CN110783997A - 电池保护电路与电池放电装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种电池保护电路以及包括电池保护电路的电池放电装置，电池保护电路包括模拟开关模块、第一控制模块、开关单元和控制器模块。模拟开关模块电性连接于电池连接端与输出端之间，用于控制电池连接端与输出端之间电性导通或截止。开关单元电性连接于模拟开关模块，用于在接收到外部触发信号时输出初始使能信号控制模拟开关模块导通，并同时为电池提供驱动电源传输至输出端以驱动负载。控制器模块电性连接于第一控制模块，用于在驱动电源传输至输出端时，输出电池使能信号控制第一控制模块导通。第一控制模块电性连接于模拟开关模块，用于在第一控制模块导通时输出放电使能信号控制模拟开关模块在触发信号消失后维持导通。

Description

电池保护电路与电池放电装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及电池保护电路与电池放电装置。

背景技术

随着电池技术的不断发展，各种电池在产品中应用越来越广泛，大多数产品中所使用的电池的放电性能关系着产品的使用寿命和安全性。目前市场上的电子产品中电池的放电系统的控制主要分为硬件控制和软件控制两部分，在大部分电池放电系统中，硬件控制系统与软件控制系统相互独立，单独对电池放电进行保护控制。硬件电路是其电池硬件控制系统最内层控制保护，软件控制系统为最外层控制保护。

电池放电到终止电压后，继续放电称为过放，在整个电池放电电路控制系统中，软件控制器与电池硬件控制器对电池的耗电较高，可以达到上百uA级甚至更高，不仅缩短了电池的使用寿命，而且对电池自身因过放造成电池容量下降和不可逆转的损坏，甚至造成电池鼓包或发生起火事故。

发明内容

为解决前述问题，提供一种防止电池过放以电池保证安全性的电池保护电路与电池放电装置。

本申请一实施例中提供一种电池保护电路，包括：

模拟开关模块，电性连接于电池连接端与输出端之间，用于控制所述电池连接端与输出端之间电性导通或者截止，所述电池连接端用于电性连接电池；

开关单元，电性连接于所述模拟开关模块，用于在接收到外部触发信号时输出初始使能信号控制所述模拟开关模块导通，当所述模拟开关模块导通时，所述电池提供的驱动电源传输至所述输出端以驱动连接于所述输出端的负载；

控制器模块，电性连接于第一控制模块，用于在所述驱动电源传输至所述输出端时输出电池使能信号至所述第一控制模块并控制所述第一控制模块导通；

所述第一控制模块电性连接于所述模拟开关模块，用于在所述第一控制模块导通时输出放电使能信号控制所述模拟开关模块在所述触发信号消失后维持导通。

在本申请一实施例中，提供一种包括前述所述的电池保护电路的电池放电装置。

相较于现有技术，本申请实施例公开了的电池保护电路中第二控制模块与开关单元组成与非门电路，输出的初始使能信号暂时导通模拟开关模块，以接通电池与负载之间电性连接，同时，稳压电源模块依据输入的驱动电源，输出驱动电压至控制器模块，控制器模块输出电池使能信号控制模拟开关模块持续导通。当电池电压处于正常工作电压范围以下即过放状态时，开关单元自锁，短路检测模块与第一控制模块组成或非门电路控制第一控制模块关断，电池与负载之间连接断开，此时电池放电控制系统中对电池的耗电为几uA甚至更低，降低了因电池放电控制系统中控制开关对电池的损耗，提高了电池的使用寿命，减少电池因过放造成电池容量下降和不可逆转的损坏，甚至造成电池鼓包或发生起火事故，电池电路系统的安全性以及可靠性得到提升。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例公开的一种电池放电装置；

图2是为图1结构示意图中的电池保护电路框图；

图3是为图2结构示意图中的模拟开关模块电路示意图；

图4是为图2结构示意图中的开关单元与第一控制模块电路示意图；

图5是为图2结构示意图中的第二控制模块电路示意图；

图6是为图2结构示意图中的控制器模块电路示意图；

图7是为图2结构示意图中的电压采集模块电路示意图；

图8是为图2结构示意图中的稳压电源模块电路示意图；

图9是为图2结构示意图中的电流采集模块电路示意图；

图10是为图2结构示意图中的短路检测模块电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，其为本申请一实施例中电池放电装置10的结构示意图，如图1所示，电池放电装置10包括电池连接端100、电池保护电路200以及输出端300。进一步地，电池连接端100电性连接于电池正极端和电池负极端，用于接收电池输出电压和输出电流，电池连接端100包括电池正极连接端100a和电池负极连接端100b，电池正极连接端100a和电池负极连接端100b配合自电池接收预设输出电压V1与预设输出电流A1。电池保护电路200电性连接于电池连接端100，用于控制负载与电池之间电路导通或者断开。输出端300电性连接于电池保护电路200，包括第一输出端300a和第二输出端300b。输出端300用于输出驱动电源至负载。更进一步地，所述电池包括电池或电池组以及输出稳压电源的电子器件模组。

