CN109361252A - 一种保护电路、电池及飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池技术领域，公开了一种保护电路、电池及飞行器。其中，该保护电路包括：充放电电路、过压保护电路及延时电路，过压保护电路和延时电路均与充放电电路连接，当输入到充放电电路的输入电压大于预设电压阈值时，过压保护电路导通，以使得充放电电路处于断开状态，以切断充放电回路；当输入电压由大于预设电压阈值降低到等于预设电压阈值时，过压保护电路断开，延时电路进行延时，以使充放电电路经过预设延时时长后进入导通状态，使得充放电回路导通。本发明实施例提供的保护电路可以避免在过压保护的临界点时，由保护电路所输出的电压反复的波动而影响电池的正常供电及损坏相关元器件，以便提高电池及飞行器的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种保护电路、具有该保护电路的电池，以及具有该电池的飞行器。
背景技术
电池是驱动各种电子设备运行所不可或缺的部件。例如，以飞行器，如无人机为例，通过电池为无人机的各个系统供电，如为无人机的动力装置供电，以驱动其电机旋转，从而带动其螺旋桨旋转，以实现无人机的飞行。而在电池的应用中，为了对电池本身进行保护以及延长电子设备的使用寿命，通常会在电池的供电电路中设置一些具有保护功能的电路，以避免异常供电造成电池或电子设备的元器件的损坏。例如，一般会对电池的供电电路做一些过压的保护，如设置可实现过压保护功能的保护电路，以避免过高的电压对电池及电子设备的元器件造成较大的危害，延长电池及电子设备的使用寿命。
目前的对于过压的保护通常所采用的方式为：当输入到保护电路中的电压过高时，保护电路控制电池的供电电路断开，以切断供电回路；当输入到保护电路中的电压由过压恢复到正常工作电压范围内时，保护电路控制电池的供电电路导通，以使得电池可以正常进行充放电。
在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：上述保护电路虽然可以实现过压保护功能，但是上述保护电路在过压保护的临界点的时候经常会发生反复开关的动作，导致由该保护电压所输出的电压不停的波动，影响电池的正常供电，甚至危及电子设备的相关元器件的寿命，损坏电子设备，例如，导致无人机炸机等事故的发生。
发明内容
本发明实施例目的旨在提供一种保护电路、电池及飞行器，可以避免在过压保护的临界点时，由保护电路所输出的电压反复的波动而影响电池的正常供电及损坏相关元器件，以便提高电池及飞行器的使用寿命。
本发明实施例公开了以下技术方案：
在第一方面，本发明实施例提供了一种保护电路，包括：
充放电电路，包括：充放电输入端、充放电输出端、第一输入控制端及第二输入控制端，输入电压施加于所述充放电输入端，输出电压由所述充放电输出端输出；
过压保护电路，包括保护输入端和保护输出端，所述保护输入端与所述第一输入控制端连接，所述保护输出端与所述第二输入控制端连接；
延时电路，包括延时输入端和延时输出端，所述延时输入端与所述第一输入控制端连接，所述延时输出端与所述第二输入控制端连接；
当所述输入电压大于预设电压阈值时，所述过压保护电路导通，以使得所述充放电电路处于断开状态，以切断充放电回路；当所述输入电压由大于所述预设电压阈值降低到等于预设电压阈值时，所述过压保护电路断开，所述延时电路进行延时，以使所述充放电电路经过预设延时时长后进入导通状态，使得所述充放电回路导通。
在一些实施例中，所述过压保护电路包括：隔离电路和开关电路；
所述隔离电路与所述开关电路连接，所述开关电路连接于所述充放电电路的所述第一输入控制端与所述第二输入控制端之间；
当所述输入电压大于预设电压阈值时，所述隔离电路导通，使得所述开关电路处于导通状态，以使得所述充放电电路处于断开状态，以切断充放电回路。
在一些实施例中，所述隔离电路包括隔离二极管，所述隔离二极管的阳极接地，所述隔离二极管的阴极与所述开关电路连接。
在一些实施例中，所述开关电路包括：第一电阻、第二电阻及三极管；
所述第一电阻的第一端作为所述保护输入端与所述充放电电路的所述第一输入控制端连接，并且所述第一电阻的第一端还与所述三极管的发射极连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，并且所述第一电阻的第二端还与所述隔离二极管的阴极连接，所述第二电阻的第二端与所述三极管的基极连接，所述三极管的集电极作为所述保护输出端与所述充放电电路的第二输入控制端连接；
当所述输入电压大于预设电压阈值时，所述隔离二极管处于击穿状态，使得所述三极管导通，以使得所述充放电电路处于断开状态，以切断充放电回路。
在一些实施例中，所述过压保护电路还包括：第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的阳极与所述三极管的基极连接，所述第一稳压二极管的阴极与所述三极管的发射极连接。
在一些实施例中，所述延时电路包括：第三电阻、第四电阻和电容；
所述第三电阻的第一端作为所述延时输入端与所述充放电电路的所述第一输入控制端连接，所述第三电阻的第二端作为所述延时输出端与所述充放电电路的所述第二输入控制端连接，并且，所述第三电阻的第二端还与所述第四电阻的第一端以及所述电容的第一端连接，所述第四电阻的第二端及所述电容的第二端均接地；
