CN219372065U - 一种电池保护电路及终端 - Google Patents

Abstract

本公开实施例是一种电池保护电路及终端。电池保护电路包括：电池；充放电回路，与所述电池电连接，用于所述电池的充电和/或放电；至少两段保护电路；其中，所述至少两段保护电路串联在同一充放电回路中，各所述保护电路包括：位于所述充放电回路中的受控开关；至少一段所述保护电路包含的所述受控开关为温控开关。

Description

一种电池保护电路及终端

技术领域

本公开涉及电子技术领域，尤其涉及一种电池保护电路及终端。

背景技术

目前的应用于终端或者是电子设备的电池设置的电池保护电路，使用的元器件较多。尤其是一些成本较高的元器件使用越多，成本越高。部分元器件占用面积和耗能较大，并且占用散热面积。例如通过晶体管作为受控开关，晶体管作为受控开关会响应于电量的多少来导通或关闭。这里，晶体管数量越多成本就越高，并且晶体管占用散热面积，影响散热效果。

因而，需要一种能降低使用成本且增加散热效果的电池保护电路。

实用新型内容

本公开实施例提供一种电池保护电路及终端。

本公开第一方面提供一种电池保护电路，包括：电池；充放电回路，与所述电池电连接，用于所述电池的充电和/或放电；至少两段保护电路；其中，所述至少两段保护电路串联在同一充放电回路中，各所述保护电路包括：位于所述充放电回路中的受控开关；至少一段所述保护电路包含的所述受控开关为温控开关。

可选地，所述至少两段保护电路，包括第一段所述保护电路和第二段所述保护电路；其中，第一段所述保护电路的第一受控开关为：温控开关。

可选地，第二段所述保护电路包括：第二受控开关，具有连接在所述充放电回路中的输入端和输出端；电量计，位于所述充放电回路中；控制模组，与所述电量计的输出端连接且与所述第二受控开关的控制端连接，用于根据所述电量计检测的电量，控制所述第二受控开关的开关状态。

可选地，所述充放电回路为多个，且均并联在所述电池正负极；每一个所述充放电回路均包括一个第一段所述保护电路和一个第二段所述保护电路；其中，每一个所述第二段所述保护电路相互独立地连接在对应的一个所述充放电回路中。

可选地，第二段所述保护电路还包括：第三受控开关，其中，所述第三受控开关为温控开关。

可选地，每一个所述充放电回路均包括一个第一段所述保护电路；每一个所述充放电回路均包括至少一个所述第二受控开关；其中，每一个所述充放电回路的至少一个所述第二受控开关之间相互独立地连接在对应的所述充放电回路中；各段所述保护电路，共用一个所述控制模组。

可选地，所述控制模组与所述电量计集成在同一集成电路中。

可选地，所述电池保护电路，还包括：第一检测保护电阻，连接在所述电量计的检测端与所述充放电回路之间，用于在所述受控开关断开所述充放电回路时分压保护所述电量计；和/或；第二检测保护电阻，连接在所述控制模组与所述充放电回路之间，用于在所述受控开关断开所述充放电回路时分压保护所述控制模组。

可选地，所述电池保护电路，还包括：第一限流电阻，连接在所述充放电回路与所述控制模组之间，用于保护所述控制模组；和/或，第二限流电阻，连接在所述充放电回路与所述电量计之间，用于保护所述电量计。

可选地，所述电池保护电路，还包括：第一滤波电容，连接在所述充放电回路与所述控制模组之间，用于过滤输入至所述控制模组的干扰信号；和/或，第二滤波电容，连接在所述充放电回路与所述电量计之间，用于过滤输入至所述电量计的干扰信号。

