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CN111106654A - 电池保护电路及电池 - Google Patents

电池保护电路及电池 Download PDF

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CN111106654A
CN111106654A CN202010028666.3A CN202010028666A CN111106654A CN 111106654 A CN111106654 A CN 111106654A CN 202010028666 A CN202010028666 A CN 202010028666A CN 111106654 A CN111106654 A CN 111106654A
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cell unit
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邓文峰
张静
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Dongguan Nvt Technology Co Ltd
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Dongguan Nvt Technology Co Ltd
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Abstract

本申请实施方式提供一种电池保护电路，第一开关单元电连接于电芯单元与外部设备之间，感测开关单元电连接于所述第一开关单元，所述第一开关单元通过所述感测开关单元的导通或者断开来导通或者断开所述电芯单元与所述外部设备之间的电连接。本申请实施方式还提供一种电池。如此，本申请实施方式提供的电池保护电路以及电池，具有响应速度快、可控性强、成本低的优点，可以实时地监控电池的温度并根据电池的温度来控制电池的充放电，可以显著地提高电池的安全稳定性。

Description

电池保护电路及电池
技术领域
本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池保护电路及电池。
背景技术
随着消费类电子产品的快速发展，锂离子电池的应用也越来越多。目前，锂离子电池已经广泛地应用于移动电话、数码摄像机、电动车、吸尘器、扫地机器人以及无人机等电动设备中。
然而，在对电池进行充电时，若充电电压不稳定或者充电器的损坏而导致充电电流过大或充电电压过高，或者在对电池放电时持续对电池进行大电流放电，上述情况均会造成电池严重的发热，甚至会导致电池燃烧。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种电池保护电路及电池，具有响应速度快、可控性强、成本低的优点，可以实时地监控电池的温度并根据电池的温度来控制电池的充放电，可以显著地提高电池的安全稳定性。
本申请一实施方式提供一种电池保护电路，所述电池保护电路包括：
第一开关单元及感测开关单元；
所述第一开关单元电连接于所述感测开关单元、电芯单元及外部设备；所述第一开关单元通过所述感测开关单元的导通或者断开来导通或者断开所述电芯单元与所述外部设备之间的电连接；及
所述感测开关单元电连接于所述第一开关单元，所述感测开关单元用于感测所述电芯单元的参数，并根据所感测到的电芯单元的参数导通或者断开所述电芯单元与所述第一开关单元之间的电连接。
在本申请的一些实施方式中，所述感测开关单元包括温控开关，所述温控开关贴合于所述电芯单元的表面，以感测所述电芯单元的温度。
在本申请的一些实施方式中，所述温控开关的第一端电连接于所述电芯单元，所述温控开关的第二端电连接于所述第一开关单元。
在本申请的一些实施方式中，当所述温控开关感测到所述电芯单元的温度大于或等于预设值时，所述温控开关断开所述电芯单元与所述第一开关单元之间的电连接；当所述温控开关感测到所述电芯单元的温度小于预设值时，所述温控开关导通所述电芯单元与所述第一开关单元之间的电连接。
