CN201113506Y - 可对低电压电池组充电的电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可对低压电池组进行充电的电路，包括用于对锂电池组进行过充保护、过放保护的电池组管理芯片，所述电池组管理芯片包括连接所述电池组与充电器之同一极性端的充放电控制单元，以及电压输出端口，该电路还包括：自动开关，分别连接所述电池组与所述充电器之同一极性端，还与所述电压输出端口相连，所述自动开关当所述电压输出端口输出低电平时导通，当所述电压输出端口输出高电平时截止。本实用新型在电池组电压过低时，可通过该自动开关进行充电，提高电池的利用率。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及电池组管理芯片技术领域，尤其涉及可对低电压电池组充电的电路。
【背景技术】
目前高容量、高安全性的锂离子电池组已开始应用于电工工具、电动车中，应用于这些领域的锂电池组大多由多节锂电池串联组成。对多节锂电池组的管理一般都是采用专用的锂电池组管理芯片，这种芯片可以对锂电池组进行过充保护、过放保护、过流保护、短路保护、温度保护，以及均衡管理。电池组管理芯片一般可以采用S8254、M1414等芯片进行实现。
一种典型的多对串锂电池管理的电池组管理芯片，一般包括电池电压检测单元、电流检测及充放电控制单元、温度检测及负载检测单元等单元，一些芯片还可能具有与外部单片机进行通信的通信单元。
其中，所述的温度检测单元通过芯片来提供电源进行工作，因为温度检测都是用一个电阻跟NTC或PTC组成一个分压网络，NTC或PTC紧贴电池组体采集PTC或NTC上的电压即可检测电池组体的温度；此外其他的单元比如通信单元也需要通过芯片来提供电源，因此芯片上一般都具有一个电压输出端口，提供这些单元所需的电源，该电压输出端口的电压值可以是3.3伏或5伏，一般不超过5.5伏。
在充电过程中，电池组管理芯片的充放电控制单元闭合，这时，电池组与充放电控制单元形成一个回路，接上充电器即可对电池组进行充电，并且，此时充放电过程受到电池组管理芯片的保护，可对锂电池组的过充、过放、过流、短路等情况监控。但是，当电池电压检测单元检测到电池组电压低于一定值时，芯片将会自动停止工作，这时候充放电控制单元将会失去作用，从而充电和放电回路断开，充电回路形成开路。
由于电路是打开的，这时即使接上充电器，也不能对电池组进行充电，需要更换新的电池组，这样会造成不必要的浪费。
【发明内容】
本实用新型的发明目的是提供一种可对低电压电池组充电的电路，该电路可以对低压电池组进行充电，提高电池的利用率。
为达到上述发明目的，本实用新型提出以下的技术方案：
一种可对低压电池组进行充电的电路，包括用于对锂电池组进行过充保护、过放保护的电池组管理芯片，所述电池组管理芯片包括连接所述电池组与充电器之同一极性端的充放电控制单元，以及电压输出端口，，该电路还包括：
自动开关，分别连接所述电池组与所述充电器之同一极性端，还与所述电压输出端口相连，所述自动开关当所述电压输出端口输出低电平时导通，当所述电压输出端口输出高电平时截止。
其中，所述自动开关包括第一金属氧化层半导体场效晶体管MOSFET，其栅极、源极分别与电池组一端、所述电压输出端口相连，其漏极与第二MOSFET的栅极相连；以及第二MOSFET，其源极与所述电池组一端相连，漏极与所述充电器同一极性端相连。
其中，所述自动开关包括三极管，其基极、集电极分别与电池组一端、所述电压输出端口相连，其发射极与第二MOSFET的栅极相连；以及第二MOSFET，其源极与所述电池组一端相连，漏极与所述充电器同一极性端相连。
其中，所述自动开关包括MOSFET，其栅极与所述电压输出端口相连，源极与所述电池组一端相连，漏极与所述充电器同一极性端相连。
其中，所述自动开关与充电器之间还设有一个二极管。
其中，所述自动开关与所述二极管之间还设有一个调解电阻。
其中，所述MOSFET的栅极和漏极之间设有偏置电阻。
优选地，所述电池组管理芯片采用S8254芯片或M1414芯片实现。
