CN106463991B - 电池保护板、电池和移动终端 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种电池保护板、电池以及移动终端，该电池保护板包括：保护电路，保护电路位于移动终端的充放电回路中；检测电路，检测电路与保护电路相连，在电池通过充放电回路进行充放电的过程中，检测电路用于：检测保护电路中的至少部分电路的阻抗所产生的压降；根据至少部分电路的阻抗，以及压降，确定充放电回路的充电电流或放电电流。
Description
技术领域
本发明实施例涉及移动终端领域，并且更具体地，涉及一种电池保护板、电池和移动终端。
背景技术
随着移动通信领域快速发展，移动终端的运算处理能力成倍增加，与此同时，移动终端的耗电也在相应增加。为了保证移动终端的持续续航能力，移动终端的电池容量越来越大。为了将大容量的电池快速充满，各种快充技术应运而生。
过充、过放、短路等现象会严重损害电池的寿命，甚至威胁用户的安全。为了避免这些现象的发生，电池内部一般设置有电池保护板，为电池的充放电提供安全保护。
电池保护板容易发热，而且随着快充技术的发展，大的充电电流导致电池保护板的发热现象越来越严重。电芯对温度十分敏感，电池保护板的发热会影响电芯的使用寿命。因此，电池保护板的发热问题亟待解决。
发明内容
本申请提供一种电池保护板、电池和移动终端，以降低所述电池保护板的发热量。
第一方面，提供一种移动终端的电池保护板，包括：保护电路，所述保护电路位于所述移动终端的充放电回路中；检测电路，所述检测电路与所述保护电路相连，在所述电池通过所述充放电回路进行充放电的过程中，所述检测电路用于：检测所述保护电路中的至少部分电路的阻抗所产生的压降；根据所述至少部分电路的阻抗，以及所述压降，确定所述充放电回路的充电电流或放电电流。
第二方面，提供一种电池，包括：电芯；以及如第一方面描述的电池保护板，所述电池保护板与所述电芯相连。
第三方面，提供一种移动终端，包括：充电接口；以及如第二方面描述的电池，所述电池与所述充电接口相连。
在上述某些实现方式中，所述检测电路还用于：根据所述充放电回路的充电电流或放电电流，确定所述电池的充放电过程是否发生异常；在所述充放电过程发生异常的情况下，通过所述保护电路控制所述充放电回路断开。
在上述某些实现方式中，所述检测电路还用于：检测所述电池保护板的温度；根据所述电池保护板的温度，以及预先存储的温度与阻抗的对应关系，确定所述至少部分电路的阻抗。
在上述某些实现方式中，所述保护电路包括第一保护电路和第二保护电路，所述检测电路包括第一检测电路和第二检测电路，所述第一检测电路通过所述第一保护电路控制所述充放电回路的通断；所述第二检测电路通过所述第二保护电路控制所述充放电回路的通断；其中，所述第二保护电路能够在所述第一保护电路失效的情况下对所述电池的充放电过程进行保护。
在上述某些实现方式中，所述第一检测电路与所述第一保护电路的两端相连，所述第一检测电路具体用于检测所述第一保护电路的阻抗产生的压降，并根据所述第一保护电路的阻抗，以及所述第一保护电路的阻抗产生的压降，确定所述充放电回路的充电电流或放电电流；所述第二检测电路与所述第二保护电路的两端相连，所述第二检测电路具体用于检测所述第二保护电路的阻抗产生的压降，并根据所述第二保护电路的阻抗，以及所述第二保护电路的阻抗产生的压降，确定所述充放电回路的充电电流或放电电流。
在上述某些实现方式中，所述第一检测电路与所述第一保护电路的两端相连，所述第一检测电路具体用于检测所述第一保护电路的阻抗产生的压降，并根据所述第一保护电路的阻抗，以及所述第一保护电路的阻抗产生的压降，确定所述充放电回路的充电电流或放电电流；所述第二检测电路与所述保护电路的两端相连，所述第二检测电路具体用于检测所述保护电路的阻抗产生的压降，并根据所述保护电路的阻抗，以及所述保护电路的阻抗产生的压降，确定所述充放电回路的充电电流或放电电流。
