CN104428970A - 一种电芯保护电路和方法 - Google Patents

Abstract

一种电芯保护电路和方法。在该电芯保护电路中，主控模块接收电压检测模块对电芯进行电压检测所得到的电压值，接收温度检测模块对电芯进行温度检测所得到的温度值，确定在该温度值持续高于预设上限温度的第一持续时间内，如果该电压值持续大于预设上限电压的第二持续时间达到预设时间，则向第一开关模块输出断开信号，并向第三开关模块输出连通信号；该第一开关模块在接收到该主控模块输出的断开信号时，断开该供电模块对该电芯充电的充电回路；该第三开关模块在接收到该主控模块输出的连通信号时，连通该电芯对该负载模块供电的供电回路。该电芯保护电路和方法可通过对电芯进行及时的充放电，减缓电芯的失效速度。

Description

一种电芯保护电路和方法

技术领域

本发明属于可充电电芯领域，尤其涉及一种电芯保护电路和方法。

背景技术

可充电的电芯，作为备用电源，可随时充电，对于工作在高温等恶劣环境的通信设备，是必备的。

目前，随着智能手机等移动终端的功能逐渐丰富，使用移动通信网络传输的移动数据大幅度增多，这给承载数据的通讯设备带来了极大压力。如，对于承载数据的用户驻地设备(Customer Premise Equipment，CPE),需要允许更多数量的移动终端接入，保证每个移动终端都能正常进行上行/下行的移动数据传输。大量移动终端的接入所带来的数据传输，会使得CPE的内部温度升高，CPE需持续在较高温度甚至高温下工作。

如CPE等需长期在高温下工作的通讯设备，一旦掉电，大量的移动终端无法正常接入移动通信网络，造成通信中断，可能造成严重后果，如重要移动数据的未成功接收；为避免移动终端通讯的中断，通讯设备中都备有可充电电芯。对于通讯设备中的电芯，也会长期处于高温条件下，在高温条件下，如果电芯电压的超过预设电压上限，会随着电芯电压增高，电芯失效越快，尤其是电芯持续处于满电压状态时电芯失效更快。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电芯保护电路，旨在解决长期工作于预设上限温度之上和预设电压上限之上的电芯，会加快电芯失效的问题。

第一方面，一种电芯保护电路，包括供电模块、负载模块、电压检测模块、温度检测模块和电芯,所述电芯分别与所述供电模块、所述负载模块、所述电压检测模块和所述温度检测模块连接；所述电芯保护电路还包括主控模块、第一开关模块和第三开关模块；所述第一开关模块连接在所述供电模块与所述电芯之间，所述第三开关模块连接在所述电芯与所述负载模块之间，所述主控模块分别与所述电压检测模块、所述温度检测模块、所述第一开关模块和所述第三开关模块连接；

所述主控模块用于：接收所述电压检测模块对所述电芯进行电压检测所得到的电压值，接收所述温度检测模块对所述电芯进行温度检测所得到的温度值；所述主控模块还用于：确定在所述温度值持续高于预设上限温度的第一持续时间内，如果所述电压值持续大于预设上限电压的第二持续时间达到预设时间，则向所述第一开关模块输出断开信号，并向所述第三开关模块输出连通信号；

所述第一开关模块用于：在接收到所述主控模块输出的断开信号时，断开所述供电模块对所述电芯充电的充电回路；

所述第三开关模块用于：在接收到所述主控模块输出的连通信号时，连通所述电芯对所述负载模块供电的供电回路。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述主控模块还用于：在所述电压值小于预设下限电压时，向所述第一开关模块输出连通信号，并向所述第三开关模块输出断开信号；

所述第一开关模块还用于：在接收到所述主控模块输出的连通信号时，连通所述供电模块对所述电芯充电的充电回路；

所述第三开关模块还用于：在接收到所述主控模块输出的断开信号时，断开所述电芯对所述负载模块供电的供电回路。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述电芯保护电路还包括第二开关模块；所述第二开关模块串联在所述供电模块与所述负载模块之间，并与所述主控模块连接；

所述主控模块具体用于：在所述温度值持续高于所述预设上限温度的所述第一持续时间内，如果所述电压值持续大于所述预设上限电压的所述第二持续时间达到所述预设时间，则向所述第一开关模块输出断开信号，向所述第三开关模块输出连通信号，还向所述第二开关模块输出断开信号；

所述第二开关模块用于：在接收到所述主控模块输出的断开信号时，断开所述供电模块对所述负载模块供电的供电回路。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述主控模块具体用于：在所述电压值小于预设下限电压时，向所述第一开关模块输出连通信号，并向所述第三开关模块输出断开信号，还向所述第二开关模块输出连通信号；

所述第二开关模块还用于：在接收到所述主控模块输出的连通信号时，连通所述供电模块对所述负载模块供电的供电回路。

结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实现方式或者第一方面的第二种可能的实现方式或者第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述主控模块包括计时模块；

所述计时模块用于：对所述温度值持续高于所述预设上限温度的时间计时并得到所述第一持续时间，对所述电压值持续大于所述预设上限电压的时间计时并得到所述第二持续时间；

所述主控模块还用于：在所述温度值低于所述预设上限温度时将所述计时模块记录的所述第一持续时间置为零，在所述电压值小于所述预设上限电压时将所述计时模块记录的所述第二持续时间置为零。

第二方面，一种电芯保护方法，所述电芯保护方法包括：

获取电芯的电压值和温度值；

确定在所述温度值持续高于预设上限温度的第一持续时间内，如果所述电压值持续大于预设上限电压的第二持续时间达到预设时间，则对所述电芯进行放电，其中，所述第一持续时间大于或等于所述预设时间。

