功率型電池放電保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種功率型電池放電保護(hù)系統(tǒng)，包括依次連接的功率型電池、電池保護(hù)模塊和設(shè)備，所述電池保護(hù)模塊包括控制器、供電控制電路、放電電壓檢測(cè)電路和放電電流檢測(cè)電路，所述供電控制電路、放電電壓檢測(cè)電路和放電電流檢測(cè)電路分別與控制器連接?？煞乐闺姵卦诜烹娺^程中過放電，同時(shí)實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，消除安全隱患；通過控制器進(jìn)行供電控制，反應(yīng)時(shí)間較短，保證安全性；且可在故障之后進(jìn)行自恢復(fù)，降低維護(hù)成本，并在自恢復(fù)后進(jìn)行再次檢測(cè)，進(jìn)一步保證安全性；同時(shí)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗極低的特點(diǎn)。
【專利說明】
功率型電池放電保護(hù)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及電池保護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種功率型電池放電保護(hù)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰亞硫酰氯(Li/S0C12)電池是一種比能量較高的，且年自放電率極低的，存儲(chǔ)時(shí) 間長(zhǎng)的一種高效能電池。鋰亞硫酰氯電池特別適合長(zhǎng)時(shí)間放電使用，負(fù)荷電壓及其平穩(wěn)， 90%以上的容量可以在電壓幾乎不變的高平臺(tái)上放出。因此該電池廣泛應(yīng)用于智能卡表 (水、電、氣表）、計(jì)算機(jī)支撐電源、醫(yī)療器械、無線通訊、石油鉆探、手提通訊器材、科研儀器、 遙控?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)、軍事應(yīng)用及其他電動(dòng)設(shè)備等領(lǐng)域。然而功率型的鋰亞硫酰氯電池，由于 能輸出較高的功率，而這種電池又不允許過放電，所以如果設(shè)備出現(xiàn)故障導(dǎo)致過放電，將會(huì) 出現(xiàn)嚴(yán)重的安全隱患。目前用戶在使用中通常的做法是在電池和設(shè)備之間串聯(lián)自恢復(fù)保險(xiǎn) 絲或保險(xiǎn)絲做過流保護(hù)。由于自恢復(fù)保險(xiǎn)絲或自熔斷保險(xiǎn)絲是靠物理特性進(jìn)行保護(hù)的，因 此動(dòng)作時(shí)間較慢，當(dāng)流過電流過大時(shí)需要一定的時(shí)間才能動(dòng)作，因此仍然存在的安全隱患。 當(dāng)使用自恢復(fù)保險(xiǎn)絲雖然可以保證故障排除后，可以自動(dòng)恢復(fù)供電，但由于故障期間還在 一直在損耗電池的電量，大大減低了電池的使用率。而如果采用普通保險(xiǎn)絲，一旦出現(xiàn)保 護(hù)，或誤操作，將直接熔斷，無法自動(dòng)修復(fù)，大大增加了維護(hù)成本。
[0003] 在公開號(hào)為CN103401224A的中國(guó)專利公開文件中，提出了一種分離器件構(gòu)成的多 節(jié)鋰電池保護(hù)系統(tǒng)，包含MCU模塊、ADC模塊、MUX模塊、均衡電路、電流檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模 塊、M0SFET驅(qū)動(dòng)器、短路保護(hù)模塊;MUX模塊輸出端與ADC模塊輸入端相連，將鋰電池的電壓、 電流、溫度信息傳輸給ADC模塊。MCU模塊檢測(cè)從ADC模塊接收到的數(shù)據(jù)，判斷是否需要對(duì)電 池進(jìn)行保護(hù)操作，需要時(shí)MCU模塊按照實(shí)際情況，通過M0SFET驅(qū)動(dòng)器切斷充放電開關(guān)進(jìn)行保 護(hù)。短路保護(hù)模塊在外電路短路時(shí)，快速切斷充放電回路。閑暇時(shí)或充電時(shí)，MCU模塊驅(qū)動(dòng)均 衡電路對(duì)電池進(jìn)行均衡操作。但該方案主要實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的監(jiān)控管理，需要和計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)連 接，在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的情況下則無法順利進(jìn)行，且在對(duì)電池進(jìn)行保護(hù)措施后無法自恢復(fù)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種功率型電池放電保護(hù)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單且功耗極低，可防止電池在放電過程中過放電，同時(shí)實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，并在故障之后進(jìn)行自 恢復(fù)。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種功率型電池放電保 護(hù)系統(tǒng)，包括依次連接的功率型電池、電池保護(hù)模塊和設(shè)備，所述電池保護(hù)模塊包括控制 器、供電控制電路、放電電壓檢測(cè)電路和放電電流檢測(cè)電路，所述供電控制電路、放電電壓 檢測(cè)電路和放電電流檢測(cè)電路分別與控制器連接。
