本发明涉及一种电池充电技术领域，尤其涉及一种可充电电池的充放电接口保护装置和方法。
背景技术：
近年来，可充电锂电池技术迅速发展，电池包的电压、容量在不断提高，充放电接口需与外界接触，尤其通过导电物体与外界接触，容易发生安全事故。
传统的保护方案采用机械保护，通过充电保护盖方式，避免与外界接触，但人员使用过程中，经常存在忘记保护盖，或者即使盖保护盖，外部接口具有电压，存在安全隐患。
因此如何能够避免可充电电池的充放电接口直接与外界接触以及人为误操作产生的安全隐患，以提升充电电池安全性，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种可充电电池的充放电接口保护装置和方法，能够避免可充电电池的充放电接口直接与外界接触以及人为误操作产生的安全隐患，以提升充电电池安全性。
本发明提供一种可充电电池的充放电接口保护装置，包括充电监控单元、放电监控单元、处理器单元、输入输出控制单元、接触器单元，其中：
充电监控单元与充电接口连接，用于当充电接口插入电源，充电监控单元发送充电信号给处理器单元；充电接口拔下电源，充电监控单元发送不充电信号给处理器单元；
放电监控单元与放电接口连接，用于当放电接口需要放电时，放电监控单元发送放电信号给处理器单元；当放电接口不需要放电时，放电监控单元发送不放电信号给处理器单元；
处理器单元，用于接收到充电信号或放电信号时，处理器单元从休眠状态转换为正常工作状态，并发送导通控制信号给输入输出控制单元；接收到不充电信号或不放电信号时，处理器单元从正常工作状态转换为休眠状态，并发送断开控制信号给输入输出控制单元；
输入输出控制单元，用于接收到导通控制信号后发送导通信号给接触器单元；接收到断开控制信号后发送断开信号给接触器单元；
接触器单元，用于接收到导通信号后，导通与可充电电池的连接；接收到断开信号后，断开与可充电电池的连接。
优选地，当处理器单元接收到的充电信号或放电信号小于第一预设值且超过第一预定的时间时，处理器单元从正常工作状态转换为休眠状态，并发送断开控制信号给输入输出控制单元。
优选地，当处理器单元接收到的充电信号超过第二预设值时，处理器单元从休眠状态转换为正常工作状态，并发送导通控制信号给输入输出控制单元。
优选地，所述充电监控单元为光电隔离器，充电信号为高电平，不充电信号为低电平；
当充电接口插入电源，光电隔离器导通，发送高电平给处理器单元；当充电接口拔下电源，光电隔离器不导通，发送低电平给处理器单元。
优选地，所述放电监控单元为按键开关，放电信号为高电平，不放电信号为低电平；
当放电接口需要放电时，按键开关按下，发送高电平给处理器单元；
当放电接口不需要放电时，按键开关弹起，发送低电平给处理器单元。
优选地，所述放电监控单元还包括分流器，所述按键开关、分流器与处理器单元依次连接，所述分流器用于监测放电电流小于预设电流且超过第二预定的时间时，分流器发送低电平给处理器单元。
优选地，所述处理器单元为嵌入式处理器，所述嵌入式处理器内部集成内存和非遗失性存储器。
优选地，所述接触器单元为大电流直流接触器。
优选地，所述输入输出控制单元为光继电器，用于驱动大电流直流接触器。
本发明还提供一种可充电电池的充放电接口保护方法，充电监控单元与充电接口连接，放电监控单元与放电接口连接，接触器单元与可充电电池连接；
充电步骤为：
步骤s100：判断充电接口是否插入电源，当插入电源进入步骤s111；当拔下电源进入步骤s121；
步骤s111：充电监控单元发送充电信号给处理器单元；
步骤s112：处理器单元接收到充电信号，处理器单元从休眠状态转换为正常工作状态，并发送导通控制信号给输入输出控制单元；
步骤s113：输入输出控制单元接收到导通控制信号后发送导通信号给接触器单元；
步骤s114：接触器单元接收到导通信号后，导通与可充电电池的连接；
步骤s121：充电监控单元发送不充电信号给处理器单元；
步骤s122：处理器单元从正常工作状态转换为休眠状态，并发送断开控制信号给输入输出控制单元；
步骤s123：输入输出控制单元接收到断开控制信号后发送断开信号给接触器单元；
步骤s124：接触器单元接收到断开信号后，断开与可充电电池的连接；
放电步骤为：
步骤s200：判断放电接口是否需要放电时，当需要放电进入步骤s211；当不需要放电进入步骤s221；
步骤s211：放电监控单元发送放电信号给处理器单元；
步骤s212：处理器单元接收到放电信号，处理器单元从休眠状态转换为正常工作状态，并发送导通控制信号给输入输出控制单元；
步骤s213：输入输出控制单元接收到导通控制信号后发送导通信号给接触器单元；
