充电过压保护电路及方法

技术领域

本发明涉及新能源行业电池管理系统技术领域，具体涉及一种充电过压保护电路及方法。

背景技术

由于锂电池的电化学结构决定他使用过程中存在危险性，必须通过BMS电池管理系统(电源保护板)来管理锂电池，控制锂电池的充放电。BMS广泛应用在三元锂、锰酸锂、磷酸铁锂等锂离子电池系统中。

现有锂离子电池系统中，硬件板电池包做成品后，其充电和放电处于打开状态。接入充电后电池会把充电器的电压拉低，对充电器输出的电压进行钳位(钳位：电池对充电器的电压进行拉低，使充电器进入恒流充电模式，而充电器空载时属于恒压状态)，当接入充电时不管充电器输出的电压是多高都会对电池进行充电，BMS电池管理系统无法判断充电器输出的电压是多少，是否对电池造成损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充电过压保护电路及方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种充电过压保护电路，包括逻辑控制电路，用于执行关闭或恢复充电；

触发电容，所述触发电容设置在充电器的正极输入口和逻辑控制电路之间，用于在接入充电器时触发逻辑控制电路关闭充电；

第一稳压二极管，所述第一稳压二极管设置在充电器的正极输入口和逻辑控制电路之间，用于设定充电器的最大充电电压。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述逻辑控制电路包括第二、三场效应管，所述触发电容与所述第一稳压二极管并联，所述第一稳压二极管的负极与充电器的正极输入口连接，所述第一稳压二极管的正极与所述第二场效应管的G极连接，所述第二场效应管的D极与驱动信号源连接，所述第二场效应管的S极接地，所述驱动信号源还与电池保护芯片的驱动信号口、第三场效应管的G极连接，所述第三场效应管的D极与充电电路中第一场效应管的G极连接，所述第三场效应管的S极接地。

作为本发明进一步改进的技术方案，还包括第一止逆二极管，所述第一止逆二极管的正极与充电器的正极输入口连接，所述第一止逆二极管的负极与所述第一稳压二极管的负极连接。

作为本发明进一步改进的技术方案，还包括第一、四、七、八分压电阻和第六限流电阻，所述第一分压电阻一端与第一稳压二极管的正极连接，所述第一分压电阻另一端与第二场效应管的G极、第四分压电阻的一端连接，所述第四分压电阻的另一端接地，所述第七分压电阻的一端与第三场效应管的G极连接，所述第七分压电阻的另一端与驱动信号源、第八分压电阻的一端、第六限流电阻的一端连接，所述第八分压电阻的另一端接地，所述第六限流电阻的另一端与电池保护芯片的驱动信号口连接。

作为本发明进一步改进的技术方案，还包括第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的正极接地，所述第二稳压二极管的负极与第二场效应管的G极连接。

一种充电过压保护方法，包括用于执行关闭或恢复充电的逻辑控制电路；

设置在充电器的正极输入口和逻辑控制电路之间，用于在接入充电器时触发逻辑控制电路关闭充电的触发电容；

设置在充电器的正极输入口和逻辑控制电路之间，用于设定充电器的最大充电电压的第一稳压二极管。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述逻辑控制电路包括第二、三场效应管，所述触发电容与所述第一稳压二极管并联，所述第一稳压二极管的负极与充电器的正极输入口连接，所述第一稳压二极管的正极与所述第二场效应管的G极连接，所述第二场效应管的D极与驱动信号源连接，所述第二场效应管的S极接地，所述驱动信号源还与电池保护芯片的驱动信号口、第三场效应管的G极连接，所述第三场效应管的D极与充电电路中第一场效应管的G极连接，所述第三场效应管的S极接地。

