CN210183036U - 多节电池充电保护电路以及电池装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多节电池充电保护电路以及电池装置，充电保护电路包括第一保护单元以及第二保护单元，所述第一保护单元被配置为根据电池组正极接口、电池组负极接口以及各个连接点接口的电位控制电池组负极接口与平衡充负极接口的通断，所述第二保护单元被配置为根据电池组正极接口以及各个连接点接口的电位控制连接点接口与对应节点接口的通断。本实用新型通过设置的第一保护单元以及第二保护单元，为串接在电池组正极接口与连接点接之间、各个连接点接口之间、以及连接点接口与电池组负极接口之间电池提供保护机制，大大地提高了电池组充电过程中的安全性，从而提高电池组的充放电效率以及使用寿命。

Description

多节电池充电保护电路以及电池装置

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，更具体地说涉及一种多节电池充电保护电路以及应用该保护电路的电池装置。

背景技术

现实生活中我们都知道单一节电池所能提供的电压非常有限，因此我们日常生活中所见到的电池供电类产品普遍是使用两个或两个以上电池串联进行供电的。

随着可充电电池的技术发展，目前相关电池供电类产品的制造企业已经将可充电电池应用在其所生产的产品上，由于串联的多个电池内部特性存在一定的差异，在充电的过程中容易增加各个电池之间的不均衡性，从而导致电池组整体的使用功效以及使用寿命降低。而现有技术中为了解决以上技术问题，本领域技术人员普遍使用平衡充电器对电池组进行充电操作，同时为供电电池组配置一个充电保护电路，但是现有技术中的充电保护电路结构设计上仍有所欠缺，导致现有的充电保护电路无法对电池组起到最佳的保护效果。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种多节电池充电保护电路以及应用该充电保护电路的电池装置。

本实用新型解决其技术问题的解决方案是：

节电池充电保护电路，所述充电保护电路对外设置有电池组正极接口、电池组负极接口、连接点接口、平衡充正极接口、平衡充负极接口以及节点接口，所述连接点接口的数量与节点接口的数量一致，所述连接点接口与节点接口一一对应，所述充电保护电路包括第一保护单元以及第二保护单元，所述第一保护单元被配置为根据电池组正极接口、电池组负极接口以及各个连接点接口的电位控制电池组负极接口与平衡充负极接口的通断，所述第二保护单元被配置为根据电池组正极接口以及各个连接点接口的电位控制连接点接口与对应节点接口的通断；所述电池组正极接口与平衡充正极接口电性连接，所述第一保护单元分别与电池组正极接口、电池组负极接口、各个连接点接口以及平衡充负极接口相连接，所述第二保护单元分别与电池组正极接口、各个连接点接口以及各个节点接口相连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一保护单元包括第一保护芯片、开关管Q1以及开关管Q2，所述电池组正极接口、电池组负极接口以及各个连接点接口分别与第一保护芯片的各个电压输入端相连，所述第一保护芯片的放电控制端以及充电控制端分别与开关管Q1的栅极以及开关管Q2的栅极相连，所述开关管Q1的漏极以及开关管Q2的漏极相连，所述开关管Q1的源极与电池组负极接口相连，所述开关管Q2的源极与平衡充负极接口相连，所述平衡充负极接口与第一保护芯片的电流检测端相连。

作为上述技术方案的进一步改进，所述开关管Q1的型号以及开关管Q2的型号均是PSMN1R5-30YLC。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二保护单元包括若干个第二保护芯片，所述第二保护芯片的内部集成有开关管，所述第二保护芯片的数量与连接点接口、节点接口的数量一致，所述电池组正极接口以及各个连接点接口分别与各个第二保护芯片的电压输入端相连，各个所述第二保护芯片的充电端分别与各个节点接口相连。

