CN109378800A - 一种基于学习机器人的带温控锂电池保护板 - Google Patents

一种基于学习机器人的带温控锂电池保护板 Download PDF

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Abstract

本发明涉及了一种基于学习机器人的带温控锂电池保护板,所述带温控锂电池保护板与电池连接,所述带温控锂电池保护板上设置有充放电保护电路,所述充放电保护电路包括连接端子、电池保护芯片和温度保护电路,所述温度保护电路用于对所述电池进行过温保护,所述温度保护电路包括温度采样电路和充放电温度控制电路,所述温度采样电路用于检测所述电池在充放电过程中的温度;所述充放电温度控制电路用于所述电池在充放电状态下断开或闭合充放电回路。该充放电温度保护电路采用独立的第一温度场效应管、第二温度场效应管和温度开关控制充放电保护电路的温度达到过温保护电池的作用,提高电池的安全性,满足消费者对电池的充放电保护电路需求。

Description

一种基于学习机器人的带温控锂电池保护板
技术领域
本发明涉及机器人电池技术领域,具体地,涉及一种基于学习机器人的带温控锂电池保护板。
背景技术
锂电池及锂聚合物电池由于其电容量大、重量轻的优点,成为机器人行业最佳的首选电池,但是锂及锂聚合物电池的充电技术要求比镍镉、镍氢电池要严格的多,尤其是耐过充电能力差。
目前,学习机器人上的锂电池或锂聚合物电池充放电保护板采用电池保护IC与充放电IC共用MOS管进行保护,现有锂电池保护电路的如图1所示,MOS管FET分别与锂电池保护芯片和电池连接对电池进行保护,当MOS管失效情况下电池会失去保护,使得学习机器人的使用寿命低,更有可能造成电池过充臌胀起火燃烧,安全性不高。特别是针对12岁以下儿童的学习机器人,对学习机器人的安全性能要求高,现有的学习机器人上的锂电池或锂聚合物充放电温度保护电路满足不了消费者的需求。
因此,需要提供一种新的基于学习机器人的带温控锂电池保护板,在现有充放电回路MOS失效的情况下用另一组独立的温度控制电路保护电池的安全,克服现有技术中的不足。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种充放电温度保护电路,采用独立的第一温度场效应管、第二温度场效应管和温度开关控制基于学习机器人的带温控锂电池保护板的温度,提高电池的使用寿命,也提高其安全性能。
本发明的技术方案如下:
一种基于学习机器人的带温控锂电池保护板,所述带温控锂电池保护板与一电池连接,所述带温控锂电池保护板上设置有与所述电池连接的充放电保护电路,所述充放电保护电路包括连接端子和电池保护芯片,
所述充放电保护电路还包括温度保护电路,所述温度保护电路用于对所述电池在充放电过程中进行过温保护,所述温度保护电路分别与所述电池保护芯片和所述连接端子连接;
其中,所述温度保护电路包括温度采样电路和充放电温度控制电路,
所述温度采样电路用于检测所述电池在充放电过程中的温度,所述温度采样电路包括温度开关;
所述充放电温度控制电路用于所述电池在充放电状态下断开或闭合充放电回路;所述充放电温度控制电路包括第一温度场效应管和第二温度场效应管,所述第一温度场效应管和所述第二温度场效应管串联连接。
优选地,所述温度开关用于检测充放电保护电路中的温度,所述温度开关的一端与所述电池的正极连接,另一端的所述温度开关与所述充放电温度控制电路连接。
优选地,所述温度开关为常闭的温度开关。
优选地,所述第一温度场效应管和所述第二温度场效应管的栅极与所述温度开关连接,所述第一温度场效应管和所述第二温度场效应管的栅极还串联一第四电阻后与所述连接端子连接;所述第一温度场效应管的漏极与一充放电场效应管的源极连接,所述第一温度场效应管的源极与所述第二温度场效应管的源极连接,所述第二温度场效应管的漏极与所述连接端子连接。
优选地,所述电池保护芯片用于对所述电池实现过充、过放、充放电过流以及短路等进行保护,所述电池保护芯片还与一充放电初级保护电路连接,所述充放电初级保护电路包括至少两个所述充放电场效应管,所述充放电场效应管与所述电池保护芯片连接,所述充放电场效应管还分别与所述电池的负极和所述温度保护电路连接。
优选地,两个所述充放电场效应管分别为充电场效应管和放电场效应管,所述充电场效应管与所述放电场效应管串联连接,所述充放电场效应管的栅极分别与所述电池保护芯片的第一引脚和第二引脚连接,所述放电场效应管的源极与所述电池的负极连接,所述充电场效应管的源极与所述温度保护电路连接。
优选地,所述连接端子用于与所述电池电性连接,所述连接端子包括B-连接端子、B+连接端子、P-连接端子和P+连接端子,所述B-连接端子与所述电池的负极电连接,所述B+连接端子与所述电池的正极电连接,所述P-连接端子与所述电池的放电输出负极/充电输入负极连接,所述P+连接端子与所述电池的放电输出正极/充电输入正极连接。
