CN210273550U

CN210273550U - 一种新型0v充电电路

Info

Publication number: CN210273550U
Application number: CN201921360831.4U
Authority: CN
Inventors: 徐国红
Original assignee: Shenzhen Tianbangda Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Tianbangda Technology Co ltd
Priority date: 2019-08-20
Filing date: 2019-08-20
Publication date: 2020-04-07
Anticipated expiration: 2029-08-20

Abstract

一种新型0V充电电路，包括充电主回路、充电控制电路、BMS电路供电电路，所述充电主回路、所述充电控制电路和所述BMS电路供电电路依次电性连接；所述充电主回路包括MOS管Q1、Q2，电阻R3、R4、R5、R6，二极管D1；所述电阻R6与所述MOS管Q1的源极相连后连接充电器输出电压C+；所述电阻R3、R4、R5与所述MOS管Q2并联后，一端与所述MOS管Q1的漏极相连，另一端与所述二极管D1的负极相连，所述二极管D1的正极与充电电池BAT+的负极相连，给充电电池内部充电。本实用新型对0V电池作脉冲小电流充电，对充电器有保护作用，而且充电开始，LDO得到正常电压输出，使得BMS电路立即进入正常工作状态。

Description

一种新型0V充电电路

技术领域

本实用新型涉及充电控制电路领域，具体涉及一种新型0V充电电路。

背景技术

目前，国内的锂电池产业发展迅速，每年都有大量的锂电池用各种用电设备中。随着锂离子动力电池的技术不断成熟，锂电池通过串并联组合成不同电压与容量的电池组，经过几年的发展，现已大批量应用于电动自行车、电动摩托车、UPS电源等产品中。

将锂电池电芯和BMS电路组装在一起称为电池包，它们合成为一个整体。BMS电路对电池的电量、电压、电流作监测，同时在各种异常情况下对电芯作保护。有些情况当电池包长期不使用时，因为BMS电路还需要消耗电池的电流，很可能把电池电压放电到很低的电压。在电芯电压很低情况，此时BMS电路已经不能正常工作了，而电芯电压还一直在放电，接近0V电压。这就带来两个问题，一是BMS电路已经不能正常工作，二是电芯电压接近0V电压。

由于电化学原理，电芯在电压很低情况，不允许用大电流充电，否则容易给电池充暴。目前0V电池充电的方式，直接使用充电器进行充电，充电电流会直接流进电芯，在电芯电压很低情况，会直接把充电器电压拉至很低，有些充电器会容易损坏；另一方面，虽然在充电，但电池电压很低，使BMS电路的供电电路LDO还不能正常输出所需的电压，这样BMS电路也不能进入正常工作状态，无法监测到电芯的电压、电流等数据，以及对电池作异常状态的保护。

公告号CN203233212U公开了一种锂动力电池组的0V充电控制电路，其包括顺次电性连接的检测及保护控制电路、充电回路关断电路和0V充电控制电路。其中，所述充电回路关断电路包括场效应管M1、二极管D1、电阻R1和稳压二极管D2，检测及保护控制电路的第一端和第二端分别并接在锂电池组的正负两端，检测及保护控制电路的输出端串联连接二极管D1，之后再接于场效应管M1的G端、电阻R1的一端、稳压二极管D2的负端，场效应管M1的D端接于锂电池组的负端，场效应管M1的S端接于电阻R1的另一端和稳压二极管 D2的正端；0V充电控制电路由阻容器件实现。

本发明人认为，上述技术方案并没有解决0V充电一开始，就使得BMS电路正常工作的问题。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种新型0V充电电路，解决目前0V充电存在的问题：开始充电时，不能使BMS电路立即进入正常工作状态。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：提供一种新型0V充电电路，包括充电主回路、充电控制电路、BMS电路供电电路，所述充电主回路、所述充电控制电路和所述BMS电路供电电路依次电性连接；其中：

所述充电主回路包括MOS管Q1、Q2，电阻R3、R4、R5、R6，二极管D1；所述电阻R6与所述MOS管Q1的源极相连后连接充电器输出电压C+；所述电阻R3、R4、R5与所述MOS管Q2并联后，一端与所述MOS管Q1的漏极相连，另一端与所述二极管D1的负极相连，所述二极管D1的正极与充电电池BAT+ 的负极相连，给充电电池内部充电；

