CN208001152U - 一种电池保护装置和负载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种电池保护装置和负载装置，所述电池保护装置包括：监控模块、充电模块和开关模块，所述监控模块与所述开关模块连接；所述监控模块与所述充电模块连接，所述开关模块与所述充电模块的和所述负载设备的电池连接；所述监控模块，用于根据开关模块检测到所述电池的电压值，根据所述电压值控制所述开关模块处于断开状态，以保护电池。当耗电耗到低时，所述电池的电压值会低于电池保护电压，此时或者进入长时间的关机状态时，断开电池与所述负载装置的电路连接，将大大延长产品的仓储时间，产品使用过程中也可以避免电池过放损伤电芯，还可以防止因为电池过放损伤后再次充电造成的安全隐患。

Description

一种电池保护装置和负载装置

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，具体而言，涉及一种电池保护装置和负载装置。

背景技术

目前，可穿戴设备如手环手表大部分使用锂离子电池供电，锂离子电池在过充过放过流时一般会有保护板保护，在锂离子电池电压低于保护电压时切断电池输出，但是由于电池自身有损耗，电池输出关断后电池电压随着时间推移电压降不断下降，类似产品关机时间过长或者用户使用耗尽电量放置时间过久导致电池电压过低。当充电激活电池保护板重新对电芯充电时，此时电芯电压过低，继续长时间充电将有电池鼓包或者起火***的风险。一般穿戴式产品内部电池无法与***电路切断，***关机后电流大功耗高，产品经过一定的仓储时间后电量下降严重，导致市场终端消费者拿到产品时电量过低影响用户体验，且当耗电到电池保护电压时电池处于过放状态，对电池损伤较大导致电池寿命降低，而且电池过放深度也会导致电池造成不同的损伤，再次充电存在安全隐患。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种电池保护装置和负载装置，以有效改善上述缺陷。

本实用新型的实施例通过如下方式实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种电池保护装置，应用于一负载设备，包括：监控模块、充电模块和开关模块，所述监控模块与所述开关模块连接；所述监控模块与所述充电模块连接，所述开关模块与所述充电模块的和所述负载设备的电池连接；所述监控模块，用于根据开关模块检测到所述电池的电压值，根据所述电压值控制所述开关模块处于断开状态，以保护电池。

进一步的，所述监控模块包括：处理单元和采样单元；所述采样单元，用于通过所述开关模块而采样到所述电压值；所述处理单元，用于根据所述采样单元传输的所述电压值驱动所述开关模块处于断开状态。

进一步的，所述开关模块包括：第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管；所述第一场效应管的漏极与所述电池的正极连接，所述第一场效应管的源极与所述第二场效应管的源极连接，所述第一场效应管管的栅极与所述第二场效应管的栅极连接，所述第二场效应管的栅极与所述第三场效应管的漏极连接，所述第三场效应管的源极接地，所述第三场效应管的栅极与第二电阻一端连接。

进一步的，所述开关模块还包括：第一电阻和所述第二电阻；所述第一电阻的一端分别与所述第一场效应管的源极和所述第二场效应管的源极连接，所述第一电阻的另一端与所述第一场效应管的栅极和所述第二场效应管的栅极连接，所述第二电阻的另一端与所述监控模块的连接。

进一步的，所述采样单元包括：第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端与所述第三场效应管的漏极连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端和所述处理单元连接，所述第四电阻的另一端接地。

进一步的，所述充电模块包括：充电芯片；所述充电芯片的输入端与外部电源的一端连接，所的充电芯片的输出端与所述第二场效应管的漏极连接；所述充电芯片，用于将所述外部电源输入的充电稳压滤波输出至所述开关模块。

进一步的，所述电池保护装置，还包括：稳压模块，所述稳压模块分别与所述充电模块、所述开关模块和所述监控模块连接；所述稳压模块，用于所述充电模块或所述开关模块提供的电压降压稳压输出至所述监控模块，为所述监控模块提供电能。

进一步的，所述稳压模块，包括：第四场效应管和三端稳压器；所述第四场效应管的源极与所述三端稳压器的输入端连接，所述三端稳压器的输出端与所述监控模块连接，所述第四场效应管的源极与所述第二场效应管的源极连接。

