CN207926209U - 锂电池包充放电保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂电池包充放电保护电路，其包括BMS控制单元、主控回路单元、电池电压检测单元、运放供电单元、温度保护单元及过流保护单元，BMS控制单元的输入端连接锂电池包的正极，主控回路单元分别连接BMS控制单元的第一控制端及第二控制端。本实用新型通过设置电池电压检测单元对锂电池包内电池电压进行检测，配合BMS控制单元的第一控制端及第二控制端发送低电平信号控制主控回路单元的通断，实现锂电池包的过压欠压保护；另外，BMS控制单元的电路检测端与过流保护单元一侧的电流进行检测，从而实现对锂电池包的过流保护功能；温度保护单元通过热敏电阻的阻值变化来发送电平信号给BMS控制单元的温度保护端，进而达成对锂电池包的过温保护。

Description

锂电池包充放电保护电路

技术领域

本实用新型涉及消费电子技术领域，尤其是涉及一种锂电池包充放电保护电路。

背景技术

传统吸尘器电池包都是整合安装在控制电路板上且比较简单，功能不够完善，不能有效保护电池，对电池寿命有较大影响，更有甚者会产生安全问题，对消费者造成伤害；或充电方式单一，用户体验较差。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述背景技术存在的问题，提供一种可对电池独立进行过压、欠压、过流、过温保护的锂电池包充放电保护电路，有效的保护电池，改善生产及运用的安全问题。

为实现上述目的，本实用新型公开了一种锂电池包充放电保护电路，其包括BMS控制单元、主控回路单元、电池电压检测单元、运放供电单元、温度保护单元及过流保护单元，所述BMS控制单元的输入端电性连接锂电池包的正极，所述主控回路单元分别电性连接BMS控制单元的第一控制端及第二控制端；所述电池电压检测单元分别与BMS控制单元的电池电压检测端电性连接，所述电池电压检测单元一端电性连接锂电池包的正极，所述电池电压检测单元另一端接地；所述运放供电单元的正输入端与锂电池包的正极电性连接，所述运放供电单元的负输入端接地，所述运放供电单元的输出端与温度保护单元的一端电性连接，所述温度保护单元的另一端与BMS控制单元的温度保护端电性连接，所述温度保护单元设置有开关模块，所述开关模块一端与BMS控制单元的温度保护端电性连接，所述开关模块另一端接地；所述过流保护单元一端分别与BMS 控制单元的电流检测端及主控回路单元电性连接，所述过流保护单元另一端接地。

在其中一个实施例中，所述主控回路单元包括第二MOS管、第二十五电容、第二十一电阻、第二十七电阻、第八二极管、第三MOS管、第二十六电容、第二十三电阻及第二十八电阻，所述第二MOS管的栅极通过第二十一电阻与BMS 控制单元的第二控制端电性连接，所述第二十五电容两端分别电性连接第二 MOS管的源极及第二MOS管的漏极，所述第二十七电阻一端分别与第八二极管的阴极及第二MOS管的栅极电性连接，所述第二十七电阻另一端分别与第八二极管的阳极及第二MOS管的源极电性连接；所述第三MOS管的栅极通过第二十三电阻与BMS控制单元的第一控制端电性连接，所述第二十六电容两端分别电性连接第二MOS管的源极及第二MOS管的漏极，所述第三MOS管的漏极与第二MOS管的漏极电性连接，所述第二十八电阻两端分别电性连接第三 MOS管的栅极及第三MOS管的源极，所述第三MOS管的源极电性连接锂电池包的负极。

在其中一个实施例中，所述BMS控制单元的电池电压检测端设置有若干个，用于对锂电池包内的各节电池的电压进行检测，所述电池电压检测单元设置有接地电阻、若干检测电阻及检测电容，所述接地电阻一端与BMS控制单元的电压检测端电性连接，所述接地电阻另一端接地，所述接地电阻的接地端对应锂电池包的负极；所述检测电阻一端及检测电容一端分别与BMS控制单元的电池电压检测端电性连接，所述检测电阻另一端电性连接锂电池包内的电池正极，所述检测电容另一端接地。

