CN103683210B - 充放电保护电路及应用其的防爆灯具 - Google Patents

Abstract

一种充放电保护电路，其包括供电储能模块及协调处理模块，该供电储能模块包括二电池组，该协调处理模块包括二电池保护电路、二开关管及与该二开关管电性连接的微控制单元，该二电池组相互独立设置，每一电池组与一相应的电池保护电路及开关管电性连接以形成一充放电电路，各充放电电路之间相互独立，该微控制单元控制所述开关管导通以控制相应的电池组通过该充放电电路进行放电。所述电池组采用分开单独设置的方式来代替多个并联结构的电池组，当任一电池组发生故障时，其他电池组仍可正常工作，不但满足了标准要求，而且提高了电池组整体的稳定可靠性。此外，由于驱动电路输入端的电压减小，如此将提高电路能源转换效率及电能的利用率。

Description

充放电保护电路及应用其的防爆灯具

技术领域

本发明涉及保护电路，尤其涉及一种应用于防爆灯具的充放电保护电路及一种应用该充放电保护电路的防爆灯具。

背景技术

现有的手持式防爆照明灯、多用途防爆照明灯等防爆灯具产品大多采用电池直接供电，其能量来源主要是靠单体蓄电池或有多个单体蓄电池串联或并联组成的电池组，从而为该防爆灯具提供电能支持。然而，根据现行实施的防爆标准的最新规定，安装在防爆电器设备中的电池组只能由“几个单体电池串联组成”，如此必将限定该类防爆灯具中电池组的连接方式。例如，因为该类防爆灯具中串联电池组内单体电池数量增加，如果该串联电池组中的一个单体电池出现故障，将导致整体电池组无法供电，因此也相应增加了电池组的不可靠性。此外，随着电池组内单体电池串联数量的增加，驱动电路输入端电压升高，而驱动转换效率普遍较低，如此将可能会降低电池能源利用率。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种可提高电池组供电稳定性和电池能源利用率的充放电保护电路及一种应用该充放电保护电路的防爆灯具。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种充放电保护电路，其包括供电储能模块及协调处理模块，该供电储能模块包括二电池组，该协调处理模块包括二电池保护电路、二开关管及与该二开关管电性连接的微控制单元，该二电池组相互独立设置，每一电池组与一相应的电池保护电路及开关管电性连接以形成一充放电电路，各充放电电路之间相互独立，该微控制单元控制所述开关管导通以控制相应的电池组通过该充放电电路进行放电。

其中，所述供电储能模块进一步包括至少一电池组，所述协调处理模块进一步包括至少一电池保护电路及至少一开关管，每一电池组与一相应的电池保护电路及开关管电性连接而形成充放电电路，所述每一电池组包括多个串联的单体电池，所述单体电池为锂电池。

其中，所述二电池保护电路之间电性连接，每一电池保护电路与上述一对应的电池组电性连接，以对该电池组进行参数检测，该电池保护电路预设有一预定参数检测值，当该电池保护电路检测到相应电池组的参数超出该预定参数检测值时，该电池保护电路断开该电池组，另一电池组及相应的电池保护电路正常工作。

其中，所述开关管为金属氧化物半导体场效应管，其包括源极、漏极及栅极，每一开关管的源极与上述电池保护电路电性连接，每一开关管的漏极和栅极与上述微控制单元电性连接，且该二开关管的漏极之间电性连接，该开关管受到上述微控制单元的控制而断开或导通，以控制所述电池组放电或对电池组进行充电。

其中，所述电池组在充电时，该微控制单元触发并发送一控制信号至所述开关管使得该二开关管同时导通，以同时给该二电池组充电作业，所述电池组放电时，所述微控制单元检测并判断所述二电池组的电压值大小，并根据判断结果发送一控制信号至所述开关管以接通或断开相应的电池组。