在本申请的一些实施方式中，所述第一开关单元包括第一开关，所述第一开关的第一端、第二端及第三端分别电连接所述温控开关的第二端、所述电芯单元及所述外部设备。
在本申请的一些实施方式中，所述第一开关单元还包括第二开关，所述第二开关的第一端、第二端及第三端分别电连接于所述温控开关的第二端、所述外部设备及所述第一开关的第三端。
在本申请的一些实施方式中，所述电池保护电路还包括第二开关单元及控制单元，所述第二开关单元电连接于所述第一开关单元与所述电芯单元之间，所述控制单元电连接于所述第二开关单元与所述电芯单元之间，所述控制单元用于输出信号给所述第二开关单元，所述第二开关单元用于导通或者断开所述电芯单元与所述第一开关单元之间的电连接。
在本申请的一些实施方式中，所述第二开关单元包括第三开关及第四开关，所述第三开关的第一端、第二端及第三端分别电连接于所述控制单元、所述电芯单元及所述第一开关的第二端，所述第四开关的第一端、第二端及第三端分别电连接于所述控制单元、所述第一开关的第二端及所述第三开关的第三端。
在本申请的一些实施方式中，所述控制单元包括控制芯片，所述控制芯片包括电源引脚、第一信号引脚、第二信号引脚、第三信号引脚、第一控制引脚以及第二控制引脚，所述控制芯片的电源引脚电连接于所述电芯单元，所述控制芯片的第一控制引脚电连接所述第三开关的第一端，所述控制芯片的第二控制引脚电连接所述第四开关的第一端，所述控制芯片的第一信号引脚电连接于所述第二开关的第二端，所述控制芯片的第二信号引脚电连接于所述第三开关的第二端，所述控制芯片的第三信号引脚电连接于所述电芯单元。
本申请一实施方式还提供一种电池，所述电池包括电芯单元以及如上述所述的电池保护电路。
本申请实施方式提供的电池保护电路及电池，通过将第一开关单元电连接于电芯单元与外部设备之间，并通过将感测开关单元电连接于所述第一开关单元，进而通过所述感测开关单元根据感测到所述电芯单元的温度来导通或者断开所述电芯单元与所述第一开关单元之间的电连接。如此，本申请实施方式提供的电池保护电路以及电池，具有响应速度快、可控性强、成本低的优点，可以实时地监控电池的温度并根据电池的温度来控制电池的充放电，可以显著地提高电池的安全稳定性。
附图说明
图1为根据本申请较佳实施方式的电池的方框图。
图2为图1中电池保护电路的较佳实施方式的方框图。
图3为图1中电池保护电路的较佳实施方式的电路图。
主要元件符号说明
电池 100
外部设备 200
电池保护电路 10
第一开关单元 12
感测开关单元 14
第二开关单元 16
控制单元 18
电芯单元 20
第一电芯 22
第二电芯 24
控制芯片 U1
第一开关至第四开关 Q1-Q4
第一电容至第七电容 C1-C7
第一电阻至第五电阻 R1-R5
温控开关 F1
二极管 D1
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都是属于本申请保护的范围。
请参阅图1，图1为根据本申请电池100一较佳实施方式的方框图。所述电池100可电连接于外部设备200。所述电池100包括电池保护电路10及电芯单元20。
所述电池保护电路10电连接于所述电芯单元20与所述外部设备200之间，所述电池保护电路10用于实时地监控所述电芯单元20的温度，并在所述电芯单元20的温度异常时及时地断开所述电芯单元20与所述外部设备200之间的连接。
在本申请的一些实施方式中，所述外部设备200可为手机、POS机、手持扫码枪、手持打印机、电子烟具、遥控器或者蓝牙耳机等电子设备。此时，所述电芯单元20可通过所述电池保护电路10为所述外部设备200供电。
在本申请的一些实施方式中，所述外部设备200可为充电单元。此时，所述外部设备200亦可通过所述电池保护电路10为所述电芯单元20进行充电。
请参考图2，图2为根据本申请电池保护电路10的一较佳实施方式的方框图。
在本申请实施方式中，所述电池保护电路10可包括第一开关单元12及感测开关单元14。
所述第一开关单元12电连接于所述感测开关单元14、所述电芯单元20及所述外部设备200。具体来讲，所述第一开关单元12可通过所述感测开关单元14的导通或者断开来导通或者断开所述电芯单元20与所述外部设备200之间的电连接。
