CN108323221B - 终端设备、电池组件和电池保护板 - Google Patents

终端设备、电池组件和电池保护板 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电池保护板，包括：本体；设置在所述本体之上的电压突变检测电路，所述电压突变检测电路用于检测电池电压是否发生突变，并在所述电池电压发生突变时输出突变信号；电池保护单元，所述电池保护单元与所述电压突变检测电路的输出端相连，所述电池保护单元用于在接收到所述突变信号时判断电池受到损坏，并对所述电池进行保护。本发明的电池保护板通过检测电池电压是否出现突变以在电池受损时就能实时监测到电池异常，从而进行及时保护，避免因电池异常带来的安全隐患。本发明还公开了一种具有上述电池保护板的电池组件和一种具有该电池组件的终端设备。

Description

终端设备、电池组件和电池保护板
技术领域
本发明涉及终端设备技术领域，特别涉及一种电池保护板、一种电池组件以及一种具有该电池组件的终端设备。
背景技术
电池是终端设备的动力之源，为移动终端例如手机提供长时间稳定供电。最早用于移动终端的电池为镍铬电池和镍氢电池，但是随着移动终端屏幕的增大、功能的增强等，镍铬电池和镍氢电池的容量已经无法满足能量需求，而锂离子电池由于具有较多的优点，例如，能量密度高，所以能够做的比较轻巧且容量比较大，充放电比较快，并且与镍铬、镍氢电池相比，不具有记忆效应，且对环境的元素损害也是最小的，所以逐渐取代了传统的镍铬电池和镍氢电池。
虽然锂离子电池的出现有效解决了电池容量的问题，但是也存在安全性的问题，例如，当锂离子电池受损引起短路时，导致电芯内部产生热，当该热量产生过快时，很可能出现电池起火、炸裂的情况，因此，需要对电池进行安全监测，以防止事故发生。
相关技术中，为了保证移动终端内部的电池的安全性，需要为电池安装电池保护板。而目前的电池保护板一般只有对电池进行过充、过放以及过流检测，无法实时监控电池是否存在异常，不够智能化。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种电池保护板，通过检测电池电压是否出现突变以在电池受损时就能实时监测到电池异常，从而进行及时保护，避免因电池异常带来的安全隐患。
本发明的第二个目的在于提出一种电池组件。
本发明的第三个目的在于提出一种终端设备。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的一种电池保护板，包括：本体；设置在所述本体之上的电压突变检测电路，所述电压突变检测电路用于检测电池电压是否发生突变，并在所述电池电压发生突变时输出突变信号；电池保护单元，所述电池保护单元与所述电压突变检测电路的输出端相连，所述电池保护单元用于在接收到所述突变信号时判断电池受到损坏，并对所述电池进行保护。
根据本发明实施例的电池保护板，通过在保护板本体之上设置电压突变检测电路来检测电池电压是否发生突变，并在电池电压发生突变时输出突变信号至电池保护单元，电池保护单元在接收到突变信号时判断电池受到损坏，并对电池进行有效保护，避免因电池受损而带来安全隐患，即言，电池当前受到损伤时，电池电压会出现突然跳变，本发明实施例的电池保护板通过检测电池电压是否出现突然跳变来判断电池当前是否发生异常，从而能够在电池受损时就能实时监控到，并进行有效保护，还可以实现及时进行提醒和送修，避免因电池异常带来的安全隐患，可大大提高终端设备使用时的安全性。
另外，根据本发明上述实施例提出的电池保护板还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述的电池保护板，还包括：设置在所述本体之上的电流检测电路，所述电流检测电路用于检测电池耗电流，并在所述电池耗电流小于预设电流阈值时输出低电流信号至所述电池保护单元，以便所述电池保护单元根据所述低电流信号和所述突变信号判断所述电池受到损坏。
根据本发明的一个实施例，所述电压突变检测电路包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述电池的正极相连；第一电容，所述第一电容的一端与所述第一电阻的另一端相连且具有第一节点，所述第一电容的另一端接地；第一差分放大器，所述第一差分放大器的负输入端与所述第一节点相连，所述第一差分放大器的正输入端与所述电池的正极相连；第一反相器，所述第一反相器的输入端与所述第一差分放大器的输出端相连，所述第一反相器的输出端作为所述电压突变检测电路的输出端。
