專利名稱：一種多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電池領(lǐng)域，尤其涉及六節(jié)或者六節(jié)以上的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
隨著人們環(huán)保意識的增強，鋰電池的環(huán)保特性逐漸受到重視，逐漸應(yīng)用于電動自行車、網(wǎng)絡(luò)基站等傳統(tǒng)使用鉛酸電池的領(lǐng)域，并有取代鉛酸電池的趨勢。由于鋰離子特性，在使用過程中必須增加具有過充電和過放電保護(hù)功能的保護(hù)電路，防止鋰離子電池由于過充電或者過放電而對電池造成損害。 目前市場上對于4節(jié)和4節(jié)以下鋰電池的保護(hù)芯片的設(shè)計已經(jīng)非常成熟，也出現(xiàn)了 5節(jié)到13節(jié)鋰電池保護(hù)芯片，但是此類芯片的價格往往非常高昂。對于13節(jié)以上串聯(lián)電池的保護(hù)芯片，還沒有專門的保護(hù)芯片。而電動自行車電池、網(wǎng)絡(luò)基站電源等領(lǐng)域由于エ作電壓高，需要采用多節(jié)鋰電池串聯(lián)起來使用，以滿足其工作電壓的需求。因此，亟需提供一種串聯(lián)多節(jié)鋰電池組的充放電保護(hù)電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用多節(jié)鋰電池保護(hù)芯片實現(xiàn)六節(jié)或者六節(jié)以上串聯(lián)鋰電池組的充放電保護(hù)電路，所述充放電保護(hù)電路具有外圍電路簡單、成本低廉和擴(kuò)展性強的功能。一種多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路，其包括
電池組M。，包括由至少六節(jié)依次相互串聯(lián)的鋰電池BATpBATfBATm (m彡6)組成，所述至少六節(jié)依次相互串聯(lián)的鋰電池BAT1,BAT2-BATm被分為M1J2-Mrt (X彡I)組小電池組串聯(lián)，其中第一節(jié)電池(BAT1)的負(fù)極對應(yīng)電池組的負(fù)極，第m節(jié)電池(BATm)的正極對應(yīng)電池組的正極；
電池保護(hù)芯片模塊，包括若干多節(jié)電池保護(hù)芯片IC1. ICfICx+1，每ー個多節(jié)電池保護(hù)芯片分別與對應(yīng)小電池組連接，用于檢測小電池組內(nèi)鋰電池的電壓；每ー個多節(jié)電池保護(hù)芯片具有一個放電控制端DSGpDSGfDSGjrt和一個充電控制端CHG1、CHG2…CHGX+1 ；
放電控制信號傳遞模塊，用于將對應(yīng)多節(jié)電池保護(hù)芯片的放電控制信號進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，所述放電控制信號傳遞模塊包括多級放電控制信號傳遞電路，每ー級所述放電控制信號傳遞電路與對應(yīng)多節(jié)電池保護(hù)芯片IQ、ICV·· ICx的放電控制端DSGpDSGrHDSGx連接，每一級所述放電控制信號傳遞電路具有ー個放電控制信號輸入端和ー個放電控制信號輸出端，每ー級所述放電控制信號傳遞電路的放電控制信號輸入端與前一級所述放電控制信號傳遞電路的放電控制信號輸出端連接，與ICx連接的放電控制信號傳遞電路的放電控制信號輸入端與多節(jié)電池保護(hù)芯片ICX+1的放電控制端DSGX+1連接；
充電控制信號傳遞模塊，用于將對應(yīng)多節(jié)電池保護(hù)芯片的充電控制信號進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，所述充電控制信號傳遞模塊包括多級充電控制信號傳遞電路，每ー級所述充電控制信號傳遞電路與對應(yīng)多節(jié)電池保護(hù)芯片ICp ICV-ICx的充電控制端CHGp(MV-CHGx連接，每ー級所述充電控制信號傳遞電路具有ー個充電控制信號輸入端和ー個充電控制信號輸出端，每ー級所述充電控制信號傳遞電路的充電控制信號輸入端與前一級所述充電控制信號傳遞電路的充電控制信號輸出端連接，與ICx連接的充電控制信號傳遞電路的充電控制信號輸入端與多節(jié)電池保護(hù)芯片ICX+1的充電控制端CHGX+1連接；
放電控制電路，具有ー個放電控制信號接收端，與IC1連接的所述放電控制信號傳遞電路的放電控制信號輸出端連接，接收逐級傳遞下來的放電控制信號，進(jìn)而控制放電控制開關(guān)的打開和關(guān)斷，且所述放電控制電路與電池組的負(fù)極連接；