在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述电芯保护方法还包括：

在所述电压值小于预设下限电压时，对所述电芯进行充电。

结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述电芯保护方法还包括：

在所述温度值低于所述预设上限温度时，将所述第一持续时间置为零；

在所述电压值小于所述预设上限电压时，将所述第二持续时间置为零。

本发明的有益效果是：对电芯进行持续的温度检测，和对电芯的电压进行持续的检测；对检测到的温度值高于预设上限温度的持续时间计时为第一持续时间；对检测到的电压值大于预设上限电压的持续时间计时为第二持续时间；该第一持续时间包含该第二持续时间，在第一持续时间和第二持续时间同时大于所述预设时间时，停止对电芯充电，同时通过负载模块对电芯放电，降低电芯的电压，减缓电芯的失效速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的电芯保护电路的组成结构图；

图2是本发明实施例提供的电芯保护电路的一种优化的组成结构图；

图3是本发明实施例提供的电芯保护方法的流程图；

图4是本发明实施例提供的电芯保护方法的一种优化流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本发明实施例提供的电芯保护电路适用于工作于高温的设备，该设备中包含有可充电电芯；对于具体的设备，在此不做限定，如路由器、基站等。在本发明的具体实施方式中，本发明实施例提供的电芯保护电路适用于工作于高温下的通讯设备将更优，该通讯设备至少包括通讯接入设备和通讯转发设备以及核心网中的数据处理设备等，例如CPE。

本发明实施例提供的电芯保护电路包括供电模块64、负载模块66、电压检测模块67、温度检测模块68和和电芯65，例如图1所示的电芯保护电路。在本发明实施例中，所述电芯65分别与所述供电模块64、所述负载模块66、所述电压检测模块67和所述温度检测模块68连接，该电芯65为可充电电芯。在本发明实施例中，该负载模块66为设备中能够消耗电能的器件，例如通讯设备中的射频电路。当然，也可专门在负载模块66中增添用来消耗电能的耗电电路，通过该耗电电路对电芯65进行大电流的快速放电，以迅速降低电芯65的电压，延长电芯65的使用寿命。

在本发明实施例中，供电模块64需从整流模块接入电信号；供电模块64可通过有线连接或无线连接的方式从整流模块获取电信号。具体地，该整流模块对市电经过EMI滤波和整流等处理后得到所述供电模块64所需的电信号。进而，如果供电模块64与该整流模块是有线连接的，即供电模块64直接从电连接的该整流模块接入电信号；如果供电模块64与该整流模块是无线连接的，则整流模块还需将电信号转换为射频信号，供电模块64对该整流模块辐射出的射频信号进行耦合接收，耦合接收到的电信号即为所述供电模块64接入的电信号。

对于供电模块64，其还具有电压调整、电流调整和/或功率调整功能；调整出负载模块66所需的驱动信号，使用调整出的该驱动信号对负载模块66供电；在对电芯65充电的不同充电阶段，根据电芯65的已充电电压实时调整出电芯65所需的充电信号，通过该充电信号对电芯65充电。

对于该电芯保护电路的供电模块64，作为一种具体优化结构，如图1所示，所述供电模块64至少具有电源接入端(IN+、IN-)、充电端(CHR+、CHR-)和供电端(SU+、SU-)；其中，电源接入端IN-、充电端CHR-和供电端SU-均接地。供电模块64的充电端(CHR+、CHR-)对应接所述电芯65的正极和负极。供电模块64的供电端(SU+、SU-)对应接负载电路的第一电源端VC1和接地端GND。需说明的是，对于该供电模块64具有的其它与本发明实施例不相关的端口，在此不做限定和描述。

在本实施例中，所述供电模块64从所述电源接入端(IN+、IN-)接入电信号，对接入的电信号进行信号调整并分别调整出驱动信号和充电信号。继而，所述供电模块64从所述供电端SU+输出所述驱动信号，在所述供电模块64对负载模块66供电的供电回路连通的情况下，通过该驱动信号驱动所述负载模块66工作。另外，所述供电模块64从所述充电端CHR+输出所述充电信号，在所述供电模块64对电芯65充电的充电回路连通的情况下，通过该充电信号对所述电芯65充电。

在本实施例中，对于供电模块64接入电信号的具体方式，供电模块64通过电源接入端(IN+、IN-)与整流模块建立有线连接或无线连接；该整流模块对市电经过EMI滤波和整流等处理后得到所述供电模块64所需的电信号。进而，如果供电模块64与该整流模块是有线连接的，即供电模块64通过所述电源接入端(IN+、IN-)直接与该整流模块电连接，该整流模块可直接通过所述电源接入端(IN+、IN-)向供电模块64输出电信号；如果供电模块64与该整流模块是无线连接的，则整流模块还需将电信号转换为射频信号，供电模块64提供的电源接入端(IN+、IN-)可通过天线接收的方式，对该整流模块辐射出的射频信号进行耦合接收，耦合接收到的电信号即为所述供电模块64从所述电源接入端(IN+、IN-)接入的电信号。

在本实施例中，对于供电模块64调整出驱动信号和充电信号的具体实施方式，详述如下：

1，针对不同负载模块66所需的电压、电流或功率，所述供电模块64调整出与该负载模块66匹配的驱动信号。具体地，如果该负载模块66对其所需电压有要求，通过所述供电模块64调整出具有该负载模块66所需电压的驱动信号，从与负载模块66电连接的所述供电端SU+输出该驱动信号；在形成供电模块64对负载模块66供电的供电回路时，通过该驱动信号驱动所述负载模块66上电工作；如果该负载模块66对其所需电流有要求，所述供电模块64调整出具有该负载模块66所需电流的驱动信号；如果该负载模块66对其所需功率有要求，所述供电模块64调整出具有该负载模块66所需功率的驱动信号。在本发明一优选实施例中，供电模块64采用功率因数校正(Power FactorCorrection，PFC)电路调整出负载模块66所需的驱动信号和调整出所述充电信号；其中，供电模块64可选用的PFC电路包括但不限于以下的一种或其组合：buck型的PFC电路、boost型的PFC电路、buck-boost型的PFC电路。更优选的，可根据调整需要，为供电模块64选用线性的PFC电路，或为供电模块64选用非线性的PFC电路。