可选地，所述受控开关，包括以下至少之一：热敏电阻；保险丝。

本公开第二方面提供一种终端，包括：控制器，与所述电池保护电路连接；上述第一方面提供的电池保护电路，用于在所述电池放电时向所述控制器供电。

本公开实施例中，提供一种电池保护电路，包括：电池；充放电回路，与所述电池电连接，用于所述电池的充电和/或放电；至少两段保护电路；其中，所述至少两段保护电路串联在同一充放电回路中，各所述保护电路包括：位于所述充放电回路中的受控开关；至少一段所述保护电路包含的所述受控开关为温控开关；如此，相对于晶体管，设置的基于环境温度控制自身开关状态的受控开关通常成本要比晶体管开关要低，且不需要额外占用过多的散热面积，从而可以降低成本增加散热效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是本公开一示例性实施例示出的电池保护电路的结构示意图；

图2是本公开一示例性实施例示出的电池保护电路的结构示意图；

图3是本公开一示例性实施例示出的电池保护电路的结构示意图；

图4是本公开一示例性实施例示出的电池保护电路的结构示意图；

图5是本公开一示例性实施例示出的电池保护电路的结构示意图；

图6是本公开一示例性实施例示出的电池保护电路的结构示意图；

图7是本公开一示例性实施例示出的电池保护电路的结构示意图；

图8是本公开一示例性实施例示出的电池保护电路的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附申请文件中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置的例子。

本公开实施例中，结合图1所示，提供一种电池保护电路10，包括：

电池11；

充放电回路12n，与所述电池11电连接，用于所述电池11的充电和/或放电；

至少两段保护电路131、132；其中，所述至少两段保护电路131、132串联在同一充放电回路中，各所述保护电路包括：位于所述充放电回路中的受控开关141、142；

至少一段所述保护电路包含的所述受控开关为温控开关。

所述电池11可以是可充电和放电的二次电池。

所述温控开关指示基于环境温度控制自身开关状态的受控开关。

所述电池11可以是锂电池、碱性锌锰电池等。所述电池11可以应用于智能终端如手机、平板电脑或者是扫地机器人、体重秤等可充电的电子设备中。本公开实施例限于上述举例。

在一些实施例中，所述至少两段保护电路131、132串联至少是个所述保护电路的位于所述充放电回路中的受控开关串联。

这里，基于环境温度控制自身开关状态的受控开关可以是但不限于是以下之一：

正温度系数(Positive Temperature Coefficient，PTC)热敏电阻；

温度保险丝(FUSE)。

这里，所述PTC热敏电阻包括半导体材料，当所述PTC热敏电阻所在的电路由于过电流而发热导致温度上升超过温度阈值时，PTC热敏电阻的阻值会瞬间剧增从而减小充放电回路12n中的电流甚至是断开所述充放电回路12n。

当PTC热敏电阻的温度下降至低于所述温度阈值时，则PTC热敏电阻的阻值会恢复降低至额定阻值，此时则可以导通所述充放电回路。

关于所述温度保险丝(FUSE)是能感应充放电回路中由于过热而切断所述充放电回路。

需要说明的是，在充电期间电流方向为从P+端口经过所述电池11流向P-端口。反之，在放电期间电流方向为从P-端口经过所述电池11流向P+端口。

如此，PTC热敏电阻以及所述温度保险丝的成本较低，从而通过使用PTC热敏电阻以及所述温度保险丝可以降低电池保护电路10的制造成本。并且，可以减小占用的体积和面积，从而可以减小对散热面积的占用，提升散热效果。

本公开实施例中，结合图1所示，所述至少两段保护电路131、132，包括第一段所述保护电路131和第二段所述保护电路132；

其中，第一段所述保护电路131的第一受控开关141为温控开关。

这里，所述第一段所述保护电路131可以设置有多个第一受控开关141，从而可以降低每一个第一受控开关141两端的电压，进而可以降低功率值。

例如，所述第一受控开关141的数量可以是10个、20个、30个等合理的数量。可以根据所述电池的功率切换。

如此，可以提升所述第一段所述保护电路131的耐热性。

本公开实施例中，结合图3所示，

第二段所述保护电路132包括：

第二受控开关142，具有连接在所述充放电回路12n中的输入端1421和输出端1422；

电量计15，位于所述充放电回路12n中；

控制模组16，与所述电量计15的输出端151连接且与所述第二受控开关142的控制端1423连接，用于根据所述电量计15检测的电量，控制所述第二受控开关142的开关状态。