在上述某些实现方式中，所述第一检测电路与所述保护电路的两端相连，所述第一检测电路具体用于检测所述保护电路的阻抗产生的压降，并根据所述保护电路的阻抗，以及所述保护电路的阻抗产生的压降，确定所述充放电回路的充电电流或放电电流；所述第二检测电路与所述保护电路的两端相连，所述第二检测电路具体用于检测所述保护电路的阻抗产生的压降，并根据所述保护电路的阻抗，以及所述保护电路的阻抗产生的压降，确定所述充放电回路的充电电流或放电电流。
在上述某些实现方式中，所述第一检测电路与所述保护电路的两端相连，所述第一检测电路具体用于检测所述保护电路的阻抗产生的压降，并根据所述保护电路的阻抗，以及所述保护电路的阻抗产生的压降，确定所述充放电回路的充电电流或放电电流；所述第二检测电路与所述第二保护电路的两端相连，所述第二检测电路用于检测所述第二保护电路的阻抗产生的压降，并根据所述第二保护电路的阻抗，以及所述第二保护电路的阻抗产生的压降，确定所述充放电回路的充电电流或放电电流。
在上述某些实现方式中，所述第一检测电路还用于检测所述移动终端的电池电压；所述第二检测电路还用于检测所述移动终端的电芯电压。
在上述某些实现方式中，所述至少部分电路的阻抗包括铜皮走线的阻抗，所述铜皮走线是经过阻抗设计的铜皮走线。
在上述某些实现方式中，所述电池的充放电过程的异常包括以下中的至少一种：所述电池的过充、过放以及短路。
在上述某些实现方式中，所述根据所述充放电回路的充电电流或放电电流，确定所述电池的充放电过程是否发生异常，可以包括：将所述充放电回路的充电电流或放电电流与预设的电流阈值(充电电流和放电电流的阈值可以相同，也可以不同)进行比较；当所述充电电流或放电电流大于所述电流阈值时，确定所述电池的充放电过程发生异常。
在上述某些实现方式中，所述移动终端支持普通充电模式和快速充电模式，其中，所述快速充电模式的充电速度大于所述普通充电模式的充电速度。
在上述某些实现方式中，所述快速充电模式的充电电流大于所述普通充电模式的充电电流。
在上述某些实现方式中，所述快速充电模式的充电电压大于所述普通充电模式的充电电压。
在上述某些实现方式中，在所述快速充电模式下，所述移动终端通过所述充电接口与适配器进行双向通信。
通过保护电路中的至少部分电路的阻抗代替专门的阻抗器件，能够降低电池保护板的总阻抗，从而降低电池保护板的发热量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明实施例的检测电路中的控制芯片的示例图。
图2是本发明实施例的保护电路的示例图。
图3是本发明实施例的电池保护板的电路示意图。
图4是本发明实施例的电池保护板的电路示意图。
图5是本发明实施例的电池保护板的电路示意图。
图6是本发明实施例的电池保护板的电路示意图。
图7是本发明实施例的电池的示意性结构图。
图8是本发明实施例的移动终端的示意性结构图。
具体实施方式
电池保护板一般包括检测电路和保护电路，检测电路检测电池的充放电过程是否发生异常，如是否发生过充、过放、短路等现象。如果发生异常，可以通过保护电路控制电池的充放电回路断开。
检测电路一般通过测压降(或压差)的方式检测电池的充放电过程是否发生异常。具体地，在现有技术中，一般会在充放电回路上串联专门用于测压降的阻抗器件，然后检测电路通过检测该阻抗器件两端的压降，确定电池的充放电过程是否发生异常(例如，通过压降测充放电电流，然后将充放电电流与电流阈值进行比较)。电池保护板的发热量本身已经很大，引入这些阻抗器件之后会使得电池保护板的整体阻抗进一步增大，根据P＝I2R(P为热功率，I为电流，R为阻抗)，会导致电池保护板发热更严重。
为了降低电池保护板的发热量，可以利用电池保护板中的已有器件的阻抗代替专门的阻抗器件，这样就无需引入专门的阻抗器件，使得电池保护板的整体阻抗降低。
在一些实施例中，在充放电过程中，检测电路可以检测保护电路中的至少部分电路的阻抗引起的压降，也就是说，利用保护电路中的至少部分电路的阻抗代替专门的阻抗器件，从而降低电池保护板的发热量。
应理解，本发明实施例对电池保护板中的检测电路和保护电路的数量不作具体限定。在一些实施例中，电池保护板可以包括一个检测电路和一个保护电路；在一些实施例中，电池保护板可以包括两个检测电路，以及与所述两个检测电路一一对应的两个保护电路；在一些实施例中，电池保护板可以包括更多的检测电路和保护电路。下面以具有双重保护机制的电池保护板为例，对电池保护板中的各个电路的形式和功能进行详细描述。