充電控制電路，具有ー個充電控制信號接收端，與IC1連接的所述充電控制信號傳遞電路的充電控制信號輸出端連接，接收逐級傳遞下來的充電控制信號，進(jìn)而控制充電控制開關(guān)的打開和關(guān)斷，且所述充電控制電路與電池組放電的負(fù)端連接。本發(fā)明提供的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路，使用兩個或兩個以上多節(jié)電池保護(hù)芯片實現(xiàn)對電池組電壓的檢測，每個多節(jié)電池保護(hù)芯片的放電控制端連接放電控制信號傳遞模塊中的放電控制信號傳遞電路、充電控制端連接充電控制信號傳遞模塊中的充電控制信 號傳遞電路，實現(xiàn)放電保護(hù)信號和充電保護(hù)信號從高電平到低電平的逐級轉(zhuǎn)換，最終轉(zhuǎn)換成合適的電壓給放電控制電路和充電控制電路分別控制放電控制開關(guān)和充電控制開關(guān)的打開和關(guān)斷，從而起到保護(hù)電池的目的。


圖I是本發(fā)明提供的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路的原理框圖。圖2是本發(fā)明提供的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明提供的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路中放電控制信號傳遞電路的結(jié)構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明提供的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路中充電控制信號傳遞電路的結(jié)構(gòu)圖。圖5是本發(fā)明提供的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路中放電控制電路的結(jié)構(gòu)圖。圖6是本發(fā)明提供的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路中充電控制電路的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一歩詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請參考圖I所示，一種多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路，其包括
電池組MQ20，包括由至少六節(jié)依次相互串聯(lián)的鋰電池BAT1、BAT2…BATmU彡6)組成，所述至少六節(jié)依次相互串聯(lián)的鋰電池BAT1,BAT2-BATm被劃分為M1J2-Mrt (X彡I)組小電池組，即電池組Mq20由MpM2-Mrt (X ^ I)組小電池組串聯(lián)組成，其中第一節(jié)電池(BAT1)的負(fù)極對應(yīng)電池組的負(fù)極11,第m節(jié)電池(BAT111)的正極對應(yīng)電池組的正極(P+) 10 ；
電池保護(hù)芯片模塊1，包括若干多節(jié)電池保護(hù)芯片IC1UC^ICrt，每ー個多節(jié)電池保護(hù)芯片分別與對應(yīng)小電池組連接，用于檢測小電池組內(nèi)鋰電池的電壓，每ー個多節(jié)電池保護(hù)芯片具有一個放電控制端DSG1, DSG^ DSGX+1和一個充電控制端CHG1、(MV·· CHGX+1 ；
放電控制信號傳遞模塊2，用于將對應(yīng)多節(jié)電池保護(hù)芯片的放電控制信號進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，所述放電控制信號傳遞模塊包括多級放電控制信號傳遞電路21、22···2Χ，每ー級所述放電控制信號傳遞電路與對應(yīng)多節(jié)電池保護(hù)芯片IQ、ICfICx的放電控制端DSGpDSGrHDSGx連接，每ー級所述放電控制信號傳遞電路具有ー個放電控制信號輸入端和一個放電控制信號輸出端，每ー級所述放電控制信號傳遞電路的放電控制信號輸入端與前一級所述放電控制信號傳遞電路的放電控制信號輸出端連接，與ICx連接的放電控制信號傳遞電路的放電控制信號輸入端與多節(jié)電池保護(hù)芯片ICX+1的放電控制端DSGX+1連接；
充電控制信號傳遞模塊3，用于將對應(yīng)多節(jié)電池保護(hù)芯片的充電控制信號進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，所述充電控制信號傳遞模塊包括多級充電控制信號傳遞電路31、32···3X，每ー級所述充電控制信號傳遞電路與對應(yīng)多節(jié)電池保護(hù)芯片IC1、IC2··· ICx的充電控制端CHG1、(MV··CHGx連接，每ー級所述充電控制信號傳遞電路具有ー個充電控制信號輸入端和一個充電控制信號輸出端，每ー級所述充電控制信號傳遞電路的充電控制信號輸入端與前一級所述充電控制信號傳遞電路的充電控制信號輸出端連接，與ICx連接的充電控制信號傳遞電路的充電控制信號輸入端與多節(jié)電池保護(hù)芯片ICX+1的充電控制端CHGX+1連接；