在其中一个实施例中，所述运放供电单元包括稳压芯片、第四电阻、第二十电容及第二十一电容，所述稳压芯片的正输入端通过第四电阻与锂电池包的正极电性连接，所述第二十电容一端与运放供电单元的正输入端电性连接，所述第二十电容另一端接地，所述第二十一电容一端与稳压芯片的输出端电性连接，所述第二十一电容另一端接地，所述稳压芯片的输出端对应运放供电单元的输出端。

在其中一个实施例中，所述稳压芯片为S-1142B50I型号的芯片。

在其中一个实施例中，所述温度保护单元包括第二十五电阻、热敏电阻、第二十四电阻、第三十一电阻、第二十六电阻、第三十三电阻、比较器及第一MOS管，所述第二十四电阻及第二十五电阻一端分别与运放供电单元的输出端电性连接，所述第二十四电阻另一端电性连接第三十一电阻一端，所述第三十一电阻另一端接地，所述第二十五电阻另一端电性连接热敏电阻一端，所述热敏电阻另一端接地，所述比较器的同相输入端电性连接第二十四电阻与第三十一电阻之间，所述比较器的反相输入端电性连接第二十五电阻与热敏电阻之间，所述比较器的输出端通过第二十六电阻分别与第一MOS管的栅极及第三十三电阻一端电性连接，所述第三十三电阻另一端接地，所述第一MOS管的源极接地，所述第一MOS管的漏极与BMS控制单元的温度保护端电性连接。

在其中一个实施例中，所述过流保护单元包括第二十九电阻及第三十电阻，所述第二十九电阻及第三十电阻并联连接，所述第二十九电阻一端与第二MOS 管的源极电性连接，所述第二十九电阻另一端接地。

在其中一个实施例中，所述BMS控制单元为电池管理系统芯片。

综上所述，本实用新型锂电池包充放电保护电路通过设置电池电压检测单元对锂电池包内电池电压进行检测，配合BMS控制单元的第一控制端及第二控制端发送低电平信号控制主控回路单元的通断，以实现锂电池包的过压或欠压保护功能；另外，BMS控制单元的电路检测端与过流保护单元一侧的电流进行检测，从而实现对锂电池包的过流保护功能；温度保护单元通过热敏电阻的阻值变化来发送电平信号给BMS控制单元的温度保护端，进而达成对锂电池包的过温保护功能。

附图说明

图1为本实用新型锂电池包充放电保护电路的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型锂电池包充放电保护电路包括BMS控制单元100、主控回路单元200、电池电压检测单元300、运放供电单元400、温度保护单元 500及过流保护单元600，所述BMS控制单元100的输入端电性连接锂电池包的正极，所述锂电池包的正极及负极电性连接外部电源，以对BMS控制单元100 进行供电；所述主控回路单元200分别电性连接BMS控制单元100的第一控制端及第二控制端，所述BMS控制单元100通过第一控制端及第二控制端输出高电平或低电平信号对主控回路单元200进行控制，以完成对锂电池包的输入控制及输出控制。

具体地，所述主控回路单元200包括第二MOS管Q2、第二十五电容C25、第二十一电阻R21、第二十七电阻R27、第八二极管D8、第三MOS管Q3、第二十六电容C26、第二十三电阻R23及第二十八电阻R28，所述第二MOS管 Q2的栅极通过第二十一电阻R21与BMS控制单元100的第二控制端电性连接，所述第二十五电容C25两端分别电性连接第二MOS管Q2的源极及第二MOS 管Q2的漏极，所述第二十七电阻R27一端分别与第八二极管D8的阴极及第二MOS管Q2的栅极电性连接，所述第二十七电阻R27另一端分别与第八二极管 D8的阳极及第二MOS管Q2的源极电性连接；所述第三MOS管Q3的栅极通过第二十三电阻R23与BMS控制单元100的第一控制端电性连接，所述第二十六电容C26两端分别电性连接第二MOS管Q2的源极及第二MOS管Q2的漏极，所述第三MOS管Q3的漏极与第二MOS管Q2的漏极电性连接，所述第二十八电阻R28两端分别电性连接第三MOS管Q3的栅极及第三MOS管Q3的源极，所述第三MOS管Q3的源极电性连接锂电池包的负极。

