CN208548718U - 用于电池充电的安全防护装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于电池充电的安全防护装置，包括：正、负电池连接端子，分别适于连接待充电电池的正、负极；电池检测单元，与所述正、负电池连接端子电连接，并适于在待充电电池接入所述正、负电池连接端子的接入状态为反接和正接时分别产生不同的状态信号；充电控制单元，适于接收所述电池检测单元提供的所述状态信号，并根据所述状态信号控制充电电路的通断，以防止所述待充电电池在反接的状态下进行充电；以及充电指示单元，用于向用户指示所述电池的充电状态了，以便及时更正电池的接入状态。本公开可在电池充电反接情况下，禁止充电设备与负载电池间的联通，从而在根本上防止电池反接充电所带来的安全隐患。

Description

用于电池充电的安全防护装置

技术领域

本申请涉及用于电池充电的安全防护装置，尤其涉及电池反接保护功能。

背景技术

随着新能源市场的打开，诸如电车代步的各种轻便、绿色的出行方式越来越得到大众青睐。这些轻便的电动工具的不断普及，使得对汽车电池充电器的需求不仅仅停留在数量和质量方面，更多体现在对其功能和安全性能也具有了更高的要求。

普通的充电器大多只提供常规的充电功能，对安全性能并没有很周全的考虑，大多数常规充电器仅仅是通过接插口的防呆结构来实现反接保护，这并没有从根本上杜绝电池反接充电存在的***隐患。因而，为电池充电设备提供稳定可靠、从根本上杜绝反接充电安全隐患的安全防护装置对继续大力推行绿色出行方式尤为重要。

实用新型内容

本申请旨在提供一种能够克服上述至少一项缺陷的安全防护装置。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于电池充电的安全防护装置，包括：正、负电池连接端子，分别适于连接待充电电池的正、负极；电池检测单元，与所述正、负电池连接端子电连接，并适于在待充电电池接入所述正、负电池连接端子的接入状态为反接和正接时分别产生不同的状态信号；以及充电控制单元，适于接收所述电池检测单元提供的所述状态信号，并根据所述状态信号控制充电电路的通断，以防止所述待充电电池在反接的状态下进行充电。

其中，所述用于电池充电的安全防护装置还包括充电指示单元，用于向用户指示所述电池的充电状态。

其中，所述电池检测单元包括连接在稳压电源正负极之间的电池检测支路，所述电池检测支路包括自所述稳压电源正极至负极依次串联的第一电阻、第二电阻和第三电阻以及串联在所述电池检测支路中的二极管；其中，所述正电池连接端子从所述第一电阻和所述第二电阻之间接入所述电池检测支路，所述负电池连接端子从所述第三电阻和所述稳压电源负极之间接入所述电池检测支路；所述第二电阻与所述第三电阻之间引出状态信号输出端并连接至所述充电控制单元。

其中，所述充电控制单元包括用于发送通断信号的MCU控制器、用于直接控制充电电路通断的充电开关和控制所述通电开关通断的充电控制开关；其中，所述MCU控制器在状态信号输出端处接入电池检测支路，接收电池检测单元所产生的状态信号，并向所述充电控制开关发送所述通断信号；所述充电开关以整体的方式串联在所述充电电路中，通过其本身的通断来控制所述充电电路的通断；所述充电控制开关接收来自所述MCU控制器的所述通断信号，并控制所述充电开关的通断。

其中，所述第一电阻还与所述充电开关并联。

其中，所述二极管用于保持所述电池检测支路自所述稳压电源正极至负极单向导通。

其中，所述电池检测支路具有用于接入所述正电池连接端子的第一接入端和用于接入所述负电池连接端子的第二接入端；所述二极管位于所述第一接入端和所述第二接入端之间，用于保持所述第一接入端至所述第二接入端单向导通。

其中，所述二极管位于所述第一接入端与所述状态信号输出端之间。

其中，所述电池检测单元还包括与所述第三电阻并联的电容。

其中，所述第一电阻、第二电阻和第三电阻均为1％精度的电阻。

其中，所述第一电阻为限流电阻。

其中，所述充电开关从所述第一接入端处接入所述充电电路中，以控制所述稳压电源正极与所述正电池连接端子之间的通断。

其中，所述充电开关从所述第二接入端处接入所述充电电路中，以控制所述稳压电源负极与所述负电池连接端子之间的通断。

与现有技术相比：本实用新型申请的有益效果包括：可在电池充电反接情况下，禁止充电设备与负载电池间的联通，从而在根本上防止电池反接充电所带来的安全隐患。

附图说明

图1示例性示出了根据本申请实施例的用于电池充电的安全防护装置1000的方框图；

图2中示例性示出了根据本申请实施例的用于电池充电的安全防护装置的电路图；

图3为示出了根据本申请一个实施例的安全防护装置的充电通断控制方法的流程图。

具体实施方式

所述附图和详细说明只是对本申请优选实施方案的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。

图1中示例性示出了根据本申请实施例的用于电池充电的安全防护装置1000的方框图，该安全防护装置1000包括电池接纳单元(图1中未示出)、电池检测单元100、充电控制单元200和充电指示单元300。电池接纳单元可以包括正、负电池连接端子，该正、负电池连接端子分别适于连接待充电电池的正、负极。电池检测单元100与正、负电池连接端子电连接，并适于在待充电电池接入正、负电池连接端子的接入状态为反接和正接时分别产生不同的状态信号；充电控制单元200适于接收电池检测单元100提供的状态信号，并根据状态信号控制充电电路的通断，以防止待充电电池在反接的状态下进行充电；充电指示单元300用于接收充电控制单元200的指示信号，并向用户指示待充电的电池的接入状态。