[0006] 進(jìn)一步地，所述控制器包括比較器和AD轉(zhuǎn)換模塊，所述比較器和AD轉(zhuǎn)換模塊分別 與放電電壓檢測(cè)電路連接，所述比較器與AD轉(zhuǎn)換模塊連接。
[0007] 進(jìn)一步地，所述供電控制電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一 MOS管和第二MOS管;所述第一電阻、第一 MOS管、第三電阻和第四電阻依次連接;所述第一電 阻還連接所述控制器;所述第四電阻還連接功率型電池的正極;所述第二電阻的一端連于 第一電阻和第一M0S管之間，另一端接地;所述第一M0S管的源極接地;所述第二M0S管的柵 極連于第三電阻和第四電阻之間，源極連接設(shè)備，漏極連接功率型電池的正極。
[0008] 進(jìn)一步地，所述放電電壓檢測(cè)電路包括第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十二 電阻和第三無極電容;所述第九電阻的一端連接控制器的電源管腳，另一端通過第十電阻 接地;第三無極電容的一端連接控制器的電源管腳，另一端接地;所述第十一電阻的一端連 接功率型電池的正極，另一端連接控制器的AD管腳;所述第十二電阻的一端連接控制器的 AD管腳，另一端接地。
[0009] 進(jìn)一步地，所述電池保護(hù)模塊還包括穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路與所述控制器連接。
[0010] 進(jìn)一步地，所述穩(wěn)壓電路包括降壓穩(wěn)壓芯片、肖特基二極管、第一電解電容、第二 電解電容、第一無極電容、第二無極電容和靜電阻抗器;所述肖特基二極管的陽極連接功率 型電池的正極，陰極連接所述降壓穩(wěn)壓芯片的電源輸入管腳;所述第一電解電容和第一無 極電容并聯(lián)，所述第一電解電容的一端連接降壓穩(wěn)壓芯片的電源輸入管腳，另一端接地;所 述第二無極電容、第二電解電容和靜電阻抗器并聯(lián)，所述第二無極電容的一端連接降壓穩(wěn) 壓芯片的電源輸出管腳，另一端接地;所述降壓穩(wěn)壓芯片的接地管腳接地，電源輸出管腳連 接控制器。
[0011] 進(jìn)一步地，所述放電電流檢測(cè)電路包括第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、 第一三極管和第二三極管;所述第八電阻的一端連接功率型電池的正極，另一端連接第一 三極管的基極，第一三極管的發(fā)射極連接功率型電池的正極，集電極通過所述第五電阻連 接第二三極管的基極，第二三極管的基極還通過所述第六電阻接地，所述第二三極管的發(fā) 射極接地，集電極分別通過所述第七電阻連接所述穩(wěn)壓電路的輸出端，以及連接所述控制 器。
[0012] 本實(shí)用新型的有益效果在于:將電池保護(hù)模塊設(shè)置在功率型電池和設(shè)備之間，不 僅可以檢測(cè)電池是否欠壓過放，還可以檢測(cè)設(shè)備是否出現(xiàn)短路過流情況，從而控制是否為 設(shè)備進(jìn)行供電，可防止電池在放電過程中過放電，同時(shí)實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，消除安全隱患；通過 控制器進(jìn)行供電控制，反應(yīng)時(shí)間較短，保證安全性;且可在故障之后進(jìn)行自恢復(fù)，降低維護(hù) 成本，并在自恢復(fù)后進(jìn)行再次檢測(cè)，進(jìn)一步保證安全性；同時(shí)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗極低的特 點(diǎn)。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實(shí)用新型一種功率型電池放電保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一的供電控制電路和放電電流檢測(cè)電路的示意圖；
[0015] 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一的放電電壓檢測(cè)電路的示意圖；
[0016] 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例二的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例二的穩(wěn)壓電路的示意圖；
[0018] 圖6為本實(shí)用新型一種功率型電池放電保護(hù)方法的流程圖；
[0019] 圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例三的方法流程圖；
[0020]圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例四的步驟S4的方法流程圖；
