CN217362566U - 一种电池保护电路及锂电池保护板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池保护电路及锂电池保护板，该电池保护电路包括：分压电路、信号发生电路、驱动电路、以及保护电路。分压电路根据外部温度变化生成电压变化信号，并为信号发生电路提供电压变化信号，信号发生电路接收的电压变化信号高于阈值时，输出高电平信号至驱动电路，驱动电路接收到高电平信号，控制保护电路动作，使得与所述保护电路连接的待监测电池对地短路从而实现电池过温保护。由此，本实用新型实施例提供的电池保护电路通过独立的硬件电路模块实现电池过温保护，出现故障时不会影响电池主电路工作，同时避免了软件失效的风险，使电池过温保护更安全、更可靠。

Description

一种电池保护电路及锂电池保护板

技术领域

本实用新型属于电力电子技术领域，具体涉及一种电池保护电路及锂电池保护板。

背景技术

随着锂电池技术的发展，锂电池在实际应用中越来越受到广泛关注，因此为了电池的安全与寿命，锂电池的有效保护自然也少不了，此时锂电池保护板在电池包内也是一个非常核心的部件之一，主要是对串联锂电池组的充放电起到保护的作用。

现阶段锂电池保护板设计主要是实现过充保护、过放保护、过温保护、过流保护以及短路保护等等。同时，在实现其具体保护时，通过常用软件和硬件结合的方式实现其保护。

其中，在上述锂电池保护板所能实现的保护功能中，过温保护一般集成在电量计芯片或一级控制芯片中。未设计过温二级保护功能，或仅仅使用软件监控温度来实现二级温度保护，在使用的过程中，软件失效可能性比较大，导致锂电池的使用出现危险。

发明内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种电池保护电路及锂电池保护板，以解决现有技术热监控保护电路设计中采用软件容易失效的技术问题。

本实用新型提出的技术方案如下：

本实用新型实施例第一方面提供一种电池保护电路，该电池保护电路包括：依次连接的分压电路、信号发生电路、驱动电路以及保护电路，所述分压电压接收外部温度变化生成电压变化信号，将所述电压变化信号输出至所述信号发生电路，所述信号发生电路接收的所述电压变化信号高于电压阈值时，输出高电平信号至所述驱动电路，所述驱动电路根据所述高电平信号控制所述保护电路动作，使得与所述保护电路连接的待监测电池对地短路。

可选地，所述分压电路包括：第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端连接所述第二电阻的一端以及所述信号发生电路的输入端，所述第一电阻的另一端接地，所述第二电阻的另一端连接外部电源。

可选地，所述第一电阻为热敏电阻，接收外部温度变化。

可选地，所述信号发生电路包括：触发器，所述触发器的输入端连接所述第一电阻的一端以及所述第二电阻的一端，所述触发器的输出端连接所述信号发生电路的输出端；当所述第一电阻为正温度系数热敏电阻时，所述触发器为施密特触发器，当所述第一电阻为负温度系数热敏电阻时，所述触发器为反相施密特触发器。

可选地，所述信号发生电路包括：比较器，所述比较器的同相输入端连接所述分压电路的输出端，所述比较器的反相输入端连接外部电源，接收外部输入的电压阈值，所述比较器的输出端连接所述信号发生电路的输出端。

可选地，所述驱动电路包括：三极管和第三电阻，所述三极管的栅极连接所述第三电阻的一端以及所述信号发生电路的输出端，所述三极管的源极连接所述第三电阻的另一端并接地，所述三极管的漏极连接所述驱动电路的输出端。

可选地，所述保护电路包括：三端保险丝，所述三端保险丝的电阻端连接所述驱动电路的输出端，所述三端保险丝的两个熔断端分别连接待监测电池的电芯正极以及待监测电池的输出端正极。

本实用新型实施例第二方面提供一种锂电池保护板，该锂电池保护板包括本实用新型实施例第一方面及第一方面任一项所述的电池保护电路。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型实施例提供的电池保护电路，设置分压电路、信号发生电路、驱动电路以及保护电路，分压电路根据外部温度变化生成电压变化信号，并为信号发生电路提供电压变化信号，信号发生电路接收的电压变化信号高于阈值时，输出高电平信号至驱动电路，驱动电路接收到高电平信号，控制保护电路动作，使得与所述保护电路连接的待监测电池对地短路，从而实现电池过温保护。由此，本实用新型实施例提供的电池保护电路通过独立的硬件电路模块实现电池过温保护，出现故障时不会影响电池主电路工作，同时避免了软件失效的风险，使电池过温保护更安全、更可靠。