图2中示例性示出了根据本申请实施例的用于电池充电的安全防护装置的电路图。电池检测单元100包括连接在稳压电源正负极之间的电池检测支路，电池检测支路包括自稳压电源正极VOUT+至负极VOUT-依次串联的第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3以及串联在电池检测支路中的二极管D1；其中，正电池连接端子BAT+从第一电阻R1和第二电阻R2之间接入电池检测支路，负电池连接端子BAT-从第三电阻R3和稳压电源负极VOUT-之间接入电池检测支路；第二电阻R2与所述第三电阻R3之间引出状态信号输出端B-DET并连接至充电控制单元200。

在本申请的一个实施例中，电池检测单元100中的二极管用于保持电池检测支路自稳压电源正极VOUT+至稳压电源负极VOUT-之间单向导通，以防止在电池反接状态下第二电阻R2和第三电阻R3之间出现电流逆流而造成控制芯片或支路其它元件的故障或损坏。更具体地，电池检测支路具有用于接入正电池连接端子BAT+的第一接入端101和用于接入负电池连接端子BAT-的第二接入端102；二极管D1位于第一接入端101和第二接入端102之间，用于保持第一接入端101至第二接入端102单向导通。在本实施例中，二极管D1位于第一接入端101与状态信号输出端B-DET之间。

在本实施例中，电池检测单元100所产生的所述状态信号可为电压信号，该电压信号即为第三电阻R3两端的电压值，在待充电电池正常接入时，电流从第一接入端101流向第二接入端102，二极管D1导通，在状态信号输出端B-DET产生第一电压；在待充电电池反向接入时，第一接入端101处电压被旁路，同时二极管D1处于反向偏置状态，二极管D1截止，在状态信号输出端B-DET产生第二电压，此时第二电压约为0V。

在图2所示的实施例中，充电控制单元200包括MCU控制器201、充电开关202和充电控制开关203，其中，MCU控制器201在状态信号输出端B-DET处接入电池检测支路，接收电池检测单元100所产生的状态信号，并通过经通断信号输出端CH1向充电控制开关203发送通断信号；充电开关202以整体的方式串联在充电回路中，通过其通断来控制充电电路的通断；充电控制开关203接收来自MCU控制器201的通断信号，并控制充电开关202的通断。

在本实施例中，充电开关202从第一接入端101处接入充电电路中，可控制稳压电源正极VOUT+与正电池连接端子BAT+之间的通断，可替代地，充电开关202也可从第二接入端102处接入充电电路中，以控制稳压电源负极VOUT-与负电池连接端子BAT-之间的通断。

在本申请的一个实施例中，MCU控制器201周期性地对电池检测单元100在B-DET处所产生的状态信号(本实施例为B-DET处的电压值，即V(B-DET))进行检测，其检测周期可例如为10ms。

在本申请的一个实施例中，第一电阻R1还与充电开关202并联，同时第一电阻R1为限流电阻。

在本申请的一个实施例中，充电控制开关203可包括一个双极性晶体管Q1，但本申请不限于此。

在本申请的一个实施例中，充电开关202可包括两个通断元件Q3和Q4，该实施例中，该通断元件为MOS场效应管，但也可以为配以相应电路结构实现通断功能的其它任何类型元件。

在本申请的一个实施例中，第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3均为1％精度的电阻，三者的阻值分别为300KΩ、100KΩ和10KΩ。

在本申请的一个实施例中，电池检测单元100还包括与所述第三电阻R3并联的电容，以对状态信号V(B-DET)进行滤波，从而向MCU控制器201提供稳定的模拟信号值。

在本申请的一个实施例中，充电指示单元300包括指示灯LED1，与MCU控制器201相连接并接收其指示信号，其中，本申请中，指示灯LED1可以是发光二极管。

图3为示出了根据本申请一个实施例的安全防护装置的安全防护方法的流程图。所述方法包括：

(1)首先，MCU控制器201在状态信号输出端B-DET处周期性地检测电池检测单元100所产生的状态信号；

(2)其次，MCU控制器201通过检测到的状态信号判断是否接入电池，若未检测到电池接入状态信号则继续执行步骤(1)，若检测到电池接入状态信号，则进行下一步；

(3)然后，MCU控制器201判断电池接入状态信号是否正常，若正常，则控制充电开关202导通使得稳压电源对电池供电，若不正常，则禁止充电设备进行充电，并通过充电指示单元300告知用户电池接入异常。