本实用新型所述多节电池充电保护电路的另一技术方案，对外设置有电池组正极接口、电池组负极接口、连接点接口、平衡充正极接口、平衡充负极接口以及节点接口，所述连接点接口的数量与节点接口的数量一致，所述连接点接口与节点接口一一对应，所述充电保护电路包括第一保护单元以及第二保护单元，所述第一保护单元被配置为根据电池组正极接口、电池组负极接口以及各个连接点接口的电位控制电池组负极接口与平衡充负极接口的通断，所述第二保护单元被配置为根据电池组正极接口以及各个连接点接口的电位控制连接点接口与对应节点接口的通断；所述电池组正极接口与平衡充正极接口电性连接，所述第一保护单元分别与电池组正极接口、电池组负极接口、各个连接点接口以及平衡充负极接口相连接，所述第二保护单元分别与电池组正极接口、各个连接点接口以及各个节点接口相连接；所述第一保护单元包括两个或两个以上第三保护芯片、开关管Q3以及开关管Q4，各个所述第三保护芯片依次先后进行级联，所述电池组正极接口、电池组负极接口以及各个连接点接口分别与各个第三保护芯片的电压输入端相连，位于末端的第三保护芯片的放电控制端以及充电控制端分别与开关管Q3的栅极以及开关管Q4的栅极相连，所述开关管Q3的漏极以及开关管Q4的漏极相连，所述开关管Q3的源极与电池组负极接口相连，所述开关管Q4的源极与平衡充负极接口相连，所述平衡充负极接口与位于末端的第三保护芯片的电流检测端相连。

作为上述技术方案的进一步改进，所述开关管Q3的型号以及开关管Q4的型号均是PSMN1R5-30YLC。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二保护单元包括若干个第二保护芯片，所述第二保护芯片的内部集成有开关管，所述第二保护芯片的数量与连接点接口、节点接口的数量一致，所述电池组正极接口以及各个连接点接口分别与各个第二保护芯片的电压输入端相连，各个所述第二保护芯片的充电端分别与各个节点接口相连。

本实用新型同时还公开了一种个电池装置，包括以上任一项所述的多节电池充电保护电路以及多个电池，多个所述电池分别设置在电池组正极接口与连接点接口之间、相邻两个连接点接口之间、以及连接点接口与电池组负极接口之间。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过设置的第一保护单元以及第二保护单元，为串接在电池组正极接口与连接点接之间、各个连接点接口之间、以及连接点接口与电池组负极接口之间电池提供保护机制，大大地提高了电池组充电过程中的安全性，从而提高电池组的充放电效率以及使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本实用新型充电保护电路的电路框架图；

图2是本实用新型充电保护电路的第一实施例电路图；

图3是本实用新型充电保护电路的第二实施例电路图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本申请的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本申请的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本申请的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本申请保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。最后需要说明的是，如文中术语“中心、上、下、左、右、竖直、水平、内、外”等指示的方位或位置关系则为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

参照图1～图2，本申请公开了一种多节电池充电保护电路，其第一实施例对外设置的电池组正极接口、电池组负极接口、连接点接口、平衡充正极接口、平衡充负极接口以及节点接口，所述连接点接口的数量与节点接口的数量一致，所述连接点接口与节点接口一一对应，所述充电保护电路包括第一保护单元以及第二保护单元，所述第一保护单元被配置为根据电池组正极接口、电池组负极接口以及各个连接点接口的电位控制电池组负极接口与平衡充负极接口的通断，所述第二保护单元被配置为根据电池组正极接口以及各个连接点接口的电位控制连接点接口与对应节点接口的通断；所述电池组正极接口与平衡充正极接口电性连接，所述第一保护单元分别与电池组正极接口、电池组负极接口、各个连接点接口以及平衡充负极接口相连接，所述第二保护单元分别与电池组正极接口、各个连接点接口以及各个节点接口相连接。本实施例的保护机制如下：现有技术中的平衡充电技术分为独立平衡充和串接平衡充，本实施例适用于串接平衡充，串接平衡充技术中，平衡充电器能够根据各个电池的充电状况对不同的电池进行充电，若实际应用过程中，平衡充电器的电池检测功能出现问题，容易导致平衡充电器只能不断地进行充电，从而使得电池出现过充电，对电池造成损坏。本实施例中，所述第一保护单元主要是负责电池组中位于末端电池的充电保护以及整个电池组的放电保护，而第二保护单元主要是负责电池组中除了末端电池以外的各个电池的充电保护功能，本实施例通过设置的第一保护单元以及第二保护单元，为串接在电池组正极接口与连接点接之间、各个连接点接口之间、以及连接点接口与电池组负极接口之间电池提供保护机制，大大地提高了电池组充电过程中的安全性，从而提高电池组的充放电效率以及使用寿命。