当所述输入电压由大于所述预设电压阈值降低到等于预设电压阈值时，所述电容通过所述第四电阻放电以进行延时，以使所述充放电电路经过预设延时时长后进入导通状态，使得所述充放电回路导通。
在一些实施例中，所述充放电电路包括充电电路和放电电路；所述充电电路包括充电输入端、第一充电输出端、第二充电输出端，所述放电电路包括第一放电输入端、第二放电输入端、放电输出端；
所述充电输入端作为所述充放电输入端用于接收所述输入电压，所述第一充电输出端作为所述第一输入控制端与所述过压保护电路的保护输入端及所述延时电路的延时输入端连接，并且，所述第一充电输出端与所述第一放电输入端连接，所述第二充电输出端作为第二输入控制端与所述过压保护电路的保护输出端及所述延时电路的延时输出端连接，并且，所述第二充电输出端与所述第二放电输入端连接，所述放电输出端作为所述充放电输出端用于输出所述输出电压；
当所述过压保护电路导通时，所述充电电路与所述放电电路均工作在断开状态，以切断所述充放电回路；当所述输入电压由大于所述预设电压阈值降低到等于预设电压阈值时，所述过压保护电路断开，所述延时电路进行延时，以使所述充电电路与所述放电电路经过预设延时时长后进入导通状态，使得所述充放电回路导通。
在一些实施例中，所述充电电路包括第一MOS管，所述放电电路包括第二MOS管；
所述第一MOS管的漏极作为所述充放电输入端用于接收所述输入电压，所述第一MOS管的源极作为所述第一输入控制端与所述过压保护电路的保护输入端及所述延时电路的延时输入端连接，并且，所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管的源极连接，所述第一MOS管的栅极作为第二输入控制端与所述过压保护电路的保护输出端及所述延时电路的延时输出端连接，并且，所述第一MOS管的栅极还与所述第二MOS管的栅极连接，所述第二MOS管的漏极作为所述充放电输出端用于输出所述输出电压。
在一些实施例中，所述放电电路还包括第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的阴极与所述第一MOS管的源极及所述第二MOS管的源极连接，所述第二稳压二极管的阳极与所述第一MOS管的栅极及所述第二MOS管的栅极连接。
在第二方面，本发明实施例提供了一种电池，包括壳体和收容于所述壳体内的电芯，以及如上所述所述的保护电路，所述电芯与所述保护电路电连接。
在一些实施例中，所述电池还包括：与所述电芯电连接的输入正极和输出正极，所述保护电路的充放电输入端与所述输入正极连接，所述保护电路的充放电输出端与所述输出正极连接。
在第三方面，本发明实施例提供了一种飞行器，包括机身、与所述机身相连的机臂、设于所述机臂的动力装置和设于所述机身的电池，所述电池为上述的电池，所述电池用于给所述飞行器供电。
在本发明各个实施例中，当输入电压大于预设电压阈值时，保护电路的过压保护电路导通，以使得保护电路的充放电电路处于断开状态，以切断充放电回路；当输入电压由大于所述预设电压阈值降低到等于预设电压阈值时，保护电路的过压保护电路断开，保护电路的延时电路进行延时，以使保护电路的充放电电路经过预设延时时长后进入导通状态，使得保护电路的充放电回路导通。通过在过压保护的临界点时延时电路的延时处理，可以避免在过压保护的临界点时，由保护电路输出的电压反复的波动而影响电池的正常供电及损坏相关元器件，以便提高电池及飞行器的使用寿命。
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是本发明实施例提供的一种保护电路的电路结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种保护电路的电路图；
图3是本发明实施例提供的另一种保护电路的电路图；
图4是本发明实施例提供的一种电池的示意图；
图5是本发明实施例提供的一种飞行器的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。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。
电池是驱动各种电子设备运行所不可或缺的部件。例如，以飞行器，如无人机为例，通过电池为无人机的各个系统供电，如为无人机的动力装置供电，以驱动其电机旋转，从而带动其螺旋桨旋转，以实现无人机的飞行。其中，在电池的应用中，过压是一种比较常见的问题。而过压可能导致电池损坏及线路中的元器件等因发热、击穿而烧坏甚至起火。例如，对于无人机而言，过压会使得无人机的电路工作异常，甚至导致无人机炸机等事故。
因此，为了对电池本身进行保护以及延长电子设备的使用寿命，通常会对电池的供电电路做一些过压的保护，在出现过压时切断电池的供电回路，以避免过高的电压造成电池或电子设备的元器件的损坏。
目前，针对过压保护常规的做法有：利用处理器检测、控制以实现过压保护；使用专用过压保护芯片实现过压保护等。
对于处理器检测、控制的方式而言，由于是采用软件、程序控制的，容易出现程序跑飞、栓锁等程序故障，其可靠性不高。
而对于采用专用过压保护芯片虽然可以避免出现程序跑飞、栓锁等程序故障，但是这种方式成本高，灵活性不够。