进一步地，所述电压突变检测电路还包括：第二电阻，所述第二电阻与所述第一电容并联；第三电阻，所述第三电阻的一端与所述电池的正极相连，所述第三电阻的另一端与所述第一差分放大器的正输入端相连。
根据本发明的另一个实施例，所述电压突变检测电路包括：第四电阻，所述第四电阻的一端与所述电池的正极相连；第五电阻，所述第五电阻的一端与所述电池的正极相连；第二电容，所述第二电容的一端与所述第五电阻的另一端相连且具有第二节点，所述第二电容的另一端接地；第二差分放大器，所述第二差分放大器的负输入端与所述第四电阻的另一端相连，所述第二差分放大器的正输入端与所述第二节点相连，所述第二差分放大器的输出端作为所述电压突变检测电路的输出端。
进一步地，所述电压突变检测电路还包括：第六电阻，所述第六电阻连接在所述第二差分放大器的负输入端与输出端之间；第七电阻，所述第七电阻与所述第二电容并联。
根据本发明的一个实施例，所述电流检测电路包括：第八电阻，所述第八电阻的一端与所述电池的负极相连，所述第八电阻的另一端通过系统负载连接到所述电池的正极；第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第八电阻的一端相连；第十电阻，所述第十电阻的一端与所述第八电阻的另一端相连；第三差分放大器，所述第三差分放大器的负输入端与所述第九电阻的另一端相连，所述第三差分放大器的正输入端与所述第十电阻的另一端相连；第十一电阻，所述第十一电阻连接在所述第三差分放大器的负输入端与输出端之间；第四比较器，所述第四比较器的正输入端与所述第三差分放大器的输出端相连，所述第四比较器的负输入端与参考电压提供端相连；第二反相器，所述第二反相器的输入端与所述第四比较器的输出端相连，所述第二反相器的输出端作为所述电流检测电路的输出端。
根据本发明的一个实施例，所述电池保护单元包括：与门，所述与门的第一输入端与所述电压突变检测电路的输出端相连，所述与门的第二输入端与所述电流检测电路的输出端相连，所述与门对所述突变信号和所述低电流信号进行与计算以输出所述电池电压发生突变的状态信号；状态锁存器，所述状态锁存器与所述与门的输出端相连，所述状态锁存器用于根据所述电池电压发生突变的状态信号对所述电池出现电压突变的状态进行锁存，以便根据所述电池出现电压突变的状态对所述电池进行保护。
根据本发明的一个实施例，所述状态锁存器还用于将所述电池出现电压突变的状态发送给控制系统，所述控制系统根据所述电池出现电压突变的状态判断所述电池存在异常。
根据本发明的一个实施例，所述控制系统为终端设备的主控，所述主控在判断电池存在异常时，还控制所述终端设备发出电池存在异常的提醒信息。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种电池组件，其包括上述的电池保护板。
根据本发明实施例的电池组件，通过上述的电池保护板，能够检测电池电压是否出现突然跳变来判断电池当前是否发生异常，从而能够在电池受损时就能实时监控到，并进行有效保护，还可以实现及时进行提醒和送修，避免因电池异常带来的安全隐患，可大大提高终端设备使用时的安全性。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种终端设备，其包括上述的电池组件。
根据本发明实施例的终端设备，包括上述具有电池保护板的电池组件，能够检测电池电压是否出现突然跳变来判断电池当前是否发生异常，从而能够在电池受损时就能实时监控到，并进行有效保护，还可以实现及时进行提醒和送修，避免因电池异常带来的安全隐患，可大大提高使用安全性。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例的电池受损过程示意图；
图2为根据本发明实施例的电池保护板的方框示意图；
图3为根据本发明一个实施例的电池保护板的方框示意图；
图4为根据本发明一个实施例的电池保护板的电路示意图；
图5为根据本发明一个进一步实施例的电池保护板的电路示意图；
图6为根据本发明另一个实施例的电池保护板的电路示意图；
图7为根据本发明另一个进一步实施例的电池保护板的电路示意图；
图8为根据本发明一个实施例的受损电池与正常电池的电压监测曲线对比示意图；
图9为根据本发明一个实施例的移动终端的提醒信息的示意图；
图10为根据本发明实施例的电池组件的方框示意图；