请参阅图2，其为本申请一实施例中如图1所示电池保护电路200的电路框图。如图2所示，电池保护电路200包括：模拟开关模块201、第一控制模块202、开关单元203、第二控制模块204、控制器模块205、电压采集模块206、稳压电源模块207、电流采集模块208以及短路检测模块209。本实施例电池保护电路200应用于控制电池或电池组对负载供电，降低电池或电池组放电控制系统中控制开关对电池或电池组的损耗，提高电池或电池组的使用寿命，减少电池或电池组因过放造成电池容量下降和不可逆转的损坏，甚至造成电池或电池组鼓包或发生起火事故，提升放电电路的安全性和可靠性。

模拟开关模块201电性连接于电池连接端100与输出端300之间，用于控制电池与输出端300之间的电性导通与截止。在电池或电池组正常向负载供电的情况下，模拟开关模块201接通，电池连接端100与输出端300之间电性导通，也即是电池输出驱动电源至负载。在电池或电池组出现过放或放电电流过低、外部无负载以及负载电路发生短路时，模拟开关模块201截止，控制电池与输出端300之间电性截止。进一步地，模拟开关模块201至少包括一个电子开关控制放电电路的导通与截止。

所述放电电路包括电池保护电路200以及输出端300。所述电池或电池组过放为电池或电池组放电电压低于电池或电池组的预设输出电压V1，放电电流过低为电池或电池组输出电流低于预设输出电流A1，若继续放电将导致电池或电池组损害，降低电池或电池组的容量。

第一控制模块202电性连接于模拟开关模块201，用于在导通时输出放电使能信号EN2至模拟开关模块201，在触发信号消失后维持模拟开关模块201的导通。在电池或电池组正常向负载供电的情况下，第一控制模块202保持导通，输出第一电平放电使能信号EN21，当电池或电池组出现过放或放电电流过低、放电电路发生短路以及输出端300无电流时，第一控制模块202输出第二电平放电使能信号EN22，控制模拟开关模块201截止，降低放电电路的对电池的损耗，提高供电池以及放电电路的安全性和可靠性。

所述第一电平放电使能信号EN21为高电平放电使能信号，所述第二电平放电使能信号EN22为低电平放电使能信号，所述放电使能信号EN2包括第一电平放电使能信号EN21和第二电平放电使能信号EN22。

开关单元203电性连接于模拟开关模块201，用于在接收到外部触发信号时输出初始使能信号EN1控制模拟开关模块201的导通，当模拟开关模块201导通时，电池提供的驱动电源传输至输出端300以驱动连接于输出端的负载。当放电电路处于休眠状态时，开关单元203输出初始使能信号EN1在第一时间段T1内开启模拟开关模块201，并输出驱动电电源至输出端300。在第一时间段T1内放电控制电路正常工作。若电池过放或放电电路无输出电流时，则开关单元203失效，导通后不会输出初始使能信号EN1。所述开关单元203包括至少一个常断控制按键或多个按键组成的模组，所述第一时间段T1为按键导通所维持的时间。

第二控制模块204电性连接于开关单元203与第一控制模块202，第二控制模块204还电性连接于电池正极连接端100a以及电池负极连接端100b，用于在预设输出电压V1与预设输出电流A1处于预设范围时输出按键使能信号DO至开关单元203和第一控制模块202，以维持开关单元203和第一控制模块202处于导通或截止状态。第二控制模块204与开关单元203和第一控制模块202组成与非门电路，用于控制开关单元203在放电电路处于短路状态或电池过放时实现放电电路自锁。第二控制模块204与第一控制模块202组成与非门电路，只有在满足第二控制模块204与第一控制模块202都电性导通时，第一控制模块202才输出第一电平放电使能信号EN21控制模拟开关模块201导通。

第二控制模块204在电池处于正常工作时持续输出第一电平按键使能信号DO1，在放电电路无输出电流或电池出现过放时，第二控制模块204输出第二电平按键使能信号DO2关断开关单元203和第一控制模块202，防止因误操作导致开关单元203导通，或因电路故障导致和第一控制模块202导通，对电池以及放电电路造成损害。所述电路自锁为第二控制模块204关闭状态时，所述开关单元203输出初始使能信号EN1均为无效控制信号，所述第一控制模块202输出第一电平放电使能信号EN21均为无效控制信号。

所述第一电平按键使能信号DO1为高电平按键使能信号，所述第二电平按键使能信号DO2为低按键使能信号，所述按键使能信号DO包括第一电平按键使能信号DO1和第二电平按键使能信号DO2。

