CN109120037A - 一种电池管理方法、电路、电池包及电动工具 - Google Patents

一种电池管理方法、电路、电池包及电动工具 Download PDF

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刘红新
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially

Abstract

本发明实施例涉及电池技术领域,公开了一种电池管理方法、电路、电池包及电动工具。该电池管理电路包括:供电电路、唤醒电路、自锁电路、控制电路、充放电电路和控制器,电池组、供电电路、控制电路依次连接成回路,控制电路连接供电电路、充放电电路,充放电电路连接电池组,控制器连接控制电路、自锁电路,供电电路连接自锁电路、唤醒电路;唤醒电路用于当接收到触发信号,唤醒控制器;控制器用于:控制自锁电路使供电电路锁定为导通状态;控制控制电路导通充放电电路并检测电池组的电压是否变化;若预设时间内电池组的电压无变化,控制自锁电路停止工作,使供电电路断开。通过以上方式,本实施例通过硬件方案电路设计实现零功耗,能够有效降低成本。

Description

一种电池管理方法、电路、电池包及电动工具
技术领域
本发明涉及电池技术领域,具体涉及一种电池管理方法、电路、电池包及电动工具。
背景技术
随着社会的进步,便携式电动工具在我们的生活中应用越来越广泛,作为其电力来源的电池技术也不断发展。从环境保护和重复性使用方面考虑,二次电池的需求量日益增长,而锂电池凭借其独特的优点,如能量密度高、使用寿命长、放电电压高和无记忆效应等,成为便携式电动工具的理想电池。为了满足便携式电动工具对电压和容量的需求,可以用锂电池组来供电。
为了延长锂电池组的使用寿命,使能源得到有效充分利用,需要对锂电池组保护板做“零功耗”电路设计,使得电池包(包括锂电池组和锂电池组保护板)未被使用时进入休眠模式,静态功耗为0;当插入充电器时,电池包唤醒进行充电;当插入整机闭合开关时,电池包唤醒,整机开始工作。
发明人在实现本发明实施例的过程中发现,目前的电池管理技术通过复杂的软件程序对锂电池组进行供电输出控制,从而实现锂电池组保护板的零功耗,这种软件控制方式使得生产成本较高。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明目的在于提供一种电池管理方法、电路、电池包及电动工具,能够通过硬件方案电路设计实现零功耗,进而有效降低成本。
为了实现上述目的,本发明实施例公开了如下技术方案:
本发明提供了一种电池管理电路,用于电池组,所述电池管理电路包括:供电电路、唤醒电路、自锁电路、控制电路、充放电电路和控制器,所述供电电路、所述控制电路分别与所述电池组连接,所述控制电路与所述供电电路连接,所述控制电路还与所述充放电电路连接,所述充放电电路与所述电池组连接,所述控制器分别与所述控制电路、所述自锁电路连接,所述供电电路还分别与所述自锁电路、所述唤醒电路连接;所述唤醒电路用于当接收到触发信号时,导通所述供电电路,使所述电池组与所述控制电路导通,以使所述电池组通过所述控制电路为所述控制器供电,从而唤醒所述控制器;所述控制器用于:当被唤醒后,控制所述自锁电路工作,以使所述供电电路锁定为导通状态;控制所述控制电路导通所述充放电电路,并控制所述控制电路检测所述电池组的电压是否变化;若预设时间内所述电池组的电压无变化,则控制所述自锁电路停止工作,以使所述供电电路断开。
在一些实施例中,所述控制器还与所述唤醒电路连接;所述唤醒电路还用于当再次接收到所述触发信号时,发送休眠信号至所述控制器;所述控制器还用于根据所述休眠信号,控制所述自锁电路停止工作,以使所述供电电路断开。
在一些实施例中,所述供电电路包括:第一二极管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容和第一晶体管;所述第一二极管的正极与所述电池组连接,所述第一二极管的负极与所述第一电阻的一端连接,所述第一电阻的另一端与所述第一晶体管的第三端连接,所述第一晶体管的第一端与所述控制电路连接,所述第一晶体管的第二端分别与所述自锁电路、所述唤醒电路连接,所述第一电容的一端与所述第一晶体管的第三端连接,所述第一电容的另一端接地,所述第二电阻的一端与所述第一晶体管的第三端连接,所述第二电阻的另一端与所述第一晶体管的第二端连接,所述第二电容的一端与所述第一晶体管的第一端连接,所述第二电容的另一端接地。
在一些实施例中,所述自锁电路包括:第三电阻、第四电阻和第二晶体管;所述第三电阻的一端与所述第一晶体管的第二端连接,所述第三电阻的另一端与所述第二晶体管的第一端连接,所述第二晶体管的第三端接地,所述第二晶体管的第二端与所述第四电阻的一端连接,所述第四电阻的另一端与所述控制器连接。
