一种多节锂电池的充放电保护电路制造技术

一种多节锂电池的充放电保护电路，包括串联锂电池组，控制信号整合电路，放电控制电路和充电控制电路；其特征在于：每节锂电池连接有一保护芯片，每一保护芯片的第一电压输入端经第一电阻和对应本节锂电池的正极相连，每一保护芯片的第二电压输入端和对应的本节锂电池的负极相连，每一保护芯片的充电控制端和放电控制端接收锂电池的充、放电取样电压；第一节锂电池对应的第一保护芯片的电流触发端作为放电控制电路的电流控制端，其余锂电池对应的保护芯片的电流触发端连接本节锂电池的负极。本发明专利技术直接利用单节电池保护芯片的电流触发端检测充放电电流，只要当其中的一节锂电池充放电流超过额定值，充电或放电开关就会关闭，停止充放电，以达到保护锂电池的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锂电池的充放电保护电路，该充放电保护电路可以实现由两节或 者两节以上的多节串联锂电池供电的充放电保护。
技术介绍
锂电池因为比常规的镍镉电池、镍氢电池具有电源容量较高和电源质量更轻的特 点，被广泛地作为手机、电动工具等各类手提式或移动产品的电池。电池在使用过程 中，过充电、过放电和过电流都会影响电池使用寿命和性能，为安全设计，电池的电 芯，尤其是锂离子电芯必须加装保护板，以防止过充、过放和短路造成的燃烧、爆炸 等危险。目前，对于单节锂离子电池的保护芯片技术方案已经比较成熟，如图1所示，为现 有技术中一节锂电池的充放电保护电路，该电路采用单节锂电池保护芯片IC'，该保护 芯片IC'具有两个用于采集锂电池电压的输入端5、 6， 一个电流触发端2，以及一个充电 控制端3和一个放电控制端1，在正常情况下，充电控制端3'和放电控制端1'为高电位， 放电控制管Q1邻充电控制管Q2'处于导通状态，电路的工作方式可以是电池向负载放 电，也可以是充电器对电池进行充电；当保护电路检测到异常现象时，即过充电时， 充电控制端3'输出低电平；过放电或过电流时，放电控制端l'输出低电平，从而可以切 断充电或放电回路，实现保护功能。但是，对于像电动工具等这类产品，往往需要两 节以上锂电池串联提供工作电压，随着电池数量的增加，现在市场上也有两节、三 节、四节串联锂电池的专用保护芯片，对于五节、六节或者更多节串联起来的锂电 池，因为电路的复杂度增加，集成电路工艺受到一定的限制，还没有专门的芯片可供 使用。已有的专利号为ZL200410015330.4(公开号为CN1655416A)的中国专利技术专利《多节锂电池串联电池组保护方法及其电路》，其方法为每一节单体电池配接一个电压监 测模块，电压监测模块对相应单体电池的正负极电位采样、比较，由转换电路将检测到的信号转换为以电池组的电极电位为参照电位的信号；电流监测模块采样电池组回 路电流，获得以电池组的电极电位为参照电位的充电、放电电流检测信号，单片机接 收上述信号并控制充电控制开关或放电控制开关的通断。上述专利克服了传统和现有 的集成保护芯片无法控制多节锂电池串联的充放电保护的问题，但是电路中采用单独 的电压取样模块实现每节电池电压取样，同时又采用一独立设计的电流检测模块进行串联锂电池的电流取样，较为复杂；电路涉及元器件多，成本高；而且，上述专利中 的锂电池保护电路无均衡充电功能，在一节锂电池充满电后就可能停止充电，影响串 联锂电池组的充电容量，因此，还有待于作进一步的改进。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种由单节锂电池保 护芯片组合而实现低成本与低功耗的多节串联锂电池的充放电保护电路。