作为本发明进一步改进的技术方案，还包括第一止逆二极管，所述第一止逆二极管的正极与充电器的正极输入口连接，所述第一止逆二极管的负极与所述第一稳压二极管的负极连接。

作为本发明进一步改进的技术方案，还包括第一、四、七、八分压电阻和第六限流电阻，所述第一分压电阻一端与第一稳压二极管的正极连接，所述第一分压电阻另一端与第二场效应管的G极、第四分压电阻的一端连接，所述第四分压电阻的另一端接地，所述第七分压电阻的一端与第三场效应管的G极连接，所述第七分压电阻的另一端与驱动信号源、第八分压电阻的一端、第六限流电阻的一端连接，所述第八分压电阻的另一端接地，所述第六限流电阻的另一端与电池保护芯片的驱动信号口连接。

作为本发明进一步改进的技术方案，还包括第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的正极接地，所述第二稳压二极管的负极与第二场效应管的G极连接。

相对于现有技术，本发明的技术效果在于：

本发明可在接入充电器瞬间，通过触发电容触发关闭充电，使充电器恢复恒压输出状态，避免钳位，并可通过第一稳压二极管触发过压保护，以免充电器输出电压过高损坏电池。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中一种充电过压保护电路的电路结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

请参见图1，一种充电过压保护电路，包括逻辑控制电路，用于执行关闭或恢复充电；

触发电容C1，所述触发电容C1设置在充电器的正极输入口C+和逻辑控制电路之间，用于在接入充电器时触发逻辑控制电路关闭充电；

第一稳压二极管ZD1，所述第一稳压二极管ZD1设置在充电器的正极输入口C+和逻辑控制电路之间，用于设定充电器的最大充电电压。

进一步的，所述逻辑控制电路包括第二场效应管Q2、第三场效应管Q3，所述触发电容C1与所述第一稳压二极管ZD1并联，所述第一稳压二极管ZD1的负极与充电器的正极输入口C+连接，所述第一稳压二极管ZD1的正极与所述第二场效应管Q2的G极连接，所述第二场效应管Q2的D极与驱动信号源CO_C连接，所述第二场效应管Q2的S极接地，所述驱动信号源CO_C还与电池保护芯片U1的驱动信号口CO、第三场效应管Q3的G极连接，所述第三场效应管Q3的D极与充电电路中第一场效应管Q1的G极连接，所述第三场效应管Q3的S极接地。

需要说明的是，电池保护芯片U1是BMS电池管理系统中的现有器件，用于充放电管理。

充电电路为BMS电池管理系统中的现有电路，作为充电控制主回路。

图1中所示的充电电路，包括第一场效应管Q1(负电压驱动)、第三分压电阻R3、第五分压电阻R5、泄放电阻R2、第三稳压二极管ZD3(用于保护第一场效应管Q1的G极电压)、第二止逆二极管D2、第四止逆二极管D4。

进一步的，还包括第一止逆二极管D1，所述第一止逆二极管D1的正极与充电器的正极输入口C+连接，所述第一止逆二极管D1的负极与所述第一稳压二极管ZD1的负极连接。

进一步的，还包括第一、四、七、八分压电阻和第六限流电阻R6，所述第一分压电阻R1一端与第一稳压二极管ZD1的正极连接，所述第一分压电阻R1另一端与第二场效应管Q2的G极、第四分压电阻R4的一端连接，所述第四分压电阻R4的另一端接地，所述第七分压电阻R7的一端与第三场效应管Q3的G极连接，所述第七分压电阻R7的另一端与驱动信号源CO_C、第八分压电阻R8的一端、第六限流电阻R6的一端连接，所述第八分压电阻R8的另一端接地，所述第六限流电阻R6的另一端与电池保护芯片U1的驱动信号口CO连接。

进一步的，还包括第二稳压二极管ZD2，所述第二稳压二极管ZD2的正极接地，所述第二稳压二极管ZD2的负极与第二场效应管Q2的G极连接。第二稳压二极管ZD2用于保护第二场效应管Q2的G极电压。