在一些实施例中,所述唤醒电路包括:第五电阻、第六电阻、开关、第一稳压管、第八电容和第十二电阻;所述第五电阻的一端与所述第一晶体管的第二端连接,所述第五电阻的另一端与所述开关的一端连接,所述开关的另一端与所述第一稳压管的负极连接,所述第一稳压管的正极接地,所述开关的另一端还与所述第六电阻的一端连接,所述第六电阻的另一端与所述控制器连接,所述第六电阻的另一端通过所述第八电容接地,所述第六电阻的另一端通过所述第十二电阻接地。
在一些实施例中,所述充放电电路包括第三晶体管和第四晶体管;所述第三晶体管的第一端与所述第四晶体管的第一端连接,所述第三晶体管的第二端、所述第四晶体管的第二端分别与所述控制电路连接,所述第三晶体管的第三端与所述电池组,所述第三晶体管的第三端接地;所述第四晶体管的第三端用于连接充电负极,所述第三晶体管的第一端用于连接放电负极。
在一些实施例中,所述电路还包括保护电路,所述控制电路通过所述保护电路与所述电池组连接。
在一些实施例中,所述电路还包括指示灯,所述指示灯与所述控制器连接;所述控制器还用于:根据所述电池组的电压,控制所述指示灯显示所述电池组的电量状态;所述控制器还用于:若所述电池组的电压有变化,控制所述指示灯闪烁。
本发明还提供了一种电池管理方法,应用于上述的电池管理电路,所述电池管理电路与电池组连接,所述方法包括:当被唤醒后,控制所述自锁电路工作,以使所述供电电路锁定为导通状态;控制所述控制电路导通所述充放电电路,并控制所述控制电路检测所述电池组的电压是否变化;若预设时间内所述电池组的电压无变化,则控制所述自锁电路停止工作,以使所述供电电路断开。
在一些实施例中,所述方法还包括:若预设时间内所述电池组的电压有变化,若所述电池组的电压变化量为正,判定所述电池组正在充电;若所述电池组的电压变化量为负,判定所述电池组正在放电。
本发明还提供了一种电池包,包括电池组和上述的电池管理电路,所述电池组与所述电池管理电路连接。
本发明还提供了一种电动工具,包括充电器、用电整机和上述的电池包,所述充电器与所述电池包连接,所述充电器用于对所述电池包进行充电,所述用电整机与所述电池包连接,所述电池包用于为所述用电整机供电。
本发明实施例的有益效果是:区别于现有技术的情况下,本发明实施例提供的一种电池管理电路通过唤醒电路导通供电电路,从而电池组通过控制电路为控制器供电,唤醒控制器,控制器自锁电路将供电电路锁定导通,并导通充放电电路,同时通过控制电路检测电池组的电压是否变化,当预设时间内电池组的电压无变化时,控制自锁电路停止工作,使供电电路断开,电池组对控制器的供电断开,控制器断电,从而通过硬件方案电路设计实现零功耗,能够有效降低成本。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
图1为本发明实施例提供的电动工具的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的电池包的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的电池管理电路的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的电池管理电路的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的电池管理方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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做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。
此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在电池管理系统(Battery Management System,BMS)领域中,当充电器没有接入锂电池组时,需要锂电池组自行地为锂电池保护板供电。当保护板处于待机状态时,会消耗锂电池本身的电量,当保护板将锂电池组本身剩余的电量消耗掉,使锂电池组的电压非常低,会造成电池损坏。
目前的电池管理技术通过设置微控制器检测锂电池组的放电电压及放电电流的变化从而判断电池的工作状态,并通过检测电池组的电压值变化,控制电池组的供电输出,以当电池组不处于放电状态时切断电池组对保护板的供电,从而实现零功耗。但这种控制方式,不仅需要在电池包使用软件方案电路设计,还需要在充电器和用电整机也使用软件方案电路设计,使得电动工具(包括电池包、充电器和用电整机)生产成本较高。