进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述第一保护单元包括一个第一保护芯片，若所需要保护的电池组只有两个电池，则所述第一保护芯片可选择型号为HY2120、R5460X等，若所需要保护的电池组有两个以上的电池，则所述第一保护芯片可选择型号为S-8204A、UCC3957等。参照图2，本实施例以型号为HY2120的充放电保护芯片作为所述第一保护芯片予以说明。所述第一保护芯片包括型号为HY2120的第一保护芯片、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、开关管Q1以及开关管Q2，所述电池组正极接口通过电阻R1与第一保护芯片的第一电压输入端(VDD端)相连，所述连接点接口通过电阻R2与第一保护芯片的第二电压输入端(VC端)相连，所述电池组负极接口与第一保护芯片的第三电压输入端(VSS端)相连，所述电容C1的两端分别与第一保护芯片的第一电压输入端(VDD端)以及第三电压输入端(VSS端)相连，所述电容C2的两端分别与第一保护芯片的第二电压输入端(VC端)以及第三电压输入端(VSS端)相连，所述第一保护芯片的放电控制端(OD端)以及充电控制端(OC端)分别与开关管Q1的栅极以及开关管Q2的栅极相连，所述开关管Q1的漏极以及开关管Q2的漏极相连，所述开关管Q1的源极与电池组负极接口相连，所述开关管Q2的源极与平衡充负极接口相连，所述平衡充负极接口通过电阻R3与第一保护芯片的电流检测端相连。其中所述型号的第一保护芯片是一款内置高精度电压检测电路和延时电路，用于两节串联锂离子/锂聚合物可再充电电池的保护芯片，其配置有过充电保护、过放电保护以及过电流保护。所述第一保护芯片通过检测电池组中的三个节点电位(即电池组正极接口、电池组负极接口以及连接点接口三个位置的电路)判断电池组是否出现过充电的现象，从而控制开关管Q1以及开关管Q2的通断，控制电池组与平衡充电器的充电回路。

进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述开关管Q1的型号以及开关管Q2的型号均是PSMN1R5-30YLC，所述型号的开关管是N沟道型场效应管，所述型号的开关管通态电阻较低，工作时所带来的损耗极低。

进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述第二保护单元主要是用于实现电池组中每节电池(除了位于末端的电池由第一保护单元负责保护)的充电保护，因此所述第二保护单元包括若干个第二保护芯片，所述第二保护芯片是单节电池充电保护芯片，另外本实施例中优选内部集成有开关管的第二保护芯片，如N811，当然了也可以选择内部没有集成开关管的第二保护芯片，如DW01。本实施例中以型号为N811作为第二保护芯片，针对两节电池的应用状况予以说明。本实施例中所述第二保护单元包括型号为N811的第二保护芯片、电阻R4、电阻R5以及电容C3，所述电池组正极接口通过电阻R4与第二保护芯片的第一电压输入端(VDD端)相连，所述电容C3的两端分别与第二保护芯片的第一电压输入端(VDD端)以及第二电压输入端(GND端)相连，所述第二保护芯片的二电压输入端(GND端)与连接点接口相连，所述电阻R5的两端分别与第二保护芯片的电流检测端(VM端)以及充电端(P-端)相连，所述第二保护芯片的充电端(P-端)与节点接口相连。具体地，本实施例中所述型号的第二保护芯片是一款单节电池保护芯片，同样集过电压充电保护以及过电流保护功能，其所述第二保护芯片的内部配置有开关管，有效简化其***电路。

参照图3，本申请中所述充电保护电路的第二实施例，与第一实施例相比，其区别在于，所述第一保护单元配置有两个或以上的、相互之间可级联的电池充放电保护芯片，由于单个电池充放电保护芯片所保护的电池数量有限，因此与第一实施例相比，第二实施例能够实现更多电池的保护功能。本实施例中以型号为S-8204A作为第三保护芯片予以说明。本实施例中所述第一保护单元包括两个或两个以上，型号为S-8204A的第三保护芯片、开关管Q3以及开关管Q4，各个所述第三保护芯片依次先后进行级联，所述电池组正极接口、电池组负极接口以及各个连接点接口分别与各个第三保护芯片的电压输入端(VDD、VC1、VC2)相连，位于末端的第三保护芯片的放电控制端以及充电控制端分别与开关管Q3的栅极以及开关管Q4的栅极相连，所述开关管Q3的漏极以及开关管Q4的漏极相连，所述开关管Q3的源极与电池组负极接口相连，所述开关管Q4的源极与平衡充负极接口相连，所述平衡充负极接口与位于末端的第三保护芯片的电流检测端相连。

