专利名称：动力锂离子电池的过充电保护电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种动力锂离子电池的过充电保护电路。
背景技术：
锂离子充电电池自20世纪90年代初正式实用化以来，在不到20年的时间里，容 量快速增加，市场迅速增长。现在正从便携产品用途扩展到电动车辆及环保蓄电等领域。动力锂离子电池还处在初期发展阶段，电池的各个技术环节还有待完善，电池管 理系统开发还是薄弱环节。随着电池在电动汽车等领域的使用，人们对电池容量的要求越 来越高，电池容量越大，可集中释放的能量越大，因此危险度更高。因此能量密度越大，安全 措施就越重要。在安全性这一重要且不可或缺的要素方面也必须达标。提高能源容量时， 开发与之相应的安全措施至关重要。锂离子电池作为动力电池使用时，例如用其作为电动自行车的驱动电池使用时， 往往需要将7-13节锂离子电池串联使用，以达到电动机所需要的电压。在用充电器对其充 电时，由于每节电池的品质不可能完全一样，一旦有一节电池处于过充电状态，就可能造成 锂离子从正极过度脱嵌，从而使电极间发生短路，不仅影响电池容量、寿命，而且容易造成 电池爆裂、起火危险事故发生。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种动力锂离子电池的过充电保护电 路，以解决多节锂离子电池串联使用时，容易造成过充电损坏的问题。为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是动力锂离子电池的过充电保护 电路，包括电池保护IC单元，所述电池保护IC单元包括设置在串联电池组的各单节电池正 负极两端的电池保护IC芯片，所述各电池保护IC芯片串接；用于控制所述串联电池组的充 电电路通断的过充电控制开关，所述电池保护IC单元的充电控制用输出端子与所述过充 电控制开关的控制端连接。作为一种优选的技术方案，所述电池保护IC芯片具有正电压接线端子、负电压接 线端子、充电用控制端子和充电控制用输出端子，所述正电压接线端子和负电压接线端子 用于与所述单节电池的正负极连接，沿所述串联电池组的负极端到正极端的方向，位于上 游位置的一个电池保护IC芯片的充电控制用输出端子与相邻的位于下游位置的一个电池 保护IC芯片的充电用控制端子连接，位于最上游位置的电池保护IC芯片的充电用控制端 子与所述串联电池组的负极端连接，位于最下游位置的电池保护IC芯片的充电控制用输 出端子与所述过充电控制开关的控制端连接。作为一种优选的技术方案，所述过充电控制开关包括一级开关和二级开关，所述 一级开关为双极晶体管，所述二级开关为充电MOS管，所述充电MOS管连接于所述串联电池 组的负极端与所述充电电路输入端口的负极端之间，所述双极晶体管的基极与所述位于最 下游位置的电池保护IC芯片的充电控制用输出端子连接，所述双极晶体管的集电极与所述充电MOS管的栅极连接，所述双极晶体管的发射极与所述串联电池组的正极端连接。作为一种优选的技术方案，所述电池保护IC芯片的型号为S-8209。采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是连接于各单节电池正负极两 端的电池保护IC芯片对各单节电池的充电状态进行检测，若检测到其中一节电池出现过 充电状态，则将该过充电状态通过电池保护IC单元传递，最后通过位于最下游位置的电池 保护IC芯片的充电控制用输出端子输出过充电信号，控制与之连接的过充电控制开关变 为OFF，进而断开充电电路，停止充电。所以在串联电池组进行充电过程中，任一单节电池出 现过充电状态，都能够及时切断电路，不会对串联电池组造成损坏。
附图是本实用新型实施例的电路原理图。
具体实施方式
如附图所示，一种动力锂离子电池的过充电保护电路。该过充电保护电路包括电 池保护IC单元和过充电控制开关。充电电路由串联电池组和EB+、EB-两个正负输入端口 连接而成，过充电控制开关用于控制串联电池组的充电电路的通断状态。串联电池组由若干节锂离子电池串联而成。作为具体实施例，串联电池组由BAT1、 BAT2和BAT3三节锂离子电池串联而成。在各单节电池的正负极两端连接有电池保护IC芯 片，依次为ICl芯片、IC2芯片和IC3芯片，所有的电池保护IC芯片构成电池保护IC单元。 本实施例中所用电池保护IC芯片的型号为S-8209。各电池保护IC芯片具有正电压接线端 子VDD、负电压接线端子VSS、充电用控制端子CTLC和充电控制用输出端子CO。正电压接线 端子VDD和负电压接线端子VSS用于与单节电池的正负极连接。由串联电池组的负极端到 正极端的方向，位于上游位置的一个电池保护IC芯片的充电控制用输出端子CO与相邻的 位于下游位置的一个电池保护IC芯片的充电用控制端子CTLC连接，位于最上游位置的电 池保护ICl芯片的充电用控制端子CTLCl与串联电池组的负极端连接，位于最下游位置的 电池保护IC3芯片的充电控制用输出端子C03与过充电控制开关的控制端连接。