一种锂电池保护电路的附加自动恢复装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种锂电池保护电路的附加自动恢复装置,用于电动工具,基于S-8254的锂电池组保护电路,通过电动工具开关与电动机连接,包括一PNP型晶体管Q3、N型MOS管Q4和电阻R5,所述的PNP型晶体管Q3的发射级与电池电芯正端相连,PNP型晶体管Q3的集电极经电阻R5与电池正端P+相连,所述的PNP型晶体管Q3的基极与N型MOS管Q4的漏极相连,N型MOS管Q4的源极与基于S-8254的锂电池组保护电路的接地端VSS相连,N型MOS管Q4的栅极与放电端DIS相连,并与电池负端并联。本实用新型极大地减少人为操作,满足了电动工具连续工作,处于频繁极限使用状态的实际需求,提高了电动工具的使用效率。
【专利说明】—种锂电池保护电路的附加自动恢复装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种保护后自动恢复的锂电池保护电路,主要应用于使用精工S-8254系列锂电池保护芯片的电动工具领域中。
【背景技术】
[0002]锂电池具有环保、能量高、重量轻、体积小、使用寿命长、没有记忆效应等优点,是目前使用最广泛的二次充电电池。虽然锂电池具有多种优点,但是其在使用时,一旦电池处于极端使用状态,极有可能造成电池损伤。这不仅影响电池的容量及寿命,更可能引发电池爆裂、起火等危害事故。所以锂电池在使用时需要配合安装保护电路。
[0003]S-8254系列芯片作为电池保护电路,具有内置高精度电压检测电路和延迟电路,可以针对各节电池进行高精度电压检测,实现单节过充电保护和单节过放电保护,并具备三段过电流检测功能,通过外接电容可设置过充电检测延迟时间、过放电检测延迟时间和过电流检测延迟时间1,而过电流检测延迟时间2和过电流检测延迟时间3在芯片内部被固定。S-8254系列芯片的充、放电保护电压和过电流检测电压以50mV为进阶单位,根据不同场合的使用需求,可以选择相应适合的型号。
[0004]如图1的S-8254的标准应用电路所示,充放电路包括放电控制MOS管Ql和充电控制MOS管Q2。在发生放电过电流或过放电的情况时,放电控制MOS管Ql的栅极电平由于放电端DIS的电平变化从接地端VSS的低电平跳到供电端VDD的高电平,放电控制MOS管Ql截止,阻止放电。在发生充电过电压情况时,充电控制MOS管Q2的栅极电平从接地端VSS的低电平跳到高阻抗Rl,充电控制MOS管Q2截止,阻止充电。
[0005]基于S-8254系列的官方标准应用电路而设计的锂离子电池保护电路,在过放电或过电流保护状态下需要充电器激活才能恢复工作。然而在实际使用中,尤其是电动工具领域中,锂电池经常处于频繁的极限使用状态中。如使用电动工具锁紧螺母或取下螺母时,电机处于频繁的突然堵转状态,锂电池会因为保护电路的作用,而关闭输出。显然S-8254系列的官方标准电路官方标准电路不能满足电动工具连续工作,处于频繁极限使用状态的实际需求。
[0006]为此在标准电路的基础上,需要设计一种锂电池保护电路的附加自动恢复电路,在不影响原有保护功能的前提下,能自动从过放电或过电流保护状态中恢复至正常状态,减少人为操作,以满足电动工具连续工作,处于频繁极限使用状态的实际需求,提高电动工具的使用效率。
【发明内容】
[0007]本实用新型所要解决的技术问题在于:提供一种锂电池保护电路的附加自动恢复装置,在不影响原有基于S-8254保护功能的前提下,能自动从过放电或过电流保护状态中恢复至正常状态,减少人为操作,以满足电动工具连续工作,处于频繁极限使用状态的实际需求,提高电动工具的使用效率。[0008]本实用新型解决上述技术问题所采取的技术方案是:一种锂电池保护电路的附加自动恢复装置,用于电动工具,基于S-8254的锂电池组保护电路,通过电动工具开关Kl与电动机Ml连接,至少包括一 PNP型晶体管Q3、N型MOS管Q4和电阻R5,其中,所述的PNP型晶体管Q3的发射级与电池电芯正端B+相连,PNP型晶体管Q3的集电极经电阻R5与电池正端P+相连,所述的PNP型晶体管Q3的基极与N型MOS管Q4的漏极相连,所述N型MOS管Q4的源极与基于S-8254的锂电池组保护电路的接地端VSS相连,该N型MOS管Q4的栅极与其放电端DIS相连,并与电池负端P-并联。