控制器模块205电性连接于第一控制模块202以及电压模块206，用于在接收到驱动电压Vcc时输出电池使能信号OP控制第一控制模块202导通与截止，以及输出电压采集使能信号BT控制电压采集模块206持续输出电压采集信号VSN。放电电路正常工作时，控制器模块205输出电池使能信号OP控制第一控制模块202导通。在外部无输出电流即为放电电路处于休眠状态时或放电电流低于预设输出电流A1时，控制器模块205在延迟时间为T2后，停止输出电池使能信号OP，模拟开关模块201电性断开，减少放电电路中电子器件对电池电量的损耗，提高电池的使用时间。

电压采集模块206电性连接于控制器模块205，还电性连接于电池正极连接端100a以及电池负极连接端100b之间，用于实时监测电池电压，并输出电压采集信号VSN至控制器模块205。当电池发生过放时，电池的电压值低于预设输出电压V1，电压采集模块206输出的电压采集信号VSN经过控制器模块205逻辑计算后，判定电池是否过放，若电池或电池组发生过放，则停止输出电池使能信号OP控制第一控制模块202关闭，避免因电池过放导致电池使用寿命下降。

稳压电源模块207电性连接于控制器模块205和电池负极连接端100b，用于提供驱动电压Vcc至控制器模块205。在放电电路休眠状态下，稳压电源模块207无输入电压，若开关单元203在第一时间段T1内输出初始使能信号EN1控制模拟开关模块201导通，则驱动电源输出至稳压电源模块207，控制稳压电源模块207输出驱动电压Vcc至控制器模块205，驱动控制器模块205工作，进而控制第一控制模块202导通。在开关单元203断开后，持续保持模拟开关模块201导通。

电流采集模块208电性连接于控制器模块205以及电池负极连接端100b与第二输出端300b之间，用于输出电流采集信号ISN至控制器模块205。若放电电路中无输出电流或放电电流低于预设输出电流A1时，控制器模块205依据接收到的输出电流采集信号ISN，输出电池使能信号OP控制第一控制模块202关断，进而控制模拟开关模块201截止，放电电路处于关断状态，减少放电控制电路对电池电量损耗，提升电池使用寿命。

短路检测模块209电性连接于第一控制模块202，还电性连接于电池负极连接端100b与第二输出端300b之间，用于输出端电流大于预设短路电流A2时，输出短路中断信号EN3控制第一控制模块202电性截止。短路检测模块209与第一控制模块202组成或非门电路，用于控制第一控制模块202的导通与截止。进一步地，当放电电路正常工作时，短路检测模块209无输出信号，控制器模块205输出的电池使能信号OP控制第一控制模块202导通。在放电电路发生短路时，短路检测模块209向第一控制模块202输出短路中断信号EN3，控制第一控制模块202由导通状态变为截止状态，进而关断模拟开关模块201，减少放电电路因发生短路对电池造成的损害，提高放电电路的安全性。

放电电路无输出电流或放电电路处于休眠状态时，开关单元203输出初始使能信号EN1在第一时间段T1内控制模拟开关模块201导通，稳压电源模块207输出驱动电压Vcc驱动控制器模块205工作。在开关单元203无输出信号时，第一控制模块202控制模拟开关模块201导通，保持放电电路导通。第二控制模块204与开关单元203组成与非门电路，当电池过放或放电电路中无输出电流时，第二控制模块204关断，开关单元203输出的初始使能信号EN1失效，即开关单元203实现自锁，控制器模块205停止输出电池使能信号OP控制第一控制模块202截止，关断电池连接端100与输出端300之间的电性连接。

电压采集模块206、控制器模块205以及电流采集模块208构成模拟数据采集系统，控制器模块205依据接收到的电压采集信号VSN和电流采集信号ISN，经过控制器模块205中的处理单元逻辑计算后，判定电池电压和电流是否低于预设输出电压V1或放电电流低于预设输出电流A1，若电池处于正常工作状态，输出电池使能信号OP控制第一控制模块202导通。若电池处于过放或放电电流低于预设输出电流A1时，控制第一控制模块202截止。另一方面由短路检测模块209与第一控制模块202构成或非门电路，在放电电路出现短路时，短路检测模块209输出短路检测信号EN3控制第一控制模块202截止，以关断模拟开关模块201。

电池保护电路对电池和负载进行保护，最大程度的将放电控制电路对电池或电池组的耗电降到最低，同时减少了外围模拟开关控制模块的控制数量，降低放电控制电路对电池或电池组的损耗，减少了电池的损坏机率，提升了电池的安全性和可靠性。

更为具体地，请参阅图3，其为图2结构示意图中的模拟开关电路模块示意图。如图3所示，模拟开关模块电路201包括电池正极连接端B+、电子开关Q1、第一电压连接端VBAT、负载正极连接端P+、第二电阻R2以及第四电阻R4。