进一步地，所述感测开关单元14可用于感测所述电芯单元20的参数，并根据所感测到的所述电芯单元20的参数来导通或者断开所述电芯单元20与所述第一开关单元12之间的电连接。
可选地，本申请实施方式中，所述感测开关单元14可感测所述电芯单元20的温度，并根据所感测到的所述电芯单元20的温度来导通或者断开所述电芯单元20与所述第一开关单元12之间的电连接。具体来讲，当所述感测开关单元14感测到所述电芯单元20的温度大于或等于预设值时，所述感测开关单元14将会断开所述电芯单元20与所述第一开关单元12之间的电连接。当所述感测开关单元14感测到所述电芯单元20的温度小于预设值时，所述感测开关单元14将会导通所述电芯单元20与所述第一开关单元12之间的电连接。
在本申请的一些实施方式中，所述电池保护电路10还可进一步包括第二开关单元16及控制单元18。
具体来讲，所述第二开关单元16电连接于所述第一开关单元12与所述电芯单元20之间，所述控制单元18电连接于所述第二开关单元16与所述电芯单元20之间。所述控制单元18用于输出信号给所述第二开关单元16，由此可以导通或者断开所述电芯单元20与所述第一开关单元12之间的电连接。
当所述外部设备200对所述电芯单元20充电且发生充电过压或充电过流的情况时，所述控制单元18将控制所述第二开关单元16断开。此时，所述外部设备200不能对所述电芯单元20充电。
当所述电芯单元20对外部设备放电且发生放电过压或放电过流的情况时，所述控制单元18将控制所述第二开关单元16断开。此时，所述电芯单元20将不能对所述外部设备200放电。
当所述电芯单元20的温度正常时，即电芯温度小于预设值时，所述感测开关单元14将导通所述电芯单元20与所述第一开关单元12之间的电连接，所述第一开关单元12在接收到所述电芯单元20的电压后导通。接着所述控制单元18亦将接收所述电芯单元20所提供的电压，所述控制单元18输出信号以控制所述第二开关单元16导通。此时，所述电芯单元20与所述外部设备200之间可以正常的进行充放电。
当所述电芯单元20的温度异常时，即电芯温度大于或等于预设值时，所述感测开关单元14将断开所述电芯单元20与所述第一开关单元12之间的电连接。由此，所述第一开关单元12断开，此时，所述电芯单元20与所述外部设备200之间不能进行充放电。
请参阅图3，图3为根据本申请电池保护电路10的较佳实施方式的电路图。
在本申请实施方式中，所述电芯单元20可包括第一电芯22及第二电芯24。所述第一开关单元12可包括第一开关Q1、第二开关Q2及第一电容C1。所述感测开关单元14可包括温控开关F1，其中所述温控开关F1可紧密贴合于所述电芯单元20的表面，由此可用于感测所述电芯单元20的温度。
所述第一电芯22的第二端B1-电连接于所述第二电芯24的第一端B2+。所述温控开关F1的第一端电连接于二极管D1的阴极，二极管D1的阳极电连接于所述第一电芯22的第一端B1+与所述外部设备200的第一端P+之间的节点P。其中，当所述外部设备200为充电单元且其端口插接错误时，所述二极管D1可用于防止所述第一开关Q1及所述第二开关Q2被击穿。
所述温控开关F1的第二端通过第一电阻R1电连接于所述第一开关Q1的第一端及所述第二开关Q2的第一端。所述第一开关Q1的第二端电连接于所述第二开关单元16，所述第一开关Q1的第二端还通过所述第一电容C1电连接于所述第二开关Q2的第二端，所述第一开关Q1的第三端电连接于所述第二开关Q2的第三端，所述第二开关Q2的第二端电连接于所述外部设备200的第二端P-，所述第二开关Q2的第二端接地，所述第二开关Q2的第二端还依次通过第四电容C4及第五电容C5电连接于所述外部设备200的第一端P+。所述第二开关Q2的第一端还通过第二电阻R2电连接于所述第二开关Q2的第二端，所述第二开关Q2的第一端还通过第三电容C3接地。
其中，当所述电芯单元20并未出现过热或过温情况时，即所述温控开关F1所感测到的温度小于预设值时，所述温控开关F1为导通状态，即所述第一开关Q1及所述第二开关Q2将可以接收到所述电芯单元20输出的电压。当所述电芯单元20出现过热或过温情况时，即所述温控开关F1所感测到的温度大于或等于预设值时，所述温控开关F1为断开状态，即所述第一开关Q1及所述第二开关Q2将不会接收到所述电芯单元20输出的电压。