此外，目前对于过压保护通常所采用的控制方式为：当输入的电压过高发生过压时，控制电池的供电电路断开，以切断供电回路；当由过压恢复到正常工作电压范围内时，控制电池的供电电路导通，以使得电池可以正常进行充放电。该控制方式虽然可以实现过压保护功能，但是该方式在保护的临界点的时候经常会发生反复开关的动作，导致输出的电压不停的波动，影响电池的正常供电，甚至危及电子设备的相关元器件的寿命，损坏电子设备。
基于上述情况，本发明实施例提供了一种保护电路、电池及飞行器，其中，保护电路包括：过压保护电路、充放电电路以及延时电路。当输入电压大于预设电压阈值时，保护电路的过压保护电路导通，以使得保护电路的充放电电路处于断开状态，以切断充放电回路；当输入电压由大于所述预设电压阈值降低到等于预设电压阈值时，保护电路的过压保护电路断开，保护电路的延时电路进行延时，以使保护电路的充放电电路经过预设延时时长后进入导通状态，使得保护电路的充放电回路导通。该保护电路可以避免在过压保护的临界点时，由保护电路输出的电压反复的波动而影响电池的正常供电及损坏相关元器件，以便提高电池及飞行器的使用寿命。
此外，本发明实施例所提供的保护电路是一个由电子元器件搭建的硬件电路，一方面，可避免程序跑飞，栓锁等程序故障，提高过压保护的可靠性；另一方面，无需采用专用的过压保护芯片，因此，可以有效的节省成本，可通过调整保护电路中电子元器件的参数以适应不同的供电需要，有效提高过压保护的灵活性。
下面结合附图，对本发明实施例提供的保护电路、电池及飞行器进行具体说明。
图1是本发明实施例提供一种保护电路的示意图。其中，该保护电路100包括：过压保护电路10、延时电路20以及充放电电路30。其中，该过压保护电路10及延时电路20均与充放电电路30连接。
具体的，该充放电电路30包括：充放电输入端301、第一输入控制端302、第二输入控制端303及充放电输出端304。过压保护电路10包括保护输入端101和保护输出端102。其中，所述保护输入端101与所述第一输入控制端302连接，所述保护输出端102与所述第二输入控制端303连接。延时电路20包括延时输入端201和延时输出端202。其中，所述延时输入端201与所述第一输入控制端302连接，所述延时输出端202与所述第二输入控制端303连接。
并且，输入电压施加于所述充放电电路30的充放电输入端301，输出电压由所述充放电电路30的充放电输出端304输出。该输入电压是指输入至该保护电路100的电压，该输出电压是指输入电压经过该保护电路100后所输出的电压，该输出电压可输入至用电设备中，以为用电设备供电。
例如，以电池为例，通常电池包括用于提供电源的电芯。电芯可以与该保护电路100电连接，以将由电芯输出的输入电压输入至该保护电路100中，具体的，该输入电压输入至充放电电路30的充放电输入端301。该输入电压通过保护电路100的处理后得到输出电压并输出，具体的，该输出电压由充放电电路30的充放电输出端304输出至与该电池连接的用电设备中，以为该用电设备供电，例如，输出至与该电池连接的飞行器的动力装置等中，以驱动该动力装置工作，从而实现飞行器的飞行。
需要说明的是，上述电池可以为任何类型的电池，如锂电池、镉镍电池、镍氢电池、铅酸电池等等。并且该电池为由若干个单体电池串联而成。电池采用若干个单体电池串联而成以便于满足各种用电设备的供电需求。例如，满足无人机等飞行器的电机升空的功率需要。例如，该电池包括有4个或4个以上的单体电池，也即电芯，该4个或4个以上的电芯串联连接，以满足不同的供电需求。
当所述输入电压大于预设电压阈值时，所述过压保护电路10导通，以使得所述充放电电路30处于断开状态，以切断充放电回路；当所述输入电压由大于所述预设电压阈值降低到等于预设电压阈值时，所述过压保护电路10断开，所述延时电路20进行延时，以使所述充放电电路30经过预设延时时长后进入导通状态，使得所述充放电回路导通。
其中，该预设电压阈值为输入电压过压的临界点。也即，该预设电压阈值用于界定是否发生过压。具体的，当输入电压大于预设电压阈值时，表明存在过压的情况，当输入电压小于或等于预设电压阈值时，表明输入电压处于正常工作电压范围内。若输入电压大于预设电压阈值也即发生过压，则可能导致电池损坏及线路中的元器件等因发热、击穿而烧坏甚至起火。例如，导致飞行器炸机等。
需要说明的是，该预设电压阈值可以根据实际情况进行调整，以适应不同供电需要，以及不同的供电需求。
通过本实施例所述提供的保护电路100，可以实现在输入电压大于预设电压阈值时，过压保护电路10导通，以使得充放电电路30处于断开状态，以切断充放电回路；当输入电压由大于所述预设电压阈值降低到等于预设电压阈值时，过压保护电路10断开，延时电路20进行延时，以使充放电电路30经过预设延时时长后进入导通状态，使得充放电回路导通，从而可以有效避免在过压保护的临界点时，输出电压反复的波动而影响电池的正常供电及损坏相关元器件，以便提高电池及飞行器的使用寿命。
下面结合图2和图3，对本发明实施例提供的保护电路100中的过压保护电路10、延时电路20以及充放电电路30进行具体说明。
如图2所示，该过压保护电路10包括：隔离电路103和开关电路104。其中，所述隔离电路103与所述开关电路104连接，并且，所述开关电路104连接于所述充放电电路30的所述第一输入控制端302与所述第二输入控制端303之间。
当所述输入电压大于预设电压阈值时，所述隔离电路103导通，使得所述开关电路104处于导通状态，以使得所述充放电电路30处于断开状态，以切断充放电回路，以实现过压保护，从而防止过高的电压而影响电池的正常供电及损坏相关元器件。