所述电池电压检测单元300分别与BMS控制单元100的电池电压检测端电性连接，所述电池电压检测单元300一端电性连接锂电池包的正极，所述电池电压检测单元300另一端接地，所述BMS控制单元100的电池电压检测端设置有若干个，用于对锂电池包内的各节电池的电压进行检测，具体地，所述电池电压检测单元300设置有接地电阻R19、若干检测电阻R3、R6、R7、R9、R13、 R14、R15、R18及检测电容C18、C17、C16、C15、C14、C12、C11，所述接地电阻R19一端与BMS控制单元100的电压检测端电性连接，所述接地电阻 R19另一端接地，所述接地电阻R19接地端对应锂电池包的负极；所述检测电阻R3、R6、R7、R9、R13、R14、R15、R18一端及检测电容C18、C17、C16、 C15、C14、C12、C11一端分别与BMS控制单元100的电池电压检测端电性连接，所述检测电阻R3、R6、R7、R9、R13、R14、R15、R18另一端电性连接锂电池包内的电池正极，所述检测电容C18、C17、C16、C15、C14、C12、C11 另一端接地。

所述运放供电单元400的正输入端与锂电池包的正极电性连接，所述运放供电单元400的负输入端接地，所述运放供电单元400的输出端与温度保护单元500的一端电性连接，用于提供温度保护单元500的基准电压；具体地，所述运放供电单元400包括稳压芯片U2、第四电阻R4、第二十电容C20及第二十一电容C21，所述稳压芯片U2的正输入端通过第四电阻R4与锂电池包的正极电性连接，所述第二十电容C20一端与运放供电单元400的正输入端电性连接，所述第二十电容C20另一端接地，所述第二十一电容C21一端与稳压芯片 U2的输出端电性连接，所述第二十一电容C21另一端接地，所述稳压芯片U2 的输出端对应运放供电单元400的输出端，所述稳压芯片U2为S-1142B50I型号的芯片。

所述温度保护单元500的另一端与BMS控制单元100的温度保护端电性连接，所述温度保护单元500设置有开关模块510，所述开关模块510一端与BMS 控制单元100的温度保护端电性连接，所述开关模块510另一端接地，所述温度保护单元500控制开关模块510的开启或关闭来发送信号给BMS控制单元 100的温度保护端，所述BMS控制单元100的温度保护端接收低电平或高电平信号，进而控制BMS控制单元100的第一控制端及第二控制端的输出信号。

具体地，所述温度保护单元500包括第二十五电阻R25、热敏电阻R32、第二十四电阻R24、第三十一电阻R31、第二十六电阻R26、第三十三电阻R33、比较器U3及第一MOS管Q1，所述第二十四电阻R24及第二十五电阻R25一端分别与运放供电单元400的输出端电性连接，所述第二十四电阻R24另一端电性连接第三十一电阻R31一端，所述第三十一电阻R31另一端接地，所述第二十五电阻R25另一端电性连接热敏电阻R32一端，所述热敏电阻R32另一端接地，所述比较器U3的同相输入端电性连接第二十四电阻R24与第三十一电阻 R31之间，所述比较器U3的反相输入端电性连接第二十五电阻R25与热敏电阻 R32之间，所述比较器U3的输出端通过第二十六电阻R26分别与第一MOS管 Q1的栅极及第三十三电阻R33一端电性连接，所述第三十三电阻R33另一端接地，所述第一MOS管Q1的源极接地，所述第一MOS管Q1的漏极与BMS控制单元100的温度保护端电性连接，其中，所述开关单元为第一MOS管Q1。

所述过流保护单元600一端分别与BMS控制单元100的电流检测端及主控回路单元200电性连接，所述过流保护单元600另一端接地，具体地，所述过流保护单元600包括第二十九电阻R29及第三十电阻R30，所述第二十九电阻 R29及第三十电阻R30并联连接，所述第二十九电阻R29一端与第二MOS管 Q2的源极电性连接，所述第二十九电阻R29另一端接地。