所述充电控制电路包括电阻R1、R2、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13，三极管Q3、Q4，稳压二极管D4；所述电阻R1一端连接充电器输出电压C+，另一端分别连接单片机ADC、所述电阻R2的一端；所述电阻R2的另一端接地；所述电阻R8的一端连接单片机信号CHG_PWM，另一端与所述电阻R9的一端相连，然后再与所述三极管Q3的基极相连；所述三极管Q3的集电极与所述电阻R7的一端相连，所述极级管Q3的发射极与所述电阻R9的另一端相连后接地；所述电阻R7的另一端与所述MOS管Q1的栅极相连；所述电阻R10与所述稳压二极管D4并联后，一端分别与所述MOS管Q2的源极、所述MOS管 Q1的漏极相连，另一端分别与所述MOS管Q2的栅极、所述电阻R11的一端相连，所述电阻R11的另一端与所述三极管Q4的集电极相连，所述三极管Q4 的发射极与所述电阻R13的一端相连后接地，所述三极管Q4的基极与所述电阻R13的另一端相连后与所述电阻R12串联，所述电阻R12的另一端连接单片机信号0V_CHG；

所述BMS电路供电电路包括芯片U1，电容C21、C13、C31，二极管D2、 D3；所述芯片U1接口VOUT与所述电容C31的一端相连后再与所述电容C13 的一端相连；所述电容C13的另一端与所述电容C31的另一端相连后，再与所述芯片U1接口GND相连后接地；所述电容C21的一端与所述芯片U1接口GND 相连后接地；所述芯片U1接口VIN与所述电容C21的另一端相连后，再分别与所述二极管D2、所述二极管D3的正极相连，所述二极管D2的负极连接充电器输出电压C+，所述二极管D3的负极连接电池BAT+。

进一步地，所述芯片U1为LDO稳压IC，所述芯片U1接口VOUT输出电压为+5V，用于给BMS电路供电。

进一步地，所述MOS管Q1和Q2为P沟道MOS管。

进一步地，所述充电主回路的输出电压最小为6V。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型提供的一种新型0V充电电路，对 0V电池作脉冲小电流充电，保证电芯充电安全，不会直接把充电器电压拉得很低，对充电器有保护作用，一开始，LDO得到正常电压输出，使得BMS电路立即进入正常工作状态，起到对充电电压，电池的电压、电流等的监控检测作用，以及异常情况下对电芯的保护作用。

附图说明

下面结合说明书附图对本发明进一步说明：

图1是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例，对本实用新型的技术方案做详细的说明。

如图1所示，一种新型0V充电电路，包括充电主回路、充电控制电路、BMS 电路供电电路，所述充电主回路、所述充电控制电路和所述BMS电路供电电路依次电性连接；其中：

所述充电主回路包括MOS管Q1、Q2，电阻R3、R4、R5、R6，二极管D1； R6与Q1的源极相连后连接充电器输出电压C+；R3、R4、R5与Q2并联后，一端与Q1的漏极相连，另一端与D1的负极相连，D1的正极与充电电池BAT+ 的负极相连，给充电电池内部充电；

所述充电控制电路包括电阻R1、R2、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13，三极管Q3、Q4，稳压二极管D4；R1一端连接充电器输出电压C+，另一端分别连接单片机ADC、R2的一端；R2的另一端接地；R8的一端连接单片机信号CHG_PWM，另一端与R9的一端相连，然后再与Q3的基极相连；Q3的集电极与R7的一端相连，Q3的发射极与R9的另一端相连后接地；R7的另一端与Q1的栅极相连；R10与D4并联后，一端分别与Q2的源极、Q1的漏极相连，另一端分别与Q2的栅极、R11的一端相连，R11的另一端与Q4的集电极相连，Q4 的发射极与R13的一端相连后接地，Q4的基极与R13的另一端相连后与R12 串联，R12的另一端连接单片机信号0V_CHG；

所述BMS电路供电电路包括芯片U1，电容C21、C13、C31，二极管D2、 D3；U1接口VOUT与C31的一端相连后再与C13的一端相连；C13的另一端与C31的另一端相连后，再与U1接口GND相连后接地；C21的一端与U1接口GND相连后接地；U1接口VIN与C21的另一端相连后，再分别与D2、D3 的正极相连，D2的负极连接充电器输出电压C+，D3的负极连接电池BAT+。

优选地，所述芯片U1为LDO稳压IC，所述芯片U1接口VOUT输出电压为+5V，用于给BMS电路供电。

优选地，所述MOS管Q1和Q2为P沟道MOS管。

本实用新型的0V充电实现方法和原理说明如下：

电池安全充电过程：在电池的正端BAT+和充电器输出正端C+之间，连接着Q1，并联的R3、R4、R5，还并联了一个Q2。Q1受Q3控制，而Q3又受单片机发出的信号CHG_PWM控制。整个电池从0V开始充电分几个不同过程，很好保证电池安全充电：(1)小电流0.2C+脉冲方式充电，每串电池电压小于 2.0V时(可按不同电芯化学要求设置)，当成是0V电池来充电。采用小电流 0.2C+脉冲方式充电。小电流主要靠R3、R4、R5来限流，脉冲由CHG_PWM发出PWM信号控制；(2)恒流方式充电，当电池达到每串大于2.0V以上，采用恒流方式充电。CHG_PWM发出高电平信号，使Q1一直闭合导通。另外在和R3、R4、R5并联的Q2，也一直处于闭合导通状态。Q2受单片机发出的0V_CHG 信号控制；(3)恒压方式充电，当电池充电到接近充饱电压，如：4.0V或4.2V (可按不同电芯化学要求设置)，由恒流转为恒压，该功能一般由充电器实现。