电池正极连接端B+为输入电池的正极端，电子开关Q1第一端电性连接电池正极连接端B+，电子开关Q1第二端电性连接负载正极连接端P+，负载正极连接端P+电性连接第一输出端300a，电子开关Q1第三端电性连接第四电阻R4，第二电阻R2电性连接于电池正极连接端B+与电子开关Q1第三端之间，第四电阻R4电性连接于电子开关Q1第三端与第一连接端N1之间，第一连接端N1为模拟开关201与开关单元与第一控制电路202的连接点。

所述电子开关Q1第一端为电池输入端，电子开关Q1第二端电池输出端，电子开关Q1第三端驱动信号控制端。

具体地，电子开关Q1为低电压驱动电子开关，用于控制放电电路导通或截止，若电池与放电电路正常工作，则电子开关Q1导通，电池正极端输入直流电流至放电控制电路、第一电压连接端VBAT以及负载正极连接端P+。若电池出现过放或放电电流低于预设输出电流A1以及放电电路发生短路时，则电子开关Q1断开，保护电池和放电电路的安全性。电子开关Q1包括P型晶体管和继电器，第一电压连接端VBAT为稳压电源模块207(图2)的输入端。

更为具体地，请参阅图4，其为图2结构示意图中的开关单元与第一控制模块电路示意图。如图4所示，开关单元与第一控制模块电路202包括开关控制电路2021、第一控制电路2022、电池使能连接端OP EN以及短路中断连接端Short INT。

开关控制电路2021用于控制模拟开关电路201导通，包括第四二极管D4、第一按键开关S1以及第四电容C4。

第一按键开关S1的第一端电性连接第四二极管D4阴极，第四二极管D4阳极电性连接第一连接端N1，第一按键开关S1的第二端电性连接第三连接端N3，第四电容C4电性连接于第一按键开关S1的第一端与第三连接端N3之间，所述第一按键开关S1的第一端为输入端，也就是第一按键开关S1导通时的输入电压端，所述第一按键开关S1的第二端为输出端，也就是第一按键开关S1导通时的输出电压端。

第一控制电路2022用于控制模拟开关电路201导通与截止，包括第二二极管D2、第七电阻R7、第八电阻R8以及第四晶体管Q4。

第四晶体管Q4栅极电性连接短路中断连接端Short INT，第四晶体管Q4源极电性连接第一连接端N1，第四晶体管Q4漏极电性连接于第三连接端N3，第二二极管D2阳极电性连接电池使能连接端OP EN，第二二极管D2阴极电性连接第七电阻R7，第七电阻R7电性连接于第二二极管D2阴极与短路中断连接端Short INT之间，第八电阻R8电性连接于短路中断连接端Short INT与第三连接端N3之间，进一步地，第一连接端N1连接模拟开关电路201。

具体地，第一按键开关S1为常开按键控制器，在放电电路处于休眠状态时，第一按键开关S1通过外部触发信号导通，第一连接端N1由高电平变为低电平，驱动电子开关Q1在第一时间段T1内导通，同时电池使能连接端OP EN输入高电平电池使能信号OP驱动第四晶体管Q4导通，在第一按键开关S1断开后，第四晶体管Q4保持导通状态，控制电子开关Q1持续导通。若放电电路发生短路，则短路中断连接端Short INT由高电平下降为低电平，将电池使能信号OP拉低为低电平，第四晶体管Q4截止，控制电子开关Q1断开电池与放电控制电路以及负载之间的连接，放电电路中无电流输入。若放电电路中无输出电流或电路中无电流时，电池使能连接端OP EN输入低电平电池使能信号OP关断第四晶体管Q4，即控制电子开关Q1断开电池与放电控制电路以及负载之间的连接，减少放电电路中的电子器件对电池的消耗，提高电池使用时间。

所述第三连接端N3为开关单元与第一控制模块电路202与第二控制模块204的连接端点，第四晶体管Q4为N型晶体管，所述放电电路处于休眠状态为放电电路无输出电流至负载。

更为具体地，请参阅图5，其为图2结构示意图中的第二控制模块电路示意图。如图5所示，第二控制模块电路204包括第五晶体管Q5、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第一分压电阻RS1、第二十二电阻R22、第五电容C5、第十二电容C12、第八二极管D8以及放电控制单元U2。

放电控制单元U2为集成电路，用于依据电池连接端100的输出电压，控制第五晶体管Q5电性导通或截止。放电控制单元U2包括引脚1-引脚6，功能分别为：放电控制单元U2引脚1为电池充电控制引脚，放电控制单元U2引脚2为延迟时间测定引脚，放电控制单元U2引脚3为电池电流过流检测引脚，放电控制单元U2引脚4为电压输入引脚，放电控制单元U2引脚5放电控制输出引脚，放电控制单元U2引脚6为接地端。

