CN110571488A - 一种电池及汽车诊断平板 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及汽车技术领域，公开了一种电池，应用于汽车诊断平板，该电池包括电芯、正极接口、负极接口、与电芯的正极和正极接口连接的温度开关、与电芯的负极连接的开关电路、分别与所述开关电路和负极接口连接的短路保护电路、以及设置有检测端和执行端的电池保护芯片，短路保护电路在负极接口与开关电路之间的电流大于第一预设电流时断开，电池保护芯片在检测端检测到电流大于第二预设电流，或者，检测到电压不在预设范围时，控制所述开关电路断开，本发明实施例提供的电池检测误差较小，能够避免电芯在异常状态下工作。

Description

一种电池及汽车诊断平板
技术领域
本发明实施例涉及汽车技术领域，特别涉及一种电池及汽车诊断平板。
背景技术
随着近几年汽车诊断技术的快速发展，对锂电池能量密度和输出功率提出了更高的要求。由于电芯本身的材料特性导致其存在很多缺点，当锂离子电池出现欠压、过压、过流、过温等现象时，如果不能及时对其进行保护，将会大大缩短电池的使用寿命。
现有应用于汽车诊断平板中的电池及其相关保护电路的保护误差较大，如短路保护的检测误差在±5A以上，保护作用有限，这导致对充电电池中电芯的使用寿命损耗较大。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明实施例的目的是提供一种检测误差较小、能够避免电芯在异常状态下工作的电池及汽车诊断平板。
本发明实施例的目的是通过如下技术方案实现的：
为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例中提供了一种电池，包括电芯、负极接口和正极接口，该电池还包括：
温度开关，所述电芯的正极通过所述温度开关与所述正极接口连接；
开关电路，所述开关电路与所述电芯的负极连接；
短路保护电路，其分别与所述开关电路和所述负极接口连接，所述短路保护电路用于在所述负极接口与所述开关电路之间的电流大于第一预设电流时，所述短路保护电路断开；
电池保护芯片，设置有检测端和执行端，所述检测端与所述电芯连接，所述执行端与所述开关电路的控制端连接，所述电池保护芯片用于在所述检测端检测到电流大于第二预设电流，或者，检测到电压不在预设范围时，控制所述开关电路断开。
在一些实施例中，所述电池还包括缓冲电路，所述缓冲电路与所述电芯并联；
所述检测端还包括：正极电压端和负极电压端，所述正极电压端与所述缓冲电路连接，所述负极电压端用于与所述电芯的负极连接，所述电池保护芯片用于在所述正极电压端和负极电压端之间的压降不在预设范围内时，控制所述电池保护芯片的执行端输出断开所述开关电路的开关信号。
在一些实施例中，所述缓冲电路包括第一电阻和电容；
所述第一电阻和电容串联，串联的所述第一电阻与所述电芯并联，所述正极电压端连接于所述第一电阻和电容之间的连路上。
在一些实施例中，所述检测端包括电流检测端，所述电流检测端连接于所述电芯负极与所述开关电路的输入端连接的连路上。
在一些实施例中，所述开关电路包括：第一开关管和第二开关管；
所述第一开关管的源极与所述电芯的负极连接，所述第一开关管的漏极与所述第二开关管的漏极连接，所述第二开关管的源极与负极接口连接；
所述执行端包括：放电保护执行端和充电保护执行端，
所述第一开关管的栅极与所述放电保护执行端连接，所述第二开关管的栅极与所述充电保护执行端连接。
在一些实施例中，所述电池还包括第二电阻；
所述第一开关管的源极通过所述第二电阻与所述电芯的负极连接，所述电流检测端连接于所述第二电阻与所述电芯的负极连接的连路上。
在一些实施例中，所述开关电路还包括第三开关管和第四开关管，所述第三开关管的源极与所述电芯的负极连接，所述第三开关管的漏极与所述第四开关管的漏极连接，所述第四开关管的源极与所述负极接口连接；
所述第三开关管的栅极与所述放电保护执行端连接，所述第四开关管的栅极与所述充电保护执行端连接。
在一些实施例中，所述电池还包括第三电阻；
所述第三开关管的源极通过所述第三电阻与所述电芯的负极连接，所述电流检测端还连接于所述第三电阻与所述电芯的负极连接的连路上。