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为该多节锂电池的充放电保护电 路，包括有由至少两节依次相互串联的锂电池(BT1、 BT2…BTn)组成的锂电池组，其中，以 锂电池组的负极所对应的一节锂电池为第一节锂电池(BT1)，以锂电池组的正极所对应 的一节锂电池为最后一节锂电池(BTn);控制信号整合电路(ll)，串接在所述锂电池组的正负极两端，用于将取自所述锂 电池(BT1、 BT2…BTn)的充、放电取样电压转换为可实现充放电控制开关通断的充、 放电电压检测信号；放电控制电路(12)，具有一放电控制信号端(Fk)，接收来自所述控制信号整合电路 输出的放电电压检测信号，进而控制放电控制开关的通断；充电控制电路(13)，具有一充电控制信号端(Ck)，接收来自所述控制信号整合电路 的充电电压检测信号，进而控制充电控制开关的通断；其特征在于所述放电控制电路(12)还具有一实现对所述锂电池组进行电流取样 的电流控制端(Io)，并且，每一节所述锂电池(BT1、 BT2…BTn)的正负极两端还分别连 接有一用于锂电池电压和电流取样的单节锂电池保护芯片(IC1、 IC2…ICn)，该保护芯 片(IC1、 IC2…ICn)包括有第一电压输入端(5)、第二电压输入端(6)、放电控制端(l)、充 电控制端(3)以及电流触发端(2)，其中，每一所述保护芯片(IC1、 IC2…ICn)的第一电压输入端(5)经第一电阻(Rla、 R2a…Rna)和对应的本节锂电池的正极相连，每一所述保护芯片(IC1、 IC2…ICn)的第二 电压输入端(6)和对应的本节锂电池的负极相连，每一所述保护芯片(IC1、 IC2…ICn)的 充电控制端(3)和放电控制端(1)作为所述控制信号整合电路(11)的输入接收来自所述锂 电池的充、放电取样电压；而所述第一节锂电池(BT1)所对应的第一保护芯片(IC1)的电流触发端(2)连接所述 的放电控制电路(12)，并作为该放电控制电路(12)的电流控制端(Io)进而控制所述放电 控制开关的通断，其余锂电池(BT2、 BT3…BTn)所对应的保护芯片(IC2、 IC3…ICn)的 电流触发端(2)连接本节锂电池的负极。所述的充电控制电路还包括有充电控制电路的电源正极输入端(Ucl)、充电控制电 路的电源负极输入端(Uc2)以及充电控制电路的输出端(Ct);所述的放电控制电路(12)还 包括有放电控制电路的电源正极输入端(Ufl)、放电控制电路的电源负极输入端(Uf2)以 及放电控制电路的输出端(Ft);其中，所述充电控制电路(l3)的电源正极输入端(Ucl)和所述放电控制电路的电源 正极输入端(Ufl)信号取自任意一节所述锂电池(BTl、 BT2…BTn)的正极电压，所述充 电控制电路的输出端(Ct)经所述放电控制电路(12)的放电控制开关接地，所述放电控制 电路的负极输入端(Uf2)和所述锂电池组的负极相连；在锂电池组充电时，所述充电控 制电路(13)的电源负极输入端(Uc2)可以连接到外接充电器(14)的负极输出端(P-);在锂 电池组放电时，所述放电控制电路(12)的输出端(Ft)可以连接外接负载(RL)。在本方案 中，充电控制开关和放电控制开关因为是串接在同一支路上，充电控制开关的通断受 放电控制开关的影响，即一旦保护芯片检测到有过放电压信号电流信号，放电控制开 关截止，同时，充电控制开关的电流回路被切断，充电控制开关也截止。在实际应用中，会存在一种情况即锂电池一边充电一边工作，如手机的使用者 往往会在开机工作状态下同时对手机电池进行充电，需要锂电池保护电路中的放电控 制开关和充电控制开关能够相互独立工作，于是，所述充电控制电路的输出端(Ct)也可 以直接接地，因此，充电控制开关和放电控制开关分别串接在两个相互独立的电流回 路中， 一旦放电电压过大或电流超过额定电流时，放电控制开关截止，锂电池停止放 电，但充电控制开关可仍然保持导通，充电器可以继续对锂电池充电。