基于此,本发明实施例提供一种电池管理方法、电路、电池包及电动工具,通过采用硬件方案电路设计实现零功耗,能够有效降低成本。
本发明实施例的电池管理电路可以作为其中一个功能单元,独立设置在电池包或电池管理系统中,也可以作为整合成一个功能模块进行使用。
具体地,下面结合附图,对本发明实施例作进一步阐述。
图1为本发明实施例提供的电动工具的结构示意图。如图1所示,电动工具400包括充电器410、用电整机420和电池包300,充电器410与电池包300连接,充电器300用于对电池包300进行充电,用电整机420与电池包300连接,电池包300用于为用电整机420供电。其中,用电整机420可以为电钻、电动扳手、电动螺丝刀、电钻等等,用电整机420通过连接电池包300获得电能,当电池包300没电时,电池包300与充电器410连接进行充电。
图2为本发明实施例提供的电池包的结构示意图。如图2所示,电池包300包括电池组200和电池管理电路100,电池组200与电池管理电路100电路进行连接,从而电池管理电路100对电池组200的充放电进行控制,并且在电池包300不被使用(没有进行充放电)时,电池管理电路100自动进入零功耗模式,以切断电池组200对电池管理电路100的供电。其中,电池组200可以为锂电池组等等,在本实施例中,电池组200为锂电池组。其中,电池管理电路100可以制作成PCB板,作为电池组200的保护板,并与电池组200置于同一壳体内。
图3为本发明实施例提供的电池管理电路的结构示意图。如图3所示,电池管理电路100包括:供电电路110、唤醒电路120、自锁电路130、控制电路140、充放电电路150和控制器160。
其中,供电电路110、控制电路140分别与电池组200连接,控制电路140与供电电路110连接,使得供电电路110、电池组200、控制电路140形成回路;控制电路140还与充放电电路150连接,充放电电路150与电池组200连接;控制器160分别与控制电路140、自锁电路130连接,供电电路110还分别与自锁电路130、唤醒电路120连接。可选地,控制器160还与唤醒电路120连接。
具体地,请参阅图3和图4,供电电路110的第一端与电池组200的正极连接,供电电路110的第二端与控制电路140连接,从而当供电电路110导通时,使电池组200为控制电路140供电,当供电电路110断开时,使电池组200停止为控制电路140供电。供电电路110的第一端还用于连接充电器或者外部设备,从而连接充电器的充电正极或者外部设备的放电正极。供电电路110的第三端分别与自锁电路130和唤醒电路120连接。
具体地,供电电路110包括第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2和第一晶体管Q1。第一二极管D1的正极与电池组200的正极连接,第一二极管D1的负极与第一电阻R1的一端连接,第一电阻R1的另一端与第一晶体管Q1的第三端连接,第一晶体管Q1的第一端与控制电路140连接,第一晶体管Q1的第二端分别与自锁电路130、唤醒电路120连接,第一电容C1的一端与第一晶体管Q1的第三端连接,第一电容C1的另一端接地,第二电阻R2的一端与第一晶体管Q1的第三端连接,第二电阻R2的另一端与第一晶体管Q1的第二端连接,第二电容C2的一端与第一晶体管Q1的第一端连接,第二电容C2的另一端接地。
可选地,第一晶体管Q1为PNP型三极管,第一晶体管Q1的第一端为三极管的集电极,第一晶体管Q1的第二端为三极管的基极,第一晶体管Q1的第三端为三极管的发射极。当然,在一些其他实施例中,第一晶体管Q1还可以为MOS管或者其他功能相同的电路。
其中,第一二极管D1的正极为供电电路110的第一端,第一晶体管Q1的第一端为供电电路110的第二端,第一晶体管Q1的第二端为供电电路110的第三端。
其中,该电池管理电路100还包括充电正极/放电正极端子B+/CH+,充电正极/放电正极端子B+/CH+与电池组200的正极连接,充电正极/放电正极端子B+/CH+用于连接充电正极或放电正极,当电池管理电路100应用于电动工具中的电池包时,充电正极可以为电动工具中的充电器的正极,从而通过充电器为电池包充电,放电正极可以为电动工具中的用电整机中的正极,从而通过电池包为用电整机供电。可选地,充电正极/放电正极端子B+/CH+也可以为两个不同的端子,两个不同的端子分别与电池组200的正极连接。
唤醒电路120的第一端与供电电路110的第三端连接,唤醒电路120的第二端接地。唤醒电路120用于当接收到触发信号时,导通供电电路110,使电池组200与控制电路140导通,以使电池组200通过控制电路140为控制器140供电,从而唤醒控制器140。