2，所述供电模块64还针对该电芯65在不同充电阶段所需的电压或电流进行调整，调整出适于电芯65在不同充电阶段所需的充电信号(具有该充电阶段所需的电压，或具有该充电解决所需的电流)，从可与该电芯65电连接的所述充电端CHR+输出该充电信号，通过该充电信号对电芯65充电。在本发明一优选实施例中，供电模块64进行采用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)对从所述电源接入端(IN+、IN-)接入的电信号进行调整，分别调整出所需的驱动信号和调整出所述充电信号。在本发明一优选实施例中，负载模块66还可采用PFC电路和PWM调制电路等信号调整电路对从所述电源接入端(IN+、IN-)接入的电信号进行组合调整，分别调整出所需的驱动信号和调整出所述充电信号。

在本发明实施例中，对于所述电芯保护电路包括的电压检测模块67和温度检测模块68。其中，所述电压检测模块67用于检测所述电芯65的电压，向所述主控模块61输出检测到的电压值。其中，所述温度检测模块用于：检测所述电芯65的温度，并向所述主控模块61输出检测到的温度值。

作为电压检测模块67的一优化结构，如图1所示，所述电压检测模块67至少具有电压检测端(TV+、TV-)和第一检测输出端TO1，所述电压检测端(TV+、TV-)对应与所述电芯65的正极和负极电连接。需说明的是，对于该电压检测模块67具有的其它与本发明实施例不相关的端口，在此不做限定和描述。

具体在对电芯65进行电压检测时，通过所述电压检测端(TV+、TV-)直接获取电芯65的正负极之间的电压差；电压检测模块67对获取到的电压差进行信号处理，如对该获取到的电压差依次进行滤波和数模转换(即AD转换，包括采样、量化和编码等)；将信号处理出的数值作为检测所述电芯65的电压时所得的电压值，从所述第一检测输出端TO1输出该电压值。

作为温度检测模块68的一优化结构，如图1所示，所述温度检测模块68至少具有温度检测端TT和第二检测输出端TO2，所述温度检测端TT与所述电芯65电连接；所述温度检测模块68通过所述温度检测端TT检测所述电芯65的温度，并从所述第二检测输出端TO2输出检测到的温度值。需说明的是，对于该温度检测模块68具有的其它与本发明实施例不相关的端口，在此不做限定和描述。

具体在检测电芯65的温度时，通过温度传感器实现，通过该温度传感器直接采集该电芯65的温度并得到模拟的温度信号，温度检测模块68对该模拟的温度信号进行信号处理之后得到温度值，将信号处理后得到的温度值作为所述检测到的温度值，从所述第二检测输出端TO2输出检测到的温度值。在一优选实施方式中，温度检测模块68对该模拟的温度信号至少采用了数模转换(即AD转换，包括采样、量化和编码等)等方式进行信号处理，以得到数字格式的该温度值；更优的是，对该模拟的温度信号进行的信号处理的过程中，在数模转换之前，对模拟的温度信号预先进行滤波以滤除噪声信号，保证数模转换中量化的精确度。

需强调的是，本发明实施例提供的电芯保护电路还包括主控模块61、第一开关模块62和第三开关模块63；所述第一开关模块62串联在所述供电模块64与所述电芯65之间，所述第三开关模块63串联在所述电芯65与所述负载模块66之间，所述主控模块61分别与所述第一开关模块62和所述第三开关模块63连接。其中，通过第一开关模块62连通或断开所述供电模块64对所述电芯65充电的充电回路，在第一开关模块62连通所述供电模块64对所述电芯65充电的充电回路时，供电模块64向电芯65输出充电信号，对电芯65充电。其中，通过第三开关模块63连通或断开所述电芯65对所述负载模块66供电的供电回路，在第三开关模块63连通所述电芯65对所述负载模块66供电的供电回路时，电芯65通过该负载模块66供电。

在本发明实施例中，对于电芯保护电路中的主控模块61，所述主控模块61分别与所述电压检测模块67、所述温度检测模块68、所述第一开关模块62和所述第三开关模块63连接。该主控模块61用于：接收所述电压检测模块67对所述电芯65进行电压检测所得到的电压值，接收所述温度检测模块68对所述电芯65进行温度检测所得到的温度值；所述主控模块61还用于：确定在所述温度值持续高于预设上限温度的第一持续时间内，如果所述电压值持续大于预设上限电压的第二持续时间达到预设时间，则向所述第一开关模块62输出断开信号，并向所述第三开关模块63输出连通信号。进而，所述第一开关模块62用于：在接收到所述主控模块61输出的断开信号时，断开所述供电模块64对所述电芯65充电的充电回路。进而，所述第三开关模块63用于：在接收到所述主控模块61输出的连通信号时，连通所述电芯65对所述负载模块66供电的供电回路。

作为主控模块61的一优化结构，如图1所示，所述主控模块61至少具有第一检测端T1、第二检测端T2、第一控制端CTL1和第三控制端CTL3，所述第一检测端T1接所述电压检测模块67的第一检测输出端TO1，所述第二检测端T2接所述温度检测模块68的第二检测输出端TO2，所述第一控制端CTL1接所述第一开关模块62的第一受控端C1，所述第三控制端CTL3接所述第三开关模块63的第三受控端C3；所述主控模块61从第一检测端T1接收所述检测到的电压值，从第二检测端T2接收所述检测到的温度值，在所述检测到的温度值持续高于预设上限温度的第一持续时间内如果所述检测到的电压值持续大于预设上限电压的第二持续时间达到预设时间，则从所述第一控制端CTL1输出断开信号，并从所述第三控制端CTL3输出连通信号。需说明的是，对于该主控模块61具有的其它与本发明实施例不相关的端口，在此不做限定和描述。另需说明的是，所述第二持续时间包含于所述第一持续时间。

