一种电池自保护系统的制作方法

1.本发明涉及电池自保护系统技术领域，具体涉及一种电池自保护系统。


背景技术：

2.在电子信息领域，节能环保一直是业内追求的目标，对于经常使用的电源与充电器来讲，由于它可能长时间处于与电池连接的闲置状态下，对电池要求更低的节能、更小的放电电流、更长的使用时间就显得更为重要，它能降低损耗，节约能源，是人类电源行业发展的必然追求。
3.市场上的吸尘器、扫地机等家用电器产品，其由主机、充电器和锂电池组成的电池系统在运行时，当充电器插入产品而未接入交流电源时，电池、充电器外部电路和led灯模块构成漏电回路，使电池产生漏电功耗，消耗电池电量，浪费能源。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提出一种电池自保护系统，能够有效切断电池系统的漏电回路，提高了电池的保护性能。
5.在本发明实施例提供一种电池自保护系统，包括保护模块和led模块；
6.所述保护模块的输入端用于连接所述系统的电池的正极连接，所述保护模块的输出端与所述led模块的输入端连接，所述保护模块的第一控制端用于连接所述电池的充电正极，所述保护模块的第二控制端用于连接所述电池的正极；
7.所述led模块的输出端与所述电池的充电负极连接，所述充电负极用于连接所述电池的负极；
8.所述保护模块通过监测其第一控制端和第二控制端间的电压差，控制输出给所述led模块的驱动电压，控制所述led模块导通。
9.优选地，所述保护模块包括第一二极管、第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第一电阻单元和第二电阻单元；
10.所述第一二极管的阳极作为所述保护模块的第一控制端，所述第一二极管的阴极作为所述保护模块的第二控制端；
11.所述第一二极管的阳极与所述第一开关单元的输入端连接，所述第一二极管的阴极与所述第一开关单元的控制端连接，所述第一开关单元的输出端与所述第一电阻单元的输入端连接，所述第一电阻单元的输出端通过所述第二电阻单元接地；
12.所述第二开关单元的输入端作为所述保护模块的输入端，所述第二开关单元的输出端作为所述保护模块的输出端，所述第二开关单元的控制端与所述第三开关单元的输入端连接；
13.所述第三开关单元的控制端与所述第一电阻单元的输出端连接，所述第三开关单元的输出端接地。
14.作为一种优选方案，所述系统还包括监测模块；
15.所述监测模块用于监测所述电池的工作状态参数，并判断获取的工作状态参数是否在预设范围内，并根据判断结果中断电池的充放电过程。
16.进一步地，所述系统还包括充电场效应管和放电场效应管；
17.所述充电场效应管的输入端与所述保护模块的第二控制端连接，所述充电场效应管的输出端用于连接所述电池的正极，所述充电场效应管的控制端与所述监测模块的充电控制端连接；
18.所述放电场效应管的输入端与所述充电负极连接，所述放电场效应管的输出端用于连接所述电池的负极，所述放电场效应管的控制端与所述监测模块的放电控制端连接。
19.作为上述方案的改进，所述系统还包括热敏电阻；
20.所述监测模块通过所述热敏电阻检测所述电池的实时温度值作为所述工作状态参数，判断所述实时温度值是否在预设的温度范围内；
21.当所述实时温度值不在所述温度范围时，控制所述充电场效应管和所述放电场效应管截止，以使所述电池停止充电和放电；
22.当所述实时温度值在所述温度范围时，控制所述充电场效应管和所述放电场效应管导通，以使所述电池维持充电状态或放电状态。
23.作为上述方案的并列实施方案，所述系统还包括电量平衡单元；
24.所述监测模块通过所述电量平衡单元检测所述电池的各个电芯的电压作为所述工作状态参数，判断各个电芯的电压是否在预设的电压范围内；
25.当存在电芯的电压不在所述电压范围时，控制所述充电场效应管和所述放电场效应管截止，以使所述电池停止充电和放电；
26.当所有电芯的电压均在所述电压范围时，控制所述充电场效应管和所述放电场效应管导通，以使所述电池维持充电状态或放电状态。
27.作为上述方案的并列实施方案，所述系统还包括采样电阻单元，所述电池的负极通过所述采样电阻单元与所述放电场效应管的输出端连接；
28.所述监测模块通过所述采样电阻单元检测所述电池的实时电流值作为所述工作状态参数，判断所述实时电流值是否在预设的电流范围内；
29.当所述实时电流值不在所述电流范围时，控制所述充电场效应管和所述放电场效应管截止，以使所述电池停止充电和放电；
30.当所述实时电流值在所述电流范围时，控制所述充电场效应管和所述放电场效应管导通，以使所述电池维持充电状态或放电状态。