图11为根据本发明实施例的终端设备的方框示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在描述本发明实施例提出的电池保护板、电池组件以及具有该电池组件的终端设备之前，先来描述一下通常用于终端设备的电池的结构以及其可能存在的安全隐患。
举例来说，锂离子电池主要由电芯和电池保护系统组成，其中，电芯被称为锂离子电池的“心脏”，含有正负极材料、电解液、隔离膜以及外壳，外面是电池的保护系统。电芯的正极材料为锰酸锂、钴酸锂等锂分子的材料，决定着电池的能量，负极材料为石墨。隔离膜设置在电池的正负极之间，通俗来讲，隔离膜就像一种纸，不断折叠在小小的电池盒内，隔离膜里充满了正负极材料和电解液，充电时，外部电场把正极材料里面的锂分子激活赶到负极，存储在石墨碳结构的空隙里，驱赶的锂分子越多，存储的能量就越大；放电时，把负极里的锂离子赶到正极，锂离子又变成了原有正极材料里的锂分子，如此循环往复，实现电池的充放电。
其中，隔离膜主要是用于把电芯的正负极材料完全区隔开来，一旦正负极直接接触，就会发生电池内部短路，从而带来一定的安全隐患，因此隔离膜不能太薄，太薄很容易导致隔离膜损坏。但是，随着消费者对终端设备的更高要求，例如，要求移动终端轻薄、屏幕大以及续航能力强，使得生产厂商开始寻求能量密度更高的电池。例如，通过填充更多的正负极材料来提高电池的能量密度，但是在相同体积下，填充的正负极材料越多，隔离膜就会越来越薄，而电池受到外部撞击等损伤时就很容易导致隔离膜损坏，很可能引起短路。
作为一种示例，当电池受到外界机械损伤例如挤压损伤、跌落损伤、刺破损伤时，由于隔离膜很薄，很容易导致隔离膜损坏而引起正负极间的短路，即所谓的电池内部发生短路，在短路的瞬间，电池电压会被瞬间拉低，主要原因是电池内部形成了一个局部的内短路点，电池损伤程度越高，电压被拉低的越严重。
通常，相对严重的损伤，电池内部短路面积较大，在损伤点会持续发热，直至电池电压降低至0V，如果电池电压较高，电池甚至会起火、燃烧；轻微的损伤，电池内部短路面积较小，在短路点形成短路电流，由于短路电流较大，在短路点产生较大的热量，会熔断短路点，因此电池电压又会回复到初始状态，这时电池可能与正常电池一样，可以被正常使用，但此时的电池已经存在安全隐患，在后期的使用过程中可能会随时被触发内短路，具体可如图1所示。而电池在受到外界机械损伤时，大多都是轻微损伤，这样引起内部短路的时间很短暂，并且电池内部短路很快又会恢复原状，但此时隔离膜已经局部损坏，因此，这种电池异常一般很难监控到，而这种电池异常的存在又会给终端设备带来一定的安全隐患。
作为又一种示例，在电池充放电过程中，锂离子可能在正负极产生堆积，产生堆积的时候，它会像我们看到很多东西生成晶体一样，产生一种晶枝，该晶枝会慢慢变长，在这个过程中，可能刺穿隔离膜导致电池内部短路发生，而上述一种示例中描述的由于电池受到外界机械损伤引起电池内部短暂短路后又恢复原状的情况，在这时表现的更为明显，即更容易导致电池内部短路再次发生。
一旦短路发生，在电池使用过程中，电芯内部将会产生大量的热，该热量会使电芯内部的电解液产生气化，当热量产生过快时，气化过程就会很快，电芯内部气压就会增大，当气压达到一定程度时，外壳的强度承受不了，外壳就会崩裂，引起爆炸，当遇到明火时还会发生电池起火。
另外，除了能量密度越来越高，使得隔离膜越来越薄，导致隔离膜易损坏，进而导致安全事故发生之外，快充也是电池存在安全隐患的主要原因之一。
所谓快充，顾名思义，就是对二次可充放电池的快速充电的过程。举例来说，电池的充电过程可包括涓流充电阶段、恒流充电阶段和恒压充电阶段中的一个或者多个。在涓流充电阶段，可利用电流反馈环使得在涓流充电阶段进入到电池的电流满足电池所预期的充电电流大小(譬如第一充电电流)，例如，当电压低于3.0V时，采用100mA的充电电流对电池进行预充电。在恒流充电阶段，可利用电流反馈环使得在恒流充电阶段进入电池的电流满足电池所预期的充电电流大小(譬如第二充电电流，该第二充电电流可大于第一充电电流)，例如，根据不同的电池该充电电流可以从0.1C到几C不等，其中C是指电池容量。通常在这个阶段，标准充电是采用0.1C的充电电流进行充电，而快速充电就是指在这个阶段用大于0.1C的电流进行充电，以在短时间内完成充电。在恒压充电阶段，可利用电压反馈环使得在恒压充电阶段加载到电池两端的电压满足电池所预期的充电电压大小，例如，当电池电压等于4.2V时，进入恒压充电阶段，这个阶段的充电电压恒定为4.2V，当电池逐渐充满时，充电电流会越来越小，当充电电流小于100mA时，即可判断电池充满。
