CN219980457U - 一种带温度保护的电池放电控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带温度保护的电池放电控制电路，包括供电控制模块、温度检测模块、电压比较模块、及复位控制模块。供电控制模块连接电池电源与系统电源，供电控制模块控制电池电源是否向系统电源供电。温度检测模块与供电控制模块相连，温度检测模块用于比较环境温度与阈值并输出温度信号至供电控制模块，即，环境温度在预设范围内时，温度检测模块控制供电控制模块实现电池电源向系统电源供电，反之，环境温度恶劣的时候，温度检测模块控制供电控制模块断开电池电源与系统电源之间的供电线路。将电池工作温度设置在安全范围内，从而对电池放电起到有效保护。

Description

一种带温度保护的电池放电控制电路

技术领域

本实用新型涉及电池放电控制技术，特别涉及一种带温度保护的电池放电控制电路。

背景技术

随着电池技术和社会的快速发展,电池得到广泛应用，电池的充放电安全也越来越重要，特别是温度对于电池安全更显重要。对于汽车电池放电来说，温度过高或过低，都会影响电池的活性以及造成不可逆的损害，甚至影响电池的寿命。有鉴于此，如何确保电池的放电安全、尤其是环境温度的影响为本领域需要解决的技术问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种带温度保护的电池放电控制电路，包括：

供电控制模块，所述供电控制模块连接电池电源与系统电源，所述供电控制模块控制所述电池电源是否向所述系统电源供电；

温度检测模块，所述温度检测模块与所述供电控制模块相连，所述温度检测模块用于比较环境温度与阈值并输出温度信号至所述供电控制模块，控制模块根据所述温度信号控制电池与系统之间的开断；

电压比较模块，所述电压比较模块分别与所述电池电源、所述系统电源及所述供电控制模块相连，所述电压比较模块用于比较所述电池电源与所述系统电源的大小，并向所述供电控制模块输出比较信号；

复位控制模块，所述复位控制模块与所述供电控制模块相连，所述复位控制模块用于通过供电控制模块控制所述电池电源不向所述系统电源供电，实现系统断电复位。

进一步地，所述供电控制模块包括连接在所述电池电源与所述系统电源之间的第一开关管及第二开关管、与所述第一开关管及第二开关管相连的第三开关管、均与所述第三开关管相连的第四开关管及第五开关管；所述第四开关管与所述第五开关管控制所述第三开关管开断，所述第三开关管控制所述第一开关管及第二开关管的开断；所述第三开关管与第五开关管的公共端与所述电压比较模块的输出端相连，所述温度检测模块的输出端与所述第三开关管相连，所述复位控制模块分别与所述第四开关管及第所述五开关管相连。

进一步地，所述第一开关管与第二开关管为PMOS管，所述第三开关管为NMOS管；所述第一开关管与第二开关管的源极相连、栅极均于所述第三开关管的漏极相连，所述第一开关管与第二开关管的栅极还同时连接有所述电池电源及所述系统电源，所述第一开关管的漏极连接所述电池电源，所述第二开关管的漏极连接所述系统电源；所述温度检测模块的输出端与所述第三开关管的栅极及所述系统电源相连，所述电压比较模块的输出端与所述第三开关管的源极相连。

进一步地，所述第四开关管及所述第五开关管为NMOS管，所述第四开关管的漏极分别连接所述第三开关管的栅极与所述系统电源，所述第四开关管及第五开关管的源极均接地，所述第五开关管的漏极与所述第三开关管的源极相连；所述所述第四开关管及第五开关管栅极均与所述复位控制模块相连，所述第四开关管及所述第五开关管的栅极均通过电容接地。

进一步地，所述温度检测模块包括第第二比较器、第三比较器、环境温度组件，所述环境温度组件分别连接于所述第二比较器的反相输入端及所述第三比较器的同相输入端，所述第二比较器的同相输入端连接低温阈值组件，所述第三比较器的反相输入端连接高温阈值组件，所述第二比较器及第三比较器的输出端均与所述供电控制模块相连。

进一步地，所述环境温度组件包括串联的热敏电阻及分压电阻，所述热敏电阻的另一端接地，所述分压电阻的另一端连接公共电源，所述热敏电阻与所述分压电阻的公共端连接所述第二比较器及所述第三比较器。

进一步地，所述低温阈值组件包括串联的第一电阻及第二电阻，所述第一电阻的另一端接所述公共电源，所述第二电阻的另一端接地，所述第一电阻与所述第二电阻的公共端与所述第二比较器相连；所述高温阈值组件包括串联的第三电阻及第四电阻，所述第三电阻的另一端接所述公共电源，所述第四电阻的另一端接地，所述第三电阻与所述第四电阻的公共端与所述第三比较器相连。

进一步地，所述电压比较模块包括第一比较器，所述第一比较器的同相输入端与所述系统电源相连，所述第一比较器的反相输入端与所述电池电源相连，所述第一比较器的输出端与所述供电控制模块相连。

进一步地，所述复位控制模块包括按键复位组件及信号复位，所述信号复位为系统发出的PWR_RST信号，所述按键复位组件及所述PWR_RST信号均传输至所述供电控制模块。

进一步地，所述按键复位组件包括常开按键，所述常开按键的一端连接电源另一端连接所述供电控制模块。

与现有技术相比，本实用新型技术方案及其有益效果如下：

(1)本实用新型的电池放电控制电路，环境温度在预设范围内时，温度检测模块控制供电控制模块实现电池电源向系统电源供电，反之，环境温度恶劣的时候，温度检测模块控制供电控制模块断开电池电源与系统电源之间的供电线路。将电池工作温度设置在安全范围内，从而对电池放电起到有效保护。

(2)本实用新型的温度检测模块通过第二比较器、第三比较器，环境温度组件，低温阈值组件及高温阈值组件，简单可靠的将电池的工作温度限制在一个安全范围内。

(3)本实用新型的环境温度组件通过热敏电阻在不同温度下的阻值变化来改变输入至第二比较器和第三比较器的电压值，而低温阈值组件及高温阈值组件，均通过简单的两个串联电阻分压的结构，输入固定的电压值至各自对应的比较器与环境温度组件的电压值进行比较。结构十分简单，但又及其可靠，可操作性强，兵器选定不同的电阻阻值，即可改变对电池工作温度的限定范围。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种带温度保护的电池放电控制电路的原理图。

图示说明：

供电控制模块-10；温度检测模块-20；环境温度组件-21；低温阈值组件-22；高温阈值组件-23；电压比较模块-30；复位控制模块-40。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1，一种带温度保护的电池放电控制电路，包括供电控制模块10、温度检测模块20、电压比较模块30、及复位控制模块40。供电控制模块10连接电池电源VBAT与系统电源VSYS，供电控制模块10控制电池电源VBAT是否向系统电源VSYS供电。

温度检测模块20与供电控制模块10相连，温度检测模块20用于比较环境温度与阈值并输出温度信号至供电控制模块10，即，环境温度在预设范围内时，温度检测模块20控制供电控制模块10实现电池电源VBAT向系统电源VSYS供电，反之，环境温度恶劣的时候，温度检测模块20控制供电控制模块10断开电池电源VBAT与系统电源VSYS之间的供电线路。将电池工作温度设置在安全范围内，从而对电池放电起到有效保护。

电压比较模块30分别与电池电源VBAT、系统电源VSYS及供电控制模块10相连，电压比较模块30比较电池电源VBAT与系统电源VSYS的大小，并向供电控制模块10输出比较信号，以控制供电控制模块10断开或导通电源VBAT与系统电源VSYS之间的供电线路。

复位控制模块40与供电控制模块10相连，复位控制模块40通过供电控制模块10控制电池电源VBAT不向系统电源VSYS供电，实现系统断电复位。

继续参阅图1，供电控制模块10包括连接在电池电源VBAT与系统电源VSYS之间的开关管Q1及开关管Q2、与开关管Q1及开关管Q2相连的开关管Q3、均与开关管Q3相连的开关管Q4及开关管Q5。开关管Q1及开关管Q2为PMOS管，开关管Q3、开关管Q4及开关管Q5均为NMOS管。

开关管Q1与开关管Q2的源极相连、栅极均于开关管Q3的漏极相连，开关管Q1与开关管Q2的栅极还同时连接有电池电源VBAT及系统电源VSYS，开关管Q1的漏极连接电池电源VBAT，开关管Q2的漏极连接系统电源VSYS。温度检测模块20的输出端与开关管Q3的栅极及系统电源VSYS相连，电压比较模块30的输出端与开关管Q3的源极相连。

当温度检测模块20输出低电平时，开关管Q3截止，开关管Q1与开关管Q2的栅极为高电位，开关管Q1与开关管Q2截止，电池电源VBAT不向系统电源VSYS供电。当温度检测模块20输出高电平时，开关管Q3导通，开关管Q1与开关管Q2的栅极电位被拉低，开关管Q1与开关管Q2导通，电池电源VBAT正常向系统电源VSYS供电。

在开关管Q3处于导通状态，即电池工作在正常环境温度范围内时，电压比较模块30输出低电平至开关管Q3的源极，而开关管Q3导通，开关管Q1与开关管Q2的栅极为低电位，开关管Q1与开关管Q2导通，电池电源VBAT正常向系统电源VSYS供电，即电池给系统供电。电压比较模块30输出高电平至开关管Q3的源极，虽然开关管Q3导通，但是开关管Q1与开关管Q2的栅极为高电位，开关管Q1与开关管Q2导通截止，电池电源VBAT不向系统电源VSYS供电。

电压比较模块30包括第一比较器U1，第一比较器U1的同相输入端与系统电源VSYS相连，第一比较器U1的反相输入端与电池电源VBAT相连，第一比较器U1的输出端与供电控制模块10相连，具体的是，第一比较器U1的输出端连接于开关管Q3的发射极。当电池电源VBAT大于系统电源VSYS，第一比较器U1输出低电平，开关管Q1与开关管Q2导通，电池电源VBAT正常向系统电源VSYS供电；当电池电源VBAT小于系统电源VSYS，第一比较器U1输出高电平，开关管Q1与开关管Q2截止，电池电源VBAT不向系统电源VSYS供电。可以看出，电池对系统供电，仅在环境温度在预设的正常范围值之内时，电池电源VBAT与系统电源VSYS的大小的结果才能控制电池与系统之间的开断。

本实施例中，电池电源VBAT通过电阻R6及电阻R13接地，电阻R6及电阻R13的公共端连接第一比较器U1的反相输入端；系统电源VSYS通过电阻R7及电阻R14接地，电阻R7及电阻R14的公共端连接第一比较器U1的同相输入端。

开关管Q4的漏极与开关管Q3的发射极相连，开关管Q5的漏极与开关管Q3的删极相连，开关管Q4及开关管Q5的源极均接地，开关管Q4及开关管Q5的栅极均与复位控制模块40相连，开关管Q4的栅极通过电容C1接地，开关管Q5的栅极通过电容C2接地。

复位控制模块40包括按键复位组件及信号复位，信号复位为系统发出的PWR_RST信号，按键复位组件及PWR_RST信号均传输至供电控制模块10，具体的是，PWR_RST信号及按键复位组件的输出端均与开关管Q4的栅极及开关管Q5的栅极相连。

当输入PWR_RST信号为高电平时，开关管Q4及开关管Q5的栅极接入高电平，并通过电容C1及电容C2保持一段时间，开关管Q4、开关管Q5导通，开关管Q3导通，但此时，开关管Q1及开关管Q2的栅极为高电位，开关管Q1及开关管Q2不导通，电池电源VBAT不向系统电源VSYS供电，完成系统断电复位。

按键复位组件包括常开按键K1，常开按键K1的一端连接电源VCC另一端连接开关管Q4的栅极及开关管Q5的栅极，按下常开按键K1,开关管Q4及开关管Q5的栅极接入高电平，并通过电容C1及电容C2保持一段时间，开关管Q4、开关管Q5导通，开关管Q3导通，但此时，开关管Q1及开关管Q2的栅极为高电位，开关管Q1及开关管Q2不导通，电池电源VBAT不向系统电源VSYS供电，完成系统断电复位。

本实施例还提供一种温度检测模块20的具体实施电路，温度检测模块20包括第第二比较器U2、第三比较器U3、及环境温度组件21，环境温度组件21分别连接于第二比较器U2的反相输入端及第三比较器U3的同相输入端，第二比较器U2的同相输入端连接低温阈值组件22，第三比较器U3的反相输入端连接高温阈值组件23，第二比较器U2及第三比较器U3的输出端均与供电控制模块10相连，更为具体的，第二比较器U2及第三比较器U3的输出端与开关管Q3的栅极相连，同时也与系统电源VSYS相连。

当环境温度低于低温阈值，第二比较器U2输出低电平，开关管Q3截止，开关管Q1及开关管Q2截止，电池电源VBAT不向系统单元VSYS供电。当环境温度高于高温阈值，第三比较器U3输出低电平，开关管Q3截止，开关管Q1及开关管Q2截止，电池电源VBAT不向系统单元VSYS供电。即，环境温度低于低温阈值或高于高温阈值时，电池均不为系统供电，从而为电池的供电安全提供了保障。

环境温度组件21包括串联的热敏电阻NTC及分压电阻R19，热敏电阻NTC的另一端接地，分压电阻R19的另一端连接公共电源V_COM，热敏电阻NTC及分压电阻R19的公共端接入第二比较器U2和第三比较器U3，热敏电阻NTC根据环境温度不同而组织不同，从而输入至第二比较器U2和第三比较器U3的电压值会不同。低温阈值组件22包括串联的电阻R15及电阻R17，电阻R15的另一端接公共电源V_COM，电阻R17的另一端接地，电阻R15与所电阻R17的公共端与第二比较器U2相连。高温阈值组件23包括串联的电阻R20及电阻R23，电阻R20的另一端接公共电源V_COM，电阻R23的另一端接地，电阻R20与电阻R23的公共端与第三比较器U3相连。电阻R15、电阻R17、分压电阻R19、电阻R20及电阻R23均为固定阻值。

低温阈值组件22输出电压值固定，高温阈值组件23输出电压值固定，当然，选定不同阻值比的串联电阻，即可调节低温阈值组件22及高温阈值组件23的输出电压值。当环境温度降低，热敏电阻NTC阻值升高，热敏电阻NTC与分压电阻R19公共端的电压值升高，当第二比较器U2的反相输入端的电压值升高至大于低温阈值组件22的电压时，即，电池工作在超低温环境下，第二比较器U2输出低电平，使得电池均不为系统供电。当环境温度升高，热敏电阻NTC阻值下降，热敏电阻NTC与分压电阻R19公共端的电压值减小，当该阻值小于第三比较器的反相输入端的高温阈值组件的电压时，即，电池工作在超高温环境下，第三比较器U3输出低电平，使得电池均不为系统供电。

本实用新型的电池放电控制电路通过简单的结构，可靠将电池的工作温度限定在安全温度范围内，从而有效的对电池的安全放电起到保护作用。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种带温度保护的电池放电控制电路，其特征在于，包括：

供电控制模块，所述供电控制模块连接电池电源与系统电源，所述供电控制模块控制所述电池电源是否向所述系统电源供电；

温度检测模块，所述温度检测模块与所述供电控制模块相连，所述温度检测模块用于比较环境温度与阈值并输出温度信号至所述供电控制模块，控制模块根据所述温度信号控制电池与系统之间的开断；

电压比较模块，所述电压比较模块分别与所述电池电源、所述系统电源及所述供电控制模块相连，所述电压比较模块用于比较所述电池电源与所述系统电源的大小，并向所述供电控制模块输出比较信号；

复位控制模块，所述复位控制模块与所述供电控制模块相连，所述复位控制模块用于通过供电控制模块控制所述电池电源不向所述系统电源供电，实现系统断电复位。

2.根据权利要求1所述的一种带温度保护的电池放电控制电路，其特征在于，所述供电控制模块包括连接在所述电池电源与所述系统电源之间的第一开关管及第二开关管、与所述第一开关管及第二开关管相连的第三开关管、均与所述第三开关管相连的第四开关管及第五开关管；所述第四开关管与所述第五开关管控制所述第三开关管开断，所述第三开关管控制所述第一开关管及第二开关管的开断；所述第三开关管与第五开关管的公共端与所述电压比较模块的输出端相连，所述温度检测模块的输出端与所述第三开关管相连，所述复位控制模块分别与所述第四开关管及第所述五开关管相连。

3.根据权利要求2所述的一种带温度保护的电池放电控制电路，其特征在于，所述第一开关管与第二开关管为PMOS管，所述第三开关管为NMOS管；所述第一开关管与第二开关管的源极相连、栅极均于所述第三开关管的漏极相连，所述第一开关管与第二开关管的栅极还同时连接有所述电池电源及所述系统电源，所述第一开关管的漏极连接所述电池电源，所述第二开关管的漏极连接所述系统电源；所述温度检测模块的输出端与所述第三开关管的栅极及所述系统电源相连，所述电压比较模块的输出端与所述第三开关管的源极相连。

4.根据权利要求3所述的一种带温度保护的电池放电控制电路，其特征在于，所述第四开关管及所述第五开关管为NMOS管，所述第四开关管的漏极分别连接所述第三开关管的栅极与所述系统电源，所述第四开关管及第五开关管的源极均接地，所述第五开关管的漏极与所述第三开关管的源极相连；所述所述第四开关管及第五开关管栅极均与所述复位控制模块相连，所述第四开关管及所述第五开关管的栅极均通过电容接地。

5.根据权利要求1所述的一种带温度保护的电池放电控制电路，其特征在于，所述温度检测模块包括第第二比较器、第三比较器、环境温度组件，所述环境温度组件分别连接于所述第二比较器的反相输入端及所述第三比较器的同相输入端，所述第二比较器的同相输入端连接低温阈值组件，所述第三比较器的反相输入端连接高温阈值组件，所述第二比较器及第三比较器的输出端均与所述供电控制模块相连。

6.根据权利要求5所述的一种带温度保护的电池放电控制电路，其特征在于，所述环境温度组件包括串联的热敏电阻及分压电阻，所述热敏电阻的另一端接地，所述分压电阻的另一端连接公共电源，所述热敏电阻与所述分压电阻的公共端连接所述第二比较器及所述第三比较器。

7.根据权利要求6所述的一种带温度保护的电池放电控制电路，其特征在于，所述低温阈值组件包括串联的第一电阻及第二电阻，所述第一电阻的另一端接所述公共电源，所述第二电阻的另一端接地，所述第一电阻与所述第二电阻的公共端与所述第二比较器相连；所述高温阈值组件包括串联的第三电阻及第四电阻，所述第三电阻的另一端接所述公共电源，所述第四电阻的另一端接地，所述第三电阻与所述第四电阻的公共端与所述第三比较器相连。

8.根据权利要求1所述的一种带温度保护的电池放电控制电路，其特征在于，所述电压比较模块包括第一比较器，所述第一比较器的同相输入端与所述系统电源相连，所述第一比较器的反相输入端与所述电池电源相连，所述第一比较器的输出端与所述供电控制模块相连。

9.根据权利要求1所述的一种带温度保护的电池放电控制电路，其特征在于，所述复位控制模块包括按键复位组件及信号复位，所述信号复位为系统发出的PWR_RST信号，所述按键复位组件及所述PWR_RST信号均传输至所述供电控制模块。

10.根据权利要求8所述的一种带温度保护的电池放电控制电路，其特征在于，所述按键复位组件包括常开按键，所述常开按键的一端连接电源另一端连接所述供电控制模块。