本发明提供了一种防爆灯具，其包括充放电保护电路及与外部电源电性连接的充电连接器，该充放电保护电路包括供电储能模块、协调处理模块及与所述充电连接器电性连接的接口模块，该供电储能模块包括至少二电池组，该协调处理模块包括至少二电池保护电路、至少二开关管及微控制单元，该至少二电池组之间相互独立设置，每一电池组与一相应的电池保护电路及开关管电性连接而形成一充放电电路，该微控制单元控制所述开关管导通而接通相应的电池组，该接通的电池组通过对应的充放电电路及所述接口模块进行放电或充电。

其中，所述每一电池组包括多个串联的单体电池，所述单体电池为锂电池。

其中，所述电池保护电路之间电性连接，每一电池保护电路与上述一对应的电池组电性连接，以对该电池组进行参数检测，该电池保护电路预设有一预定参数检测值，当该电池保护电路检测到相应电池组的参数超出该预定参数检测值时，该电池保护电路断开该电池组，其他电池组及相应的电池保护电路正常工作。

其中，所述开关管为P金属氧化物半导体场效应管，其包括源极、漏极及栅极，每一开关管的源极与上述电池保护电路电性连接，每一开关管的漏极和栅极与上述微控制单元电性连接，且该二开关管的漏极之间电性连接，该开关管受到上述微控制单元的控制而断开或导通，以控制所述电池组放电或对电池组进行充电。

其中，所述电池组在充电时，该微控制单元触发并发送一控制信号至所述开关管使得该二开关管同时导通，以同时给该二电池组充电作业，所述电池组放电时，所述微控制单元检测并判断所述二电池组的电压值大小，并根据判断结果发送一控制信号至所述开关管以接通或断开相应的电池组。

本发明所提供的充放电保护电路中，所述供电储能模块中包括至少二电池组，该电池组采用分开单独设置的方式来代替多个并联结构的电池组设置方式，当该充放电保护电路中的任一电池组发生异常或故障时，不会影响其他电池组的正常工作，并可作为备用的电池组正常供电。如此，该充放电保护电路不但满足了标准要求，而且提高了电池组整体的稳定可靠性。此外，通过将多个的单体电池分配到上述电池组中，每一电池组分配的电压将减小，则驱动电路输入端电压也随之减小，如此将提高该驱动电路能源转换效率，并提高了该电能的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施方式提供的充放电保护电路电性连接于一充电连接器的模块示意图。

图2是图1所示的本发明实施方式提供的充放电保护电路的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施方式提供一种充放电保护电路100，其应用于手持式防爆照明灯、多用途防爆照明灯等防爆灯具产品中，从而为该防爆灯具提供可靠的电能支持。该充放电保护电路100包括供电储能模块10、协调处理模块20及接口模块30，该协调处理模块20与上述供电储能模块10及接口模块30电性连接。所述供电储能模块10为该防爆灯具提供电能支持，该协调处理模块20用于处理（如整流、滤波、放大等）上述供电储能模块10输出的电流和电压，并通过所述接口模块30输入适用于该防爆灯具的工作电流和工作电压。

请一并参阅图2，所述供电储能模块10包括二电池组12，该二电池组12分开单独设置，每一电池组12包括三个串联的单体电池122，其中，所述单体电池122可为锂电池。在另一实施方式中，所述供电储能模块10根据需要可包括三个、四个、五个或其他数量个上述电池组12，且每一所述电池组12根据需要可包括四个、五个、六个串联的上述单体电池122。

所述协调处理模块20包括二电池保护电路22、二开关管24及微控制单元（microcontrol unit，MCU）25。所述二电池保护电路22之间电性连接，每一电池保护电路22与上述一对应的电池组12电性连接，用于对该电池组12内的每一单体电池122进行电压、电流、内阻等参数检测，并设有一预定参数检测值。在本实施例中，若该电池保护电路22检测到相应电池组12或每一单体电池122的电压、电流、内阻等参数超出该预定参数检测值，表明该电池组12发生异常，则断开该异常的电池组12与其他电路的连接，以防止损坏其他电路。由于上述二电池组12之间采用分开独立设置的，故当该电池保护电路22检测到任一电池组12发生异常时，另一电池组12及相应的电池保护电路22仍可正常工作。

