CN2350879Y - 锂离子电池保护装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及电池的自动保护装置。由中央控制芯片SB508T、二个FET场效应管、二个电阻及六个电容连接的电子线路构成。具有过充电保护动作延时Tovd、过放电保护动作延时Tuvd和短路(过流)保护动作延时Tocd三种保护动作延时功能。比同类电池的保护动作延时装置功能强,且构成元件器少、误动作概率低,防止锂离子电池在充电状态下的过充电、在放电状态下的过放电和负载短路,加装锂离子电池保护装置的锂离子电池组可直接用作手机电源。

Description

锂离子电池保护装置
本实用新型涉及电池的自动保护装置。尤指由中央处理芯片、电阻和电容构成的锂离子电池的保护装置，在锂离子电池的输出端加装该装置，防止锂离子电池在充电状态下过充电，在放电状态下过放电和负载短路。加装锂离子电池保护装置的锂离子电池组可直接用作手机电源。
目前市场上出售的产品，其目的也是在充电状态下防止过充电，在放电状态下防止过放电和负载短路。有摩托罗拉、索尼和西门子等公司的产品，由中央处理芯片、电阻和电容构成。不足之处是保护功能少，外围元器件多，可靠性差，误动作概率高，体积大。
本实用新型的目的在于避免上述现有技术的不足之处而提供一种锂离子电池保护装置，防止锂离子电池在充电状态下过充电，在放电状态下过放电和负载短路(过流)。
本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：该锂离子电池保护装置，由央控制芯片N，其型号为SB508T，二个FET场效应管、二个电阻和六个电容连接的电子线路构成，其锂离子电池保护装置的V+、V-端接串连的两节锂离子电池的正、负极，P2端接两节电池的连接点，P+、P-端为输出端，其电路连接如下：
中央控制芯片N的1腿(CHG)接至FET场效应管的Q1的栅极G；
中央控制芯片N的2、3、5、6、7腿接至FET场效应管Q2的源极S和V-端；
中央控制芯片N的4腿通过的电阻R2接至FET场效应管Q1的漏极D和Q2的漏极D；
中央控制芯片N的8腿接至P2端；
中央控制芯片N的9、10、11短接后接至电容C1、C2、C3的短接点，电容C1的另一端接至中央控制芯片N的14腿，电容C2的另一端接至中央控制芯片N的13腿，电容C3的另一端接至中央控制芯片N的12腿；
中央控制芯片N的15腿接至P+和V+端；
中央控制芯片N的16(DSG)腿接至FET场效应管Q2的栅极G；
P-端接至FET场效应管Q1的源极S，通过电容C6接至V-端，通过电阻R1接至中央控制芯片N的1腿；
V+、P2端间接电容C4；
P2、V-端接电容C5。
本实用新型相比现有技术具有如下优点：
1．以较少的外围元器件完成同样的功能，该锂离子电池保护装置的外围元器件数为10个，比目前国外同类产品元器件少得多，由于元器件数量少，所以可靠性高，体积小。
2．三种延时功能，即过充电保护动作延时Tovd，过放电保护动作延时Tuvd，短路(过流)保护动作延时Tocd。这三种延时功能使该锂离子电池保护装置的抗干扰能力大大高于国外同类产品，而且减少了该锂离子电池保护装置的误动作概率，国外同类的产品只有过流延时保护功能。
3．独特的睡眠功能，当电池刚进入过放电保护或过流保护状态时，该锂离子电池保护装置自动进入睡眠状态，其耗流量仅为0.7微安(典型值)，此指标高于外国的同类产品。
4．可靠性高，该锂离子电池保护装置所采用的中央处理芯片已通过美国U.L认证，可靠性指标：
失效率(Failure rate)=4.9×10-99/hours=4.9FITS
MTTF=1/F=2.04×108hours=2.33×104年
本实用新型下面将结合附图和实施例作近一步详述：
图1．锂离子电池保护装置电路图
该锂离子电池保护装置电路图如图1所示，其电路图的V+、V-分别接两节电池的正、负两端，P2接两节电池的连接点。电池输出给负载或充电器输出给电池必须先经过该锂离子电池保护装置电路，它可以独立地监控二节串连的锂离子电池，为这二节锂离子电池提供过充电、过放电、短路(过流)保护。该锂离子电池保护装置电路每60毫秒采样一次，在采样期间，该锂离子电池保护装置电路将测量值与阀值相比较，以确定Vov值(过充电保护阀值)、Vuv(过放电保护阀值)、Vce(充电允许阀值)条件是否存在，过电流和充电检测是连续监测的。该锂离子电池保护装置电路是通过内部两个FET场效应管的开和关来控制电池与外部负载或充电器的连通与断开，两个FET场效应管分别受两个中央控制芯片1腿(CHG)、16腿(DSG)控制。只有两腿同时为高电平时，两个FET场效应管同时导通，电池才与外部连通。其具体工作过程如下：
在放电状态下：当一个或两个电池电压低于Vuv(过放电保护阀值)时，启动过放电延时计时器，当过放电延时计时时间Tuvd终止时，如果任一个电压低于Vuv(过放电保护阀值)时，则中央控制芯片16腿(DSG)变低电位，切断电池与负载的输出回路，使电池得以保护，此时该锂离子电池保护装置电路进入低功耗睡眠状态。
在充电状态下：当锂离子电池被充电时，中央控制芯片4腿与7腿之间电压会迅速增大，当此电压大于70毫伏时，锂离子电池保护装置被唤醒，中央控制芯片16腿(DSG)变高电位，电池进入充电状态。当一个或二个电池电压等于Vov(过充电保护阀值)时，启动过压延时计时器，当延时计时时间Tovd终止时，中央控制芯片1腿(CHG)变高阻状态，受该腿控制的FET场效应管的Q1关闭，从而切断电池与充电器连接的输出回路，使电池得以保护。两个电池都低于Vce(充电允许阀值)时，中央控制芯片1腿(CHG)变高电位。
在负载短路状态下：锂离子电池保护装置检测过电流条件(连续检测)，如果过电流条件满足，则启动过流延时计时器，过流延时时间Tocd终止时，中央控制芯片16腿(DSG)变低电位，切断放电负载，使电池得以保护。过电流条件(断路)消失后，可以重新变为高电位。经试验该锂离子电池保护装置可工作在(-20～+60)℃范围内，室温条件下，其性能指标如下：
1．过充电保护阀值：Vov=4.25V±55mV。
2．过放电保护阀值：Vuv=2.25V±100mV。
3．充电允许阀值：Vce=(Vov-150mV)±55mV。
4．短路(过流)保护阀值：Voch=160mV±35mV。
5．充电探测阀值：Vcd=(15010)mV。
6．锂离子电池保护装置在睡眠状态下消耗的静态电流：Iccs=0.7μA。
7．过充电保护动作延时时间：Tovd=950ms±40％。
8．过放电保护动作延时时间：Tuvd=950ms±40％。
9．短路(过流)保护动作延时时间：Tocd=50ms±40％。
对本实用新型所作的各种等效替换，均应认为包括在本实用新型的技术方案内。