在一些实施例中，所述短路保护电路包括充电芯片，所述充电芯片的BAT引脚与所述开关电路的输出端连接，所述充电芯片的SYS引脚与所述负极接口连接，所述充电芯片用于在BAT引脚与SYS引脚之间的电流大于第二预设电流时，断开所述BAT引脚与SYS引脚之间的连接。
为解决上述技术问题，第二方面，本发明实施例中提供了一种汽车诊断平板，包括如上述第一方面所述的电池。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例中提供了一种电池，应用于汽车诊断平板，该电池包括电芯、正极接口、负极接口、与电芯的正极和正极接口连接的温度开关、与电芯的负极连接的开关电路、分别与所述开关电路和负极接口连接的短路保护电路、以及设置有检测端和执行端的电池保护芯片，短路保护电路在负极接口与开关电路之间的电流大于第一预设电流时断开，电池保护芯片在检测端检测到电流大于第二预设电流，或者，检测到电压不在预设范围时，控制所述开关电路断开，本发明实施例提供的电池检测误差较小，能够避免电芯在异常状态下工作。
附图说明
一个或多个实施例中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/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，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电池的电路原理框图；
图2是本发明实施例提供的另一种电池的电路原理框图；
图3是本发明实施例提供的一种电池的电路结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种汽车诊断平板的结构框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分。此外，本文所采用的“第一”、“第二”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。
除非另有定义，本说明书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。本说明书中在本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，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/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。
具体地，下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
本发明实施例提供了一种电池，请参见图1，其示出了一种电池100的电路原理框图，该电池100包括电芯B、负极接口P-和正极接口P+，该电池100还包括：温度开关K、开关电路110、短路保护电路120和电池保护芯片U1。
所述电芯B的正极通过所述温度开关K与所述正极接口P+连接；所述开关电路110与所述电芯B的负极连接；所述短路保护电路120分别与所述开关电路110和所述负极接口P-连接，所述短路保护电路120用于在所述负极接口P-与所述开关电路110之间的电流大于第一预设电流时，所述短路保护电路120断开；所述电池保护芯片U1设置有检测端10和执行端20，所述检测端10与所述电芯B连接，所述执行端20与所述开关电路110的控制端30连接，所述电池保护芯片U1用于在所述检测端10检测到电流大于第二预设电流，或者，检测到电压不在预设范围时，控制所述开关电路110断开。且有，所述温度开关K在所述电芯B的温度高于预设温度时断开。
本发明实施例中提供了一种电池，应用于汽车诊断平板，该电池包括电芯、正极接口、负极接口、与电芯的正极和正极接口连接的温度开关、与电芯的负极连接的开关电路、分别与所述开关电路和负极接口连接的短路保护电路、以及设置有检测端和执行端的电池保护芯片，短路保护电路在负极接口与开关电路之间的电流大于第一预设电流时断开，电池保护芯片在检测端检测到电流大于第二预设电流，或者，检测到电压不在预设范围时，控制所述开关电路断开，本发明实施例提供的电池检测误差较小，能够避免电芯在异常状态下工作。
在一些实施例中，请参见图2，其示出了另一种电池100的电路原理框图，该电池100还包括：缓冲电路130和充电电芯U2。