在一些实现方式中，所示所述隔离电路103包括隔离二极管D1。其中，所述隔离二极管D1的阳极接地GND，所述隔离二极管D1的阴极与所述开关电路104连接。
当输入电压未超过预设电压阈值时，也即未发生过压时，所述隔离二极管D1没有被击穿，此时，所述隔离二极管D1的阳极的电压小于隔离二极管D1的阴极的电压，所述隔离二极管D1处于反向隔离的状态，以使开关电路104处于断开状态，进而使得所述充放电电路30处于导通状态，以使整个充放电回路处于导通状态，电池可正常的进行充放电。
当输入电压超过预设电压阈值时，也即发生过压时，输入到所述隔离二极管D1的阳极的电压高于所述隔离二极管D1的耐压值(稳压范围)，从而使得所述隔离二极管D1被击穿，此时，所述隔离二极管D1处于稳压状态。例如，所述隔离二极管D1的稳压范围为17.6V-18.4V之间，当输入到所述隔离二极管D1的阳极的电压高于该稳压范围时，所述隔离二极管D1被击穿，以使开关电路104处于导通状态，进而使得所述充放电电路30处于断开状态，以切断充放电回路，从而防止过高的电压对电池及相关元器件造成损坏。
由此可知，本发明实施例所提供的保护电路100的过压值可以通过调整所述隔离二极管D1的稳压值来实现，以便适应不同的供电需要。
由于隔离二极管D1的响应时间很短，采用该隔离二极管D1可以有效的提高保护电路100的响应速度。而较快的反应速度可以有效的防止发生过压时，迅速的切断充放电回路，避免电池及相关元器件被损坏。此外，隔离二极管D1的成本低廉，可以有效的节约成本。
需要说明的是，该隔离二极管D1可以为任何合适的二极管，只要能够实现单向导通即可，也即正向导通，反向阻断。例如，该隔离二极管D1可以为锗二极管(Ge管)和硅二极管(Si管)等等。
在一些实现方式中，该隔离二极管D1可以为任何型号的二极管，例如，该隔离二极管D1可以为型号为BZX384-B18的二极管等。
在一些实现方式中，所述开关电路104包括：第一电阻R1、第二电阻R2及三极管T1。
其中，所述第一电阻R1的第一端作为所述保护输入端101与所述充放电电路30的所述第一输入控制端302连接，并且，所述第一电阻R1的第一端还与所述三极管T1的发射极(E极)连接，所述第一电阻R1的第二端与所述第二电阻R2的第一端连接，并且，所述第一电阻R1的第二端还与所述隔离二极管D1的阴极连接，所述第二电阻R2的第二端与所述三极管T1的基极(B极)连接，所述三极管T1的集电极(C极)作为所述保护输出端102与所述充放电电路30的第二输入控制端303连接。
其中，该三极管T1为PNP型三极管。第一电阻R1和第二电阻R2为限流电阻，第一电阻R1用于限流，以防止过高的电流损坏上述隔离二极管D1；第一电阻R2用于限流，以防止过高的电流损坏上述三极管T1。
需要说明的是，在一些其他实施例中，上述该三极管T1也可以用其它可实现上述三极管T1的功能的器件进行替代，并不局限于图2或图3中所列举器件。比如，上述该三极管T1还可以为NPN型三极管。或者，用MOS管替代上述三极管T1。
其中，当用MOS管替换上述三极管T1时，该MOS管的栅极在电路中的连接结构与该三极管T1的基极(B极)在电路中的连接结构相同，该MOS管的源极在电路中的连接结构与该三极管T1的发射极(E极)在电路的连接结构相同，MOS管的漏极在电路中的连接结构与该三极管T1的集电极(C极)在电路中的连接结构相同，因此，在此不再赘述，具体可参考上述描述。
在一些实现方式中，该三极管T1可以为任何型号的三极管，例如，该三极管T1为型号为MMBTA56的三极管等。
在一些实施例中，为了进一步对保护电路100中的元器件进行保护，如保护上述三极管T1，该过压保护电路10还包括：第一稳压二极管ZD1，具体可参见图3。
如图3所示，所述第一稳压二极管ZD1的阳极与所述三极管T1的基极连接，所述第一稳压二极管ZD1的阴极与所述三极管T1的发射极连接。
所述第一稳压二极管ZD1用于稳定所述三极管T1的基极与发射极的电压，防止过高的电压而损坏第一稳压二极管ZD1，以便保护所述第一稳压二极管ZD1。
其中，第一稳压二极管ZD1的稳压范围取决于所述三极管T1的基极与发射极的耐压值。为了保护第一稳压二极管ZD1，第一稳压二极管ZD1的稳压范围小于三极管T1的基极与发射极的耐压值的耐压值。
需要说明的是，该第一稳压二极管ZD1可以为任何合适的二极管，只要能实现稳压功能即可。例如，该第一稳压二极管ZD1可以为型号为BZX384-B3V6的稳压二极管。
请复参考图2，所述延时电路20包括：第三电阻R3、第四电阻R4和电容C1。
其中，所述第三电阻R3的第一端作为所述延时输入端201与所述充放电电路30的所述第一输入控制端302连接，所述第三电阻R3的第二端作为所述延时输出端202与所述充放电电路30的所述第二输入控制端303连接，并且，所述第三电阻R3的第二端还与所述第四电阻R4的第一端以及所述电容C1的第一端连接，所述第四电阻R4的第二端及所述电容C1的第二端均接地GND。
当所述输入电压由大于所述预设电压阈值降低到等于预设电压阈值时，所述电容C1通过所述第四电阻R4放电以进行延时，以使所述充放电电路30经过预设延时时长后进入导通状态，使得所述充放电回路导通。
在过压保护的临界点进行延时处理，可以避免由于输入到充放电电路30中的电压波动，导致充放电电路30反复开关，从而造成电池供电电压不稳，甚至损坏电池或相关元器件。