步骤s214：接触器单元接收到导通信号后，导通与可充电电池的连接；
步骤s221：放电监控单元发送不放电信号给处理器单元；
步骤s222：处理器单元从正常工作状态转换为休眠状态，并发送断开控制信号给输入输出控制单元；
步骤s223：输入输出控制单元接收到断开控制信号后发送断开信号给接触器单元；
步骤s224：接触器单元接收到断开信号后，断开与可充电电池的连接。
本发明提供的一种可充电电池的充放电接口保护装置和方法，充放电接口与电池通过接触器控制，当处于静置状态时，物理断开电池与充放电接口连接，从根本上保证电池接口无电压，避免可充电电池的充放电接口直接与外界接触以及人为误操作产生的安全隐患，以提升充电电池安全性。
附图说明
图1为本发明提供的第一种实施例所述可充电电池的充放电接口保护装置结构框图；
图2为本发明提供的第二种实施例所述可充电电池的充放电接口保护装置结构框图；
图3为本发明提供的一种可充电电池的充放电接口保护方法的充电流程图；
图4为本发明提供的一种可充电电池的充放电接口保护方法的放电流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
参见图1，图1为本发明提供的第一种实施例所述可充电电池的充放电接口保护装置结构框图。
一种可充电电池的充放电接口保护装置，包括充电监控单元1、放电监控单元2、处理器单元3、输入输出控制单元4、接触器单元5，充电监控单元1和放电监控单元2与处理器单元3连接，处理器单元3、输入输出控制单元4、接触器单元5依次连接。其中：
充电监控单元1与充电接口连接，用于当充电接口插入电源，充电监控单元1发送充电信号给处理器单元3；充电接口拔下电源，充电监控单元1发送不充电信号给处理器单元3；
放电监控单元2与放电接口连接，用于当放电接口需要放电时，放电监控单元2发送放电信号给处理器单元3；放电接口不需要放电时，放电监控单元2发送不放电信号给处理器单元3；
处理器单元3，用于接收到充电信号或放电信号时，处理器单元3从休眠状态转换为正常工作状态，并发送导通控制信号给输入输出控制单元4；接收到不充电信号或不放电信号时，处理器单元3从正常工作状态转换为休眠状态，并发送断开控制信号给输入输出控制单元4；
输入输出控制单元4，用于接收到导通控制信号后发送导通信号给接触器单元5；接收到断开控制信号后发送断开信号给接触器单元5；
接触器单元5，用于接收到导通信号后，导通与可充电电池的连接；接收到断开信号后，断开与可充电电池的连接。
充电接口有电源接入，充电监控单元1发送充电信号给处理器单元3，处理器单元3检测到充电信号，由休眠模式转换为正常工作模式，并发送导通控制信号给输入输出控制单元4。输入输出控制单元4接收到导通控制信号后发送导通信号给接触器单元5，接触器单元5导通与可充电电池的连接。电源通过充电接口、充电监控单元1、处理器单元3、输入输出控制单元4、接触器单元5给电池充电。充电接口拔下电源，充电监控单元1发送不充电信号给处理器单元3，处理器单元3从正常工作状态转换为休眠状态，并发送断开控制信号给输入输出控制单元4。输入输出控制单元4接收到断开控制信号后发送断开信号给接触器单元5，接触器单元5断开与可充电电池的连接。此时充电接口与可充电电池不连通，充电接口不带电。
放电接口需要放电时，放电监控单元2发送放电信号给处理器单元3。处理器单元3从休眠状态转换为正常工作状态，并发送导通控制信号给输入输出控制单元4。输入输出控制单元4接收到导通控制信号后发送导通信号给接触器单元5，接触器单元5导通与可充电电池的连接。可充电电池通过接触器单元5、输入输出控制单元4、处理器单元3、放电监控单元2、放电接口放电。放电接口不需要放电，放电监控单元2发送不放电信号给处理器单元3，处理器单元3从正常工作状态转换为休眠状态，并发送断开控制信号给输入输出控制单元4，输入输出控制单元4接收到断开控制信号后发送断开信号给接触器单元5，接触器单元5断开与可充电电池的连接。此时放电接口与可充电电池不连通，放电接口不带电。
电池处于静置状态时，充放电接口无接入时，充放电接口无电压。
充放电接口与电池通过接触器控制，当处于静置状态时，物理断开电池与充放电接口连接，从根本上保证电池接口无电压，避免可充电电池的充放电接口直接与外界接触以及人为误操作产生的安全隐患，以提升充电电池安全性。
在进一步的方案中，当处理器单元3接收到的充电信号或放电信号小于第一预设值且超过第一预定的时间时，处理器单元3从正常工作状态转换为休眠状态，并发送断开控制信号给输入输出控制单元4。