放電控制電路4，具有ー個放電控制信號接收端，與IC1連接的所述放電控制信號傳遞電路21的放電控制信號輸出端連接，接收逐級傳遞下來的放電控制信號，進(jìn)而控制放電控制開關(guān)的打開和關(guān)斷，且所述放電控制電路4與電池組的負(fù)極11連接；
充電控制電路5，具有ー個充電控制信號接收端，與IC1連接的所述充電控制信號傳遞電路31的充電控制信號輸出端連接，接收逐級傳遞下來的充電控制信號，進(jìn)而控制充電控制開關(guān)的打開和關(guān)斷，且所述充電控制電路5與電池組放電的負(fù)端(P-) 12連接。本發(fā)明提供的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路，使用兩個或兩個以上多節(jié)電池保護(hù)芯片實現(xiàn)對電池組電壓的檢測，每個多節(jié)電池保護(hù)芯片的放電控制端連接放電控制信號傳遞模塊中的放電控制信號傳遞電路、充電控制端連接充電控制信號傳遞模塊中的充電控制信號傳遞電路，實現(xiàn)放電保護(hù)信號和充電保護(hù)信號從高電平到低電平的逐級轉(zhuǎn)換，最終轉(zhuǎn)換成合適的電壓給放電控制電路和充電控制電路分別控制放電控制開關(guān)和充電控制開關(guān)的打開和關(guān)斷，從而起到保護(hù)電池的目的。優(yōu)選地，為了方便使用目前市場上廣泛使用的三節(jié)、四節(jié)以及五節(jié)以上的多節(jié)電池保護(hù)芯片，每一所述小電池組Μ1、Μ2···Μ χ+1 (X彡I)由三節(jié)或者三節(jié)以上的鋰電池串聯(lián)組成。請參考圖2和圖3所示，所述放電控制信號傳遞模塊2包括第一開關(guān)管Qal、Qa2…Qax、第二開關(guān)管QbI > Qb2…Qbx、第三開關(guān)管Qd > QwQex、第一電阻Rai> Ra2…Rax、第二電阻Rbi、Rb2…Rbx、第三電阻HfRex、第四電阻Rn、!^···!^、第五電阻R2i、R22…R2X和第六電阻R3I >R32…R3x，所述放電控制 信號傳遞模塊2的每ー級放電控制信號傳遞電路21、22···2Χ中(以所述最高級放電控制信號傳遞電路2Χ為例),所述第一開關(guān)管Qax的源極與第一電阻Rax的一端和對應(yīng)多節(jié)電池保護(hù)芯片ICx的放電控制端DSGx連接，第一開關(guān)管Qax的門極與第一電阻Rax的另一端、第四電阻Rlx的一端和第二開關(guān)管Qbx的漏極連接，第三開關(guān)管Qc3的源極與第四電阻Rlx的另一端連接并作為放電控制信號傳遞電路2Χ的放電控制信號輸入端DCHINx,第一開關(guān)管Qax的漏極與第六電阻R3x的一端連接并作為放電控制信號傳遞電路2Χ的放電控制信號輸出端DCHOUTx,第二開關(guān)管Qbx的門極、第二電阻Rbx的一端和第三開關(guān)管Qm的漏極經(jīng)過第五電阻R2x后連接，第二開關(guān)管Qbx的源極、第二電阻Rbx的另一端和對應(yīng)小電池組Mx的負(fù)極GND_MX連接，第六電阻R3x的另一端、對應(yīng)小電池組Mx的正極VMx和第三開關(guān)管Qcx的門極經(jīng)過第三電阻Rex后連接。優(yōu)選地，所述第一開關(guān)管Qax和第二開關(guān)管Qbx為N溝道的場效應(yīng)管或NPN的三極管，所述第三開關(guān)管Qex為P溝道的場效應(yīng)管或PNP的三極管。優(yōu)選地，當(dāng)ICX+1的放電控制端輸出為高阻抗?fàn)顟B(tài)時，為了能夠?qū)SGX+1的電壓上拉到VMX+1，所述電池組M ^的正極經(jīng)過電阻R1后，與最高位所述多節(jié)電池保護(hù)芯片ICX+1的放電控制端DSGX+1和多節(jié)電池保護(hù)芯片ICx對應(yīng)的放電控制信號傳遞電路2X的放電控制信號輸入端DCHINx共接，即形成一個節(jié)點。