31.优选地，所述系统还包括电流保险丝；所述电池的正极通过所述电流保险丝与所述充电场效应管的输出端连接。
32.作为一种优选方案，所述系统还包括第二二极管；
33.所述第二二极管的阳极与所述保护模块的第二控制端连接，所述第二二极管的阴极与所述保护模块的输入端连接。
34.优选地，所述第一开关单元包括第一开关管；
35.所述第一开关管的输入端作为所述第一开关单元的输入端，所述第一开关管的输出端作为所述第一开关单元的输出端，所述第一开关管的控制端作为所述第一开关单元的控制端；
36.所述第二开关单元包括第二开关管；
37.所述第二开关管的输入端作为所述第二开关单元的输入端，所述第二开关管的输出端作为所述第二开关单元的输出端，所述第二开关管的控制端作为所述第二开关单元的控制端；
38.所述第三开关单元包括第三开关管；
39.所述第三开关管的输入端作为所述第三开关单元的输入端，所述第三开关管的输出端作为所述第三开关单元的输出端，所述第三开关管的控制端作为所述第三开关单元的控制端。
40.本发明提供一种电池自保护系统，包括保护模块和led模块；所述保护模块的输入端用于连接所述系统的电池的正极连接，所述保护模块的输出端与所述led模块的输入端连接，所述保护模块的第一控制端用于连接所述电池的充电正极，所述保护模块的第二控制端用于连接所述电池的正极；所述led模块的输出端与所述电池的充电负极连接，所述充电负极用于连接所述电池的负极；所述保护模块通过监测其第一控制端和第二控制端间的电压差，控制输出给所述led模块的驱动电压，控制所述led模块导通。保护模块通过检测其第一控制端和第二控制端间的输入的电压差，即检测充电正极和电池的正极之间的电压差，当充电正极与电池的正极之间的电压差满足预设的电压条件时，判定充电器插入充电正极和充电负极回路，并且存在交流电源，此时保护模块能够控制给led模块供电，电池包内部的led灯电路或其他电路的电源供电；避免在外部充电电源未通电的情况下，led模块构成漏电回路，导致电池产生漏电。
附图说明
41.图1是本发明实施例提供的一种电池自保护系统的结构示意图；
42.图2是本发明实施例提供的保护模块的结构示意图；
43.图3是本发明另一实施例提供的一种电池自保护系统的结构示意图。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
45.实施例一
46.参见图1，是本发明实施例提供的一种电池自保护系统的结构示意图，所述电池自保护系统包括保护模块和led模块；
47.所述led模块为电池内部的led灯电路或其他电路，现有技术中，充电器插入电路后，led模块会和电池构成回路，产生漏电。
48.保护模块的输入端in用于连接所述系统的电池b的正极b+连接，保护模块的输出端out与led模块输入端连接，保护模块的第一控制端c1用于连接所述电池的充电正极c+，保护模块的第二控制端c2用于连接电池b的正极b+；led模块的输出端与所述电池的充电负极c-连接，所述电池的充电负极用于连接所述电池的负极。
49.通过保护模块控制led模块的导通，当充电正极和充电负极间未接入ac电源时，电池包内部的led模块断开，从而切断整个系统的电流回路的，达到锂电池包漏电自保护的效果。
50.保护模块通过检测其第一控制端c1和第二控制端c2间的输入的电压差，即检测充电正极和电池的正极之间的电压差，当充电正极与电池的正极之间的电压差满足预设的电压条件时，判定充电器插入充电正极和充电负极回路，并且存在交流电源，此时保护模块能够控制给led模块供电，电池包内部的led灯电路或其他电路的电源供电；避免在外部充电电源未通电的情况下，led模块构成漏电回路，导致电池产生漏电。
51.实施例二
52.在本发明提供的又一实施例中，参见图2，是本发明实施例提供的保护模块的结构示意图；
53.所述保护模块包括第一二极管d1、第一开关单元q1、第二开关单元q2、第三开关单元q3、第一电阻单元r1和第二电阻单元r2；
54.第一二极管d1的阳极作为所述保护模块的第一控制端寸c1，第一二极管d1的阴极作为所述保护模块的第二控制端c2；
55.所述第一二极管d1的阳极与所述第一开关单元q1的输入端连接，所述第一二极管d1的阴极与所述第一开关单元q1的控制端连接，所述第一开关单元q1的输出端与所述第一电阻单元r1的输入端连接，所述第一电阻单元r1的输出端通过所述第二电阻单元日接地；
