CN216121851U - 一种两串电池的三线制充电结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种两串电池的三线制充电结构，其包括电量计、两串电池和充电器；所述两串电池包括第一串电池和第二串电池，所述两串电池串联后的中间级连接有第一充电线路，所述两串电池的正负两端分别连接有第二充电线路和第三充电线路，所述第一充电线路、第二充电线路和第三充电线路都与所述充电器的输出端连接；所述电量计，分别与所述充电器和两串电池连接，用于检测所述两串电池的电芯电压，并反馈给所述充电器。本实用新型解决了常规均衡能力弱的问题，保证了满充时电池完全均衡，且无均衡温升干扰。本实用新型可以广泛在电池技术领域中应用。

Description

一种两串电池的三线制充电结构

技术领域

本实用新型涉及一种电池技术领域，特别是关于一种两串电池的三线制充电结构。

背景技术

目前两串电池电压均衡采用放电均衡，由于均衡电流小，均衡能力较弱，特别是在FFC充电时间短的情况下，充电已结束，但两个电芯的压差仍未均衡到理想值；且放电均衡时均衡回路中的器件发热，影响温度检测。

现急需提供一种能解决放电均衡能力弱且均衡发热问题的充电结构。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种两串电池的三线制充电结构，其解决了常规均衡能力弱的问题，保证了满充时电池完全均衡，且无均衡温升干扰。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种两串电池的三线制充电结构，其包括电量计、两串电池和充电器；所述两串电池包括第一串电池和第二串电池，所述两串电池串联后的中间级连接有第一充电线路，所述两串电池的正负两端分别连接有第二充电线路和第三充电线路，所述第一充电线路、第二充电线路和第三充电线路都与所述充电器的输出端连接；所述电量计，分别与所述充电器和两串电池连接，用于检测所述两串电池的电芯电压，并反馈给所述充电器。

进一步，所述充电器的输出端设置有正极引脚PACK+、负极引脚PACK-和中间级引脚PACKM。

进一步，所述第一充电线路的输入端与所述充电器输出端的引脚PACKM端连接，所述第二充电线路与所述充电器输出端的引脚PACK+端连接，所述第三充电线路与所述充电器输出端的引脚PACK-端连接。

进一步，所述三线制充电结构还包括充电保护模块；所述充电保护模块设置在所述第二充电线路和第三充电线路上，且所述充电保护模块的受控端与所述电量计连接。

进一步，所述充电保护模块由第一组MOS管和第二组MOS管构成。

进一步，所述第一组MOS管连接在所述第二充电线路上，分别与所述第一串电池和所述充电器的引脚PACK+端连接，用于对电池的正端进行保护；所述第二组MOS管连接在所述第三充电线路上，分别与所述第二串电池和所述充电器的引脚PACK-端连接，用于对电池的负端进行保护；所述第一组MOS管和第二组MOS管的受控端均与所述电量计连接，由所述电量计控制各组MOS管的工作状态。

进一步，所述第一组MOS管采用高压MOS管。

进一步，所述电量计与所述充电器之间通过数据线SDA和时钟线SCL连接。

进一步，所述电量计分别与所述两串电池的正端、负端以及所述两串电池的中间级连接，用于检测所述两串电池的电芯电压。

进一步，所述电量计采用带保护功能的GAUGE IC。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本实用新型由于设置有电量计，该电量计将检测到的两串电池的电芯电压反馈至充电器，充电器根据接收到的两电芯电压对两串电池充电调节，实现了电池电压均衡能力更强，保证了电池充完电后电压完全平衡。

2、本实用新型采用的电量计分别采集两串电池的正负端电压及两串电池之间的电压，以有效保证电池从充电开始到充电结束，电压差一直保持在规格值以内。

3、本实用新型没有设置额外的均衡电路，通过电量计和充电保护模块实现电路均衡，仅充电回路发热，因此避免了现有技术中设置的额外均衡电路发热造成温度检测异常的问题。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型提供一种两串电池的三线制充电结构，其包括电量计、两串电池和充电器。其中：

充电器的输出端设置有三个引脚PIN：正极引脚PACK+、负极引脚PACK-和中间级引脚PACKM；三个引脚与充电器的正极、负极和中间级三个充电口分别对应设置。

两串电池包括第一串电池CELL1和第二串电池CELL2，两串电池串联后的中间级连接有第一充电线路，两串电池的正负两端分别连接有第二充电线路和第三充电线路，该第一充电线路、第二充电线路和第三充电线路均与充电器的输出端连接；具体为：

该第一充电线路的输入端与充电器输出端的引脚PACKM端连接；第二充电线路与充电器输出端的引脚PACK+端连接、第三充电线路与充电器输出端的引脚PACK-端连接；进而实现在两电芯间形成两条充电回路分别对两个电芯同时充电；

电量计，分别与充电器和两串电池连接，用于检测两串电池的电芯电压，并实时反馈给充电器，充电器根据反馈的电压动态调整对应电芯的充电电流，使两电芯的电压差从充电开始到充电结束均可保持在预先设定的规格值以内。

在一个优选的实施例中，该三线制充电结构还包括充电保护模块。充电保护模块设置在第二充电线路和第三充电线路上，且充电保护模块的受控端与电量计连接，用于对两串电池进行充电保护。