在其中一个实施例中，所述BMS控制单元100为型号为OZ8957AM6的电池管理系统(Battery Management System)芯片。

本实用新型具体工作时，当锂电池包的正极及锂电池包的负极分别与外部充电器进行对接且外部充电器接入外部电源，电池电压检测单元300会检测锂电池包内的每节电池的电压，若其中一节电池过压，BMS控制单元100的第一控制端输出低电平信号，第三MOS管Q3的栅极为低电平，第三MOS管Q3截止，主控回路单元200断开与外部电源的连接，停止对锂电池包进行充电，实现锂电池包的充电过压保护功能；当锂电池包连接外部装置进行放电时，电池电压检测单元300会检测锂电池包内的每节电池的电压，若其中一节电池欠压，BMS控制单元100的第二控制端输出低电平信号，第二MOS管Q2的栅极为低电平，第二MOS管Q2截止，主控回路单元200断开与外部装置的连接，锂电池包停止放电，实现锂电池包的放电欠压保护功能。

当锂电池包对外部装置进行放电时，电流从主控回路单元200流向过流保护单元600，当过流保护单元600与主控回路单元200连接的一端的电压高于BMS控制单元100的电流检测端的设定值时，BMS控制单元100的第二控制端输出低电平信号，第二MOS管Q2的栅极为低电平，第二MOS管Q2截止，主控回路单元200断开与外部装置的连接，锂电池包停止放电，实现锂电池包的放电过流保护功能；当锂电池包反接入外部充电器进行充电时，过流保护单元 600与主控回路单元200连接的一端的电压高于BMS控制单元100的电流检测端的设定值，BMS控制单元100的第一控制端输出低电平信号，第三MOS管 Q3的栅极为低电平，第三MOS管Q3截止，主控回路单元200断开与外部电源的连接，停止对锂电池包进行充电，实现锂电池包的充电过流保护功能。

温度保护单元500对锂电池包的温度进行检测，比较器U3同相端为温度保护的设定电压值，比较器U3的反相端为热敏电阻R32与第二十五电阻R25的分压点，当锂电池包的温度升高时，比较器U3的反相端的电压下降，当比较器 U3的反相端电压下降到设定电压值时，比较器U3输出端输出高电平，第一MOS 管Q1导通，所述BMS控制单元100的温度保护端接收低电平信号，进而控制BMS控制单元100的第一控制端或第二控制端的输出低电平信号，使得第三 MOS管Q3或第二MOS管Q2截止，从而停止充电或放电，达成对锂电池包的温度保护功能。

综上所述，本实用新型锂电池包充放电保护电路通过设置电池电压检测单元300对锂电池包内电池电压进行检测，配合BMS控制单元100的第一控制端及第二控制端发送低电平信号控制主控回路单元200的通断，以实现锂电池包的过压或欠压保护功能；另外，BMS控制单元100的电路检测端与过流保护单元600一侧的电流进行检测，从而实现对锂电池包的过流保护功能；温度保护单元500通过热敏电阻R32的阻值变化来发送电平信号给BMS控制单元100的温度保护端，进而达成对锂电池包的过温保护功能。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种锂电池包充放电保护电路，其特征在于：包括BMS控制单元、主控回路单元、电池电压检测单元、运放供电单元、温度保护单元及过流保护单元，所述BMS控制单元的输入端电性连接锂电池包的正极，所述主控回路单元分别电性连接BMS控制单元的第一控制端及第二控制端；所述电池电压检测单元分别与BMS控制单元的电池电压检测端电性连接，所述电池电压检测单元一端电性连接锂电池包的正极，所述电池电压检测单元另一端接地；所述运放供电单元的正输入端与锂电池包的正极电性连接，所述运放供电单元的负输入端接地，所述运放供电单元的输出端与温度保护单元的一端电性连接，所述温度保护单元的另一端与BMS控制单元的温度保护端电性连接，所述温度保护单元设置有开关模块，所述开关模块一端与BMS控制单元的温度保护端电性连接，所述开关模块另一端接地；所述过流保护单元一端分别与BMS控制单元的电流检测端及主控回路单元电性连接，所述过流保护单元另一端接地。