从以上技术方案可以看出，本实用新型增加了一个自动开关，当电池组电压过低时，可通过该自动开关进行充电；当电池组的电压逐步升高到电池组管理芯片的工作电压时，该自动开关断开，电池组管理芯片上的充放电单元将电池组与充电器接通，可继续进行充电，且可得到电池组管理芯片对锂电池组的过充、过放、过流、短路等情况进行保护。因此，本实用新型的充电电路可对低电压的电池组进行充电，提高电池的利用率，且其充电过程较为安全。
【附图说明】
图1为本实用新型的基本框架图；
图2为本实用新型中一种实施例的电路图。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本实用新型的技术方案进行详细描述。
本实用新型提到的电池组管理芯片主要可以对锂电池组进行过充保护、过放保护，还可能用于实现过流保护、短路保护、温度保护，以及均衡管理等功能。电池组管理芯片一般可以采用S8254、M1414等芯片进行实现。本实用新型发明目的的实现依赖于电池组管理芯片的这一特性：电池组管理芯片正常工作时，便会输出一个输出电压，因为温度检测***及单片机需要这个电压持续工作，所以一旦这个输出电压为0，即可认为电池电压过低，电池组管理芯片没有工作。如果把这个输出电压的变化看成一种高低电平的转换，可以这样设定：高电平时对应电池组电压仍在设定值之上，低电平对应电池组电压过低(电压输出端口无输出电压)。
参考图1，本实用新型提供一种可对低压电池组进行充电的电路，包括用于对锂电池组进行过充保护、过放保护的电池组管理芯片，所述电池组管理芯片包括连接所述电池组与充电器之同一极性端的充放电控制单元，以及电压输出端口，该电路还包括：
自动开关，分别连接所述电池组与所述充电器之同一极性端，还与所述电压输出端口相连，所述自动开关当所述电压输出端口输出低电平时导通，当所述电压输出端口输出高电平时截止。
本实用新型的充电电路的工作过程为：当电池组电压过低时，自动开关将导通，与电池组形成闭合回路，接入充电器即可对电池组进行充电，此时充电电流流向为：充电正极端到电池组，到自动开关，最后到充电负极端；当电池组的电压逐步升高到电池组管理芯片的工作电压时，电池组管理芯片开始工作，其电压输出端口将输出高电平，此时自动开关断开，电池组管理芯片上的充放电单元将电池组与充电器接通，可继续进行充电，且可得到电池组管理芯片对锂电池组的过充、过放、过流、短路等情况进行保护，此时充电电流流向为：充电正极端到电池组，到充放电单元，最后到充电负极端。
在本实用新型中，提供了三种自动开关的实现方式。MOSFET是自动开关的重要部件。MOSFET(Metal-Oxide-Sem onductor Field-Effect Transistor)是金属氧化层半导体场效晶体管的缩写。MOSFET依照其“通道”的极性不同，可分为n-type与p-type的MOSFET，通常又称为NMOSFET与PMOSFET，其他简称尚包括NMOS FET、PMOS FET、nMOSFET、pMOSFET等。
Mosfet的特点是，当栅极和源极间的电压Vgs(G代表栅极，S代表源极)小于一个称为临界电压(threshold voltage，Vth)的值时，这个MOSFET是处在“截止”(cut-off)的状态，电流无法流过这个MOSFET，也就是这个MOSFET不导通；当Vgs大于Vth时导通。
实施例一
其电路图请参考图2，所述自动开关包括第一金属氧化层半导体场效晶体管MOSFET(Q1)，其栅极、源极分别与电池组一端、所述电压输出端口相连，其漏极与第二MOSFET的栅极相连；以及第二MOSFET(Q2)，其源极与所述电池组一端相连，漏极与所述充电器同一极性端相连。充放电单元包括充电控制开关S1、放电控制开关S2。
其工作过程是，当电池组电压低于电池组管理芯片的工作电压时，芯片停止工作输出低电平，Q1栅极(G)与源极(S)之间的电压Vgs小于Vth，进而Q1截止，Q2栅极为低电平，Q2导通，电池组与Q2形成回路，这时可以对电池组进行充电，充电电流的流向为充电正极端、电池组、Q2到充电负极端。
