CN203481801U - 一种电池充放电保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池充放电保护电路，包括过充保护电路和过放保护电路，所述过充保护电路的输入端连接在一电池的正极与负极之间，输出端连接了一充电电路的输出端，所述过放保护电路的输入端也连接在所述电池的正极与负极之间，输出端连接一负载电路的输入端，还包括一辅助过充保护电路，其输入端连接所述电池的正极与负极之间，输出端也连接在所述的充电电路输出端。现有技术中，若过充保护电路因外界冲击等原因导致击穿失效，充电电路继续对电池充电有可能使电池短路，严重时有***危险。本实用新型在电池过充而过充保护电路失效的情况下，通过辅助过充保护电路动作切断电池充电电路，防止电池因过充而短路，避免了电池***的危险。

Description

一种电池充放电保护电路

技术领域

本实用新型涉及保护电路，特别是一种电池充放电保护电路。

背景技术

在锂电池的使用过程中，若对锂电池过度充电会造成锂电池短路以及电解液泄露燃烧等问题，在锂电池严重过充的情况下还可能具有***的危险。若锂电池过度放电会使电池极化，损坏电池。所以在锂电池的使用过程中通常设有充放电保护电路，使得锂电池的充电或放电到一设定的电压阀值以后就停止了充电或放电，从而保护锂电池。因锂电池过充会造成电池的短路，严重时还有***的危险，相较锂电池过放危险性更大。若电池的过充保护电路因外界冲击导致击穿等原因失效，而充电电路却继续对锂电池充电，有可能会导致锂电池短路，造成电解液的泄露，并有可能带来***的危险。

发明内容

本实用新型要解决的问题是提供一种电池充放电保护电路，具有辅助的过充保护电路，在过充保护电路失效的情况下切断充电电路，防止电池过充而造成电池短路，避免了电池***的危险。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种电池充放电保护电路，包括过充保护电路和过放保护电路，所述过充保护电路的输入端连接在一电池的正极与负极之间，过充保护电路的输出端连接了一充电电路的输出端，所述过放保护电路的输入端也连接在所述电池的正极与负极之间，所述过放保护电路的输出端连接一负载电路的输入端，还包括一辅助过充保护电路，所述辅助过充保护电路的输入端连接所述电池的正极与负极之间，辅助过充保护电路的输出端也连接所述充电电路输出端。所述的过充保护电路设有第一过充电压阀值，辅助过充保护电路中设有第二过充电压阀值，所述辅助过充保护电路的第二过充电压阀值应略高于过充电压保护电路的第一过充电压阀值。若第二过充电压阀值高出第一过充电压阀值太多，电池已经严重过充，有损电池寿命，并且存在电池短路的危险。在本技术方案中，设置第二过充电压阀值高于第一过充电压阀值在100毫伏-200毫伏范围内。在过充保护电路失效的情况下，所述的辅助过充保护电路作用切断电池的充电电路，防止电池过充。具体动作过程如下：在充电电路对电池充电过程中，若过充保护电路检测到电池的电压值高于过充保护电路设定的第一过充电压阀值，发送控制指令将电池的充电电路切断，避免电池过充，若辅助过充保护电路检测到电池电压高于辅助过充保护电路设定的第二过充电压阀值，说明过充保护电路失效，所述的辅助过充保护电路发送控制指令切断电池的充电电路，防止电池因过充而造成短路，避免危险的发生。

作为优选，所述的辅助过充保护电路包括辅助过充检测电路和控制开关，所述的辅助过充检测电路的输入端连接电池正极与负极之间，输出端电连接控制开关，所述控制开关串联在电池负极和充电电路输出端之间。所述的第二过充电压阀值设置于辅助过充检测电路中，在过充保护电路失效的情况下，辅助过充检测电路检测到电池的电压高于第二过充电压阀值，发出控制指令给辅助控制开关，所述的辅助控制开关动作切断电池的充电电路。