2.根据权利要求1所述的锂电池包充放电保护电路，其特征在于：所述主控回路单元包括第二MOS管、第二十五电容、第二十一电阻、第二十七电阻、第八二极管、第三MOS管、第二十六电容、第二十三电阻及第二十八电阻，所述第二MOS管的栅极通过第二十一电阻与BMS控制单元的第二控制端电性连接，所述第二十五电容两端分别电性连接第二MOS管的源极及第二MOS管的漏极，所述第二十七电阻一端分别与第八二极管的阴极及第二MOS管的栅极电性连接，所述第二十七电阻另一端分别与第八二极管的阳极及第二MOS管的源极电性连接；所述第三MOS管的栅极通过第二十三电阻与BMS控制单元的第一控制端电性连接，所述第二十六电容两端分别电性连接第二MOS管的源极及第二MOS管的漏极，所述第三MOS管的漏极与第二MOS管的漏极电性连接，所述第二十八电阻两端分别电性连接第三MOS管的栅极及第三MOS管的源极，所述第三MOS管的源极电性连接锂电池包的负极。

3.根据权利要求1或2所述的锂电池包充放电保护电路，其特征在于：所述BMS控制单元的电池电压检测端设置有若干个，用于对锂电池包内的各节电池的电压进行检测，所述电池电压检测单元设置有接地电阻、若干检测电阻及检测电容，所述接地电阻一端与BMS控制单元的电压检测端电性连接，所述接地电阻另一端接地，所述接地电阻的接地端对应锂电池包的负极；所述检测电阻一端及检测电容一端分别与BMS控制单元的电池电压检测端电性连接，所述检测电阻另一端电性连接锂电池包内的电池正极，所述检测电容另一端接地。

4.根据权利要求1或2所述的锂电池包充放电保护电路，其特征在于：所述运放供电单元包括稳压芯片、第四电阻、第二十电容及第二十一电容，所述稳压芯片的正输入端通过第四电阻与锂电池包的正极电性连接，所述第二十电容一端与运放供电单元的正输入端电性连接，所述第二十电容另一端接地，所述第二十一电容一端与稳压芯片的输出端电性连接，所述第二十一电容另一端接地，所述稳压芯片的输出端对应运放供电单元的输出端。

5.根据权利要求4所述的锂电池包充放电保护电路，其特征在于：所述稳压芯片为S-1142B50I型号的芯片。

6.根据权利要求1或2所述的锂电池包充放电保护电路，其特征在于：所述温度保护单元包括第二十五电阻、热敏电阻、第二十四电阻、第三十一电阻、第二十六电阻、第三十三电阻、比较器及第一MOS管，所述第二十四电阻及第二十五电阻一端分别与运放供电单元的输出端电性连接，所述第二十四电阻另一端电性连接第三十一电阻一端，所述第三十一电阻另一端接地，所述第二十五电阻另一端电性连接热敏电阻一端，所述热敏电阻另一端接地，所述比较器的同相输入端电性连接第二十四电阻与第三十一电阻之间，所述比较器的反相输入端电性连接第二十五电阻与热敏电阻之间，所述比较器的输出端通过第二十六电阻分别与第一MOS管的栅极及第三十三电阻一端电性连接，所述第三十三电阻另一端接地，所述第一MOS管的源极接地，所述第一MOS管的漏极与BMS控制单元的温度保护端电性连接。

7.根据权利要求1或2所述的锂电池包充放电保护电路，其特征在于：所述过流保护单元包括第二十九电阻及第三十电阻，所述第二十九电阻及第三十电阻并联连接，所述第二十九电阻一端与第二MOS管的源极电性连接，所述第二十九电阻另一端接地。

8.根据权利要求1或2所述的锂电池包充放电保护电路，其特征在于：所述BMS控制单元为电池管理系统芯片。