优选的，充电保护模块由第一组MOS管和第二组MOS管构成。第一组MOS管连接在第二充电线路上，分别与第一串电池和充电器的引脚PACK+端连接，用于对电池的正端进行保护；第二组MOS管连接在第三充电线路上，分别与第二串电池和充电器的引脚PACK-端连接，用于对电池的负端进行保护。第一组MOS管和第二组MOS管的受控端均与电量计连接，由电量计控制各组MOS管的工作状态。使用时，电池的正端电压、耐受电压、电芯电压和充电电压相叠加，并产生电压差后，充电保护模块启动充电。

在本实施例中，优选的，第一组MOS管采用高压MOS管，第二组MOS管采用常规MOS管。其中，高压为20～30V，常规电压为8～12V。

在一个优选的实施例中，电量计与充电器之间通过数据线SDA和时钟线SCL连接；电量计通过数据线SDA和时钟线SCL将检测到的两串电池的电芯电压数据传输至充电器。

在一个优选的实施例中，电量计分别与两串电池的正端、负端以及两串电池的中间级连接，用于检测两串电池的电芯电压，以保持两电芯电压同步。

上述各实施例中，电量计优选为带保护功能的GAUGE IC。

本实用新型在使用时，由GAUGE IC控制MOS1、MOS2两组MOS管，分别对CELL1及CELL2进行充电保护，放电时则保持MOS2常开，用MOS1进行保护。充电时输出端分别用三个PIN(PACK+/PACK-/PACKM)与CHARGE IC连接进行充电。放电时只使用PACK+/PACK-两个接口。具体为：

当充电开始后，电量计将检测到的电芯电压实时传输至充电器；当两电芯电压不一致时，充电器分别对两个电芯的充电电流进行调整：(1)若此时充电电流均在上限电流时，则降低电芯电压较高的电流进行充电；(2)若此时充电电流较小时，则升高电芯电压较低的电流进行充电，若计算升高后的电流将超出充电上限电流，则升高电芯电压较低充电电流至上限电流，同时降低电芯电压较高的充电电流，若未超出上限电流，则只升高电芯电压较低的充电电流至计算值；以此调节保持两电芯电压同步。

当CELL1出现充电过流时，GAUGE IC关断MOS1以保护CELL1，同时也关断MOS2以防因充电器异常损坏CELL2；同理，当CELL2出现充电过流时，也会关断MOS2及MOS1。

当CELL1出现过充时，GAUGE IC关断MOS1以保护CELL1，同时若CELL2未达到过充时，MOS2持续开启，CELL2继续充电至与CELL1相同的电压或充电至截止条件；同理，当CELL2出现过充时，保护原理相同。

放电时，通过PACK+/PACK-进行放电，PACKM不接入放电回路。

放电时，MOS2保持常开状态，MOS1用作常规保护，当出现过放、放电过流、短路时，GAUGE IC关断MOS1以进行保护。

永久失效：当检测到MOS1损坏时(当充放电保护触发后，***仍能检测到对应充放电电流，则认为MOS损坏，保护失效)，GAUGE IC将永久关闭MOS2，电池不能进行充放电。

综上，本实用新型解决了放电均衡能力弱及均衡发热的问题。本实用新型采用三线平衡充电结构，一方面可以满足两串的快充要求，另一方面解决了常规均衡能力弱的问题，保证满充时电池完全均衡，且无均衡温升干扰。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本实用新型技术方案的基础上，凡根据本实用新型原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种两串电池的三线制充电结构，其特征在于，包括电量计、两串电池和充电器；

所述两串电池包括第一串电池和第二串电池，所述两串电池串联后的中间级连接有第一充电线路，所述两串电池的正负两端分别连接有第二充电线路和第三充电线路，所述第一充电线路、第二充电线路和第三充电线路都与所述充电器的输出端连接；

所述电量计，分别与所述充电器和两串电池连接，用于检测所述两串电池的电芯电压，并反馈给所述充电器。

2.如权利要求1所述三线制充电结构，其特征在于，所述充电器的输出端设置有正极引脚PACK+、负极引脚PACK-和中间级引脚PACKM。

3.如权利要求2所述三线制充电结构，其特征在于，所述第一充电线路的输入端与所述充电器输出端的引脚PACKM端连接，所述第二充电线路与所述充电器输出端的引脚PACK+端连接，所述第三充电线路与所述充电器输出端的引脚PACK-端连接。

4.如权利要求1所述三线制充电结构，其特征在于，所述三线制充电结构还包括充电保护模块；所述充电保护模块设置在所述第二充电线路和第三充电线路上，且所述充电保护模块的受控端与所述电量计连接。

5.如权利要求4所述三线制充电结构，其特征在于，所述充电保护模块由第一组MOS管和第二组MOS管构成。

6.如权利要求5所述三线制充电结构，其特征在于，所述第一组MOS管连接在所述第二充电线路上，分别与所述第一串电池和所述充电器的引脚PACK+端连接，用于对电池的正端进行保护；所述第二组MOS管连接在所述第三充电线路上，分别与所述第二串电池和所述充电器的引脚PACK-端连接，用于对电池的负端进行保护；所述第一组MOS管和第二组MOS管的受控端均与所述电量计连接，由所述电量计控制各组MOS管的工作状态。

7.如权利要求5或6所述三线制充电结构，其特征在于，所述第一组MOS管采用高压MOS管。

8.如权利要求1所述三线制充电结构，其特征在于，所述电量计与所述充电器之间通过数据线SDA和时钟线SCL连接。

9.如权利要求1所述三线制充电结构，其特征在于，所述电量计分别与所述两串电池的正端、负端以及所述两串电池的中间级连接，用于检测所述两串电池的电芯电压。

10.如权利要求1所述三线制充电结构，其特征在于，所述电量计采用带保护功能的GAUGE IC。

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