为了对高温下工作的电芯65进行保护，本发明实施例提出了所述预设上限温度，根据电芯65的耐热特性，确定出能够正常工作的温度范围；在确定出的温度范围内为延长电芯65的使用寿命，进一步确定所述预设上限温度。需强调的是，由于在高温工作下，存在随着电芯65电压增高而电芯65失效越快这一特性，为了延长电芯65的使用寿命，避免电芯65在高温下过快失效，本发明实施例还提出了所述预设上限电压和所述预设电压，该预设上限电压和该预设电压均可根据设备对电芯65的要求和电芯65的材质特性而更改设定。

进而在本发明实施例中，主控模块61作如下控制：持续从第二检测端T2接收所述检测到的温度值，判断所述检测到的温度值是否高于预设上限温度，如果所述检测到的温度值高于预设上限温度，对所述检测到的温度值高于预设上限温度的持续时间计时，将计时得到的时间作为所述第一持续时间。另外，还从第一检测端T1接收所述检测到的电压值，在该第一持续时间内，对接收到的所述检测到的电压值进行是否大于所述预设上限电压的判断，如果所述检测到的电压值进行大于所述预设上限电压，对所述检测到的电压值大于所述预设上限电压的持续时间计时，将计时得到的时间作为所述第二持续时间。从而，在第一持续时间内对第二持续时间计时时(即所述第二持续时间包含于所述第一持续时间，且所述第一持续时间大于第二持续时间)，一旦所述第二持续时间计时到所述预设时间，则主控模块61立即从所述第一控制端CTL1输出断开信号，并同时从第三控制端CTL3输出连通信号。对于主控模块61从所述第一控制端CTL1输出的断开信号，所述第一开关模块62会从第一受控端C1接收到该断开信号，进而断开所述第一开关端K1与所述第二开关端K2的电连接，停止通过所述充电信号对所述电芯65的充电。对于主控模块61从所述第三控制端CTL3输出的连通信号，所述第三开关模块63会从第三受控端C3接收到该连通信号，进而建立所述第五开关端K5与所述第六开关端K6的电连接，通过所述电芯65对所述负载模块66供电。这样，在第一持续时间内，一旦所述第二持续时间计时到所述预设时间，停止对电芯65充电，还对电芯65通过负载模块66放电；也即，第一持续时间和第二持续时间同时大于所述预设时间时，停止对电芯65充电，同时通过负载模块66对电芯65放电，降低电芯65的电压，延长电芯65的失效速度。

作为第一开关模块62的一优化结构，如图1所示，第一开关模块62具有第一开关端K1、第二开关端K2和第一受控端C1，该第一开关端K1和该第二开关端K2对应接所述供电模块64的充电端CHR+和所述电芯65的正极，该第一受控端C1接主控模块61的第一控制端CTL1；所述第一开关模块62在从所述第一受控端C1接收到断开信号时断开所述第一开关端K1与所述第二开关端K2的电连接，断开供电模块64对电芯65充电的充电回路，停止通过所述充电信号对所述电芯65的充电。

在本发明实施例中，将第一开关模块62串接在所述供电模块64的充电端CHR+与所述电芯65的正极之间，可通过第一开关模块62控制是否连通供电模块64对电芯65充电的充电回路，决定是否通过所述供电模块64输出的充电信号对电芯65充电。具体对于所述第一开关模块62，通过第一受控端C1对是否将所述第一开关端K1与所述第二开关端K2电连接进行控制；在从第一受控端C1接收到主控模块61输出的断开信号时，断开所述第一开关端K1与所述第二开关端K2的电连接，断开所述供电模块64的充电端CHR+与所述电芯65的电连接，断开供电模块64对电芯65充电的充电回路，停止通过所述供电模块64输出的充电信号对所述电芯65的充电；在从第一受控端C1接收到主控模块61输出的连通信号时，将所述第一开关端K1与所述第二开关端K2电连接，建立所述供电模块64的充电端(CHR+、CHR-)与所述电芯65的电连接，通过所述供电模块64输出的充电信号对所述电芯65充电。

作为第三开关模块63的一优化结构，如图1所示，所述第三开关模块63具有第五开关端K5、第六开关端K6和第三受控端C3，所述第五开关端K5和所述第六开关端K6对应接所述电芯65的正极和所述负载模块66的第二电源端VC2；所述第三开关模块63在从所述第三受控端C3接收到连通信号时将所述第五开关端K5与所述第六开关端K6电连接，形成电芯65对负载模块66供电的供电回路，所述电芯65通过所述负载模块66放电。

在本发明实施例中，所述电芯65的正极与所述负载模块66的接地端GND连接，第三开关模块63串接在所述电芯65的正极与所述负载模块66的第二电源端VC2之间，可通过第三开关模块63控制是否连通电芯65对负载模块66供电的供电回路，决定是否通过所述电芯65对负载模块66供电。具体对于所述第三开关模块63，通过第三受控端C3对是否将所述第五开关端K5与所述第六开关端K6电连接进行控制；在从第三受控端C3接收到主控模块61输出的断开信号时，断开所述第五开关端K5与所述第六开关端K6的电连接，即断开所述电芯65的正极与所述负载模块66的第二电源端VC2的电连接，断开电芯65对负载模块66供电的供电回路，停止通过所述电芯65对所述负载模块66的供电；在从第三受控端C3接收到主控模块61输出的连通信号时，将所述第五开关端K5与所述第六开关端K6电连接，建立所述电芯65的正极与所述负载模块66的第二电源端VC2的电连接，连通电芯65对负载模块66供电的供电回路，使用所述电芯65输出的电信号对所述负载模块66供电。