进一步的，所述稳压模块还包括：第五电阻和第六电阻；所述第五电阻的一端与所述外部电源的一端连接，所述第五电阻的另一端同时与所述第四场效应管的栅极和所述第六电阻的另一端连接，所述第六电阻的一端接地。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种负载设备，所述负载设备包括：上述电池保护装置、负载设备本体和电池，所述电池保护装置与所述负载设备本体连接，所述电池与所述电池保护装置连接。

本实用新型实施例的具有如下有益效果：

由于在本实用新型实施例提供的一个或多个实施例的组合中，存在一种电池保护装置，应用于一负载设备，所述电池保护装置包括：监控模块、充电模块和开关模块，所述监控模块与所述开关模块连接；所述监控模块与所述充电模块连接，所述开关模块与所述充电模块的和所述负载设备的电池连接；所述监控模块，用于根据开关模块检测到所述电池的电压值，根据所述电压值控制所述开关模块处于断开状态，以保护电池。当耗电耗到低时，所述电池的电压值会低于电池保护电压，此时或者进入长时间的关机状态时，断开电池与所述负载装置的电路连接，将大大延长产品的仓储时间，产品使用过程中也可以避免电池过放损伤电芯，还可以防止因为电池过放损伤后再次充电造成的安全隐患，

基于以上有益效果，本实用新型实现了以效率且及时地通过指示灯指示拾音器是否有故障的技术效果，方便现场调试以工程维护。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1示出了本实用新型第一实施例提供的一种负载设备的结构框图；

图2示出了本实用新型第二实施例提供的一种电池保护装置的结构框图；

图3示出了本实用新型第二实施例提供的一种电池保护装置的监控模块的结构框图；

图4示出了本实用新型第二实施例提供的一种电池保护装置的电路结构图。

图标：10-负载设备；100-电池保护装置；11-电池；12-负载设备本体； 110-监控模块；120-充电模块；130-开关模块；140-稳压模块；111-处理单元；112-采样单元。

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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。而在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参阅图1，本实用新型第一实施例提供了一种负载设备10，所述负载设备10包括：电池保护装置100、负载设备本体11和电池12。其中，所述电池保护装置100与所述负载设备10本体连接，所述电池12与所述电池保护装置100连接。

所述电池保护装置100将电池12和负载设备10本体断开，当负载设备10进入长时间的关机状态，例如运输途中或仓库中等时，所述电池保护装置100将所述电池12与所述负载设备10本体彻底断开。负载设备10经过长时间仓储后如果电池电压已经非常低了，充电过程中会发生电池鼓包或者起火***等安全隐患，当充电时检测到电池电压过低，关断充电电路与电池12的连接，防止产生充电安全事故。负载设备10整机关机后可以通过外部5V的USB电源或者外部5V充电接口激活负载设备10整机开机。

第二实施例

请参阅图2、图3和图4

本实用新型第二实施例提供了一种电池保护装置100，应用于一负载设备10。所述电池保护装置100，包括：监控模块110、充电模块120和开关模块130，所述监控模块110与所述开关模块130连接；所述监控模块110 与所述充电模块120连接，所述开关模块130与所述充电模块120的和所述负载设备10的电池连接；

所述监控模块110，用于根据开关模块130检测到所述电池的电压值，根据所述电压值控制所述开关模块130处于断开状态，以保护电池。

此外，所述开关模块130包括：第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3；所述第一场效应管Q1的漏极所述电池的正极连接，所述第一场效应管Q1的源极所述第二场效应管Q2的源极接，所述第一场效应管Q1管的栅极与所述第二场效应管Q2的栅极连接，所述第二场效应管 Q2的栅极与所述第三场效应管Q3的漏极连接，所述第三场效应管Q3的源极接地，所述第三场效应管Q3的栅极与第二电阻R2一端连接。

再者，所述开关模块130还包括：第一电阻R1和所述第二电阻R2；所述第一电阻R1的一端分别与所述第一场效应管Q1的源极和所述第二场效应管Q2的源极连接，所述第一电阻R1的另一端与所述第一场效应管Q1 的栅极和所述第二场效应管Q2的栅极连接所述第二电阻R2的另一端与所述监控模块110的连接。

