接充电器时使负载电流不能正常通过放电控制电路7，从而实现对锂电池组在充电过程中的放电控制。另外，电池保护芯片1上还有若干个电动势检测端口，电动势检测端口与锂电池组相连形成电动势检测回路，用以实现对锂电池组自身电动势的变化进行监测。

具体地，在本申请的一个实施方式中，如图2所示，功能保护电路2包括第一子电路3、第二子电路4和第三子电路5。第一子电路3连接负电压充电端口CH-和第二子电路4；第二子电路4连接检测端口VM，第二子电路4根据第一子电路3的控制信号调节检测端口VM的电位；第三子电路5连接第二子电路4和放电控制端口DO，第三子电路5根据第二子电路4的控制信号调节放电控制端口DO的电位。

在本实施方式中，功能保护电路2可以划分为三个部分，分别为第一子电路3、第二子电路4以及第三子电路5。第一子电路3连接于第二子电路4以及负电压充电接口之间，第二子电路4连接电池保护芯片1的检测端口VM、第一子电路3、第三子电路5以及地，第三子电路5连接电池保护芯片1的放电控制接口、第二子电路4以及地。

在本申请的一个实施方式中，如图2所示，第一子电路3包括第一电阻R1、第二电阻R2和PNP三极管Q1。第一电阻R1连接负电压充电端口CH-和PNP三极管Q1的基极，第二电阻R2连接PNP三极管Q1的基极和PNP三极管Q1的发射极，PNP三极管Q1的集电极连接第二子电路4。

在本实施方式中，第一电阻R1与第二电阻R2对于负电压充电端口CH-的输入信号存在分压作用，而将PNP三极管Q1的基极连接于第一电阻R1与第二电阻R2之间则是利用第一电阻R1与第二电阻R2共同实现的分压作用控制PNP三极管Q1的导通与否，以便于控制第二子电路4与第三子电路5的工作状态。

在本申请的一个实施方式中，如图2所示，第二子电路4包括第三电阻R3、第四电阻R4和NMOS管Q2。第三电阻R3连接PNP三极管Q1的集电极和NMOS管Q2的栅极，NMOS管Q2的漏极连接检测端口VM，NMOS管Q2的源极接地，第四电阻R4连接NMOS管Q2的栅极和第三子电路5。

在本实施方式中，当第一子电路3中PNP三极管Q1导通时，电信号从第一子电路3中PNP三极管Q1的集电极引出，由第三电阻R3与第四电阻R4进行分压，而NMOS管Q2的栅极与第三电阻R3、第四电阻R4连接，因此第三、第四电阻R4通过分压作用控制NMOS管Q2截止。而当PNP三极管Q1截止时，即负电压充电端口CH-未接充电器时则NMOS管Q2导通，NMOS管Q2源极接地、漏极接电池保护芯片1的检测端口VM，此时检测端口VM接地，从而检测端口VM的电位受控降至0V。

在本申请的一个实施方式中，如图2所示，第三子电路5包括第五电阻R5和NPN三极管Q3，NPN三极管Q3的集电极连接放电控制端口DO，NPN三极管Q3的基极连接第四电阻R4，NPN三极管Q3的发射极接地，第五电阻R5连接NPN三极管Q3的基极和地。

在本实施方式中，当第一子电路3中PNP三极管Q1导通时，电信号从第一子电路3中PNP三极管Q1的集电极引出并通过第二子电路4中的第四电阻R4引入第五电阻R5，同时NPN三极管Q3的基极连接第五电阻R5以及第四电阻R4，故第四、第五电阻R5通过分压作用控制NPN三极管Q3的截止。而当PNP三极管Q1截止，即负电压充电端口CH-未接充电器时则NPN三极管Q3导通，此时NPN三极管Q3的集电极连接电池保护芯片1的放电控制端口DO、发射极接地，故当NPN三极管Q3导通时放电控制端口DO接地，及放电控制端口DO的电位受控降至0V。

在本申请的一个实施方式中，如图1所示，锂电池组充电保护装置包括负电压负载端口P-以及充电控制电路6，负电压负载端口P-用于形成锂电池组的放电回路，充电控制电路6连接电池保护芯片1的充电控制端口CO；充电控制电路6包括充电MOS管Q5，充电MOS管Q5的源极连接负电压负载端口P-，充电MOS管Q5的漏极连接放电控制电路7，充电MOS管Q5的栅极连接充电控制端口CO；放电控制电路7包括放电MOS管Q4和放电控制电阻R_DO，放电MOS管Q4的源极连接锂电池组的负极，放电MOS管Q4的漏极连接充电MOS管Q5的漏极，放电控制电阻R_DO连接放电MOS管Q4的栅极以及放电控制端口DO。

在本实施方式中，当锂电池组进行充电时，充电控制端口CO输出高电平，充电MOS管Q5处于导通状态，当锂电池组的电压不小于特定临界值时，充电控制端口CO输出低电平，充电MOS管Q5转为截止状态，此时充电器无法继续向锂电池组进行充电，即完成过充保护。当锂电池组通过负载进行放电时，放电控制端口DO输出高电平，放电MOS管Q4处于导通状态，当锂电池组的电压不大于特定临界值时，放电控制端口DO输出低电平，放电MOS管Q4转为非导通状态，此时锂电池组不能继续通过负载放电，即完成过放保护。

