电池包保护控制电路的制作方法

本实用新型涉及通信驱动电路技术领域，尤其是涉及一种电池包保护控制电路。

背景技术：

现有很多锂离子电池保护电路采用专用保护芯片及硬件电路来完成，成本相对较高；它的很多参数是保护芯片固化的，设置和控制很不灵活！

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述背景技术存在的问题，提供一种电池包保护控制电路，不管如何对锂离子电池组进行连接或短路，都能及时进行保护，大大的提高了电池包的安全性。

为实现上述目的，本实用新型公开了一种电池包保护控制电路，其包括锂离子电池组、充电ID启动单元、MCU控制单元、AFE芯片单元、放电启动电路、电压检测和均衡电路、电池温度侦测电路、充放电电流检测电路、充放电控制电路，所述锂离子电池组包括充放电正极端及充放电负极端，所述充电ID启动电路输出端电性连接MCU控制单元及AFE芯片单元，所述MCU控制单元与AFE芯片单元电性连接，所述电压检测和均衡电路、电池温度侦测电路、充放电电流检测电路、充放电控制电路分别与AFE芯片单元电性连接，所述电压检测和均衡电路一端与锂离子电池组电性连接，所述充放电控制电路一端与充放电电流检测电路一端电性连接，所述充放电电流检测电路另一端接地，所述充放电控制电路另一端电性连接充放电负极端；所述电压检测和均衡电路一端分别与锂离子电池组的每一个电池电性连接，所述电压检测和均衡电路另一端与AFE芯片单元电性连接，所述放电启动电路一端与电池组负极端电性连接，所述放电启动电路另一端与AFE芯片单元及MCU控制单元电性连接。

在其中一个实施例中，所述充电ID启动电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容、第一二极管、第二二极管及第三二极管，所述第一三极管发射极电性连接锂离子电池组正极端及充电正极端，所述第一三极管集电极连接第三电阻一端，所述第一三极管基极分别连接第一电阻一端及第二电阻一端，所述第一电阻另一端连接第一三极管发射极，所述第二电阻另一端连接第二三极管集电极，所述第二三极管发射极电性连接充放电负极端，所述第二三极管基极连接第五电阻一端，所述第五电阻另一端与充电ID端口电性连接，所述第六电阻与第一电容并联连接，所述第六电阻一端与第五电阻连接，所述第六电阻另一端连接充放电负极端，所述第四电阻与第一二极管并联连接，所述第四电阻一端与第三电阻连接，所述第四电阻另一端接地，所述第三电阻与第四电阻之间分别电性连接第二二极管及第三二极管，所述第二二极管一端与AFR芯片单元电性连接，所述第三二极管一端与MCU控制单元电性连接。

在其中一个实施例中，所述充放电电流检测电路包括相互并联的第七电阻及第八电阻、第九电阻、第十电阻、第二电容、第三电容及第四电容，所述第七电阻一端接地，所述第七电阻另一端与充放电控制电路一端电性连接，所述第九电阻一端与第七电阻一端电性连接，所述第十电阻一端与第七电阻另一端电性连接，所述第九电阻另一端与第十电阻另一端通过第二电容一端电性连接，其中，第九电阻另一端与第三电容一端及AFE芯片单元电性连接，第十电阻另一端与第四电容及AFE芯片单元电性连接，所述第三电容及第四电容另一端分别接地。

在其中一个实施例中，所述充放电控制电路包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第四二极管、第五二极管及第六二极管，所述第一MOS管的漏极与第二MOS管的漏极电性连接，所述第一MOS管的源极电性连接充放电电流一端，所述第一MOS管的栅极通过第十一电阻与AFE芯片单元电性连接，所述第一MOS管的源极与栅极之间分别并联第十二电阻及第四二极管；所述第二MOS管的源极电性连接充放电负极端，所述第二MOS管的栅极通过第十三电阻及第十四电阻与第三MOS管的漏极电性连接，所述第二MOS管的源极与漏极之间并联第十五电阻及第五二极管，所述第十四电阻两端并联第六二极管，所述第三MOS管的栅极接地，所述第三MOS管的源极与AFE芯片单元电性连接。