本发明实施例提供了预设下限电压，在停止对电芯65充电并对电芯65通过负载模块66放电的过程中，为了保持电芯65具有足够的电压，设定该预设下限电压；在高温工作下为防止电芯65失效过快，可针对不同设备对该预设下限电压进行调整，当然，该预设下限电压不能低于为防止电芯65过放而设定的门限电压。

因此，本发明实施例提供的所述主控模块61还用于：实时接收所述电压检测模块67对所述电芯65进行电压检测所得到的电压值，在所述电压值小于预设下限电压时，向所述第一开关模块62输出连通信号，并向所述第三开关模块63输出断开信号。进而，所述第一开关模块62还用于：在接收到所述主控模块61输出的连通信号时，连通所述供电模块64对所述电芯65充电的充电回路。对应地，所述第三开关模块63还用于：在接收到所述主控模块61输出的断开信号时，断开所述电芯65对所述负载模块66供电的供电回路。

进而作为本发明一优选实施，所述主控模块61在所述检测到的电压值小于预设下限电压时从所述第一控制端CTL1输出连通信号，并从所述第三控制端CTL3输出断开信号；进而，所述第一开关模块62在从所述第一受控端C1接收到连通信号时将所述第一开关端K1与所述第二开关端K2电连接，连通所述供电模块64对所述电芯65充电的充电回路，通过所述充电信号对所述电芯65充电。对应地，所述第三开关模块63在从所述第三受控端C3接收到断开信号时断开所述第五开关端K5与所述第六开关端K6的电连接，断开所述电芯65对所述负载模块66供电的供电回路，停止通过所述电芯65对所述负载模块66的供电。

具体地，在停止对电芯65充电、且对电芯65通过负载模块66放电的过程中，仍通过电压检测模块67对电芯65的电压进行持续检测，同时所述主控模块61从第一检测端T1接收电压检测模块67输出的所述检测到的电压值，实时判断所述检测到的电压值是否小于预设下限电压，一旦所述检测到的电压值小于预设下限电压，则从所述第一控制端CTL1输出连通信号，并从所述第三控制端CTL3输出断开信号。

进而，对于主控模块61从所述第一控制端CTL1输出的连通信号，所述第一开关模块62会从第一受控端C1接收到该连通信号，进而建立所述第一开关端K1与所述第二开关端K2的电连接，连通所述供电模块64对所述电芯65充电的充电回路，通过所述供电模块64输出的充电信号对所述电芯65充电。对应地，主控模块61从所述第三控制端CTL3输出的断开信号，所述第三开关模块63会从第三受控端C3接收到该断开信号，进而断开所述第五开关端K5与所述第六开关端K6的电连接，断开所述电芯对所述负载模块66供电的供电回路，停止所述电芯65对所述负载模块66的供电。这样，将电芯65的电压保持在该预设下限电压以上，起到备用电源的作用。

图2示出本发明实施例提供的电芯保护电路的一种优选的组成结构，并仅示出与本发明实施例相关的部分。

为便于说明，以图2为例，本发明实施例提供的电芯保护电路还包括第二开关模块69；所述第二开关模块69串联在所述供电模块64与所述负载模块66之间。这样，可通过第二开关模块69连通或断开所述供电模块64对所述负载模块66供电的供电回路。

另外，所述第二开关模块69还与所述主控模块61连接；因此，作为本实施例的主控模块61，所述主控模块61可具体用于：在所述温度值持续高于所述预设上限温度的所述第一持续时间内，如果所述电压值持续大于所述预设上限电压的所述第二持续时间达到所述预设时间，则向所述第一开关模块62输出断开信号，向所述第三开关模块63输出连通信号，还向所述第二开关模块69输出断开信号。相应地，所述第二开关模块69用于：在接收到所述主控模块61输出的断开信号时，断开所述供电模块64对所述负载模块66供电的供电回路。

作为主控模块61的一优化结构，如图2所示，该主控模块61还具有第二控制端CTL2，所述第二控制端CTL2接所述第二开关模块69的第二受控端C2；所述主控模块61在所述检测到的温度值持续高于所述预设上限温度的所述第一持续时间内，如果所述检测到的电压值持续大于所述预设上限电压的所述第二持续时间达到所述预设时间，则还从所述第二控制端CTL2输出断开信号。

在本实施例中，对于驱动负载电路所需的电压或电流，如果电芯65输出的电信号均能满足，则在所述第二持续时间计时到所述预设时间时所述主控模块61向第二开关模块69输出断开信号，以断开所述供电模块64对所述负载模块66的供电，实现对电芯65进行大电流的快速放电。

具体地，在第一持续时间内对第二持续时间计时，一旦所述第二持续时间计时到所述预设时间，则主控模块61立即从所述第一控制端CTL1输出断开信号，同时从第三控制端CTL3输出连通信号，还同时从第二控制端CTL2输出断开信号；停止通过所述供电模块64输出的充电信号对所述电芯65的充电，同时停止通过所述供电模块64输出的驱动信号对所述负载模块66的供电，同时通过所述电芯65对所述负载模块66供电。

作为本发明一优选的第二开关模块69，如图2所示，所述第二开关模块69串联在所述供电模块64的供电端SU+与所述负载模块66之间。另外，所述第二开关模块69具有第三开关端K3、第四开关端K4和第二受控端C2，所述第三开关端K3和所述第四开关端K4对应接所述供电模块64的供电端SU+和所述负载模块66的第一电源端VC1，所述主控模块61的第二控制端CTL2接所述第二开关模块69的第二受控端C2。所述第二开关模块69从所述第二受控端C2接收到断开信号时断开所述第三开关端K3与所述第四开关端K4的电连接，即断开所述供电模块64的供电端SU+和所述负载模块66的第一电源端VC1，进而断开所述供电模块64对所述负载模块66供电的供电回路，停止通过所述驱动信号对所述负载模块66的供电。

