一种锂电池双重保护电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种锂电池双重保护电路，在第二控制芯片电路的放电控制端与第二MOS管电路的栅极端之间连接有用于保护第二控制芯片电路的隔离电路，第二控制芯片电路的放电控制端连接有控制信号采样电路、降压电路，控制信号采样电路连接有用于控制第二MOS管电路快速通断的驱动控制电路，降压电路连接有电源储能供电电路，第二MOS管电路的栅极端与源极端之间连接有MOS能量泄放电路，第四MOS管电路的栅极端与源极端之间连接有用于保护第四MOS管电路的稳压控制电路，采用双IC+双MOS方案，实现双重保护功能，即使一级电路发生失效也有第二重电路实现对电芯的保护，提高电池组系统的安全性、可靠性。可靠性。可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池双重保护电路
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][0001]本技术涉及一种锂电池双重保护电路。
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技术介绍
][0002]现有锂电池因其自身的化学特性，在使用的过程中若电池超规格使用，会有热失控、着火或爆炸的风险，因此对于电芯组成的电池组中，就需要一块电路板对每一颗电芯进行保护管理，确保在使用的过程中不会发生严重的安全事故。
[0003]对于一般使用场景的电池组，一般采用一级电路板保护方案，若当一级保护电路因不可控因素失效，则所有保护功能失效，电芯随时处于超规格使用的风险；对于要求更严格的使用场景，则一般使用双重保护电路方案，即当一级保护电路板失效，还有第二级电路进行保护，增加系统的冗余性，提高系统的安全。
[0004]目前市面上常用的双重保护硬件保护电路有三种：
[0005]第一种：IC控制器+MOS+Fuse或PTC组成的硬件保护电路，但存在如下缺点，1、保护功能不全，无双重电压保护；2、目前的技术PTC做不到大电压和大电流，且PTC多次保护后，会有内阻变大的缺点，存在一定的局限性；3、Fuse选型困难，Fuse选型较小，则在短路的过程中Fuse优先于MOS动作，造成电池组不可恢复使用的缺点；若Fuse选型较大，则在安规认证中，MOS和采样电阻优先于Fuse失效，造成着火的风险，且Fuse本身个体差异参数较大，因此设计选型较为困难；4设计上，很难通过Fuse对电池组进行充放电过流保护。
[0006]第二种：IC控制器+二级控制器+MOS+三端Fuse组成的硬件保护电路，但存在如下缺点，1、功能不全，无过放二级保护，无温度双重保护，基本无电流双重保护；2、三端Fuse同样存在选型困难的问题，参考第一种方案中的3和4。
[0007]第三种：IC控制器+IC控制器+MOS+MOS组成的硬件保护电路，但存在如下缺点，在大电流充放电或短路等极端情况下，充放电MOS和IC会有失效的风险。
[0008]常规双重保护电路结构如图1所示，当放电过流过大或短路时，由于电路存在寄生等效电感，其感应电压U＝L*DI/DT，因此当电流足够大时，第一MOS电路中的放电MOS管关断时其DS两端的感应电压会达到电池组自身的数倍电压值，例如电池组12V，则第一MOS电路中的放电MOS管关断时的感应电压高达30
‑
50V。
[0009]图1的电路中，若放电的过程中出现大电流，若第一MOS电路中的放电MOS管此时关断，则根据U＝L*DI/DT，在该放电MOS管的DS两端会产生一个极高的感应电压，而此感应电压会导致第二MOS电路中的充电MOS管的Vgs超
±
20V，导致第二MOS电路中的充电MOS管失效的风险；同时感应的能量会随下图中的红色曲线箭头方向流入第二控制芯片电路中的控制IC，导致该控制IC的充电控制端损坏。
[0010]图1的电路中，若充电的过程中出现异常高电压和电流，若第三MOS电路中的充电MOS管此时关断，则P
‑
对GND会出现一个较高的负电压，若此时第四MOS电路中的放电MOS管还未关断，则该放电MOS管的VGS的电压会超出
±
20V，导致该放电MOS管的MOS失效。
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技术实现思路
][0011]本技术克服了现有技术的不足，提供了一种锂电池双重保护电路，解决了现有锂电池双重保护电路中在极端情况下保护失效的问题，实现了锂电池全面的双重电压保护功能。
[0012]为实现上述目的，本技术采用了下列技术方案：