其中，预设延时时长由第四电阻R4的电阻值、电容C1的电容值、输入电压、充放电电路30的开启电压所确定。
具体的，该预设延时时长＝-R*C*ln((E-V)/E)。其中:“-”是负号；R为第四电阻R4的电阻值，R的单位为欧姆；C为电容C1的电容值，C的单位为F；E为串联电阻和电容C1之间的电压；V为电容C1间要达到的电压；ln是自然对数。
例如，以输入电压为16V为例，假设第四电阻R4的电阻值为20KΩ，电容C1的电容值为1UF，充放电电路30的开启电压2.1V，则对应的E＝16V，V＝16-2.1＝13.9V，根据上述公式可知，该预设延时时长t＝-20000*0.000001*ln((16-13.9)/16)≈40mS。也即是，当输入电压由过压恢复到正常电压(等于预设电压阈值)的时候大约需要40mS，充放电电路30才会导通，延迟导通充放电回路以避免在临界过压点的时候输入电压波动，导致回路充放电电路30反复导通或断开，从而造成输出电压不稳，甚至损坏元器件。
如图2所示，所述充放电电路30包括：充电电路305和放电电路306。其中，所述充电电路305和放电电路306连接。
具体的，所述充电电路305包括充电输入端、第一充电输出端、第二充电输出端。所述放电电路306包括第一放电输入端、第二放电输入端、放电输出端。
其中，所述充电输入端作为所述充放电输入端301用于接收所述输入电压，所述第一充电输出端作为所述第一输入控制端302与所述过压保护电路10的保护输入端101及所述延时电路20的延时输入端201连接，并且，所述第一充电输出端与所述第一放电输入端连接，所述第二充电输出端作为第二输入控制端303与所述过压保护电路10的保护输出端102及所述延时电路20的延时输出端202连接，并且，所述第二充电输出端与所述第二放电输入端连接，所述放电输出端作为所述充放电输出端304用于输出所述输出电压。
当所述过压保护电路10导通时，所述充电电路305与所述放电电路306均工作在断开状态，以切断所述充放电回路。
当所述输入电压由大于所述预设电压阈值降低到等于预设电压阈值时，所述过压保护电路10断开，所述延时电路20进行延时，以使所述充电电路305与所述放电电路306经过预设延时时长后进入导通状态，使得所述充放电回路导通。
在一些实现方式中，所述充电电路305包括第一MOS管Q1，所述放电电路306包括第二MOS管Q2。其中，该第一MOS管Q1与第二MOS管Q2均为P型MOS管。
其中，所述第一MOS管Q1的漏极(D极)作为所述充放电输入端301用于接收所述输入电压，所述第一MOS管Q1的源极(S极)作为所述第一输入控制端302与所述过压保护电路10的保护输入端101及所述延时电路20的延时输入端201连接，并且，所述第一MOS管Q1的源极(S极)与所述第二MOS管Q2的源极(S极)连接，所述第一MOS管Q1的栅极(G极)作为第二输入控制端303与所述过压保护电路10的保护输出端102及所述延时电路20的延时输出端202连接，并且，所述第一MOS管Q1的栅极(G极)还与所述第二MOS管Q2的栅极(G极)连接，所述第二MOS管Q2的漏极(D极)作为所述充放电输出端304用于输出所述输出电压。
其中，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的相对连接位置，不仅可以切断充放电回路，也可以关断反灌电压，同时具有防反接的作用。也即，当对电池充电时，若充电器反接而产生反向充电电流时，通过第一MOS管Q1和第二MOS管Q2可以使得所述充放电电路30处于断开状态，进而阻止反向充电电流流入电池，以保护电池，提高电池的使用安全。
需要说明的是，在一些其他实施例中，上述第一MOS管Q1和第二MOS管Q2也可以用其它可实现上述第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的功能的器件进行替代，并不局限于图2或图3中所列举器件。比如，所述第一MOS管Q1和第二MOS管Q2还可以为N沟道MOS管。或者，用三极管替代上述第一MOS管Q1和第二MOS管Q2。
此外，在一些实施例中，上述第一MOS管Q1不是该保护电路100的必要部件，也即，在一些其他实施例中，上述第一MOS管Q1可以省略。当所述保护电路100不包含该第一MOS管Q1时，输入电压直接施加于所述过压保护电路10的保护输入端101。
还需要说明的是，该第一MOS管Q1和第二MOS管Q2可以为任何合适的型号的MOS管。例如，该第一MOS管Q1和第二MOS管Q2可以为型号为AON7409的MOS管。
在一些实施例中，为了进一步对保护电路100中的元器件进行保护，如保护上述第二MOS管Q2，该充放电电路30还包括：第二稳压二极管ZD2，具体可参见图3。
如图3所示，所述第二稳压二极管ZD2的阴极与所述第一MOS管Q1的源极及所述第二MOS管Q2的源极连接，所述第二稳压二极管ZD2的阳极与所述第一MOS管Q1的栅极及所述第二MOS管Q2的栅极连接。
所述第二稳压二极管ZD2用于稳定所述第二MOS管Q2栅源极的电压，防止过高的栅源极电压而损坏第二MOS管Q2，以便保护所述第二MOS管Q2。
其中，第二稳压二极管ZD2的稳压范围取决于第二MOS管Q2的栅源极耐压值。为了保护第二MOS管Q2，第二稳压二极管ZD2的稳压范围小于第二MOS管Q2的栅源极耐压值。
需要说明的是，该第二稳压二极管ZD2可以为任何合适的二极管，只要能实现稳压功能即可。例如，该第二稳压二极管ZD2可以为型号为BZX384-B18的稳压二极管。