所述开关管24可为P沟道MOSFET（metal-oxide-semiconductor field-effecttransistor，金属氧化物半导体场效应管），其包括源极（source）、漏极（drain）及栅极（gate）。每一开关管24的源极与上述电池保护电路22电性连接，每一开关管24的漏极和栅极与上述微控制单元25电性连接，且该二开关管24的漏极之间电性连接。该开关管24受到上述微控制单元25的控制而断开或导通，以控制所述电池组12放电或对电池组12进行充电。此外，该开关管24也可采用N沟道的MOSFET，通过相应地改变其与所述电池保护电路22及微控制单元25电性连接方式即可实现与该P沟道MOSFET相同的功能。

在本实施例中，由于上述二电池组12之间为分开独立设置的，且每一电池组与相对应的电池保护电路22及开关管24电性连接，故上述二电池组12与对应的电池保护电路22及开关管24形成二相互独立的充放电电路。在该二电池组12在充放电时，二者互不影响，当其中一电池组12放电时，另一电池组12断开，且二电池组12之间通过所述开关管24进行隔离，不会出现因二电池组12之间电压不均衡而产生的互相充电现象。相应地，所述电池保护电路22与开关管24的数量与上述电池组12的数量保持一致，故该电池保护电路22与开关管24的数量也可为三个、四个、五个或其他数量个。

所述微控制单元25集成有处理器、存储装置（如RAM、ROM）、比较器、计数器及输出/输入接口等器件，并与上述开关管24及接口模块30电性连接。该微控制单元25用于控制导通或断开上述开关管24而给所述电池组12充电或控制该电池组12放电。所述接口模块30与上述电池保护电路22、开关管25及微控制单元25电性连接，并可通过一充电连接器50电性连接于外部电源。

具体为，所述电池组12在充电时，所述接口模块30通过所述充电连接器50电性连接一外部电源，所述微控制单元25检测到该接口模块30有外接充电电压，且该充电电压高于该微控制单元25一预设门限电压，则该微控制单元25触发并发送一控制信号至所述开关管24使得该二开关管24同时导通，以便于同时给该二电池组12充电作业。当需要点亮上述防爆灯具，即所述电池组12放电给该防爆灯具提供电能时，所述微控制单元25检测所述二电池组12的电压，并判断该二电池组12的电压值大小。该微控制单元25根据判断结果发送一控制信号至所述开关管25以导通该开关管25，从而接通该电压值较大的电池组12，另一电压值较小的电池组12则处于断开状态，则所述电压值较大的电池组12与对应的电池保护电路22及开关管24形成一充放电电路，以通过该充放电电路给所述防爆灯具提供电能。

本发明所提供的充放电保护电路100中，所述供电储能模块10中包括至少二电池组12，该电池组12采用分开单独设置的方式来代替多个并联结构的电池组设置方式，当该充放电保护电路100中的任一电池组12发生异常或故障时，不会影响其他电池组12的正常工作，并可作为备用的电池组12正常供电。如此，该充放电保护电路100不但满足了标准要求，而且提高了电池组整体的稳定可靠性。此外，通过将多个的单体电池122分配到上述电池组12中，每一电池组12分配的电压将减小，则驱动电路输入端电压也随之减小，如此将提高该驱动电路能源转换效率，并提高了该电能的利用率。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种充放电保护电路，其应用于防爆灯具中，并包括供电储能模块，其特征在于，该供电储能模块包括二电池组，该充放电保护电路进一步包括协调处理模块，该协调处理模块包括二电池保护电路、二开关管及与二开关管电性连接的微控制单元，二电池组相互独立设置，每一电池组与一相应的电池保护电路及开关管电性连接以形成一充放电电路，各充放电电路之间相互独立，该微控制单元控制所述开关管导通以控制相应的电池组通过该充放电电路进行放电，其中，所述电池保护电路和所述开关管的数量均与所述电池组的数量保持一致，且所述电池组之间通过对应设置的开关管进行隔离；当所述电池组在充电时，所述微控制单元触发并发送一控制信号至所述开关管使得二开关管同时导通，以同时给二电池组充电作业；当所述电池组放电时，所述微控制单元检测并判断二电池组的电压值大小，并根据判断结果发送一控制信号至所述开关管以接通或断开相应的电池组。

