锂电池二级过压防过充保护系统及控制方法

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，涉及锂电池保护控制技术，尤其涉及锂电池二级过压防过充保护系统及控制方法。

背景技术

现有锂电池保护系统通常由控制芯片、开关管、三端保险丝组成，其通过控制芯片监测锂电池的状态控制开关管的开启和关闭，从而达到充电开启和关闭作用。当开关管全部损坏时，控制芯片监测到锂电池继续充电时直接控制三端保险丝熔断，从而永久性断开充电主回路。但是，由于很多锂电池保护系统同口输出，通过控制正极来完成主回路的切断，这种方式会造成主正回路的复杂性，同时容易控制芯片误判导致三端保险丝误触发，容易形成系统失效和维修困难。

发明内容

为了解决现有的锂电池二级过压防过充保护系统安装在主正回路的复杂性和系统失效后的维修技术问题，本发明提供一种锂电池二级过压防过充保护系统，该系统不仅能直接安装主负回路，而且能够轻松判别开关管是否失效，并减少了关键的维修问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

锂电池二级过压防过充保护系统，包括控制芯片、开关管、三端保险丝，所述控制芯片用于接收锂电池的电压信号，并向开关管输出驱动信号，向三端保险丝输出控制信号；所述开关管还与锂电池负极连接，开关管通过贴片螺母与三端保险丝进行螺栓连接从而使得开关管与三端保险丝串联，三端保险丝与负载或充电器的负极连接，直接输出给负载或充电器；所述锂电池总正极与负载或充电器的正极连接。

进一步的，所述控制芯片型号为SH367309。

进一步的，所述锂电池二级过压防过充保护系统包括：开漏电阻，第一控制电阻、第二控制电阻、第三控制电阻、第四控制电阻、第五控制电阻、第六控制电阻，第一控制MOS管、第二控制MOS管、第三控制MOS管，第一开关管、第二开关管、蓄流二级管，三端保险丝；所述三端保险丝、第一开关管、第二开关管与锂电池总负极串联，第三控制MOS管和第二控制MOS管串联连接，第一控制MOS管与锂电池总正极相连，三端保险丝过流两端1脚和2脚与第一开关管、第二开关管相串联，4脚和5脚与外部负载和充电器相连。三端保险丝的3脚通过蓄流二极管与第一控制MOS管的5脚、6脚、7脚、8脚相连，蓄流二级管用于抑制三端保险丝的反向电压；

开漏电阻与第五控制电阻、第六控制电阻组成降压控制电路用于驱动第二控制MOS管打开和关闭；

第三控制电阻和第四控制电阻组成驱动电路用于驱动第二控制MOS管打开和关闭；

第一控制电阻、第二控制电阻组成总压降压电路用来驱动第一控制MOS管的开启和关闭。

进一步的，开漏电阻一端连接至锂电池信号B+master，另一端连接至第五控制电阻一端，第五控制电阻另一端分别与第六控制电阻一端和第三控制MOS管栅极连接；第六控制电阻另一端接地，第三控制MOS管源极接地，漏极连接至第二控制MOS管栅极。

进一步的，所述第三控制电阻一端连接至锂电池外部电源供电和电源上拉信号B+、另一端连接至第二控制MOS管栅极。第四控制电阻一端连接至第二控制MOS管栅极、另一端接地。

进一步的，所述第一控制电阻一端连接至第一控制MOS管的引脚3，另一端连接至第二控制电阻一端以及第一控制MOS管的引脚4，第二控制电阻另一端与第二控制MOS管漏极连接。

进一步的，所述第一控制MOS管Q1采用PMOS管。

锂电池二级过压防过充保护系统控制方法，包括如下步骤：

当开关管未失效时，三端保险丝不被触发，系统正常工作；当开关管失效时，控制芯片监测到锂电池电压上升达到极限设定阈值时，发送控制信号控制三端保险丝熔断从而切断主负回路断开充电。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

当开关管未失效或者正常工作时，控制芯片出现监测故障或者锂电池电压出现跳变，也不会触发三端保险丝，保证系统正常工作，当开关管失效但控制芯片监测到锂电池电压仍在上升时，当电池电压达到极限设定阈值，控制芯片发送驱动信号控制三端保险丝熔断从而切断主负回路断开充电，从而达到二级过压防止过充电的效果。由于三端保险丝是通过贴片螺母与开关管进行螺栓连接，可以直接通过螺栓拆卸进行更换，维修方便。