請參考圖2和圖4所示，所述充電控制信號傳遞模塊3包括第四開關(guān)管Qdl、Qd^··Qdx、第五開關(guān)管Qel、Qe2··· Q 、第六開關(guān)管Qfi、Qf2…Qfx、第七電阻Rdi、Rd2…、第八電阻Κι、 Re2…Rex、第九電阻Rfl、Rf2…Rfx、第十電阻R4i> R42*** R4x、第i 電阻R5i、R52... R5x和第十二電阻R61、R62…R6x，所述充電控制信號傳遞模塊3的每ー級充電控制信號傳遞電路31、32…3X中(以所述最高級充電控制信號傳遞電路3X為例)，所述第四開關(guān)管Qdx的源極與第七電阻Rdx的一端和對應(yīng)多節(jié)電池保護(hù)芯片ICx的充電控制端CHGx連接，第四開關(guān)管Qdx的門極與第七電阻Rdx的另一端、第十電阻R4x的一端和第五開關(guān)管Qrai的漏極連接，第六開關(guān)管Qfx的源極與第十電阻R4x的另一端連接并作為充電控制信號傳遞電路3X的充電控制信號輸入端CHINx，第四開關(guān)管Qdx的漏極與第十二電阻R6x的一端連接并作為充電控制信號傳遞電路3X的充電控制信號輸出端CHOUTx,第五開關(guān)管Qex的門極、第八電阻Rex的一端和第六開關(guān)管Qfx的漏極經(jīng)過第十一電阻R5x后連接，第五開關(guān)管Qex的源極、第八電阻Rex的另一端和對應(yīng)小電池組Mx的負(fù)極GND_MX連接，第十二電阻R6x的另一端、對應(yīng)小電池組Mx的正極VMx和第六開關(guān)管Qfx的門極經(jīng)過第九電阻Rfx后連接。優(yōu)選地，所述第四開關(guān)管Qdx和第五開關(guān)管Qex為N溝道的場效應(yīng)管或NPN的三極管，所述第六開關(guān)管Qfx為P溝道的場效應(yīng)管或PNP的三極管。優(yōu)選地，當(dāng)ICX+1的充電控制端輸出為高阻抗?fàn)顟B(tài)時，為了能夠?qū)HGX+1的電壓上拉到VMX+1，所述電池組M0的正極經(jīng)過電阻R2后，與最高位所述多節(jié)電池保護(hù)芯片ICX+1的充電控制端CHGX+1和多節(jié)電池保護(hù)芯片ICx對應(yīng)的充電控制信號傳遞電路3X的充電控制信號輸入端CHINx共接，即形成一個節(jié)點。請參考圖2和圖5所示，所述放電控制電路4包括放電開關(guān)管Qf、第七開關(guān)管Qlf、第十三電阻Rlf和第十四電阻R2f，其中，所述放電開關(guān)管Qf的源扱、電池組的負(fù)極11、第七開關(guān)管Qlf的源極和第十三電阻Rlf的一端連接，第七開關(guān)管Qlf的門極和第十三電阻Rlf的另一端連接并作為放電控制電路4的放電控制信號接收端，第三節(jié)電池BAT3或第四節(jié)電池BAT4的正極經(jīng)過第十四電阻R2f后與放電開關(guān)管Qf的門極和第七開關(guān)管Qlf的漏極連接，放電開關(guān)管Qf的漏極作為電池組放電的負(fù)端(P-) 12。其中，放電開關(guān)管Qf的門極和第七開關(guān)管Qlf的漏極與第三節(jié)電池或第四節(jié)電池的正極連接，是指放電開關(guān)管Qf和第七開關(guān)管Qlf的工作電壓取第三節(jié)電池或第四節(jié)電池的電壓。優(yōu)選地，所述放電開關(guān)管Qf和第七開關(guān)管Qlf為N溝道的場效應(yīng)管或NPN的三極管。請參考圖2和圖6所示，所述充電控制電路5包括充電開關(guān)管Q。、第八開關(guān)管Qlc;、隔離ニ極管D1、第十五電阻R1。和第十六電阻R2。，其中，所述充電開關(guān)管Q。的源極和隔離ニ極管Dl的陰極連接并作為電池組充電的負(fù)端(CH-)13，第三節(jié)電池BAT3或第四節(jié)電池BAT4的正極經(jīng)過第十六電阻R2。后與充電開關(guān)管Q。的門極和第八開關(guān)管Q1。的漏極連接，第八開關(guān)管Q1。的源極、隔離ニ極管Dl的陽極和第十五電阻R1。的一端連接，第八開關(guān)管Q1。的門極和第十五電阻R1。的另一端連接并作為充電控制電路的充電控制信號接收端。其中，充電開關(guān)管Q。的門極和第八開關(guān)管Qle的漏極與第三節(jié)電池或第四節(jié)電池的正極連接，是指充電開關(guān)管Q。和第八開關(guān)管Qlc;的工作電壓取第三節(jié)電池或第四節(jié)電池的電壓。其中，所述隔離ニ極管Dl的作用是防止在放電的過程中，由于過放或者過流或者過溫等情況發(fā)生時，放電開關(guān)管Qf被關(guān)斷，電池組Mtl的正極電壓通過負(fù)載加到充電開關(guān)管Qc的漏極，在充電開關(guān)管Qc導(dǎo)通、沒有隔離ニ極管的情況下，該電壓會直接加到第八開關(guān)管Qlc上，Qc會被高壓擊穿而損壞，導(dǎo)致充電控制回路5失效。為了保證充電開關(guān)管Qc和第八開關(guān)管Qlc的Vgs電壓不超過額定值，起到保護(hù)充電開關(guān)管Qc和第八開關(guān)管Qlc的目的，所述充電控制電路5還包括第一穩(wěn)壓ニ極管ZD1和第二穩(wěn)壓ニ極管ZD2，第一穩(wěn)壓ニ極管的陽極與第八開關(guān)管Q1。