第五晶体管Q5源极电性连接于第三连接端N3，第五晶体管Q5漏极电性连接于电池负极端B-，第五晶体管Q5栅极电性连接于第八二极管D8的阴极，第八二极管D8的阳极串联第十电阻R10电性连接于放电控制单元U2引脚5，第二十二电阻R22电性连接于第八二极管D8的阳极与第十电阻R10之间任意一点以及第八二极管D8的阴极之间，第十二电容C12电性连接于第五晶体管Q5栅极与第八二极管D8的阴极之间任意一点以及电池负极端B-之间，第十一电阻R11电性连接于放电控制单元U2引脚3与第二连接端N2之间，第一分压电阻RS1电性连接于第二连接端N2与电池负极端B-之间，第九电阻R9电性连接于电池正极连接端B+与放电控制单元U2引脚4之间，第五电容C5电性连接于放电控制单元U2引脚4与放电控制单元U2引脚6之间，放电控制单元U2引脚4电性连接于第九电阻R9与第五电容C5之间任意一连接点。

第一控制电路2022和开关控制电路2021分别与第二控制模块电路204组成与非门电路。放电电路正常工作时，放电控制单元U2通过引脚5输出高电平按键使能信号DO控制第五晶体管Q5导通，当第一控制电路2022导通时，电流经过第一控制电路2022中第四晶体管Q4漏极输出至第五晶体管Q5源极最后到电池负极端B-。当开关控制电路2021中的第一开关S1导通时，电流经过第五晶体管Q5输出至电池负极端B-，第一开关S1拉低第一电子开关Q1的栅极电压，控制模拟开关模块电路201中第一电子开关Q1导通。

电池过放、电池放电电流低于预设输出电流A1或放电电路休眠时，放电控制单元U2通过引脚5输出低电平按键使能信号DO控制第五晶体管Q5关断，此时，第一开关S1导通或截止，均不能驱动第一电子开关Q1导通，实现第一开关S1自锁。在本实施例中，所述放电控制单元U2可以采用S261DAY来实现，所述第五晶体管Q5为N型晶体管。

更为具体地，请参阅图6，其为图2结构示意图中的控制器模块电路示意图。如图6所示，控制器模块电路205包括微控制单元U4。微控制单元U4包括电池使能连接端OP EN、电流检测端DIS ISN、电压检测端BAT VSN、电压检测使能端BAI EN以及驱动电压端VCC。

电池使能连接端OP EN电性连接第一控制电路2022，用于在放电电路正常工作时，输出高电平电池使能信号OP控制第四晶体管Q4导通，若电池出现过放或放电电流低于正常电流值I时，输出低电平电池使能信号OP控制第四晶体管Q4截止。电流检测端DIS ISN电性连接短路检测电路209，用于实时接收电流采集信号ISN，微控制单元U4逻辑运算后，判断电池电流是否低于预设输出电流A1。电压检测端BAT VSN以及电压检测使能端BAI EN电性连接电压采集模块电路206，电压检测端BAT VSN用于实时接收电压采集信号VSN，微控制单元U4逻辑运算后判断电池电压是否存在过放。电压检测使能端BAI EN用于输出电压采集使能信号BT至电压采集模块电路206，驱动电压采集模块电路206输出电压采集信号VSN。驱动电压端VCC电性连接稳压电源模块电路207，用于输入驱动电压Vcc至微控制单元U4。

更为具体地，请参阅图7，其为图2结构示意图中的电压采集模块电路示意图。如图7所示，电压采集模块电路206包括第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十八电阻R18、第六晶体管Q6、第八晶体管Q8、第二二极管D2、第二电容C2、电压检测使能端BAI EN以及电压检测端BAT VSN。

第十四电阻R14电性连接于电池正极连接端B+与第八晶体管Q8的集电极之间，第八晶体管Q8的基极电性连接于电压检测使能端BAI EN，第八晶体管Q8的发射极电性连接于电池负极连接端B-，第六晶体管Q6的栅极电性连接于第十四电阻R14与第八晶体管Q8的集电极之间任意一连接点，第六晶体管Q6的源极电性连接于电池正极连接端B+，第六晶体管Q6的漏极电性连接于第十五电阻R15，第十五电阻R15电性连接于第六晶体管Q6的漏极与电压检测端BAT VSN之间，第十八电阻R18电性连接于电压检测端BAT VSN与电池负极端B-之间，第二二极管D2阳极电性连接于电压检测端BAT VSN，第二二极管D2阴极电性连接于驱动电压端VCC，第二电容C2电性连接于电压检测端BAT VSN与第二接地端SGND之间。