在本申请的上述实施方式中，功能保护电路2的设置可以在锂电池组充电时控制电池保护芯片1的检测端口VM以及放电控制端口DO的截止/导通状态。由如图1、图2所示的电路分析知，在正常放电的情况下，电路通过正电压端口P+以及负电压负载端口P-连接负载，放电控制端口DO输出高电平；在充电时，在正电压端口P+以及负电压充电端口CH-之间接入充电器，通过功能保护电路2对电流的作用后，NMOS管Q2与NPN三极管Q3截止，进而使负载电流无法通过放电MOS管Q4，故此时锂电池组在充电过程中无法放电。

在本申请的一个实施方式中，锂电池组充电保护装置包括过温保护电路，过温保护电路连接电池保护芯片1的温度检测端口RTS和温度调节端口RTV。

在本实施方式中，过温保护电路同时连接了电池保护芯片1的温度检测端口RTS和温度调节端口RTV，主要目的在于通过过温保护电路对充放电过程中整个充放电电路结构的温度进行监测，具体可以采用现有的各类热敏元件实现。

在本申请的一个实施方式中，过温保护电路包括热敏电阻R_NTC和调节电阻R_T，热敏电阻R_NTC连接温度检测端口RTS和地，调节电阻R_T连接温度检测端口RTS和温度调节端口RTV。

在本实施方式中，调节电阻RT为特定阻值的定值电阻，热敏电阻R_NTC则可采用现有的各种热敏电阻元件，包括但不限于正温度指数热敏电阻、负温度指数热敏电阻等，特定阻值使得调节电阻R_T与热敏电阻R_NTC能够形成明显的分压关系。当装置内温度变化时时，热敏电阻R_NTC的阻值也随之变化，调节电阻R_T与热敏电阻R_NTC的分压会随热敏电阻R_NTC的阻值变化而变化，通过温度检测端口RTS测量热敏电阻R_NTC两端的电压，并根据热敏电阻R_NTC的电阻-温度关系与调节电阻R_T的阻值确定电路结构的温度，从而实现对电路温度的监测。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“连接”应做广义理解，例如，可以包括固定连接，也可以包括可拆卸连接，或一体地连接；可以包括直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以包括两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种锂电池组充电保护装置，其特征在于，包括：

电池保护芯片，所述电池保护芯片连接锂电池组；

放电控制电路，所述放电控制电路连接所述电池保护芯片的放电控制端口；

功能保护电路，所述功能保护电路连接所述锂电池组充电保护装置的负电压充电端口，以及所述电池保护芯片的检测端口和所述放电控制端口，所述功能保护电路在所述锂电池组处于充电状态的情况下，禁止所述锂电池组通过所述放电控制电路进行放电。

2.根据权利要求1所述的锂电池组充电保护装置，其特征在于，所述功能保护电路包括第一子电路、第二子电路和第三子电路；

所述第一子电路连接所述负电压充电端口和所述第二子电路；

所述第二子电路连接所述检测端口，所述第二子电路根据所述第一子电路的控制信号调节所述检测端口的电位；

所述第三子电路连接所述第二子电路和所述放电控制端口，所述第三子电路根据所述第二子电路的控制信号调节所述放电控制端口的电位。

3.根据权利要求2所述的锂电池组充电保护装置，其特征在于，所述第一子电路包括第一电阻、第二电阻和PNP三极管，所述第一电阻连接所述负电压充电端口和所述PNP三极管的基极，所述第二电阻连接所述PNP三极管的基极和所述PNP三极管的发射极，所述PNP三极管的集电极连接所述第二子电路。

4.根据权利要求3所述的锂电池组充电保护装置，其特征在于，所述第二子电路包括第三电阻、第四电阻和NMOS管，所述第三电阻连接所述PNP三极管的集电极和所述NMOS管的栅极，所述NMOS管的漏极连接所述检测端口，所述NMOS管的源极接地，所述第四电阻连接所述NMOS管的栅极和所述第三子电路。

5.根据权利要求4所述的锂电池组充电保护装置，其特征在于，所述第三子电路包括第五电阻和NPN三极管，所述NPN三极管的集电极连接所述放电控制端口，所述NPN三极管的基极连接所述第四电阻，所述NPN三极管的发射极接地，所述第五电阻连接所述NPN三极管的基极和地。

6.根据权利要求1所述的锂电池组充电保护装置，其特征在于，所述锂电池组充电保护装置包括负电压负载端口以及充电控制电路，所述负电压负载端口用于形成所述锂电池组的放电回路，所述充电控制电路连接所述电池保护芯片的充电控制端口。

7.根据权利要求6所述的锂电池组充电保护装置，其特征在于，所述充电控制电路包括充电MOS管，所述充电MOS管的源极连接所述负电压负载端口，所述充电MOS管的漏极连接所述放电控制电路，所述充电MOS管的栅极连接所述充电控制端口。

8.根据权利要求7所述的锂电池组充电保护装置，其特征在于，所述放电控制电路包括放电MOS管和放电控制电阻，所述放电MOS管的源极连接所述锂电池组的负极，所述放电MOS管的漏极连接所述充电MOS管的漏极，所述放电控制电阻连接所述放电MOS管的栅极以及所述放电控制端口。

9.根据权利要求1所述的锂电池组充电保护装置，其特征在于，所述锂电池组充电保护装置包括过温保护电路，所述过温保护电路连接所述电池保护芯片的温度检测端口和温度调节端口。

10.根据权利要求9所述的锂电池组充电保护装置，其特征在于，所述过温保护电路包括热敏电阻和调节电阻，所述热敏电阻连接所述温度检测端口和地，所述调节电阻连接所述温度检测端口和所述温度调节端口。