具体地，在从第二受控端C2接收到断开信号时，断开所述第三开关端K3与所述第四开关端K4的电连接，即断开所述供电模块64的供电端SU+与所述负载模块66的第一电源端VC1的电连接，断开所述供电模块64对所述负载模块66供电的供电回路停止通过所述供电模块64输出的驱动信号对所述负载模块66的供电。相反地，如果从第二受控端C2接收到连通信号，将所述第三开关端K3与所述第四开关端K4电连接，建立所述供电模块64的供电端SU+与所述负载模块66的第一电源端VC1的电连接，形成所述供电模块64对所述负载模块66供电的供电回路，通过所述供电模块64输出的驱动信号对所述负载模块66供电。

在本发明实施例中，所述主控模块61具体用于：在所述检测到的电压值小于预设下限电压时，向所述第一开关模块62输出连通信号，并向所述第三开关模块63输出断开信号，还向所述第二开关模块69输出连通信号；对应地，所述第二开关模块69还用于：在接收到所述主控模块61输出的连通信号时，连通所述供电模块64对所述负载模块66供电的供电回路。

作为本发明一优选的主控模块61，所述主控模块61实时接收电压检测模块67输出的电压值；所述主控模块61在所述电压值小于预设下限电压时，还从所述第二控制端CTL2输出连通信号；对应地，所述第二开关模块69从所述第二受控端C2接收到连通信号时将所述第三开关端K3与所述第四开关端K4电连接，连通所述供电模块64对所述负载模块66供电的供电回路，通过所述驱动信号对所述负载模块66供电。

具体地，在停止对电芯65充电并对电芯65通过负载模块66放电的过程中，仍通过电压检测模块67对电芯65的电压进行持续检测，同时所述主控模块61从第一检测端T1接收电压检测模块67输出的所述检测到的电压值，实时判断所述检测到的电压值是否小于预设下限电压，一旦所述检测到的电压值小于预设下限电压，则从所述第一控制端CTL1输出连通信号，并从所述第二控制端CTL2接收到连通信号，并从所述第三控制端CTL3输出断开信号；

进而，所述第一开关模块62在通过第一受控端C1接收到主控模块61从所述第一控制端CTL1输出的连通信号时，通过所述供电模块64输出的充电信号对所述电芯65充电。所述第三开关模块63在通过第三受控端C3接收到主控模块61从所述第三控制端CTL3输出的断开信号时，停止通过所述电芯65对所述负载模块66的供电。将电芯65的电压保持在该预设下限电压以上，起到备用电源的作用。与此同时，对于主控模块61从所述第二控制端CTL2输出的连通信号，所述第二开关模块69会从第二受控端C2接收到该连通信号，进而建立所述第三开关端K3与所述第四开关端K4的电连接，连通所述供电模块64对所述负载模块66供电的供电回路，通过所述供电模块64输出的驱动信号对所述负载模块66供电；将由电芯65为负载模块66供电的方式切换回由供电模块64为负载模块66供电的方式。

在本发明一实施例中，一直保持第二开关模块69的第三开关端K3和第四开关端K4的电连接；在通过电芯65对负载模块66放电的情况下，停止供电模块64对电芯65的充电，同时通过负载模块66对电芯65放电，但不停止通过供电模块64输出的驱动信号为负载电路供电。但是，主控模块61会向供电模块64发送调整指令，供电模块64根据该调整指令调整驱动信号的电流、电压或功率，从第三控制端CTL3输出调整后的驱动信号。通常情况下，供电模块64根据该调整指令减小驱动信号的电流或电压，使得通过调整后的驱动信号只能驱动部分负载模块66中的负载电路，而负载模块66中的另一部分负载电路由电芯65供电并驱动。这样，即使在第一持续之间内第二持续时间已计时到预设时间时，停止对电芯65充电，电芯65通过负载模块66中的部分负载电路放电。

在本发明一优选实施例中，对于本发明提供的第一开关模块62、第二开关模块69和第三开关模块63均采用电子开关实现。作为一优选实施方式，所述电子开关包括但不限于：晶闸管、晶体管、场效应管、可控硅以及继电器等器件中的一种或组合出的开关电路。作为一优选实施方式，还分别在第一开关模块62、第二开关模块69和第三开关模块63中添加有物理开关，可人为通过第一开关模块62中的物理开关控制是否将第一开关端K1与所述第二开关端K2电连接，可人为通过第二开关模块69中的物理开关控制是否将第三开关端K3与所述第四开关端K4电连接，可人为通过第三开关模块63中的物理开关控制是否将第五开关端K5与所述第六开关端K6电连接。这样，通过上述物理开关可以人为地对第一开关模块62、第二开关模块69和第三开关模块63进行应急控制，通过第一开关模块62的物理开关实现对是否通过所述充电信号对所述电芯65充电进行应急控制，通过第二开关模块69的物理开关实现对是否通过所述驱动信号对所述负载模块66供电进行应急控制，通过第三开关模块63的物理开关实现对是否通过所述电芯65对所述负载模块66供电进行应急控制。

在本发明一实施例中，所述主控模块61包括计时模块。在本实施例中，对于温度检测模块68输出的温度值，所述计时模块对所述温度值持续高于所述预设上限温度的时间计时并得到所述第一持续时间；对于电压检测模块67输出的电压值，所述计时模块对所述电压值持续大于所述预设上限电压的时间计时并得到所述第二持续时间。需强调的是，所述主控模块61在所述温度值低于所述预设上限温度时将所述计时模块记录的所述第一持续时间置为零，在所述电压值小于所述预设上限电压时将所述计时模块记录的所述第二持续时间置为零。