可选地,唤醒电路120的第三端与控制器160连接,唤醒电路120还用于当再次接收到触发信号时,发送休眠信号至控制器160。
具体地,唤醒电路120包括第五电阻R5、第六电阻R6、开关BSW、第一稳压管ZD1、第八电容C8和第十二电阻R12。第五电阻R5的一端与第一晶体管Q1的第二端连接,第五电阻R5的另一端与开关BSW的一端连接,开关BSW的另一端与第一稳压管ZD1的负极连接,第一稳压管ZD1的正极接地,开关BSW的另一端还与第六电阻R6的一端连接,第六电阻R6的另一端与控制器160连接,第六电阻R6的另一端通过第八电容C8接地,第六电阻R6的另一端通过第十二电阻R12接地。
其中,第五电阻R5的一端为唤醒电路120的第一端,第一稳压管ZD1的正极为唤醒电路120的第二端,第六电阻R6的另一端为唤醒电路120的第三端。
其中,开关BSW为触发开关,触发开关被按下之后会立即弹起。开关BSW用于接收触发信号,当触按开关BSW时,则开关BSW接收到触发信号,第五电阻R5通过开关BSW与第一稳压管ZD1导通,从而唤醒控制器160,控制器160控制自锁电路130工作;当再次触按开关BSW时,则开关BSW再次接收到触发信号,向控制器160发送休眠信号,从而控制器160根据控制信号控制自锁电路130停止工作。
在本实施例中,触按开关BSW,则唤醒电路120接收到触发信号,瞬时电流流向依次为:电池组200、第一二极管D1、第一电阻R1、第一晶体管Q1的发射极、第一晶体管Q1的基极、第五电阻R5、开关BSW、第一稳压管ZD1、地,使得第一晶体管Q1的基极为低电平,从而第一晶体管Q1导通,则电池组200通过供电电路110向控制电路140供电,以使控制电路140向控制器160供电进而唤醒控制器160。当控制器160处于唤醒状态,再次触按开关BSW,唤醒电路120输出一个上升沿信号至控制器160,控制器160控制自锁电路130断开。
自锁电路130的第一端与控制器160连接,自锁电路130的第二端与供电电路110的第三端连接,自锁电路130的第三端接地。自锁电路130用于在控制器160的控制下,将供电电路110锁定为导通状态。
具体地,自锁电路130包括第三电阻R3、第四电阻R4和第二晶体管Q2。第三电阻R3的一端与第一晶体管Q1的第二端连接,第三电阻R3的另一端与第二晶体管Q2的第一端连接,第二晶体管Q2的第三端接地,第二晶体管Q2的第二端与第四电阻R4的一端连接,第四电阻R4的另一端与控制器160连接。
其中,自锁电路130的第一端为第四电阻R4的另一端,自锁电路130的第二端为第三电阻R3的一端,自锁电路130的第三端为第二晶体管Q2的第三端。
可选地,第二晶体管Q2为NPN型三极管,第二晶体管Q2的第一端为三极管的集电极,第二晶体管Q2的第二端为三极管的基极,第二晶体管Q2的第三端为三极管的发射极。当然,在一些其他实施例中,第二晶体管Q2还可以为MOS管或者其他功能相同的电路。
在本实施例中,当自锁电路130的第一端接收到控制器160的高电平信号时,第二晶体管Q2的基极为高电平,则第二晶体管Q2的集电极和发射极导通,则自锁电路130的第二端输出低电平,从而自锁电路130工作,将供电电路110锁定为导通状态;当自锁电路130的第一端接收到控制器160的低电平信号时,第二晶体管Q2的基极为低电平,第二晶体管Q2的集电极和发射极不导通,从而自锁电路130停止工作,以使供电电路110断开。
控制电路140可以为集成电路芯片,例如德州仪器的bq769x0,系列稳健耐用型模拟前端(AFE)器件,其通常用作针对下一代高功率系统(例如,轻型电动车辆、电动工具和不间断电源)的完整电池组监控和保护解决方案的一部分。
在本实施例中,请再参阅图4,控制电路140的第1个电池负极端子检测电压引脚VC0接地,第1个电池正极端子检测电压引脚VC1、第2个电池正极端子检测电压引脚VC2……第n个电池正极端子检测电压引脚VCn分别与电池组200中的各电池单元连接(连接的引脚个数根据电池组200的电池单元的个数决定),控制电路140的放电驱动引脚DSG、充电驱动引脚CHG分别与充放电电路150连接,控制电路140的输出LDO的输入源引脚REGSRC与供电电路110的第二端连接,控制电路140的输出LDO引脚REGOUT与控制器160的电压引脚VDD连接,并且,控制电路140的其他通信引脚通过COM与控制器140连接,从而进行通信。其中,图4中的控制电路140省略了其他引脚及外围电路,其其他引脚及外围电路可根据实际使用情况进行相应的设置。