电压采集模块电路206主要用于实时检测电池是否存在过放，由电压检测端BATVSN输出的电压采集使能信号BT控制第八晶体管Q8导通，因此，第六晶体管Q6的栅极与电池负连接极B-端相连驱动第六晶体管Q6导通，电池电压经过第十五电阻R15分压后，由电压检测端BAT VSN输出电压采集信号VSN至控制器单元205。控制器单元205对电压采集信号VSN经逻辑计算后，判断出电池是否处于过放状态，若电池处于过放状态，则控制器单元205控制第一控制电路2022截止，开关控制电路2021电性断开。

本实施例中，所述第六晶体管Q6为P型晶体管，第八晶体管Q8为NPN型晶体管，所述驱动电压端VCC电压值在4.7V-5.3V内，所述第二接地端SGND为放电控制电路中电子模组的接地端。

更为具体地，请参阅图8，其为图2结构示意图中的稳压电源模块电路示意图。如图8所示，稳压电源模块电路207包括第一二极管D1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电阻R4以及稳压控制单元U1。

本实施例中，稳压控制单元U1为集成电路，包括引脚1-引脚3，功能分别为：稳压控制单元U1引脚1为接地端，稳压控制单元U1引脚2输入电压端，稳压控制单元U1引脚3为输出电压端。

第一二极管D1阳极电性连接于第一电压连接端VBAT，第一二极管D1阴极电性连接于第一电容C1，第一电容C1电性连接于第一二极管D1阴极与电池负极端B-之间，第三电容C3电性连接于稳压控制单元U1引脚2与电池负极端B-之间，第四点电阻R4电性连接于稳压控制单元U1引脚1与电池负极端B-之间，第二电容C2电性连接于稳压控制单元U1引脚3与稳压控制单元U1引脚1之间，进一步地，稳压控制单元U1引脚1电性连接于第二接地端SGND，稳压控制单元U1引脚2电性连接于第一二极管D1与第一电容C1之间任意一点，稳压控制单元U1引脚3电性连接于驱动电压端VCC。

在放电电路中，开关控制电路2021输出初始使能信号EN1控制第一电子开关Q1导通，稳压控制单元U1引脚2输入电池电压，同时稳压控制单元U1引脚3输出驱动电压Vcc至微控制模块电路205，驱动微控制单元U4输出高电平放电使能信号OP控制第一控制电路2022导通，在第一按键开关S1断开后，保持放电电路导通。本实施例中，稳压控制单元U1可以采用ME6203A来实现。

更为具体地，请参阅图9，其为图2结构示意图中的电流采集模块电路示意图。如图9所示，电流采集模块电路208包括第十二电阻R12、第十六电阻R16、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第十一电容C11、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8以及放大器U3。

第十六电阻R16电性连接于电池负极连接端B-与放大器U3引脚2之间，第二十电阻R20电性连接于第一接地端GND与放大器U3引脚3之间，第五二极管D5阳极电性连接于驱动电压端VCC，第五二极管D5阴极电性连接于放大器U3引脚2，第六二极管D6阳极电性连接于放大器U3引脚3，第六二极管D6阴极电性连接于驱动电压端VCC，第七二极管D7阴极电性连接于放大器U3引脚2，第七二极管D7阳极电性连接于第二接地端SGND，第八二极管D8阳极电性连接于放大器U3引脚3，第八二极管D8阴极电性连接于第二接地端SGND，第十二电阻R12与第六电容C6并联于放大器U3引脚2与放大器U3引脚1和第十九电阻R19之间任意一点，第七电容C7与第八电容C8并联于驱动电压端VCC与第二接地端SGND之间，第二十一电阻R21与第十一电容C11串联于放大器U3引脚3与电流检测端DIS ISN之间，第十九电阻R19电性连接于放大器U3引脚1与电流检测端DIS ISN之间，放大器U3引脚4电性连接于第二接地端SGND，进一步地，第二接地端SGND电性连接于第二十一电阻R21与第十一电容C11之间任意一连接点，放大器U3引脚5电性连接于驱动电压端VCC。

本实施例中，放大器U3为集成电路，包括引脚1-引脚5，功能分别为：放大器U3引脚1为运算放大结果输出端，放大器U3引脚2为电流输出端，放大器U3引脚3为电流输入端，放大器U3引脚4为接地端，放大器U3引脚5为电压输入端，进一步地，放大器U3可以采用TP1542来实现。

电流采集模块电路208用于实时采集放电电路的电流，输出电流检测信号ISN至控制器模块电路205，若放电电路无输出电流或放电电路无电流以及电池放电电流低于预设输出电流A1时，则微控制单元U4依据输出电流检测信号ISN输出低电平电池使能信号OP控制第一控制电路2022关断。