在本实施例中，所述计时模块用于对第一持续时间计时，还用于对第二持续时间计时。具体地，设备上电工作后，温度检测模块68会持续检测电芯65的温度，主控模块61持续从第二检测端T2接收温度检测模块68输出的所述检测到的温度值，一旦所述检测到的温度值大于预设上限温度，计时模块开始对第一持续时间计时；在对第一持续时间计时的过程中，一旦所述检测到的温度值小于预设上限温度，将第一持续时间置为零；继而，在所述检测到的温度值重新达到预设上限温度时，重新开始对第一持续时间的计时。

同理，电压检测模块67持续对电芯65的电压进行检测；主控模块61持续从第一检测端T1接收电压检测模块67输出的所述检测到的电压值，实时判断所述检测到的电压值是否大于预设上限电压；一旦所述检测到的电压值大于预设上限电压，计时模块开始对第二持续时间计时；在对第二持续时间计时的过程中，一旦所述检测到的电压值小于预设上限电压，将第二持续时间置为零；继而，在所述检测到的电压值重新达到预设上限电压时，重新开始对第一持续时间的计时。

但需强调的是，所述主控模块61从时钟模块获取第一持续时间和第二持续时间，判断第一持续时间是否大于预设时间；在第一持续时间大于预设时间时，进一步判断第二持续时间是否大于预设时间，如果第二持续时间也大于预设时间，主控模块61才从所述第一控制端CTL1输出断开信号，并从所述第三控制端CTL3输出连通信号；即只有在第一持续时间和第二持续时间同时超过预设时间时，主控模块61才从所述第一控制端CTL1输出断开信号，并从所述第三控制端CTL3输出连通信号。

作为本发明一实施例，所述主控模块61由控制器实现，该控制器可为：单片机、ARM处理器或可编程逻辑器件。与此同时，该主控模块61中的计时模块也为控制器自带的计时模块；优选地，通过外接的晶振时钟电路为该计时模块提供计时时钟。

作为本发明一实施例，所述主控模块61为有电子元器件和芯片组成的硬件电路。优选地，对于所述检测到的温度值与温度上限阈值的判断，是通过主控模块61内部的比较电路实现的；同理，对于所述检测到的电压值与电压上限阈值或电压下限阈值的判断，是通过主控模块61内部的比较电路实现的。同时，该时钟模块也为由计时芯片及***电路组成的计时电路；对于第一持续时间或第二持续时间是否到达预设时间，则是通过计时电路实现的；作为一具体实施方式，在第一持续时间到达预设时间时输出一个第一信号，在第二持续时间到达预设时间时输出一个第二信号，在主控模块61依次接收到该第一信号和该第二信号时才从所述第一控制端CTL1输出断开信号，并从所述第三控制端CTL3输出连通信号。

需说明的是，本发明实施例提供的电芯保护电路和电芯保护方法可相互适用。通过图3示出了电芯保护方法的方法步骤，并仅示出与本发明实施例相关的部分。

本发明实施例提供的一种电芯保护方法，如图3，所述电芯保护方法包括：

S1，获取电芯的电压值和温度值；

S2，确定在所述温度值持续高于预设上限温度的第一持续时间内，如果所述电压值持续大于预设上限电压的第二持续时间达到预设时间，则对所述电芯进行放电，其中，所述第一持续时间大于或等于所述预设时间。

基于图3所示的电芯保护方法的基础之上，图4对该电芯保护方法进行了优化，并示出与本发明实施例相关的部分。

在本发明一实施例中，如图4所示，所述电芯保护方法还包括：

S3，在所述电压值小于预设下限电压时，对所述电芯进行充电。

在本发明一实施例中，所述电芯保护方法还包括：

在所述温度值低于所述预设上限温度时，将所述第一持续时间置为零；

在所述电压值小于所述预设上限电压时，将所述第二持续时间置为零。

需说明的是，本发明实施例提供的电芯保护电路和电芯保护方法可相互适用。需说明的是，本发明实施例提供的又一种电芯保护方法所使用的电芯保护电路中，第一开关模块62串接在供电模块64与电芯65之间，可通过第一开关模块62控制是否通过供电模块64输出的充电信号对电芯65充电；和，第三开关模块63串接在电芯65与负载模块66之间，可通过第三开关模块63控制是否通过电芯65对负载模块66供电；以及，第二开关模块69串联在供电模块64与负载模块66之间，可通过第二开关模块69控制是否通过供电模块64为负载模块66供电。本发明实施例提供的电芯保护方法包括：

A11，供电模块64接入电信号，对接入的电信号进行信号调整并分别调整出驱动信号和充电信号，向负载模块66输出所述驱动信号以驱动所述负载模块66工作，向电芯65输出所述充电信号以对所述电芯65充电；

A12，电压检测模块67检测所述电芯65的电压，并向主控模块61输出检测到的电压值；

A13，温度检测模块68检测所述电芯65的温度，并向所述主控模块61输出检测到的温度值；

A14，所述主控模块61接收所述温度检测模块68输出的所述检测到的温度值，接收所述电压检测模块67输出的所述检测到的电压值，在所述检测到的温度值持续高于预设上限温度的第一持续时间内如果所述检测到的电压值持续大于预设上限电压的第二持续时间达到预设时间，则从向第一开关模块62输出断开信号，并向第三开关模块63输出连通信号；

A15，所述第一开关模块62在接收到断开信号时断开所述供电模块64与所述电芯65的电连接，以停止通过所述供电模块64输出的充电信号对所述电芯65的充电；

A16，所述第三开关模块63在接收到连通信号时将所述电芯65与所述负载模块66电连接，以通过所述电芯65对所述负载模块66供电。

在上述电芯保护方法的基础上，在本发明一优选实施例中，所述电芯保护方法还包括：

A21，所述主控模块61在所述检测到的电压值小于预设下限电压时向所述第一开关模块62输出连通信号，并向所述第三开关模块63输出断开信号；

A22，所述第一开关模块62在接收到连通信号时将所述第一开关端K1与所述第二开关端K2电连接，以通过所述充电信号对所述电芯65充电；

A23，所述第三开关模块63在接收到断开信号时断开所述电芯65与所述负载模块66的电连接，以停止通过所述电芯65对所述负载模块66的供电。

在上述电芯保护方法的基础上，在本发明一优选实施例中，所述电芯保护方法还包括：

所述主控模块61在所述检测到的温度值持续高于所述预设上限温度的所述第一持续时间内，如果所述检测到的电压值持续大于所述预设上限电压的所述第二持续时间达到所述预设时间，则还向第二开关模块69输出断开信号；