一种充电过压保护方法，包括用于执行关闭或恢复充电的逻辑控制电路；

设置在充电器的正极输入口C+和逻辑控制电路之间，用于在接入充电器时触发逻辑控制电路关闭充电的触发电容C1；

设置在充电器的正极输入口C+和逻辑控制电路之间，用于设定充电器的最大充电电压的第一稳压二极管ZD1。

进一步的，所述逻辑控制电路包括第二、三场效应管，所述触发电容C1与所述第一稳压二极管ZD1并联，所述第一稳压二极管ZD1的负极与充电器的正极输入口C+连接，所述第一稳压二极管ZD1的正极与所述第二场效应管Q2的G极连接，所述第二场效应管Q2的D极与驱动信号源CO_C连接，所述第二场效应管Q2的S极接地，所述驱动信号源CO_C还与电池保护芯片U1的驱动信号口CO、第三场效应管Q3的G极连接，所述第三场效应管Q3的D极与充电电路中第一场效应管Q1的G极连接，所述第三场效应管Q3的S极接地。

进一步的，还包括第一止逆二极管D1，所述第一止逆二极管D1的正极与充电器的正极输入口C+连接，所述第一止逆二极管D1的负极与所述第一稳压二极管ZD1的负极连接。

进一步的，还包括第一、四、七、八分压电阻和第六限流电阻R6，所述第一分压电阻R1一端与第一稳压二极管ZD1的正极连接，所述第一分压电阻R1另一端与第二场效应管Q2的G极、第四分压电阻R4的一端连接，所述第四分压电阻R4的另一端接地，所述第七分压电阻R7的一端与第三场效应管Q3的G极连接，所述第七分压电阻R7的另一端与驱动信号源CO_C、第八分压电阻R8的一端、第六限流电阻R6的一端连接，所述第八分压电阻R8的另一端接地，所述第六限流电阻R6的另一端与电池保护芯片U1的驱动信号口CO连接。

进一步的，还包括第二稳压二极管ZD2，所述第二稳压二极管ZD2的正极接地，所述第二稳压二极管ZD2的负极与第二场效应管Q2的G极连接。

本发明的工作原理如下：

当电池包在存储和静止状态时，充电器的正极输入口C+无电压输入，第二场效应管Q2的G极电压较低，第二场效应管Q2工作在截止状态，驱动信号源CO_C的驱动信号正常输出至电池保护芯片U1的驱动信号口CO、第三场效应管Q3的G极，第三场效应管Q3工作在饱和导通状态，进而使第一场效应管Q1工作在饱和导通状态，电池包正常工作，充电和放电都处于打开状态。

当有充电器接入时，充电器的正极输入口C+有电压输入，触发电容C1因电压瞬间变化而充电，使得第二场效应管Q2的G极电压升高，第二场效应管Q2工作在饱和导通状态，此时，驱动信号源CO_C接地，无驱动信号输出至电池保护芯片U1的驱动信号口CO、第三场效应管Q3的G极，第三场效应管Q3的G极电压降低后工作在截止状态，进而使第一场效应管Q1也工作在截止状态，这样充电电路关闭，充电器被重置恢复为恒压输出状态，避免电池把充电器的电压拉低对充电器输出的电压进行钳位。

当充电器的输出电压低于第一稳压二极管ZD1的稳压值时，待触发电容C1放电结束，第二场效应管Q2的G极电压降低，恢复截止状态，驱动信号源CO_C的驱动信号恢复正常输出至电池保护芯片U1的驱动信号口CO、第三场效应管Q3的G极，第三场效应管Q3工作在饱和导通状态，进而使第一场效应管Q1工作在饱和导通状态，恢复对电池包充电的正常控制，对电池包进行充电。

当充电器的输出电压高于第一稳压二极管ZD1的稳压值时，第一稳压二极管ZD1被反向击穿，第二场效应管Q2的G极保持在高电压，第二场效应管Q2工作在饱和导通状态，使驱动信号源CO_C接地，关闭充电，进行过压保护。

相对于现有技术，本发明的技术效果在于：

本发明可在接入充电器瞬间，通过触发电容C1触发关闭充电，使充电器恢复恒压输出状态，避免钳位，并可通过第一稳压二极管ZD1触发过压保护，以免充电器输出电压过高损坏电池。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的精神和范围。