[0009]原理是:当电动工具操作开关Kl闭合后,锂离子电池组通过放电控制MOS管Ql和充电控制MOS管Q2向电动机Ml提供动力。电动机Ml堵转后,放电控制MOS管Ql和充电控制MOS管Q2关断,基于S-8254的锂电池组保护电路进入过电流保护模式。过电流保护模式下,放电端DIS网络电平等于供电端VDD电平,所述的N型MOS管Q4的栅极电平由于放电端DIS的电平变化从接地端VSS的低电平跳到供电端VDD的高电平时,N型MOS管Q4导通,进而使PNP型晶体管Q3导通,PNP型晶体管Q3导通后,电池电芯正端B+和电池正端P+通过电阻R5连接起来。
[0010]在上述方案基础上,所述的电动工具开关控制电池正、负端与电动机之间的导通与断开。
[0011]本实用新型的优点在于,只需断开电动工具开关,即可在从过电流保护状态恢复至正常状态,在不影响原有保护功能的前提下,极大地减少人为操作,满足了电动工具连续工作,处于频繁极限使用状态的实际需求,提高了电动工具的使用效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为s-8254系列标准应用电路图;
[0013]图2为本实用新型电路原理图;
[0014]图3为三串锂离子电池保护板、锂离子电池和电动机的连接图,其中,Kl是电动工具的操作开关,Ml是直流电动机,PCM是三串锂离子电池保护板,Cell η (η=1,2,3)是锂离子电池;
[0015]附图中标号说明
[0016]P+-电池正端;P--电池负端;
[0017]B+-电池电芯正端 B--电池电芯负端;
[0018]VDD——供电端;VSS——接地端;
[0019]U1-S-8254AAN 芯片;VMP-S-8254AAN 芯片的 2 号引脚
[0020]DIS——放电端;Kl——电动工具开关;
[0021 ] Ql——放电控制MOS管;Q2——充电控制MOS管;
[0022]Q3-PNP 型晶体管; Q4-N 型 MOS 管;
[0023]Rl——高阻抗电阻;R5——电阻;
[0024]Ml-电动机;
[0025]Celll、Cell2、Cell3-锂电池。
【具体实施方式】[0026]请参阅图2为本实用新型电路图,图3为三串锂离子电池保护板、锂离子电池和电动机的连接图:
[0027]一种锂电池保护电路的附加自动恢复装置,用于电动工具,基于S-8254的锂电池组保护电路,通过电动工具开关Kl与电动机Ml连接,包括一 PNP型晶体管Q3、N型MOS管Q4和电阻R5,如图2所示,所述的PNP型晶体管Q3的发射级与电池电芯正端B+相连,PNP型晶体管Q3的集电极经电阻R5与电池正端P+相连,所述的PNP型晶体管Q3的基极与N型MOS管Q4的漏极相连,N型MOS管Q4的源极与基于S-8254的锂电池组保护电路(如图1所示)的接地端VSS相连,N型MOS管Q4的栅极与其放电端DIS相连,并与电池负端P-并联,所述的N型MOS管Q4的栅极电平由于放电端DIS的电平变化从接地端VSS的低电平跳至丨J供电端VDD的高电平时,N型MOS管Q4导通,进而使PNP型晶体管Q3导通,PNP型晶体管Q3导通后,电池电芯正端B+和电池正端P+通过电阻R5连接起来。
[0028]如图1所示基于S-8254的锂电池组保护电路,在发生放电过电流和低电压情况时,放电控制MOS管Ql的栅极电平由于放电端DIS的电平变化从接地端VSS的低电平跳到供电端VDD的高电平,放电控制MOS管Ql截止,阻止放电。在发生充电过电压情况时,充电控制MOS管Q2的栅极电平从接地端VSS的低电平跳到高阻抗R1,充电控制MOS管Q2截止,阻止充电。