其中，在恒流充电阶段，由于充电电流比较大，如充电电流可以为0.2C～0.8C，有的甚至可达到1C，并且电池的充电过程是一个电化学反应的过程，必然伴随着热量的产生，并且充电电流越大，短时间内产生的热量越多，当隔离膜出现过损伤时，很容易导致正负极短路，一旦短路发生，产生的热量就会更多，电解液发生气化，电芯内部气压增大，当气压达到一定程度时，外壳的强度承受不了，外壳就会崩裂，引起爆炸，当遇到明火时还会发生电池起火。
也就是说，一旦电池发生过内部短路的现象，就说明电池是存在异常的，此时电池也就存在一定的安全隐患，在使用过程中就可能引起安全事故发生。
本申请的发明人基于多年来对电池的不断研究和实验，发现电池在正常使用的状态下，其电压是相对比较稳定的，但是当电池受到损伤时，由于电池内部可能发生短路，从而此时电池电压会出现突然降低的现象，这种电压突变信号非常强烈。而发明人经过大量实验也验证了这一电压突变现象的存在，因此，从测试结果来看，只要电池受到损伤，电压突变的信号就会出现。
正是基于此发现以及大量实验验证，为了能够有效监测电池是否受到损伤，防止电池存在安全隐患，进而防止安全事故发生，本申请针对电池是否出现异常进行有效的安全监控和保护。
下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的电池保护板、电池组件以及终端设备。
需要说明的是，本发明实施例中所使用到的“终端设备”可包括，但不限于被设置成经由有线线路连接(如经由公共交换电话网络(PSTN)、数字用户线路(DSL)、数字电缆、直接电缆连接，以及/或另一数据连接/网络)和/或经由(例如，针对蜂窝网络、无线局域网(WLAN)、诸如DVB-H网络的数字电视网络、卫星网络、AM-FM广播发送器，以及/或另一通信终端的)无线接口接收/发送通信信号的装置。被设置成通过无线接口通信的终端可以被称为“无线通信终端”、“无线终端”以及/或“移动终端”。移动终端的示例包括，但不限于卫星或蜂窝电话；可以组合蜂窝无线电电话与数据处理、传真以及数据通信能力的个人通信系统(PCS)终端；可以包括无线电电话、寻呼机、因特网/内联网接入、Web浏览器、记事簿、日历以及/或全球定位系统(GPS)接收器的PDA；以及常规膝上型和/或掌上型接收器或包括无线电电话收发器的其它电子装置。
图2为根据本发明实施例的电池保护板的方框示意图。如图2所示，该电池保护板11包括本体(图中未示出)、设置在本体之上的电压突变检测电路12、电池保护单元13。
其中，电压突变检测电路12用于检测电池电压是否发生突变，并在电池电压发生突变时输出突变信号至电池保护单元13，电池保护单元13与电压突变检测电路12的输出端相连，电池保护单元13用于在接收到突变信号时判断电池受到损坏，并对电池进行保护，例如可切断电池的供电线路，或者将电池受到损坏的信息发送给终端设备，通过终端设备来限制电池的使用，实现对电池的有效保护，防止安全隐患的发生。
根据本发明的一个实施例，如图3所示，上述的电池保护板11还包括：设置在本体之上的电流检测电路14，电流检测电路14用于检测电池耗电流，并在电池耗电流小于预设电流阈值时输出低电流信号至电池保护单元13，以便电池保护单元13根据低电流信号和突变信号判断电池受到损坏。
也就是说，电池保护单元13同时接收到低电流信号和突变信号时，表示电池电压发生突变不是因为系统负载突然变大导致的电压瞬间跌落，而是由电池受损引起的电压瞬间跌落，从而可降低检测误差，提高判断精度。
在本发明的实施例中，可通过硬件电路来实现电压突变检测。具体地，如图4所示，电压突变检测电路12包括：第一电阻R1、第一电容C1、第一差分放大器X1和第一反相器U1。其中，第一电阻R1的一端与电池的正极相连，第一电容C1的一端与第一电阻的另一端相连且具有第一节点，第一电容C1的另一端接地，第一差分放大器X1的负输入端与第一节点相连，第一差分放大器X1的正输入端与电池的正极相连，第一反相器U1的输入端与第一差分放大器X1的输出端相连，第一反相器U1的输出端作为电压突变检测电路12的输出端。
进一步地，为了提高电路可靠性和检测精度，如图5所示，电压突变检测电路12还包括第二电阻R2和第三电阻R3，第二电阻R2与第一电容C1并联，第三电阻R3的一端与电池的正极相连，第三电阻R3的另一端与第一差分放大器X1的正输入端相连。