56.所述第二开关单元q2的输入端作为所述保护模块的输入端in，所述第二开关单元q2的输出端作为所述保护模块的输出端out，所述第二开关单元q2的控制端与所述第三开关单元q3的输入端连接；
57.所述第三开关单元q3的控制端与所述第一电阻单元r1的输出端连接，所述第三开关单元q3的输出端接地。
58.当充电器正常插入锂电池包时，充电正极和充电负极间接入ac交流电，充电正极c+的电压高于电池的正极b+电压，电压差为第一二极管d1的压降，即可导通第一开关单元q1，经由第二开关单元q2最终第三开关单元q3导通，led模块中的led灯电路或其他电路的电源可以正常由充电器进行提供；
59.当充电器正常插入锂电池包时，但充电正极和充电负极间没有接入ac交流电，充电正极c+的电压低于电池的正极b+电压，电压差低于第一二极管d1的压降，第一开关单元q1无法导通，第三开关单元q3截止，进而切断开了led模块的供电电源，led电路或其他电路的无法导通，电池包不会由于系统存在回路而形成漏电。
60.通过第一二极管来判定第一控制端和第二控制端间的电压差，利用电池的正极b+和充电正极c+之间第一二极管d1的压降约0.5v，作为第一开关单元q1导通的驱动信号，进而控制第二开关单元导通或关闭，驱动第三开关单元导通，给led模块供电，有效防止由于led模块构成的回路导致系统回路漏电，使得电池包出现完全掉电的现象。
61.需要说明的是，在本实施例中，第一开关单元采用三极管，第二开关单元和第三开关单元采用mos管，在其他实施例中，第一二极管、第二开关单元和第三开关单元可采用其他开关管；
62.需要说明的是，在本实施例中，第一电阻单元和第二电阻单元为一具体电阻，在其
他实施例中，第一电阻单元和第二电阻单元可由多个电阻串并联构成的电阻单元或其他阻抗器件。
63.实施例三
64.在本发明提供的又一实施例中，参见图3所示，是本发明另一实施例提供的一种电池自保护系统的结构示意图；所述系统还包括监测模块u1；
65.监测模块u1用于监测所述电池的工作状态参数，并判断获取的工作状态参数是否在预设范围内，并根据判断结果中断电池的充放电过程。
66.监测模块u1作为系统的管理保护ic，在电池充电和放电过程中，检测电池的工作状态参数，所述工作状态参数包括电池的各个电芯的电压、各个电芯的温度，以及电池充放电的电流等，根据获取的工作状态参数，判断电池工作是否异常，当电池工作异常时，中止充放电过程，使得电池具备过充、过放、断线、充放电过温保护以及均衡的功能。
67.实施例四
68.在本发明提供的又一实施例中，参见图3，所述系统还包括充电场效应管chg mos和放电场效应管dsg mos；
69.充电场效应管chg mos的输入端与保护模块的第二控制端c2连接，所述充电场效应管chg mos的输出端用于连接所述电池b的正极b+，所述充电场效应管chg mos的控制端与所述监测模块的充电控制端chg连接；
70.放电场效应管dsg mos的输入端与所述充电负极c-连接，所述放电场效应管dsg mos的输出端用于连接所述电池b的负极b-，所述放电场效应管dsg mos的控制端与所述监测模块的放电控制端dsg连接。
71.充电场效应管用于控制电池主回路中充电回路的通断，充电场效应管在充电时保证输入端到输出端的导通，在切断充电回路时，监测模块输出控制信号控制充电场效应管的输入端到输出端的截止，以使充电过程中止；
72.放电场效应管用于控制电池主回路中放电回路的通断，放电场效应管在放电时保证输入端到输出端的导通，在切断放电回路时，监测模块输出控制信号控制放电场效应管的输入端到输出端的截止，以使放电过程中止。
73.监测模块通过充电场效应管和放电场效应管对电池的充放电过程进行管理，能够提高电池的自保护性能。
74.实施例五
75.在本发明提供的又一实施例中，参见图3，所述系统还包括热敏电阻ntc，热敏电阻ntc与电池接触，用于检测所述电池的温度；
76.热敏电阻ntc与所述监测模块的第一采样端rt连接，将实时温度值数据作为工作状态参数输入给监测模块，所述监测模块判断所述实时温度值是否在预设的温度范围内；
77.当所述实时温度值不在所述温度范围时，判断电池温度异常，监测模块控制所述充电场效应管和所述放电场效应管截止，以使所述电池停止充电和放电；
78.当所述实时温度值在所述温度范围时，判断电池温度正常，监测模块控制所述充电场效应管和所述放电场效应管导通，以使所述电池维持充电状态或放电状态。
79.需要说明的是，预设的温度范围为对该型号电池组进行若干次测试获得的电池组未发生工作异常的工作参数；
80.需要说明的是，预设的温度范围也可参照电池组给出的额定参数设置。