其中,当控制电路140将放电驱动引脚DSG、充电驱动引脚CHG均设置为高电平时,则控制电路140导通充放电电路150,此时可对电池组200充电或者放电。控制电路140通过各个检测电压引脚检测电池组200中单电池的电压变化,从而检测电池组200的电压是否变化,例如,当对电池组200充电时,单电池的电压增量+△V/T逐渐变小,当单电池的电压增量+△V/T变为0时,则电池组200充电饱和;当对电池组200放电时,单电池的电压减量-△V/T逐渐变小,当单电池的电压减量-△V/T变为0时,则电池组200放电完成。
其中,当供电电路110导通时,控制电路140通过输出LDO的输入源引脚REGSRC从电池组200输入电源,并通过输出LDO引脚REGOUT输出至控制器160,从而使电池组200通过控制电路140为控制器160供电。
充放电电路150的第一控制端与控制电路140连接,充放电电路150的第二控制端与控制电路140连接,充放电电路150的第三端与电池组200连接并接地,充放电电路150的第四端与充电负极连接,充放电电路150的第五端与放电负极连接。控制电路140通过设置第一控制端和第二控制端的电平信号,从而控制电池组200的充放电,例如,控制第一控制端和第二控制端均为高电平,则可以通过第四端与充电负极连接对电池组200进行充电,此时控制第二控制端为低电平,则充电停止;又例如,控制第一控制端为高电平,第二控制端为低电平,则可以通过第五端与放电负极连接对电池组200进行放电,此时控制第一控制端为低电平,则放电停止。
具体地,充放电电路150包括第三晶体管Q3和第四晶体管Q4。第三晶体管Q3的第一端与第四晶体管Q4的第一端连接,第三晶体管Q3的第二端与控制电路140的放电驱动引脚DSG连接,第四晶体管Q4的第二端与控制电路140的充电驱动引脚CHG连接,第三晶体管Q3的第三端与电池组200的负极连接,第三晶体管Q3的第三端接地。第四晶体管Q4的第三端用于连接充电负极,第三晶体管Q3的第一端用于连接放电负极。
其中,该电池管理电路100还包括充电负极端子CH-和放电负极端子B-,充电负极端子CH-与第四晶体管Q4的第三端连接,放电负极端子B-与第三晶体管Q3的第一端连接,第四晶体管Q4的第三端通过充电负极端子CH-连接充电负极,第三晶体管Q3的第一端通过放电负极端子B-连接放电负极。其中,当电池管理电路100应用于电动工具中的电池包时,充电负极可以为电动工具中的充电器的负极,从而通过充电器为电池包充电;当电池管理电路100应用于电动工具中的电池包时,放电负极可以为电动工具中的用电整机中的负极,从而通过电池包为用电整机供电。
可选地,充放电电路150还包括第三二极管D3和第四二极管D4。第三二极管D3的正极与第三晶体管Q3的第三端连接,第三二极管D3的负极与第三晶体管Q3的第一端连接,第四二极管D4的正极与第四晶体管Q4的第三端连接,第四二极管D4的负极与第四晶体管Q4的第一端连接。第三二极管D3和第四二极管D4用于保护第三晶体管Q3和第四晶体管Q4,防止第三晶体管Q3和第四晶体管Q4被击穿。
可选地,第三晶体管Q3、第四晶体管Q4均为N沟道增强型MOS管,第三晶体管Q3的第一端、第四晶体管Q4的第一端为MOS管的漏极,第三晶体管Q3的第二端、第四晶体管Q4的第二端为MOS管的栅极,第三晶体管Q3的第三端、第四晶体管Q4的第三端为MOS管的源极。当然,在一些其他实施例中,第三晶体管Q3、第四晶体管Q4还可以为三极管、其他FET管或者其他功能相同的电路。
在本实例中,当对电池组200充电时,充电器与电池管理电路100连接,充电正极/放电正极端子B+/CH+连接充电正极,充电负极端子CH-连接充电负极,第三晶体管Q3和第四晶体管Q4导通,则充电正极/放电正极端子B+/CH+、电池组200、地、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、充电负极端子CH-形成充电回路,从而进行充电,此时使第四晶体管Q4截止,则充电停止;当电池组200放电时,用电整机与电池管理电路100连接,充电正极/放电正极端子B+/CH+连接放电正极,放电负极端子B-连接放电负极,第三晶体管Q3导通,第四晶体管Q4截止,则放电负极端子B-、第三晶体管Q3、地、电池组200、充电正极/放电正极端子B+/CH+形成放电回路,从而进行放电,此时使第三晶体管Q3截止,则放电停止。
控制器160可以为包括处理器、具有控制处理功能的专用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编辑门阵列(Field Programmable GateArray,FPGA)、单片机等。控制器160分别与供电电路110、控制电路140、自锁电路130连接,控制器160用于:当被唤醒后,控制自锁电路130工作,以使供电电路110锁定为导通状态;控制控制电路140导通充放电电路150,并控制控制电路140检测电池组200的电压是否变化;若预设时间内电池组200的电压无变化,则控制自锁电路130停止工作,以使供电电路110断开。
