CN217010373U - 锂电池充电保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂电池充电保护电路，包括串联充电控制电路和并联充电控制电路，串联充电控制电路的电源输出端与充电锂电池的充电端连接，串联充电控制电路的控制端与控制器连接，以对锂电池进行充电控制；并联充电控制电路的电源输入端与所述输入电源连接，并联充电控制电路的电源输出端与参考地连接，并联充电控制电路的控制端与控制器和/或故障检测电路连接，以对所述锂电池进行充电保护。由于采用一次串联充电控制电路串联在充电回路中，二次并联充电控制电路并联在输入电源的两端，当一次串联充电控制电路由于异常情况失效时，可通过控制二次并联充电控制电路导通，将充电器的两端短路，使得充电器进入短路保护状态。

Description

锂电池充电保护电路

技术领域

本实用新型涉及锂电池充电技术领域，尤其涉及一种锂电池充电保护电路。

背景技术

参阅图1，现有的锂电池保护电路中，主要是通过两级开关电路来对锂电池充电进行保护控制。其中第一级保护电路CH_EN信号端通过连接控制器，有控制器检测到锂电池出现异常时，启动保护控制。第二级保护电路通过CO 端连接异常检测电路，通过硬件方式检测到锂电池出现异常时，开启保护控制。其具体工作原理为：当***充电器时，单片机控制器会检测到充电器已***，同时会检测各节电压，温度均正常时会输出控制信号即CH_EN＝1(Q2 导通)；各节电池电压正常时，二级控制保护电路也会输出控制信号即CO＝1 (Q1导通),这样就可以给电池包充电，若电池包单节电池电压达到一次过充保护点时，单片机输出低电平控制信号即CH_EN＝0,单片机进入待机状态；若一次保护MOS已失效(Q2导通)，如MOS击穿等，充电器还会继续给电池包充电，当达到二次过充保护点,二级过充保护电路输出控制信号即CO＝0 (Q1截止),这样就可以禁止给电池包充电，从而达到保护电池。

由于两级保护电路都将充电MOS开关管串联在充电主回路中，这种电路结构会因为充电器高压或大电流时，使一次充电MOS开关管和二次充电MOS 开关管同时失效，导致充电不能保护，从而发生安全事故。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种锂电池充电保护电路。

为实现上述目的，根据本实用新型实施例的锂电池充电保护电路，所述锂电池充电保护电路包括：

串联充电控制电路，所述串联充电控制电路的电源输入端用于与输入电源连接，所述串联充电控制电路的电源输出端与充电锂电池的充电端连接，所述串联充电控制电路的控制端与控制器连接，以对锂电池进行充电控制；

并联充电控制电路，所述并联充电控制电路的电源输入端与所述输入电源连接，所述并联充电控制电路的电源输出端与参考地连接，所述并联充电控制电路的控制端与控制器和/或故障检测电路连接，以对所述锂电池进行充电保护。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述串联充电控制电路包括：

开关MOS管Q1，所述开关MOS管Q1的源极与所述输入电源连接，所述开关MOS管Q1的漏极与所述充电锂电池连接，所述开关MOS管Q1的栅极通过电阻R2与控制器连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述串联充电控制电路还包括：

驱动MOS管Q2，所述驱动MOS管Q1的栅极通过所述电阻R2及驱动MOS 管Q2与控制器连接；其中，

所述驱动MOS管Q2的源极通过电阻R2与所述开关MOS管Q1的栅极连接，所述驱动MOS管Q2的漏极与参考地连接，所述驱动MOS管Q2的漏极还通过电阻R7与所述驱动MOS管Q2的栅极连接，所述驱动MOS管Q2的栅极通过电阻R5与控制器的第一控制端连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述串联充电控制电路还包括：

单向导通二极管D1，所述开关MOS管Q1的漏极通过所述单向导通二极管D1与所述充电锂电池连接；其中，所述开关MOS管Q1的漏极与所述单向导通二极管D1的阳极连接，所述单向导通二极管D1的阴极与所述充电锂电池连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述并联充电控制电路包括：

电阻R3，所述电阻R3的一端与所述输入电源连接；

开关MOS管Q3，所述开关MOS管Q3的源极与所述电阻R3的另一端连接，所述开关MOS管Q3的漏极与参考地连接，所述MOS管Q3的漏极还通过电阻 R8与所述MOS管Q3的栅极连接，所述MOS管Q3的栅极还通过电阻R6与所述控制器的第二控制端连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述并联充电控制电路还包括：