在其中一个实施例中，所述充放电正极端及充放电负极端用于电性连接外部电器装置或外部充电器，所述外部充电器设置有充电ID端口，所述充电ID启动电路输入端与充电ID端口电性连接。

综上所述，本实用新型电池包保护控制电路通过设置AFE芯片单元及MCU控制单元来监控和控制电压检测和均衡电路、充放电电流检测电路及电池温度侦测电路，当发生过压、过流或电池温度过高时，电压检测和均衡电路、充放电电流检测电路及电池温度侦测电路其中的至少一个会产生反馈信号给MCU控制单元及AFE芯片单元，MCU控制单元或AFE芯片单元会控制充放电控制电路断开，从而阻隔住锂离子电池组对外部电器装置的放电状态或外部充电器对锂离子电池组的充电状态，不管如何对锂离子电池组进行连接或短路，都能及时进行保护，大大的提高了电池包的安全性；同时，通过设置充电ID启动电路，充电ID启动电路接收充电ID端口的脉冲电压后反馈信号给MCU控制单元及AFE芯片单元，MCU控制单元及AFE芯片单元开始工作，并对锂离子电池组每一个电池进行电池电压、充电电流及电池温度的检测。

附图说明

图1为本实用新型电池包保护控制电路的电路原理框图；

图2为本实用新型电池包保护控制电路的电路原理图；

图3为本实用新型充电ID启动电路的电路原理图；

图4为本实用新型充放电电流检测电路的电路模块图；

图5为本实用新型充放电控制电路的电路模块图。

具体实施方式

如图1至图5所示，本实用新型电池包保护控制电路包括锂离子电池组10、充电ID启动电路20、MCU控制单元30、AFE(Active Front End)芯片单元40、放电启动电路50、电压检测和均衡电路60、充放电电流检测电路70、充放电控制电路80，所述锂离子电池组10包括充放电正极端P+及充放电负极端P-，所述充放电正极端P+及充放电负极端P-用于电性连接外部电器装置或外部充电器，以对外部电器装置放电供电或利用外部充电器进行充电储能，所述外部充电器设置有充电ID端口90，所述充电ID端口90用于判断锂离子电池组10与外部充电器是否匹配对接，以避免锂离子电池组10插错位置而误充电导致损坏的情况发生。

所述充电ID启动电路20输入端与充电ID端口90电性连接，所述充电ID启动电路20输出端电性连接MCU控制单元30及AFE芯片单元40，所述MCU控制单元30与AFE芯片单元40电性连接，所述AFE芯片单元40接收及反馈信号给MCU控制单元30，MCU控制单元30将反馈信号进行处理后发出控制命令给AFE芯片单元40，所述AFE芯片单元40设置有电池温度侦测电路，所述电压检测和均衡电路60、电池温度侦测电路、充放电电流检测电路70、充放电控制电路80分别与AFE芯片单元40电性连接。其中，所述电压检测和均衡电路60一端与锂离子电池组10电性连接，用以对锂离子电池组10内的每个电池进行电压检测；所述电池温度侦测电路用于检测锂离子电池组10内每个电池的电池温度，并发送反馈信号给AFE芯片单元40；所述充放电电流检测电路70用以对流经锂离子电池组10内的电池电流进行监控，并发送反馈信号给AFE芯片单元40；所述充放电控制电路80一端与充放电电流检测电路70一端电性连接，所述充放电电流检测电路70另一端接地，所述充放电控制电路80另一端电性连接充放电负极端P-。

所述充电ID启动电路20接收充电ID端口90的脉冲电压后反馈信号给MCU控制单元30及AFE芯片单元40，MCU控制单元30及AFE芯片单元40开始工作，并对锂离子电池组10每一个电池进行电池电压、充电电流及电池温度的检测。