的源極連接，第一穩(wěn)壓ニ極管的陰極與第八開關(guān)管Qlc;的門極連接；第二穩(wěn)壓ニ極管的陽極與充電開關(guān)管Q。的源極連接，第二穩(wěn)壓ニ極管的陰極與充電開關(guān)管Q。的門極連接。優(yōu)選地，所述充電開關(guān)管Q。和第八開關(guān)管Qle為N溝道的場效應(yīng)管或NPN的三極管。每一所述多節(jié)電池保護(hù)芯片的放電控制端和充電控制端在正常工作時，其輸出電壓為該保護(hù)芯片工作的參考地電壓；當(dāng)發(fā)生過充或過放時，其輸出電壓為該保護(hù)芯片的エ作電壓或為高阻抗?fàn)顟B(tài)。以小電池組Mx+1對應(yīng)的多節(jié)電池保護(hù)芯片ICX+1為例，在正常放電的情況下，芯片ICX+1的放電控制端DSGX+1輸出為小電池組Mx+1的負(fù)極電壓GND_MX+1 (即是ICX+1芯片中VSS腳的電壓)，則ICx芯片對應(yīng)的放電控制信號傳遞電路2X的放電控制信號輸入端DCHINx輸入電壓為GND_MX+1，即為小電池組Mx的正極電壓VMX。此時，第三開關(guān)管Qcx的Vgs電壓為0V，第三開關(guān)管Qex處于關(guān)斷狀態(tài)，第二開關(guān)管Qbx的Vgs電壓為0V，第二開 關(guān)管Qbx也處于關(guān)斷狀態(tài)。第三開關(guān)管Qax的Vgs電壓通過下面公式可得Vgs= (VMx-GND,Mx) XRax/ (Rax+Rlx), Rax與Rlx設(shè)置為合適的電阻值即可以保證第一開關(guān)管Qax導(dǎo)通，即滿足Rax上面的分壓高于Qax的Vgs的開啟閾值電壓,一般在IV左右。由此,放電控制信號傳遞電路2X的輸出端DCHOUTx的電壓等于GND_MX，實現(xiàn)了 ICX+1芯片的放電保護(hù)信號的電壓由GND_MX+1 (VMx)到GND_MX的轉(zhuǎn)換。經(jīng)過逐級放電控制信號電路的傳遞后，放電控制電路4的放電控制信號接收端14輸入電壓為小電池組M1的負(fù)極電壓GND_Mi，放電控制電路4中的第七開關(guān)管Qlf的Vgs電壓為0V，Qlf截止，放電開關(guān)管Qf的Vgs等于VBAT3或VBAT4,放電開關(guān)管Qf導(dǎo)通,可以正常的進(jìn)行放電。此時，電池組放電的負(fù)端(P-) 12的電壓為GND_Mlt)當(dāng)小電池組Mx+1中有任意一節(jié)電池的電壓低于多節(jié)保護(hù)芯片ICX+1的過放保護(hù)電壓，并經(jīng)過一段延時后，芯片icx+1的放電控制端DSGX+1的電壓由GND_MX+1變?yōu)樾‰姵亟MMrt的正極電壓VMX+1或者高阻杭，由于ICX+1的放電控制端通過電阻R1連接到小電池組Mx+1的正極VMX+1，所以不管ICX+1放電控制端的電壓變?yōu)閂DD(即VMX+1)或者高阻抗?fàn)顟B(tài)，此時芯片ICx對應(yīng)的放電控制信號傳遞電路2X的放電保護(hù)信號輸入端DCHINx輸入電壓為VMX+1，第三開關(guān)管Qex的Vgs電壓為(VMX+1-VMX)，第三開關(guān)管Qex導(dǎo)通。第二開關(guān)管Qbx的Vgs=VMx+1XRbx/(Rbx+R2x)，第二開關(guān)管Qbx也導(dǎo)通，第一開關(guān)管Qax的VgS=OV (因為此時Qax的g極電壓被下拉為本級電池組Mx地電壓GND_MX)，第一開關(guān)管Qax關(guān)斷。放電控制信號傳遞電路2X的放電保護(hù)信號輸出端DCHOUTx電壓通過第六電阻R3x被上拉至VMX，實現(xiàn)了 ICX+1的放電保護(hù)信號的電壓由VMX+1到VMx的轉(zhuǎn)換。經(jīng)過放電控制信號電路的逐級傳遞后，放電控制電路4的放電控制信號輸入端14輸入電壓等于VM1XRlf/ (Rlf+R31),第七開關(guān)管Qlf導(dǎo)通,放電開關(guān)管Qf的Vgs=OV,放電開關(guān)管Qf關(guān)斷，停止對電池組進(jìn)行放電。在正常充電的情況下，芯片ICx的充電控制端CHGx輸出為小電池組Mx的負(fù)極電壓GND_MX,對應(yīng)的充電控制信號傳遞電路3X的充電控制信號輸入端CHINx輸入電壓為ICX+1的充電控制端CHGX+1的電壓，即小電池組Mx+1的負(fù)極電壓GND_MX+1 (也即是小電池組Mx的正極電壓VMX)。此時，第六開關(guān)管Qfx的Vgs電壓為0V，第六開關(guān)管Qfx處于關(guān)斷狀態(tài)，第五開關(guān)管Qex的Vgs電壓為0V，Qex處于關(guān)斷狀態(tài)。