[0021]圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例四的步驟S10的方法流程圖。
[0022] 標(biāo)號(hào)說明：
[0023] 1、功率型電池;2、電池保護(hù)模塊;3、設(shè)備；
[0024] 21、控制器;22、供電控制電路;23、放電電壓檢測(cè)電路；
[0025] 24、放電電流檢測(cè)電路;25、穩(wěn)壓電路。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 為詳細(xì)說明本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配 合附圖詳予說明。
[0027] 本實(shí)用新型最關(guān)鍵的構(gòu)思在于:在功率型電池和設(shè)備之間設(shè)置電池保護(hù)模塊，由 電池保護(hù)模塊的控制器對(duì)功率型電池的電壓輸出進(jìn)行控制，并在故障之后進(jìn)行自恢復(fù)。 [0028] 名詞解釋：
[0029]
LTOW」請(qǐng)參閱圖1，一柙功率型電池放電保F糸統(tǒng)，包拈依次連接的功率型電池、電池保 護(hù)模塊和設(shè)備，所述電池保護(hù)模塊包括控制器、供電控制電路、放電電壓檢測(cè)電路和放電電 流檢測(cè)電路，所述供電控制電路、放電電壓檢測(cè)電路和放電電流檢測(cè)電路分別與控制器連 接；
[0031] 所述放電電壓檢測(cè)電路，用于生成門檻電壓、檢測(cè)所述功率型電池的放電電壓，以 及發(fā)送所述門檻電壓和放電電壓至控制器；
[0032] 所述放電電流檢測(cè)電路，用于檢測(cè)功率型電池的放電電流，并在檢測(cè)到所述放電 電流大于預(yù)設(shè)的門檻電流時(shí)，發(fā)送過流信號(hào)至控制器；
[0033] 所述控制器，用于獲取并比較所述放電電壓和門檻電壓，若所述放電電壓低于所 述門檻電壓，控制所述供電控制電路關(guān)閉所述功率型電池對(duì)所述設(shè)備的電壓輸出；
[0034] 還用于在接收到所述過流信號(hào)后，控制供電控制電路關(guān)閉所述功率型電池對(duì)所述 設(shè)備的電壓輸出，以及根據(jù)預(yù)設(shè)的檢測(cè)時(shí)間，控制供電控制電路打開所述功率型電池對(duì)所 述設(shè)備的電壓輸出，并再次檢測(cè)是否接收到所述過流信號(hào)；
[0035] 所述供電控制電路，用于根據(jù)控制器的控制關(guān)閉或打開功率型電池對(duì)所述設(shè)備的 電壓輸出。
[0036] 從上述描述可知，本實(shí)用新型的有益效果在于:可防止電池在放電過程中過放電， 同時(shí)實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，消除安全隱患;且可在故障之后進(jìn)行自恢復(fù)，降低維護(hù)成本，并在自恢 復(fù)后進(jìn)行再次檢測(cè)，進(jìn)一步保證安全性;同時(shí)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗極低的特點(diǎn)。
[0037]進(jìn)一步地，所述控制器包括比較器和AD轉(zhuǎn)換模塊，所述比較器和AD轉(zhuǎn)換模塊分別 與放電電壓檢測(cè)電路連接，所述比較器與AD轉(zhuǎn)換模塊連接。
[0038]由上述描述可知，通過比較器獲取并比較門檻電壓和放電電壓，通過AD轉(zhuǎn)換模塊 對(duì)放電電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。
[0039] 進(jìn)一步地，所述供電控制電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一 M0S管和第二M0S管;所述第一電阻、第一 M0S管、第三電阻和第四電阻依次連接;所述第一電 阻還連接所述控制器;所述第四電阻還連接功率型電池的正極;所述第二電阻的一端連于 第一電阻和第一M0S管之間，另一端接地;所述第一M0S管的源極接地;所述第二M0S管的柵 極連于第三電阻和第四電阻之間，源極連接設(shè)備，漏極連接功率型電池的正極。
[0040] 由上述描述可知，第一電阻、第二電阻為第一 M0S管提供了偏置，第三電阻、第四電 阻為第二M0S管提供了偏置；當(dāng)控制器檢測(cè)到功率型電池沒有發(fā)生欠壓過放情況時(shí)，就會(huì)輸 出高電平，使第一 M0S管導(dǎo)通，第二M0S管柵極被拉低，從而使大功率第二M0S管導(dǎo)通，輸出放 電電壓給設(shè)備供電。
[0041] 進(jìn)一步地，所述放電電壓檢測(cè)電路包括第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十二 電阻和第三無極電容;所述第九電阻的一端連接控制器的電源管腳，另一端通過第十電阻 接地;第三無極電容的一端連接控制器的電源管腳，另一端接地;所述第十一電阻的一端連 接功率型電池的正極，另一端連接控制器的AD管腳;所述第十二電阻的一端連接控制器的 AD管腳，另一端接地。