本发明的有益效果为:与现有技术相比,该基于学习机器人的带温控锂电池保护板增加了一路独立的温度保护电路;假设现有充放电控制电路失效的情况下,即是电池保护芯片失效或者充放电场效应管失效,该异常会导致电池表面温度升高,当温度开关检测到电池表面温度达到临界值65℃时,会启动温度保护电路,从而关闭充放电回路,避免电池因过热而损坏,,从而达到保护电池的作用,提高电池的安全性,满足消费者对电池的充放电保护电路需求。
附图说明:
图1为现有技术的充放电温度保护电路的电路结构框架图。
图2为本发明所述基于学习机器人的带温控锂电池保护板的结构框架图。
图3为本发明所述基于学习机器人的带温控锂电池保护板的电路原理图。
图4为本发明所述基于学习机器人的带温控锂电池保护板电池保护板的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的,技术方案及技术效果更加清楚明白,下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。应理解,此处所描述的具体实施例,仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
请参照图2至图4,一种基于学习机器人的带温控锂电池保护板200,带温控锂电池保护板200与一电池101连接,带温控锂电池保护板200上设置有与电池101连接的充放电保护电路10,充放电保护电路100包括连接端子110、电池保护芯片120和温度保护电路130。
请参照图3,连接端子110主要用于与电池101电性连接。具体地,连接端子110包括B-连接端子、B+连接端子、P-连接端子和P+连接端子,B-连接端子与电池101的负极电连接,B+连接端子与电池101的正极电连接,P-连接端子与电池101的放电输出负极或电池101的充电输入负极连接,P+连接端子与电池101的放电输出正极或电池101的充电输入正极连接。具体到在本实施例中,电池101优选为可充电的锂电池,电池101是由两组单节锂电池串联连接组成的。连接端子110优选为五金端子,螺帽端子,弹簧端子。
请参照图2和图3,电池保护芯片120主要用于对电池101实现过充、过放、充放电过流以及短路等进行保护。具体地,电池保护芯片120还与一充放电初级保护电路121连接,充放电初级保护电路121包括至少两个充放电场效应管,充放电场效应管与电池保护芯片120连接,充放电场效应管还分别与B-连接端子和温度保护电路130连接。具体到本实施例中,充放电初级保护电路121包括两个的充放电场效应管,充放电场效应管的栅极分别与电池保护芯片120的第一引脚和第二引脚连接,两个充放电场效应管分别为充电场效应管Q1和放电场效应管Q2,充电场效应管Q1与放电场效应管Q2串联连接,放电场效应管Q2的源极与B-连接端子连接,充电场效应管Q1的源极与温度保护电路130连接。其中,充放电场效应管优先选用型号为FNK10N25S的场效应晶体管或选用兼容型号的其他场效应晶体管,在其他实施例中,充放电场效应管的选用也可以根据该基于学习机器人的带温控锂电池保护板中的充放电充放电过程中的过流值大小等因素决定。电池保护芯片120优先选用型号为S8252AAY的电池保护IC芯片或选用及其兼容型号其他的电池保护IC芯片,在其他实施例中,电池保护芯片120的选用由电池101过充、过放等参数决定。当连接电池101进行充放电过程中出现异常,如该充放电温度保护电路中的回路电流过大或者电压过高或者过低,电池保护芯片120会检测充放电保护电路中的电流/电压,检测到电流或电压异常,电池保护芯片120的第一引脚或第二引脚输出的高电平转为低电平,充放电场效应管由闭合导通状态转为断开截止状态,在过充、过放、充放电过流以及短路等情况下实现对电池101的保护。
请参照图2,温度保护电路130对电池101在充放电过程中进行过温保护,温度保护电路130分别与电池保护芯片120和连接端子110连接,温度保护电路130包括温度采样电路131和充放电温度控制电路132。
请参照图3,温度采样电路131主要用于检测电池101在充放电过程中的温度,温度采样电路131的一端与B+连接端子连接,即是温度采样电路131的一端与电池101的正极连接,另一端的温度采样电路131与充放电温度控制电路132连接。具体地,温度采样电路131包括温度开关F1,温度开关F1用于检测充放电保护电路100中的温度。在本实施例中,温度开关F1的探头贴于电池101电芯的表面,使得温度开关F1可以精准检测电池的温度。温度开关F1优选为型号为BH-TB02B-B8D-65℃的常闭温度开关,即是温度开关F1的临界值为65℃。
充放电温度控制电路132主要用于电池101在充放电状态下断开或闭合充放电回路,起到保护电池101的作用,充放电温度控制电路132包括第一温度场效应管Q3和第二温度场效应管Q4,第一温度场效应管Q3和第二温度场效应管Q4串联连接。具体地,第一温度场效应管Q3和第二温度场效应管Q4的栅极与温度开关F1连接,第一温度场效应管Q3和第二温度场效应管Q4的栅极还串联一第四电阻R4后与P-连接端子连接,第一温度场效应管Q3的漏极与充电场效应管Q1的源极连接,第一温度场效应管Q3的源极与第二温度场效应管Q4的源极连接,第二温度场效应管Q4的漏极与P-连接端子连接。具体到本实施例中,第一温度场效应管Q3和第二温度场效应管Q4优先选用型号为FNK10N25B的场效应晶体管及其兼容型号的其他场效应晶体管,在其他的实施例中,第一温度场效应管Q3和第二温度场效应管Q4的选用可以由该充放电温度保护电路的回路总体内阻及充放电电流大小等因素决定。