所述缓冲电路130与所述电芯B并联；所述检测端10还包括：正极电压端VDD和负极电压端VSS，所述正极电压端VDD与所述缓冲电路130连接，所述负极电压端VSS用于与所述电芯B的负极连接，所述电池保护芯片U2用于在所述正极电压端VDD和负极电压端VSS之间的压降不在预设范围内时，控制所述电池保护芯片U1的执行端20输出断开所述开关电路110的开关信号。
请继续参见图2，所述检测端10包括电流检测端RSENS，所述电流检测端RSENS连接于所述电芯B负极与所述开关电路110的输入端40连接的连路上。
请继续参见图2，所述充电芯片U2的BAT引脚与所述开关电路110的输出端连接，所述充电芯片U2的SYS引脚与所述负极接口P-连接，所述充电芯片U2用于在BAT引脚与SYS引脚之间的电流大于第二预设电流时，断开所述BAT引脚与SYS引脚之间的连接。
具体地，在本发明实施例中，所述第一预设电流为9A，在所述充电芯片U2检测到所述BAT引脚与所述SYS引脚大于9A时，断开所述BAT引脚与SYS引脚之间的连接，以实现出现瞬间的较大的短路电流时，能够对电芯进行保护。
在一些实施例中，请参见图3，其示出了如图2所示电池100的电路结构示意图，其中，本发明实施例以四个电芯(B1、B2、B3和B4)和四个温度开关(K1、K2、K3和K4)为例，四个所述电芯并联，且每一电芯上相应串联有一温度开关，用于分别保护四个电芯。需要说明的是，所述电芯B，根据应用场景的不同，其数量可以是一个或多个，本申请不对其数量进行限定。
所述温度开关K为PTC温度开关，其会在温度越高时限制通过的电流越小，且在达到预设温度时断开。具体地，当电芯在超过其输出能力的大电流下通过时，大流量通过PTC温度开关会瞬间产生高温，触发PTC温度开关断开。在本发明实施例中，所述预设温度为60度，当超过所述预设温度时，温度开关断开，以避免电芯在超过其输出能力的大电流下工作。所述温度开关K可选用型号为LC72AY-1的PTC温度开关。
所述缓冲电路130包括第一电阻R1和电容C1；所述第一电阻R1和电容C1串联，串联的所述第一电阻R1与所述电芯B并联，所述正极电压端VDD连接于所述第一电阻R1和电容C1之间的连路上。具体地，所述第一电阻R1为限流电阻，所述第一电容C1为去耦电容，所述第一电阻R1的电阻值为330欧姆，所述第一电容C1的电容值为0.1微法。
在本发明实施例中，电池保护芯片U1通过其正极电压端VDD和负极电压端VSS之间压降检测电芯电压，也即是通过检测电容C1两端的压降检测电芯电压。且所述正极电压端VDD和所述负所述极电压端VSS之间的压降的在2.4V至4.28V的范围内时，所述电池保护芯片U1输出高电平，开关电路110导通，电芯正常工作。
请继续参见图3，所述开关电路110包括：第一开关管Q1和第二开关管Q2；所述第一开关管Q1的源极与所述电芯B的负极连接，所述第一开关管Q1的漏极与所述第二开关管Q2的漏极连接，所述第二开关管Q2的源极与负极接口P-连接。
所述执行端20包括：放电保护执行端DOUT和充电保护执行端COUT，所述第一开关管Q1的栅极与所述放电保护执行端DOUT连接，所述第二开关管Q2的栅极与所述充电保护执行端COUT连接。
在所述正极电压端VDD和所述负所述极电压端VSS之间的压降低于2.4V时，所述电池保护芯片U1通过所述放电保护执行端DOUT输出低电平，开关电路110断开，以避免电芯长期在低压下工作。或者，在所述正极电压端VDD和所述负极电压端VSS之间的压降高于4.28V时，所述电池保护芯片U1通过所述充电保护执行端COUT输出低电平，开关电路110断开，以避免电芯长期在超出电压极限下工作。
请继续参见图3，所述电池还包括第二电阻R2；所述第一开关管Q1的源极通过所述第二电阻R2与所述电芯B的负极连接，所述电流检测端RSENS连接于所述第二电阻R2与所述电芯B的负极连接的连路上。
请继续参见图3，所述开关电路110还包括第三开关管Q3和第四开关管Q4，所述第三开关管Q3的源极与所述电芯B的负极连接，所述第三开关管Q3的漏极与所述第四开关管Q4的漏极连接，所述第四开关管Q4的源极与所述负极接口P-连接；所述第三开关管Q3的栅极与所述放电保护执行端DOUT连接，所述第四开关管Q4的栅极与所述充电保护执行端COUT连接。