二极管D3，所述MOS管Q3的栅极还通过电阻R6及二极管D3与所述控制器的第二控制端连接；其中，所述MOS管Q3的栅极通过电阻R6与所述二极管D3的阴极连接，所述二极管D3的阳极与所述控制器的第二控制端连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述并联充电控制电路还包括：

二极管D2，所述MOS管Q3的栅极还通过电阻R4及二极管D2与所述充电故障检测电路连接；其中，所述MOS管Q3的栅极通过电阻R4与所述二极管 D2的阴极连接，所述二极管D2的阳极与所述充电故障检测电路连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述并联充电控制电路还包括：

电容C1，所述电容C1的一端与所述输入电源连接，所述电容C1的另一端与参考地连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述开关MOS管Q1为P沟道 MOS晶体管；

所述驱动MOS管Q2为P沟道MOS晶体管。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述开关MOS管Q3为P沟道 MOS晶体管。

本实用新型实施例提供的锂电池保护电路，通过串联充电控制电路的电源输入端用于与输入电源连接，电源输出端与充电锂电池的充电端连接，所述串联充电控制电路的控制端与控制器连接，以对锂电池进行充电控制；并联充电控制电路的电源输入端与所述输入电源连接，所述并联充电控制电路的电源输出端与参考地连接，所述并联充电控制电路的控制端与控制器和/ 或故障检测电路连接，以对所述锂电池进行充电保护。由于采用一次串联充电控制电路串联在充电回路中，二次并联充电控制电路并联在输入电源的两端，当一次串联充电控制电路由于异常情况失效时，可通过控制二次并联充电控制电路导通，将充电器的两端短路，使得充电器进入短路保护状态，停止对锂电池充电。避免出现锂电池由于过充而导致安全事故发生。

附图说明

图1为现有技术中锂电池充电保护电路结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的锂电池充电保护电路结构框图。

附图标记

串联充电控制电路10；

并联充电控制电路20。

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参阅图2，本实用新型实施例提供一种锂电池充电保护电路，包括：串联充电控制电路10和并联充电控制电路20，所述串联充电控制电路10的电源输入端用于与输入电源(输入电源正端)连接，所述串联充电控制电路10的电源输出端与充电锂电池的充电端(充电锂电池正端)连接，所述串联充电控制电路10的控制端与控制器连接，以对锂电池进行充电控制；如图2中所示，所述串联充电控制电路10为一次充电保护电路。当控制器检测到锂电池出现充电异常时，可通过输出控制信号来控制串联充电控制电路10开路。从而将充电回路断开，从而停止对锂电池充电，从而起到以及保护作用。

所述并联充电控制电路20的电源输入端与所述输入电源(输入电源正端) 连接，所述并联充电控制电路20的电源输出端与参考地(充电锂电池负端) 连接，所述并联充电控制电路20的控制端与控制器和/或故障检测电路连接，以对所述锂电池进行充电保护。在充电过程中，串联在充电回路上的充电电路可能会出现由于充电器高电压或大电流的情况导致串联在充电回路上的串联充电控制电路10出现失效的情况。此时，在一次充电保护电路失效以后，充电电源会继续为所述锂电池充电。如此，可能会出现过充等情况，甚至高温着火危险出现。在控制器或者故障检测电路检测到锂电池充电异常时，通过控制所述并联充电控制电路20工作，以对进行二次保护。由于并联充电控制电路20并联在输入电源的两端，在电路处于充电状态时，并联充电控制电路20处于断路的非工作状态，因此不受充电器的高电压和大电流的影响。在串联充电控制电路10出现失效后。二次并联充电控制电路20并联在输入电源的两端，当一次串联充电控制电路10由于异常情况失效时，可通过控制二次并联充电控制电路20导通，将充电器的两端短路，使得充电器进入短路保护状态，停止对锂电池充电。避免出现锂电池由于过充而导致安全事故发生。

本实用新型实施例提供的锂电池保护电路，通过串联充电控制电路10的电源输入端用于与输入电源连接，电源输出端与充电锂电池的充电端连接，所述串联充电控制电路10的控制端与控制器连接，以对锂电池进行充电控制；并联充电控制电路20的电源输入端与所述输入电源连接，所述并联充电控制电路20的电源输出端与参考地连接，所述并联充电控制电路20的控制端与控制器连接，以对所述锂电池进行充电保护。由于采用一次串联充电控制电路 10串联在充电回路中，二次并联充电控制电路20并联在输入电源的两端，当一次串联充电控制电路10由于异常情况失效时，可通过控制二次并联充电控制电路20导通，将充电器的两端短路，使得充电器进入短路保护状态，停止对锂电池充电。避免出现锂电池由于过充而导致安全事故发生。