第三场效应管Q3的栅极接收到一低电平信号时，开关管栅极拉低，电池正极电压经过第一场效应管Q1、经过第一电阻R1后，第一场效应管Q1 的源极和第二场效应管Q2的的源极处以同一电位，第一场效应管Q1的栅极和第二场效应管Q2的栅极处以同一电位，第一场效应管Q1，第二场效应管Q2和第三场效应管Q3处于截止状态，此时所述开关模块130断路。

此外，所述监控模块110包括：处理单元111和采样单元112；所述采样单元112，用于通过所述开关模块130而采样到所述电压值；所述处理单元111，用于根据所述采样单元112传输的所述电压值驱动所述开关模块130 处于断开状态。所述处理单元111为单片机U1。

此外，采样单元112包括：第三电阻R3和第四电阻R4，所述第三电阻R3的一端所述第四场效应管Q4的漏极连接，所述第三电阻R3的另一端同时与所述第四电阻R4的另一端和所述单片机的第一引脚连接，所述第四电阻R4的一端接地。

此外，所述充电模块120包括：充电芯片U3；所述充电芯片U3的输入端与外部电源的一端连接，所述充电芯片U3的输出端与所述第二场效应管Q2的漏极连接；所述充电芯片U3，用于将所述外部电源输入的充电稳压滤波输出至所述开关模块130。

当所述负载设备10在关机状态下充电重启激活后进入充电检测程序，首先启动由第三电阻R3、第四电阻R4和第一单片机U1组成的检测电路，并检测电池电压。当检测到电池电压低于预设值时，所述预设值为电池保护电压或小于电池保护电压值，例如此时电池电压低于2.5V，单片机U1 马上启动电池保护程序，单片机U1的PO2端口输出所述低电平信号，第三场效应管Q3的栅极拉低，电池正极电压经过第一场效应管Q1、经过第一电阻R1后，第一场效应管Q1的源极和第二场效应管Q2的的源极处以同一电位，第一场效应管Q1的栅极和第二场效应管Q2的栅极处以同一电位，第一场效应管Q1，第二场效应管Q2和第三场效应管Q3处于截止状态，此时所述开关模块130断路，所述负载装置本体与所述电池完全断开。

此外所述电池保护装置100，还包括：稳压模块140，所述稳压模块140 分别与所述充电模块120、所述开关模块130和所述监控模块110连接；所述稳压模块140，用于所述充电模块120或所述开关模块130提供的电压降压稳压输出至所述监控模块110，为所述监控模块110提供电能。

其中，所述稳压模块140，包括：第四场效应管Q4和三端稳压器U2；所述第四场效应管Q4的源极与所述三端稳压器U2的输入端VIN连接，所述三端稳压器U2的输出端OUT与所述监控模块110连接，所述第四场效应管Q4与所述第二场效应管Q2的一端连接。

此外，所述稳压模块140还包括：第五电阻R5和第六电阻R6；所述第五电阻R5的一端与所述外部电源的一端连接，所述第五电阻R5的另一端同时与所述第四场效应管Q4的栅极和所述第六电阻R6的另一端连接，所述第六电阻R6的一端接地。所述外部电源对所述负载本体充电时，所述第四场效应管截止，将所述电池与所述负载设备10本体断开，由外部电源对所述负载设备10本体供电。

所述负载设备10通过产品触摸功能或者物理按键触发进入关机模式后，当所述电池电量过低时，所述电池的电压值会低于预设电压值，单片机U1检测所述电池的电压值低于所述预设电压值时，此时单片机U1的PO2 端口输出一个低电平信号使所述开关模块130断路，所述负载装置本体与所述电池完全断开。

关闭电池供电，产品实现整机关断电源。

当所述负载装置在正常使用过程中，非充电以及外部触发进入关机模式时，单片机U1设定固定时间开启所述监控模块110检测电池电压值，将读回的所述电池电压值通过内部的ADC转换电路转换为数字信号，单片机 U1将所述电池电压值与程序设定的低电量关机电压值作对比，如果此时所述电池电压值低于所述低电量关机电压值，则启动关机程序切断电池与***电路的连接。如果所述电池电压值大于所述低电量关机电压值，产品正常使用所有功能。