附图说明

图1为本发明提供的锂电池二级过压防过充保护系统原理框图。

图2是本发明提供的锂电池二级过压防过充保护系统中部分电路示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明提供的锂电池二级过压防过充保护系统，其整体框图如图1所示，包括309控制芯片、开关管、三端保险丝，其中控制芯片接收锂电池的电压信号，并向开关管输出驱动信号，向三端保险丝输出控制信号。开关管与锂电池负极连接，开关管通过贴片螺母与三端保险丝进行螺栓连接，三端保险丝过流两端安装在开关管和负载或充电器的中间，具体的，三端保险丝与负载或充电器的负极连接，直接输出给负载或充电器。而锂电池总正极与负载或充电器的正极连接，直接可以输出给负载或充电器。控制芯片采用SH367309控制芯片。

本发明还提供了如图2所示的一种可行电路，图中开漏电阻R6，第一控制电阻R1、第二控制电阻R2、第三控制电阻R3、第四控制电阻R4、第五控制电阻R5、第六控制电阻R7组成控制芯片。第一控制MOS管Q1、第二控制MOS管Q2、第三控制MOS管Q3，第一开关管Q4、第二开关管Q6、蓄流二级管D1，三端保险丝F1组成三端FUSE，第一开关管Q4、第二开关管Q6组成了图1中的开关管与锂电池总负极串联。第三控制MOS管Q3和第二控制MOS管Q2串联连接，第一控制MOS管Q1与锂电池总正极相连，三端保险丝F1过流两端1脚和2脚与第一开关管Q4、第二开关管Q6相串联，4脚和5脚与外部负载和充电器相连。三端保险丝的3脚通过蓄流二极管D1与第一控制MOS管Q1的5脚、6脚、7脚、8脚相连。蓄流二级管D1用来抑制三端保险丝F1的反向电压。

开漏电阻R6与第五控制电阻R5、第六控制电阻R7组成12V降压控制电路用来驱动Q2MOS管打开和关闭。具体地说，开漏电阻R6一端连接至锂电池电压信号B+master，另一端连接至第五控制电阻R5一端，第五控制电阻R5另一端分别与第六控制电阻R7一端和第三控制MOS管Q3栅极连接。第六控制电阻R7另一端接地，第三控制MOS管Q3源极接地，漏极连接至第二控制MOS管Q2栅极。

第三控制电阻R3和第四控制电阻R4组成8V驱动电路用来驱动Q2MOS管打开和关闭。第三控制电阻R3一端连接至锂电池外部电源供电和电源上拉信号B+、另一端连接至第二控制MOS管Q2栅极。第四控制电阻R4一端连接至第二控制MOS管Q2栅极、另一端接地。第二控制MOS管Q2栅极还连接至引脚1、源极连接至引脚2，漏极连接至引脚3。当MOS管Q2引脚1有信号时，MOS管Q2的引脚2和引脚3相通。

第一控制电阻R1、第二控制电阻R2组成总压降压电路用来驱动第一控制MOS管Q1的开启和关闭。第一控制电阻R1与电容C1并联，R1一端连接至第一控制MOS管Q1的引脚3，另一端连接至第二控制电阻R2一端以及第一控制MOS管Q1的引脚4。第二控制电阻R2另一端与第二控制MOS管Q2的引脚3漏极连接，第一控制MOS管Q1采用PMOS管，本例中使用封装芯片HY06p10s。

当开关管未损坏或未失效时，锂电池出现电压跳动或系统故障变动后，三端保险丝不会轻易误触发。并同时开关管出现失效或者损坏，当锂电池在开关管失效时仍然进行充电时，控制芯片监测到锂电池电压还在上升，当电池电压达到极限设定阈值时，SH367309控制芯片发送驱动信号控制三端保险丝熔断从而切断主负回路断开充电，从而达到二级过压防止过充电的效果。三端保险丝损坏后，直接通过螺栓拆卸更换即可。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。