CN203071566U - 一种锂电池组的保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于电子电路设计领域，提供了一种锂电池组的保护电路。该锂电池组的保护电路在利用过充/过放保护电路实现过充/过放功能的同时，还通过第一开关电路、第二开关电路和加热丝R1的串联，实现了锂电池组的低温加热功能，从而保证了锂电池组的正常充放电，特别适用于对作为机动车启动电源的锂电池的过充/过放保护。这样，即便在第一开关电路闭合后，用户忘记了触发第二外部操作信号，由于过充/过放保护电路的过放保护功能，也不会造成锂电池组的过放，保证了锂电池组的安全。
Description
技术领域
本实用新型属于电子电路设计领域，尤其涉及一种锂电池组的保护电路。
背景技术
随着现代社会的发展，人们对环境保护越来越重视。传统的铅酸电池在生产及使用过程中容易对环境造成污染，而锂电池因其重量轻、安全性高、循环寿命长、放电倍率高而无污染等优点，被广泛应用在混合动力车、纯电动车、通讯基站储能、风能、太阳能储能等领域。
但由于锂电池本身无法承受过充电或过放电，因此在实际使用中，需要为锂电池加装保护板才可使用。根据传统铅酸电池的使用经验，在低温环境下，电池放电能力有所下降，锂电池也存在同样的问题，而现有的锂电池的保护板并不具备低温加热功能，使得锂电池在低温下无法正常工作，造成了用户使用不便的问题。例如，若锂电池作为机动车的启动电源，则在低温下，机动车将存在发动机启动困难、甚至无法启动的问题，给用户带来极大的不便。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种锂电池组的保护电路，旨在解决现有的锂电池的保护板不具有低温加热功能，使得锂电池无法在低温下正常工作的问题。
本实用新型是这样实现的，一种锂电池组的保护电路，所述锂电池组包括至少一节锂电池，所述保护电路包括电热丝R1，所述保护电路还包括：
过充/过放保护电路，所述过充/过放保护电路的正输入端子连接所述锂电池组的正极和充放电正引脚，所述过充/过放保护电路的负输入端子连接所述锂电池组的负极，所述过充/过放保护电路的输出端子连接充放电负引脚；
与所述电热丝R1串联，由外部操作信号控制闭合与否的第一开关电路；
与所述电热丝R1和所述第一开关电路共同串联在所述充放电正引脚和所述充放电负引脚之间，在环境温度低于预设值时闭合并当环境温度达到所述预设值时断开的第二开关电路。
其中，所述第一开关电路可以包括：手动开关K1，所述手动开关K1与所述电热丝R1串联。
此时，所述第二开关电路可以包括：温度开关T1，温度开关T1与所述电热丝R1和所述手动开关K1共同串联在所述充放电正引脚和所述充放电负引脚之间。
在一种情况下，所述过充/过放保护电路可以包括常闭开关S1、电阻R2、电阻R3、NPN型的三极管Q1、NPN型的三极管Q2、N沟道增强型的MOS管Q3、N沟道增强型的MOS管Q4、二极管D1、以及并联在所述锂电池组中每一锂电池两端的驱动电路；
所述常闭开关S1的一端连接所述锂电池组的正极和所述充放电正引脚，所述常闭开关S1的另一端通过所述电阻R2连接所述三极管Q1的集电极，所述常闭开关S1的另一端同时通过所述电阻R3连接所述三极管Q2的集电极；所述三极管Q1的基极连接所述驱动电路的过放保护信号输出端子，所述三极管Q1的发射极连接所述锂电池组的负极；所述MOS管Q3的源极连接所述三极管Q1的发射极，所述MOS管Q3的栅极连接所述三极管 Q1的集电极；所述三极管Q2的基极通过所述二极管D1连接所述驱动电路的过充保护信号输出端子，且所述三极管Q2的基极连接所述二极管D1的阴极，所述三极管Q2的发射极连接所述充放电负引脚；所述MOS管Q4的源极连接所述三极管Q2的发射极，所述MOS管Q4的栅极连接所述三极管 Q2的集电极，所述MOS管Q4的漏极连接所述MOS管Q3的漏极。
在另一种情况下，所述过充/过放保护电路可以包括常闭开关S1、电阻R2、电阻R3、NPN型的三极管Q1、NPN型的三极管Q2、第一MOS管组、第二MOS管组、二极管D1、以及并联在所述锂电池组中每一锂电池两端的驱动电路，且所述第一MOS管组包括至少两个并联连接的N沟道增强型的MOS管、所述第二MOS管组包括至少两个并联连接的N沟道增强型的MOS管；