以下是本发明实施例提供的保护电路100的工作原理：
请参阅图2或图3，当输入电压未超过预设电压阈值时，也即当电池正常工作未发生过压时，所述隔离二极管D1没有被击穿，此时，隔离二极管D1反向隔离的状态，因此，三极管T1的基极和发射极的电压一致，则三极管T1处于断开状态。所以第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的栅极的电压就是第三电阻R3和第四电阻R4的分压。
例如，以10V的输入电压为例，假设，第三电阻R3的电阻值为100KΩ，第四电阻R4的电阻值为20KΩ，则第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的栅极的电压就是1.67V，故第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的栅源极的电压为8.33V，满足第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的开启电压要求，故第一MOS管Q1和第二MOS管Q2就处于导通状态，整个充放电回路就处于导通状态。
当输入电压超过预设电压阈值时，也即当发生过压时，所述隔离二极管D1被击穿，此时隔离二极管D1处于稳压状态，其中，若击穿隔离二极管D1的起始电压大约在17.6V-18.4V之间，则隔离二极管D1稳压的范围也在17.6V-18.4V之间。
由于隔离二极管D1被击穿，使三极管T1的基极和发射极之间因压差而产生电流，从而驱动三极管T1的集电极和发射极导通。三极管T1的导通之后，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的栅极电压就等于其源极电压，所以第一MOS管Q1和第二MOS管Q2就处于断开状态，整个充放电回路就处于断开状态。
当输入电压由超过预设电压阈值恢复到等于预设电压阈值也即恢复到正常工作电压时，由于延时电路20的存在，所以第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的栅源极的电压不会立即回复到正常值，此时，电容C1通过第四电阻R4放电，使第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的栅极电压会慢慢降低到正常值。例如，以上述延时电路20的预设延时时长为例，需要经过大约需要40mS，充放电电路30才会导通，延迟导通充放电回路以避免在临界过压点的时候输入电压波动，导致回路充放电电路30反复导通或断开，从而造成输出电压不稳，甚至损坏元器件。
在本发明实施例中，当输入电压大于预设电压阈值时，保护电路100的过压保护电路10导通，以使得保护电路100的充放电电路30处于断开状态，以切断充放电回路；当输入电压由大于所述预设电压阈值降低到等于预设电压阈值时，保护电路100的过压保护电路10断开，保护电路100的延时电路20进行延时，以使保护电路100的充放电电路30经过预设延时时长后进入导通状态，使得保护电路100的充放电回路导通。通过在过压保护的临界点时延时电路20的延时处理，可以避免在过压保护的临界点时，由保护电路输出的电压反复的波动而影响电池的正常供电及损坏相关元器件，以便提高电池及飞行器的使用寿命。
并且，由于保护电路100为采用二极管、三极管、MOS管、电阻等搭建的纯硬件电路，因此，可以有效的提高保护电路100的响应速度，节约成本，特别适用于过压保护。
请参阅图4，为本发明实施例提供的一种电池的示意图。其中，所述电池400可以是锰锌电池、铅蓄电池、锂电池或者其他类型供电模块等。所述电池400包括：壳体(图未示)、收容于所述壳体内的电芯410如上所述的保护电路100。其中，所述电芯410与所述保护电路100电连接。该电芯410的数量可以为若干个，也即，在本实施例中，该电芯410的数量不受限制。其中，若干个电芯410串联连接，以适应不同的供电需要。
并且，在一些实施例中，该电池400还包括所述电芯410电连接的输入正极B+、输出正极PACK+。且所述保护电路100连接于输入正极B+与输出正极PACK+之间。
具体的，所述保护电路100的充放电输入端301与所述输入正极B+连接，所述保护电路100的充放电输出端304与所述输出正极PACK+连接。
其中，该电池400的输入正极B+为电池400的总正端，也即为电池400的最高电压端。此外，与之相应地，电池400还包括输入负极B-，该电池400的输入负极B-为电池400的总负端，也即为电池400的最低电压端。
该电池400的输出正极PACK+为电池400的正极输出端。并且，该电池400的输出正极PACK+也为电池400的正极充电端口。此外，与之相应地，电池400还包括有电池的输出负极PACK-，该电池400的输出负极PACK-为电池400的负极输出端，并且，该电池400的输出负极PACK-为电池400的负极充电端口。
当电池400放电时，放电电流由电池400的输入正极B+经保护电路100输出至输出正极PACK+，再经用电设备等负载回到电池的输出负极PACK-。
需要说明的是，在一些实施例中，所述保护电路100还可以连接于输入负极B-与输出负极PACK-之间。