进一步地，本申请较佳实施方式中，所述第二开关单元16可包括第三开关Q3、第四开关Q4及第二电容C2。
所述第三开关Q3的第一端电连接于所述控制单元18，所述第三开关Q3的第二端电连接于所述第二电芯24的第二端B2-，所述第三开关Q3的第二端还通过所述第二电容C2电连接于所述第四开关Q4的第二端，所述第三开关Q3的第三端电连接于所述第四开关Q4的第三端。
所述第四开关Q4的第一端电连接于所述控制单元18，所述第四开关Q4的第二端电连接于所述第一开关Q1的第二端。
进一步地，本申请实施方式中，所述控制单元18可包括控制芯片U1、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电容C6及第七电容C7。
所述控制芯片U1包括电源引脚VDD、第一信号引脚VM、第二信号引脚VSS、第三信号引脚VC、第一控制引脚DO以及第二控制引脚CO。
所述控制芯片U1的电源引脚VDD通过所述第五电阻R5电连接于所述第一电芯22的第一端B1+，所述控制芯片U1的电源引脚VDD还通过所述第七电容C7接地，所述控制芯片U1的第一控制引脚DO电连接所述第三开关Q3的第一端，所述控制芯片U1的第二控制引脚CO电连接所述第四开关Q4的第一端，所述控制芯片U1的第一信号引脚VM通过电阻R3电连接于所述第二开关Q2的第二端，所述控制芯片U1的第二信号引脚VSS电连接于所述第三开关Q3的第二端，所述控制芯片U1的第二信号引脚VSS接地，所述控制芯片U1的第三信号引脚VC通过所述第四电阻R4电连接于所述第一电芯22的第二端B1-，所述控制芯片U1的第三信号引脚VC还通过所述第六电容C6接地。
其中，所述控制芯片U1将可用于实时地监控所述外部设备200与所述电芯单元20之间的充放电过程。
在一实施方式中，所述第一开关Q1、所述第二开关Q2、所述第三开关Q3及所述第四开关Q4均为N沟道场效应管。所述第一开关Q1、所述第二开关Q2、所述第三开关Q3及所述第四开关Q4的第一端、第二端以及第三端分别对应于所述N沟道场效应管的栅极、源极及漏极。
下面将以图3示出的电路图为例对本申请电池保护电路及电池的工作原理进行说明。
使用时，所述控制芯片U1将通过所述第一信号引脚VM及所述第二信号引脚VSS实时地监控所述外部设备200与所述电芯单元20之间的充放电过程，并且所述温控开关F1亦将实时地感测所述电芯单元20的温度。
当所述外部设备200与所述电芯单元20之间并未出现充电过压、充电过流、放电过压、放电过流或短路等情况时，所述控制芯片U1的第一控制引脚DO以及第二控制引脚CO将会输出信号以控制所述第三开关Q3及所述第四开关Q4均为导通，以控制所述外部设备200与所述电芯单元20之间为电连接状态。此时，所述外部设备200与所述电芯单元20可以正常地进行充放电。接着，若所述外部设备200与所述电芯单元20之间出现充电过压、充电过流、放电过压、放电过流或短路等情况，所述控制芯片U1的第一控制引脚DO以及第二控制引脚CO将会输出信号以控制所述第三开关Q3及所述第四开关Q4均为断开，以断开所述外部设备200与所述电芯单元20之间的电连接，由此可及时地对所述电芯单元20及外部设备200进行保护，以避免所述电芯单元20及所述外部设备200被烧毁。
接着，当所述电芯单元20并未出现过热或过温情况时，即所述温控开关F1所感测到的温度小于预设值时，所述温控开关F1为导通状态，即所述第一开关Q1及所述第二开关Q2将可以接收到所述电芯单元20输出的电压，此时，所述电芯单元20与所述外部设备200之间为电连接状态，两者可正常进行充放电。若所述电芯单元20出现过热或过温情况，即所述温控开关F1所感测到的温度大于或等于预设值时，所述温控开关F1为断开状态，即所述第一开关Q1及所述第二开关Q2将不会接收到所述电芯单元20输出的电压，此时，所述电芯单元20与所述外部设备200之间为断开状态，以及时对所述电芯单元20及外部设备200进行保护。