0V充电，对充电器的使用安全保护的说明：从上面分析中，看出在0V电池阶段，由于在电池的BAT+与充电输出C+之间串联了R3、R4、R5，R3、R4、 R5这三个电阻上有最低大约6V左右压降，也就是说即使电池电压为0V，充电输出最小电压也有6V。充电器的电压不会被拉得很低，对充电器的使用也是安全的。

0V充电，一开始，BMS部份就正常工作的说明：(1)在充电器开始充电时，充电器输出的电压经过D2给芯片U1供电。设计上，通过对R3、R4、R5 的参数设计，可以确保充电器最低电压大于6V，提供U1要求的最低输入电压的要求。U1就可以正常输出5V稳定的电压，BMS电路供电电压正常，这样与 BMS电路部份相关的电路，包括电压电流采集模块、单片机等均正常工作。电压电流采集模块正常工作，就可以对电池的电压、电流等的数据采集，提供给单片机来分析处理。单片机正常工作，可以发出各种正确的逻辑控制信号，也可以通过LED灯指示电池的工作状态等等。(2)在U1输入供电前，接入了 D2、D3，分别来自电池BAT+和充电器两路。在0V充电阶段，由充电器提供 U1供电。D2和D3在逻辑上是或的关系，即哪路电压高，就由哪路供电。当充电器拔出时，由BAT+经D3给U1供电。

以上对本实用新型的实施例进行了详细的说明，但本实用新型的创造并不限于本实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下，还可以做出许多同等变型或替换，这些同等变型或替换均包含在本申请的权利要求所限定的保护范围内。

Claims

1.一种新型0V充电电路，其特征是：包括充电主回路、充电控制电路、BMS电路供电电路，所述充电主回路、所述充电控制电路和所述BMS电路供电电路依次电性连接；其中：

所述充电主回路包括MOS管Q1、Q2，电阻R3、R4、R5、R6，二极管D1；所述电阻R6与所述MOS管Q1的源极相连后连接充电器输出电压C+；所述电阻R3、R4、R5与所述MOS管Q2并联后，一端与所述MOS管Q1的漏极相连，另一端与所述二极管D1的负极相连，所述二极管D1的正极与充电电池BAT+的负极相连，给充电电池内部充电；

所述充电控制电路包括电阻R1、R2、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13，三极管Q3、Q4，稳压二极管D4；所述电阻R1一端连接充电器输出电压C+，另一端分别连接单片机ADC、所述电阻R2的一端；所述电阻R2的另一端接地；所述电阻R8的一端连接单片机信号CHG_PWM，另一端与所述电阻R9的一端相连，然后再与所述三极管Q3的基极相连；所述三极管Q3的集电极与所述电阻R7的一端相连，所述三极管Q3的发射极与所述电阻R9的另一端相连后接地；所述电阻R7的另一端与所述MOS管Q1的栅极相连；所述电阻R10与所述稳压二极管D4并联后，一端分别与所述MOS管Q2的源极、所述MOS管Q1的漏极相连，另一端分别与所述MOS管Q2的栅极、所述电阻R11的一端相连，所述电阻R11的另一端与所述三极管Q4的集电极相连，所述三极管Q4的发射极与所述电阻R13的一端相连后接地，所述三极管Q4的基极与所述电阻R13的另一端相连后与所述电阻R12串联，所述电阻R12的另一端连接单片机信号0V_CHG；

所述BMS电路供电电路包括芯片U1，电容C21、C13、C31，二极管D2、D3；所述芯片U1接口VOUT与所述电容C31的一端相连后再与所述电容C13 的一端相连；所述电容C13的另一端与所述电容C31的另一端相连后，再与所述芯片U1接口GND相连后接地；所述电容C21的一端与所述芯片U1接口GND相连后接地；所述芯片U1接口VIN与所述电容C21的另一端相连后，再分别与所述二极管D2、所述二极管D3的正极相连，所述二极管D2的负极连接充电器输出电压C+，所述二极管D3的负极连接电池BAT+。

2.根据权利要求1所述的一种新型0V充电电路，其特征是：所述芯片U1为LDO稳压IC，所述芯片U1接口VOUT输出电压为+5V，用于给BMS电路供电。

3.根据权利要求1所述的一种新型0V充电电路，其特征是：所述MOS管Q1和Q2为P沟道MOS管。

4.根据权利要求1所述的一种新型0V充电电路，其特征是：所述充电主回路的输出电压最小为6V。