[实用新型]嵌入可编程开关式充电功能的锂电池保护模块

说明书

技术领域

本实用新型嵌入可编程开关式充电功能的锂电池保护模块，是一种装置于充电器内且适合于3-4节锂离子电池组的带充电控制的保护模块，属于电池技术领域。

技术背景

电子信息时代使人们对移动电源的需求快速增长，由于锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应、自放电量较低及单节锂离子电池电压高等优点，使其在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等方面具有广阔的应用前景，成为近年广为关注的研究热点，必将对未来人们的生活产生深刻的影响。

虽然锂离子电池具有以上所述的诸多优点，但在使用时需严格注意过压保护、过放电保护和过流保护，而且对保护电路的精度要求也比较高。在锂离子电池的使用过程中，可能会由于使用者的错误造成过充电而导致锂离子电池温度上升；由于电解液的分解产生气体，使其内部压力上升、金属锂释出，而造成起火或破裂的危险。在锂离子电池放电时，若过放电将会分解电解液，使得锂离子电池的特性产生劣化，影响锂离子电池的寿命。因此锂离子必须配备精确稳定的保护模块。目前绝大多数保护板都只具有保护功能，用户在充电时必须使用配套的充电器，使用起来不便利。

另一方面，为锂离子电池进行充电时，如果不采用合理的充电方法，将会影响到电池的循环寿命甚至损坏电池。对于不同正极材料(如LiCoO₂，LiNiO₂，LiMn₂O₄，LiFePO₄等)的锂离子电池来说，拥有不同的化学特性，所需的充电曲线也不尽相同，而目前广泛使用的充电器都只针对某一特性的锂电池应用，要应用于其他特性的电池就必须修改硬件。

发明内容

实用新型所要解决的技术问题在于：提供一种便利、稳定、可靠性高，充电效率高的嵌入可编程开关式充电功能的锂电池保护模块，促使锂电池在使用过程中充分发挥能量密度高、循环寿命长的优点，并保证安全。

本实用新型目的通过下述技术方案实现：一种嵌入可编程开关式充电功能的锂电池保护模块，用于锂离子可充电电池组的充放电保护和充电控制装置，由分别与单片机芯片连接的充电控制模块和保护模块构成，所有元件采用贴片式或插件式封装，装在印刷线路板上或封装在不同的线路板上，其中：

所述的充电控制模块包括一单片机芯片U2(PIC16F526)、一脉宽调制芯片U1(MCP1631HV)、充电开关N沟道场效应管Q1、耦合电感L1、输入输出滤波电容C1、C2、C4、热敏电阻RT1以及状态显示LED管D2、D3、D4，由于MCP1631HV最大输入电压为16V，设置前端保护电路单元，此前端保护单元由晶体三极管Q3，Q4，P沟道场效应管Q5以及6颗分压电阻构成，输入电压高于16V时，Q3，Q5导通，场效应管Q5关断，充电控制模块不工作，来自脉宽调制芯片U1的PWM信号控制充电开关N沟道场效应管Q1，通过电感L1对电池进行充电，充电分为预充电、恒流充电、恒压充电、涓流充电四个阶段，通过设置单片机U2的程序调节PWM信号的占空比和开关频率，使充电电压、电流以及充电曲线达到设定的输出值，单片机可同时烧入多种针对不同化学特性锂电池的充电曲线，通过外部跳线J3和电阻R19、R22阻值匹配进行选择；充电电压单片机程序烧入通过J4编程接口进行，单片机可实时监测充电状态，充电状态通过3个LED管D2、D3、D4显示，上电时D2常亮，充电时D3闪烁，充电完成D4常亮；通过R16，R17对充电回路进行闭环控制，在整个充电过程中保证各项参数控制在设定的范围内，可根据需要扩展更多功能；