作为优选，所述的控制开关由一可控硅和两根保险丝组成，所述两根保险丝串联组成保险丝组，所述保险丝组的两端分别连接在电池负极和充电电路输出端之间，所述可控硅的控制端连接于辅助过充检测电路的输出端，可控硅的阳极连接电池的正极，可控硅的阴极连接在两根保险丝的连接点。当辅助过充检测电路检测到电池电压达到第二过充电压阀值时，发送高电平到可控硅的控制端，可控硅导通，所述的两根保险丝因导通电流高于保险丝的熔断值而熔断，切断了电池的充电电路，避免了电池过充。可控硅具有控制速度快的优点，能在接收到辅助过充检测电路输出高电平信号以后立即导通，防止电池过充。

作为优选，所述的过充保护电路包括过充检测电路和受控开关，所述受控开关的控制端电连接所述过充检测电路输出端，并且所述的受控开关串联在所述电池负极与充电电路输出端之间，所述过充检测电路输入端连接于电池的正极与负极之间。所述过充保护电路的第一过充电压阀值设置于过充检测电路中，在电池充电过程中，通过过充检测电路检测电池当前电压值，若电池电压值超出第一过充电压阀值，则发送控制指令断开受控开关，若此时辅助过充检测电路检测到电池的电压高于第二过充电压阀值则说明过充保护电路因外界冲击等原因导致击穿而失效，辅助过充检测电路发送控制指令到辅助控制开关，由辅助控制开关切断电池的充电电路，防止电池过充。

作为优选，所述受控开关包括一个N型场效应管I，所述N型场效应管I的栅极电连接于所述过充检测电路输出端，漏极连接电池负极，源极连接在充电电路输出端。当过充检测电路检测到电池电压达到第一过充电压阀值时，发送低于N型场效应管I开启电压的低电平到N型场效应管I的栅极，N型场效应管I断开，切断了电池的充电电路，防止电池过充。N型场效应管动作速度快，工作稳定，适合对例如电池过充这类电压变化幅度较小的电路的控制。

作为进一步优化，所述的受控开关包括继电器一，所述过充检测电路输出端连接一NPN三极管I的基极，所述NPN三极管I的发射极接地，集电极连接继电器一的线圈，所述继电器一的线圈还连接在电池的正极，所述继电器一的常闭触点连接在电池负极与充电电路输出端之间。所述的过充检测电路中设有第一过充电压阀值，当过充检测电路检测到电池电压达到第一过充电压阀值时，发送高电平到NPN三极管I，NPN三极管I导通后接地，继电器一的线圈失电，常闭触头断开，切断了电池的充电电路。

作为优选，所述的过放保护电路包括过放检测电路和所述的受控开关，所述的过放检测电路输出端电连接所述的受控开关，且过放检测电路输入端连接在电池正极和负极。所述过放检测电路中设有过放电压阀值，当过放检测电路检测到电池放电过程中电压低于过放电压阀值，过放检测电路发送控制指令断开受控开关，切断电池的负载电路，防止电池过放而影响电池的使用寿命。

作为优选，所述受控开关包括一个N型场效应管II，所述N型场效应管II的栅极电连接于所述过放检测电路输出端，源极连接电池负极，漏极连接在负载电路输出端。所述的过放检测电路中设有过放电压阀值，当过放检测电路检测到电池电压达到过放电压阀值时，发送低电平到N型场效应管II的栅极，N型场效应管II断开，切断了电池的负载电路，防止电池过放，避免造成电池的极化。

作为优选，所述的受控开关包括继电器二，所述过放检测电路输出端连接一NPN三极管II的基极，所述NPN三极管II的发射极接地，集电极连接继电器二的线圈，所述继电器二的线圈还连接在电池的正极，所述继电器二的常闭触点连接在电池负极与负载电路输入端之间。所述的过放检测电路中设有过放电压阀值，当过放检测电路检测到电池电压达到过放电压阀值时，发送高电平到NPN三极管II，NPN三极管II导通后接地，继电器二的线圈失电，常闭触头断开，切断了电池的负载电路。