可选地,控制器160还与唤醒电路120连接,控制器160还用于根据唤醒电路120发送的休眠信号,控制自锁电路130停止工作,以使供电电路110断开。
具体地,在本实施例中,控制器160为单片机,例如A94B114。控制器160的电压引脚VDD与控制电路140的输出LDO引脚REGOUT连接,控制器160的其中一I/O引脚与自锁电路130的第一端连接,控制器160的另一I/O引脚与唤醒电路120的第三端连接,控制器160的其他通信引脚还通过COM与控制电路140的其他通信引脚连接,从而与控制电路140进行通信,以控制控制电路140的工作。其中,图4中的控制器160省略了其他引脚及外围电路,例如,省略了过载保护电流检测引脚及回路设计,也省略了电池包过温保护NTC检测及回路设计等等,其他引脚及外围电路可根据实际使用情况进行相应的设置。
在本实施例中,当控制电路140通过输出LDO引脚REGOUT向控制器160提供电源时,控制器160被唤醒;当控制器160被唤醒后,控制器160通过向第四电阻R4的一端输出高电平,使得自锁电路130工作,供电电路110锁定为导通状态,然后控制器160通过COM控制控制电路140导通充放电电路150,并控制控制电路140检测电池组200的电压是否变化,若预设时间内接收到控制电路140反馈的电池组200的电压无变化,则向第四电阻R4的一端输出低电平,使得自锁电路130停止工作,供电电路110断开。当接收到唤醒电路120的休眠信号时,控制器160向第四电阻R4的一端输出低电平,从而控制自锁电路130停止工作,则电池管理电路100进入零功耗模式。
可选地,请一并参阅图3和图4,电池管理电路100还可以包括保护电路170,控制电路140通过保护电路170与电池组200进行连接。具体地,保护电路170包括若干电阻和若干电容,每一电阻分别连接电池组200一单电池的正极和控制电路140的检测电压引脚,每一电容分别连接控制电路140的相邻两个检测电压引脚。通过设置保护电路170,提供一个放电回路,以防止电池组200中的开关截止时,产生高压击而对控制电路140造成损坏。
可选地,请再参阅图3,电池管理电路100还可以包括指示灯180,指示灯180与控制器160连接。控制器160还用于:根据电池组200的电压,控制指示灯180显示电池组200的电量状态;控制器160还用于:若电池组200的电压有变化,控制指示灯180闪烁。其中,指示灯180可以包括若干个LED灯,通过点亮的LED灯个数以显示电池组200的电量状态,通过控制其中一个LED灯闪烁以显示电池组200的电压有变化。具体实施方式可以为:当触按开关BSW时,控制器160被唤醒,根据测得电池组200的电压点亮对应数量的LED灯持续预设时间,若同时检测到电池组200的电压有变化时(电池组200正在充电或者放电),则控制最低电量指示灯按照预设频率闪烁,以表示电池包进入待机模式,若预设时间内检测到电池组200的电压没有变化时(电池组200充电结束或者放电结束或者没有进行充放电),则控制指示灯180不点亮,以表示电池包进入休眠模式;若电池包进入待机模式时,再次触按开关BSW,控制器160进入休眠模式,则指示灯180不点亮。
例如,指示灯180包括4个LED灯A、B、C、D,当触按开关BSW时,控制器160被唤醒,若控制器160通过控制电路140测得电池组200的电压为75%,则点亮LED灯A、B、C持续3秒,若同时检测到电池组200的电压有变化时(电池组200正在充电),则控制LED灯C闪烁(频率为1Hz),以表示电池包进入待机模式,若充电完成,5分钟内检测到电池组200的电压都没有变化,则控制指示灯180熄灭,以表示电池包进入休眠模式。
在本实施例中,电池管理电路100的工作过程大致为:若对电池包进行充电时,先触按开关BSW,唤醒电路120接收到触发信号,导通供电电路110,供电电路110、电池组200、控制电路140形成回路,电池组200通过控制电路140为控制器160供电,控制器160被唤醒,控制器160控制自锁电路130锁定供电电路110为导通状态,并且控制控制电路140导通充放电电路150,并检测电池组200的电压变化,同时控制指示灯180显示电量后,控制指示灯180闪烁,以提示用户电池包进入待机模式;若在预设时间内,插入充电器,电池管理电路100与充电器连接,充电器对电池组200进行充电,控制器160通过控制电路140检测到电池组200的单电池的电压变化量为正,并且电压增量+△V/T(正的电压变化量)逐渐变小(同时随着电池组200的电量变化控制器160控制指示灯180显示对应的电量),当单电池的电压增量+△V/T变为0时,电池组200充电饱和,控制器