CN106972574A - 具有保护功能的锂电池车载充放电电路 - Google Patents

具有保护功能的锂电池车载充放电电路 Download PDF

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Abstract

具有保护功能的锂电池车载充放电电路，涉及锂电池保护领域。本发明是为了解决现有的车载锂电池过充过放，导致锂电池损害及寿命短的问题。控制器的电源控制信号输出端连接供电电路的电源控制信号输入端，供电电路的电源信号输出端连接充电电路的电源信号输入端，控制器的一个电平信号输出端连接充电电路的电平信号输入端，充电电路的充电信号输出端连接锂电池的充电信号输入端，控制器的另一个电平信号输出端连接放电电路的电平信号输入端，放电电路的放电信号输出端连接锂电池的放电信号输入端。它用于实现对锂电池的充放电。

Description

具有保护功能的锂电池车载充放电电路
技术领域
本发明涉及具有保护功能的锂电池车载充放电电路。属于锂电池保护领域。
背景技术
锂电池目前已经是卫星定位车载终端上的必备器件，其功能是在车身蓄电池欠压或者没电时能够尽可能的将车辆的一些信息传至监管平台。
如此广泛的应用，但电池的安全性问题一直是难以解决的“定时炸弹”。原因很简单，通常使用的锂电池工作温度在0～65度左右，而车辆是的使用环境是-40～80度；经常充电、放电会导致电池使用寿命变短，甚至失效；过冲、过放都会对电池本身造成一定程度的伤害，日积月累电池就会出问题。锂电池一旦出现问题会给车辆造成不可预估的后果，甚至给驾驶员的生命、财产造成威胁。
另外，电池充放电保护芯片已经大批量使用，但该类型芯片是针对通用锂电池设计的，民用锂电池电压是3.7V，而车载锂电池通常是7.4V，保护芯片无法针对车身的实际使用情况进行特定的保护。
基于上述原因，现有技术中存在的缺陷在于：现有的车载锂电池过充过放，导致锂电池损害及寿命短的问题。
发明内容
本发明是为了解决现有的车载锂电池过充过放，导致锂电池损害及寿命短的问题。现提供具有保护功能的锂电池车载充放电电路。
具有保护功能的锂电池车载充放电电路，它包括充电电路、放电电路、供电电路和控制器，
控制器的电源控制信号输出端连接供电电路的电源控制信号输入端，供电电路的电源信号输出端连接充电电路的电源信号输入端，
控制器的一个电平信号输出端连接充电电路的电平信号输入端，充电电路的充电信号输出端连接锂电池的充电信号输入端，
控制器的另一个电平信号输出端连接放电电路的电平信号输入端，放电电路的放电信号输出端连接锂电池的放电信号输入端，
充电电路包括电阻R1—R7、电容C1—C3、型号为DG2057TT的充电芯片KU11、PMOS管KT1、二极管RD1、发光二极管DS1、三极管KT2和热敏电阻NR1，
二极管RD1的正极作为充电电路的电源信号输入端，
二极管RD1的负极同时连接电阻R1的一端、电阻R2的一端、型号为DG2057TT的充电芯片KU11的3号引脚、型号为DG2057TT的充电芯片KU11的8号引脚、电容C1的一端和电阻R3的一端，电容C1的另一端同时连接电源地和型号为DG2057TT的充电芯片KU11的6号引脚，
型号为DG2057TT的充电芯片KU11的1号引脚同时连接电阻R1的另一端和PMOS管KT1的漏极，
PMOS管KT1的源极同时连接型号为DG2057TT的充电芯片KU11的2号引脚、电容C2的一端和电锂电池的正极，电容C2的另一端连接电源地，电容C2的两端输出的电压为锂电池充电，
PMOS管KT1的栅极同时连接电阻R2的一端和型号为DG2057TT的充电芯片KU11的7号引脚，
电阻R3的另一端同时连接型号为DG2057TT的充电芯片KU11的4号引脚、电阻R5的一端、三极管KT2的发射极和热敏电阻NR1的一端，热敏电阻NR1的另一端同时连接电源地、电阻R5的另一端、电阻R4的一端、电阻R6的一端和电容C3的一端，电阻R4的另一端连接发光二极管DS1的负极，发光二极管DS1的正极连接型号为DG2057TT的充电芯片KU11的5号引脚，