所述常闭开关S1的一端连接所述锂电池组的正极和所述充放电正引脚，所述常闭开关S1的另一端通过所述电阻R2连接所述三极管Q1的集电极，所述常闭开关S1的另一端同时通过所述电阻R3连接所述三极管Q2的集电极；所述三极管Q1的基极连接所述驱动电路的过放保护信号输出端子，所述三极管Q1的发射极连接所述锂电池组的负极；所述第一MOS管组的源极连接所述三极管Q1的发射极，所述第一MOS管组的栅极连接所述三极管 Q1的集电极；所述三极管Q2的基极通过所述二极管D1连接所述驱动电路的过充保护信号输出端子，且所述三极管Q2的基极连接所述二极管D1的阴极，所述三极管Q2的发射极连接所述充放电负引脚；所述第二MOS管组的源极连接所述三极管Q2的发射极，所述第二MOS管组的栅极连接所述三极管 Q2的集电极，所述第二MOS管组的漏极连接所述第一MOS管组的漏极。
上述两种情况下，所述驱动电路可以包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、PNP型的三极管Q5、PNP型的三极管Q6、电容C1、电池保护芯片；
所述电池保护芯片的型号是S8261，所述电池保护芯片的正电源输入引脚通过所述电阻R4连接锂电池的正极，并通过所述电容C1连接锂电池的负极，所述电池保护芯片的负电源输入引脚连接锂电池的负极，所述电池保护芯片的第一CMOS输出端子通过所述电阻R5连接所述三极管Q5的基极，所述电池保护芯片的第二CMOS输出端子通过所述电阻R6连接所述三极管Q6的基极；所述三极管Q5的发射极连接锂电池的正极，所述三极管Q5的集电极连接所述电阻R7的一端，所述电阻R7的另一端作为所述驱动电路的所述过充保护信号输出端子；所述三极管Q6的发射极连接锂电池的正极，所述三极管Q6的集电极连接所述电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端作为所述驱动电路的所述过放保护信号输出端子。
上述锂电池组的保护电路中，所述锂电池组可以是作为机动车启动电源的锂电池组。
本实用新型提供的锂电池组的保护电路在利用过充/过放保护电路实现过充/过放功能的同时，还通过第一开关电路、第二开关电路和加热丝R1的串联，实现了锂电池组的低温加热功能，从而保证了锂电池组的正常充放电，特别适用于对作为机动车启动电源的锂电池的过充/过放保护。这样，即便在第一开关电路闭合后，用户忘记了触发第二外部操作信号，由于过充/过放保护电路的过放保护功能，也不会造成锂电池组的过放，保证了锂电池组的安全。
附图说明
图1是本实用新型实施例一提供的锂电池组的保护电路的电路图；
图2是本实用新型实施例二提供的锂电池组的保护电路的电路图；
图3是本实用新型实施例三提供的锂电池组的保护电路的电路图；
图4是图3中驱动电路的电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
针对现有技术存在的问题，本实用新型提出的锂电池组的保护电路通过第一开关电路、第二开关电路和加热丝的串联，实现了低温加热功能。以下将结合实施例详细说明本实用新型的实现方式：
实施例一
本实用新型实施例一提供了一种锂电池组的保护电路，如图1所示，包括电热丝R1，还包括：过充/过放保护电路11，其正输入端子连接锂电池组的正极和充放电正引脚+，其负输入端子连接锂电池组的负极，其输出端子连接充放电负引脚-；与电热丝R1串联的第一开关电路12，第一开关电路12由外部操作信号控制闭合与否；与电热丝R1和第一开关电路12共同串联在充放电正引脚+和充放电负引脚-之间的第二开关电路13，第二开关电路13在环境温度低于预设值时闭合、并当环境温度达到预设值时断开。
本实用新型实施例一中，锂电池组包括有至少一节锂电池，且当锂电池组包括至少两节锂电池时，该至少两节锂电池相互串联连接。
图1所示的电路在工作时，过充/过放保护电路11用以实现对锂电池组的过充/过放保护；若需要使用锂电池组，则用户触发第一外部操作信号，第一开关电路12根据该第一外部操作信号闭合，之后，在第一开关电路12处于闭合状态下，若不需要使用锂电池组，则用户触发第二外部操作信号，第一开关电路12根据该第二外部操作信号断开；若环境温度低于预设值，则第二开关电路13自动闭合，此时，若第一开关电路12处于闭合状态，则通过电热丝R1的发热，使得环境温度上升至预设值时，第二开关电路13自动断开，从而保证了锂电池组的正常充放电。
例如，当锂电池组用作机动车的启动电源时，若温度较低，则用户可以闭合车钥匙，但此时车钥匙并不处于启动发动机的位置，该闭合车钥匙的信号即作为第一外部操作信号，使得第一开关电路12闭合；之后，若温度低于预设值，则第二开关电路13自动闭合，加热丝R1发热以对锂电池组进行预热；之后，用户再将车钥匙旋至启动发动机的档位，该旋至启动发动机档位的信号即作为第二外部操作信号，使得第一开关电路12断开，从而保证了在较低温度下正常启动机动车。