采用上述技术方案后，本实用新型具有如下优点：

在对电池充电过程中，若过充保护电路失效而电池出现过充时，辅助过充保护电路可以及时作用切断电池的充电电路，防止电池过充。第二过充电压阀值要略大于第一过充电压阀值，在过充保护电路失效的情况下可及时检测到电池过充并动作切断电池的充电电路，防止电池过充严重而造成危险。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

图1为本实用新型电路接线原理图；

图2为辅助过充检测电路所用芯片的管脚示意图；

图3为实施例1接线原理图；

图4为实施例2接线原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种电池充放电保护电路，包括过充保护电路和过放保护电路，所述过充保护电路的输入端连接在一电池的正极与负极之间，过充保护电路的输出端连接了一充电电路的输出端，所述过放保护电路的输入端也连接在所述电池的正极与负极之间，输出端连接一负载电路的输入端。在所述充电电路和电池之间还连接有一辅助过充保护电路，所述辅助过充保护电路的输入端连接所述电池的正极与负极之间，输出端也连接所述的充电电路输出端。所述的过充保护电路设有第一过充电压阀值，辅助过充保护电路中设有第二过充电压阀值，所述辅助过充保护电路的第二过充电压阀值应略高于过充电压保护电路的第一过充电压阀值。在本优选实施方式中，设置第二过充电压阀值高于第一过充电压阀值在100毫伏-200毫伏范围内。若第二过充电压阀值高出第一过充电压阀值太多，电池已经严重过充，有损电池寿命，并且存在电池短路的危险。

一般锂电池充放电范围在2.5伏-4.2伏之间，在锂电池充电超过4.2伏或放电低于2.5伏的情况下易造成电池的极化，缩短电池的寿命，并且锂电池过充会造成电池短路以及电解液泄露燃烧等问题，甚至还有***的危险。本实施例中，过充保护电路的第一电压阀值设置在4.2伏，而所述辅助过充保护电路的第二电压阀值高于第一电压阀值100毫伏-200毫伏范围内，可设置在4.3伏。所述的过放保护电路的电压阀值设置在2.5伏。

在充电电路对电源充电过程中，若过充保护电路检测到电池的电压值高于第一过充电压阀值4.2伏时，发送控制指令将电池的充电电路切断，避免电池过充，若辅助过充保护电路检测到电池电压高于第二过充电压阀值4.3伏时，说明过充保护电路失效，所述的辅助过充保护电路发送控制指令切断电池的充电电路，防止电池因过充而造成短路，避免危险的发生。在放电过程中，若过放保护电路检测到电池的电压值低于过放保护电路的电压阀值2.5伏时，发送控制指令切断电池的负载电路，避免电池继续放电，造成电池极化，影响电池的使用寿命。

作为本实施例的一种优选技术方案，所述的过充保护电路包括过充检测电路和受控开关，所述受控开关的控制端电连接所述过充检测电路输出端，并且所述的受控开关串联在所述电池负极与充电电路输出端之间，所述过充检测电路输入端连接于电池的正极与负极之间。所述的过放保护电路包括过放检测电路和所述的受控开关，所述的过放检测电路输出端电连接所述的受控开关，且过放检测电路输入端连接在电池正极与负极之间。所述的辅助过充保护电路包括辅助过充检测电路和控制开关，所述的辅助过充检测电路的输入端连接电池正极与负极之间，输出端电连接控制开关，所述控制开关串联在电池负极和充电电路输出端之间。所述的第一过充电压阀值设置于过充检测电路中，所述的第二过充电压阀值设置于辅助过充检测电路中，所述的过放保护电路的电压阀值设置在过放检测电路中。本优选实施例中，所述的辅助过充检测电路采用日本美上美公司型号为MM3563B07RRE的芯片。如图2所示，芯片的第一管脚VDD连接供电电源，第五管脚VSS接地，第四管脚V1连接所述电池正极，第六管脚OV电连接于受控开关，其余的第二管脚V3和第三管脚V2均悬空。