为了能够及时检测电路温度，防止过热工作，任意一节所述锂电池(BT1、 BT2… BTn)的正极和与之连接的所述充电控制电路(i3)的电源正极输入端(Ucl)或所述放电控 制电路的电源正极输入端(Ufl)之间还串接有一常闭温度保险开关(F2)。 一旦温度过 高，常闭温度保险开关(F2)就会断开，能够及时保护电路元器件或防止锂电池因为温 度过高而爆炸。因为所有锂电池是串联为锂电池组，电流信号只需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多节锂电池的充放电保护电路，包括有　由至少两节依次相互串联的锂电池（ＢＴ１、ＢＴ２…ＢＴｎ）组成的锂电池组，其中，以锂电池组的负极所对应的一节锂电池为第一节锂电池（ＢＴ１），以锂电池组的正极所对应的一节锂电池为最后一节锂电池（ＢＴｎ）；　控制信号整合电路（１１），串接在所述锂电池组的正负极两端，用于将取自所述锂电池（ＢＴ１、ＢＴ２…ＢＴｎ）的充、放电取样电压转换为可实现充放电控制开关通断的充、放电电压检测信号；　放电控制电路（１２），具有一放电控制信号端（Ｆｋ），接收来自所述控制信号整合电路输出的放电电压检测信号，进而控制放电控制开关的通断；　充电控制电路（１３），具有一充电控制信号端（Ｃｋ），接收来自所述控制信号整合电路的充电电压检测信号，进而控制充电控制开关的通断；　其特征在于：所述放电控制电路（１２）还具有一实现对所述锂电池组进行电流取样的电流控制端（Ｉｏ），并且，每一节所述锂电池（ＢＴ１、ＢＴ２…ＢＴｎ）的正负极两端还分别连接有一用于锂电池电压和电流取样的单节锂电池保护芯片（ＩＣ１、ＩＣ２…ＩＣｎ），该保护芯片（ＩＣ１、ＩＣ２…ＩＣｎ）包括有第一电压输入端（５）、第二电压输入端（６）、放电控制端（１）、充电控制端（３）以及电流触发端（２），　其中，每一所述保护芯片（ＩＣ１、ＩＣ２…ＩＣｎ）的第一电压输入端（５）经第一电阻（Ｒ１ａ、Ｒ２ａ…Ｒｎａ）和对应的本节锂电池的正极相连，每一所述保护芯片（ＩＣ１、ＩＣ２…ＩＣｎ）的第二电压输入端（６）和对应的本节锂电池的负极相连，每一所述保护芯片（ＩＣ１、ＩＣ２…ＩＣｎ）的充电控制端（３）和放电控制端（１）作为所述控制信号整合电路（１１）的输入接收来自所述锂电池的充、放电取样电压；　而所述第一节锂电池（ＢＴ１）所对应的第一保护芯片（ＩＣ１）的电流触发端（２）连接所述的放电控制电路（１２），并作为该放电控制电路（１２）的电流控制端（Ｉｏ）进而控制所述放电控制开关的通断，其余锂电池（ＢＴ２、ＢＴ３…ＢＴｎ）所对应的保护芯片（ＩＣ２、ＩＣ３…ＩＣｎ）的电流触发端（２）连接本节锂电池的负极。...

【技术特征摘要】
CN 2008-1-2 200810001307.81、一种多节锂电池的充放电保护电路，包括有由至少两节依次相互串联的锂电池(BT1、BT2…BTn)组成的锂电池组，其中，以锂电池组的负极所对应的一节锂电池为第一节锂电池(BT1)，以锂电池组的正极所对应的一节锂电池为最后一节锂电池(BTn)；控制信号整合电路(11)，串接在所述锂电池组的正负极两端，用于将取自所述锂电池(BT1、BT2…BTn)的充、放电取样电压转换为可实现充放电控制开关通断的充、放电电压检测信号；放电控制电路(12)，具有一放电控制信号端(Fk)，接收来自所述控制信号整合电路输出的放电电压检测信号，进而控制放电控制开关的通断；充电控制电路(13)，具有一充电控制信号端(Ck)，接收来自所述控制信号整合电路的充电电压检测信号，进而控制充电控制开关的通断；其特征在于所述放电控制电路(12)还具有一实现对所述锂电池组进行电流取样的电流控制端(Io)，并且，每一节所述锂电池(BT1、BT2…BTn)的正负极两端还分别连接有一用于锂电池电压和电流取样的单节锂电池保护芯片(IC1、IC2…ICn)，该保护芯片(IC1、IC2…ICn)包括有第一电压输入端(5)、第二电压输入端(6)、放电控制端(1)、充电控制端(3)以及电流触发端