低成本灵活插拔的锂电池组的制作方法

1.本发明涉及一种低成本灵活插拔的锂电池组，属于动力锂电池技术领域。


背景技术：

2.锂电池由于容量大，体积紧凑，得到广泛应用。但是锂电池有充电寿命限制，很多产品在寿命中期就存在电量严重下降的问题。如果锂电池可以灵活插拔则可以在必要的时候更换电池，实现产品的长生命周期，18650、14500等圆柱电池提供了这种可能。同时为了实现长时间工作，可采用多节电池来增大系统的电池容量。
3.增加电流容量的方法通常有串联和并联的选择，也有些场合需要并联后再串联。我们考虑很大一部分低压电路工作场景，这个场景中3.7v的工作电压比较理想，因为大部分低压电路3.3v是比较常见的工作电压，3.7v给3.3v提供稳压供电非常方便。而3.7v的电池使用通用的5v适配器进行充电也非常合理。在这个场景中，如果使用串联就需要dc-dc降压，需要专用的高压适配器充电，充电需要考虑多节电池的电量均衡，比较麻烦。所以我们考虑多节锂电池的并联。
4.在多节锂电池需要灵活可插拔并联的时候，由于电池正负极有可能插反，不同类电池有可能混插，不加保护将会带来巨大的安全隐患，轻则电路烧毁，重则形成火灾。而市面上并没有现成的保护芯片可用，现成的芯片一般是保护单节电池或者保护多节固定电池的。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种低成本灵活插拔的锂电池组，可实现锂电池的防插反，防插混功能。
6.为解决以上技术问题，本发明的一种低成本灵活插拔的锂电池组，包括多组锂电池保护电路、过流保护电路和充电电路，所述保护电路包括第一mos管和第二mos管，所述第一mos管的d极与锂电池的输出端p相连；所述第一mos管的s极通过第二电阻与第一mos管的g极及第二mos管的d极相连，所述第二mos管的g极与锂电池的输出端p相连，同时通过第三电阻接地；所述第二mos管的s极接地，所述第一mos管的s极与第一电阻的一端相连，所述第一电阻的另一端与其他锂电池保护电路并联，同时第一电阻的另一端与负载的一端相连，所述负载的另一端接地。
7.进一步的，所述过流保护电路包括过流保护芯片，所述过流保护芯片的vdd端口与锂电池的p端相连，所述过流保护芯片的gnd端与锂电池的n端相连，所述过流保护芯片的vm端口接地。
8.进一步的，所述充电电路包括充电芯片，所述充电芯片的chrg端口接充电桩的正极，所述充电芯片的stdby端口接充电桩的负极，所述充电芯片的prog端口通过电阻接地，所述充电芯片的bat端口与锂电池的正极相连，所述锂电池的负极接地，所述充电芯片的vcc端口接5v的输入电压，gnd端口接地。
9.进一步的，所述锂电池组包括锂电池bat1、锂电池bat2和锂电池bat3，所述第一mos管包括mos管q10、mos管q4和mos管q1，所述第二mos管包括mos管q11、mos管q5和mos管q3；所述第一电阻包括电阻r17、r1和r6；所述第二电阻包括电阻r16、r2和r5；所述第三电阻包括电阻r15、r3和r4。
10.进一步的，所述锂电池bat1的p输出端与mos管q10的d极相连，所述mos管q10的s极与电阻r16的一端连接，所述电阻r16的另一端与mos管q10的g极相连，所述mos管q10的g极跟mos管q11的d极相连，所述mos管q11的g极通过电阻r15与mos管q11的s极相连，所述mos管q11的s极接地，所述mos管q10的s极与电阻r17相连；所述锂电池bat2的p输出端与mos管q4的d极相连，所述mos管q4的s极与电阻r2的一端连接，所述电阻r2的另一端与mos管q4的g极相连，所述mos管q4的g极跟mos管q5的d极相连，所述mos管q5的g极通过电阻r3与mos管q5的s极相连，所述mos管q5的s极接地，所述mos管q4的s极与电阻r1相连；所述锂电池bat3的p输出端与mos管q1的d极相连，所述mos管q1的s极与电阻r5的一端连接，所述电阻r5的另一端与mos管q1的g极相连，所述mos管q1的g极跟mos管q3的d极相连，所述mos管q3的g极通过电阻r4与mos管q3的s极相连，所述mos管q3的s极接地，所述mos管q1的s极与电阻r6相连；所述电阻r6、r1和r17的另一端并联接负载电阻r12的一端，所述负载r12的一端通过滤波电容c1接地。
11.进一步的，所述电阻r16、r2和r5为1000k
ω
；电阻r17、r1、r6为2
ω
，电阻r15、r3和r4为3900k
ω
。
12.进一步的，所述第一mos管和第二mos管为pmos管。