[0042] 由上述描述可知，第九電阻和第十電阻通過一定的分壓比，為控制器提供了電壓 的模擬量;第九電阻、第十電阻和第三無極電容為控制器的內(nèi)部比較器提供了基準(zhǔn)電壓；當(dāng) 功率型電池的放電電壓通過第十一電阻和第十二電阻分壓后，電壓低于基準(zhǔn)電壓，產(chǎn)生中 斷并喚醒在休眠模式下的控制器，控制器對(duì)第十一電阻和第十二電阻的輸入電壓進(jìn)行采集 和AD轉(zhuǎn)換，判斷電池是否發(fā)生欠壓過放情況。
[0043] 進(jìn)一步地，所述電池保護(hù)模塊還包括穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路與所述控制器連接；
[0044] 所述穩(wěn)壓電路，用于將功率型電池的放電電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓輸出。
[0045] 由上述描述可知，通過設(shè)置穩(wěn)壓電路，為控制器及外圍電路提供穩(wěn)定的電壓。
[0046] 進(jìn)一步地，所述穩(wěn)壓電路包括降壓穩(wěn)壓芯片、肖特基二極管、第一電解電容、第二 電解電容、第一無極電容、第二無極電容和靜電阻抗器;所述肖特基二極管的陽極連接功率 型電池的正極，陰極連接所述降壓穩(wěn)壓芯片的電源輸入管腳;所述第一電解電容和第一無 極電容并聯(lián)，所述第一電解電容的一端連接降壓穩(wěn)壓芯片的電源輸入管腳，另一端接地;所 述第二無極電容、第二電解電容和靜電阻抗器并聯(lián)，所述第二無極電容的一端連接降壓穩(wěn) 壓芯片的電源輸出管腳，另一端接地;所述降壓穩(wěn)壓芯片的接地管腳接地，電源輸出管腳連 接控制器。
[0047] 由上述描述可知，采用肖特基二極管作為極性保護(hù)二極管，可以防止電池極性接 反，更好的保護(hù)模塊;通過設(shè)置靜電阻抗器，增強(qiáng)后級(jí)電路抗靜電的能力。
[0048] 進(jìn)一步地，所述放電電流檢測(cè)電路包括第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、 第一三極管和第二三極管;所述第八電阻的一端連接功率型電池的正極，另一端連接第一 三極管的基極，第一三極管的發(fā)射極連接功率型電池的正極，集電極通過所述第五電阻連 接第二三極管的基極，第二三極管的基極還通過所述第六電阻接地，所述第二三極管的發(fā) 射極接地，集電極分別通過所述第七電阻連接所述穩(wěn)壓電路的輸出端，以及連接所述控制 器。
[0049] 由上述描述可知，第八電阻采用大功率、小阻值的電阻，通過調(diào)整第八電阻的阻值 就可以調(diào)整過流保護(hù)的電流大小，即門檻電流;當(dāng)放電電流大到一定程度時(shí)，第一三極管導(dǎo) 通;第一三極管輸出高電平，通過偏置電阻第五電阻、第六電阻使第二三極管導(dǎo)通;此時(shí)第 二三極管的集電極由高電平變?yōu)榈碗娖?，并連接到控制器，通知控制器發(fā)生過流的異常情 況;控制器收到低電平后，通過供電控制電路控制功率型電池停止為設(shè)備供電，從而起到了 過流保護(hù)的作用。
[0050] 請(qǐng)參照?qǐng)D6,本實(shí)用新型還提出一種功率型電池放電保護(hù)方法，包括：
[0051] 放電電壓檢測(cè)電路生成門檻電壓，同時(shí)檢測(cè)所述功率型電池的放電電壓；
[0052] 發(fā)送所述門檻電壓和放電電壓至控制器；
[0053] 控制器獲取并比較所述放電電壓和門檻電壓；
[0054] 若所述放電電壓低于預(yù)設(shè)的門檻電壓，控制器控制供電控制電路關(guān)閉所述功率型 電池對(duì)所述設(shè)備的電壓輸出；
[0055] 放電電流檢測(cè)電路對(duì)功率型電池的放電電流進(jìn)行檢測(cè)；
[0056] 若所述放電電流大于預(yù)設(shè)的門檻電流，發(fā)送過流信號(hào)至控制器；
[0057]控制器接收到所述過流信號(hào)后，控制供電控制電路關(guān)閉所述功率型電池對(duì)所述設(shè) 備的電壓輸出；
[0058]控制器根據(jù)預(yù)設(shè)的檢測(cè)時(shí)間，控制供電控制電路打開所述功率型電池對(duì)所述設(shè)備 的電壓輸出；
[0059] 再次檢測(cè)是否接收到所述過流信號(hào)。
[0060] 由上述描述可知，可防止功率型電池在放電過程中過放電，同時(shí)實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，消 除安全隱患。
[0061] 進(jìn)一步地，所述"若所述放電電壓低于預(yù)設(shè)的門檻電壓，控制器控制供電控制電路 關(guān)閉所述功率型電池對(duì)所述設(shè)備的電壓輸出"具體為：
[0062] 若所述放電電壓低于預(yù)設(shè)的門檻電壓，控制器觸發(fā)中斷；
[0063] 再次獲取并比較所述放電電壓和門檻電壓；
[0064] 所述放電電壓低于預(yù)設(shè)的門檻電壓，控制器控制供電控制電路關(guān)閉所述功率型電 池對(duì)所述設(shè)備的電壓輸出。
[0065] 進(jìn)一步地，所述"控制器接收到所述過流信號(hào)后，控制供電控制電路關(guān)閉所述功率 型電池對(duì)所述設(shè)備的電壓輸出"具體為：
[0066] 控制器接收到所述過流信號(hào)后，控制器觸發(fā)中斷；
[0067] 再次檢測(cè)是否接收到所述過流信號(hào)；
[0068] 若是，控制供電控制電路關(guān)閉所述功率型電池對(duì)所述設(shè)備的電壓輸出。