所述串联充电控制电路10包括：开关MOS管Q1，所述开关MOS管Q1的源极与所述输入电源连接，所述开关MOS管Q1的漏极与所述充电锂电池连接，所述开关MOS管Q1的栅极通过电阻R2与控制器连接。通过将开关MOS 管Q1设置在充电回路上。这样可通过控制器输出控制信号，来通过所述开关MOS管Q1的栅极进行控制。从而控制开关MOS管Q1的栅极的导通或断开，实现对锂电池的充电保护控制。

所述串联充电控制电路10还包括：驱动MOS管Q2，所述驱动MOS管Q1 的栅极通过所述电阻R2及驱动MOS管Q2与控制器连接；其中，所述驱动MOS 管Q2的源极通过电阻R2与所述开关MOS管Q1的栅极连接，所述驱动MOS管 Q2的漏极与参考地连接，所述驱动MOS管Q2的漏极还通过电阻R7与所述驱动MOS管Q2的栅极连接，所述驱动MOS管Q2的栅极通过电阻R5与控制器的第一控制端连接。通过所述驱动MOS管Q2可对所述开关MOS管Q1进行驱动控制，以控制所述开关MOS管Q1快速导通或者断开。由于充电回路在充电时的充电电流相对较大。通过控制器之间输出控制信号来对开关MOS管Q1进行导通或断开控制，由于控制器的输出信号端CH_EN的控制电流信号相对较小。通过所述驱动MOS管Q2可将控制器的输出信号端CH_EN的控制信号进行放大后，驱动所述开关MOS管Q1快速导通或者断开。

所述串联充电控制电路10还包括：单向导通二极管D1，所述开关MOS 管Q1的漏极通过所述单向导通二极管D1与所述充电锂电池连接；其中，所述开关MOS管Q1的漏极与所述单向导通二极管D1的阳极连接，所述单向导通二极管D1的阴极与所述充电锂电池连接。通过所述单向导通二极管D1设置在充电回路上，可对充电电流进行单向导通，并出现充电时电流反灌的异常现象。

所述并联充电控制电路20包括：电阻R3、开关MOS管Q3，所述电阻R3 的一端与所述输入电源连接；通过电阻R3设置在并联回路上，可最为一定的限流作用。所述开关MOS管Q3的源极与所述电阻R3的另一端连接，所述开关MOS管Q3的漏极与参考地连接，所述MOS管Q3的漏极还通过电阻R8与所述MOS管Q3的栅极连接，所述MOS管Q3的栅极还通过电阻R6与所述控制器的第二控制端连接。通过所述开关MOS管Q3设置在并联保护回路上，可对并联保护回路进行开关控制。在锂电池正常充电时，控制器可控制开关MOS管 Q3处于断开状态。而当充电回路出现异常时，控制器则控制MOS管Q3导通，以将锂电池充电回路短路，锂电池充电回路不再充电。另外，由于MOS管Q3 导通后，将充电器的两端下拉到接近短路状态，充电器进入保护状态，充电器打嗝输出，这样就可以禁止充电从而达到保护电池。

所述并联充电控制电路20还包括：二极管D3，所述MOS管Q3的栅极还通过电阻R6及二极管D3与所述控制器的第二控制端连接；其中，所述MOS 管Q3的栅极通过电阻R6与所述二极管D3的阴极连接，所述二极管D3的阳极与所述控制器的第二控制端连接。

所述并联充电控制电路20还包括：二极管D2，所述MOS管Q3的栅极还通过电阻R4及二极管D2与所述充电故障检测电路连接；其中，所述MOS管 Q3的栅极通过电阻R4与所述二极管D2的阴极连接，所述二极管D2的阳极与所述充电故障检测电路连接。通过二极管D3和二极管D2可分别连接两个控制信号端。如控制器的第二控制端和充电故障检测电路的故障信号输出端。这样，可在控制器或充电故障检测信号出现异常时。输出控制信号至MOS管Q3的栅极，对MOS管Q3进行导通控制，实现两路信号的共同控制，软、硬件的输出保护控制，提供安全性。

所述并联充电控制电路20还包括：电容C1，所述电容C1的一端与所述输入电源连接，所述电容C1的另一端与参考地连接。通过所述电容C1并联在输入电源的两端。可对充电器的输入电源进行高压脉冲信号滤波。避免高压脉冲信号将开关MOS管Q1损坏。