(2)，其中，每一所述保护芯片(IC1、IC2…ICn)的第一电压输入端(5)经第一电阻(R1a、R2a…Rna)和对应的本节锂电池的正极相连，每一所述保护芯片(IC1、IC2…ICn)的第二电压输入端(6)和对应的本节锂电池的负极相连，每一所述保护芯片(IC1、IC2…ICn)的充电控制端(3)和放电控制端(1)作为所述控制信号整合电路(11)的输入接收来自所述锂电池的充、放电取样电压；而所述第一节锂电池(BT1)所对应的第一保护芯片(IC1)的电流触发端(2)连接所述的放电控制电路(12)，并作为该放电控制电路(12)的电流控制端(Io)进而控制所述放电控制开关的通断，其余锂电池(BT2、BT3…BTn)所对应的保护芯片(IC2、IC3…ICn)的电流触发端(2)连接本节锂电池的负极。2、 根据权利要求l所述的多节锂电池的充放电保护电路，其特征在于所述的充 电控制电路还包括有充电控制电路的电源正极输入端(Ucl)、充电控制电路的电源负极 输入端(Uc2)以及充电控制电路的输出端(Ct);所述的放电控制电路(12)还包括有放电控制电路的电源正极输入端(Ufl)、放电控 制电路的电源负极输入端(UG)以及放电控制电路的输出端(Ft);其中，所述充电控制电路(13)的电源正极输入端(Ucl)和所述放电控制电路的电源 正极输入端(Ufl)信号取自任意一节所述锂电池(BTl、 BT2…BTn)的正极电压，所述充电控制电路的输出端(Ct)经所述放电控制电路(12)的放电控制开关接地，所述放电控制 电路的负极输入端(Uf2)和所述锂电池组的负极相连；在锂电池组处于充电状态下，所述充电控制电路(13)的电源负极输入端(Uc2)和外接充电器(14)的负极输出端(P-滩连；在锂电池组处于放电状态下，所述放电控制电路(12)的输出端(Ft)和外接负载(RL)相连。3、 根据权利要求l所述的多节锂电池的充放电保护电路，其特征在于所述的充电控制电路还包括有充电控制电路的电源正极输入端(Ucl)、充电控制电路的电源负极 输入端(Uc2)以及充电控制电路的输出端(Ct);所述的放电控制电路还包括有放电控制电路的电源正极输入端(Ufl)、放电控制电 路的电源负极输入端(Uf2)以及放电控制电路的输出端(R);其中，所述充电控制电路(13)的电源正极输入端(Ucl)和所述放电控制电路的电源 正极输入端(Ufl)分别连接任意一节所述锂电池(BTl、 BT2…BTn)的正极，所述充电控 制电路的输出端(Ct)直接接地，所述放电控制电路的负极输入端(Uf2)和所述锂电池组 的负极相连；在锂电池组处于充电状态下，所述充电控制电路(13)的电源负极输入端(Uc2)和外 接充电器(14)的负极输出端(P-)相连；在锂电池组处于放电状态下，所述放电控制电路 (12)的输出端(Ft)和外接负载(RL滩连。4、 根据权利要求2或3所述的多节锂电池的充放电保护电路，其特征在于任意一 节所述锂电池(BT1、 BT2…BTn)的正极和与之连接的所述充电控制电路C13)的电源正极 输入端(Ucl)或所述放电控制电路的电源正极输入端(Ufl)之间还串接有一常闭温度保险 开关(F2)。5、 根据权利要求l、 2或3所述的多节锂电池的充放电保护电路，其特征在于自 所述的第二节锂电池起，该锂电池(IC2、 IC3…ICn)对应的保护芯片(IC2、 IC3…ICn)的 电流触发端(2)经一第二电阻(Rlb、 R2b…Rnb)和相应的本节锂电池的负极相连。6、 根据权利要求l、 2或3所述的多节锂电池的充放电保护电路，其特征在于自 所述的第二节锂电池起，该锂电池(IC2、 IC3…ICn)对应的保护芯片(IC2、 IC3…ICn)的 电流触发端(2)分别经一NPN型三极管(Q1 、 Q2…Qn)或N沟道场效应管(Tl、 T2…Tn)和 相应的本节锂电池的负极相连，每一三极管(Q1、 Q2…Qn)的基极或每一场效应管( Tl、 T2…Tn)的栅极受相应保护芯片(IC2、 IC3…ICn)的放电控制端(l)控制，在保护芯 片(IC2、 IC3…ICn)的放电控制端(l)为低电平时，开关管截止；在保护芯片(IC2、 IC3… ICn)的放电控制端(l)为高电平时，开关管导通。