[0069] 由上述描述可知，通過二次檢測(cè)，確保是在出現(xiàn)欠壓過放和過流的情況下才關(guān)閉 功率型電池的電壓輸出，防止出現(xiàn)誤檢測(cè)，對(duì)設(shè)備的正常工作造成影響。
[0070] 實(shí)施例一
[0071]請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型的實(shí)施例一提供一種功率型電池放電保護(hù)系統(tǒng)，可用于保 護(hù)鋰亞硫酰氯(Li/S0Cl 2)電池，包括依次連接的功率型電池1、電池保護(hù)模塊2和設(shè)備3，所 述電池保護(hù)模塊2包括控制器21、供電控制電路22、放電電壓檢測(cè)電路23和放電電流檢測(cè)電 路24,所述供電控制電路22、放電電壓檢測(cè)電路23和放電電流檢測(cè)電路24分別與控制器21 連接；
[0072] 所述放電電壓檢測(cè)電路23，用于生成門檻電壓、檢測(cè)所述功率型電池1的放電電 壓，以及發(fā)送所述門檻電壓和放電電壓至控制器21;
[0073 ]所述放電電流檢測(cè)電路24，用于檢測(cè)功率型電池1的放電電流，并在檢測(cè)到所述放 電電流大于預(yù)設(shè)的門檻電流時(shí)，發(fā)送過流信號(hào)至控制器21;
[0074] 所述控制器21，用于獲取并比較所述放電電壓和門檻電壓，若所述放電電壓低于 所述門檻電壓，控制供電控制電路22關(guān)閉所述功率型電池1對(duì)所述設(shè)備3的電壓輸出；
[0075] 還用于在接收到所述過流信號(hào)后，控制供電控制電路22關(guān)閉所述功率型電池1對(duì) 所述設(shè)備3的電壓輸出，以及根據(jù)預(yù)設(shè)的檢測(cè)時(shí)間，控制供電控制電路22打開所述功率型電 池1對(duì)所述設(shè)備3的電壓輸出，并再次檢測(cè)是否接收到所述過流信號(hào)；
[0076] 所述供電控制電路22,用于根據(jù)控制器21的控制關(guān)閉或打開功率型電池1對(duì)所述 設(shè)備3的電壓輸出。
[0077] 如圖2所示，所述供電控制電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電 阻R4、第一 M0S管Q1和第二M0S管Q2;所述放電電流檢測(cè)電路包括第五電阻R5、第六電阻R6、 第七電阻R7、第八電阻R8、第一三極管Q3和第二三極管Q4;所述第一電阻R1的一端連接控制 器U1的第二管腳RA5,另一端連接第一 M0S管Q1的柵極;所述第二電阻R2的一端連于第一電 阻R1和第一 M0S管Q1之間，另一端接地;所述第一 M0S管Q1的源極接地;所述第三電阻R3的一 端連接第一 M0S管Q1的漏極，另一端通過第四電阻R4連接功率型電池的正極BAT;所述第二 M0S管Q2的柵極連于第三電阻R3和第四電阻R4之間，源極連接設(shè)備，漏極通過第八電阻R8連 接功率型電池的正極BAT;第一三極管Q3的基極連于第二M0S管Q2和第八電阻R8之間，發(fā)射 極連接功率型電池的正極BAT，集電極通過所述第五電阻R5連接第二三極管Q4的基極，第二 三極管Q4的基極還通過所述第六電阻R6接地，所述第二三極管Q4的發(fā)射極接地，集電極分 別連接所述第七電阻R7和所述控制器U1的第五管腳RA2。
[0078] 如圖3所示，所述放電電壓檢測(cè)電路包括第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻 R11、第十二電阻R12和第三無極電容C3;所述第九電阻R9的一端連接控制器U1的電源管腳 VDD，另一端通過第十電阻R10接地;第三無極電容C3的一端連接控制器的電源管腳VDD，另 一端接地;所述第十一電阻R11的一端連接功率型電池的正極BAT，另一端連接控制器U1的 AD管腳RA0;所述第十二電阻R12的一端連接控制器的AD管腳RA0,另一端接地。控制器U1的 電源管腳VDD連接電源，接地管腳VSS接地。
[0079]其中，供電控制電路中的第一電阻、第二電阻為第一 M0S管提供了偏置，第三電阻、 第四電阻為第二M0S管提供了偏置；當(dāng)控制器檢測(cè)到功率型電池的放電電壓正常時(shí)，即沒有 發(fā)生欠壓過放情況時(shí)，就會(huì)輸出高電平，使第一M0S管導(dǎo)通，第二M0S管柵極被拉低，從而使 大功率第二M0S管導(dǎo)通，將放電電壓直接輸出給設(shè)備供電。
[0080] 放電電流檢測(cè)電路中的第八電阻采用大功率、小阻值的電阻，例如采用2 W功率的 電阻，調(diào)整第八電阻的阻值就可以調(diào)整過流保護(hù)的電流大小，即門檻電流；當(dāng)放電電流大到 一定程度時(shí)，第一三極管導(dǎo)通;第一三極管輸出高電平，通過偏置電阻第五電阻、第六電阻 使第二三極管導(dǎo)通;此時(shí)第二三極管的集電極由高電平變?yōu)榈碗娖?，并連接到控制器，通知 控制器發(fā)生過流的異常情況;控制器收到低電平后，通過供電控制電路控制功率型電池停 止為設(shè)備供電，從而起到了過流保護(hù)的作用。
[0081] 優(yōu)選地，控制器內(nèi)部設(shè)有比較器和AD轉(zhuǎn)換模塊，所述比較器和AD轉(zhuǎn)換模塊分別與 放電電壓檢測(cè)電路連接，所述比較器與AD轉(zhuǎn)換模塊連接。