13.相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：1、本发明可以防止任何一节电池插反；2、防止多节电池在一起，有的锂电池插反；3、防止锂电池上插入镍氢或碱性电池；4、由于对每颗电池的充电分开，单个电池额充电芯片功能非常完善，可有效控制充电电流，防止电池反接，因此充电非常安全，同时充电是各冲各的，不需要额外的均衡电路。
附图说明
14.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。
15.图1为本发明低成本灵活插拔的锂电池组并联保护电路和过流保护电路；图2为本发明的充电电路。
具体实施方式
16.本文称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。
17.如图1所示，本发明的一种低成本灵活插拔的锂电池组，包括多组锂电池保护电路、过流保护电路和充电电路，保护电路包括第一mos管和第二mos管，第一mos管的d极与锂电池的输出端p相连；第一mos管的s极通过第二电阻与第一mos管的g极及第二mos管的d极相连，第二mos管的g极与锂电池的输出端p相连，同时通过第三电阻接地；第二mos管的s极接地，第一mos管的s极与第一电阻的一端相连，第一电阻的另一端与其他锂电池保护电路
并联，同时第一电阻的另一端与负载的一端相连，负载的另一端接地。
18.过流保护电路包括过流保护芯片，过流保护芯片的vdd端口与锂电池的p端相连，过流保护芯片的gnd端与锂电池的n端相连，过流保护芯片的vm端口接地。
19.如图2所示，充电电路包括充电芯片，充电芯片的chrg端口接充电桩的正极，充电芯片的stdby端口接充电桩的负极，充电芯片的prog端口通过电阻接地，充电芯片的bat端口与锂电池的正极相连，锂电池的负极接地，充电芯片的vcc端口接5v的输入电压，gnd端口接地。
20.锂电池组包括锂电池bat1、锂电池bat2和锂电池bat3，第一mos管包括mos管q10、mos管q4和mos管q1，第二mos管包括mos管q11、mos管q5和mos管q3；第一电阻包括电阻r17、r1和r6；第二电阻包括电阻r16、r2和r5；第三电阻包括电阻r15、r3和r4。
21.锂电池bat1的p输出端与mos管q10的d极相连，mos管q10的s极与电阻r16的一端连接，电阻r16的另一端与mos管q10的g极相连，mos管q10的g极跟mos管q11的d极相连，mos管q11的g极通过电阻r15与mos管q11的s极相连，mos管q11的s极接地，mos管q10的s极与电阻r17相连。
22.锂电池bat2的p输出端与mos管q4的d极相连，mos管q4的s极与电阻r2的一端连接，电阻r2的另一端与mos管q4的g极相连，mos管q4的g极跟mos管q5的d极相连，mos管q5的g极通过电阻r3与mos管q5的s极相连，mos管q5的s极接地，mos管q4的s极与电阻r1相连。
23.锂电池bat3的p输出端与mos管q1的d极相连，mos管q1的s极与电阻r5的一端连接，电阻r5的另一端与mos管q1的g极相连，mos管q1的g极跟mos管q3的d极相连，mos管q3的g极通过电阻r4与mos管q3的s极相连，mos管q3的s极接地，mos管q1的s极与电阻r6相连；电阻r6、r1和r17的另一端并联接负载电阻r12的一端，负载r12的一端通过滤波电容c1接地。电阻r16、r2和r5为1000k
ω
；电阻r17、r1、r6为2
ω
，电阻r15、r3和r4为3900k
ω
。第一mos管和第二mos管为pmos管。
24.防插反：当第一块锂电池vbat1接入正确，对应的mos管q10、q11导通；当第二块锂电池vbat2插反时，对应mos管q4、q5不受上半部分电路影响，中间部分电路断开，实现单节电池工作，实现整体电路防反。
25.防插混：当第一块锂电池vbat1接入正确，对应的mos管q10、q11导通；当第二块锂电vbat2插入1.2v的电池且正负极接入正确，对应mos管q4、q5导通，通过添加r17、r1、r6电阻以及过流保护芯片来保护电路。第三节锂电池vbat3防插反、防插混原理类似。
26.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
27.以上所述仅为本发明的一种实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。