Claims (1)

1．一种锂离子电池保护装置，由中央控制芯片N，其型号为SB508T.、二个FET场效应管、二个电阻和六个电容连接的电子线路构成，其锂离子电池保护装置的V+、V-端接串联的两节锂离子电池的+、-极，P2端接两节电池的连接点，P+、P-端为输出端，
其特征是：
中央控制芯片N的1腿(CHG)接至FET场效应管Q1的栅极G；
中央控制芯片N的2、3、5、6、7腿接至FET场效应管Q2的源极S和V-端；
中央控制芯片N的4腿通过电阻R2接至FET场效应管Q1的漏极D和Q2的漏极D；
中央控制芯片N的8腿接至P2端；
中央控制芯片N的9、10、11腿短接后接至电容C1、C2、C3的短接点，电容C1的另一端接至中央控制芯片N的14腿，电容C2的另一端接至中央控制芯片N的13腿，电容C3的另一端接至中央控制芯片N的12腿；
中央控制芯片N的15腿接至P+和V+端；
中央控制芯片N的16(DSG)腿接至FET场效应管Q2的栅极G；
P-端接至FET场效应管Q1的源极S，通过电容C6接至V-端，通过电阻R1接至中央控制芯片N的1腿；
V+、P2端间接电容C4；
P2、V-端接电容C5。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN1877946B (zh) * 2005-07-01 2011-05-18 曹先国 充电电池保护芯片
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US10033213B2 (en) 2014-09-30 2018-07-24 Johnson Controls Technology Company Short circuit wake-up system and method for automotive battery while in key-off position

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