[0082] 放電電壓檢測(cè)電路中的第九電阻和第十電阻通過一定的分壓比，為控制器提供了 電壓的模擬量;第九電阻、第十電阻和第三無極電容為控制器的內(nèi)部比較器提供了基準(zhǔn)電 壓，即門檻電壓;控制器的AD管腳與比較器的正相輸入端以及AD轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，當(dāng) 功率型電池的放電電壓通過第十一電阻和第十二電阻分壓后，控制器內(nèi)部的比較器通過AD 管腳獲取分壓后的放電電壓，若放電電壓低于門檻電壓，則會(huì)喚醒在休眠模式下的控制器 并產(chǎn)生中斷，控制器的AD轉(zhuǎn)換模塊通過AD管腳對(duì)模擬的放電電壓進(jìn)行AD采集，并將其轉(zhuǎn)換 成數(shù)字信號(hào)，即具體的電壓值，比較器將所述電壓值與獲取的門檻電壓進(jìn)行比較，從而判斷 電池是否發(fā)生欠壓過放情況。
[0083] 實(shí)施例二
[0084]請(qǐng)參照?qǐng)D4,本實(shí)施例是實(shí)施例一的進(jìn)一步拓展，相同之處不再累述，區(qū)別在于:所 述電池保護(hù)模塊2還包括穩(wěn)壓電路25,所述穩(wěn)壓電路25與所述控制器21連接;所述穩(wěn)壓電路 25，用于將功率型電池1的放電電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓輸出。
[0085]如圖5所示，所述穩(wěn)壓電路包括降壓穩(wěn)壓芯片U2、肖特基二極管D1、第一電解電容 E1、第二電解電容E2、第一無極電容C1、第二無極電容C2和靜電阻抗器DT1;所述肖特基二極 管D1的陽極連接功率型電池的正極BAT，陰極連接所述降壓穩(wěn)壓芯片U2的電源輸入管腳 Vin;所述第一電解電容E1和第一無極電容C1并聯(lián)，并聯(lián)連接的所述第一電解電容E1的一端 連接降壓穩(wěn)壓芯片U2的電源輸入管腳Vin，另一端接地;所述第二無極電容C2、第二電解電 容E2和靜電阻抗器DT1并聯(lián)，并聯(lián)連接的所述第二無極電容C2的一端連接降壓穩(wěn)壓芯片U1 的電源輸出管腳Vout，另一端接地;所述降壓穩(wěn)壓芯片U2的接地管腳接地，電源輸出管腳 Vout輸出+3V的直流電壓，并通過圖2中的第七電阻R7連接控制器U1的第五管腳RA2;同時(shí)還 連接圖3中的控制器U1的電源管腳VDD，為控制器U1提供電源。
[0086]其中，采用肖特基二極管作為極性保護(hù)二極管，可以防止電池極性接反，更好的保 護(hù)模塊;通過設(shè)置靜電阻抗器，增強(qiáng)后級(jí)電路抗靜電的能力。
[0087] 實(shí)施例三
[0088] 請(qǐng)參照?qǐng)D7,本實(shí)施例是對(duì)應(yīng)上述實(shí)施例一種功率型電池放電保護(hù)方法，包括如下 步驟：
[0089] S1:將電池保護(hù)模塊接入功率型電池和設(shè)備之間，穩(wěn)壓電路將功率型電池的放電 電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓輸出，如+3V直流電壓，控制器初始化。
[0090] S2:控制器控制供電控制電路關(guān)閉功率型電池對(duì)所述設(shè)備的電壓輸出；控制器的 第二管腳輸出低電平信號(hào)給供電控制電路，供電控制電路則會(huì)關(guān)閉功率型電池對(duì)設(shè)備的電 壓輸出，停止對(duì)設(shè)備的供電。
[0091 ] S3:放電電壓檢測(cè)電路生成門檻電壓，同時(shí)檢測(cè)所述功率型電池的放電電壓，并發(fā) 送所述門檻電壓和放電電壓至控制器；門檻電壓由圖3中的第九電阻R9、第十電阻R10和第 三無極電容C3生成;可選地，門檻電壓還可以根據(jù)用戶使用的電池型號(hào)不同，通過軟件進(jìn)行 預(yù)先設(shè)定。
[0092] S4:控制器獲取所述放電電壓和門檻電壓后，判斷所述放電電壓是否小于所述門 檻電壓，若否，則執(zhí)行步驟S5，若是，則執(zhí)行步驟S6。
[0093] S5:控制器控制供電控制電路打開功率型電池對(duì)設(shè)備的電壓輸出，執(zhí)行步驟S7;控 制器的第二管腳輸出低高平信號(hào)給供電控制電路，供電控制電路則會(huì)控制功率型電池輸出 電壓，給設(shè)備供電。
[0094] S6:控制器控制供電控制電路關(guān)閉所述功率型電池對(duì)設(shè)備的電壓輸出；控制關(guān)閉 過程可如步驟S2所述。
[0095] S7:放電電流檢測(cè)電路對(duì)功率型電池的放電電流進(jìn)行檢測(cè)。
[0096] S8:判斷放電電流是否大于預(yù)設(shè)的門檻電流，若是，則執(zhí)行步驟S9,若否，則繼續(xù)監(jiān) 測(cè)，即執(zhí)行步驟S7;門檻電流的大小可以通過圖2中的第八電阻R8進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0097] S9:放電電流檢測(cè)電路發(fā)送過流信號(hào)至控制器;可選地，所述過流信號(hào)為低電平信 號(hào)；當(dāng)放電電流大到一定程度時(shí)，第一三極管導(dǎo)通;第一三極管輸出高電平，通過偏置電阻 第五電阻、第六電阻使第二三極管導(dǎo)通;此時(shí)第二三極管的集電極由高電平變?yōu)榈碗娖?，?發(fā)送到控制器，通知控制器發(fā)生過流的異常情況;控制器收到低電平信號(hào)后，控制供電控制 電路停止為設(shè)備供電，從而起到了過流保護(hù)的作用。