第四開關(guān)管Qdx的Vgs電壓通過下面公式可得Vgs= (VMX-GND_MX) XRdx/ (Rdx+R4x), Rdx與R4x設(shè)置為合適的電阻值即可以保證Qdx導(dǎo)通，即滿足Rdx上面的分壓高于Qdx的Vgs的開啟閾值電壓,一般在IV左右。此時,充電控制信號傳遞電路3X的輸出端CHOUTx的電壓等于GND_MX，實現(xiàn)了 ICX+1 的充電保護(hù)信號的電壓由GND_Mx+1 (VMx)到GND_MX的轉(zhuǎn)換。經(jīng)過逐級充電控制信號電路的傳遞后，充電控制電路5的充電控制信號輸入端15輸入電壓為小電池組M1的負(fù)極電壓GND_M1;充電控制電路5中的第八開關(guān)管Qle的Vgs為0V，Qlc截止，充電開關(guān)管Q。的Vgs等于VBAT3或VBAT4，充電開關(guān)管Qc導(dǎo)通，可以正常的進(jìn)行充電。當(dāng)小電池組Mx+1中有任意一節(jié)電池的電壓高于保護(hù)芯片ICX+1的過充保護(hù)電壓，并經(jīng)過一段延時后，icx+1的充電控制端CHGX+1電壓由GND_MX+1變?yōu)樾‰姵亟MMx+1的正極電壓VMX+1或者高阻抗，由于ICX+1的充電控制端CHGX+1通過電阻R2連接到小電池組Mx+1的正極VMX+1，所以不管ICX+1充電控制端的電壓變?yōu)閂DD或者為高阻抗?fàn)顟B(tài)，此時ICx對應(yīng)的充電控制信號傳遞電路3X的充電控制信號輸入端CHINx輸入電壓為VMX+1,第六開關(guān)管Qfx的Vgs電壓為(VMx+1-VMx)，Qfx 導(dǎo)通。第五開關(guān)管 Qex 的 Vgs= (VMX+1-GND_MX) XRex/ (Rex+R5x)，第五開關(guān)管Qex導(dǎo)通，第四開關(guān)管Qdx的Vgs電壓等于0V，Qdx關(guān)斷。充電控制信號傳遞電路3X的充電控制信號輸出端CHOUTx的電壓等于VMX，實現(xiàn)了 ICX+1的充電保護(hù)信號的電壓由VMX+1到VMx的轉(zhuǎn)換。經(jīng)過逐級充電控制信號電路的傳遞后，充電控制電路5的充電控制信號輸入端15的輸入電壓即第八開關(guān)管Qlc;的Vgs=VM1XRlc/ (Rlc;+R61)，第八開關(guān)管Qlc;導(dǎo)通，充電開關(guān)管Q。的Vgs電壓為隔離ニ極管Dl的導(dǎo)通壓降VF。一般情況下，放電開關(guān)管Qf的導(dǎo)通電壓Vgh (th)大于VF，充電控制回路被關(guān)斷，停止對電池組進(jìn)行充電。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，包括 電池組M。，包括由至少六節(jié)依次相互串聯(lián)的鋰電池BAI\、BAT^BATm (m彡6)組成，所述至少六節(jié)依次相互串聯(lián)的鋰電池BAVBAT^BATm被分為M1JfM X+1 (X彡I)組小電池組串聯(lián)，其中第一節(jié)電池(BAT1)的負(fù)極對應(yīng)電池組的負(fù)極，第m節(jié)電池(BATm)的正極對應(yīng)電池組的正極； 電池保護(hù)芯片模塊，包括若干多節(jié)電池保護(hù)芯片IQ、ICfICx+1，每一個多節(jié)電池保護(hù)芯片分別與對應(yīng)小電池組連接，用于檢測小電池組內(nèi)鋰電池的電壓；每一個多節(jié)電池保護(hù)芯片具有一個放電控制端DSGpDSGfDSGjrt和一個充電控制端CHG^CHGfCHGrt ； 放電控制信號傳遞模塊，用于將對應(yīng)多節(jié)電池保護(hù)芯片的放電控制信號進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，所述放電控制信號傳遞模塊包括多級放電控制信號傳遞電路，每一級所述放電控制信號傳遞電路與對應(yīng)多節(jié)電池保護(hù)芯片IC1UCV" ICx的放電控制端DSG1JSGfDSGx連接，每一級所述放電控制信號傳遞電路具有一個放電控制信號輸入端和一個放電控制信號輸出端，每一級所述放電控制信號傳遞電路的放電控制信號輸入端與前一級所述放電控制信號傳遞電路的放電控制信號輸出端連接，與ICx連接的放電控制信號傳遞電路的放電控制信號輸入端與多節(jié)電池保護(hù)芯片ICX+1的放電控制端DSGX+1連接； 充電控制信號傳遞模塊，用于將對應(yīng)多節(jié)電池保護(hù)芯片的充電控制信號進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，所述充電控制信號傳遞模塊包括多級充電控制信號傳遞電路，每一級所述充電控制信號傳遞電路與對應(yīng)多節(jié)電池保護(hù)芯片IQ、IC^ ICx的充電控制端CHG1 XHG^CHGx連接，每一級所述充電控制信號傳遞電路具有一個充電控制信號輸入端和一個充電控制信號輸出端，每一級所述充電控制信號傳遞電路的充電控制信號輸入端與前一級所述充電控制信號傳遞電路的充電控制信號輸出端連接，與ICx連接的充電控制信號傳遞電路的充電控制信號輸入端與多節(jié)電池保護(hù)芯片ICX+1的充電控制端CHGX+1連接； 放電控制電路，具有一個放電控制信號接收端，與IC1連接的所述放電控制信號傳遞電路的放電控制信號輸出端連接，接收逐級傳遞下來的放電控制信號，進(jìn)而控制放電控制開關(guān)的打開和關(guān)斷，且所述放電控制電路與電池組的負(fù)極連接； 充電控制電路，具有一個充電控制信號接收端，與IC1連接的所述充電控制信號傳遞電路的充電控制信號輸出端連接，接收逐級傳遞下來的充電控制信號，進(jìn)而控制充電控制開關(guān)的打開和關(guān)斷，且所述充電控制電路與電池組放電的負(fù)端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，每一所述小電池組由三節(jié)或者三節(jié)以上的鋰電池串聯(lián)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，所述放電控制信號傳遞模塊包括第一開關(guān)管Qai、QyQM、第二開關(guān)管第三開關(guān)管0。1、0。2“丸、第一電阻Ral、Ra2…Rax、第二電阻!^、!^…!^、第三電阻W.. Ra、第四電阻W..Rix、第五電阻R21、R22…R&和第六電阻hi >R32*** R3x，所述放電控制信號傳遞模塊的每一級放電控制信號傳遞電路中，所述第一開關(guān)管的源極與第一電阻的一端和對應(yīng)多節(jié)電池保護(hù)芯片的放電控制端連接，第一開關(guān)管的門極與第一電阻的另一端、第四電阻的一端和第二開關(guān)管的漏極連接，第三開關(guān)管的源極與第四電阻的另一端連接并作為放電控制信號傳遞電路的放電控制信號輸入端，第一開關(guān)管的漏極與第六電阻的一端連接并作為放電控制信號傳遞電路的放電控制信號輸出端，第二開關(guān)管的門極、第二電阻的一端和第三開關(guān)管的漏極經(jīng)過第五電阻后連接，第二開關(guān)管的源極、第二電阻的另一端和對應(yīng)小電池組的負(fù)極連接，第六電阻的另一端、對應(yīng)小電池組的正極和第三開關(guān)管的門極經(jīng)過第三電阻后連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，所述第一開關(guān)管和第二開關(guān)管為N溝道的場效應(yīng)管或NPN的三極管，所述第三開關(guān)管為P溝道的場效應(yīng)管或PNP的三極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，電池組的正極經(jīng)過電阻R1后，與最高位所述多節(jié)電池保護(hù)芯片ICX+1的放電控制端DSGX+1和多節(jié)電池保護(hù)芯片ICx對應(yīng)的放電控制信號傳遞電路的放電控制信號輸入端共接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，所述充電控制信號傳遞模塊包括第四開關(guān)管Qdl、Qd2…Qdx、第五開關(guān)管、第六開關(guān)管Qfl、QyQfX、第七電阻Rdl、Rd2…Rdx、第八電阻Rel、RyR 、第九電阻Rfi、Rf Rfx、第十電阻RpRfRy第H 電阻R51、R52…和第十二電阻Rei >R62*** R6x，所述充電控制信號傳遞模塊的每一級充電控制信號傳遞電路中，所述第四開關(guān)管的源極與第七電阻的一端和對應(yīng)多節(jié)電池保護(hù)芯片的充電控制端連接，第四開關(guān)管的門極與第七電阻的另一端、第十電阻的一端和第五開關(guān)管的漏極連接，第六開關(guān)管的源極與第十電阻的另一端連接并作為充電控制信號傳遞電路的充電控制信號輸入端，第四開關(guān)管的漏極與第十二電阻的一端連接并作為充電控制信號傳遞電路的充電控制信號輸出端，第五開關(guān)管的門極、第八電阻的一端和第六開關(guān)管的漏極經(jīng)過第十一電阻后連接，第五開關(guān)管的源極、第八電阻的另一端和對應(yīng)小電池組的負(fù)極連接，第十二電阻的另一端、對應(yīng)小電池組的正極和第六開關(guān)管的門極經(jīng)過第九電阻后連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，所述第四開關(guān)管和第五開關(guān)管為N溝道的場效應(yīng)管或NPN的三極管，所述第六開關(guān)管為P溝道的場效應(yīng)管或PNP的三極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，電池組的正極經(jīng)過電阻R2后，與最高位所述多節(jié)電池保護(hù)芯片ICX+1的充電控制端CHGX+1和多節(jié)電池保護(hù)芯片ICx對應(yīng)的充電控制信號傳遞電路的充電控制信號輸入端共接。