另外，从图3中还可以看出，当电池组包括两个以上电池时，所述第二保护单元的各个第二保护芯片是如何与电池组正极接口、各个连接点接口以及各个节点接口相连接的。

本申请同时还公开了一种电池装置，其第一实施例以上任一项所述的多节电池充电保护电路以及多个电池，多个所述电池分别设置在电池组正极接口与连接点接口之间、相邻两个连接点接口之间、以及连接点接口与电池组负极接口之间。另外，为了节省成本，本实施例中所述电池组正极接口与连接点接口之间、相邻两个连接点接口之间、以及连接点接口与电池组负极接口之间可以设置一个以上的串联电池组，所述第二保护单元需要以电池组正极接口与连接点接口之间、相邻两个连接点接口之间所设置的多个电池的对外电压电流参数进行保护，虽然第二保护单元无法对每一个电池进行独立的保护，但是能够大大地降低电路的复杂程度，同时还能降低生产成本。

以上对本申请的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.多节电池充电保护电路，其特征在于：所述充电保护电路对外设置有电池组正极接口、电池组负极接口、连接点接口、平衡充正极接口、平衡充负极接口以及节点接口，所述连接点接口的数量与节点接口的数量一致，所述连接点接口与节点接口一一对应，所述充电保护电路包括第一保护单元以及第二保护单元，所述第一保护单元被配置为根据电池组正极接口、电池组负极接口以及各个连接点接口的电位控制电池组负极接口与平衡充负极接口的通断，所述第二保护单元被配置为根据电池组正极接口以及各个连接点接口的电位控制连接点接口与对应节点接口的通断；所述电池组正极接口与平衡充正极接口电性连接，所述第一保护单元分别与电池组正极接口、电池组负极接口、各个连接点接口以及平衡充负极接口相连接，所述第二保护单元分别与电池组正极接口、各个连接点接口以及各个节点接口相连接。

2.根据权利要求1所述的多节电池充电保护电路，其特征在于：所述第一保护单元包括第一保护芯片、开关管Q1以及开关管Q2，所述电池组正极接口、电池组负极接口以及各个连接点接口分别与第一保护芯片的各个电压输入端相连，所述第一保护芯片的放电控制端以及充电控制端分别与开关管Q1的栅极以及开关管Q2的栅极相连，所述开关管Q1的漏极以及开关管Q2的漏极相连，所述开关管Q1的源极与电池组负极接口相连，所述开关管Q2的源极与平衡充负极接口相连，所述平衡充负极接口与第一保护芯片的电流检测端相连。

3.根据权利要求2所述的多节电池充电保护电路，其特征在于：所述开关管Q1的型号以及开关管Q2的型号均是PSMN1R5-30YLC。

4.根据权利要求3所述的多节电池充电保护电路，其特征在于：所述第二保护单元包括若干个第二保护芯片，所述第二保护芯片的内部集成有开关管，所述第二保护芯片的数量与连接点接口、节点接口的数量一致，所述电池组正极接口以及各个连接点接口分别与各个第二保护芯片的电压输入端相连，各个所述第二保护芯片的充电端分别与各个节点接口相连。

5.根据权利要求1所述的多节电池充电保护电路，其特征在于：所述第一保护单元包括两个或两个以上第三保护芯片、开关管Q3以及开关管Q4，各个所述第三保护芯片依次先后进行级联，所述电池组正极接口、电池组负极接口以及各个连接点接口分别与各个第三保护芯片的电压输入端相连，位于末端的第三保护芯片的放电控制端以及充电控制端分别与开关管Q3的栅极以及开关管Q4的栅极相连，所述开关管Q3的漏极以及开关管Q4的漏极相连，所述开关管Q3的源极与电池组负极接口相连，所述开关管Q4的源极与平衡充负极接口相连，所述平衡充负极接口与位于末端的第三保护芯片的电流检测端相连。

6.根据权利要求5所述的多节电池充电保护电路，其特征在于：所述开关管Q3的型号以及开关管Q4的型号均是PSMN1R5-30YLC。

7.根据权利要求6所述的多节电池充电保护电路，其特征在于：所述第二保护单元包括若干个第二保护芯片，所述第二保护芯片的内部集成有开关管，所述第二保护芯片的数量与连接点接口、节点接口的数量一致，所述电池组正极接口以及各个连接点接口分别与各个第二保护芯片的电压输入端相连，各个所述第二保护芯片的充电端分别与各个节点接口相连。

8.一种电池装置，其特征在于：包括权利要求1至权利要求7任一项所述的多节电池充电保护电路以及多个电池，多个所述电池分别设置在电池组正极接口与连接点接口之间、相邻两个连接点接口之间、以及连接点接口与电池组负极接口之间。

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