160控制充放电电路150的第四晶体管Q4截止,停止充电;若在预设时间内单电池的电压增量+△V/T一直为0,则控制器160控制自锁电路130停止工作,控制器160断电,指示灯180熄灭,则电池包进入零功耗模式;若电池组200充电未饱和时,将充电器拔出,则预设时间后,控制器160检测到电池组200的电压无变化,则控制器160控制自锁电路130停止工作,控制器160断电,电池包进入零功耗模式;若电池组200充电未饱和时,将充电器拔出,在预设时间内,又将充电器插入,则充电器对电池组200继续进行充电;若在预设时间内,没有插入充电器,控制器160检测到电池组200的电压无变化,则控制器160控制自锁电路130停止工作,控制器160断电,电池包进入零功耗模式。
若对电池包进行放电时,先触按开关BSW,唤醒电路120接收到触发信号,导通供电电路110,电池组200通过控制电路140为控制器160供电,控制器160被唤醒,控制器160控制自锁电路130锁定供电电路110为导通状态,并且控制控制电路140导通充放电电路150,并检测电池组200的电压变化,同时控制指示灯180显示电量后,控制指示灯180闪烁,以提示用户电池包进入待机模式;若在预设时间内,插入用电整机,电池管理电路100与用电整机连接,电池组200对用电整机进行放电,控制器160通过控制电路140检测到电池组200的单电池的电压变化量为负,并且电压减量-△V/T(负的电压变化量)逐渐变小(同时随着电池组200的电量变化控制器160控制指示灯180显示对应的电量),当单电池的电压减量-△V/T变为0时,电池组200电量耗尽,控制器160控制第三晶体管Q3截止,停止放电;若在预设时间内单电池的电压减量-△V/T一直为0,则控制器160控制自锁电路130停止工作,控制器160断电,指示灯180熄灭,电池包进入零功耗模式;若电池组200电量未耗尽时,将用电整机拔出,则预设时间后,控制器160检测到电池组200的电压无变化,控制器160断电,电池包进入零功耗模式;若电池组200电量未耗尽时,将用电整机拔出,在预设时间内,又将用电整机插入,则电池组200对用电整机继续进行放电;若在预设时间内,没有插入用电整机,控制器160检测到电池组200的电压无变化,控制器160断电,电池包进入零功耗模式。
在本实例中,该电池管理电路100通过唤醒电路120导通供电电路110,从而电池组200通过控制电路140为控制器160供电,唤醒控制器160,控制器160控制器自锁电路130将供电电路110锁定导通,并导通充放电电路150,同时通过控制电路140检测电池组200的电压是否变化,当预设时间内电池组200的电压无变化时,控制自锁电路130停止工作,使供电电路110断开,电池组200对控制器160的供电断开,控制器160断电,从而通过采用硬件方案电路设计实现零功耗,能够有效降低成本,并且无需在电池管理电路100与外部设备连接时确认彼此是否连通,可直接实现充放电控制,避免摩擦或静电对MCU和电子元件造成损伤,以使得电池包质量提升。
图5为本发明实施例提供的电池管理方法的流程示意图。如图5所示,该电池管理方法应用于上述实施例的电池管理电路100,电池管理电路100与电池组200连接,该电池管理方法包括:
510、当被唤醒后,控制所述自锁电路工作,以使所述供电电路锁定为导通状态;
520、控制所述控制电路导通所述充放电电路,并控制所述控制电路检测所述电池组的电压是否变化;
530、若预设时间内所述电池组的电压无变化,则控制所述自锁电路停止工作,以使所述供电电路断开。
可选地,该电池管理方法还包括:540、接收休眠信号,根据所述休眠信号,控制所述自锁电路停止工作,以使所述供电电路断开。
可选地,该电池管理方法还包括:550、若预设时间内所述电池组的电压有变化,若所述电池组的电压变化量为正,判定所述电池组正在充电;若所述电池组的电压变化量为负,判定所述电池组正在放电。
上述方法可应用于本发明实施例所提供的电池管理电路,具备电池管理电路的有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节,可参见本发明实施例所提供的电池管理电路。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明,它们没有在细节中提供;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种电池管理电路,其特征在于,用于电池组,所述电池管理电路包括:供电电路、唤醒电路、自锁电路、控制电路、充放电电路和控制器,所述供电电路、所述控制电路分别与所述电池组连接,所述控制电路与所述供电电路连接,所述控制电路还与所述充放电电路连接,所述充放电电路与所述电池组连接,所述控制器分别与所述控制电路、所述自锁电路连接,所述供电电路还分别与所述自锁电路、所述唤醒电路连接;