本发明的基于学习机器人的带温控锂电池保护板的工作原理是:在电池101正常工作过程(无论是充电还是放电)中,当温度开关F1检测充放电保护电路100中的温度达到温度开关F1的保护点(65℃)时,温度开关F1的触点会断开,第一温度场效应管Q3或第二温度场效应管Q4的栅极电压会被第四电阻R4拉低至0V,从而关闭输出,切断充放电保护电路100,保护电池101不会因过温而被损坏;当温度开关F1检测充放电保护电路100中的温度达到温度开关F1的恢复点时,温度开关F1的触点会闭合,从而使第一温度场效应管Q3和第二温度场效应管Q4的栅极电压重新被拉高达到导通的电压值,充放电保护电路100的温度警报被解除又可以正常工作。其中,在本实施例中,充放电保护电路100选择型号为S8252AAY的电池保护IC芯片以及型号为FNK10N25S的场效应晶体管,让充放电保护电路100检测充电过程中过流的电流精度能控制在0.8A以内,提高充放电保护电路的安全系数。
本发明的基于学习机器人的带温控锂电池保护板采用独立的第一温度场效应管、第二温度场效应管和温度开关控制充放电保护电路的温度,达到过温保护电池的作用;提高对电池使用的安全性,满足消费者对电池的充放电保护电路需求。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,其架构形式能够灵活多变,可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种基于学习机器人的带温控锂电池保护板,所述带温控锂电池保护板与一电池连接,所述带温控锂电池保护板上设置有与所述电池连接的充放电保护电路,所述充放电保护电路包括连接端子和电池保护芯片,其特征在于,
所述充放电保护电路还包括温度保护电路,所述温度保护电路用于对所述电池在充放电过程中进行过温保护,所述温度保护电路分别与所述电池保护芯片和所述连接端子连接;
其中,所述温度保护电路包括温度采样电路和充放电温度控制电路,
所述温度采样电路用于检测所述电池在充放电过程中的温度,所述温度采样电路包括温度开关;
所述充放电温度控制电路用于所述电池在充放电状态下断开或闭合充放电回路;所述充放电温度控制电路包括第一温度场效应管和第二温度场效应管,所述第一温度场效应管和所述第二温度场效应管串联连接。
2.根据权利要求1所述的基于学习机器人的带温控锂电池保护板,其特征在于,所述第一温度场效应管和所述第二温度场效应管的栅极与所述温度开关连接,所述第一温度场效应管和所述第二温度场效应管的栅极还串联一第四电阻后与所述连接端子连接;所述第一温度场效应管的漏极与一充放电场效应管的源极连接,所述第一温度场效应管的源极与所述第二温度场效应管的源极连接,所述第二温度场效应管的漏极与所述连接端子连接。
3.根据权利要求1所述的基于学习机器人的带温控锂电池保护板,其特征在于,所述温度开关用于检测充放电保护电路中的温度,所述所述温度开关的一端与所述电池的正极连接,另一端的所述温度开关与所述充放电温度控制电路连接。
4.根据权利要求1或3所述的基于学习机器人的带温控锂电池保护板,其特征在于,所述温度开关为常闭的温度开关。
5.根据权利要求2所述的基于学习机器人的带温控锂电池保护板,其特征在于,所述电池保护芯片用于对所述电池实现过充、过放、充放电过流以及短路等进行保护,所述电池保护芯片还与一充放电初级保护电路连接,所述充放电初级保护电路包括至少两个所述充放电场效应管,所述充放电场效应管与所述电池保护芯片连接,所述充放电场效应管还分别与所述电池的负极和所述温度保护电路连接。
6.根据权利要求2或5所述的基于学习机器人的带温控锂电池保护板,其特征在于,两个所述充放电场效应管分别为充电场效应管和放电场效应管,所述充电场效应管与所述放电场效应管串联连接,所述充放电场效应管的栅极分别与所述电池保护芯片的第一引脚和第二引脚连接,所述放电场效应管的源极与所述电池的负极连接,所述充电场效应管的源极与所述温度保护电路连接。
7.根据权利要求1所述的基于学习机器人的带温控锂电池保护板,其特征在于,所述连接端子用于与所述电池电性连接,所述连接端子包括B-连接端子、B+连接端子、P-连接端子和P+连接端子,所述B-连接端子与所述电池的负极电连接,所述B+连接端子与所述电池的正极电连接,所述P-连接端子与所述电池的放电输出负极或所述电池的充电输入负极连接,所述P+连接端子与所述电池的放电输出正极或所述电池的充电输入正极连接。
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