所述开关MOS管Q1为P沟道MOS晶体管；所述驱动MOS管Q2为P沟道 MOS晶体管。所述开关MOS管Q3为P沟道MOS晶体管。

具体工作过程为，当***充电器时，单片机控制器检测到充电器已***，同时检测各节电压，温度均正常时会输出控制信号即CH_EN＝1，DIS_EN＝0 (Q1导通，Q3截止)；各节电池电压正常时，二次控制保护电路也会输出低电平控制信号即CO＝0(Q3截止),这样就可以给电池包充电，若电池包单节电池电压达到一次过充保护点时，单片机控制器输出低电平控制信号即 CH_EN＝0(Q1截止),单片机控制器继续检测电池电压60S，若电池电压已降低说明一次保护正常进入待机状态；若电池电压还在上升，说明一次保护 MOS已失效(Q1导通)，如MOS击穿等，单片机控制器继续检测电池电压，当达到二次过充保护点,二次过充保护电路输出控制信号即CO＝1(Q3导通), 同时软件也会输出控制信号DIS_EN＝1(Q3导通),这样可以使充电器的CH+ 对CH-短路，可以使充电器打嗝输出，这样就可以禁止充电从而达到保护电池。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种锂电池充电保护电路，其特征在于，包括：

串联充电控制电路，所述串联充电控制电路的电源输入端用于与输入电源连接，所述串联充电控制电路的电源输出端与充电锂电池的充电端连接，所述串联充电控制电路的控制端与控制器连接，以对锂电池进行充电控制；

并联充电控制电路，所述并联充电控制电路的电源输入端与所述输入电源连接，所述并联充电控制电路的电源输出端与参考地连接，所述并联充电控制电路的控制端与控制器和/或充电故障检测电路连接，以对所述锂电池进行充电保护。

2.根据权利要求1所述的锂电池充电保护电路，其特征在于，所述串联充电控制电路包括：

开关MOS管Q1，所述开关MOS管Q1的源极与所述输入电源连接，所述开关MOS管Q1的漏极与所述充电锂电池连接，所述开关MOS管Q1的栅极通过电阻R2与控制器连接。

3.根据权利要求2所述的锂电池充电保护电路，其特征在于，所述串联充电控制电路还包括：

驱动MOS管Q2，所述驱动MOS管Q1的栅极通过所述电阻R2及驱动MOS管Q2与控制器连接；其中，

所述驱动MOS管Q2的源极通过电阻R2与所述开关MOS管Q1的栅极连接，所述驱动MOS管Q2的漏极与参考地连接，所述驱动MOS管Q2的漏极还通过电阻R7与所述驱动MOS管Q2的栅极连接，所述驱动MOS管Q2的栅极通过电阻R5与控制器的第一控制端连接。

4.根据权利要求3所述的锂电池充电保护电路，其特征在于，所述串联充电控制电路还包括：

单向导通二极管D1，所述开关MOS管Q1的漏极通过所述单向导通二极管D1与所述充电锂电池连接；其中，所述开关MOS管Q1的漏极与所述单向导通二极管D1的阳极连接，所述单向导通二极管D1的阴极与所述充电锂电池连接。

5.根据权利要求1所述的锂电池充电保护电路，其特征在于，所述并联充电控制电路包括：

电阻R3，所述电阻R3的一端与所述输入电源连接；

开关MOS管Q3，所述开关MOS管Q3的源极与所述电阻R3的另一端连接，所述开关MOS管Q3的漏极与参考地连接，所述MOS管Q3的漏极还通过电阻R8与所述MOS管Q3的栅极连接，所述MOS管Q3的栅极还通过电阻R6与所述控制器的第二控制端连接。

6.根据权利要求5所述的锂电池充电保护电路，其特征在于，所述并联充电控制电路还包括：

二极管D3，所述MOS管Q3的栅极还通过电阻R6及二极管D3与所述控制器的第二控制端连接；其中，所述MOS管Q3的栅极通过电阻R6与所述二极管D3的阴极连接，所述二极管D3的阳极与所述控制器的第二控制端连接。

7.根据权利要求6所述的锂电池充电保护电路，其特征在于，所述并联充电控制电路还包括：

二极管D2，所述MOS管Q3的栅极还通过电阻R4及二极管D2与所述充电故障检测电路连接；其中，所述MOS管Q3的栅极通过电阻R4与所述二极管D2的阴极连接，所述二极管D2的阳极与所述充电故障检测电路连接。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的锂电池充电保护电路，其特征在于，所述并联充电控制电路还包括：

电容C1，所述电容C1的一端与所述输入电源连接，所述电容C1的另一端与参考地连接。

9.根据权利要求3所述的锂电池充电保护电路，其特征在于，所述开关MOS管Q1为P沟道MOS晶体管；

所述驱动MOS管Q2为P沟道MOS晶体管。

10.根据权利要求5所述的锂电池充电保护电路，其特征在于，

所述开关MOS管Q3为P沟道MOS晶体管。

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