本实用新型实施例提供的锂电池保护板，采用包含了分压电路、信号发生电路、驱动电路以及保护电路的电池保护电路，即采用独立的硬件模块与其他电路板隔离，不受其他电路布局限制，同时不会影响电池充放电性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1为本实用新型实施例中电池保护电路的结构框图；

图2为本实用新型实施例中电池保护电路的结构原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，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为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型实施例提供一种电池保护电路，如图1所示，该电池保护电路包括：分压电路1、信号发生电路2、驱动电路3、保护电路4，分压电路1连接信号发生电路2，用于为根据外部温度变化生成电压变化信号，为信号发生电路2提供电压变化信号；信号发生电路2连接驱动电路3，当信号发生电路2接收的电压变化信号高于阈值时，输出高电平信号至驱动电路3；驱动电路3连接保护电路4，当驱动电路3接收到高电平信号，控制保护电路4动作，使得与所述保护电路连接的待监测电池对地短路，从而实现电池过温保护。

本实用新型实施例提供的电池保护电路，设置分压电路、信号发生电路、驱动电路以及保护电路，分压电路根据外部温度变化生成电压变化信号，并为信号发生电路提供电压变化信号，信号发生电路接收的电压变化信号高于阈值时，输出高电平信号至驱动电路，驱动电路接收到高电平信号，控制保护电路动作，使得与所述保护电路连接的待监测电池对地短路，从而实现电池过温保护。由此，本实用新型实施例提供的电池保护电路通过独立的硬件电路模块实现电池过温保护，出现故障时不会影响电池主电路工作，同时避免了软件失效的风险，使电池过温保护更安全、更可靠。

在本实用新型实施例中，如图2所示，分压电路1包括：第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的一端连接第二电阻R2的一端以及信号发生电路2的输入端，第一电阻R1的另一端接地，第二电阻R2的另一端连接外部电源。

其中，第一电阻R1为PTC热敏电阻，作用为随着温度升高PTC热敏电阻内阻变大，阻值为10KΩ，选用型号为Murata PRF15BB103RB6RC；另外，第一电阻也可以选择阻值随温度增大而减小的NTC热敏电阻。本实用新型实施例对于第一电阻的具体选型不做限定，基于实际情况选择即可。第二电阻R2阻值为715KΩ，第二电阻与第一电阻R1串联形成分压电路，通过串联分压，当温度上升时，第一电阻R1阻值变大，同时加在第一电阻R1上的电压也变大。由此，当温度超过阈值时，则分压电路生成的电压变化信号也会超出阈值。

在本实用新型实施例中，如图2所示，信号发生电路2包括：比较器，所述比较器的同相输入端连接所述分压电路的输出端，当分压电路包括第一电阻和第二电阻时，比较器的同相输入端连接第一电阻的一端以及第二电阻的一端，所述比较器的反相输入端连接外部电源，接收外部输入的电压阈值，所述比较器的输出端连接所述信号发生电路的输出端。该比较器通过获取分压电路输出的电压变化信号与电压阈值进行比较，当该电压变化信号高于电压阈值时输出高电平信号。其中，该比较器的型号可以选择现有的任意一种比较器，本实用新型实施例对此不做限定。

采用比较器作为信号发生电路，虽然可以实现信号比较，但是比较器的抗干扰能力较差，噪声会导致输出电平不稳定，存在电平突变等问题。为了解决该问题，还可以采用触发器作为信号发生电路，提高电路的抗干扰能力。

其中，当采用触发器作为信号发生电路时，触发器可以采用施密特触发器，也可以采用反相施密特触发器。当第一电阻采用PTC热敏电阻时，触发器选择施密特触发器；当第一电阻采用NTC热敏电阻时，触发器选择反相施密特触发器。该触发器实现功能和比较器功能相同，均是实现电压的比较。

具体地，以触发器采用施密特触发器为例进行说明，触发器U1的引脚A为输入端，用于接收分压电路1输入的电压变化信号，即该输入端连接第一电阻的一端以及第二电阻的一端，触发器U1的引脚Y为输出端，用于输出高电平信号，触发器U1引脚的VCC为电源端，连接外部电源为触发器U1供电，同时根据供电电压，得到触发器U1触发阈值电压，触发器U1的引脚GND为接地端，引脚NC表示没有连接的引脚。其中，当采用施密特触发器时，可以选择SN74AUPIG17型号的触发器，实现高电平输出时间达到3ns至5ns。