在本发明实施例中，电池400的保护电路100可以避免在过压保护的临界点时，由保护电路所输出的电压反复的波动而影响电池的正常供电及损坏相关元器件，以便提高电池及飞行器的使用寿命。
并且，当保护电路100设置于输入正极B+与输出正极PACK+之间时，可以把电池400的供电电路关断的更彻底，避免了一些漏电功耗等，降低路线的功耗。
请参阅图5，为本发明实施例提供的一种飞行器的示意图。其中，该飞行器500包括：包括机身(图未示)、与所述机身相连的机臂(图未示)、设于所述机臂的动力装置510和设于所述机身的电池。其中，飞行器500的电池可以为上述电池400。，所述电池400用于为所述飞行器500供电。
该电池400可以实现在过压保护的临界点时，避免由保护电路所输出的电压反复的波动而影响电池的正常供电及损坏相关元器件，进而确保飞行器500的飞行安全，避免发生炸机事故。
其中，该飞行器500可以为无人机、无人船或其它可移动装置等等。以无人机为例，该无人机可以是旋翼飞行器(rotorcraft)，例如，由多个推动装置通过空气推动的多旋翼飞行器，本发明的实施例并不限于此，无人机也可以是其它类型的无人机，如固定翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等等。
其中，电池400分别与动力装置510、飞行控制系统、云台、图像采集装置连接，以为动力装置、飞行控制系统、云台、图像采集装置提供电力。例如，通过电池400为动力装置510及飞行控制系统提供电力，从而保证动力装置510及飞行控制系统的正常工作，以实现飞行器500的飞行，从而完成指定的飞行任务。
此外，动力装置510设置于飞行器500的机臂，飞行控制系统设置于飞行器500的机身内，云台安装于飞行器500的机身，飞行控制系统可以与动力装置510、云台、图像采集装置进行耦合，以实现通信。
动力装置510可以包括电子调速器(简称为电调)、一个或多个螺旋桨以及与一个或多个螺旋桨相对应的一个或多个电机，其中，电机连接在电子调速器与螺旋桨之间，电机和螺旋桨设置在对应的飞行器500的机臂上。
电子调速器用于接收飞行控制系统产生的驱动信号，并根据驱动信号提供驱动电流给电机，以控制电机的转速。电机用于驱动螺旋桨旋转，从而为飞行器500的飞行提供动力，该动力使得飞行器500能够实现一个或多个自由度的运动。在某些实施例中，飞行器500可以围绕一个或多个旋转轴旋转。例如，上述旋转轴可以包括横滚轴、平移轴和俯仰轴。可以理解的是，电机可以是直流电机，也可以交流电机。另外，电机可以是无刷电机，也可以有刷电机。
飞行控制系统可以包括飞行控制器和传感系统。飞行控制器和传感系统连接。
传感系统用于测量飞行器500的姿态信息，即飞行器500在空间的位置信息和状态信息，例如，三维位置、三维角度、三维速度、三维加速度和三维角速度等。传感系统例如可以包括陀螺仪、电子罗盘、惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)、视觉传感器、全球导航卫星系统和气压计等传感器中的至少一种。例如，全球导航卫星系统可以是全球定位系统(Global Positioning System，GPS)。飞行控制器用于控制飞行器500的飞行，例如，可以根据传感系统测量的姿态信息控制飞行器500的飞行。
可以理解的是，飞行控制器可以按照预先编好的程序指令对飞行器500进行控制，也可以通过响应来自其它设备的一个或多个控制指令对飞行器500进行控制。
云台可以包括电调和电机。其中，云台的电调和电机连接。云台用于搭载图像采集装置。飞行控制器可以通过电调和电机控制云台的运动。
可选地，在一些其它实施例中，云台还可以包括控制器，用于通过控制电调和电机来控制云台的运动。可以理解的是，云台可以独立于飞行器500，也可以为飞行器500的一部分。可以理解的是，云台的电机可以是直流电机，也可以交流电机。另外，云台的电机可以是无刷电机，也可以有刷电机。还可以理解的是，云台可以位于机身的顶部，也可以位于机身的底部。
图像采集装置可以是照相机或摄像机等用于采集图像的装置，图像采集装置可以与飞行控制系统通信，并在飞行控制系统的控制下进行拍摄。
可以理解的是，上述对于飞行器500的各组成部分的命名仅是出于标识的目的，并不应理解为对本发明的实施例的限制。
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申请各实施例技术方案的范围。
Claims (12)
1.一种保护电路，其特征在于，包括：
充放电电路，包括：充放电输入端、充放电输出端、第一输入控制端及第二输入控制端，输入电压施加于所述充放电输入端，输出电压由所述充放电输出端输出；
过压保护电路，包括保护输入端和保护输出端，所述保护输入端与所述第一输入控制端连接，所述保护输出端与所述第二输入控制端连接；
延时电路，包括延时输入端和延时输出端，所述延时输入端与所述第一输入控制端连接，所述延时输出端与所述第二输入控制端连接；
当所述输入电压大于预设电压阈值时，所述过压保护电路导通，以使得所述充放电电路处于断开状态，以切断充放电回路；当所述输入电压由大于所述预设电压阈值降低到等于预设电压阈值时，所述过压保护电路断开，所述延时电路进行延时，以使所述充放电电路经过预设延时时长后进入导通状态，使得所述充放电回路导通。
2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述过压保护电路包括：隔离电路和开关电路；
