CN206471812U - 一种电池组保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池组保护装置，包括电源电路、检测电路和控制电路，电源电路分别连接所述检测电路和所述控制电路，用于为检测电路和控制电路提供工作电压；检测电路与控制电路连接，用于检测电池组电压，并根据电池组电压向所述控制电路输出管控过充信号和管控过放信号；控制电路用于根据接收到的管控过充信号控制电池组充电回路的通断，以及根据接收到的管控过放信号控制电池组放电回路的通断。采用本实用新型，实现了用较少的元器件对电池组进行过充和过放保护的效果，有效地节约了生产成本。

Description

一种电池组保护装置

技术领域

本实用新型涉及电路设计技术领域，尤其涉及一种电池组保护装置。

背景技术

锂电池具有容量高、体积小、重量轻等优点，由多块锂电池单元组成的锂电池组则以其更高的容量而被应用到许多领域，例如在电动车中，可以利用锂电池组取代传统的铅酸电池。但由于锂电池组的内部能量密度高，在过度充电状态下，内部热量积聚过多有可能损伤电池性能和使用寿命。因此锂电池组一般都需要专门的电路对其进行各种管理，例如在锂电池组出现过充、过放、过流等情形时进行有效保护；而这些电路通过设置在锂电池组保护板中。

目前的锂电池组保护板电路通常设置有专用保护芯片和与其电连接的充电MOS管及放电MOS管，由专用保护芯片来控制充电MOS管和放电MOS的开关状态。采用专用保护芯片，会使电路的成本较高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种电池组保护装置，可使用较少的元器件，实现对电池组过充和过放的保护功能，解决现有技术中电池组保护板成本高的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电池组保护装置，包括电源电路，以及分别与电池组连接的检测电路和控制电路，所述电源电路分别连接所述检测电路和所述控制电路，用于为所述检测电路和控制电路提供工作电压；所述检测电路与所述控制电路连接，用于检测电池组电压，并根据电池组电压向所述控制电路输出管控过充信号和管控过放信号；所述控制电路用于根据接收到的管控过充信号控制电池组充电回路的通断，以及根据接收到的管控过放信号控制电池组放电回路的通断。

所述检测电路包括运放跟随器、电池保护IC，和自所述检测电路电压输入端依次串联接地的第一电阻、第二电阻、第三电阻，所述第二电阻和所述第三电阻的连接点与所述运放跟随器的输入端连接，所述运放跟随器的输出端连接所述电池保护IC；所述电池保护IC包括用于输出管控过充信号的第一引脚和用于输出管控过放信号的第二引脚，所述第一引脚和第二引脚分别与所述控制电路连接。

所述控制电路包括过充控制电路和过放控制电路。

所述过充控制电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、NMOS管Q1、PMOS管Q2、和过充保护NMOS管，所述电阻R4和电阻R5依次串联设置于电路电源和所述NMOS管Q1的漏极之间，所述电阻R4和电阻R5的连接点与所述PMOS管Q2的栅极连接；所述PMOS管Q2的漏极连接电路电源，源极经所述电阻R6连接所述过充保护NMOS管，所述NMOS管Q1的栅极连接所述检测电路，源极接地；所述电阻R7的两端分别连接过充保护NMOS管的源极和栅极。

所述过放控制电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、NMOS管Q3、PMOS管Q4、和过放保护NMOS管，所述电阻R8和电阻R9依次串联设置于电路电源和所述NMOS管Q3的漏极之间，所述电阻R8和电阻R9的连接点与所述PMOS管Q4的栅极连接；所述PMOS管Q4的漏极连接电路电源，源极经所述电阻R10连接所述过放保护NMOS管；所述NMOS管Q3的栅极连接所述检测电路，源极接地；所述电阻R11的两端分别连接过放保护NMOS管的源极和栅极。

所述控制电路还包括稳压管D1、电容C1和电容C2，所述电容C1和电容C2串联后，两端分别连接所述过放保护NMOS管的源极和漏极；所述稳压管D1的正极连接所述过放保护NMOS管的源极，其负极连接所述过放保护NMOS管的漏极。

所述电源电路包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、二极管D2、二极管D3、电容C3、电容C4、三极管Q5、三极管Q6；电阻R12一端接电源输入，另一端连接所述二极管D2的正极，电阻R13的两端分别连接所述二极管D2的负极和三极管Q6的集电极；电阻R14的两端分别连接所述二极管D2的负极和二极管D3的正极，电阻R14与二极管D3的连接点与三极管Q6的基极连接，三极管Q5的基极连接三极管Q6的发射极，三极管Q5的集电极连接二极管D2的负极；电容C3和电容C4并联后，两端分别连接三极管Q5的发射极和二极管D3的负极。