在本实用新型实施例中，如图2所示，驱动电路3包括：三极管Q1和第三电阻R3，三极管Q1的栅极G连接第三电阻R3的一端以及信号发生电路2的输出端，三极管Q1的源极S连接第三电阻R3的另一端并接地，三极管Q1的漏极D连接驱动电路3的输出端。

其中，第三电阻R3选择阻值为100KΩ，型号为YAGEO RC0402JX－XX100KL，第三电阻R3作为下拉电阻，和三极管连接使用时能够将三极管Q1栅极电压下拉到0V，确保三极管Q1关断时不会自行导通；当三极管Q1接收到信号发生电路2输入的高电平信号后源极S和漏极D导通，具体地，三极管Q1可以选择Alpha&Omega AON2408－IRHS6242PBF型号的三极管，本实用新型对三极管的具体型号不做限定，只要能实现相应的功能即可。

在本实用新型实施例中，如图2所示，保护电路4包括：三端保险丝F400，三端保险丝F400的电阻端连接驱动电路3的输出端，三端保险丝F400的两个熔断端分别连接待监测电池的电芯正极以及待监测电池的输出端正极。

其中，三端保险丝F400选择型号为SONY SFH－1215P，此外，也可以为SONYSFH－1215B、Cyntec FB－5432－15A－C3C－C等型号。当三极管Q1源极S和漏极D导通之后，三端保险丝F400被下拉，待监测电池正极电路通过三端保险丝F400下拉出现对地短路，短路电流流经三端保险丝F400，使三端保险丝F400熔断，切断了待监测电池电芯正极与待监测电池输出端正极之间回路，外部不能再利用电芯充电或放电，起到了保护电池的作用。

本实用新型实施例还提供一种锂电池保护板，该锂电池保护板包括上述实施例所述的电池保护电路。

本实用新型实施例提供的锂电池保护板，采用包含了分压电路1、信号发生电路2、驱动电路3以及保护电路4的电池保护电路，即采用独立的硬件模块与其他电路板隔离，不受其他电路布局限制，同时不会影响电池充放电性能。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下对这些实施例进行各种变化、替换和修改，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本实用新型保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

此外，本实用新型的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本实用新型的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本实用新型描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本实用新型可以对它们进行应用。因此，本实用新型所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims (8)

1.一种电池保护电路，其特征在于，包括：依次连接的分压电路、信号发生电路、驱动电路以及保护电路，

所述分压电路接收外部温度变化生成电压变化信号，将所述电压变化信号输出至所述信号发生电路，所述信号发生电路接收的所述电压变化信号高于电压阈值时，输出高电平信号至所述驱动电路，所述驱动电路根据所述高电平信号控制所述保护电路动作，使得与所述保护电路连接的待监测电池对地短路。

2.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述分压电路包括：第一电阻和第二电阻，

所述第一电阻的一端连接所述第二电阻的一端以及所述信号发生电路的输入端，所述第一电阻的另一端接地，所述第二电阻的另一端连接外部电源。

3.根据权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，所述第一电阻为热敏电阻，接收外部温度变化。

4.根据权利要求3所述的电池保护电路，其特征在于，所述信号发生电路包括：触发器，所述触发器的输入端连接所述第一电阻的一端以及所述第二电阻的一端，所述触发器的输出端连接所述信号发生电路的输出端；

当所述第一电阻为正温度系数热敏电阻时，所述触发器为施密特触发器，当所述第一电阻为负温度系数热敏电阻时，所述触发器为反相施密特触发器。

5.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述信号发生电路包括：比较器，所述比较器的同相输入端连接所述分压电路的输出端，所述比较器的反相输入端连接外部电源，接收外部输入的电压阈值，所述比较器的输出端连接所述信号发生电路的输出端。

6.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述驱动电路包括：三极管和第三电阻，

所述三极管的栅极连接所述第三电阻的一端以及所述信号发生电路的输出端，所述三极管的源极连接所述第三电阻的另一端并接地，所述三极管的漏极连接所述驱动电路的输出端。

7.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述保护电路包括：三端保险丝，

所述三端保险丝的电阻端连接所述驱动电路的输出端，所述三端保险丝的两个熔断端分别连接待监测电池的电芯正极以及待监测电池的输出端正极。

8.一种锂电池保护板，其特征在于，包括：权利要求1－7任一项所述的电池保护电路。

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