请继续参见图3，所述电池100还包括第三电阻R3；所述第三开关管Q3的源极通过所述第三电阻R3与所述电芯B的负极连接，所述电流检测端RSENS还连接于所述第三电阻R3与所述电芯B的负极连接的连路上。
在本发明实施例中，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4皆为N沟道MOS管，通过设置两组并联的MOS管，能够减小回路内阻。
进一步地，在本发明实施例中，所述电池保护芯片U1内还设置有比较器，所述电池保护芯片U1还可以通过检测所述负极电压端VSS和所述电流检测端RSENS之间的压差，也即是并联的所述第二电阻R2和所述第三电阻R3的两端的压差，根据该压差计算得到通过所述第二电阻R2和所述第三电阻R3的电流值，并与所述电池保护芯片U1内的比较器进行比较，在电流大于第二预设电流时，控制所述开关电路断开。具体地，所述第二电阻的电阻值为13M欧姆，所述第三电阻的电阻值为10M欧姆，所述第二预设电流为7A。
请继续参见图3，所述电池100还包括第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5，所述第二电容C2和所述第三电容C3串联后，连接在所述电芯B的负极和所述充电芯片U2的SYS引脚之间，所述第四电容C4和所述第五电容C5串联后，连接在所述正极接口P+和所述充电芯片U2的SYS引脚之间，分别设置的这两组串联的电容，能够增强电容的耐压能力，防止电容过压击穿短路，造成电芯大电流烧坏。具体地，所述第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5的电容值皆为0.1微法。
请继续参见图3，所述电池100还包括第四电阻R4，所述电池保护芯片U1还包括电压检测端V-，所述第四电阻R4一端与所述电压检测端V-连接，另一端与所述充电芯片U2的BAT引脚，所述第四电阻R4为限流电阻，所述电池保护芯片U1通过所述电压检测端V-检测负极接口P-的电压。具体地，所述第四电阻R4的电阻值为1K欧姆。
请继续参见图3，所述电池100还包括第五电阻R5，所述充电芯片U2还设置有温度引脚TS，该温度引脚TS与所述第五电阻R5的一端连接，所述第五电阻R5的另一端连接在开关电路110的输出端50和所述充电芯片U2的BAT引脚之间，所述第五电阻R5为NTC电阻，其在温度越高时阻值越低。通过所述温度引脚TS检测到的电流值能够表征NTC电阻的工作温度，在该温度不在额定温度范围内使用时，所述充电芯片U2控制所述BAT引脚与SYS引脚之间的连接断开。例如，在温度低于10度时所述充电芯片U2判定为低温工作，在温度高于45度时所述充电芯片U2判定为高温工作，所述充电芯片U2输出告警信号或直接断开所述BAT引脚与SYS引脚之间的连接，以避免电芯在超出额定温度范围使用。具体地，所述第五电阻R5可采用电阻值为10K欧姆，热敏常数为3435K的NTC负温度系数热敏电阻。
本发明实施例提供如图3所示的电池100，适用于所有带电池的诊断仪或诊断平板，如TPMS诊断工具，内窥镜诊断工具，防盗产品检测工具，电池检测工具，红外热成像检测工具，四轮定位仪检测工具等。在应用于汽车诊断平板时，其检测误差能够控制在±1A以内，较小的检测误差能够延长电池的使用寿命。
本发明实施例还提供了一种汽车诊断平板，请参见图4，其示出了一种汽车诊断平板200的结构框图，该汽车诊断平板200包括如上述图1至图3及相关实施例所述的电池100。
在一些实施例中，请继续参见图4，所述汽车诊断平板200还包括：电量计芯片U3和微型控制器MCU，所述电量计芯片U3与所述电池100电连接，所述电量计芯片U3用于测量所述电池100的电量，所述微型处理器MCU分别与所述充电芯片U2和所述电池100通信连接，所述微型处理器MCU能够分别与所述充电芯片U2和所述电池100进行数据交互。在本发明实施例中，所述微型处理器MCU分别通过I2C总线与所述充电芯片U2和所述电池100通信连接。
本发明实施例中提供了一种电池，应用于汽车诊断平板，该电池包括电芯、正极接口、负极接口、与电芯的正极和正极接口连接的温度开关、与电芯的负极连接的开关电路、分别与所述开关电路和负极接口连接的短路保护电路、以及设置有检测端和执行端的电池保护芯片，短路保护电路在负极接口与开关电路之间的电流大于第一预设电流时断开，电池保护芯片在检测端检测到电流大于第二预设电流，或者，检测到电压不在预设范围时，控制所述开关电路断开，本发明实施例提供的电池检测误差较小，能够避免电芯在异常状态下工作。