7、 根据权利要求l、 2或3所述的多节锂电池的充放电保护电路，其特征在于所 述第一节锂电池(BT1)所对应的第一保护芯片(IC1)的电流触发端(2)和所述第一节锂电池(BTl)的负极之间还并联有一防止瞬间冲击电流的延迟电容(Co)。8、 根据权利要求1 3中任一权利要求所述的多节锂电池的充放电保护电路，其特 征在于所述的控制信号整合电路(ll)包括由若干场效应管组成的开关电路，该开关电 路对应每一节锂电池(BT1、 BT2…BTn)分别包括有P沟道第一场效应管(Tla、 T2a… Tna)、 P沟道第二场效应管(Tlb、 T2b…Tnb)、第三电阻(Rlc、 R2c…Rnc)、第四电阻( Rld、 R2d…Rnd)和第五电阻(Rle、 R2e…Rne)，其中，每一所述第一场效应管(Tla、 T2a…Tna)的栅极和对应保护芯片(ICl、 IC2 …ICn)的充电控制端(3)相连，每一所述第一场效应管(Tla、 T2a…Tna)的源极和对应本 节锂电池的正极相连，每一所述第一场效应管(Tla、 T2a…Tna)的漏极一路经对应的第 三电阻(Rlc、 R2c…Rnc)连接本节锂电池的负极，另一路经对应的第四电阻(Rld、 R2d …Rnd)共接为第一节点(A)连接所述充电控制电路(13)的充电控制信号端(Ck);每一所述第二场效应管(Tlb、 T2b…Tnb)的栅极和对应保护芯片(ICl、 IC2…ICn)的 放电控制端(l)相连，第二场效应管(Tlb、 T2b…Tnb)的源极和对应的本节锂电池的正极 相连，第二场效应管(Tlb、 T2b…Tnb)的漏极经对应的第五电阻(Rle、 R2e…Rne)共接 为第二节点(B)连接所述放电控制电路的放电控制信号端(Fk);在每一所述第一场效应管(Tla、 T2a…Tna)的漏极和本节锂电池的负极之间还串接 有一第一二极管(Dla、 D2a…Dna)，其中，每一所述第一二极管(Dla、 D2a…Dna)的阴 极直接或经所述第三电阻(Rlc、 R2c…Rnc)和本节锂电池的负极相连，每一所述第一二 极管(Dla、 D2a…Dna)的阳极经所述第三电阻(Rlc、 R2c…Rnc)或直接和相应的第一场 效应管(Tla、 T2a…Tna)的漏极相连。9、 根据权利要求8所述的多节锂电池的充放电保护电路，其特征在于每一所述 第一场效应管(Tla、 T2a…Tna)的漏极和第一节点(A)之间串接有一第二二极管(Dlb、 D2b…Dnb)，其中，每一第二二极管(Dlb、 D2b…Dnb)的阴极直接或经第四电阻(Rld、 R2d…Rnd)和所述第一节点(A)相连，每一第二二极管(Dlb、 D2b…Dnb)的阳极经第四 电阻(Rld、 R2d…Rnd)或直接和相应的第一场效应管(Tla、 T2a…Tna)的漏极相连。10、 根据权利要求9所述的多节锂电池的充放电保护电路，其特征在于每一所述 第二场效应管(Tlb、 T2b…Tnb)的漏极和所述第二节点(B)之间串接有一第三二极管( Dlc、 D2c…Dnc),其中，每一第三二极管(Dlc、 D2c…Dnc)的阴极直接或经所述第五 电阻(Rle、 R2e…Rne)和所述第二节点(B)相连，每一第三二极管(Dlc、 D2c…Dnc)的阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：何岳明，
申请(专利权)人：何岳明，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]