一种放电端防打火功能锂电保护板的制作方法

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种放电端防打火功能锂电保护板。

背景技术：

目前，市面上锂电电池组输出端与电动车控制器连接瞬间，出现打火花现象，接触端子极容易刮弧，存在端子与端子之间接触不良的隐患。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种放电端防打火功能锂电保护板，以解决现有技术的不足。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种放电端防打火功能锂电保护板，包括放电回路、充电回路、放电过流及短路检测电路、过放电过充电保护电路、防打火功能电路、放电过温保护电路、充电过温保护电路，所述放电回路与放电过流及短路检测电路、过放电过充电保护电路、防打火功能电路、放电过温保护电路电连接，所述过放电过充电保护电路与充电回路电连接，所述充电回路与充电过温保护电路电连接，其中：

所述放电回路包括放电MOS(M4～M6)、检流电阻RN1～RN5，其中放电MOS(M4～M6)一端连接通过负载连接电池组正极，放电MOS(M4～M6)另一端连接检流电阻RN1～RN5一端，检流电阻RN1～RN5另一端连接电池组负极；

所述充电回路包括充电MOS(M1)、检流电阻RN1～RN5，所述充电MOS(M1)的漏极连接检流电阻RN1～RN5一端，所述检流电阻RN1～RN5另一端通过电池组连接充电器正极，所述充电MOS(M1)的源极连接二极管D4阳极，所述二极管D4阴极连接充电器负极；

所述放电过流及短路检测电路包括芯片U14，所述芯片U14为S-8261ABRMD-G3R，所述芯片U14的2脚通过电阻R88连接检流电阻RN1～RN5，所述芯片U14的1脚通过电阻R96连接MOS管Q34的栅极，所述MOS管Q34的源极接地，所述MOS管Q34的漏极通过电阻R67连接电源VCC，所述MOS管Q34的漏极还连接与非门U16A的两输入端12脚和13脚，所述与非门U16A的输出端通过二极管D5连接与非门U16C的输入端6脚，所述非门U16C的输出端4脚通过电阻R92连接与非门U16D的输入端1脚，所述与非门U16D的输入端2脚连接与非门U16B的输出端10脚，所述与非门U16D的输出端3脚通过电阻R85连接放电MOS(M4～M6)的栅极，所述放电MOS(M4～M6)的栅极与源极之间连接电阻R87；

所述过放电过充电保护电路包括芯片U1，所述U1芯片为R5478N218CD，所述芯片U1的3脚连接PNP三极管Q2的基极，所述PNP三极管Q2的集电极通过电阻R41、二极管D10连接NPN三极管Q32基极，所述NPN三极管Q32的集电极与发射极分别连接充电MOS(M1)的栅极与源极；所述芯片U1的1脚连接PNP三极管Q1的基极，所述PNP三极管Q1的集电极通过电阻R40连接三极管Q30的基极，所述三极管Q30的集电极通过电阻R75连接与非门U16C的输入端6脚；

所述放电过温保护电路包括温度开关F1，所述温度开关F1一端通过电阻R74连接电源VCC，所述温度开关F1另一端通过电阻R12、电阻R93、电阻R114连接与非门U16C的输入端5脚，所述与非门U16C的输入端5脚还通过并联的电阻R99、电容C27接地；

所述充电过温保护电路包括温度开关F1、二极管D12、电阻R101，所述温度开关F1一端通过电阻R74连接电源VCC，所述温度开关F1另一端依次通过二极管D12、电阻R101连接充电MOS(M1)的栅极；

所述防打火功能电路包括PNP三极管Q22、电阻R60，所述PNP三极管Q22的发射极通过电阻R60连接防打火端子B+，所述PNP三极管Q22的集电极与接地端之间连接电容C12，所述电容C12两端分别连接MOS管Q21的栅极和源极，所述MOS管Q21的漏极通过电阻R39连接MOS管Q23的栅极，所述MOS管Q23的漏极通过电阻R12、R93、R114连接与非门U16C的输入端5脚，所述非门U16C的输入端6脚通过电阻R68连接电源VCC。

上述的一种放电端防打火功能锂电保护板，过放电过充电保护电路还连接均衡电路，其中均衡电路包括芯片UB1，所述芯片UB1型号为MM3513H01NRH，所述芯片UB1的5脚连接MOS管QB1的栅极，所述MOS管QB1的源极连接U1芯片的VSS脚，所述MOS管QB1的漏极通过电阻RB1、R1连接U1芯片的VDD脚。

上述的一种放电端防打火功能锂电保护板，所述过放电过充电保护电路为相同的依次串联的10组。

上述的一种放电端防打火功能锂电保护板，所述均衡电路为相同的依次串联的10组。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用6-10节电芯串联保护；具有充电和放电的各种保护功能；充放电温度保护功能；放电端口插拔防打火功能；硬件平衡处理，平衡电流可通过外部器件灵活调整；采用上电延时输出方式，防止了端子接触之间出现火花，避开接触端子烧焦现象，确保端子接触良好，可以提高锂电池使用安全可靠性。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构框图。