具体地，所述充电ID启动电路20包括第一三极管Q15、第二三极管Q16、第一电阻R76、第二电阻R77、第三电阻R78、第四电阻R79、第五电阻R27、第六电阻R30、第一电容C15、第一二极管D28、第二二极管D24及第三二极管D30，所述第一三极管Q15发射极电性连接电池组正极端P+及充电正极端，所述第一三极管Q15集电极连接第三电阻R78一端，所述第一三极管Q15基极分别连接第一电阻R76一端及第二电阻R77一端，所述第一电阻R76另一端连接第一三极管Q15发射极，所述第二电阻R77另一端连接第二三极管Q16集电极，所述第二三极管Q16发射极电性连接充放电负极端P-，所述第二三极管Q16基极连接第五电阻R27一端，所述第五电阻R27另一端与充电ID端口90电性连接，所述第六电阻R30与第一电容C15并联连接，所述第六电阻R30一端与第五电阻R27连接，所述第六电阻R30另一端连接充放电负极端P-，所述第四电阻R79与第一二极管D28并联连接，所述第四电阻R79一端与第三电阻R78连接，所述第四电阻R79另一端接地，所述第三电阻R78与第四电阻R79之间分别电性连接第二二极管D24及第三二极管D30，所述第二二极管D24一端与AFE芯片单元40电性连接，所述第三二极管D30一端与MCU控制单元30电性连接；所述充电ID端口90发出脉冲电压给充电ID启动电路20，从而第一三极管Q15及第二三极管Q16导通，唤醒启动信号分别流到MCU控制单元30及AFE芯片单元40，MCU控制单元30及AFE芯片单元40开始工作，并对锂离子电池组10每一个电池进行电池电压、充电电流及电池温度的检测。

在其中一个实施例中，所述电压检测和均衡电路60一端分别与锂离子电池组10的每一个电池电性连接，所述电压检测和均衡电路60另一端与AFE芯片单元40电性连接。

在其中一个实施例中，所述充放电电流检测电路70包括相互并联的第七电阻R69及第八电阻R70、第九电阻R65、第十电阻R66、第二电容C26、第三电容C30及第四电容C28，所述第七电阻R69一端接地，所述第七电阻R69另一端与充放电控制电路80一端电性连接，所述第九电阻R65一端与第七电阻R69一端电性连接，所述第十电阻R66一端与第七电阻R69另一端电性连接，所述第九电阻R65另一端与第十电阻R66另一端通过第二电容C26一端电性连接，其中，第九电阻R65另一端与第三电容C30一端及AFE芯片单元40电性连接，第十电阻R66另一端与第四电容C28及AFE芯片单元40电性连接，所述第三电容C30及第四电容C28另一端分别接地。

在其中一个实施例中，所述充放电控制电路80包括第一MOS管Q13、第二MOS管Q14、第三MOS管Q12、第十一电阻R72、第十二电阻R68、第十三电阻R64、第十四电阻R62、第十五电阻R67、第四二极管D21、第五二极管D22及第六二极管D20，所述第一MOS管Q13的漏极与第二MOS管Q14的漏极电性连接，所述第一MOS管Q13的源极电性连接充放电电流检测电路70一端，具体地，所述第一MOS管Q13的源极电性连接第八电阻R70另一端，所述第一MOS管Q13的栅极通过第十一电阻R72与AFE芯片单元40电性连接，所述第一MOS管Q13的源极与栅极之间分别并联第十二电阻R68及第四二极管D21；所述第二MOS管Q14的源极电性连接电池组负极端P-及充放电负极端P-，所述第二MOS管Q14的栅极通过第十三电阻R64及第十四电阻R62与第三MOS管Q12的漏极电性连接，所述第二MOS管Q14的源极与漏极之间并联第十五电阻R67及第五二极管D22，所述第十四电阻R62两端并联第六二极管D20，所述第三MOS管Q12的栅极接地，所述第三MOS管Q12的源极与AFE芯片单元40电性连接。

在其中一个实施例中，所述放电启动电路50一端与电池组负极端P-电性连接，所述放电启动电路50另一端与AFE芯片单元40及MCU控制单元30电性连接，在锂离子电池组10外接入电子装置后，所述放电启动电路50发出反馈信号给AFE芯片单元40。