三极管KT2的基极同时连接电阻R6的另一端、电容C3的另一端和电阻R7的一端，
电阻R7的另一端作为充电电路的电平信号输入端；
放电电路包括电阻R8—R11、电容C4—C5、三极管KT3、型号为AURF7416QTR的PMOS管KT25和肖特基二极管RD32，
电阻R8的一端作为放电电路的电平信号输入端，电阻R8的另一端同时连接电阻R9的一端、电容C4的一端和三极管KT3的基极，电容C4的另一端同时连接电阻R9的另一端、三极管KT3的发射极和电源地，
三极管KT3的的集电极连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端同时连接电阻R11的一端和型号为AURF7416QTR的PMOS管KT25的4号引脚，
电阻R11的另一端作为放电电路的放电信号输出端，电阻R11的另一端同时连接锂电池的正极、型号为AURF7416QTR的PMOS管KT25的1号引脚至3号引脚，型号为AURF7416QTR的PMOS管KT25的5号引脚同时连接型号为AURF7416QTR的PMOS管KT25的6号引脚—8号引脚、电容C5的一端和肖特基二极管RD32的正极，电容C5的另一端连接电源地，肖特基二极管RD32的负极作为锂电池的电压信号输出端。
本发明的有益效果为：
本申请中的锂电池车载充放电保护单元中控制器用于打开或者关闭供电电路对充电电路的充电，供电电路打开时，充电电路给锂电池充电；控制器也可以控制放电电路断开或者开启给锂电池放电；
采用充电电路和放电电路实现对锂电池充放电的保护，防止锂电池过充或者过放；其中，充电电路中NR1是热敏电阻，当锂电池工作温度在0～65度范围内，型号为DG2057TT的充电芯片KU11为锂电池充电。当温度超过允许的范围低于0度或高于65度时，型号为DG2057TT的充电芯片KU11会将锂电池充电断开，型号为DG2057TT的充电芯片KU11关闭对锂电池的充电。当锂电池充电断开时，电阻R7的另一端会输出高电平信号，采用该锂电池充电电路能够实现锂电池的充电保护，防止过充。
放电电路中，电阻R8的一端用于接收高电平或低电平信号，根据接收高电平或低电平信号随时断开或开启锂电池的放电回路。原理是：电阻R8的一端接收到高电平信号时，三极管KT3开启，此时型号为AURF7416QTR的PMOS管KT25的栅极为低电平，型号为AURF7416QTR的PMOS管KT25开通，肖特基二极管RD32的负极有电压输出，此状态为锂电池对外输出；相反，电阻R8的一端接收到低电平信号时，三极管KT3开启，此时型号为AURF7416QTR的PMOS管KT25关闭，锂电池停止对外输出，采用该锂电池放电电路能够实现锂电池的放电保护，防止过放。
本申请采用充电电路和放电电路实现对锂电池充放电的保护，当车身蓄电池突然断开后，也关断锂电池，无需将锂电池电放光，这样就可以减少锂电池的充电次数，保护了锂电池的使用寿命。
附图说明
图1为具体实施方式一所述的具有保护功能的锂电池车载充放电电路的原理示意图；
图2为充电电路的原理图；
图3为放电电路的原理图；
图4为蓄电池供电电路的原理图。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1至图3具体说明本实施方式，本实施方式所述的具有保护功能的锂电池车载充放电电路，它包括充电电路1、放电电路2、供电电路3和控制器4，
控制器4的电源控制信号输出端连接供电电路3的电源控制信号输入端，供电电路3 的电源信号输出端连接充电电路1的电源信号输入端，
控制器4的一个电平信号输出端连接充电电路1的电平信号输入端，充电电路1的充电信号输出端连接锂电池5的充电信号输入端，
控制器4的另一个电平信号输出端连接放电电路2的电平信号输入端，放电电路2的放电信号输出端连接锂电池5的放电信号输入端，