综上所述：本实用新型实施例提供了一种电池保护装置100，应用于一负载设备10，所述电池保护装置100包括：监控模块110、充电模块120 和开关模块130，所述监控模块110与所述开关模块130连接；所述监控模块110与所述充电模块120连接，所述开关模块130与所述充电模块120 的和所述负载设备10的电池连接；所述监控模块110，用于根据开关模块 130检测到所述电池的电压值，根据所述电压值控制所述开关模块130处于断开状态，以保护电池。当耗电耗到低时，所述电池的电压值会低于电池保护电压，此时或者进入长时间的关机状态时，断开电池与所述负载装置的电路连接，将大大延长产品的仓储时间，产品使用过程中也可以避免电池过放损伤电芯，还可以防止因为电池过放损伤后再次充电造成的安全隐患。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池保护装置，应用于一负载设备，其特征在于，包括：监控模块、充电模块和开关模块，所述监控模块与所述开关模块连接；所述监控模块与所述充电模块连接，所述开关模块与所述充电模块的和所述负载设备的电池连接；

所述监控模块，用于根据开关模块检测到所述电池的电压值，根据所述电压值控制所述开关模块处于断开状态，以保护电池。

2.根据权利要求1所述的电池保护装置，其特征在于，所述监控模块包括：处理单元和采样单元；

所述采样单元，用于通过所述开关模块而采样到所述电压值；

所述处理单元，用于根据所述采样单元传输的所述电压值驱动所述开关模块处于断开状态。

3.根据权利要求2所述的电池保护装置，其特征在于，所述开关模块包括：第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管；

所述第一场效应管的漏极与所述电池的正极连接，所述第一场效应管的源极与所述第二场效应管的源极连接，所述第一场效应管的栅极与所述第二场效应管的栅极连接，所述第二场效应管的栅极与所述第三场效应管的漏极连接，所述第三场效应管的源极接地，所述第三场效应管的栅极与第二电阻一端连接。

4.根据权利要求3所述的电池保护装置，其特征在于，所述开关模块还包括：第一电阻和所述第二电阻；所述第一电阻的一端分别与所述第一场效应管的源极和所述第二场效应管的源极连接，所述第一电阻的另一端与所述第一场效应管的栅极和所述第二场效应管的栅极连接，所述第二电阻的另一端与所述监控模块的连接。

5.根据权利要求4所述的电池保护装置，其特征在于，采样单元包括：第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端与所述第三场效应管的漏极连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端和所述处理单元连接，所述第四电阻的另一端接地。

6.根据权利要求5所述的电池保护装置，其特征在于，所述充电模块包括：充电芯片；所述充电芯片的输入端与外部电源的一端连接，所的充电芯片的输出端与所述第二场效应管的漏极连接；

所述充电芯片，用于将所述外部电源输入的充电稳压滤波输出至所述开关模块。

7.根据权利要求6所述的电池保护装置，其特征在于，还包括：稳压模块，所述稳压模块分别与所述充电模块、所述开关模块和所述监控模块连接；

所述稳压模块，用于所述充电模块或所述开关模块提供的电压降压稳压输出至所述监控模块，为所述监控模块提供电能。

8.根据权利要求7所述的电池保护装置，其特征在于，所述稳压模块，包括：第四场效应管和三端稳压器；所述第四场效应管的源极与所述三端稳压器的输入端连接，所述三端稳压器的输出端与所述监控模块连接，所述第四场效应管的源极与所述第二场效应管的源极连接。

9.根据权利要求8所述的电池保护装置，其特征在于，所述稳压模块还包括：第五电阻和第六电阻；所述第五电阻的一端与所述外部电源的一端连接，所述第五电阻的另一端同时与所述第四场效应管的栅极和所述第六电阻的另一端连接，所述第六电阻的一端接地。

10.一种负载设备，其特征在于，所述负载设备包括：如权利要求1-9任一项所述的电池保护装置、负载设备本体和电池，所述电池保护装置与所述负载设备本体连接，所述电池与所述电池保护装置连接。