具有双重保护机制的电池保护板可以包括：进行第一重保护的第一保护电路，以及与第一保护保护电路对应的第一检测电路；进行第二重保护的第二保护电路，以及与第二保护电路对应的第二检测电路。
在一些实施例中，第一保护电路可以根据第一检测电路的检测结果实现充放电回路的导通与关断，这样的保护可以是电池保护板的一种基本防护。
在一些实施例中，第二保护电路可以根据第二检测电路的检测结果实现充放电回路的导通与关断，这样的保护可以更偏向安全类保护，第二保护电路提供的保护可以看作是电池保护板提供的保护机制的最后关口。一般情况下，第二重保护可以在第一重保护失效之后被触发。从安全角度看，第二重保护十分重要，因为一旦第二重保护异常，极有可能出现电池燃烧、爆炸等等严重事故。
在一些实施例中，第一检测电路可以主要完成以下功能中的一种或多种：电池充电电流的检测、电池放电电流的检测、电池电压的检测、电池保护板的温度检测、不同温度下的阻抗补偿等。此外，第一检测电路可以实现对第一保护电路的控制。在一些实施例中，第一检测电路还可以具有一定的数据处理能力。在一些实施例中，第一检测电路可以对写入的数据或者计算结果进行保存，例如，第一检测电路中可以集成存储器，通过存储器保存写入的数据或者计算结果，如保存保护电路中的阻抗与温度的对应关系的数据。
具体而言，第一检测电路可以包括集成电路(Integrated Circuit，IC)芯片，图1给出了可以IC芯片的示例。图1中的IC芯片包括多个引脚，各引脚的功能见下表。应理解，图1中的IC芯片仅是示例，可以根据实际情况增减IC芯片的引脚。
表一、检测电路中的IC芯片的引脚及其功能
在一些实施例中，第一保护电路主要可以由开关类器件组成。在一些实施例中，第一保护电路可以实现双向关断(即充电方向和放电方向的关断)。在一些实施例中，第一保护电路可以具备导通时低阻抗、关断时高阻抗的特性。在一些实施例中，第一保护电路可以具备重复导通与关断的特性。第一保护电路可以受控于第一检测电路。
具体地，第一保护电路可以采用如图2所示的结构，即通过一对背靠背的金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor，MOS)管实现充放电回路的通断。其中，MOS管的控制端可以与第一检测电路相连，如与表1中的OC和OD引脚相连，MOS管的输入输出端可以串联在电池的充放电回路中。应理解，图2仅是保护电路的示例结构，但本发明实施例不限于此，实际中，可以采用其他任意开关结构。
在一些实施例中，第二检测电路可以主要完成以下功能中的一种或多种：电池充电电流检测、电池放电电流检测、电芯电压检测、电池保护板的温度检测、不同温度下的阻抗补偿等。第二检测电路可以实现对第二保护电路的控制。在一些实施例中，第二检测电路可以具有一定的数据处理能力。在一些实施例中，第二检测电路可以对输入的数据或者计算结果进行保存，如保存保护电路中的阻抗与温度的对应关系的数据。
在一些实施例中，第二检测电路可以与第一检测电路实现相同或类似的功能，但二者的某些参数或技术指标可以不同。例如，第二检测电路可用于检测电芯电压，以保证电芯不过充、不过放，而第一检测电路可用于检测电池电压；又如，第二检测电路的电流、电压、温度等保护阀值可以略大于第一检测电路，这样设置可以使得第二检测电路在第一重保护失效后，继续接管电池的保护任务。在一些实施例中，第二检测电路可以与第一检测电路实现部分相同或不同的功能，二者可以相互冗余或相互补充共同实现电池的保护，本发明实施例对此不作具体限定。
第二检测电路可以包括如图1所示的IC芯片，通过该IC芯片，实现电池充放电过程的保护，IC芯片的具体描述参见上文。
在一些实施例中，第二保护电路主要可以由开关类器件组成。在一些实施例中，第二保护电路可以实现双向关断(即充电方向和放电方向的关断)。在一些实施例中，第二保护电路可以具备导通时低阻抗、关断时高阻抗的特性。在一些实施例中，第二保护电路可以具备重复导通与关断的特性。第二保护电路可以受控于第二检测电路。