本实用新型实施例一提供的锂电池组的保护电路在利用过充/过放保护电路11实现过充/过放功能的同时，还通过第一开关电路12、第二开关电路13和加热丝R1的串联，实现了锂电池组的低温加热功能，从而保证了锂电池组的正常充放电。这样，即便在第一开关电路12闭合后，用户忘记了触发第二外部操作信号，由于过充/过放保护电路11的过放保护功能，也不会造成锂电池组的过放，保证了锂电池组的安全。
实施例二
本实用新型实施例二提供了一种锂电池组的保护电路，如图2所示。与实施例一不同，本实用新型实施例二给出了第一开关电路12和第二开关电路13的一种优选电路结构。
详细而言，第一开关电路12可以包括：手动开关K1，若需要使用锂电池组，则用户闭合该手动开关K1，若不需要使用锂电池组，则用户断开该手动开关K1；第二开关电路13可以包括：温度开关T1，当环境温度低于预设值时，温度开关T1自动闭合，当环境温度达到预设值时，温度开关T1自动断开。
实施例三
本实用新型实施例三提供了一种锂电池组的保护电路，如图3所示。与实施例一和实施例二不同，本实用新型实施例二给出了过充/过放保护电路11的一种优选电路结构。
详细而言，过充/过放保护电路11可以包括常闭开关S1、电阻R2、电阻R3、NPN型的三极管Q1、NPN型的三极管Q2、N沟道增强型的MOS管Q3、N沟道增强型的MOS管Q4、二极管D1、以及并联在锂电池组中每一锂电池两端的驱动电路111。
其中，常闭开关S1的一端连接锂电池组的正极和充放电正引脚+，常闭开关S1的另一端通过电阻R2连接三极管Q1的集电极，常闭开关S1的另一端同时通过电阻R3连接三极管Q2的集电极；三极管Q1的基极连接驱动电路111的过放保护信号输出端子A，三极管Q1的发射极连接锂电池组的负极；MOS管Q3的源极连接三极管Q1的发射极，MOS管Q3的栅极连接三极管 Q1的集电极；三极管Q2的基极通过二极管D1连接驱动电路111的过充保护信号输出端子B，且三极管Q2的基极连接二极管D1的阴极，三极管Q2的发射极连接充放电负引脚-；MOS管Q4的源极连接三极管Q2的发射极，MOS管Q4的栅极连接三极管 Q2的集电极，MOS管Q4的漏极连接MOS管Q3的漏极。
进一步地，如图4所示，驱动电路111包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、PNP型的三极管Q5、PNP型的三极管Q6、电容C1、电池保护芯片U1。
其中，电池保护芯片U1的型号优选为S8261，其正电源输入引脚VDD通过电阻R4连接锂电池的正极，并通过电容C1连接锂电池的负极，其负电源输入引脚VSS连接锂电池的负极，其第一CMOS输出端子CO通过电阻R5连接三极管Q5的基极，其第二CMOS输出端子DO通过电阻R6连接三极管Q6的基极；三极管Q5的发射极连接锂电池的正极，三极管Q5的集电极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端作为驱动电路111的过充保护信号输出端子B；三极管Q6的发射极连接锂电池的正极，三极管Q6的集电极连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端作为驱动电路111的过放保护信号输出端子A。
另外，在充放电功率较大的情况下，为了保护器件不被损坏，本实用新型实施例三中，MOS管Q3和/或MOS管Q4也可由MOS管组代替，该MOS管组由两个或两个以上相互并联的MOS管组成。此时，该两个或两个以上的MOS管的源极相互连接，并作为MOS管组的源极；该两个或两个以上的MOS管的栅极相互连接，并作为MOS管组的栅极；该两个或两个以上的MOS管的漏极相互连接，并作为MOS管组的漏极。MOS管组的源极的连接方式与MOS管Q3的源极和/或MOS管Q4的源极的连接方式相同，MOS管组的栅极的连接方式与MOS管Q3的栅极和/或MOS管Q4的栅极的连接方式相同，MOS管组的漏极的连接方式与MOS管Q3的漏极和/或MOS管Q4的漏极的连接方式相同，在此不赘述。
上述图3和图4所示的电路完成低温加热的原理如上实施例一所述，在此不赘述；以下以一个锂电池为例，说明该电路完成过充/过放保护的原理：
当锂电池的电压在正常电压范围（如：2.3V-3.8V）内时，MOS管Q3和MOS管Q4均处于导通状态，可实现锂电池的正常充放电功能。
在充电状态下，若锂电池的电压超过电压上限值（如：3.9V），则经过1秒的延时后，电池保护芯片U1的第一CMOS输出端子CO输出低电平，使得三极管Q1导通，MOS管Q3的源极转为高电平而截至，即是说，切断了锂电池的充电通路，起到了过充保护的目的。之后，当锂电池的电压回落至3.8V时，电池保护芯片U1的第一CMOS输出端子CO输出高电平，MOS管Q3恢复导通。