采用本实用新型提供的一种电池组保护装置，由检测电路来检测电池组电压，并根据电池组电压向所述控制电路输出管控过充信号和管控过放信号；控制电路根据管控过充信号和管控过放信号来控制充电回路和放电回路的通断。检测电路和控制电路中所使用的元器件较少，且都为低功耗元器件，实现了用较少的元器件对电池组进行过充和过放保护的效果，有效的节约了生产成本。

附图说明

图1是本实用新型提供的电池组保护装置的一种实施例的应用原理框图；

图2是本实用新型提供的电池组保护装置的一种实施例中检测电路的组成结构框图；

图3是本实用新型提供的电池组保护装置的一种实施例中控制电路的电路图；

图4是本实用新型提供的电池组保护装置的一种实施例中电源电路的电路图。

具体实施方式

下面参考附图对本实用新型的优选实施例进行描述。在所参照的附图中，不同的图中相同的部件使用相同的附图标号来表示。

参见图1，为本实用新型提供的电池组保护装置的一种实施例的应用原理框图，该电池组保护装置具体包括电源电路1，以及分别与电池组连接的检测电路2和控制电路3，电源电路1分别连接检测电路2和控制电路3，上述电源电路1用于为检测电路2和控制电路3提供工作电压。检测电路2与控制电路3连接，其用于检测电池组电压，并根据电池组电压向控制电路3输出管控过充信号和管控过放信号。控制电路3用于根据接收到的管控过充信号控制电池组充电回路的通断，以及根据接收到的管控过放信号控制电池组放电回路的通断。

如图2所示，上述检测电路2包括运放跟随器21、电池保护IC22，和自检测电路2输入端依次串联接地的电阻R1、电阻R2、电阻R3。电阻R2和电阻R3的连接点与运放跟随器21的输入端连接，运放跟随器21的输出端连接电池保护IC22；电池保护IC22包括用于输出管控过充信号的第一引脚和用于输出管控过放信号的第二引脚，第一引脚和第二引脚分别与控制电路3连接。其中，电池保护IC22具体可采用S-8261或S-8211。

在本实施例中，电阻R3采样到的电压通过运放跟随器21进行隔离，输入到电池保护IC22进行判断。不同型号的电池保护IC22中设有不同数值的过充阀值、过放阀值、过充解除阀值、过放解除阀值。电池保护IC22的第一引脚和第二引脚默认持续输出高电平的管控过充信号和管控过放信号，当采样到的电压值高于过充阀值时，电池保护IC22的第一引脚会输出持续低电平的管控过充信号，控制电路3接收到低电平的管控过充信号后，控制关闭电池组的充电回路。电池组持续放电，当检测电路2采样到的电压值达到过充解除阀值时，第一引脚输出高电平的管控过充信号，开启充电回路，从而解除过充保护。当采样的电压值低于过放阀值时，电池保护IC22的第二引脚会输出持续低电平的管控过放信号，控制电路3接收到低电平的管控过放信号后，控制关闭电池组的放电回路。电池组持续充电，当检测电路2采样到的电压值达到过放解除阀值时，第二引脚输出高电平的管控过放信号，开启放电回路，解除过放保护状态。

本实施例中，上述控制电路3包括过充控制电路和过放控制电路。

如图3所示，过充控制电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、NMOS管Q1、PMOS管Q2、和过充保护NMOS管32，电阻R4和电阻R5依次串联设置于电路电源和NMOS管Q1的漏极之间，电阻R4和电阻R5的连接点与PMOS管Q2的栅极连接；PMOS管Q2的漏极连接电路电源，源极经所述电阻R6连接过充保护NMOS管32，NMOS管Q1的栅极连接所述检测电路2，源极接地；电阻R7的两端分别连接过充保护NMOS管32的源极和栅极。

上述过放控制电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、NMOS管Q3、PMOS管Q4、和过放保护NMOS管31，电阻R8和电阻R9依次串联设置于电路电源和NMOS管Q3的漏极之间，电阻R8和电阻R9的连接点与PMOS管Q4的栅极连接；PMOS管Q4的漏极连接电路电源，源极经电阻R10连接过放保护NMOS管31；NMOS管Q3的栅极连接所述检测电路2，源极接地；电阻R11的两端分别连接过放保护NMOS管31的源极和栅极。

进一步的，控制电路3还包括稳压管D1、电容C1和电容C2，电容C1和电容C2串联后，两端分别连接过放保护NMOS管31的源极和漏极；稳压管D1的正极连接过放保护NMOS管31的源极，其负极连接所述过放保护NMOS管31的漏极。

当向控制电路3输入高电平的管控过充信号时，过充保护NMOS管32为导通状态，当管控过充信号为低电平时，过充保护NMOS管32变为截止状态，控制电路3中的充电回路被关闭。当向控制电路3输入高电平的管控过放信号时，过放保护NMOS管31为导通状态，当管控过放信号为低电平时，过放保护NMOS管31变为截止状态，控制电路3中的放电回路被关闭。其中，过充保护NMOS管32和过放保护NMOS管31分别由至少两个个N股道功率MOS管组成，功率MOS管的数量与型号由电池组的电压与充放电的持续与瞬间电流决定。