本实用新型充电时，锂离子电池组10插入到外部充电器，充电ID端口90对锂离子电池组10与外部充电器是否匹配对接进行判断，如果锂离子电池组10与外部充电器匹配，外部充电器会产生电压给锂离子电池组10进行充电，此时，充电ID端口90输出一个脉冲电压给充电ID启动电路20，第一三极管Q15及第二三极管Q16处于导通状态，使得脉冲电压反馈信号流经给MCU控制单元30及AFE芯片单元40，MCU控制单元30及AFE芯片单元40开始工作，电压检测和均衡电路60检测流经锂离子电池组10的每一个电池电压，充放电电流检测电路70检测流经锂离子电池组10的每一个电池电流，电池温度侦测电路检测锂离子电池组10内每个电池的电池温度，并且MCU控制单元30及AFE芯片单元40通过实时通信来监控和控制电压检测和均衡电路60、充放电电流检测电路70及电池温度侦测电路；当外部充电器充电出现异常时，即发生过压、过流或电池温度过高时，电压检测和均衡电路60、充放电电流检测电路70及电池温度侦测电路其中的至少一个会产生反馈信号给MCU控制单元30及AFE芯片单元40，MCU控制单元30或AFE芯片单元40会控制关掉第一MOS管Q13及第二MOS管Q14，从而阻隔住外部充电器对锂离子电池组10的充电状态；另外，由于AFE芯片单元40与充放电控制电路80电性连接，AFE芯片单元40可直接控制充放电控制电路80的通断，当电压检测和均衡电路60发出过压的反馈信号给AFE芯片单元40后，AFE芯片单元40直接控制第一MOS管Q13及第二MOS管Q14关断，以达到非常快速的保护效果。

本实用新型放电时，锂离子电池组10插入外部电器装置如吸尘器后，外部电器装置等效于一个外部电阻，此时，充放电控制电路80的第一MOS管Q13及第二MOS管Q14处于断开状态，锂离子电池组10的电池组负极端P-会存在一个电压，经由放电启动电路50反馈到AFE芯片单元40，AFE芯片单元40及MCU控制单元30开始工作，锂离子电池正常放电时，电压检测和均衡电路60检测流经锂离子电池组10的每一个电池电压，充放电电流检测电路70检测流经锂离子电池组10的每一个电池电流，电池温度侦测电路检测锂离子电池组10内每个电池的电池温度，并且MCU控制单元30及AFE芯片单元40通过实时通信来监控和控制电压检测和均衡电路60、充放电电流检测电路70及电池温度侦测电路；当锂离子电池组10放电出现异常时，即发生过压、过流或电池温度过高时，电压检测和均衡电路60、充放电电流检测电路70及电池温度侦测电路其中的至少一个会产生反馈信号给MCU控制单元30及AFE芯片单元40，MCU控制单元30或AFE芯片单元40会控制关掉第一MOS管Q13及第二MOS管Q14，从而阻隔住锂离子电池组10对外部电器装置的放电状态；另外，由于AFE芯片单元40与充放电控制电路80电性连接，AFE芯片单元40可直接控制充放电控制电路80的通断，当充放电电流检测电路70发出过流的反馈信号给AFE芯片单元40后，AFE芯片单元40直接控制第一MOS管Q13及第二MOS管Q14关断，以达到非常快速的保护效果。

综上所述，本实用新型电池包保护控制电路通过设置AFE芯片单元40及MCU控制单元30来监控和控制电压检测和均衡电路60、充放电电流检测电路70及电池温度侦测电路，当发生过压、过流或电池温度过高时，电压检测和均衡电路60、充放电电流检测电路70及电池温度侦测电路其中的至少一个会产生反馈信号给MCU控制单元30及AFE芯片单元40，MCU控制单元30或AFE芯片单元40会控制充放电控制电路80断开，从而阻隔住锂离子电池组10对外部电器装置的放电状态或外部充电器对锂离子电池组10的充电状态，不管如何对锂离子电池组10进行连接或短路，都能及时进行保护，大大的提高了电池包的安全性；同时，通过设置充电ID启动电路20，充电ID启动电路20接收充电ID端口90的脉冲电压后反馈信号给MCU控制单元30及AFE芯片单元40，MCU控制单元30及AFE芯片单元40开始工作，并对锂离子电池组10每一个电池进行电池电压、充电电流及电池温度的检测。

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。