显然，上述实施方式所提供的电池保护电路10及应用所述电池保护电路10的电池100，可通过将第一开关单元12电连接于电芯单元20与外部设备200之间，并通过将感测开关单元14电连接于所述第一开关单元12，进而通过所述感测开关单元14根据感测到所述电芯单元20的温度来导通或者断开所述电芯单元20与所述第一开关单元12之间的电连接。由此，本申请实施方式提供的电池保护电路以及电池，具有响应速度快、可控性强、成本低的优点，可以实时地监控电池的温度并根据电池的温度来控制电池的充放电，可以显著地提高电池的安全稳定性。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本申请，而并非用作为对本申请的限定，只要在本申请的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都应该落在本申请要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种电池保护电路，其特征在于，所述电池保护电路包括：
第一开关单元及感测开关单元；
所述第一开关单元电连接于所述感测开关单元、电芯单元及外部设备；所述第一开关单元通过所述感测开关单元的导通或者断开来导通或者断开所述电芯单元与所述外部设备之间的电连接；及
所述感测开关单元电连接于所述第一开关单元，所述感测开关单元用于感测所述电芯单元的参数，并根据所感测到的电芯单元的参数导通或者断开所述电芯单元与所述第一开关单元之间的电连接。
2.如权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述感测开关单元包括温控开关，所述温控开关贴合于所述电芯单元的表面，以感测所述电芯单元的温度。
3.如权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，所述温控开关的第一端电连接于所述电芯单元，所述温控开关的第二端电连接于所述第一开关单元。
4.如权利要求3所述的电池保护电路，其特征在于，当所述温控开关感测到所述电芯单元的温度大于或等于预设值时，所述温控开关断开所述电芯单元与所述第一开关单元之间的电连接；当所述温控开关感测到所述电芯单元的温度小于预设值时，所述温控开关导通所述电芯单元与所述第一开关单元之间的电连接。
5.如权利要求3所述的电池保护电路，其特征在于，所述第一开关单元包括第一开关，所述第一开关的第一端、第二端及第三端分别电连接所述温控开关的第二端、所述电芯单元及所述外部设备。
6.如权利要求5所述的电池保护电路，其特征在于，所述第一开关单元还包括第二开关，所述第二开关的第一端、第二端及第三端分别电连接于所述温控开关的第二端、所述外部设备及所述第一开关的第三端。
7.如权利要求5所述的电池保护电路，其特征在于，所述电池保护电路还包括第二开关单元及控制单元，所述第二开关单元电连接于所述第一开关单元与所述电芯单元之间，所述控制单元电连接于所述第二开关单元与所述电芯单元之间，所述控制单元用于输出信号给所述第二开关单元，所述第二开关单元用于导通或者断开所述电芯单元与所述第一开关单元之间的电连接。
8.如权利要求7所述的电池保护电路，其特征在于，所述第二开关单元包括第三开关及第四开关，所述第三开关的第一端、第二端及第三端分别电连接于所述控制单元、所述电芯单元及所述第一开关的第二端，所述第四开关的第一端、第二端及第三端分别电连接于所述控制单元、所述第一开关的第二端及所述第三开关的第三端。
9.如权利要求8所述的电池保护电路，其特征在于，所述控制单元包括控制芯片，所述控制芯片包括电源引脚、第一信号引脚、第二信号引脚、第三信号引脚、第一控制引脚以及第二控制引脚，所述控制芯片的电源引脚电连接于所述电芯单元，所述控制芯片的第一控制引脚电连接所述第三开关的第一端，所述控制芯片的第二控制引脚电连接所述第四开关的第一端，所述控制芯片的第一信号引脚电连接于所述第二开关的第二端，所述控制芯片的第二信号引脚电连接于所述第三开关的第二端，所述控制芯片的第三信号引脚电连接于所述电芯单元。
10.一种电池，其特征在于，所述电池包括电芯单元以及如权利要求1-9任意一项所述的电池保护电路。
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