其中，当电池在正常使用过程中时，其电压相对比较稳定，第一差分放大器X1的正输入端和负输入端的电压保持稳定，且第一差分放大器X1的正输入端电压大于第一差分放大器X1的负输入端电压，第一差分放大器X1可持续输出高电平，第一反相器U1输出低电平，电池保护单元13接收到低电平时，判断电池未出现电压瞬间跌落，电池未受到损坏，处于正常状态；当电池电压发生突变时，由于第一电容C1的存在，第一差分放大器X1的负输入端电压会维持一定时间不变，而第一差分放大器X1的正输入端电压会直接跳变，第一差分放大器X1发生翻转，输出低电平，第一反相器U1输出高电平，电池保护单元13接收到高电平时，判断电池出现电压瞬间跌落，电池当前受到损坏，存在异常，电池保护单元13需要对电池进行保护，防止安全隐患的发生。
在本发明的一个实施例中，如图4或图5所示，电流检测电路14包括：第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第三差分放大器X3、第十一电阻R11、第四比较器X4和第二反相器U2。其中，第八电阻R8的一端与电池的负极相连，第八电阻R8的另一端通过系统负载连接到电池的正极，第八电阻R8为检流电阻；第九电阻R9的一端与第八电阻R8的一端相连，第十电阻R10的一端与第八电阻R8的另一端相连，第三差分放大器X3的负输入端与第九电阻R9的另一端相连，第三差分放大器X3的正输入端与第十电阻R10的另一端相连，第十一电阻R11连接在第三差分放大器X3的负输入端与输出端之间；第四比较器X4的正输入端与第三差分放大器X3的输出端相连，第四比较器X4的负输入端与参考电压提供端相连，第二反相器U2的输入端与第四比较器X4的输出端相连，第二反相器U2的输出端作为电流检测电路14的输出端。
如图4或图5所示，电流检测电路14通过检流电阻R8检测电池耗电流，这样在电压突变检测电路12输出突变信号即第一反相器U1输出高电平时，如果流过检流电阻R8的电池耗电流大于等于预设电流阈值，则表示系统负载突然变大，第四比较器X4的正输入端电压大于负输入端的参考电压，第四比较器X4输出高电平，经过第二反相器U2反相后输出低电平，电池保护单元13同时接收到电压突变检测电路12输出的高电平和电流检测电路14输出的低电平，判断电池电压发生突变是因为系统负载突然变大导致的电压瞬间跌落，不是由电池受损引起的电压瞬间跌落；在电压突变检测电路12输出突变信号即第一反相器U1输出高电平时，如果流过检流电阻R8的电池耗电流小于预设电流阈值，则表示系统负载没有发生突然变大，第四比较器X4的正输入端电压小于负输入端的参考电压，第四比较器X4输出低电平，经过第二反相器U2反相后输出高电平，电池保护单元13同时接收到电压突变检测电路12输出的高电平和电流检测电路14输出的高电平，判断电池电压发生突变不是因为系统负载突然变大导致的电压瞬间跌落，而是由电池受损引起的电压瞬间跌落。
因此，通过增加电流检测电路14，可以降低检测误差，提高判断精度。
根据本发明的另一个实施例，如图6所示，电压突变检测电路12包括：第四电阻R4、第五电阻R5、第二电容C2、第二差分放大器X2。其中，第四电阻R4的一端与电池的正极相连，第五电阻R5的一端与电池的正极相连，第二电容C2的一端与第五电阻的另一端相连且具有第二节点，第二电容C2的另一端接地；第二差分放大器X2的负输入端与第四电阻R4的另一端相连，第二差分放大器X2的正输入端与第二节点相连，第二差分放大器X2的输出端作为电压突变检测电路12的输出端。
进一步地，为了提高电路可靠性和检测精度，如图7所示，电压突变检测电路12还包括第六电阻R6和第七电阻R7，第六电阻R6连接在第二差分放大器X2的负输入端与输出端之间，第七电阻R7与第二电容C2并联。
其中，当电池在正常使用过程中时，其电压相对比较稳定，第二差分放大器X2的正输入端和负输入端的电压保持稳定，且第二差分放大器X2的正输入端电压小于第二差分放大器X2的负输入端电压，第二差分放大器X2持续输出低电平，电池保护单元13接收到低电平时，判断电池未出现电压瞬间跌落，电池未受到损坏，处于正常状态；当电池电压发生突变时，由于第二电容C2的存在，第二差分放大器X2的正输入端电压会维持一定时间不变，而第二差分放大器X2的负输入端电压会直接跳变，第二差分放大器X2发生翻转，输出高电平，电池保护单元13接收到高电平时，判断电池出现电压瞬间跌落，电池当前受到损坏，存在异常，电池保护单元13需要对电池进行保护，防止安全隐患的发生。