具体地，第二保护电路可以采用如图2所示的结构，即通过一对背靠背的MOS管实现电池充放电回路的通断。其中，MOS管的控制端可以与第二检测电路相连相连，如与表1中的OC和OD引脚相连，MOS管的输入输出端可以串联在电池的充放电回路中。应理解，图2仅是保护电路的示例结构，但本发明实施例不限于此，实际中，可以采用其他任意开关结构。
上文主要描述了具有双重保护的电池保护板中的各个电路的功能，下文结合图3至图6，详细描述各电路在电池保护板中的位置以及连接关系。需要说明的是，图3至图6中的V1和V2分别表示电芯两端的输出电压，但本发明实施例对V1和V2的大小关系不作具体限定，可以V1-V2＞0，也可以V1-V2＜0。
图3是本发明实施例的电池保护板的电路示意图。在图3中，第一检测电路连接在第一保护电路的两端，通过检测第一保护电路中的阻抗产生的压降，确定充电回路的充电电流或放电电流。第二检测电路连接在第二保护电路的两端，通过检测第二保护电路中的阻抗产生的压降，确定充电回路的充电电流或放电电流。这样的布置方式可以使第一保护电路和第二保护电路之间相互解耦，各电路可以根据实际情况灵活调节，互不干扰。
图4是本发明实施例的电池保护板的电路示意图。在图4中，第一检测电路连接在第一保护电路的两端，通过检测第一保护电路中的阻抗产生的压降，确定充电回路的充电电流或放电电流。第二检测电路连接在整个保护电路(即第一保护电路和第二保护电路)的两端，通过检测整个保护电路中的阻抗产生的压降，确定充电回路的充电电流或放电电流。采用这样的布置方式，第二检测电路的连接方式更为灵活，此外，采用这种布置方式，仅需要保证第一保护电路的阻抗足够用于检测，而第二保护电路可以设置较低的阻抗，这样一来，可以进一步降低电池保护板的阻抗，减少电池保护板的发热量。
图5是本发明实施例的电池保护板的电路示意图。在图5中，第一检测电路连接在整个保护电路(即第一保护电路和第二保护电路)的两端，通过检测整个保护电路中的阻抗产生的压降，确定充电回路的充电电流或放电电流。第二检测电路连接在整个保护电路(即第一保护电路和第二保护电路)的两端，通过检测整个保护电路中的阻抗产生的压降，确定充电回路的充电电流或放电电流。采用这样的布置方式，第一检测电路和第二检测电路的连接方式更为灵活，此外，采用这种布置方式，第一保护电路和第二保护电路均可以设置较低的阻抗，保证二者阻抗之和可用于压降检测即可，这样一来，可以进一步降低电池保护板的阻抗，减少电池保护板的发热量。
图6是本发明实施例的电池保护板的电路示意图。在图6中，第一检测电路连接在整个保护电路(即第一保护电路和第二保护电路)的两端，通过检测整个保护电路中的阻抗产生的压降，确定充电回路的充电电流或放电电流。第二检测电路连接在第二保护电路的两端，通过检测第二保护电路中的阻抗产生的压降，确定充电回路的充电电流或放电电流。采用这样的布置方式，第一检测电路的连接方式更为灵活，此外，采用这种布置方式，仅需要保证第二保护电路的阻抗足够用于检测，而第一保护电路可以设置较低的阻抗，这样一来，可以进一步降低电池保护板的阻抗，减少电池保护板的发热量。
本发明实施例利用保护电路中的阻抗代替专门的阻抗器件，不但节省了器件，降低了电池保护板的失效率，而且降低了电池保护板整体的阻抗，减少了电池保护板的发热量。
应理解，上述中的第一检测电路和第二检测电路的功能可以相同也可以不同，它们与第一保护电路和第二保护电路间可以灵活设计，达到不同的效果。
此外，在一些实施例中，可以在保护电路(可以是第一保护电路，也可以是第二保护电路，或者可以是二者)中进行印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)铜皮走线阻抗设计。当保护电路的阻抗不足时，铜皮走线的阻抗设计能够补偿保护电路中的阻抗不足的问题。
保护电路中的阻抗可能会随着电池保护板的温度的改变而改变，为了提高检测电路的检测精度，可以预先存储保护电路中的阻抗与温度的对应关系信息，在实际检测时，可以根据电池保护板的温度找出对应的阻抗，实现温度补偿，使得检测电路在整个工作温度区间都有较高的检测精度。