过充电控制开关包括一个一级开关和一个二级开关。一级开关为双极晶体管Trl， 二级开关为充电MOS管m。其中，充电MOS管m连接于串联电池组的负极端与充电电路输 入端口的负极端之间，双极晶体管Trl的基极与位于最下游位置的电池保护IC3芯片的充 电控制用输出端子C03连接，双极晶体管Trl的集电极与充电MOS管m的栅极连接，双极 晶体管Trl的发射极与串联电池组的正极端连接。本实用新型的工作过程1.通常状态由于CTLCl端子被下拉至VSSl电位，因此当BATl高于过放电检测电压(VDL)且 低于过充电检测电压(V⑶)时，ICl芯片变为通常状态。COl端子变为VSSl电位。由于CTLC2端子通过COl端子被下拉至VSSl电位，因此当BAT2高于过放电检测 电压(VDL)且低于过充电检测电压(V⑶)时，IC2芯片变为通常状态。C02端子变为VSS2 电位。由于CTLC3端子通过C02端子被下拉至VSS2电位，因此当BAT3高于过放电检测电压(VDL)且低于过充电检测电压(V⑶)时，IC3芯片变为通常状态。C03端子变为VSS3 电位。通常状态下的IC3芯片通过外接在C03端子上的双极晶体管Trl，使充电M0S管 附变为ON。因此，可以通过连接在EB+-EB-之间的充电器进行充电。2.禁止充电状态以IC1芯片检测到过充电，IC2芯片、IC3芯片处于通常状态时为例，对禁止充电状 态的工作进行说明。由于充电当BAT1彡过充电检测电压(V⑶)时，IC1芯片变为过充电状态，C01端子 变为高阻抗状态。IC2芯片的CTLC2端子通过CTLC端子源极电流(ICTLCH)被VDD2端子上拉。因 C01端子处于高阻抗状态，所以CTLC2端子也随之变为VDD2电位。因此，当CTLC2端子电位 彡CTLC端子H电压(VCTLCH)时，IC2芯片也变为过充电状态，C02端子变为高阻抗状态。同样，IC3芯片的CTLC3端子通过CTLC端子源极电流(ICTLCH)被VDD3端子上拉。 因C02端子处于高阻抗状态，所以CTLC3端子也随之变为VDD3电位。因此，当CTLC3端子 电位彡CTLC端子H电压(VCTLCH)时，IC3芯片也变为过充电状态。过充电状态的IC3芯片通过外接在C03端子上的双极晶体管Trl使充电M0S管附 变为OFF。在这种情况下，禁止通过连接在EB+-EB-之间的充电器进行充电。同样的工作原理，当BAT1或BAT2彡过充电检测电压(V⑶)时，也同样禁止进行充
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权利要求动力锂离子电池的过充电保护电路，其特征在于包括电池保护IC单元，所述电池保护IC单元包括设置在串联电池组的各单节电池正负极两端的电池保护IC芯片，所述各电池保护IC芯片串接；用于控制所述串联电池组的充电电路通断的过充电控制开关，所述电池保护IC单元的充电控制用输出端子与所述过充电控制开关的控制端连接。
2.如权利要求1所述的动力锂离子电池的过充电保护电路，其特征在于所述电池保 护IC芯片具有正电压接线端子、负电压接线端子、充电用控制端子和充电控制用输出端 子，所述正电压接线端子和所述负电压接线端子用于与所述单节电池的正负极连接，沿所 述串联电池组的负极端到正极端的方向，位于上游位置的一个电池保护IC芯片的充电控 制用输出端子与相邻的位于下游位置的一个电池保护IC芯片的充电用控制端子连接，位 于最上游位置的电池保护IC芯片的充电用控制端子与所述串联电池组的负极端连接，位 于最下游位置的电池保护IC芯片的充电控制用输出端子与所述过充电控制开关的控制端 连接。
3.如权利要求2所述的动力锂离子电池的过充电保护电路，其特征在于所述过充电 控制开关包括一级开关和二级开关，所述一级开关为双极晶体管，所述二级开关为充电MOS 管，所述充电MOS管连接于所述串联电池组的负极端与所述充电电路输入端口的负极端之 间，所述双极晶体管的基极与所述位于最下游位置的电池保护IC芯片的充电控制用输出 端子连接，所述双极晶体管的集电极与所述充电MOS管的栅极连接，所述双极晶体管的发 射极与所述串联电池组的正极端连接。
4.如权利要求1至3任一权利要求所述的动力锂离子电池的过充电保护电路，其特征 在于所述电池保护IC芯片的型号为S-8209。
专利摘要本实用新型公开了一种动力锂离子电池的过充电保护电路，其特征在于其包括电池保护IC单元，所述电池保护IC单元包括设置在串联电池组的各单节电池正负极两端的电池保护IC，所述各电池保护IC串接；用于控制所述串联电池组的充电电路通断的过充电控制开关，所述电池保护IC单元的充电控制用输出端子与所述过充电控制开关的控制端连接。本实用新型动力锂离子电池的过充电保护电路，解决了多节锂离子电池串联使用时，容易造成过充电损坏的问题。
文档编号H02H7/18GK201623466SQ200920290209
公开日2010年11月3日 申请日期2009年12月15日 优先权日2009年12月15日
发明者刘振华, 刘春彬, 张盖西, 纪士洲 申请人:山东上存能源股份有限公司