当电压输出端口输出高电平时，Q1导通，进而Q2栅极为高电平，使Q2截止，不会有充电电流流过。这时，电池组管理芯片上的充放电单元将电池组与充电器接通，可继续进行充电，此时充电电流流向为：充电正极端到电池组，到充放电单元，最后到充电负极端。
实施例二
以三极管来代替实施例一中第一MOSFT，也可以实现自动开关的功能，此时，所述自动开关包括三极管，其基极、集电极分别与电池组一端、所述电压输出端口相连，其发射极与第二MOSFET的栅极相连；以及第二MOSFET，其源极与所述电池组一端相连，漏极与所述充电器同一极性端相连。
本实施例中，三极管实现第一MOSFET的功能，整个充电电路的工作过程以及充电电流流向与实施例一中充电电路大致相同。
实施例三
将实施例一中Q2的栅极直接接到电压输出断开，也可以实现自动开关的功能，此时，所述自动开关包括MOSFET，其栅极与所述电压输出端口相连，源极与所述电池组一端相连，漏极与所述充电器同一极性端相连。
当电压输出端口输出低电平时MOSFET导通，与电池组形成闭合回路，对电池组进行充电，此时充电电流流向为：充电正极端到电池组，到Q2，最后到充电负极端；当电压输出端口输出高电平时MOSFET截止，上述闭合回路被断开，此时，可通过电池组管理芯片的充放电单元对电池组进行充电，充电电流流向为：充电正极端到电池组，到充放电单元，最后到充电负极端。
作为本实用新型的进一步改进，在一个实施例中，所述自动开关与充电器之间还设有一个二极管，二极管可以有效防止充电器的反接电流倒灌。
作为本实用新型的进一步改进，在一个实施例中，所述自动开关与所述二极管之间还设有一个调解电阻。调解电阻的阻值可以调解充电电流。
作为本实用新型的进一步改进，在一个实施例中，所述MOSFET的栅极和漏极之间设有偏置电阻。
在本实用新型较优的实施例中，电池组管理芯片具体采用S8254、M1414等芯片来实现。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1、一种可对低压电池组进行充电的电路，包括用于对锂电池组进行过充保护、过放保护的电池组管理芯片，所述电池组管理芯片包括连接所述电池组与充电器之同一极性端的充放电控制单元，以及电压输出端口，其特征在于，该电路还包括：
自动开关，分别连接所述电池组与所述充电器之同一极性端，还与所述电压输出端口相连，所述自动开关当所述电压输出端口输出低电平时导通，当所述电压输出端口输出高电平时截止。
2、根据权利要求1所述的可对低压电池组进行充电的电路，其特征在于，所述自动开关包括第一金属氧化层半导体场效晶体管MOSFET，其栅极、源极分别与电池组一端、所述电压输出端口相连，其漏极与第二MOSFET的栅极相连；以及第二MOSFET，其源极与所述电池组一端相连，漏极与所述充电器同一极性端相连。
3、根据权利要求1所述的可对低压电池组进行充电的电路，其特征在于，所述自动开关包括三极管，其基极、集电极分别与电池组一端、所述电压输出端口相连，其发射极与第二MOSFET的栅极相连；以及第二MOSFET，其源极与所述电池组一端相连，漏极与所述充电器同一极性端相连。
4、根据权利要求1所述的可对低压电池组进行充电的电路，其特征在于，所述自动开关包括MOSFET，其栅极与所述电压输出端口相连，源极与所述电池组一端相连，漏极与所述充电器同一极性端相连。
5、根据权利要求1或2或3或4所述的可对低压电池组进行充电的电路，其特征在于，所述自动开关与充电器之间还设有一个二极管。
6、根据权利要求5所述的可对低压电池组进行充电的电路，其特征在于，所述自动开关与所述二极管之间还设有一个调解电阻。
7、根据权利要求6所述的可对低压电池组进行充电的电路，其特征在于，所述MOSFET的栅极和漏极之间设有偏置电阻。
8、根据权利要求1或2或3或4所述的可对低压电池组进行充电的电路，其特征在于，所述电池组管理芯片采用S8254芯片或M1414芯片实现。
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