在放电状态下，若锂电池的电压低于电压下限值（如：2.0V），则经过144毫秒的延时，电池保护芯片U1的第二CMOS输出端子DO输出低电平，三极管Q2导通，MOS管Q4的源极转为高电平而截至，即是说，切断了锂电池的放电通路，起到了过放保护的目的。之后，当锂电池的电压回升至2.0V的时候，电池保护芯片U1的第二CMOS输出端子DO输出高电平，MOS管Q4恢复导通。
综上所述，本实用新型提供的锂电池组的保护电路在利用过充/过放保护电路11实现过充/过放功能的同时，还通过第一开关电路12、第二开关电路13和加热丝R1的串联，实现了锂电池组的低温加热功能，从而保证了锂电池组的正常充放电，特别适用于对作为机动车启动电源的锂电池的过充/过放保护。这样，即便在第一开关电路12闭合后，用户忘记了触发第二外部操作信号，由于过充/过放保护电路11的过放保护功能，也不会造成锂电池组的过放，保证了锂电池组的安全。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种锂电池组的保护电路，所述锂电池组包括至少一节锂电池，其特征在于，所述保护电路包括电热丝R1，所述保护电路还包括：
过充/过放保护电路，所述过充/过放保护电路的正输入端子连接所述锂电池组的正极和充放电正引脚，所述过充/过放保护电路的负输入端子连接所述锂电池组的负极，所述过充/过放保护电路的输出端子连接充放电负引脚；
与所述电热丝R1串联，由外部操作信号控制闭合与否的第一开关电路；
与所述电热丝R1和所述第一开关电路共同串联在所述充放电正引脚和所述充放电负引脚之间，在环境温度低于预设值时闭合并当环境温度达到所述预设值时断开的第二开关电路。
2.如权利要求1所述的锂电池组的保护电路，其特征在于，所述第一开关电路包括：手动开关K1，所述手动开关K1与所述电热丝R1串联。
3.如权利要求2所述的锂电池组的保护电路，其特征在于，所述第二开关电路包括：温度开关T1，温度开关T1与所述电热丝R1和所述手动开关K1共同串联在所述充放电正引脚和所述充放电负引脚之间。
4.如权利要求1所述的锂电池组的保护电路，其特征在于，所述过充/过放保护电路包括常闭开关S1、电阻R2、电阻R3、NPN型的三极管Q1、NPN型的三极管Q2、N沟道增强型的MOS管Q3、N沟道增强型的MOS管Q4、二极管D1、以及并联在所述锂电池组中每一锂电池两端的驱动电路；
所述常闭开关S1的一端连接所述锂电池组的正极和所述充放电正引脚，所述常闭开关S1的另一端通过所述电阻R2连接所述三极管Q1的集电极，所述常闭开关S1的另一端同时通过所述电阻R3连接所述三极管Q2的集电极；所述三极管Q1的基极连接所述驱动电路的过放保护信号输出端子，所述三极管Q1的发射极连接所述锂电池组的负极；所述MOS管Q3的源极连接所述三极管Q1的发射极，所述MOS管Q3的栅极连接所述三极管 Q1的集电极；所述三极管Q2的基极通过所述二极管D1连接所述驱动电路的过充保护信号输出端子，且所述三极管Q2的基极连接所述二极管D1的阴极，所述三极管Q2的发射极连接所述充放电负引脚；所述MOS管Q4的源极连接所述三极管Q2的发射极，所述MOS管Q4的栅极连接所述三极管 Q2的集电极，所述MOS管Q4的漏极连接所述MOS管Q3的漏极。
5.如权利要求1所述的锂电池组的保护电路，其特征在于，所述过充/过放保护电路包括常闭开关S1、电阻R2、电阻R3、NPN型的三极管Q1、NPN型的三极管Q2、第一MOS管组、第二MOS管组、二极管D1、以及并联在所述锂电池组中每一锂电池两端的驱动电路，且所述第一MOS管组包括至少两个并联连接的N沟道增强型的MOS管、所述第二MOS管组包括至少两个并联连接的N沟道增强型的MOS管；
所述常闭开关S1的一端连接所述锂电池组的正极和所述充放电正引脚，所述常闭开关S1的另一端通过所述电阻R2连接所述三极管Q1的集电极，所述常闭开关S1的另一端同时通过所述电阻R3连接所述三极管Q2的集电极；所述三极管Q1的基极连接所述驱动电路的过放保护信号输出端子，所述三极管Q1的发射极连接所述锂电池组的负极；所述第一MOS管组的源极连接所述三极管Q1的发射极，所述第一MOS管组的栅极连接所述三极管 Q1的集电极；所述三极管Q2的基极通过所述二极管D1连接所述驱动电路的过充保护信号输出端子，且所述三极管Q2的基极连接所述二极管D1的阴极，所述三极管Q2的发射极连接所述充放电负引脚；所述第二MOS管组的源极连接所述三极管Q2的发射极，所述第二MOS管组的栅极连接所述三极管 Q2的集电极，所述第二MOS管组的漏极连接所述第一MOS管组的漏极。