需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。
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 (10)

1.一种电池，包括电芯、负极接口和正极接口，其特征在于，还包括：
温度开关，所述电芯的正极通过所述温度开关与所述正极接口连接；
开关电路，所述开关电路与所述电芯的负极连接；
短路保护电路，其分别与所述开关电路和所述负极接口连接，所述短路保护电路用于在所述负极接口与所述开关电路之间的电流大于第一预设电流时，所述短路保护电路断开；
电池保护芯片，设置有检测端和执行端，所述检测端与所述电芯连接，所述执行端与所述开关电路的控制端连接，所述电池保护芯片用于在所述检测端检测到电流大于第二预设电流，或者，检测到电压不在预设范围时，控制所述开关电路断开。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池还包括缓冲电路，所述缓冲电路与所述电芯并联；
所述检测端还包括：正极电压端和负极电压端，所述正极电压端与所述缓冲电路连接，所述负极电压端用于与所述电芯的负极连接，所述电池保护芯片用于在所述正极电压端和负极电压端之间的压降不在预设范围内时，控制所述电池保护芯片的执行端输出断开所述开关电路的开关信号。
3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述缓冲电路包括第一电阻和电容；
所述第一电阻和电容串联，串联的所述第一电阻与所述电芯并联，所述正极电压端连接于所述第一电阻和电容之间的连路上。
4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，
所述检测端包括电流检测端，所述电流检测端连接于所述电芯负极与所述开关电路的输入端连接的连路上。
5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，
所述开关电路包括：第一开关管和第二开关管；
所述第一开关管的源极与所述电芯的负极连接，所述第一开关管的漏极与所述第二开关管的漏极连接，所述第二开关管的源极与负极接口连接；
所述执行端包括：放电保护执行端和充电保护执行端，
所述第一开关管的栅极与所述放电保护执行端连接，所述第二开关管的栅极与所述充电保护执行端连接。
6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述电池还包括第二电阻；
所述第一开关管的源极通过所述第二电阻与所述电芯的负极连接，所述电流检测端连接于所述第二电阻与所述电芯的负极连接的连路上。
7.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述开关电路还包括第三开关管和第四开关管，
所述第三开关管的源极与所述电芯的负极连接，所述第三开关管的漏极与所述第四开关管的漏极连接，所述第四开关管的源极与所述负极接口连接；
所述第三开关管的栅极与所述放电保护执行端连接，所述第四开关管的栅极与所述充电保护执行端连接。
8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述电池还包括第三电阻；
所述第三开关管的源极通过所述第三电阻与所述电芯的负极连接，所述电流检测端还连接于所述第三电阻与所述电芯的负极连接的连路上。
9.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，
所述短路保护电路包括充电芯片，所述充电芯片的BAT引脚与所述开关电路的输出端连接，所述充电芯片的SYS引脚与所述负极接口连接，所述充电芯片用于在BAT引脚与SYS引脚之间的电流大于第二预设电流时，断开所述BAT引脚与SYS引脚之间的连接。
10.一种汽车诊断平板，其特征在于，包括：权利要求1-9任一项所述的电池。
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