所述唤醒电路用于当接收到触发信号时,导通所述供电电路,使所述电池组与所述控制电路导通,以使所述电池组通过所述控制电路为所述控制器供电,从而唤醒所述控制器;
所述控制器用于:
当被唤醒后,控制所述自锁电路工作,以使所述供电电路锁定为导通状态;
控制所述控制电路导通所述充放电电路,并控制所述控制电路检测所述电池组的电压是否变化;
若预设时间内所述电池组的电压无变化,则控制所述自锁电路停止工作,以使所述供电电路断开。
2.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述控制器还与所述唤醒电路连接;
所述唤醒电路还用于当再次接收到所述触发信号时,发送休眠信号至所述控制器;
所述控制器还用于根据所述休眠信号,控制所述自锁电路停止工作,以使所述供电电路断开。
3.根据权利要求2所述的电路,其特征在于,所述供电电路包括:第一二极管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容和第一晶体管;
所述第一二极管的正极与所述电池组连接,所述第一二极管的负极与所述第一电阻的一端连接,所述第一电阻的另一端与所述第一晶体管的第三端连接,所述第一晶体管的第一端与所述控制电路连接,所述第一晶体管的第二端分别与所述自锁电路、所述唤醒电路连接,所述第一电容的一端与所述第一晶体管的第三端连接,所述第一电容的另一端接地,所述第二电阻的一端与所述第一晶体管的第三端连接,所述第二电阻的另一端与所述第一晶体管的第二端连接,所述第二电容的一端与所述第一晶体管的第一端连接,所述第二电容的另一端接地。
4.根据权利要求3所述的电路,其特征在于,所述自锁电路包括:第三电阻、第四电阻和第二晶体管;
所述第三电阻的一端与所述第一晶体管的第二端连接,所述第三电阻的另一端与所述第二晶体管的第一端连接,所述第二晶体管的第三端接地,所述第二晶体管的第二端与所述第四电阻的一端连接,所述第四电阻的另一端与所述控制器连接。
5.根据权利要求4所述的电路,其特征在于,所述唤醒电路包括:第五电阻、第六电阻、开关、第一稳压管、第八电容和第十二电阻;
所述第五电阻的一端与所述第一晶体管的第二端连接,所述第五电阻的另一端与所述开关的一端连接,所述开关的另一端与所述第一稳压管的负极连接,所述第一稳压管的正极接地,所述开关的另一端还与所述第六电阻的一端连接,所述第六电阻的另一端与所述控制器连接,所述第六电阻的另一端通过所述第八电容接地,所述第六电阻的另一端通过所述第十二电阻接地。
6.根据权利要求5所述的电路,其特征在于,所述充放电电路包括第三晶体管和第四晶体管;
所述第三晶体管的第一端与所述第四晶体管的第一端连接,所述第三晶体管的第二端、所述第四晶体管的第二端分别与所述控制电路连接,所述第三晶体管的第三端与所述电池组,所述第三晶体管的第三端接地;
所述第四晶体管的第三端用于连接充电负极,所述第三晶体管的第一端用于连接放电负极。
7.根据权利要求1-6任一项所述的电路,其特征在于,所述电路还包括保护电路,所述控制电路通过所述保护电路与所述电池组连接。
8.根据权利要求1-6任一项所述的电路,其特征在于,所述电路还包括指示灯,所述指示灯与所述控制器连接;
所述控制器还用于:根据所述电池组的电压,控制所述指示灯显示所述电池组的电量状态;
所述控制器还用于:若所述电池组的电压有变化,控制所述指示灯闪烁。
9.一种电池管理方法,其特征在于,应用于权利要求1-8任一项所述的电池管理电路,所述电池管理电路与电池组连接,所述方法包括:
当被唤醒后,控制所述自锁电路工作,以使所述供电电路锁定为导通状态;
控制所述控制电路导通所述充放电电路,并控制所述控制电路检测所述电池组的电压是否变化;
若预设时间内所述电池组的电压无变化,则控制所述自锁电路停止工作,以使所述供电电路断开。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
若预设时间内所述电池组的电压有变化,若所述电池组的电压变化量为正,判定所述电池组正在充电;若所述电池组的电压变化量为负,判定所述电池组正在放电。
11.一种电池包,其特征在于,包括电池组和权利要求1-8任一项所述的电池管理电路,所述电池组与所述电池管理电路连接。
12.一种电动工具,其特征在于,包括充电器、用电整机和权利要求11所述的电池包,所述充电器与所述电池包连接,所述充电器用于对所述电池包进行充电,所述用电整机与所述电池包连接,所述电池包用于为所述用电整机供电。
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