在充电电路对电池充电过程中，过充检测电路检测电池电压值，当检测到电压值大于第一过充电压阀值4.2伏时，发送控制指令到受控开关，受控开关切断充电电路，若此时辅助过充检测电路检测到电池电压达到4.3伏，说明过充保护电路故障未起作用，而故障的原因有可能是因外界冲击等原因导致电路器件击穿造成的。在过充保护电路失效的情况下，MM3563B07RRE芯片的第六管脚OV输出高电平到控制开关的控制端，由控制开关控制切断充电电路，防止电池过充。

在电池通过负载电路放电过程中，过放检测电路检测到电池电压低于2.5伏时，发送控制指令到受控开关切断电池的负载电路，防止电池因过放造成极化。

所述的受控开关可采用以下两种实施例，当然可采用具有相同功能的其他方式替换。

实施例1：

如图3所示，所述的受控开关包括N型场效应管I M1和N型场效应管II M2，所述N型场效应管I M1的栅极电连接于所述过充检测电路输出端，漏极连接电池负极，源极连接在充电电路输出端。当过充检测电路检测到电池电压达到第一过充电压阀值4.2伏时，发送低于N型场效应管I M1开启电压的低电平到N型场效应管I M1的栅极，N型场效应管I M1断开，切断了电池的充电电路，防止电池过充。

所述N型场效应管II M2的栅极电连接于所述过放检测电路输出端，源极连接电池负极，漏极连接在负载电路输出端。当过放检测电路检测到电池电压低于过放电压阀值2.5伏时，发送低于N型场效应管II开启电压的低电平到N型场效应管II的栅极，N型场效应管II断开，切断了电池的负载电路，防止电池过放，避免造成电池的极化。

实施例2：

如图4所示，所述的受控开关包括继电器一和继电器二，所述过充检测电路的输出端连接一NPN三极管Q1的基极，所述NPN三极管Q1的发射极接地，集电极连接继电器一的线圈J1，所述继电器一的线圈J1连接在电池正极，所述继电器一的常闭触点J1-1连接在电池负极与充电电路输出端之间。当过充检测电路检测到电池电压达到第一过充电压阀值4.2V时，向NPN三极管Q1发送高电平，NPN三极管Q1导通后接地，继电器一线圈J1失电，所述常闭触点JI-1断开，切断充电电路。

所述过放检测电路的输出端连接一NPN三极管Q2的基极，所述NPN三极管Q2的发射极接地，集电极连接继电器二的线圈J2，所述继电器二的线圈J2连接在电池正极，所述继电器二的常闭触点J2-1连接在电池负极与负载电路输入端之间。当过放检测电路检测到电池电压低于过放电压阀值2.5V时，向NPN三极管Q2发送高电平，NPN三极管Q2导通后接地，继电器二线圈J2失电，所述常闭触点J2-1断开，切断负载电路。

作为又一实施例，所述的控制开关由一可控硅SCR和两根保险丝组成，所述两根保险丝串联组成保险丝组，所述保险丝组的两端分别连接在电池负极和充电电路输出端之间，所述可控硅SCR的控制端连接于辅助过充检测电路的输出端，可控硅SCR的阳极连接电池的正极，可控硅SCR的阴极连接在两根保险丝的连接点。当辅助过充检测电路MM3563B07RRE芯片检测到电池电压达到4.3伏时，通过第六管脚OV输出高电平到可控硅SCR的控制端，可控硅SCR导通，所述的两根保险丝因导通电流高于保险丝的熔断值而熔断，切断了电池的充电电路，避免电池过充。可控硅SCR具有控制速度快的优点，能在接收到MM3563B07RRE芯片第六管脚OV输出的高电平信号以后立即导通，防止电池过充。