81.需要说明的是，本实施例中采用的热敏电阻为负温度系数热敏电阻，在其他实施例中，也可采用其他热敏电阻；
82.通过热敏电阻，检测电池的电芯温度，判定电池组工作状态是否异常，提高电池工作的安全性。
83.实施例六
84.在本发明提供的又一实施例中，参见图3，所述系统还包括电量平衡单元cell b，电量平衡单元cell b与监测模块的第二采样端vc连接，用于检测所述电池的各个电芯的电压；
85.所述监测模块通过所述电量平衡单元检测所述电池的各个电芯的电压作为所述工作状态参数，判断各个电芯的电压是否在预设的电压范围内；
86.当存在电芯的电压不在所述电压范围时，判断电池电压异常，控制所述充电场效应管和所述放电场效应管截止，以使所述电池停止充电和放电；
87.当所有电芯的电压均在所述电压范围时，判断电池的电压正常，控制所述充电场效应管和所述放电场效应管导通，以使所述电池维持充电状态或放电状态。
88.需要说明的是，预设的电压范围为对该型号电池组进行若干次测试获得的电池组未发生工作异常的工作参数；
89.需要说明的是，预设的电压范围也可参照电池组给出的额定参数设置。
90.通过电量平衡单元检测电池中各个电芯的电压，判定电池组工作状态是否异常，提高电池工作的安全性。
91.实施例七
92.在本发明提供的又一实施例中，参见图3，所述系统还包括采样电阻单元res，所述电池的负极通过所述采样电阻单元与所述放电场效应管的输出端连接；所述采样电阻单元res与监测模块u1的第三采样端rs连接；
93.监测模块通过采样电阻单元res检测所述电池的实时电流值作为所述工作状态参数，判断所述实时电流值是否在预设的电流范围内；
94.当所述实时电流值不在所述电流范围时，判断电池的工作异常，控制所述充电场效应管和所述放电场效应管截止，以使所述电池停止充电和放电；
95.当所述实时电流值在所述电流范围时，判断电池的工作正常，控制所述充电场效应管和所述放电场效应管导通，以使所述电池维持充电状态或放电状态。
96.需要说明的是，预设的电流范围为对该型号电池组进行若干次测试获得的电池组未发生工作异常的工作参数；
97.需要说明的是，预设的电流范围也可参照电池组给出的额定参数设置。
98.通过采样电阻单元检测电池的充放电电流，判定电池组工作状态是否异常，提高电池工作的安全性。
99.需要说明的是，上述实施例中公开了分别采用实时温度值、电芯电压和实时电流值作为工作状态参数，进行工作状态判定；在其他实施例中，可同时采用实时温度值、电芯电压和实时电流值作为工作状态参数，进行工作状态判定。
100.实施例八
101.在本发明提供的又一实施例中，参见图3，所述系统还包括电流保险丝fuse；电池b的正极b+通过电流保险丝fuse与充电场效应管chg mos的输出端连接。
102.通过设定的电流保险丝，设定通电电流的上限值，在其他保护功能失效时，能够自动熔断，避免电池的放电电流或充电电路过大，损坏电池。
103.实施例九
104.在本发明提供的又一实施例中，参见图3，所述系统还包括第二二极管d2；
105.所述第二二极管d2的阳极与所述保护模块的第二控制端c2连接，所述第二二极管的阴极与所述保护模块的输入端in连接。
106.通过第二二极管确保充电电流方向不会反向，避免电池和保护模块因反向电流受损。
107.实施例十
108.在本发明提供的又一实施例中，所述第一开关单元包括第一开关管；
109.所述第一开关管的输入端作为所述第一开关单元的输入端，所述第一开关管的输出端作为所述第一开关单元的输出端，所述第一开关管的控制端作为所述第一开关单元的控制端；
110.所述第二开关单元包括第二开关管；
111.所述第二开关管的输入端作为所述第二开关单元的输入端，所述第二开关管的输出端作为所述第二开关单元的输出端，所述第二开关管的控制端作为所述第二开关单元的控制端；
112.所述第三开关单元包括第三开关管；
113.所述第三开关管的输入端作为所述第三开关单元的输入端，所述第三开关管的输出端作为所述第三开关单元的输出端，所述第三开关管的控制端作为所述第三开关单元的控制端。
114.需要说明的是，第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元也可由具有开关功能的器件组成。
115.第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元均由开关管组成，减少电路成本，提高系统稳定性。
116.应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。