在本发明的一个实施例中，如图6或图7所示，电流检测电路14包括：第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第三差分放大器X3、第十一电阻R11、第四比较器X4和第二反相器U2。其中，第八电阻R8的一端与电池的负极相连，第八电阻R8的另一端通过系统负载连接到电池的正极，第八电阻R8为检流电阻；第九电阻R9的一端与第八电阻R8的一端相连，第十电阻R10的一端与第八电阻R8的另一端相连，第三差分放大器X3的负输入端与第九电阻R9的另一端相连，第三差分放大器X3的正输入端与第十电阻R10的另一端相连，第十一电阻R11连接在第三差分放大器X3的负输入端与输出端之间；第四比较器X4的正输入端与第三差分放大器X3的输出端相连，第四比较器X4的负输入端与参考电压提供端相连，第二反相器U2的输入端与第四比较器X4的输出端相连，第二反相器U2的输出端作为电流检测电路14的输出端。
如图6或图7所示，电流检测电路14通过检流电阻R8检测电池耗电流，这样在电压突变检测电路12输出高电平时，如果流过检流电阻R8的电池耗电流大于等于预设电流阈值，则表示系统负载突然变大，第四比较器X4的正输入端电压大于负输入端的参考电压，第四比较器X4输出高电平，经过第二反相器U2反相后输出低电平，电池保护单元13同时接收到电压突变检测电路12输出的高电平和电流检测电路14输出的低电平，判断电池电压发生突变是因为系统负载突然变大导致的电压瞬间跌落，不是由电池受损引起的电压瞬间跌落；在电压突变检测电路12输出高电平时，如果流过检流电阻R8的电池耗电流小于预设电流阈值，则表示系统负载没有发生突然变大，第四比较器X4的正输入端电压小于负输入端的参考电压，第四比较器X4输出低电平，经过第二反相器U2反相后输出高电平，电池保护单元13同时接收到电压突变检测电路12输出的高电平和电流检测电路14输出的高电平，判断电池电压发生突变不是因为系统负载突然变大导致的电压瞬间跌落，而是由电池受损引起的电压瞬间跌落。
因此，通过增加电流检测电路14，可以降低检测误差，提高判断精度。
根据本发明的一个实施例，如图4、图5、图6或图7所示，电池保护单元13包括：与门U3和状态锁存器131，与门U3的第一输入端与电压突变检测电路12的输出端相连，与门U3的第二输入端与电流检测电路14的输出端相连，与门U3对突变信号和低电流信号进行与计算以输出电池电压发生突变的状态信号，状态锁存器131与与门U3的输出端相连，状态锁存器131用于根据电池电压发生突变的状态信号对电池出现电压突变的状态进行锁存，以便根据电池出现电压突变的状态对电池进行保护。
也就是说，在与门U3同时接收到电压突变检测电路12输出的高电平和电流检测电路14输出的高电平时，与门U3输出高电平，状态锁存器131接收到高电平时对电池出现电压突变的状态进行锁存，以便其他控制电路可以读取到电池出现电压突变的状态信息，从而判断电池出现过因受损而引起的电压瞬间跳变，判断电池存在异常，进而可对电池进行有效的安全保护，防止安全隐患的发生，确保电池使用安全。
在本发明的实施例中，发明人经过大量测试和实验发现，电池在正常使用过程中，其电压相对比较稳定，但是，一旦电池受到外界机械损伤例如跌落、撞击、挤压、刺破等，此时电池电压就会出现突变现象。因此，本发明实施例的电池保护板，通过电压突变检测电路12检测电池电压是否发生电压突变，来监控电池当前是否受到损伤，一旦检测到电池电压发生电压突变，则说明电池此时受到损伤，发生内部短路，并判断电池当前发生异常，存在一定的安全隐患。
具体而言，根据本发明的一个实施例，电池损伤过程中的电压监控如图8所示。其中，曲线1表示电池轻微损伤时的电压变化曲线，曲线2表示电池严重损伤时的电压变化曲线，曲线3表示电池正常未受到损伤时的电压变化曲线。从曲线1可知，电池轻微损伤时电池电压瞬间从3.8V跳变到3.63V后又恢复到3.8V左右，从曲线2可知，电池严重损伤时电池电压瞬间从3.8V跳变到3.51V后又恢复到将近3.8V，从曲线3可知，电池正常未受到损伤时电池电压基本稳定在3.8V不变，因此，对比曲线1、曲线2和曲线3可知，一旦电池受到外界机械损伤例如跌落、撞击、挤压、刺破等，此时电池电压就会出现突变现象，即出现瞬间跌落，并且根据受损程度的不同，电压跌落的幅度也不同，本发明实施例的电池保护板通过检测电池电压是否发生电压瞬间跌落，来监控电池当前是否受到损伤，而一旦检测到电池电压发生瞬间跌落，则判定电池此时受到损伤，发生内部短路，并确定电池当前发生异常，存在一定的安全隐患，对电池进行有效的保护。