更为具体地，请参阅图10，其为图2结构示意图中的短路检测电路示意图。如图10所示，短路检测电路209包括第十三电阻R13、第十七电阻R17、第七电容C7以及第七晶体管Q7。

第十三电阻R13与第十七电阻R17串联于第二连接端N2与电池负极连接端B-之间，第七电容C7电性连接于第七晶体管Q7的基极与电池负极连接端B-之间，第七晶体管Q7的基极电性连接于第十三电阻R13与第十七电阻R17之间任意一连接点，第七晶体管Q7的集电极电性连接于短路中断连接端Short INT，第七晶体管Q7的发射极电性连接于电池负极连接端B-。

进一步地，在短路检测电路209中，第二连接端N2连接第一接地端GND，若放电电路发生短路，则第二输出端300b(图2)中的电流通过第一接地端GND输入至电池负连接端100b，短路电流通过第二连接端N2输入至短路检测电路209。放电电路发生短路时，短路电流从第二连接端N2至电池负极端B-，因此，短路检测电路209中的第十三电阻R13与第十七电阻R17之间电流增大，当第七晶体管Q7的基极电流大于预设短路电流A2时，则第七晶体管Q7导通，短路中断连接端Short INT与电池负极连接端B-导通，短路中断连接端Short INT变为低电平控制第四晶体管Q4关断，放电控制电路以及负载与电池之间的电子开关Q1断开，保证放电电路的安全性和可靠性。

在本实施例中，短路检测电路209与第一控制电路2022组成或非门电路，短路检测电路209通过短路中断连接端Short INT拉低电池使能连接端OP EN为低电平，第一控制电路2022中第四晶体管Q4截止，进而控制电子开关Q1关断。所述第一接地端GND表示负载接地端，所述第七晶体管Q7为N型晶体管，所述预设短路电流A2为预先设定电流值，预设短路电流A2电流值的大小依据于负载额定电流。

在本实施例中，开关控制电路2021中的第一按键开关S1导通后，控制模拟开关模块电路201中电子开关Q1导通，稳压电源模块电路207中的稳压控制单元U1输出驱动电压Vcc至控制器模块电路205，控制器模块电路205输出电池使能信号OP控制第一控制电路2022中第四晶体管Q4导通，在第一按键开关S1断开后，维持电子开关Q1持续导通。电池外部无负载时，控制器模块电路205输出低电平电池使能信号OP控制第四晶体管Q4电性断开。

若电池处于过放时，电压采集模块电路206输出的电压采集信号VSN至控制器模块电路205，控制器模块电路205经逻辑计算后得到电池电压值低于最低放电电压V1，则微控制单元U4输出低电平电池使能信号OP控制第四晶体管Q4电性断开。若电池放电电流低于预设输出电流A1时，电流采集模块电路208输出电流采集信号ISN至控制器模块电路205，控制器模块电路205经逻辑计算后判定电池放电电流低于预设输出电流A1，则控制第四晶体管Q4电性断开。若放电电路短路时，短路检测模块电路209输出短路中断信号EN3控制控制第四晶体管Q4电性断开。

通过电池保护电路，降低外围电路对电池或电池组的消耗，同时减少了外围模拟开关控制模块的控制数量，降低了电池的损坏机率，提升整个放电电路的安全性和可靠性。

以上对本申请实施例公开的一种电池保护电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (13)

1.一种电池保护电路，其特征在于，包括：

模拟开关模块，电性连接于电池连接端与输出端之间，用于控制所述电池连接端与输出端之间电性导通或截止，所述电池连接端用于电性连接电池；

开关单元，电性连接于所述模拟开关模块，用于在接收到外部触发信号时输出初始使能信号控制所述模拟开关模块导通，当所述模拟开关模块导通时，所述电池提供的驱动电源传输至所述输出端以驱动连接于所述输出端的负载；

控制器模块，电性连接于第一控制模块，用于在所述驱动电源传输至所述输出端时输出电池使能信号至所述第一控制模块并控制所述第一控制模块导通；

所述第一控制模块电性连接于所述模拟开关模块，用于在所述第一控制模块导通时输出放电使能信号控制所述模拟开关模块在所述触发信号消失后维持导通。

2.根据权利要求1所述电池保护电路，其特征在于，所述电池连接端包括电池正极连接端与电池负极连接端，所述电池正极连接端与所述电池负极连接端配合，自所述电池接收预设输出电压与预设输出电流；所述电池保护电路还包括：

第二控制模块，电性连接于所述开关单元和所述第一控制模块，还电性连接于所述电池正极连接端与所述电池负极连接端之间，用于在所述预设输出电压与所述预设输出电流处于预设范围时，输出按键使能信号至所述开关单元和所述第一控制模块，以维持所述开关单元和所述第一控制模块处于导通状态；