表1示出了如图2所示的根据本申请的一个实施例的实验测试数据。在该实施例中，用于向电池供电的稳压电源的电压(VOUT+)约为25V，电池检测单元100所产生的状态信号为电压信号V(B-DET)，MCU控制器201是否向充电控制开关203发送通断信号通过通断信号输出端CH1的ON或OFF状态来表示。

表1

	负载状态	V(B-DET)	CH1	指示灯
					空载	NO-LOAD	0.6V	OFF	OFF
正常电池	14V＜Vb＜29.6V	1.2V～2.63V	ON	ON
					反接电池	Vb＜0V	0V	OFF	Blink

从表1可以看出，在未接入电池(即空载)状态下，电池检测单元100所产生的状态信号V(B-DET)约为0.6V，通断信号输出端CH1处于OFF状态，充电指示单元300的指示灯LED1不发光；在电池接入正常(即正常电池)状态下，此时正、负电池连接端子之间的电压值在约14V至约29.6V范围之间，电池检测单元100所产生的状态信号V(B-DET)在约1.2V至2.63V之间，通断信号输出端CH1处于ON状态，充电指示单元300的指示灯LED1持续发光；在电池接入异常(即反接电池)状态下，正、负电池连接端子之间的电压值小于0V，电池检测单元100所产生的状态信号V(B-DET)为0V，通断信号输出端CH1处于OFF状态，充电指示单元300的指示灯LED1闪烁以提示用户电池接入异常，从而有效防止反接充电所带来的安全隐患。并且，上述实施例的电路结构简洁、可靠性高、非常适于大规模量产。

以上描述仅为本申请的较佳实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的保护范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述技术构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (13)

1.一种用于电池充电的安全防护装置，其特征在于，包括：

正、负电池连接端子，分别适于连接待充电电池的正、负极；

电池检测单元，与所述正、负电池连接端子电连接，并适于在待充电电池接入所述正、负电池连接端子的接入状态为反接和正接时分别产生不同的状态信号；以及

充电控制单元，适于接收所述电池检测单元提供的所述状态信号，并根据所述状态信号控制充电电路的通断，以防止所述待充电电池在反接的状态下进行充电。

2.如权利要求1所述的用于电池充电的安全防护装置，其特征在于，还包括充电指示单元，用于向用户指示所述电池的充电状态。

3.如权利要求1所述的用于电池充电的安全防护装置，其特征在于，

所述电池检测单元包括连接在稳压电源正负极之间的电池检测支路，所述电池检测支路包括自所述稳压电源正极至负极依次串联的第一电阻、第二电阻和第三电阻以及串联在所述电池检测支路中的二极管；

其中，所述正电池连接端子从所述第一电阻和所述第二电阻之间接入所述电池检测支路，所述负电池连接端子从所述第三电阻和所述稳压电源负极之间接入所述电池检测支路；

所述第二电阻与所述第三电阻之间引出状态信号输出端并连接至所述充电控制单元。

4.如权利要求1所述的用于电池充电的安全防护装置，其特征在于，

所述充电控制单元包括用于发送通断信号的MCU控制器、用于直接控制充电电路通断的充电开关和控制所述充电开关通断的充电控制开关；

其中，所述MCU控制器在状态信号输出端处接入电池检测支路，接收电池检测单元所产生的状态信号，并向所述充电控制开关发送所述通断信号；所述充电开关以整体的方式串联在所述充电电路中，通过其本身的通断来控制所述充电电路的通断；所述充电控制开关接收来自所述MCU控制器的所述通断信号，并控制所述充电开关的通断。

5.如权利要求3所述的用于电池充电的安全防护装置，其特征在于，所述充电控制单元包括充电开关，所述第一电阻还与所述充电开关并联。

6.如权利要求3所述的用于电池充电的安全防护装置，其特征在于，所述二极管用于保持所述电池检测支路自所述稳压电源正极至负极单向导通。

7.如权利要求3所述的用于电池充电的安全防护装置，其特征在于，所述电池检测支路具有用于接入所述正电池连接端子的第一接入端和用于接入所述负电池连接端子的第二接入端；所述二极管位于所述第一接入端和所述第二接入端之间，用于保持所述第一接入端至所述第二接入端单向导通。

8.如权利要求7所述的用于电池充电的安全防护装置，其特征在于，所述二极管位于所述第一接入端与所述状态信号输出端之间。

9.如权利要求3所述的用于电池充电的安全防护装置，其特征在于，所述电池检测单元还包括与所述第三电阻并联的电容。

10.如权利要求3所述的用于电池充电的安全防护装置，其特征在于，所述第一电阻、第二电阻和第三电阻均为1％精度的电阻。

11.如权利要求3所述的用于电池充电的安全防护装置，其特征在于，所述第一电阻为限流电阻。

12.如权利要求7所述的用于电池充电的安全防护装置，其特征在于，所述充电控制单元包括充电开关，所述充电开关从所述第一接入端处接入所述充电电路中，以控制所述稳压电源正极与所述正电池连接端子之间的通断。

13.如权利要求7所述的用于电池充电的安全防护装置，其特征在于，所述充电控制单元包括充电开关，所述充电开关从所述第二接入端处接入所述充电电路中，以控制所述稳压电源负极与所述负电池连接端子之间的通断。