根据本发明的一个实施例，状态锁存器131还用于将所述电池出现电压突变的状态发送给控制系统20，控制系统20根据所述电池出现电压突变的状态判断所述电池存在异常。
其中，控制系统20可以为终端设备的主控，主控在判断电池存在异常时，还控制终端设备发出电池存在异常的提醒信息。
因此，本发明实施例的电池保护板，通过电压突变检测电路检测电池电压是否出现突然跳变来判断电池是否受到损坏，从而能够在电池受损时就能实时监控到，并对电池进行有效保护，同时还可实现及时进行提醒和送修，避免因电池异常带来的安全隐患，大大提高了终端设备使用时的安全性。
举例来说，当终端设备的主控判断电池存在异常时，需要对用户进行提醒。作为一种示例，如图9所示，可通过提醒信息“电池安全消息：尊敬的客户，目前您的电池由于受损而处于异常状态，为了您的安全使用，请您到***的客服网点进行检测维修，谢谢！”对用户进行提醒；作为又一种示例，在通过图9所示的提醒信息对用户进行提醒时，还可通过移动终端上的指示灯闪烁来对用户进行提醒，例如，以较快的频率控制指示灯发出红光闪烁；作为又一种示例，还可以通过终端设备中的语音播报功能对用户进行提醒。
一般情况下，当用户看到上述提醒信息时，会及时到相应客服网点进行检测维修，但是也有些用户在看到该消息时，并不清楚问题的严重性，所以很可能将该消息进行忽略，并继续正常使用，所以此时可对用户进行多次提醒，例如，可以对用户进行至少三次提醒。而如果多次提醒后用户仍未进行处理，此时可限制终端设备的某些功能。
举例而言，通常情况下，终端设备中的应用程序的耗电量越小，在电池使用时，发热量就会小，例如仅开启聊天工具且未进行视频聊天，此时电池耗电量小，电池发热量少，电池发生危险的可能性相对较小，而当应用程序的耗电量比较大时，例如观看视频、玩游戏等，此时电池耗电量大，电池发热量大，很容易发生安全事故，因此，当判断电池存在异常时，可禁止耗电量大的视频软件、游戏软件、应用程序等的使用，或者直接禁止整个系统启动，以防止发生安全事故，并在终端设备的显示屏上显示“电池存在安全隐患，禁止系统启动，请到***的客服网点进行检测维修，谢谢配合！”，以对用户进行提醒，又或者控制系统关机，并无法启动。
另外，由于电池充电过程中也会产生热，尤其是在快充的状态下，短时间内产生的热量更多，因此在判断电池存在异常时，还禁止对电池进行快速充电，严重的情况下禁止用户对电池充电，以防止发生安全事故，并在终端设备的显示屏上显示“由于电池受损，因此禁止对电池进行充电，还请***的客服网点进行检测维修，谢谢配合！”，以对用户进行提醒。
综上所述，根据本发明实施例的电池保护板，通过在保护板本体之上设置电压突变检测电路来检测电池电压是否发生突变，并在电池电压发生突变时输出突变信号至电池保护单元，电池保护单元在接收到突变信号时判断电池受到损坏，并对电池进行有效保护，避免因电池受损而带来安全隐患，即言，电池当前受到损伤时，电池电压会出现突然跳变，本发明实施例的电池保护板通过检测电池电压是否出现突然跳变来判断电池当前是否发生异常，从而能够在电池受损时就能实时监控到，并进行有效保护，还可以实现及时进行提醒和送修，避免因电池异常带来的安全隐患，可大大提高终端设备使用时的安全性。
如图10所示，本发明实施例还提出了一种电池组件100，其包括上述的电池保护板11。
并且，该电池组件包括电池电芯等，这里就不再详细赘述。
根据本发明实施例的电池组件，通过上述的电池保护板，能够检测电池电压是否出现突然跳变来判断电池当前是否发生异常，从而能够在电池受损时就能实时监控到，并进行有效保护，还可以实现及时进行提醒和送修，避免因电池异常带来的安全隐患，可大大提高终端设备使用时的安全性。
此外，如图11所示，本发明的实施例还提出了一种终端设备200，其包括上述的电池组件100。
根据本发明实施例的终端设备，包括上述具有电池保护板的电池组件，能够检测电池电压是否出现突然跳变来判断电池当前是否发生异常，从而能够在电池受损时就能实时监控到，并进行有效保护，还可以实现及时进行提醒和送修，避免因电池异常带来的安全隐患，可大大提高使用安全性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