图2是本实用新型的充放电电路、充放电过温保护电路及放电过流及短路检测电路原理图。

图3是本实用新型的过充电、过放电保护电路原理图。

图4是本实用新型的均衡电路原理图。

图5是本实用新型的防打火功能电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种放电端防打火功能锂电保护板，包括放电回路1、充电回路2、放电过流及短路检测电路3、过放电过充电保护电路4、防打火功能电路5、放电过温保护电路6、充电过温保护电路7，所述放电回路1与放电过流及短路检测电路3、过放电过充电保护电路4、防打火功能电路5、放电过温保护电路6电连接，所述过放电过充电保护电路4与充电回路2电连接，所述充电回路2与充电过温保护电路7电连接，其中：

如图2所示，所述放电回路1包括放电MOS(M4～M6)、检流电阻RN1～RN5，其中放电MOS(M4～M6)一端连接通过负载连接电池组正极，放电MOS(M4～M6)另一端连接检流电阻RN1～RN5一端，检流电阻RN1～RN5另一端连接电池组负极；

如图2所示，所述充电回路2包括充电MOS(M1)、检流电阻RN1～RN5，所述充电MOS(M1)的漏极连接检流电阻RN1～RN5一端，所述检流电阻RN1～RN5另一端通过电池组连接充电器正极，所述充电MOS(M1)的源极连接二极管D4阳极，所述二极管D4阴极连接充电器负极；

如图2所示，所述放电过流及短路检测电路3包括芯片U14，所述芯片U14为S-8261ABRMD-G3R，所述芯片U14的2脚通过电阻R88连接检流电阻RN1～RN5，所述芯片U14的1脚通过电阻R96连接MOS管Q34的栅极，所述MOS管Q34的源极接地，所述MOS管Q34的漏极通过电阻R67连接电源VCC，所述MOS管Q34的漏极还连接与非门U16A的两输入端12脚和13脚，所述与非门U16A的输出端通过二极管D5连接与非门U16C的输入端6脚，所述非门U16C的输出端4脚通过电阻R92连接与非门U16D的输入端1脚，所述与非门U16D的输入端2脚连接与非门U16B的输出端10脚，所述与非门U16D的输出端3脚通过电阻R85连接放电MOS(M4～M6)的栅极，所述放电MOS(M4～M6)的栅极与源极之间连接电阻R87；

如图2、3所示，所述过放电过充电保护电路4包括芯片U1，所述U1芯片为R5478N218CD，所述芯片U1的3脚连接PNP三极管Q2的基极，所述PNP三极管Q2的集电极通过电阻R41、二极管D10连接NPN三极管Q32基极，所述NPN三极管Q32的集电极与发射极分别连接充电MOS(M1)的栅极与源极；所述芯片U1的1脚连接PNP三极管Q1的基极，所述PNP三极管Q1的集电极通过电阻R40连接三极管Q30的基极，所述三极管Q30的集电极通过电阻R75连接与非门U16C的输入端6脚；

如图2所示，所述放电过温保护电路6包括温度开关F1，所述温度开关F1一端通过电阻R74连接电源VCC，所述温度开关F1另一端通过电阻R12、电阻R93、电阻R114连接与非门U16C的输入端5脚，所述与非门U16C的输入端5脚还通过并联的电阻R99、电容C27接地；

如图2所示，所述充电过温保护电路7包括温度开关F1、二极管D12、电阻R101，所述温度开关F1一端通过电阻R74连接电源VCC，所述温度开关F1另一端依次通过二极管D12、电阻R101连接充电MOS(M1)的栅极；

如图5所示，所述防打火功能电路5包括PNP三极管Q22、电阻R60，所述PNP三极管Q22的发射极通过电阻R60连接防打火端子B+，所述PNP三极管Q22的集电极与接地端之间连接电容C12，所述电容C12两端分别连接MOS管Q21的栅极和源极，所述MOS管Q21的漏极通过电阻R39连接MOS管Q23的栅极，所述MOS管Q23的漏极通过电阻R12、R93、R114连接与非门U16C的输入端5脚，所述非门U16C的输入端6脚通过电阻R68连接电源VCC。

本实施例中，过放电过充电保护电路4还连接均衡电路。如图3、4所示，其中均衡电路包括芯片UB1，所述芯片UB1型号为MM3513H01NRH，所述芯片UB1的5脚连接MOS管QB1的栅极，所述MOS管QB1的源极连接U1芯片的VSS脚，所述MOS管QB1的漏极通过电阻RB1、R1连接U1芯片的VDD脚。

