一种低功耗多串联锂电池保护装置的制作方法

本实用新型涉及便携式电动工具、大型电动设施的电池保护领域，尤其涉及一种适用于要求体积小、须高电压、强爆发力等设备(如冲击钻、打钉机、重闸门锁)的低功耗多串联锂电池保护装置。

背景技术：

越来越多的电器设备需要小型化，尤其是一些特殊的工具和设施，整体体积和可用电池空间都比较小，对于电池的功率要求尤其重要。特别是对于一些特殊场合要求空间小、瞬间放电倍率高、存放时间久的设施，电池的高电压、高功率和自耗电性能都至关重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种低功耗多串联锂电池保护装置，具备较好的兼容性、能在一定数量范围内任意扩展串联数量，降低多串联电池组的自耗电以增加电池的存储和使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型提供一种低功耗多串联锂电池保护装置，包括第一电池保护IC，所述第一电池保护IC连接有用于与电池组中的电芯正极连接的非门电路，第一电池保护IC上设有用于与各所述电芯负极连接的端口；所述非门电路上连接有A端和B端，所述A端依次连接有一级驱动电路、二级驱动电路、高边VSP供电电流关断电路、供电源VSP稳压限流电路和过充保护电路，过充保护电路与所述B端连接；还包括分别与一级驱动电路、二级驱动电路和高边VSP供电电流关断电路分别连接的输出自锁带载复位电路，一级驱动电路依次连接有带载保护自锁电路和放电保护开关，放电保护开关和过充保护电路均设有用于与电池组负极连接的端口。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一电池保护IC和非门电路的数量均与电池组中的电芯数量相同。

作为本实用新型的更进一步改进，所述非门电路包括两个分别与所述第一电池保护IC连接的三极管。

作为本实用新型的更进一步改进，包括用于与各电芯正负极连接的电池平衡电路。

作为本实用新型的更进一步改进，所述电池平衡电路中包括与各所述电芯一一对应连接的第二电池保护IC和当电芯电压过高时断开的MOS管QB，第二电池保护IC的型号为MM3513K01。

作为本实用新型的更进一步改进，所述过充保护电路中包括充电保护开关，充电保护开关为MOS管QC1。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型的低功耗多串联锂电池保护装置的优点为：

1、具备较好的兼容性、能在一定数量范围内任意扩展串联数量，降低多串联电池组的自耗电以增加电池的存储和使用寿命；

2、通过多个第一电池保护IC和多个三极管，构成多串联多种电压兼容的电池保护电路，不仅工作状态才3uA左右自耗电，而且第一电池保护IC的RVMD值具备3M的隔离电阻，也大幅降低电池过放后的自耗电；采用非门电路不仅可以减少正常工作状态的自耗电，还可以提高第一电池保护IC的驱动能力；

3、采用电池平衡电路，当电芯电压过高时，MOS管QB打开放电，从而降低电芯电压，避免其因电压过高而损坏；

4、供电源VSP稳压限流电路能进一步降低系统整体自耗电；

5、能过放、过流的一级驱动电路和二级驱动电路使得放电保护开关(下拉QF1)获得足够的驱动电流，确保大电流工作时产生保护动作迅速有效,不会造成放电保护开关(下拉QF1)烧毁。