[0098] S10:控制接收到所述過流信號(hào)后，控制供電控制電路關(guān)閉所述功率型電池對(duì)所述 設(shè)備的電壓輸出。
[0099] S11:控制器根據(jù)預(yù)設(shè)的檢測(cè)時(shí)間，控制供電控制電路打開所述功率型電池對(duì)所述 設(shè)備的電壓輸出；檢測(cè)時(shí)間可以在控制器內(nèi)預(yù)先設(shè)置;控制器的第二管腳輸出低高平信號(hào) 給供電控制電路，供電控制電路則會(huì)打開功率型電池對(duì)設(shè)備的電壓輸出，讓電池供電給設(shè) 備。
[0100] S12:再次檢測(cè)是否接收到所述過流信號(hào)，若是，則執(zhí)行步驟S10,若否，則控制器進(jìn) 入休眠模式。
[0101] 在步驟S10檢測(cè)出設(shè)備故障并關(guān)閉功率型電池對(duì)設(shè)備的電壓輸出后，可以如步驟 S11通過軟件方法實(shí)現(xiàn)故障后的自恢復(fù)，還可以在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障排除后，將功率型電池?cái)嚅_ 重新接入，電池保護(hù)模塊檢測(cè)到?jīng)]有故障，就會(huì)自動(dòng)回復(fù)供電。
[0102] 如果設(shè)備正常，功率型電池的放電電壓直接輸出到設(shè)備。當(dāng)使用了一定年限后，功 率型電池開始沒電，放電電壓開始下降。如果放電電壓低于設(shè)備的工作電壓，還繼續(xù)供電， 不僅設(shè)備不能工作，功率型電池還一直放電，如果功率型電池的放電電壓一直降低還一直 放電將會(huì)產(chǎn)生過放的情況，功率型的鋰亞硫酰氯電池出現(xiàn)過放將會(huì)出現(xiàn)安全隱患。由于電 池保護(hù)模塊具備電壓檢測(cè)功能，一旦出現(xiàn)欠壓過放，就會(huì)停止給設(shè)備供電，保護(hù)功率型電池 不出現(xiàn)過放。在正常情況一下電池保護(hù)模塊一直處于休眠模式，幾乎沒有功耗。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn) 過流或短路，就會(huì)喚醒電池保護(hù)模塊，并再次檢測(cè)是否存在故障，如果出現(xiàn)故障就會(huì)停止給 設(shè)備供電，從而保護(hù)功率型電池及設(shè)備。
[0103] 實(shí)施例四
[0104] 本實(shí)施例是實(shí)施例三中步驟S4和步驟S10的進(jìn)一步拓展，相同之處不再累述。
[0105]請(qǐng)參照?qǐng)D8,步驟S4具體為：
[0106] S41:控制器獲取所述放電電壓和門檻電壓。
[0107] S42:判斷所述放電電壓是否小于所述門檻電壓，若是，則控制器觸發(fā)中斷，執(zhí)行步 驟S43，若否，則執(zhí)行步驟S5;優(yōu)選地，該步驟由控制器的比較器執(zhí)行。
[0108] S43:控制器再次獲取所述放電電壓和門檻電壓；優(yōu)選地，由控制器的AD轉(zhuǎn)換模塊 AD采集放電電壓并轉(zhuǎn)換成具體電壓值，再與比較器獲取的門檻電壓進(jìn)行比較判斷。
[0109] S44:判斷放電電壓是否小于所述門檻電壓，若是，則執(zhí)行步驟S6,若否，則執(zhí)行步 驟S5。
[0110] 請(qǐng)參照?qǐng)D9,步驟S10具體為：
[0111] S101:控制器接收到所述過流信號(hào)后，觸發(fā)中斷；
[0112] S102:再次檢測(cè)是否接收到所述過流信號(hào)，若是，則執(zhí)行步驟S103;
[0113] S103:控制供電控制電路關(guān)閉所述功率型電池對(duì)設(shè)備的電壓輸出。
[0114] 在本實(shí)施例中，控制器平時(shí)一直處于休眠狀態(tài)，電流只有10UA，當(dāng)有異常情況的時(shí) 候才會(huì)喚醒且觸發(fā)中斷，從而實(shí)現(xiàn)了真正的低功耗，并大大提高了功率型電池利用率。同 時(shí)，通過二次檢測(cè)，確保是在出現(xiàn)欠壓過放和過流的情況下才關(guān)閉功率型電池的電壓輸出， 防止出現(xiàn)誤檢測(cè)，對(duì)設(shè)備的正常工作造成影響。
[0115] 綜上所述，本實(shí)用新型提供的一種功率型電池放電保護(hù)系統(tǒng)，將電池保護(hù)模塊設(shè) 置在功率型電池和設(shè)備之間，不僅可以檢測(cè)電池是否欠壓過放，還可以檢測(cè)設(shè)備是否出現(xiàn) 短路過流情況，從而控制是否為設(shè)備進(jìn)行供電，可防止電池在放電過程中過放電，同時(shí)實(shí)現(xiàn) 短路保護(hù)，消除安全隱患;通過控制器進(jìn)行供電控制，反應(yīng)時(shí)間較短，保證安全性;且可在故 障之后進(jìn)行自恢復(fù)，降低維護(hù)成本，并在自恢復(fù)后進(jìn)行再次檢測(cè)，進(jìn)一步保證安全性;在正 常情況一下電池保護(hù)模塊一直處于休眠模式，幾乎沒有功耗，因此具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗極低 的特點(diǎn)。