[0013]一种锂电池双重保护电路，包括有控制放电的第一MOS管电路和第二MOS管电路、用于控制充电的第三MOS管电路和第四MOS管电路、第一控制芯片电路和第二控制芯片电路，第一控制芯片电路和第二控制芯片电路可检测锂电池温度信息、电压及电流信息以及控制锂电池充放电，锂电池负极端通过电阻R1与第一MOS管电路的源极端连接，第一MOS管电路的漏极端与第二MOS管电路的源极端连接，第二MOS管电路的漏极端与第三MOS管电路的漏极端，第三MOS管电路的源极端与第四MOS管电路的漏极端连接，第四MOS管电路的源极端与负载的负极输出端连接，第一控制芯片电路的放电控制端与第一MOS管电路的栅极端连接，第一控制芯片电路的充电控制端与第三MOS管电路的栅极端连接，第二控制芯片电路的充电控制端与第四MOS管电路的栅极端连接，其特征在于：第二控制芯片电路的放电控制端与第二MOS管电路的栅极端之间连接有用于保护第二控制芯片电路的隔离电路，第二控制芯片电路的放电控制端连接有用于采样第二控制芯片电路放电控制信号的控制信号采样电路、用于对第二控制芯片电路放电控制端输出电压降压的降压电路，控制信号采样电路连接有用于控制第二MOS管电路快速通断的驱动控制电路，降压电路连接有用于储能并向驱动控制电路供电的电源储能供电电路，第二MOS管电路的栅极端与源极端之间连接有用于保护第二MOS管电路的MOS能量泄放电路，第四MOS管电路的栅极端与源极端之间连接有用于保护第四MOS管电路的稳压控制电路。
[0014]如上所述的一种锂电池双重保护电路，其特征在于：第二MOS管电路包括有MOS管Q6，MOS管Q6源极端分别与第一MOS管电路漏极端、电阻R37一端连接，MOS管Q6漏极端与第三MOS管电路漏极端连接，MOS管Q6栅极端分别与电阻R37另一端、电阻R40一端连接，电阻R40另一端通过电阻R35与第二控制芯片电路的放电控制端连接。
[0015]如上所述的一种锂电池双重保护电路，其特征在于：隔离电路为二极管D2，二极管D2正极端与第二控制芯片电路的放电控制端连接，二极管D2负极端与电阻R35。
[0016]如上所述的一种锂电池双重保护电路，其特征在于：驱动控制电路包括有MOS管Q9和MOS管Q10，MOS管Q9漏极端连接于电阻R40与电阻R35之间，MOS管Q9源极端接地，MOS管Q9栅极端分别与电阻R41一端、电阻R49一端连接，电阻R41另一端接地，电阻R49另一端与MOS管Q10漏极端连接，MOS管Q10源极端分别与电阻R50一端、电源储能供电电路连接，MOS管Q10栅极端分别与电阻R50另一端、控制信号采样电路连接。
[0017]如上所述的一种锂电池双重保护电路，其特征在于：控制信号采样电路包括有二极管D8，二极管D8负极端与第二控制芯片电路放电控制端连接，二极管D8正极端通过电阻R52与MOS管Q10栅极端连接。
[0018]如上所述的一种锂电池双重保护电路，其特征在于：电源储能供电电路包括有储能电容C5，储能电容C5一端分别与电阻R48一端、MOS管Q10源极端连接，电阻48另一端与降压电路连接，储能电容C5另一端接地。
[0019]如上所述的一种锂电池双重保护电路，其特征在于：降压电路为二极管D7，二极管
D7正极端与第二控制芯片电路放电控制端连接，二极管D7负极端电阻R48连接。
[0020]如上所述的一种锂电池双重保护电路，其特征在于：MOS能量泄放电路为二极管D6，二极管D6正极端与MOS管Q6源极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池双重保护电路，包括有控制放电的第一MOS管电路(1)和第二MOS管电路(2)、用于控制充电的第三MOS管电路(3)和第四MOS管电路(4)、第一控制芯片电路(5)和第二控制芯片电路(6)，第一控制芯片电路(5)和第二控制芯片电路(6)可检测锂电池温度信息、电压及电流信息以及控制锂电池充放电，锂电池负极端通过电阻R1与第一MOS管电路(1)的源极端连接，第一MOS管电路(1)的漏极端与第二MOS管电路(2)的源极端连接，第二MOS管电路(2)的漏极端与第三MOS管电路(3)的漏极端，第三MOS管电路(3)的源极端与第四MOS管电路(4)的漏极端连接，第四MOS管电路(4)的源极端与负载的负极输出端连接，第一控制芯片电路(5)的放电控制端与第一MOS管电路(1)的栅极端连接，第一控制芯片电路(5)的充电控制端与第三MOS管电路(3)的栅极端连接，第二控制芯片电路(6)的充电控制端与第四MOS管电路(4)的栅极端连接，其特征在于：第二控制芯片电路(6)的放电控制端与第二MOS管电路(2)的栅极端之间连接有用于保护第二控制芯片电路(6)的隔离电路(7)，第二控制芯片电路(6)的放电控制端连接有用于采样第二控制芯片电路(6)放电控制信号的控制信号采样电路(8)、用于对第二控制芯片电路(6)放电控制端输出电压降压的降压电路(9)，控制信号采样电路(8)连接有用于控制第二MOS管电路(2)快速通断的驱动控制电路(10)，降压电路(9)连接有用于储能并向驱动控制电路(10)供电的电源储能供电电路(11)，第二MOS管电路(2)的栅极端与源极端之间连接有用于保护第二MOS管电路(2)的MOS能量泄放电路(12)，第四MOS管电路(4)的栅极端与源极端之间连接有用于保护第四MOS管电路(4)的稳压控制电路(13)。2.根据权利要求1所述的一种锂电池双重保护电路，其特征在于：第二MOS管电路(2)包括有MOS管Q6，MOS管Q6源极端分别与第一MOS管电路(1)漏极端、电阻R37一端连接，MOS管Q6漏极端与第三MOS管电路(3)漏极端连接，MOS管Q6栅极端分别与电阻R37另一端、电阻R40一端连接，电阻R40另一端通过电阻R35与第二控制芯片电路(6)的放电控制端连接。3.根据权利要求2所述的一种锂电池双重保护电路，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨坤树，吴启杰，温遂云，曾伟伟，黄颖，
申请(专利权)人：赛尔特电池科技中山有限公司，
类型：新型
国别省市：