通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为低功耗多串联锂电池保护装置的电路原理图；

图2为第一电池保护IC与非门电路的连接示意图；

图3为一级驱动电路、二级驱动电路、输出自锁带载复位电路、过充保护电路、带载保护自锁电路的电路图；

图4为高边VSP供电电流关断电路和供电源VSP稳压限流电路的电路图；

图5为电池平衡电路的电路图；

图6为接线端子示意图。

具体实施方式

现在参考附图描述本实用新型的实施例。

实施例

本实用新型的具体实施方式如图1至图6所示，一种低功耗多串联锂电池保护装置，包括第一电池保护IC1，所述第一电池保护IC1连接有用于与电池组中的电芯正极连接的非门电路2，第一电池保护IC1上设有用于与各所述电芯负极连接的端口；所述非门电路2上连接有A端和B端，所述A端依次连接有一级驱动电路3、二级驱动电路4、高边VSP供电电流关断电路5、供电源VSP稳压限流电路6和过充保护电路10，过充保护电路10与所述B端连接；还包括分别与一级驱动电路3、二级驱动电路4和高边VSP供电电流关断电路5分别连接的输出自锁带载复位电路8，一级驱动电路3依次连接有带载保护自锁电路7和放电保护开关9，放电保护开关9和过充保护电路10均设有用于与电池组负极连接的端口。放电保护开关9为MOS管QF1。

所述第一电池保护IC1和非门电路2的数量均与电池组中的电芯数量相同。

所述非门电路2包括两个分别与所述第一电池保护IC1连接的三极管。

包括用于与各电芯正负极连接的电池平衡电路11。

所述电池平衡电路11中包括与各所述电芯一一对应连接的第二电池保护IC和当电芯电压过高时断开的MOS管QB，第二电池保护IC的型号为MM3513K01。本实施例中，电池组的电芯数量为12个，因此，电池平衡电路11中包括12个第二电池保护IC和12个MOS管QB，12个MOS管QB为QB1至QB12，MOS管QB常闭。当电芯电压过高时，MOS管QB打开放电，从而降低电芯电压，避免其因电压过高而损坏。

所述过充保护电路10中包括充电保护开关101，充电保护开关101为MOS管QC1。

本实施例中，电池组的电芯数量为12个。12个电芯依次串联，每个电芯的正极分别对应B1至B12的端口。电池组的正极与B+端口对应，电池组的负极与B-端口相对应。

以N＝12的电芯为例，其对应B1端口，型号为S8261DAI的第一电池保护IC1与三极管Q121、Q122等器件相配合。通过12个第一电池保护IC1和多个三极管，构成12串联多种电压兼容的电池保护电路，不仅工作状态才3uA左右自耗电，而且第一电池保护IC1的RVMD值具备3M的隔离电阻，也大幅降低电池过放后的自耗电。采用三极管Q122、Q121等构成的非门电路2不仅可以减少正常工作状态的自耗电，还可以提高第一电池保护IC1的驱动能力。

能过放、过流的一级驱动电路3包括三极管QK07等器件与A点，能过放、过流的二级驱动电路4包括三极管QJ1、QJ2等器件，使得下拉QF1(型号为RU8590R的MOS管)获得足够的驱动电流，确保大电流工作时产生保护动作迅速有效,不会造成QF1烧毁。过充保护电路10包括QK10、QC1等器件与B点。

带载保护自锁电路7包括三极管QK08，避免异常时输出反复打开的问题。

输出自锁带载复位电路8包括开关SW、电阻RK07、电容CK03、三极管QK09等器件，为工人维护检修提供便捷的方法，开关SW常闭。

供电源VSP稳压限流电路6包括三极管Qj5、Qj6和稳压二极管Z0、Z1，为放电保护开关9(QF1)和充电保护开关101(QC1)驱动提供安全稳定的电源，通过两级放大电路以减少Z0基极的自耗电，同时也大幅提高VSP的电流驱动能力；由于跨过Qj5、Qj6两级发射极，利用Z1输出通常电压低于Z0输出的特点，Z1就处于截止状态而不产生自耗电，从而再降低系统整体自耗电。

高边VSP供电电流关断电路5包括三极管QK12、MOS管Q2(型号为7002K)、MOS管Q1(型号为ME2345A)，一方面在过放、过流保护时切断驱动供电源VSP，使得下拉QF1获得足够短的时间，确保大电流工作时产生保护动作迅速有效；另一方面切断过放后供电源VSP的电流，使得电池过放后的自耗电大幅降低。

采用电阻RK27，使高边电流关断电路5和带载保护自锁电路7联动，可以在降低自锁后，且过放解除时的VSP供电耗电，进一步增加电池组的存储和使用寿命。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。