所述第二受控开关142，可以为金属-氧化物半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)或三极管，也可以为其他能够控制所述充放电回路导通或断开的第二受控开关，本申请实施例对此不作限定。

需要说明的是，为方便描述，在本申请实施例的下文中，将MOSFET简称MOS管。

其中，上述MOS管可以为PMOS管，也可以为NMOS管，本申请实施例对此不作限定。

当上述第二受控开关142为三极管时，可以通过控制三极管上的基极上的电压来控制该三极管的导通与断开。

其在，上述三极管可以为PNP型三极管，也可以为NPN型三极管，本申请实施例对此不作限定。

在一种实施例中，所述控制模组16，用于根据所述电量计15检测的电量超出电量阈值时，控制所述第二受控开关142断开。若所述电量计15检测的电量未超出电量阈值，则控制所述第二受控开关142导通。

如此，在电量计检测到过电流或者过电压时保护所述电池。

本公开实施例中，结合图2所示，所述充放电回路12n为多个，且均并联在所述电池11正负极；

每一个所述充放电回路12n均包括一个第一段所述保护电路131和一个第二段所述保护电路132；其中，每一个所述第二段所述保护电路相互独立地连接在对应的一个所述充放电回路中。

在一些实施例中，对于一些功率较大的充放电电池，设置多个充放电回路12n可以降低每一个所述充放电回路12n的电量。

这里，充放电回路的数量可以根据功率的大小设置。

例如，对于67W的低功率充放电电池，可以设置一个充放电回路；

对于120W的较高功率充放电电池，可以设置两个充放电回路；

对于210W的高功率充放电电池，可以设置三个或者四个充放电回路。

如此，可以灵活地根据电池功率设置充放电回路的数量，从而通过分压和分流降低每一个充放电回路的充放电电量。

对于每一个充放电回路12n中，第一段所述保护电路131的第一受控开关断开时和/或所述第二端所述保护电路的第二受控开关断开时，对应的充放电回路12n也断开。

如此，尤其是对于大功率的电池的充放电，可以通过多段保护电路以及多个充放电回路的设置，保护所述电池的充放电安全。

本公开实施例中，结合图6、图7、图8所示，第二段所述保护电路132还包括：

第三受控开关，其中，所述第三受控开关为温控开关。

如图6所示，所述第三受控开关为与电量计15连接的负温度系数(NegativeTemperature Coefficient，NTC)热敏电阻。

所述NTC热敏电阻的一端接地，另一端与所述电量计15的TS引脚连接。

在一些实施例中，所述第三受控开关可以是温度系数热敏电阻。与所述电量计15连接，所述第三受控开关用于所述电量计15测量温度。可以在温度过高时，将温度信息传输给控制模组16，便于所述控制模组16控制所述第二受控开关142的断开。

再或者，所述第三受控开关也可以与所述控制模组16直接连接，便于所述控制模组16根据所述第三受控开关的温度断开所述第二受控开关142。

如此，可以至少保护所述第二段保护电路132的电路安全。

本公开实施例中，结合图4、图7以及图8所示，

每一个所述充放电回路12n均包括一个第一段所述保护电路131；

每一个所述充放电回路12n均包括至少一个所述第二受控开关142；其中，每一个所述充放电回路的至少一个所述第二受控开关之间相互独立地连接在对应的所述充放电回路中；

各段所述保护电路，共用一个所述控制模组16。

这里，一个所述控制模组16至少与各个所述充放电回路12n中的第二受控开关142连接，一个所述控制模组16用于控制多个第二受控开关142的导通或断开。

例如，对于其中第一充放电回路121，所述控制模组16检测到第一充放电回路121中的电量过量时，所述控制模组16可以控制在第一充放电回路121中的第二受控开关142断开。

或者，对于第二充放电回路122，所述控制模组16检测到第二充放电回路122的电量过量时，所述控制模组16可以控制在第二充放电回路122中的第二受控开关142断开。

如此，一个所述控制模组16即可以实现对多个第二受控开关142的导通或断开，从而实现对多个充放电回路的安全保护。相比于在每一个充放电回路12n中设置一个所述控制模组16，可以降低保护成本。

由于所述第一端所述保护电路131的成本较低，可以将所述第一段所述保护电路131设置在每一个所述充放电回路12n中。从而在成本较低的同时也保护充放电回路以及电池的安全使用。

本公开实施例中，结合图4、图8所示，

所述控制模组16与所述电量计15集成在同一集成电路中。

这里，可以减小所述控制模组16进行原有的功能模块。例如减少所述控制模组16的电量测量功能模块，将所述控制模组16直接与所述电量计15的电量测量功能模块连接。通过从所述电量计15测量的电量，控制所述第二受控开关142的导通或断开。

从而可以通过电量计15与所述控制模组16的集成，减少对散热面积的占用并且节约电路测量成本。

本公开实施例中，结合图3、图4、图6、图7以及图8所示，所述电池保护电路10，还包括：

第一检测保护电阻，连接在所述电量计15的检测端152与所述充放电回路12n之间，用于在所述受控开关141、142断开所述充放电回路12n时分压保护所述电量计15；

和/或；

第二检测保护电阻，连接在所述控制模组16与所述充放电回路12n之间，用于在所述受控开关141、142断开所述充放电回路12n时分压保护所述控制模组16。

在电池的充电过程中，若所述受控开关141、142由于电量过大而断开了所述充放电回路，此时电流输入端以及电流输出端与所述电量计15组成了回路。由于过电流或者过电压的电量输入，可能会破坏所述电量计15。

因此，在所述电量计15的检查端152与所述充放电回路12n之间设置第一检测保护电阻，如图6、图7以及图8所示的R5，可以将部分电量分给所述第一检测保护电阻。

并且通过设置第一检测保护电阻，在有电流从电流输入端输入至所述电量计时，可以在经过所述第一检测保护电阻时产生电压。从而在所述第一保护电阻17与所述电量计15的连接处具有电压的变化，例如电压突然增大的变化。则所述电量计15可以检测到电压的变化。

从而保护所述电量计15的使用安全。

对于控制模组16而言在电池的充电过程中，若所述受控开关141、142由于电量过大而断开了所述充放电回路，此时电流输入端以及电流输出端与所述控制模组16组成了回路。由于过电流或者过电压的电量输入会损坏所述控制模组16。

因此在所述控制模组16的检测端与所述充电回路12n之间接入第二检测保护电阻，如图6、图7、图8所示的R4，可以将部分电量分给所述第二保护电阻18。

并且通过设置第二检测保护电阻，在有电流经过所述控制模组16以及所述第二检测保护电阻时，所述第二检测保护电阻具有电压的变化，例如电压突然增大的变化。则所述控制模组16可以检测到电压的变化。

从而保护所述控制模组16的使用安全。

本公开实施例中，结合图所示，

所述电池保护电路12n，还包括：

第一限流电阻，连接在所述充放电回路12n与所述控制模组16之间，用于保护所述控制模组16；

和/或，

第二限流电阻，连接在所述充放电回路12n与所述电量计15之间，用于保护所述电量计15。

所述第一限流电阻，可以是如图所示的电路中的R3，用于对输入至所述控制模组16中的电流进行限流，从而保护所述控制模组16。

同理，所述第二限流电阻，可以是如图6、图7以及图8所示的电路中的R6、R7、R8。用于对输入至所述电量计15中的电流进行限流，从而保护所述控制模组16。

这里，所述电阻R8与电阻Rs1以及电阻Rs2连接，电阻R8用于将所述电量计15接入到各充放电回路12n中。从而可以将所述电量计15接入到充放电回路12n的同时保护所述充放电回路12n。