[0116] 以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是 利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等同變換，或直接或間接運(yùn)用在相關(guān)的技術(shù)領(lǐng) 域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種功率型電池放電保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的功率型電池、電池保護(hù) 模塊和設(shè)備，所述電池保護(hù)模塊包括控制器、供電控制電路、放電電壓檢測(cè)電路和放電電流 檢測(cè)電路，所述供電控制電路、放電電壓檢測(cè)電路和放電電流檢測(cè)電路分別與控制器連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率型電池放電保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器包括比較 器和AD轉(zhuǎn)換模塊，所述比較器和AD轉(zhuǎn)換模塊分別與放電電壓檢測(cè)電路連接，所述比較器與 AD轉(zhuǎn)換模塊連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率型電池放電保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述供電控制電路包 括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一 MOS管和第二MOS管;所述第一電阻、第一 MOS管、第三電阻和第四電阻依次連接;所述第一電阻還連接所述控制器;所述第四電阻還 連接功率型電池的正極;所述第二電阻的一端連于第一電阻和第一MOS管之間，另一端接 地;所述第一MOS管的源極接地;所述第二MOS管的柵極連于第三電阻和第四電阻之間，源極 連接設(shè)備，漏極連接功率型電池的正極。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率型電池放電保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述放電電壓檢測(cè)電 路包括第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻和第三無極電容;所述第九電阻的一 端連接控制器的電源管腳，另一端通過第十電阻接地;第三無極電容的一端連接控制器的 電源管腳，另一端接地;所述第十一電阻的一端連接功率型電池的正極，另一端連接控制器 的AD管腳;所述第十二電阻的一端連接控制器的AD管腳，另一端接地。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率型電池放電保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述電池保護(hù)模塊還 包括穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路與所述控制器連接。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率型電池放電保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述穩(wěn)壓電路包括降 壓穩(wěn)壓芯片、肖特基二極管、第一電解電容、第二電解電容、第一無極電容、第二無極電容和 靜電阻抗器;所述肖特基二極管的陽極連接功率型電池的正極，陰極連接所述降壓穩(wěn)壓芯 片的電源輸入管腳;所述第一電解電容和第一無極電容并聯(lián)，所述第一電解電容的一端連 接降壓穩(wěn)壓芯片的電源輸入管腳，另一端接地;所述第二無極電容、第二電解電容和靜電阻 抗器并聯(lián)，所述第二無極電容的一端連接降壓穩(wěn)壓芯片的電源輸出管腳，另一端接地;所述 降壓穩(wěn)壓芯片的接地管腳接地，電源輸出管腳連接控制器。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率型電池放電保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述放電電流檢測(cè)電 路包括第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第一三極管和第二三極管;所述第八電阻 的一端連接功率型電池的正極，另一端連接第一三極管的基極，第一三極管的發(fā)射極連接 功率型電池的正極，集電極通過所述第五電阻連接第二三極管的基極，第二三極管的基極 還通過所述第六電阻接地，所述第二三極管的發(fā)射極接地，集電極分別通過所述第七電阻 連接所述穩(wěn)壓電路的輸出端，以及連接所述控制器。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK205509601SQ201620318704
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月15日
【發(fā)明人】李貴生, 林開榮, 鄭文輝
【申請(qǐng)人】智恒科技股份有限公司