所述隔离电路与所述开关电路连接，所述开关电路连接于所述充放电电路的所述第一输入控制端与所述第二输入控制端之间；
当所述输入电压大于预设电压阈值时，所述隔离电路导通，使得所述开关电路处于导通状态，以使得所述充放电电路处于断开状态，以切断充放电回路。
3.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述隔离电路包括隔离二极管，所述隔离二极管的阳极接地，所述隔离二极管的阴极与所述开关电路连接。
4.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述开关电路包括：第一电阻、第二电阻及三极管；
所述第一电阻的第一端作为所述保护输入端与所述充放电电路的所述第一输入控制端连接，并且所述第一电阻的第一端还与所述三极管的发射极连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，并且所述第一电阻的第二端还与所述隔离二极管的阴极连接，所述第二电阻的第二端与所述三极管的基极连接，所述三极管的集电极作为所述保护输出端与所述充放电电路的第二输入控制端连接；
当所述输入电压大于预设电压阈值时，所述隔离二极管处于击穿状态，使得所述三极管导通，以使得所述充放电电路处于断开状态，以切断充放电回路。
5.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于，所述过压保护电路还包括：第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的阳极与所述三极管的基极连接，所述第一稳压二极管的阴极与所述三极管的发射极连接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的保护电路，其特征在于，所述延时电路包括：第三电阻、第四电阻和电容；
所述第三电阻的第一端作为所述延时输入端与所述充放电电路的所述第一输入控制端连接，所述第三电阻的第二端作为所述延时输出端与所述充放电电路的所述第二输入控制端连接，并且，所述第三电阻的第二端还与所述第四电阻的第一端以及所述电容的第一端连接，所述第四电阻的第二端及所述电容的第二端均接地；
当所述输入电压由大于所述预设电压阈值降低到等于预设电压阈值时，所述电容通过所述第四电阻放电以进行延时，以使所述充放电电路经过预设延时时长后进入导通状态，使得所述充放电回路导通。
7.根据权利要求1-6任一项所述的保护电路，其特征在于，所述充放电电路包括充电电路和放电电路；所述充电电路包括充电输入端、第一充电输出端、第二充电输出端，所述放电电路包括第一放电输入端、第二放电输入端、放电输出端；
所述充电输入端作为所述充放电输入端用于接收所述输入电压，所述第一充电输出端作为所述第一输入控制端与所述过压保护电路的保护输入端及所述延时电路的延时输入端连接，并且，所述第一充电输出端与所述第一放电输入端连接，所述第二充电输出端作为第二输入控制端与所述过压保护电路的保护输出端及所述延时电路的延时输出端连接，并且，所述第二充电输出端与所述第二放电输入端连接，所述放电输出端作为所述充放电输出端用于输出所述输出电压；
当所述过压保护电路导通时，所述充电电路与所述放电电路均工作在断开状态，以切断所述充放电回路；当所述输入电压由大于所述预设电压阈值降低到等于预设电压阈值时，所述过压保护电路断开，所述延时电路进行延时，以使所述充电电路与所述放电电路经过预设延时时长后进入导通状态，使得所述充放电回路导通。
8.根据权利要求7所述的保护电路，其特征在于，所述充电电路包括第一MOS管，所述放电电路包括第二MOS管；
所述第一MOS管的漏极作为所述充放电输入端用于接收所述输入电压，所述第一MOS管的源极作为所述第一输入控制端与所述过压保护电路的保护输入端及所述延时电路的延时输入端连接，并且，所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管的源极连接，所述第一MOS管的栅极作为第二输入控制端与所述过压保护电路的保护输出端及所述延时电路的延时输出端连接，并且，所述第一MOS管的栅极还与所述第二MOS管的栅极连接，所述第二MOS管的漏极作为所述充放电输出端用于输出所述输出电压。
9.根据权利要求8所述的保护电路，其特征在于，所述放电电路还包括第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的阴极与所述第一MOS管的源极及所述第二MOS管的源极连接，所述第二稳压二极管的阳极与所述第一MOS管的栅极及所述第二MOS管的栅极连接。
10.一种电池，包括壳体和收容于所述壳体内的电芯，其特征在于，所述电池还包括如权利要求1-9任一项所述的保护电路，所述电芯与所述保护电路电连接。
11.根据权利要求10所述的电池，其特征在于，所述电池还包括与所述电芯电连接的输入正极和输出正极，所述保护电路的充放电输入端与所述输入正极连接，所述保护电路的充放电输出端与所述输出正极连接。
12.一种飞行器，包括机身、与所述机身相连的机臂、设于所述机臂的动力装置和设于所述机身的电池，其特征在于，所述电池为权利要求10或11所述的电池，所述电池用于给所述飞行器供电。
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