本实施例中，所述过放电过充电保护电路4为相同的依次串联的10组。

本实施例中，所述均衡电路为相同的依次串联的10组。

本实用新型的工作原理如下：

充电回路：从充电器正极C+→电池组(B+)→电池组负极(BAT-)→检流电阻(RN1～RN5)→充电MOS(M1)→隔离二极管(D4)→充电器负极C-。

10组相同的依次串联的过放电过充电保护电路4检测每节电芯的电压，每一组过放电过充电保护电路4如图3所示。当检测到电芯电压高于过充电检测电压值且达到过充电延时时间时，第3脚输出低电平对应的三极管Q2导通→Q32导通→充电MOS(M1)的GS极电压被拉低0.3V左右(Q32的CE极压降)→充电MOS截止→切断充电回路。

放电回路：从电池组正极(B+)→负载正极P+→负载负极(保护板P-)→放电MOS(M4～M6)→检流电阻(RN1～RN5)→电池组负极(B-)。

10组相同的依次串联的过放电过充电保护电路4检测每节电芯的电压，每一组过放电过充电保护电路4如图3所示。当检测到电芯电压低于过放电检测电压值且达到过放电延时时间时，第1脚输出低电平对应的三极管Q1导通→Q30导通→U16的每6脚被拉低，因U16为4与非门IC，逻辑关系为两个输入脚中只要有一个为低电平则输出高电平(有0出1)，所以U16的4脚输出高电平经R92耦合使U16的1脚为高电平；另外，F1与防火开关控制管Q23C、E极串联控制于U16第5脚，上电后F1(为常闭型65度温度开关)，平时为导通状态，过温后为断开状态，当没有发生过温时F1为(导通)及防打火端接入B+情况下(Q23为导通)，U16第5脚为高电平，U16的第8、9脚为低电平→则U16的2脚为高电平→U16的3脚为低电平→放电MOS(M4～M6)的GS极电压被R87拉低→放电MOS截止→切断放电回路。

U14为放电过流及放电短路检测IC；

当RN1～RN5两端的电压经R88耦合到U14的第2脚，当检流电阻的两端电压大于U16的放电过流、短路检测电压设定值及超出放电过流、短路延时时间，U14的1脚输出低电平→Q34截止→U16的12、13脚被R67电阻拉高为高电平→U16的11脚输出低电平→U16的6脚被拉低→U16的4脚输出高电平经R92耦合使U16的1脚为高电平；另外，上电后F1温度开关没有发产过温时且防打火端接入B+情况下，U16的第8、9脚为低电平→则U16的2脚为高电平→U16的3脚为低电平→放电MOS的GS极电压被R87拉低→放电MOS(M4～M6)截止→切断放电回路,从而实现放电过流及短路功能保护。

放电过温保护：

在防打火端接入B+情况下，当环境温度达到F1温度开关设定的温度值时F1断开，U16的第5脚为低电平→U16的第4脚为高电平经R92耦合使U16第1脚为高电平；另外，U16的第8、9脚为低电平→则U16的2脚为高电平→U16的3脚为低电平→放电MOS(M4～M6)的GS极电压被R87拉低→放电MOS(M4～M6)截止→切断放电回路,实现放电过温保护功能。

充电过温保护：

在防打火端接入B+情况下，当环境温度达到F1温度开关设定的温度值时，F1断开，经D12、R101给充电MOS(M1)的GS极电压供电回路VCC断电→充电MOS(M1)的GS极无供电压被R86拉低0V左右→充电MOS(M1)截止→切断充电回路,实现二级充电过温保护功能。

均衡电路功能：

10组相同的依次串联的均衡IC检测每节电芯的电压。以其中一组为例，如图4所示，当检测到电芯电压大于于均衡IC检测电压值且达到均衡延时时间时，均衡IC的第5脚输出高电平→QB1导通，使均衡电阻RB1回路导通，即电芯两端电压(BC1、BC0)加在均衡电阻两端上进行放电，也叫被动式均衡，在设置均衡电压平台点上消耗每节电芯电压，使用电阻式进行放电，而达到均衡的目的，均衡电流计算为：设置均衡开启电压值/均衡电阻(多个电阻进行并联方式)。

防打火功能：

如图5所示，当防打火端子接入B+后，Q22导通，B+电压经R60电阻给C12电容充电，当C12两端充电电压达到Q21GS极开启电压时，Q21导通，即延时启动→Q23导通→U16的第5，6脚为高电平→U16的第4脚为低电平经R92耦合使U16第1脚为低电平；另外，U16的第8、9脚为高脉冲电平→则U16的2脚为低电平→U16的3脚为高电平→放电MOS(M4～M6)的GS极电压被R87拉高→放电MOS(M4～M6)导通→放电回路接通；B+电压接入防火端子后延时打开放回路，从而实现防打火功能。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。