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。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种电池保护板，其特征在于，包括：
本体；
设置在所述本体之上的电压突变检测电路和电流检测电路，所述电压突变检测电路用于检测电池电压是否发生突变、并在所述电池电压发生突变时输出突变信号，所述电流检测电路用于检测电池耗电流、并在所述电池耗电流小于预设电流阈值时输出低电流信号；
电池保护单元，所述电池保护单元与所述电压突变检测电路的输出端相连，所述电池保护单元用于在接收到所述突变信号时判断电池受到损坏，并对所述电池进行保护；
所述电池保护单元包括与门和状态锁存器，所述与门的第一输入端与所述电压突变检测电路的输出端相连，所述与门的第二输入端与所述电流检测电路的输出端相连，所述与门用于根据所述突变信号和所述低电流信号输出所述电池电压发生突变的状态信号，所述电池电压发生突变的状态信号用于指示所述电池受到损坏；所述状态锁存器与所述与门的输出端相连，所述状态锁存器用于根据所述电池电压发生突变的状态信号对所述电池出现电压突变的状态进行锁存，以便根据所述电池出现电压突变的状态对所述电池进行保护，所述状态锁存器还用于将所述电池出现电压突变的状态发送给控制系统，所述控制系统用于在根据所述电池出现电压突变的状态确定所述电池存在异常时，控制终端设备发出电池存在异常的提醒信息。
2.根据权利要求1所述的电池保护板，其特征在于，所述电压突变检测电路包括：
第一电阻，所述第一电阻的一端与所述电池的正极相连；
第一电容，所述第一电容的一端与所述第一电阻的另一端相连且具有第一节点，所述第一电容的另一端接地；
第一差分放大器，所述第一差分放大器的负输入端与所述第一节点相连，所述第一差分放大器的正输入端与所述电池的正极相连；
第一反相器，所述第一反相器的输入端与所述第一差分放大器的输出端相连，所述第一反相器的输出端作为所述电压突变检测电路的输出端。
3.根据权利要求2所述的电池保护板，其特征在于，所述电压突变检测电路还包括：
第二电阻，所述第二电阻与所述第一电容并联；
第三电阻，所述第三电阻的一端与所述电池的正极相连，所述第三电阻的另一端与所述第一差分放大器的正输入端相连。
4.根据权利要求1所述的电池保护板，其特征在于，所述电压突变检测电路包括：
第四电阻，所述第四电阻的一端与所述电池的正极相连；
第五电阻，所述第五电阻的一端与所述电池的正极相连；
第二电容，所述第二电容的一端与所述第五电阻的另一端相连且具有第二节点，所述第二电容的另一端接地；
第二差分放大器，所述第二差分放大器的负输入端与所述第四电阻的另一端相连，所述第二差分放大器的正输入端与所述第二节点相连，所述第二差分放大器的输出端作为所述电压突变检测电路的输出端。
5.根据权利要求4所述的电池保护板，其特征在于，所述电压突变检测电路还包括：
第六电阻，所述第六电阻连接在所述第二差分放大器的负输入端与输出端之间；
第七电阻，所述第七电阻与所述第二电容并联。
6.根据权利要求1、3、5中任一所述的电池保护板，其特征在于，所述电流检测电路包括：
第八电阻，所述第八电阻的一端与所述电池的负极相连，所述第八电阻的另一端通过系统负载连接到所述电池的正极；
第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第八电阻的一端相连；
第十电阻，所述第十电阻的一端与所述第八电阻的另一端相连；
第三差分放大器，所述第三差分放大器的负输入端与所述第九电阻的另一端相连，所述第三差分放大器的正输入端与所述第十电阻的另一端相连；
第十一电阻，所述第十一电阻连接在所述第三差分放大器的负输入端与输出端之间；
第四比较器，所述第四比较器的正输入端与所述第三差分放大器的输出端相连，所述第四比较器的负输入端与参考电压提供端相连；
第二反相器，所述第二反相器的输入端与所述第四比较器的输出端相连，所述第二反相器的输出端作为所述电流检测电路的输出端。
7.根据权利要求1所述的电池保护板，其特征在于，所述控制系统为所述终端设备的主控。
8.一种电池组件，其特征在于，包括根据权利要求1-7中任一项所述的电池保护板。
9.一种终端设备，其特征在于，包括根据权利要求8所述的电池组件。
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