应理解，本发明实施例对检测出的充电电流或放电电流的用途不作具体限定。在一些实施例中，检测电路可以基于充电电流或放电电流确定电池的充放电过程是否发生异常；并在所述充放电过程发生异常的情况下，通过所述保护电路控制所述充放电回路断开。在一些实施例中，检测电路可以将测得的充电电流值或放电电流值发送至移动终端的主板，并通过移动终端的主板将所述充电电流值或放电电流值显示在移动终端的显示屏上。
上文结合图1至图6，详细描述了本发明实施例的电池保护板。下文结合图7和图8，详细描述本发明实施例的电池和移动终端。
图7是本发明实施例的电池的示意性结构图。图7的电池700包括：
电芯710；以及
电池保护板720，所述电池保护板720与所述电芯710相连。
应理解，图7中的电池保护板720可以采用上文描述的电池保护板，为避免重复，此处不再详述。
图8是本发明实施例的移动终端的示意性结构图。图8的移动终端800包括：
充电接口810；
电池700，所述电池700与所述充电接口810相连。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种用于移动终端的电池保护板，其特征在于，包括：
保护电路，所述保护电路位于移动终端的充放电回路中；
检测电路，所述检测电路与所述保护电路相连，所述检测电路用于：
检测所述保护电路中的至少部分电路的阻抗所产生的压降，其中，所述至少部分电路的阻抗包括铜皮走线的阻抗；
根据所述至少部分电路的阻抗，以及所述压降，确定所述充放电回路的充电电流或放电电流,
其中，所述保护电路包括第一保护电路和第二保护电路，所述检测电路包括第一检测电路和第二检测电路，
所述第一检测电路通过所述第一保护电路控制所述充放电回路的通断；
所述第二检测电路通过所述第二保护电路控制所述充放电回路的通断；
其中，所述第二保护电路能够在所述第一保护电路失效的情况下对所述电池的充放电过程进行保护,其中，所述第一检测电路检测所述移动终端的电池电压；所述第二检测电路检测所述移动终端的电芯电压，且所述第二检测电路的保护阈值大于所述第一检测电路的保护阈值；
所述第一检测电路与所述保护电路的两端相连，所述第一检测电路具体用于检测所述保护电路的阻抗产生的压降，并根据所述保护电路的阻抗，以及所述保护电路的阻抗产生的压降，确定所述充放电回路的充电电流或放电电流；
所述第二检测电路与所述保护电路的两端相连，所述第二检测电路具体用于检测所述保护电路的阻抗产生的压降，并根据所述保护电路的阻抗，以及所述保护电路的阻抗产生的压降，确定所述充放电回路的充电电流或放电电流。
2.如权利要求1所述的电池保护板，其特征在于，所述检测电路还用于：
根据所述充放电回路的充电电流或放电电流，确定所述电池的充放电过程是否发生异常；
在所述充放电过程发生异常的情况下，通过所述保护电路控制所述充放电回路断开。
3.如权利要求1所述的电池保护板，其特征在于，所述检测电路还用于：
检测所述电池保护板的温度；
根据所述电池保护板的温度，以及预先存储的温度与阻抗的对应关系，确定所述至少部分电路的阻抗。
4.如权利要求1所述的电池保护板，其特征在于，所述铜皮走线是经过阻抗设计的铜皮走线。
5.如权利要求1所述的电池保护板，其特征在于，所述电池的充放电过程的异常包括以下中的至少一种：所述电池的过充、过放以及短路。
6.一种电池，其特征在于，包括：
电芯；
如权利要求1-5中任一项所述的电池保护板，所述电池保护板与所述电芯相连。
7.一种移动终端，其特征在于，包括：
充电接口；
如权利要求6所述的电池，所述电池与所述充电接口相连。
8.如权利要求7所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端支持普通充电模式和快速充电模式，其中，所述快速充电模式的充电速度大于所述普通充电模式的充电速度。
9.如权利要求8所述的移动终端，其特征在于，所述快速充电模式的充电电流大于所述普通充电模式的充电电流。
10.如权利要求8所述的移动终端，其特征在于，所述快速充电模式的充电电压大于所述普通充电模式的充电电压。
11.如权利要求8-10中任一项所述的移动终端，其特征在于，在所述快速充电模式下，所述移动终端通过所述充电接口与适配器进行双向通信。
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