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，所述放電控制電路包括放電開關(guān)管Qf、第七開關(guān)管Qlf、第十三電阻Rlf和第十四電阻R2f，其中，所述放電開關(guān)管Qf的源極、電池組的負(fù)極、第七開關(guān)管Qlf的源極和第十三電阻Rlf的一端連接，第七開關(guān)管Qlf的門極和第十三電阻Rlf的另一端連接并作為放電控制電路的放電控制信號接收端，第三節(jié)電池或第四節(jié)電池的正極經(jīng)過第十四電阻R2f后與放電開關(guān)管Qf的門極和第七開關(guān)管Qlf的漏極連接，放電開關(guān)管Qf的漏極作為電池組放電的負(fù)端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，所述放電開關(guān)管Qf和第七開關(guān)管Qlf為N溝道的場效應(yīng)管或NPN的三極管。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，所述充電控制電路包括充電開關(guān)管Q。、第八開關(guān)管Q1。、隔離二極管D1、第十五電阻Rle和第十六電阻R2。，其中，所述充電開關(guān)管Q。的源極和隔離二極管Dl的陰極連接并作為電池組充電的負(fù)端，第三節(jié)電池或第四節(jié)電池的正極經(jīng)過第十六電阻民。后與充電開關(guān)管Q。的門極和第八開關(guān)管％。的漏極連接，第八開關(guān)管Qle的源極、隔離二極管Dl的陽極和第十五電阻Rle的一端連接，第八開關(guān)管Q1。的門極和第十五電阻R1。的另一端連接并作為充電控制電路的充電控制信號接收端。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，所述充電控制電路還包括第一穩(wěn)壓二極管(ZD1)和第二穩(wěn)壓二極管(ZD2),第一穩(wěn)壓二極管的陽極與第八開關(guān)管Qlc;的源極連接，第一穩(wěn)壓二極管的陰極與第八開關(guān)管Qlc;的門極連接；第二穩(wěn)壓二極管的陽極與充電開關(guān)管Q。的源極連接，第二穩(wěn)壓二極管的陰極與充電開關(guān)管Q。的門極連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，所述充電開關(guān)管Q。和第八開關(guān)管Qle為N溝道的場效應(yīng)管或NPN的三極管。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路，其特征在于，每一所述多節(jié)電池保護(hù)芯片的放電控制端和充電控制端在正常工作時，其輸出電壓為該保護(hù)芯片工作的參考地電壓；當(dāng)發(fā)生過充或過放時，其輸出電壓為該保護(hù)芯片的工作電壓或為高阻抗?fàn)顟B(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路，包括由至少六節(jié)依次相互串聯(lián)的鋰電池BAT1、BAT2…BATm(m≥6)組成的電池組M0、包括若干多節(jié)電池保護(hù)芯片IC1、IC2…ICx+1的電池保護(hù)芯片模塊、放電控制信號傳遞模塊、充電控制信號傳遞模塊、放電控制電路和充電控制電路，該充放電保護(hù)電路使用兩個或兩個以上多節(jié)電池保護(hù)芯片實現(xiàn)對電池組電壓的檢測，每個多節(jié)電池保護(hù)芯片的放電控制端連接放電控制信號傳遞模塊、充電控制端連接充電控制信號傳遞模塊，實現(xiàn)放電保護(hù)信號和充電保護(hù)信號從高電平到低電平的逐級轉(zhuǎn)換，最終轉(zhuǎn)換成合適的電壓給放電控制電路和充電控制電路分別控制放電控制開關(guān)和充電控制開關(guān)的打開和關(guān)斷，從而起到保護(hù)電池的目的。
文檔編號H02H7/18GK102684165SQ20111005335
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者周燕飛, 金排昌 申請人:比亞迪股份有限公司