稳压电源模块，电性连接于所述控制器模块，还电性连接于第一输出端和所述电池负极连接端，当所述模拟开关模块导通将所述驱动电源输出至所述第一输出端时，输出驱动电压至所述控制器模块，以控制所述控制器模块输出所述电池使能信号。

3.根据权利要求2所述电池保护电路，其特征在于，还包括：

电压采集模块，电性连接于所述控制器模块，还电性连接于所述电池正极连接端与电池负极连接端之间，所述控制器模块依据得到所述驱动电源中的驱动电压持续输出电压采集使能信号至所述电压采集模块，所述电压采集模块依据接收的所述电压采集使能信号，输出电压采集信号至所述控制器模块；

电流采集模块，电性连接于电池负极连接端与第二输出端之间，用于检测所述输出端电流并输出电流采集信号至所述控制器单元，当所述电池输出电流异常时，所述控制器模块输出第二电平电池使能信号；

短路检测模块，电性连接于所述第一控制模块，还电性连接于所述电池负极连接端与所述第二输出端之间，用于负载电路短路时，输出短路中断信号控制所述第一控制模块电性截止。

4.根据权利要求3所述电池保护电路，其特征在于，所述第一控制模块与所述短路检测模块组成或非门电路，用于在所述第一控制模块导通且所述短路检测模块断开时，控制所述第一控制模块导通，在所述第一控制模块截止或所述短路检测模块导通时，控制所述第一控制模块电性截止；

所述开关单元与所述第二控制模块组成与非门电路，用于在所述开关单元与所述第二控制模块同时导通时，控制所述模拟开关模块导通，在所述第二控制模块电性断开时，维持所述开关单元电性断开；

所述第一控制模块与所述第二控制模块组成与非门电路，用于在所述第一控制模块与所述第二控制模块同时导通时，控制所述模拟开关模块导通，在所述第一控制模块或所述第二控制模块电性断开时，维持所述模拟开关模块电性截止。

5.根据权利要求4所述电池保护电路，其特征在于，所述第一控制模块依据接收到的第一电平电池使能信号导通，控制所述模拟开关模块导通；所述第一控制模块依据接收到的第二电平电池使能信号截止，控制所述模拟开关模块电性截止。

6.根据权利要求5所述电池保护电路，其特征在于，所述电池使能信号在所述电池正常工作时为第一电平，所述电池过放时，所述电池使能信号为第二电平信号；

所述电池放电电流低于所述预设输出电流以及所述负载电路短路时，所述电池使能信号为所述第二电平信号。

7.根据权利要求6所述电池保护电路，其特征在于，所述模拟开关模块至少包括一个P型晶体管，所述P型晶体管栅极和源极电性连接于所述电池正极连接端，所述P型晶体管漏极电性连接于所述第一输出连接端。

8.根据权利要求7所述电池保护电路，其特征在于，所述第一控制模块至少包括一个N型晶体管，所述N型晶体管栅极电性连接于所述控制器模块和所述短路检测模块，所述N型晶体管源极电性连接于所述模拟开关模块，所述N型晶体管漏极电性连接于所述第二控制模块。

9.根据权利要求8所述电池保护电路，其特征在于，所述开关单元至少包括一个按键开关，且所述按键开关为常开按键开关，接收到所述外部信号触发信号时所述开关单元导通，未接收到所述外部信号触发时所述开关单元维持电性断开状态。

10.根据权利要求9所述电池保护电路，其特征在于，所述第二控制模块包括至少一个N型晶体管和至少一个放电控制单元，所述N型晶体管源极电性连接于所述开关单元和所述第一控制模块，所述N型晶体管栅极电性连接于所述放电控制单元，所述N型晶体管漏极电性所述于电池负极连接端；

所述放电控制单元用于依据所述电池连接端的输出电压，控制所述N型晶体管电性导通或截止。

11.根据权利要求10所述电池保护电路，其特征在于，所述电池放电电压低于所述预设输出电压以及所述输出端无输出电流时，所述第二控制模块输出第二电平按键使能信号维持所述开关单元处于截止状态。

12.根据权利要求1-11任意一项所述电池保护电路，其特征在于，所述开关单元在第一时间阶段内导通，控制所述模拟开关模块导通，所述电池与所述输出端电性导通；

在所述第一时间阶段内，所述稳压电源模块驱动所述控制器模块输出所述第一电平电池使能信号控制所述第一控制模块导通，在所述开关单元电性断开后，维持所述第一控制模块导通。

13.一种电池放电装置，其特征在于，包括如权利要求12所述的电池保护电路，还包括所述电池连接端和所述负载；

所述电池连接端电性连接于电池正极端和电池负极端，用于接收所述电池输出电压和输出电流；

所述电池保护电路电性连接于所述电池连接端，用于控制所述负载与电池之间电路导通与断开，防止所述电池过放、过流。

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