6.如权利要求4或5所述的锂电池组的保护电路，其特征在于，所述驱动电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、PNP型的三极管Q5、PNP型的三极管Q6、电容C1、电池保护芯片；
所述电池保护芯片的型号是S8261，所述电池保护芯片的正电源输入引脚通过所述电阻R4连接锂电池的正极，并通过所述电容C1连接锂电池的负极，所述电池保护芯片的负电源输入引脚连接锂电池的负极，所述电池保护芯片的第一CMOS输出端子通过所述电阻R5连接所述三极管Q5的基极，所述电池保护芯片的第二CMOS输出端子通过所述电阻R6连接所述三极管Q6的基极；所述三极管Q5的发射极连接锂电池的正极，所述三极管Q5的集电极连接所述电阻R7的一端，所述电阻R7的另一端作为所述驱动电路的所述过充保护信号输出端子；所述三极管Q6的发射极连接锂电池的正极，所述三极管Q6的集电极连接所述电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端作为所述驱动电路的所述过放保护信号输出端子。
7.如权利要求1至5任一项所述的锂电池组的保护电路，其特征在于，所述锂电池组是作为机动车启动电源的锂电池组。
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Legal Events
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Denomination of utility model: Protection circuit of lithium battery pack Effective date of registration: 20141218 Granted publication date: 20130717 Pledgee: Export Import Bank of China Pledgor: Shenzhen Optimum Battery Co.,Ltd.|Zhao Bing Registration number: 2014990001097 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20171025 Granted publication date: 20130717 Pledgee: Export Import Bank of China Pledgor: Shenzhen Optimum Battery Co.,Ltd.|Zhao Bing Registration number: 2014990001097 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20180428 Granted publication date: 20130717 |
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| PP01 | Preservation of patent right | ||
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Date of cancellation: 20210428 Granted publication date: 20130717 |
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Effective date of registration: 20210428 Granted publication date: 20130717 |
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Date of cancellation: 20230207 Granted publication date: 20130717 |
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| PD01 | Discharge of preservation of patent | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130717 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |