CN220797822U - 一种电池放电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池放电电路，包括：稳态信号采集模块、瞬态信号采集模块、开关控制模块和开关模块；稳态信号采集模块连接电池，稳态信号采集模块用于采集电池输出的电信号；瞬态信号采集模块用于采集电池输出的电信号；开关控制模块连接稳态信号采集模块和瞬态信号采集模块，开关控制模块用于在稳态信号采集模块输出的电压信号大于第一预设阈值时导通，或者在瞬态信号采集模块输出的电压信号大于第二预设阈值时导通；开关模块用于在开关控制模块导通时关断，以抑制电池输出的电信号通过放电端口释放。本实用新型提供的电池放电电路有效抑制了电池输出电流增大导致放电端口对外放电。

Description

一种电池放电电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种电池放电电路。

背景技术

在电子产品中，电池放电端口的放电能量有严格的限制，放电端口的正极和负极若被短路，电池将对外放电，在可燃性气体环境中，这种放电可能点燃周围的可燃气体引发爆炸事故。因此，为了产品的使用安全，提高产品的可靠性，在电池的放电端口进行抑制放电的防护设计是必要的。

目前，应用于电池放电电路中的保护电路一般采用采样电阻、开关器件、比较器或者运算放大器等，比较器或运算放大器根据采样电阻采集的电信号和基准电信号控制开关器件，当采样电阻采集的电信号大于基准电信号时，比较器或运算放大器控制开关器件关断。由于比较器或运算放大器具有延时的特性，当放电端口的正极和负极短路时，放电端口的电流快速增大，比较器或运算放大器不能及时控制开关器件关断，放电端口对外放电存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电池放电电路，以解决现有技术中放电端口的电流快速增大时，开关器件不能及时关断导致存在安全隐患的问题。

根据本实用新型的一方面，提供了一种电池放电电路，包括：稳态信号采集模块、瞬态信号采集模块、开关控制模块和开关模块；

所述稳态信号采集模块连接在电池端口与所述电池放电电路的放电端口之间，所述稳态信号采集模块用于采集电池输出的电信号；

所述瞬态信号采集模块连接在所述电池端口与所述放电端口之间，所述瞬态信号采集模块用于采集所述电池输出的电信号；

所述开关控制模块连接所述稳态信号采集模块和所述瞬态信号采集模块；

所述开关模块连接在所述电池端口与所述放电端口之间并和所述开关控制模块连接；

其中，所述开关控制模块用于在所述稳态信号采集模块输出的电压信号大于第一预设阈值或者在所述瞬态信号采集模块输出的电压信号大于第二预设阈值时控制所述开关模块关断，以断开所述电池端口与所述放电端口之间的连接。

可选的，所述瞬态信号采集模块包括第一电感或第一磁珠，所述第一电感或第一磁珠的第一端连接所述稳态信号采集模块，所述第一电感或第一磁珠的第二端连接所述开关控制模块。

可选的，所述开关控制模块包括第一稳态信号处理子模块、第一瞬态信号处理子模块和开关驱动子模块，所述第一稳态信号处理子模块与所述稳态信号采集模块连接，所述第一稳态信号处理子模块用于处理所述稳态信号采集模块输出的信号，所述第一瞬态信号处理子模块与所述瞬态信号采集模块连接，所述第一瞬态信号处理子模块用于处理所述瞬态信号采集模块输出的信号，所述开关驱动子模块连接所述第一稳态信号处理子模块和所述第一瞬态信号处理子模块，所述开关驱动子模块用于根据所述第一稳态信号处理子模块输出的信号，或者根据所述第一瞬态信号处理子模块输出的信号驱动所述开关模块。

可选的，所述第一稳态信号处理子模块包括第一稳压单元和比较单元；所述第一稳压单元连接所述电池，所述第一稳压单元用于对所述电池输出的电压信号进行稳压处理；所述比较单元连接所述第一稳压单元和所述稳态信号采集模块，所述比较单元用于在所述稳态信号采集模块输出的电压信号大于所述第一预设阈值时输出控制信号，所述开关驱动子模块根据所述控制信号控制所述开关模块关断。

可选的，所述第一瞬态信号处理子模块包括第二稳压单元，所述第二稳压单元连接所述瞬态信号采集模块和所述开关驱动子模块，所述第二稳压单元用于对所述瞬态信号采集模块输出的电压信号进行稳压处理，并在所述瞬态信号采集模块输出的电压信号大于所述第二预设阈值时输出控制信号，所述开关驱动子模块根据所述控制信号控制所述开关模块关断。

可选的，所述第二稳压单元包括第一二极管、第一电容和第一电阻，所述第一二极管的第一端连接所述瞬态信号采集模块，所述第一二极管的第二端连接所述第一电容的第一端、所述第一电阻的第一端和所述开关驱动子模块，所述第一电容的第二端接地，所述第一电阻的第二端接地。

可选的，所述电池端口包括正极端口和负极端口，所述放电端口包括放电端口正极和放电端口负极，所述第一稳压单元包括稳压器，所述稳压器的第一端连接所述正极端口，所述稳压器的第二端连接所述比较单元。

可选的，所述比较单元包括比较器、第二电阻、第三电阻和第二二极管，所述第二电阻的第一端连接所述稳压器的第二端和所述比较器，所述第二电阻的第二端连接所述第三电阻的第一端和所述比较器，所述第三电阻的第二端接地，所述比较器连接所述稳态信号采集模块，所述第二二极管的第一端连接所述比较器，所述第二二极管的第二端连接所述开关驱动子模块。

可选的，所述开关驱动子模块包括第一晶体管和第四电阻，所述第一晶体管的控制端连接所述第一稳态信号处理子模块、第一瞬态信号处理子模块，所述第一晶体管的第一端连接所述第四电阻的第一端、开关模块，所述第四电阻的第二端连接所述放电端口，所述第一晶体管的第二端接地。

可选的，所述稳态信号采集模块包括第五电阻，所述第五电阻的第一端连接所述电池，所述第五电阻的第二端连接所述瞬态信号采集模块和所述开关控制模块。

可选的，所述开关模块包括第二晶体管，所述第二晶体管的控制端连接所述开关控制模块，所述第二晶体管的第一端连接所述瞬态信号采集模块，所述第二晶体管的第二端连接所述放电端口。

可选的，所述瞬态信号采集模块包括第二电感或第二磁珠，所述第二电感或第二磁珠的第一端连接所述电池端口，所述第二电感或第二磁珠的第二端连接所述第二瞬态信号处理子模块和所述放电端口。

可选的，所述开关控制模块包括第二稳态信号处理子模块和第二瞬态信号处理子模块，所述第二稳态信号处理子模块与所述稳态信号采集模块连接，所述第二稳态信号处理子模块用于处理所述稳态信号采集模块输出的信号并在所述稳态信号采集模块输出的电压信号大于所述第一预设阈值时驱动所述开关模块关断，所述第二瞬态信号处理子模块与所述瞬态信号采集模块连接，所述第二瞬态信号处理子模块用于处理所述瞬态信号采集模块输出的信号并在所述瞬态信号采集模块输出的电压信号大于所述第一预设阈值时驱动所述开关模块关断。

可选的，所述第二稳态信号处理子模块包括运算单元，所述运算单元连接所述稳态信号采集模块和所述开关模块，所述运算单元用于在所述稳态信号采集模块输出的电压信号大于所述第一预设阈值时驱动所述开关模块关断。

可选的，所述运算单元包括运算放大器、第三二极管；所述运算放大器连接所述稳态信号采集模块，所述第三二极管的第一端连接所述运算放大器的输出端，所述第二二极管的第二端连接所述开关模块。

可选的，所述第二瞬态信号处理子模块包括第四二极管、第二电容、第七电阻、第一非门芯片、第二非门芯片和第五二极管，第四二极管的第一端连接所述瞬态信号采集模块，所述第四二极管的第二端连接所述第二电容的第一端、所述第七电阻的第一端和所述第一非门芯片的第一端，所述第二电容的第二端和所述第七电阻的第二端接地，所述第一非门芯片的第二端连接所述第二非门芯片的第一端，所述第二非门芯片的第二端连接所述第五二极管的第一端，所述第五二极管的第二端连接所述开关模块。

可选的，所述稳态信号采集模块包括第六电阻，所述第六电阻的第一端连接所述电池端口，所述第六电阻的第二端连接所述第二稳态信号处理子模块。

可选的，所述开关模块包括第三晶体管，所述第三晶体管的控制端连接所述第二稳态信号处理子模块和第二瞬态信号处理子模块，所述第三晶体管的第一端连接所述稳态信号采集模块，所述第三晶体管的第二端连接所述放电端口。

本实用新型实施例的技术方案，提供了一种电池放电电路，包括：稳态信号采集模块、瞬态信号采集模块、开关控制模块和开关模块；稳态信号采集模块连接电池，稳态信号采集模块用于采集电池输出的电信号；瞬态信号采集模块连接稳态信号采集模块，瞬态信号采集模块用于采集电池输出的电信号；开关控制模块连接稳态信号采集模块和瞬态信号采集模块，开关控制模块用于在稳态信号采集模块输出的电压信号大于第一预设阈值时导通，或者在瞬态信号采集模块输出的电压信号大于第二预设阈值时导通；开关模块用于在开关控制模块导通时关断，以抑制电池输出的电信号通过放电端口释放。当信号检测模块检测到的电池输出电流突变时，瞬态信号采集模块立即响应，并输出瞬态响应电压，在瞬态信号采集模块输出的电压信号大于第二预设阈值时，开关控制模块导通，以使得开关模块及时关断，有效抑制了电池输出电流增大导致放电端口对外放电，解决了现有技术中放电端口的电流快速增大时，开关器件不能及时关断导致放电端口对外放电，以引起安全隐患的问题。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是相关技术中提供的一种电池放电电路的电路图；

图2是相关技术中提供的另一种电池放电电路的电路图；

图3是本实用新型实施例提供的一种电池放电电路的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种电池放电电路的电路图；

图5是本实用新型实施例提供的另一种电池放电电路的电路图；

图6是相关技术中放电端口短路时电信号变化的曲线图；

图7是本实用新型实施例在放电端口短路时电信号变化的曲线图；

图8是本实用新型实施例在放电端口短路时放电能量的曲线图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

防爆安全防护是电气设备应用中的重要环节，爆炸性危险区域使用的电气设备应根据本区域的防爆标准设计，并通过型式试验，电气设备实现防爆功能的保护方法有多种型式，这些方法都是通过限制爆炸三要素(点燃源、助燃物、爆炸性物质)中的某一个要素来实现防爆的，常见的手持终端的防爆型式是本质安全型，本质安全型是通过限制三要素中的点燃源来实现防爆，对于任何一种物质，要点燃它必须有足够的能量，而任何一种爆炸性物质都有对应的临界点点燃能量，超过这个临界点燃能量则点燃发生，不超过则不发生。本质安全型就是通过限制能量至临界点燃能量以下来实现安全。

在电子产品中，电池放电端口的放电能量有严格的限制。电池连接器是连接用电设备和电池的连接器件，用于传输电流，电池连接器与放电端口连接，在电池连接器的正端和负端短路时(即放电端口的正极和负极短路)，电池将对外放电，如果在可燃性气体环境中，电池对外放电可能点燃周围的可燃气体引发爆炸事故。因此，为了产品的使用安全，提高产品的可靠性，在电池的放电端口进行抑制放电的防护设计是必要的。目前，应用于电池放电电路中的保护电路一般采用采样电阻、开关器件、比较器或者运算放大器等。图1是相关技术中提供的一种电池放电电路的电路图，如图1所示，充放电管理芯片连接电池的正极和MOS管，稳压芯片LDO连接电池的正极和比较器，稳压芯片LDO与比较器构成限流单元，电池放电电路包括限流单元1、限流单元2和限流单元3。放电端口包括放电端口正极和放电端口负极，放电端口正极连接电池的正极，放电端口负极连接电子开关(MOS管)。采样电阻、比较器和电子开关组成过流保护电路，采样电阻连接电池的负极，采样电阻采集的电信号Det输入比较器，比较器将电信号Det与基准信号Vref比较，当电信号Det大于基准信号Vref时，比较器控制串联在电池放电电路中的电子开关关断，从而达到限制放电端口电流的目的。图2是相关技术中提供的另一种电池放电电路的电路图，如图2所示，充放电管理芯片连接电池的负极和MOS管，放电端口包括放电端口正极和放电端口负极，放电端口正极连接电子开关(MOS管)。采样电阻、运算放大器U和电子开关组成过流保护电路，采样电阻连接电池的正极，采样电阻采集的电信号输入运算放大器U，运算放大器U对输入的电信号进行处理，当电信号超过限流门限时，运算放大器U控制串联在电池放电电路中的电子开关关断，从而达到限制放电端口电流的目的。

上述相关技术中，比较器或运算放大器根据采样电阻采集的电信号和基准电信号控制开关器件，当采样电阻采集的电信号大于基准电信号时，比较器或运算放大器控制开关器件断开。然而，当电池放电端口发生短路时，放电端口的电流快速增大，由于比较器或运算放大器具有延时的特性，实际限流点远大于设计限流门限，比较器或运算放大器不能及时控制开关器件断开，导致放电端口对外放电，放电火花能量较大，极可能点燃爆炸性的环境。

为解决上述问题，本实用新型实施例提供了一种电池放电电路。图3是本实用新型实施例提供的一种电池放电电路的结构示意图，如图3所示，电池放电电路包括稳态信号采集模块110、瞬态信号采集模块120、开关控制模块130和开关模块140；稳态信号采集模块110连接电池，稳态信号采集模块110用于采集电池输出的电信号；瞬态信号采集模块120连接稳态信号采集模块110，瞬态信号采集模块120用于采集电池输出的电信号；开关控制模块130连接稳态信号采集模块110和瞬态信号采集模块120，开关控制模块130用于在稳态信号采集模块110输出的电流信号大于第一预设阈值时导通，或者在瞬态信号采集模块120输出的电压信号大于第二预设阈值时导通；开关模块140连接放电端口、电池和开关控制模块130，开关模块140用于在开关控制模块130导通时关断，以抑制电池输出的电信号通过放电端口释放。

本实施例中，电池放电电路是电池进行放电的电路，电池通过电池放电电路为用电设备供电。稳态信号采集模块110是对电池输出的电信号进行采集的模块，例如，稳态信号采集模块110可以包括采样电阻，采样电阻可以将采集的电流转换为电压。瞬态信号采集模块120是在电池输出的电信号发生突变时响应的模块，例如，瞬态信号采集模块120包括第一电感等对电信号快速响应的器件，在放电端口短路时，电池输出电流急剧变化，瞬态信号采集模块120立即响应并输出瞬态电压。开关控制模块130是根据稳态信号采集模块110输出的电压信号，或者瞬态信号采集模块120输出的电压信号对开关模块140进行控制的模块。开关模块140是具有开关功能的模块，例如，开关模块140包括开关器件。放电端口包括放电端口正极P+和放电端口负极P-，放电端口可以直接连接负载，也可以连接电池连接器，电池连接器连接负载，放电端口正极P+连接电池的正极，放电端口负极P-连接开关模块140。

本实施例中，当放电端口连接的用电设备因故障等原因引起电池放电电路的电流增大时，稳态信号采集模块110输出的电流信号增大，稳态信号采集模块110将采集到的电信号传输到开关控制模块130，如果稳态信号采集模块110输出的电压信号大于第一预设阈值，开关控制模块130根据稳态信号采集模块110采集到的电信号导通，并输出关断信号，例如，关断信号可以用低电平信号表示，开关模块140在开关控制模块130输出关断信号时关断，使得放电端口与电池断开，抑制了放电端口对外放电。当由于放电端口短接导致电池放电电路的电流突变时，电池输出的电流信号发生突变，瞬态信号采集模块120立即响应并输出瞬态电压，在瞬态信号采集模块120输出的电压信号大于第二预设阈值时，开关控制模块130导通并输出关断信号，开关模块140在开关控制模块130输出关断信号时关断，使得放电端口与电池模块断开，抑制了放电端口对外放电。

本实施例技术方案，提供了一种电池放电电路，包括：稳态信号采集模块、瞬态信号采集模块、开关控制模块和开关模块；稳态信号采集模块连接电池，稳态信号采集模块用于采集电池输出的电信号；瞬态信号采集模块连接稳态信号采集模块，瞬态信号采集模块用于采集电池输出的电信号；开关控制模块连接稳态信号采集模块和瞬态信号采集模块，开关控制模块用于在稳态信号采集模块输出的电压信号大于第一预设阈值时导通，或者在瞬态信号采集模块输出的电压信号大于第二预设阈值时导通；开关模块用于在开关控制模块导通时关断，以抑制电池输出的电信号通过放电端口释放。当信号检测模块检测到的电池输出电流突变时，瞬态信号采集模块立即响应，并输出瞬态响应电压，在瞬态信号采集模块输出的电压信号大于第二预设阈值时，开关控制模块导通，以使得开关模块及时关断，有效抑制了电池输出电流增大导致放电端口对外放电，解决了现有技术中放电端口的电流快速增大时，开关器件不能及时关断导致放电端口对外放电，以引起安全隐患的问题。

图4是本实用新型实施例提供的一种电池放电电路的电路图，如图4所示，开关控制模块130包括第一稳态信号处理子模块、第一瞬态信号处理子模块和开关驱动子模块，第一稳态信号处理子模块与稳态信号采集模块连接，第一稳态信号处理子模块用于处理稳态信号采集模块输出的信号，第一瞬态信号处理子模块与瞬态信号采集模块连接，第一瞬态信号处理子模块用于处理瞬态信号采集模块输出的信号，开关驱动子模块连接第一稳态信号处理子模块和第一瞬态信号处理子模块，开关驱动子模块用于根据第一稳态信号处理子模块输出的信号，或者根据第一瞬态信号处理子模块输出的信号驱动开关模块。

本实施例中，第一稳态信号处理子模块包括第一稳压单元和比较单元；第一稳压单元连接电池，第一稳压单元用于对电池输出的电压信号进行稳压处理；比较单元连接第一稳压单元和稳态信号采集模块，比较单元用于在稳态信号采集模块输出的电压信号大于第一预设阈值时，控制开关驱动子模块导通。

本实施例中，第一稳压单元对电池输出的电压进行稳压，第一稳压单元输出的电压作为比较单元的供电电压，比较单元通过对稳态信号采集模块110输出的电压和基准电压进行比较，控制开关驱动子模块的导通或关断，实现了对开关模块140的精准控制。

具体的，第一稳压单元包括稳压器U1，稳压器U1的第一端连接电池的正极端口，稳压器U1的第二端连接比较单元。比较单元包括比较器U2、第二电阻R2、第三电阻R3和第二二极管D2，第二电阻R2的第一端连接稳压器的第二端和比较器U2，第二电阻R2的第二端连接第三电阻R3的第一端和比较器U2，第三电阻R3的第二端接地，比较器U2连接稳态信号采集模块110，第二二极管D2的第一端连接比较器U2，第二二极管D2的第二端连接开关驱动子模块。

本实施例中，稳压器U1的第一端连接电池的正极，稳压器U1的第二端连接第二电阻R2的第一端和比较器U2，稳压器U1通过对电池输出的电压进行稳压后为比较器U2提供工作电压，第二电阻R2和第三电阻R3对稳压器U1的输出电压进行分压，并将分压后的电压作为比较器U2的基准电压，比较器U2用于比较稳态信号采集模块110输出的电压与基准电压，当稳态信号采集模块110输出的电压大于基准电压时，比较器U2输出电压信号，第二二极管D2导通，此时，开关驱动子模块导通并输出关断信号，开关模块140关断，以控制放电端口不再对外放电。

继续参考图4，第一瞬态信号处理子模块包括第二稳压单元，第二稳压单元连接瞬态信号采集模块120和开关驱动子模块，第二稳压单元用于对瞬态信号采集模块120输出的电压信号进行稳压处理，并在瞬态信号采集模块120输出的电压信号大于第二预设阈值时输出控制信号，开关驱动子模块根据控制信号控制所述开关模块关断。

本实施例中，第二稳压单元是对瞬态信号采集模块120输出的电压进行稳压的单元，使得瞬态信号采集模块120输出的电压信号更加稳定。开关控制模块130根据瞬态信号采集模块120输出的电压信号来实现对开关模块140的快速控制。

具体的，瞬态信号采集模块120包括第一电感L1或第一磁珠，示例性的，瞬态信号采集模块120采用第一电感L1，第一电感L1的第一端连接稳态信号采集模块110，第一电感L1的第二端连接开关控制模块130。第二稳压单元包括第一二极管D1、第一电容C1和第一电阻R1，第一二极管D1的第一端连接瞬态信号采集模块120，第一二极管D1的第二端连接第一电容C1的第一端，第一电容C1的第二端接地，第一电阻R1的第一端连接第一电容C1的第一端和开关驱动子模块，第一电阻R1的第二端接地。

本实施例中，第一电感L1两端的电压V1与通过第一电感L1的电流i的数学关系式为V1＝L1*(di/dt)，当放电端口短路故障，稳态信号采集模块110采集的电流发生突变，即通过第一电感L1的电流i发生突变，由于第一电感的电流电压特性，当发生电流突变时，电压会发生突变，第一电感L1两端的电压V1根据电流i快速响应，当电流突变导致电压突变到第二预设阈值时，第一二极管D1导通，此时，开关控制模块130导通并输出关断信号，开关模块140关断，放电端口不再向外界释放电能。

继续参考图4，稳态信号采集模块110包括第五电阻R5，第五电阻R5的第一端连接电池，第五电阻R5的第二端连接瞬态信号采集模块120和开关控制模块130。其中，第五电阻R5作为采样电阻可以采集电池放电电路中的电信号，包括电压信号和电流信号。例如，采样电阻通过两端的电压差计算电流大小。采样电阻结构简单，简化了电路结构。

继续参考图4，开关驱动子模块包括第一晶体管Q1和第四电阻R4，第一晶体管Q1的控制端连接比较单元和第二稳压单元，第一晶体管Q1的第一端连接第四电阻R4的第一端，第四电阻R4的第二端连接电池，第一晶体管Q1的第二端接地。

开关模块140包括第二晶体管Q2，第二晶体管Q2的控制端连接开关控制模块130，第二晶体管Q2的第一端连接电池，第二晶体管Q2的第二端连接放电端口。

本实施例中，第二晶体管Q2的控制端连接第一晶体管Q1的第一端，第二晶体管Q2的第二端连接放电端口负极P-。当第一晶体管Q1导通时，由于第一晶体管Q1的第二端接地，第一晶体管Q1第一端的电压接近于0V，开关驱动子模块输出低电平信号(即关断信号)，第二晶体管Q2关断，开关模块140关断。当第一晶体管Q1关断时，由于第四电阻R4的第二端连接电池的正极，第一晶体管Q1第一端的电压为正电压，开关驱动子模块输出高电平信号，第二晶体管Q2导通，开关模块140导通。

图5是本实用新型实施例提供的另一种电池放电电路的电路图，如图5所示，开关控制模块130包括第二稳态信号处理子模块和第二瞬态信号处理子模块，第二稳态信号处理子模块与稳态信号采集模块连接，第二稳态信号处理子模块处理稳态信号采集模块输出的信号，第二瞬态信号处理子模块与瞬态信号采集模块连接，第二瞬态信号处理子模块用于处理瞬态信号采集模块输出的信号。其中，第二稳态信号处理子模块包括运算单元，运算单元连接稳态信号采集模块和开关模块，运算单元用于在稳态信号采集模块输出的电压信号大于第一预设阈值时驱动开关模块关断。

本实施例中，稳态信号采集模块110包括第六电阻R6，瞬态信号采集模块120包括第二电感L2或第二磁珠，开关模块140包括第三晶体管Q3，运算单元包括运算放大器U3和第三二极管D3，第二瞬态信号处理子模块包括第四二极管D4、第二电容C2、第七电阻R7、第一非门芯片U4、第二非门芯片U5和第五二极管D5；第六电阻R6的第一端连接电池端口的正极和运算放大器U3的第一输入端，第六电阻R6的第二端连接运算放大器U3的第二输入端和第三晶体管Q3的第一端，第三晶体管Q3的第二端连接放电端口正极P+，运算放大器U3的输出端连接第三二极管D3的第一端，第三二极管D3的第二端连接第三晶体管Q3的控制端，第二电感L2或第二磁珠的第一端连接电池端口负极(即电池的负极)，第二电感L2或第二磁珠的第二端连接第四二极管D4的第一端和放电端口负极P-，第四二极管D4的第二端连接第二电容C2的第一端、第七电阻R7的第一端和第一非门芯片U4的第一端，第二电容C2的第二端和第七电阻R7的第二端接地，第一非门芯片U4的第二端连接第二非门芯片U5的第一端，第二非门芯片U5的第二端连接第五二极管D5的第一端，第五二极管D5的第二端连接第三晶体管Q3的控制端。

本实施例中，开关模块140连接放电端口正极P+，示例性的，瞬态信号采集模块120采用第二电感L2，放电端口未发生短路时，第二电感L2产生的电压信号为低电平信号，第五二极管D5输出低电平信号，第三晶体管Q3导通；当放电端口发生短路时，电池放电电路中的电流突变，电压会发生突变，第二电感L2两端的电压根据电流快速响应，当电流突变导致电压突变增大到第二预设阈值时，由于此时的电平信号不是标注稳定的高电平信号，第一非门芯片U4根据第二电感L2输出的电平信号进行电平转换，第一非门芯片U4转换后的电平信号经过第二非门芯片U5反向后输出高电平，第三晶体管Q3关断，放电端口不再向外界释放电能。第六电阻R6作为采样电阻，运算放大器U3接收第六电阻R6采集的电压信号并进行信号处理，当第六电阻R6两端的电压大于第一预设阈值时，运算放大器U3输出高电平信号，第三二极管D3导通，第三晶体管Q3关断，放电端口不再向外界释放电能。

参考上述实施例，稳态信号采集模块110输出的电流信号大于第一预设阈值，或者瞬态信号采集模块120输出的电压信号大于第二预设阈值时，第一晶体管Q1导通，开关控制模块130输出关断信号，开关模块140根据接收到的关断信号关断。电池放电电路实现了对开关模块140的精准控制，以及对开关模块140的快速控制。

本实施例相较于现有技术，增加了瞬态响应电路，实现了对开关模块的快速控制。示例性的，图6是相关技术中放电端口短路时电信号变化的曲线图，如图6所示，细实线代表电流，粗实线代表电压，输出的第一个电流脉冲波形的幅值为46A。图7是本实用新型实施例在放电端口短路时电信号变化的曲线图，如图7所示，粗实线为电压变化曲线，细实线为电流变化曲线，在放电端口短路导致电流快速增大时，输出的第一个电流脉冲波形幅值只有1.77A，远低于不加瞬态响应电路的电流46A。图8是本实用新型实施例在放电端口短路时放电能量的曲线图，如图8所示，细实线为能量曲线，增加瞬态电流抑制电路后，放电端口的放电能量为3.12uJ，远低于本质安全型防爆中的20uJ，本实施例提供的电池放电电路可用于爆炸性的环境。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本实用新型中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (18)

1.一种电池放电电路，其特征在于，包括：稳态信号采集模块、瞬态信号采集模块、开关控制模块和开关模块；

所述稳态信号采集模块连接在电池端口与所述电池放电电路的放电端口之间，所述稳态信号采集模块用于采集电池输出的电信号；

所述瞬态信号采集模块连接在所述电池端口与所述放电端口之间，所述瞬态信号采集模块用于采集所述电池输出的电信号；

所述开关控制模块连接所述稳态信号采集模块和所述瞬态信号采集模块；

所述开关模块连接在所述电池端口与所述放电端口之间并和所述开关控制模块连接；

其中，所述开关控制模块用于在所述稳态信号采集模块输出的电压信号大于第一预设阈值或者在所述瞬态信号采集模块输出的电压信号大于第二预设阈值时控制所述开关模块关断，以断开所述电池端口与所述放电端口之间的连接。

2.根据权利要求1所述的电池放电电路，其特征在于，所述瞬态信号采集模块包括第一电感或第一磁珠，所述第一电感或第一磁珠的第一端连接所述稳态信号采集模块，所述第一电感或第一磁珠的第二端连接所述开关控制模块。

3.根据权利要求1所述的电池放电电路，其特征在于，所述开关控制模块包括第一稳态信号处理子模块、第一瞬态信号处理子模块和开关驱动子模块，所述第一稳态信号处理子模块与所述稳态信号采集模块连接，所述第一稳态信号处理子模块用于处理所述稳态信号采集模块输出的信号，所述第一瞬态信号处理子模块与所述瞬态信号采集模块连接，所述第一瞬态信号处理子模块用于处理所述瞬态信号采集模块输出的信号，所述开关驱动子模块连接所述第一稳态信号处理子模块和所述第一瞬态信号处理子模块，所述开关驱动子模块用于根据所述第一稳态信号处理子模块输出的信号，或者根据所述第一瞬态信号处理子模块输出的信号驱动所述开关模块。

4.根据权利要求3所述的电池放电电路，其特征在于，所述第一稳态信号处理子模块包括第一稳压单元和比较单元；所述第一稳压单元连接所述电池，所述第一稳压单元用于对所述电池输出的电压信号进行稳压处理；所述比较单元连接所述第一稳压单元和所述稳态信号采集模块，所述比较单元用于在所述稳态信号采集模块输出的电压信号大于所述第一预设阈值时输出控制信号，所述开关驱动子模块根据所述控制信号控制所述开关模块关断。

5.根据权利要求4所述的电池放电电路，其特征在于，所述第一瞬态信号处理子模块包括第二稳压单元，所述第二稳压单元连接所述瞬态信号采集模块和所述开关驱动子模块，所述第二稳压单元用于对所述瞬态信号采集模块输出的电压信号进行稳压处理，并在所述瞬态信号采集模块输出的电压信号大于所述第二预设阈值时输出控制信号，所述开关驱动子模块根据所述控制信号控制所述开关模块关断。

6.根据权利要求5所述的电池放电电路，其特征在于，所述第二稳压单元包括第一二极管、第一电容和第一电阻，所述第一二极管的第一端连接所述瞬态信号采集模块，所述第一二极管的第二端连接所述第一电容的第一端、所述第一电阻的第一端和所述开关驱动子模块，所述第一电容的第二端接地，所述第一电阻的第二端接地。

7.根据权利要求4所述的电池放电电路，其特征在于，所述电池端口包括正极端口和负极端口，所述放电端口包括放电端口正极和放电端口负极，所述第一稳压单元包括稳压器，所述稳压器的第一端连接所述正极端口，所述稳压器的第二端连接所述比较单元。

8.根据权利要求7所述的电池放电电路，其特征在于，所述比较单元包括比较器、第二电阻、第三电阻和第二二极管，所述第二电阻的第一端连接所述稳压器的第二端和所述比较器，所述第二电阻的第二端连接所述第三电阻的第一端和所述比较器，所述第三电阻的第二端接地，所述比较器连接所述稳态信号采集模块，所述第二二极管的第一端连接所述比较器，所述第二二极管的第二端连接所述开关驱动子模块。

9.根据权利要求3所述的电池放电电路，其特征在于，所述开关驱动子模块包括第一晶体管和第四电阻，所述第一晶体管的控制端连接所述第一稳态信号处理子模块、第一瞬态信号处理子模块，所述第一晶体管的第一端连接所述第四电阻的第一端、开关模块，所述第四电阻的第二端连接所述放电端口，所述第一晶体管的第二端接地。

10.根据权利要求2所述的电池放电电路，其特征在于，所述稳态信号采集模块包括第五电阻，所述第五电阻的第一端连接所述电池，所述第五电阻的第二端连接所述瞬态信号采集模块和所述开关控制模块。

11.根据权利要求10所述的电池放电电路，其特征在于，所述开关模块包括第二晶体管，所述第二晶体管的控制端连接所述开关控制模块，所述第二晶体管的第一端连接所述瞬态信号采集模块，所述第二晶体管的第二端连接所述放电端口。

12.根据权利要求1所述的电池放电电路，其特征在于，所述瞬态信号采集模块包括第二电感或第二磁珠，所述第二电感或第二磁珠的第一端连接所述电池端口，所述第二电感或第二磁珠的第二端连接第二瞬态信号处理子模块和所述放电端口。

13.根据权利要求12所述的电池放电电路，其特征在于，所述开关控制模块包括第二稳态信号处理子模块和第二瞬态信号处理子模块，所述第二稳态信号处理子模块与所述稳态信号采集模块连接，所述第二稳态信号处理子模块用于处理所述稳态信号采集模块输出的信号并在所述稳态信号采集模块输出的电压信号大于所述第一预设阈值时驱动所述开关模块关断，所述第二瞬态信号处理子模块与所述瞬态信号采集模块连接，所述第二瞬态信号处理子模块用于处理所述瞬态信号采集模块输出的信号并在所述瞬态信号采集模块输出的电压信号大于所述第一预设阈值时驱动所述开关模块关断。

14.根据权利要求13所述的电池放电电路，其特征在于，所述第二稳态信号处理子模块包括运算单元，所述运算单元连接所述稳态信号采集模块和所述开关模块，所述运算单元用于在所述稳态信号采集模块输出的电压信号大于所述第一预设阈值时驱动所述开关模块关断。

15.根据权利要求14所述的电池放电电路，其特征在于，所述运算单元包括运算放大器、第三二极管；所述运算放大器连接所述稳态信号采集模块，所述第三二极管的第一端连接所述运算放大器的输出端，所述第三二极管的第二端连接所述开关模块。

16.根据权利要求13所述的电池放电电路，其特征在于，所述第二瞬态信号处理子模块包括第四二极管、第二电容、第七电阻、第一非门芯片、第二非门芯片和第五二极管，第四二极管的第一端连接所述瞬态信号采集模块，所述第四二极管的第二端连接所述第二电容的第一端、所述第七电阻的第一端和所述第一非门芯片的第一端，所述第二电容的第二端和所述第七电阻的第二端接地，所述第一非门芯片的第二端连接所述第二非门芯片的第一端，所述第二非门芯片的第二端连接所述第五二极管的第一端，所述第五二极管的第二端连接所述开关模块。

17.根据权利要求13所述的电池放电电路，其特征在于，所述稳态信号采集模块包括第六电阻，所述第六电阻的第一端连接所述电池端口，所述第六电阻的第二端连接所述第二稳态信号处理子模块。

18.根据权利要求17所述的电池放电电路，其特征在于，所述开关模块包括第三晶体管，所述第三晶体管的控制端连接所述第二稳态信号处理子模块和第二瞬态信号处理子模块，所述第三晶体管的第一端连接所述稳态信号采集模块，所述第三晶体管的第二端连接所述放电端口。