此外还设有短路检测电路和过流检测电路，所述短路检测电路和过流检测电路的一个输入端连接电池正极，另一个输入端经检测电阻R1连接在电池负极，另外，所述短路检测电路和过流检测电路还有一个输入端直接连接至电池负极，其输出端电连接所述的受控开关。所述受控开关可采用实施例1的N型场效应管II M2或实施例2中的继电器二，通过短路检测电路和过流检测电路检测电池的连接电路是否存在短路和过流的危险，并在检测到电路短路或过流的情况下通过受控开关切断负载电路，避免危险发生。

通常情况下电池以3-5节组成一电池组进行使用，可在电池组的每节电池上分别连接所述的电池充放电保护电路，保护电池组。

除上述优选实施例外，本实用新型还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本实用新型作出各种改变和变形，只要不脱离本实用新型的精神，均应属于本实用新型所附权利要求所定义的范围。

Claims (9)

1.一种电池充放电保护电路，包括过充保护电路和过放保护电路，所述过充保护电路的输入端连接在一电池的正极与负极之间，过充保护电路的输出端连接了一充电电路的输出端，所述过放保护电路的输入端也连接在所述电池的正极与负极之间，所述过放保护电路的输出端连接一负载电路的输入端，其特征在于：还包括一辅助过充保护电路，所述辅助过充保护电路的输入端连接所述电池的正极与负极之间，辅助过充保护电路的输出端也连接在所述的充电电路输出端。

2.根据权利要求1所述的电池充放电保护电路，其特征在于：所述的辅助过充保护电路包括辅助过充检测电路和控制开关，所述的辅助过充检测电路的输入端连接电池正极和负极之间，输出端电连接控制开关，所述控制开关串联在电池负极和充电电路输出端之间。

3.根据权利要求2所述的电池充放电保护电路，其特征在于：所述的控制开关由一可控硅（SCR）和两根保险丝组成，所述两根保险丝串联组成保险丝组，所述保险丝组的两端分别连接在电池负极和充电电路输出端之间，所述可控硅（SCR）的控制端连接于辅助过充检测电路的输出端，可控硅（SCR）的阳极连接电池的正极，可控硅（SCR）的阴极连接在两根保险丝的连接点。

4.根据权利要求1所述的电池充放电保护电路，其特征在于：所述的过充保护电路包括过充检测电路和受控开关，所述受控开关的控制端电连接所述过充检测电路输出端，并且所述的受控开关串联在所述电池负极与充电电路输出端之间，所述过充检测电路输入端连接于电池的正极和负极之间。

5.根据权利要求4所述的电池充放电保护电路，其特征在于：所述受控开关包括一个N型场效应管I（M1），所述N型场效应管I（M1）的栅极电连接于所述过充检测电路输出端，漏极连接电池负极，源极连接在充电电路输出端。

6.根据权利要求4所述的电池充放电保护电路，其特征在于：所述过充检测电路输出端连接一NPN三极管I（Q1）的基极，所述NPN三极管I(Q1)的发射极接地，集电极连接继电器一的线圈(J1)，所述继电器一的线圈(J1)还连接在电池的正极，所述继电器一的常闭触点(J1-1)连接在电池负极与充电电路输出端之间。

7.根据权利要求4所述的电池充放电保护电路，其特征在于：所述的过放保护电路包括过放检测电路和所述的受控开关，所述的过放检测电路输出端电连接所述的受控开关，且过放检测电路输入端连接在电池正极和负极之间。

8.根据权利要求7所述的电池充放电保护电路，其特征在于：所述受控开关包括一个N型场效应管II（M2），所述N型场效应管II(M2)的栅极电连接于所述过放检测电路输出端，源极连接电池负极，漏极连接在负载电路输出端。

9.根据权利要求7所述的电池充放电保护电路，其特征在于：所述过放检测电路输出端连接一NPN三极管II（Q2）的基极，所述NPN三极管II(Q2)的发射极接地，集电极连接继电器二的线圈(J2)，所述继电器二的线圈(J2)还连接在电池的正极，所述继电器二的常闭触点(J2-1)连接在电池负极与负载电路输入端之间。

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