充电电路1包括电阻R1—R7、电容C1—C3、型号为DG2057TT的充电芯片KU11、PMOS管KT1、二极管RD1、发光二极管DS1、三极管KT2和热敏电阻NR1，
二极管RD1的正极作为充电电路1的电源信号输入端，
二极管RD1的负极同时连接电阻R1的一端、电阻R2的一端、型号为DG2057TT的充电芯片KU11的3号引脚、型号为DG2057TT的充电芯片KU11的8号引脚、电容C1的一端和电阻R3的一端，电容C1的另一端同时连接电源地和型号为DG2057TT的充电芯片KU11的6号引脚，
型号为DG2057TT的充电芯片KU11的1号引脚同时连接电阻R1的另一端和PMOS管KT1的漏极，
PMOS管KT1的源极同时连接型号为DG2057TT的充电芯片KU11的2号引脚、电容C2的一端和电锂电池的正极，电容C2的另一端连接电源地，电容C2的两端输出的电压为锂电池5充电，
PMOS管KT1的栅极同时连接电阻R2的一端和型号为DG2057TT的充电芯片KU11的7号引脚，
电阻R3的另一端同时连接型号为DG2057TT的充电芯片KU11的4号引脚、电阻R5的一端、三极管KT2的发射极和热敏电阻NR1的一端，热敏电阻NR1的另一端同时连接电源地、电阻R5的另一端、电阻R4的一端、电阻R6的一端和电容C3的一端，电阻R4的另一端连接发光二极管DS1的负极，发光二极管DS1的正极连接型号为DG2057TT的充电芯片KU11的5号引脚，
三极管KT2的基极同时连接电阻R6的另一端、电容C3的另一端和电阻R7的一端，
电阻R7的另一端作为充电电路1的电平信号输入端；
放电电路2包括电阻R8—R11、电容C4—C5、三极管KT3、型号为AURF7416QTR的PMOS管KT25和肖特基二极管RD32，
电阻R8的一端作为放电电路2的电平信号输入端，电阻R8的另一端同时连接电阻R9的一端、电容C4的一端和三极管KT3的基极，电容C4的另一端同时连接电阻R9的另一端、三极管KT3的发射极和电源地，
三极管KT3的的集电极连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端同时连接电阻R11的一端和型号为AURF7416QTR的PMOS管KT25的4号引脚，
电阻R11的另一端作为放电电路2的放电信号输出端，电阻R11的另一端同时连接锂电池的正极、型号为AURF7416QTR的PMOS管KT25的1号引脚至3号引脚，型号为AURF7416QTR的PMOS管KT25的5号引脚同时连接型号为AURF7416QTR的PMOS管KT25的6号引脚—8号引脚、电容C5的一端和肖特基二极管RD32的正极，电容C5的另一端连接电源地，肖特基二极管RD32的负极作为锂电池的电压信号输出端。
本实施方式中，本申请的锂电池车载充放电保护单元的使用不受锂电池电压的限制。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的具有保护功能的锂电池车载充放电电路作进一步说明，本实施方式中，供电电路3用于给二极管RD1的正极提供8.8V的供电电压。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一或二所述的具有保护功能的锂电池车载充放电电路作进一步说明，本实施方式中，供电电路3包括电阻R12—R19、电容C6—C13、肖特基二极管RD26、稳压管RD14、二极管RD28、电感RL2、型号为TPS54360的电源芯片KU9和磁珠RL9，
型号为TPS54360的电源芯片KU9的1号引脚连接电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接电容C7的一端，电容C7的另一端同时连接型号为TPS54360的电源芯片KU9的8号引脚、肖特基二极管RD26的负极和电感RL2的一端，
肖特基二极管RD26的正极同时连接型号为TPS54360的电源芯片KU9的7号引脚、电容C10的一端、电容C11的一端、电容C12的一端、电容C13的一端和电源地，