所述第二开关模块69在接收到断开信号时断开所述供电模块64与所述负载模块66的电连接，以停止通过所述供电模块64输出的驱动信号对所述负载模块66的供电。

在上述电芯保护方法的基础上，在本发明一优选实施例中，所述电芯保护方法还包括：

所述主控模块61在所述检测到的电压值小于预设下限电压时，还向所述第二开关模块69输出连通信号；

所述第二开关模块69在接收到连通信号时将所述供电模块64与所述负载模块66电连接，以通过所述供电模块64输出的驱动信号对所述负载模块66供电。

在上述电芯保护方法的基础上，在本发明一优选实施例中，所述电芯保护方法还包括：

所述主控模块61包括的计时模块，对所述检测到的温度值持续高于所述预设上限温度的时间计时并得到所述第一持续时间，对所述检测到的电压值持续大于所述预设上限电压的时间计时并得到所述第二持续时间；

所述主控模块61在所述检测到的温度值低于所述预设上限温度时将所述计时模块记录的所述第一持续时间置为零；

所述主控模块61在所述检测到的电压值小于所述预设上限电压时将所述计时模块记录的所述第二持续时间置为零。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种电芯保护电路，包括供电模块、负载模块、电压检测模块、温度检测模块和电芯,所述电芯分别与所述供电模块、所述负载模块、所述电压检测模块和所述温度检测模块连接，其特征在于，所述电芯保护电路还包括主控模块、第一开关模块和第三开关模块；所述第一开关模块连接在所述供电模块与所述电芯之间，所述第三开关模块连接在所述电芯与所述负载模块之间，所述主控模块分别与所述电压检测模块、所述温度检测模块、所述第一开关模块和所述第三开关模块连接；

所述主控模块用于：接收所述电压检测模块对所述电芯进行电压检测所得到的电压值，接收所述温度检测模块对所述电芯进行温度检测所得到的温度值；所述主控模块还用于：确定在所述温度值持续高于预设上限温度的第一持续时间内，如果所述电压值持续大于预设上限电压的第二持续时间达到预设时间，则向所述第一开关模块输出断开信号，并向所述第三开关模块输出连通信号；

所述第一开关模块用于：在接收到所述主控模块输出的断开信号时，断开所述供电模块对所述电芯充电的充电回路；

所述第三开关模块用于：在接收到所述主控模块输出的连通信号时，连通所述电芯对所述负载模块供电的供电回路。

2.如权利要求1所述的电芯保护电路，其特征在于，

所述主控模块还用于：在所述电压值小于预设下限电压时，向所述第一开关模块输出连通信号，并向所述第三开关模块输出断开信号；

所述第一开关模块还用于：在接收到所述主控模块输出的连通信号时，连通所述供电模块对所述电芯充电的充电回路；

所述第三开关模块还用于：在接收到所述主控模块输出的断开信号时，断开所述电芯对所述负载模块供电的供电回路。

3.如权利要求1或2所述的电芯保护电路，其特征在于，所述电芯保护电路还包括第二开关模块；所述第二开关模块串联在所述供电模块与所述负载模块之间，并与所述主控模块连接；

所述主控模块具体用于：在所述温度值持续高于所述预设上限温度的所述第一持续时间内，如果所述电压值持续大于所述预设上限电压的所述第二持续时间达到所述预设时间，则向所述第一开关模块输出断开信号，向所述第三开关模块输出连通信号，还向所述第二开关模块输出断开信号；

所述第二开关模块用于：在接收到所述主控模块输出的断开信号时，断开所述供电模块对所述负载模块供电的供电回路。

4.如权利要求3所述的电芯保护电路，其特征在于，所述主控模块具体用于：在所述电压值小于预设下限电压时，向所述第一开关模块输出连通信号，并向所述第三开关模块输出断开信号，还向所述第二开关模块输出连通信号；

所述第二开关模块还用于：在接收到所述主控模块输出的连通信号时，连通所述供电模块对所述负载模块供电的供电回路。

5.如权利要求1至4任一所述的电芯保护电路，其特征在于，所述主控模块包括计时模块；

所述计时模块用于：对所述温度值持续高于所述预设上限温度的时间计时并得到所述第一持续时间，对所述电压值持续大于所述预设上限电压的时间计时并得到所述第二持续时间；

所述主控模块还用于：在所述温度值低于所述预设上限温度时将所述计时模块记录的所述第一持续时间置为零，在所述电压值小于所述预设上限电压时将所述计时模块记录的所述第二持续时间置为零。

6.一种电芯保护方法，其特征在于，所述电芯保护方法包括：

获取电芯的电压值和温度值；

确定在所述温度值持续高于预设上限温度的第一持续时间内，如果所述电压值持续大于预设上限电压的第二持续时间达到预设时间，则控制所述电芯进行放电，其中，所述第一持续时间大于或等于所述预设时间。

7.如权利要求6所述的电芯保护方法，其特征在于，所述电芯保护方法还包括：

在所述电压值小于预设下限电压时，对所述电芯进行充电。

8.如权利要求6或7所述的电芯保护方法，其特征在于，所述电芯保护方法还包括：

在所述温度值低于所述预设上限温度时，将所述第一持续时间置为零；

在所述电压值小于所述预设上限电压时，将所述第二持续时间置为零。