如图4所示，电源电路1包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、二极管D2、二极管D3、电容C3、电容C4、三极管Q5、三极管Q6；电阻R12一端接电池组电压输入，另一端连接所述二极管D2的正极，电阻R13的两端分别连接所述二极管D2的负极和三极管Q6的集电极；电阻R14的两端分别连接所述二极管D2的负极和二极管D3的正极，电阻R14与二极管D3的连接点与三极管Q6的基极连接，三极管Q5的基极连接三极管Q6的发射极，三极管Q5的集电极连接二极管D2的负极；电容C3和电容C4并联后，两端分别连接三极管Q5的发射极和二极管D3的负极。该电源电路的输入电压范围广，12V-50V都可以正常输出稳定的12V电源电压，实用性强。

本实用新型提供的电池组保护装置，其检测电路和控制电路中所使用的元器件较少，且都为低功耗元器件，实现了用较少的元器件对电池组进行过充和过放保护的效果，有效的节约了生产成本。

以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种电池组保护装置，其特征在于，包括电源电路(1)，以及分别与电池组连接的检测电路(2)和控制电路(3)，

所述电源电路(1)分别连接所述检测电路(2)和所述控制电路(3)，用于为所述检测电路(2)和控制电路(3)提供工作电压；

所述检测电路(2)与所述控制电路(3)连接，用于检测电池组电压，并根据电池组电压向所述控制电路(3)输出管控过充信号和管控过放信号；

所述控制电路(3)用于根据接收到的管控过充信号控制电池组充电回路的通断，以及根据接收到的管控过放信号控制电池组放电回路的通断。

2.如权利要求1所述的一种电池组保护装置，其特征在于，所述检测电路(2)包括运放跟随器(21)、电池保护IC(22)，和自所述检测电路(2)电压输入端依次串联接地的电阻R1、电阻R2、电阻R3，

所述电阻R2和所述电阻R3的连接点与所述运放跟随器(21)的输入端连接，所述运放跟随器(21)的输出端连接所述电池保护IC(22)；

所述电池保护IC(22)包括用于输出管控过充信号的第一引脚和用于输出管控过放信号的第二引脚，所述第一引脚和第二引脚分别与所述控制电路(3)连接。

3.如权利要求2所述的一种电池组保护装置，其特征在于，所述控制电路(3)包括过充控制电路和过放控制电路。

4.如权利要求3所述的一种电池组保护装置，其特征在于，所述过充控制电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、NMOS管Q1、PMOS管Q2、和过充保护NMOS管，

所述电阻R4和电阻R5依次串联设置于电路电源和所述NMOS管Q1的漏极之间，所述电阻R4和电阻R5的连接点与所述PMOS管Q2的栅极连接；

所述PMOS管Q2的漏极连接电路电源，源极经所述电阻R6连接所述过充保护NMOS管，

所述NMOS管Q1的栅极连接所述检测电路(2)，源极接地；

所述电阻R7的两端分别连接过充保护NMOS管的源极和栅极。

5.如权利要求4所述的一种电池组保护装置，其特征在于，所述过放控制电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、NMOS管Q3、PMOS管Q4、和过放保护NMOS管，

所述电阻R8和电阻R9依次串联设置于电路电源和所述NMOS管Q3的漏极之间，所述电阻R8和电阻R9的连接点与所述PMOS管Q4的栅极连接；

所述PMOS管Q4的漏极连接电路电源，源极经所述电阻R10连接所述过放保护NMOS管；

所述NMOS管Q3的栅极连接所述检测电路(2)，源极接地；

所述电阻R11的两端分别连接过放保护NMOS管的源极和栅极。

6.如权利要求5所述的一种电池组保护装置，其特征在于，所述控制电路(3)还包括稳压管D1、电容C1和电容C2，

所述电容C1和电容C2串联后，两端分别连接所述过放保护NMOS管的源极和漏极；

所述稳压管D1的正极连接所述过放保护NMOS管的源极，其负极连接所述过放保护NMOS管的漏极。

7.如权利要求6所述的一种电池组保护装置，其特征在于，所述电源电路(1)包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、二极管D2、二极管D3、电容C3、电容C4、三极管Q5、三极管Q6；

电阻R12一端接电源输入，另一端连接所述二极管D2的正极，

电阻R13的两端分别连接所述二极管D2的负极和三极管Q6的集电极；

电阻R14的两端分别连接所述二极管D2的负极和二极管D3的正极，电阻R14与二极管D3的连接点与三极管Q6的基极连接，

三极管Q5的基极连接三极管Q6的发射极，三极管Q5的集电极连接二极管D2的负极；

电容C3和电容C4并联后，两端分别连接三极管Q5的发射极和二极管D3的负极。