本公开实施例中，结合图6、图7以及图8所示，

所述电池保护电路，还包括：

第一滤波电容，连接在所述充放电回路12n与所述控制模组16之间，用于过滤输入至所述控制模组16的干扰信号；

和/或，

第二滤波电容，连接在所述充放电回路12n与所述电量计15之间，用于过滤输入至所述电量计15的干扰信号。

在一些实施例中，所述第一滤波电容为如图6、图7以及图8所示的电容C1、C2。第一滤波电容的一端接地以及与所述控制模组16的VSS端口连接。第一滤波电容的另一端与充放电回路以及与第一限流电阻连接。

所述控制模组16的VDD端口连接。

这里，所述第一限流电阻连接在所述控制模组的VDD端与所述充放电回路211之间。

所述第一滤波电容，即图6、图7以及图8中的电容C1、C2的一端接地，过滤掉干扰信号。

同理，所述第二滤波电容，即图6、图7以及图8中的电容C4的一端接地，过滤掉干扰信号。

并且，还可以设置有第三滤波电容，如图6、图7以及图8的电池C3，用于过滤干扰信号。

如此，通过设置滤波电容过滤干扰信号，降低干扰信号对电量计15以及控制模组16的影响。

本公开实施例中，所述受控开关，包括以下至少之一：

热敏电阻；

保险丝。

本公开实施例中，所述热敏电阻会由于过电流导致的温度上升而断开所在的回路。所述热敏电阻是可恢复的电阻。

所述保险丝可以是温度保险丝，能感应充放电回路中由于过热而切断所述充放电回路。

这里，热敏电阻以及保险丝相对于晶体管，占用面积少并且成本低。

本公开实施例中，提供一种终端(图未示出)，其特征在于，包括：

控制器(图未示出)，与所述电池保护电路10连接；

上述实施例所述的电池保护电路10，用于在所述电池11放电时向所述控制器供电。

本公开实施例中，所述控制器与所述充放电回路12n连接，所述控制器用于在充电时控制充电器向所述电池11充电，所述控制器用于在放电时控制所述电池向所述控制器放电。

这里，所述电量计15的SCL引脚以及SDA/HDQ引脚与所述控制器连接，在所述电量计15与所述控制器之间设置有电阻。所述电阻用于分压保护所述电量计和/或所述控制器。

如图5所示为一实施例手机电池保护电路，电池由电芯(Cell)和保护电路构成，该保护方案主要由功率回路、保护单元和电量检测单元构成，其中功率回路由电芯、精密电阻Rs1和Rs2、晶体管(MOS)管Q1、Q2、Q3、Q4构成，充电时由充电IC分别通过P1+、P1-和P2+、P2-两个回路给电芯充电；保护单元由两段锂保IC及其外围阻容器件构成，通过控制MOS管Q1、Q2和Q3、Q4的导通及断开实现过充过放保护和充放电过电流保护；电量检测单元由电量计及其外围阻容器件构成，通过检测精密电阻的电压和电芯的电压实现电量的计算。这里，锂保IC可以通过上述实施例中的控制模组表述。

根据电池安全认证机构的规定，电池保护板必须有两段保护，即图5中的一段保护IC和Q1、Q2构成的一段保护电路和二段保护IC的Q1、Q2构成的二段保护电路。同时由于充电电流越来越大，业界通常都是采用MOS管并联降低内阻来减小发热的方案，即Q1和Q2并联，Q3和Q4并联。但是该方案由于MOS管比较多，导致成本较高。这里，保护IC可以通过上述实施例中的控制模组表述。

为了降低成本，同时又能满足大功率充电的需求，现在提出一种新型低成本大功率保护方案。

如图6所示，将原来的一段保护IC和二段保护IC独立开，即保护IC一独立控制P1+、P1-回路的MOS管Q1，保护IC二独立控制P2+、P2-回路的MOS管Q2，此两次保护IC均作为其所控制回路的一段保护，而二段保护由PTC热敏电阻或者温度保险丝替代(图6中F1和F2)，PTC热敏电阻或者温度保险丝均比MOS管成本更低。