2.根据权利要求1所述的充放电保护电路，其特征在于，所述供电储能模块进一步包括至少一电池组，所述协调处理模块进一步包括至少一电池保护电路及至少一开关管，每一电池组与一相应的电池保护电路及开关管电性连接而形成充放电电路，每一电池组包括多个串联的单体电池，所述单体电池为锂电池。

3.根据权利要求1所述的充放电保护电路，其特征在于，所述电池保护电路之间电性连接，每一电池保护电路与一对应的电池组电性连接，以对该电池组进行参数检测，该电池保护电路预设有一预定参数检测值，当该电池保护电路检测到相应电池组的参数超出该预定参数检测值时，该电池保护电路断开该电池组，另一电池组及相应的电池保护电路正常工作。

4.根据权利要求1所述的充放电保护电路，其特征在于，所述开关管为金属氧化物半导体场效应管，其包括源极、漏极及栅极，每一开关管的源极与上述电池保护电路电性连接，每一开关管的漏极和栅极与上述微控制单元电性连接，且二开关管的漏极之间电性连接，该开关管受到上述微控制单元的控制而断开或导通，以控制所述电池组放电或对电池组进行充电。

5.一种防爆灯具，其包括充放电保护电路，该充放电保护电路包括供电储能模块，其特征在于，该防爆灯具还包括与外部电源电性连接的充电连接器，所述充放电保护电路还包括协调处理模块及与所述充电连接器电性连接的接口模块，该供电储能模块包括至少二电池组，该协调处理模块包括至少二电池保护电路、至少二开关管及微控制单元，至少二电池组之间相互独立设置，每一电池组与一相应的电池保护电路及开关管电性连接而形成一充放电电路，该微控制单元控制所述开关管导通而接通相应的电池组，接通的电池组通过对应的充放电电路及所述接口模块进行放电或充电，其中，所述电池保护电路和所述开关管的数量均与所述电池组的数量保持一致，且所述电池组之间通过所述开关管进行隔离；当所述电池组在充电时，所述微控制单元触发并发送一控制信号至所述开关管使得二开关管同时导通，以同时给二电池组充电作业；所述电池组放电时，所述微控制单元检测并判断二电池组的电压值大小，并根据判断结果发送一控制信号至所述开关管以接通或断开相应的电池组。

6.根据权利要求5所述的防爆灯具，其特征在于，每一电池组包括多个串联的单体电池，所述单体电池为锂电池。

7.根据权利要求5所述的防爆灯具，其特征在于，所述电池保护电路之间电性连接，每一电池保护电路与一对应的电池组电性连接，以对该电池组进行参数检测，该电池保护电路预设有一预定参数检测值，当该电池保护电路检测到相应电池组的参数超出该预定参数检测值时，该电池保护电路断开该电池组，其他电池组及相应的电池保护电路正常工作。

8.根据权利要求5所述的防爆灯具，其特征在于，所述开关管为金属氧化物半导体场效应管，其包括源极、漏极及栅极，每一开关管的源极与上述电池保护电路电性连接，每一开关管的漏极和栅极与上述微控制单元电性连接，且二开关管的漏极之间电性连接，该开关管受到上述微控制单元的控制而断开或导通，以控制所述电池组放电或对电池组进行充电。