[0029]在上述方案基础上,如图3所示,所述的电动工具开关Kl控制电池正、负端P+、P-与电动机Ml之间的导通与断开。当电动工具开关Kl闭合后,锂电池Celll、Cell2、Cell3通过放电控制MOS管Ql和充电控制MOS管Q2向电动机Ml提供动力。电动机Ml堵转后,检测电路Sense检测到电路发生过电流现象,放电端DIS的电平从接地端VSS的低电平跳到供电端VDD的高电平。放电控制MOS管Ql的栅极电平由于放电端DIS的电平变化从接地端VSS的低电平跳到供电端VDD的高电平,放电控制MOS管Ql截止,阻止放电,保护电路进入过电流保护模式。同时,N型MOS管Q4的栅极电平由于放电端DIS的电平变化从接地端VSS的低电平跳到供电端VDD的高电平,N型MOS管Q4导通,进而使PNP型晶体管Q3导通。PNP型晶体管Q3导通后,电池电芯正端B+和电池正端P+通过电阻R5连接起来。
[0030]此时,如果电动工具开关Kl断开,电池正端P+通过电阻R5连接到电池电芯正端B+,电池正端 P+ 的电动势 VP+ 为:VP+=RL/ { (REC+R5) Il (RVMD+R3) +RL} *VDD,其中,RL 是电池正端P+和电池负端P-间的电阻,由于电动工具开关Kl断开,RL极大,REC是PNP型晶体管Q3的导通时的阻抗,RVMD是S-8254AAN芯片UI的2号引脚的上拉至供电端VDD的高电平时的电阻,此时RVMD等于IM欧姆,供电端VDD的电平等于电源电芯正端B+的电平。因为RL远大于(REC+R5 ) Il (RVMD+R3 ),所以电池正端P+的电动势VP+约等于供电端VDD的电平,等同于连接至充电器。因此,过电流保护模式解除。放电端DIS的电平恢复至接地端VSS的低电平,N型MOS管Q4和PNP型晶体管Q3期间截止,本实用新型自动恢复电路不工作。
[0031]如果Kl继续闭合,电动机Ml继续堵转,电池正端P+和电池负端P-间的电阻RL等于电动机Ml线圈的直流阻抗RMD。因此可计算电池正端P+的电动势VP+为:VP+=RMD/(REC+R5) *VDD。REC是PNP型晶体管Q3的导通时的阻抗,由于RMD远小于REC+R5,所以VP+远小于供电端VDD的高电平。过电流保护模式继续维持。
[0032]本实用新型中,因为放电过电流使放电控制MOS管Ql截止的过程时,放电控制MOS管Ql栅极电平从VSS跳到VDD的同时,使N型MOS管Q4导通,PNP型晶体管Q3接着导通。电阻R5将B+电平引到P+。此时,电动工具开关Kl如果继续闭合,那么电动机Ml的直流阻抗成了锂离子电池的负载内阻。电池正端P+电平接近于接地端VSS。放电控制MOS管Ql继续保持截止,N型MOS管Q4,PNP型晶体管Q3继续保持导通。电动工具开关Kl如果弹开,电动机Ml没有连接到保护板PCM。电阻R5将电池电芯正端B+连接到电池正端P+,等同于连接充电器。因此激活保护板,恢复放电控制MOS管Ql的导通,N型MOS管Q4和PNP型晶体管Q3相继截止。
【权利要求】
1.一种锂电池保护电路的附加自动恢复装置,用于电动工具,基于s-8254的锂电池组保护电路,通过电动工具开关(Kl)与电动机(Ml)连接,其特征在于:包括一 PNP型晶体管(Q3)、N型MOS管(Q4)和电阻(R5),其中,所述的PNP型晶体管(Q3)的发射级与电池电芯正端(B+ )相连,PNP型晶体管(Q3 )的集电极经电阻(R5 )与电池正端(P+ )相连,所述的PNP型晶体管(Q3)的基极与N型MOS管(Q4)的漏极相连,N型MOS管(Q4)的源极与基于S-8254的锂电池组保护电路的接地端(VSS)相连,N型MOS管(Q4)的栅极与放电端(DIS)相连,并与电池负端(P-)并联,所述的N型MOS管(Q4)的栅极电平由于放电端(DIS)的电平变化从接地端(VSS)的低电平跳到供电端(VDD)的高电平时,N型MOS管(Q4)导通,进而使PNP型晶体管(Q3)导通,PNP型晶体管(Q3)导通后,电池电芯正端(B+)和电池正端(P+)通过电阻(R5)连接起来。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池保护电路的附加自动恢复装置,其特征在于:所述的电动工具开关(Kl)控制电池正、负端(P+、P-)与电动机(Ml)之间的导通与断开。
【文档编号】H02H3/06GK203660517SQ201420012882
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】叶志文, 毛卫清 申请人:上海长园维安电子线路保护有限公司