或者如图7所示，可以进一步降低成本，即在图5的电路基础上将二段保护电路完全由PTC热敏电阻或者温度保险丝代替。这样即省掉了两个MOS管又省掉了二段保护IC。

或者如图8所示，还可以更进一步降低成本，即在图5的电路基础上将一段保护电路和二段保护电路均由PTC热敏电阻或者温度保险丝代替，然后由电量计实现一段保护。这样即省掉了两个保护IC又省掉了四个MOS。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附申请文件指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的申请文件来限制。

Claims (12)

1.一种电池保护电路，其特征在于，包括：

电池；

充放电回路，与所述电池电连接，用于所述电池的充电和/或放电；

至少两段保护电路；其中，所述至少两段保护电路串联在同一充放电回路中，各所述保护电路包括：位于所述充放电回路中的受控开关；

至少一段所述保护电路包含的所述受控开关为温控开关。

2.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述至少两段保护电路，包括第一段所述保护电路和第二段所述保护电路；

其中，第一段所述保护电路的第一受控开关为温控开关。

3.根据权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，

第二段所述保护电路包括：

第二受控开关，具有连接在所述充放电回路中的输入端和输出端；

电量计，位于所述充放电回路中；

控制模组，与所述电量计的输出端连接且与所述第二受控开关的控制端连接，用于根据所述电量计检测的电量，控制所述第二受控开关的开关状态。

4.根据权利要求3所述的电池保护电路，其特征在于，所述充放电回路为多个，且均并联在所述电池正负极；

每一个所述充放电回路均包括一个第一段所述保护电路和一个第二段所述保护电路；其中，每一个所述第二段所述保护电路相互独立地连接在对应的一个所述充放电回路中。

5.根据权利要求3所述的电池保护电路，其特征在于，第二段所述保护电路还包括：

第三受控开关，其中，所述第三受控开关为温控开关。

6.根据权利要求3所述的电池保护电路，其特征在于，

每一个所述充放电回路均包括一个第一段所述保护电路；

每一个所述充放电回路均包括至少一个所述第二受控开关；其中，每一个所述充放电回路的至少一个所述第二受控开关之间相互独立地连接在对应的所述充放电回路中；

各段所述保护电路，共用一个所述控制模组。

7.根据权利要求6所述的电池保护电路，其特征在于，

所述控制模组与所述电量计集成在同一集成电路中。

8.根据权利要求3至7任一项所述的电池保护电路，其特征在于，所述电池保护电路，还包括：

第一检测保护电阻，连接在所述电量计的检测端与所述充放电回路之间，用于在所述受控开关断开所述充放电回路时分压保护所述电量计；

和/或；

第二检测保护电阻，连接在所述控制模组与所述充放电回路之间，用于在所述受控开关断开所述充放电回路时分压保护所述控制模组。

9.根据权利要求3至7任一项所述的电池保护电路，其特征在于，

所述电池保护电路，还包括：

第一限流电阻，连接在所述充放电回路与所述控制模组之间，用于保护所述控制模组；

和/或，

第二限流电阻，连接在所述充放电回路与所述电量计之间，用于保护所述电量计。

10.根据权利要求3至7任一项所述的电池保护电路，其特征在于，

所述电池保护电路，还包括：

第一滤波电容，连接在所述充放电回路与所述控制模组之间，用于过滤输入至所述控制模组的干扰信号；

和/或，

第二滤波电容，连接在所述充放电回路与所述电量计之间，用于过滤输入至所述电量计的干扰信号。

11.根据权利要求1至7任一项所述的电池保护电路，其特征在于，

所述受控开关，包括以下至少之一：

热敏电阻；

保险丝。

12.一种终端，其特征在于，包括：

控制器，与所述电池保护电路连接；

权利要求1至11任一项所述的电池保护电路，用于在所述电池放电时向所述控制器供电。