电感RL2的另一端同时连接电容C10的另一端、电容C11的另一端、电容C12的另一端、电容C13的另一端、电阻R18的一端和磁珠RL9的一端，
磁珠RL9的另一端作为供电电路3的电源信号输出端，磁珠RL9的另一端连接电阻R18的一端，电阻R18的另一端同时连接电阻R19的一端和型号为TPS54360的电源芯片KU9的5号引脚，电阻R19的另一端连接电源地，
型号为TPS54360的电源芯片KU9的6号引脚同时连接电阻R17的一端和电容C9的一端，电阻R17的另一端连接电容C8的一端，电容C8的另一端同时连接电容C9的另一端和电源地，
型号为TPS54360的电源芯片KU9的4号引脚连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接电源地，
型号为TPS54360的电源芯片KU9的3号引脚同时连接电阻R12的一端、电阻R14的一端、稳压管RD14的负极、电容C6的一端和电阻R13的一端，
电阻R14的另一端同时连接电源地、稳压管RD14的另一端和电容C6的另一端，电阻R13的另一端连接二极管RD28的负极，二极管RD28的正极作为供电电路3的电源控制信号输入端，
电阻R12的另一端同时连接整车蓄电池电压和型号为TPS54360的电源芯片KU9的2号引脚。
本实施方式中，整车蓄电池电压如果不经处理直接提供给锂电池充电电路，会导致图1的KT1压降过大，发热严重甚至烧毁。经计算与测试，利用R18和R19的阻值匹配，将“P10”电压调节至8.8V时，既能保证正常充电，也能降低KT1的压差，减少发热。二极管RD28的正极作为开关信号输出端，用于随时打开或关闭图1中的“P10”，从而达到打开或关闭锂电池充电的目的。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三所述的具有保护功能的锂电池车载充放电电路作进一步说明，本实施方式中，整车蓄电池电压为24V。

Claims (4)

1.具有保护功能的锂电池车载充放电电路，其特征在于，它包括充电电路(1)、放电电路(2)、供电电路(3)和控制器(4)，
控制器(4)的电源控制信号输出端连接供电电路(3)的电源控制信号输入端，供电电路(3)的电源信号输出端连接充电电路(1)的电源信号输入端，
控制器(4)的一个电平信号输出端连接充电电路(1)的电平信号输入端，充电电路(1)的充电信号输出端连接锂电池(5)的充电信号输入端，
控制器(4)的另一个电平信号输出端连接放电电路(2)的电平信号输入端，放电电路(2)的放电信号输出端连接锂电池(5)的放电信号输入端，
充电电路(1)包括电阻R1—R7、电容C1—C3、型号为DG2057TT的充电芯片KU11、PMOS管KT1、二极管RD1、发光二极管DS1、三极管KT2和热敏电阻NR1，
二极管RD1的正极作为充电电路(1)的电源信号输入端，
二极管RD1的负极同时连接电阻R1的一端、电阻R2的一端、型号为DG2057TT的充电芯片KU11的3号引脚、型号为DG2057TT的充电芯片KU11的8号引脚、电容C1的一端和电阻R3的一端，电容C1的另一端同时连接电源地和型号为DG2057TT的充电芯片KU11的6号引脚，
型号为DG2057TT的充电芯片KU11的1号引脚同时连接电阻R1的另一端和PMOS管KT1的漏极，
PMOS管KT1的源极同时连接型号为DG2057TT的充电芯片KU11的2号引脚、电容C2的一端和电锂电池的正极，电容C2的另一端连接电源地，电容C2的两端输出的电压为锂电池(5)充电，
PMOS管KT1的栅极同时连接电阻R2的一端和型号为DG2057TT的充电芯片KU11的7号引脚，
电阻R3的另一端同时连接型号为DG2057TT的充电芯片KU11的4号引脚、电阻R5的一端、三极管KT2的发射极和热敏电阻NR1的一端，热敏电阻NR1的另一端同时连接电源地、电阻R5的另一端、电阻R4的一端、电阻R6的一端和电容C3的一端，电阻R4的另一端连接发光二极管DS1的负极，发光二极管DS1的正极连接型号为DG2057TT的充电芯片KU11的5号引脚，
三极管KT2的基极同时连接电阻R6的另一端、电容C3的另一端和电阻R7的一端，电阻R7的另一端作为充电电路(1)的电平信号输入端；
放电电路(2)包括电阻R8—R11、电容C4—C5、三极管KT3、型号为AURF7416QTR的PMOS管KT25和肖特基二极管RD32，
电阻R8的一端作为放电电路(2)的电平信号输入端，电阻R8的另一端同时连接电阻R9的一端、电容C4的一端和三极管KT3的基极，电容C4的另一端同时连接电阻R9的另一端、三极管KT3的发射极和电源地，
三极管KT3的的集电极连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端同时连接电阻R11的一端和型号为AURF7416QTR的PMOS管KT25的4号引脚，
电阻R11的另一端作为放电电路(2)的放电信号输出端，电阻R11的另一端同时连接锂电池的正极、型号为AURF7416QTR的PMOS管KT25的1号引脚至3号引脚，型号为AURF7416QTR的PMOS管KT25的5号引脚同时连接型号为AURF7416QTR的PMOS管KT25的6号引脚—8号引脚、电容C5的一端和肖特基二极管RD32的正极，电容C5的另一端连接电源地，肖特基二极管RD32的负极作为锂电池的电压信号输出端。
2.根据权利要求1所述的具有保护功能的锂电池车载充放电电路，其特征在于，供电电路(3)用于给二极管RD1的正极提供8.8V的供电电压。
3.根据权利要求1或2所述的具有保护功能的锂电池车载充放电电路，其特征在于，供电电路(3)包括电阻R12—R19、电容C6—C13、肖特基二极管RD26、稳压管RD14、二极管RD28、电感RL2、型号为TPS54360的电源芯片KU9和磁珠RL9，
型号为TPS54360的电源芯片KU9的1号引脚连接电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接电容C7的一端，电容C7的另一端同时连接型号为TPS54360的电源芯片KU9的8号引脚、肖特基二极管RD26的负极和电感RL2的一端，
肖特基二极管RD26的正极同时连接型号为TPS54360的电源芯片KU9的7号引脚、电容C10的一端、电容C11的一端、电容C12的一端、电容C13的一端和电源地，
电感RL2的另一端同时连接电容C10的另一端、电容C11的另一端、电容C12的另一端、电容C13的另一端、电阻R18的一端和磁珠RL9的一端，
磁珠RL9的另一端作为供电电路(3)的电源信号输出端，磁珠RL9的另一端连接电阻R18的一端，电阻R18的另一端同时连接电阻R19的一端和型号为TPS54360的电源芯片KU9的5号引脚，电阻R19的另一端连接电源地，
型号为TPS54360的电源芯片KU9的6号引脚同时连接电阻R17的一端和电容C9的一端，电阻R17的另一端连接电容C8的一端，电容C8的另一端同时连接电容C9的另一端和电源地，
型号为TPS54360的电源芯片KU9的4号引脚连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接电源地，
型号为TPS54360的电源芯片KU9的3号引脚同时连接电阻R12的一端、电阻R14的一端、稳压管RD14的负极、电容C6的一端和电阻R13的一端，
电阻R14的另一端同时连接电源地、稳压管RD14的另一端和电容C6的另一端，电阻R13的另一端连接二极管RD28的负极，二极管RD28的正极作为供电电路(3)的电源控制信号输入端，
电阻R12的另一端同时连接整车蓄电池电压和型号为TPS54360的电源芯片KU9的2号引脚。
4.根据权利要求3所述的具有保护功能的锂电池车载充放电电路，其特征在于，整车蓄电池电压为24V。
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