充电接口有电源接入，充电监控单元1发送充电信号给处理器单元3。电源通过充电接口、充电监控单元1、处理器单元3、输入输出控制单元4、接触器单元5给电池充电。当处理器单元3接收到的充电信号小于第一预设值且超过第一预定的时间时，处理器单元3从正常工作状态转换为休眠状态，并发送断开控制信号给输入输出控制单元4。输入输出控制单元4接收到断开控制信号后发送断开信号给接触器单元5，接触器单元5断开与可充电电池的连接。
放电接口需要放电时，放电监控单元2发送放电信号给处理器单元3。可充电电池通过接触器单元5、输入输出控制单元4、处理器单元3、放电监控单元2、放电接口放电。当处理器单元3接收到的放电信号小于第一预设值且超过第一预定的时间时，处理器单元3从正常工作状态转换为休眠状态，并发送断开控制信号给输入输出控制单元4。输入输出控制单元4接收到断开控制信号后发送断开信号给接触器单元5，接触器单元5断开与可充电电池的连接。
所述第一预设值、第一预定的时间可通过经验设定。
当处理器单元3接收到的充电信号小于第一充电预设值且超过第一充电预定的时间时，处理器单元3从正常工作状态转换为休眠状态，并发送断开控制信号给输入输出控制单元4。当处理器单元3接收到的放电信号小于第一放电预设值且超过第一放电预定的时间时，处理器单元3从正常工作状态转换为休眠状态，并发送断开控制信号给输入输出控制单元4。所述第一充电预设值与第一放电预设值可根据经验预设为不相同的，第一充电预定的时间与第一放电预定的时间可根据经验预设为不相同的。
在更进一步的方案中，当处理器单元3接收到的充电信号超过第二预设值时，处理器单元3从休眠状态转换为正常工作状态，并发送导通控制信号给输入输出控制单元4。
充电接口有电源接入，充电监控单元1发送充电信号给处理器单元3。当处理器单元3接收到的充电信号超过第二预设值时，处理器单元3从休眠状态转换为正常工作状态，并发送导通控制信号给输入输出控制单元4。接触器单元5导通与可充电电池的连接。电源通过充电接口、充电监控单元1、处理器单元3、输入输出控制单元4、接触器单元5给电池充电。
所述第二预设值可根据经验设定。
优选地，接触器单元包括充电接触器单元和放电接触器单元。充电接触器单元和放电接触器单元均与输入输出控制单元4和可充电电池连接。
充电接口有电源接入，充电监控单元1发送充电信号给处理器单元3，处理器单元3检测到充电信号发送充电导通控制信号给输入输出控制单元4，输入输出控制单元4接收到充电导通控制信号后发送充电导通信号给充电接触器单元，充电接触器单元接收到充电导通信号后，导通与可充电电池的连接；充电接口拔下电源，即从充电接口断开电源接入，充电监控单元1发送不充电信号给处理器单元3，处理器单元3发送充电断开控制信号给输入输出控制单元4，输入输出控制单元4接收到充电断开控制信号后发送充电断开信号给充电接触器单元，充电接触器单元接收到充电断开信号后，断开与可充电电池的连接。
放电接口需要放电时，放电监控单元2发送放电信号给处理器单元3。处理器单元3发送放电导通控制信号给输入输出控制单元4。输入输出控制单元4接收到放电导通控制信号后发送放电导通信号给放电接触器单元，放电接触器单元接收到放电导通信号后，导通与可充电电池的连接；放电接口不需要放电时，放电监控单元2发送不放电信号给处理器单元3，处理器单元3发送放电断开控制信号给输入输出控制单元4，输入输出控制单元4接收到放电断开控制信号后发送放电断开信号给放电接触器单元，放电接触器单元接收到放电断开信号后，断开与可充电电池的连接。
图2，图2为本发明提供的第二种实施例所述可充电电池的充放电接口保护装置结构框图。
所述充电监控单元为光电隔离器1，放电监控单元为按键开关21，处理器单元为嵌入式处理器3，输入输出控制单元为固态继电器4，接触器单元为大电流直流接触器5。
一种可充电电池的充放电接口保护装置，包括光电隔离器1、按键开关21、嵌入式处理器3、固态继电器4、大电流直流接触器5，光电隔离器1和按键开关21与嵌入式处理器3连接，嵌入式处理器3、固态继电器4、大电流直流接触器5依次连接。
充电接口有电源接入，充电接口接收到高电平，光电隔离器1导通发送高电平给嵌入式处理器3，嵌入式处理器3检测到电平从低电平跳变到高电平，并判断光电隔离器1发送的高电平满足充电要求，由休眠模式转换为正常工作模式，并发送高电平给固态继电器4。固态继电器4驱动大电流直流接触器5吸合。电源通过充电接口、光电隔离器1、嵌入式处理器3、固态继电器4、大电流直流接触器5给电池充电，即电池进入正常充电模式。从充电接口断开电源接入，充电接口没有充电电压，光电隔离器1不导通，发送低电平给嵌入式处理器3。嵌入式处理器3检测到电平从高电平跳变到低电平，从正常工作状态转换为休眠状态，并发送低电平给固态继电器4，固态继电器4不再驱动大电流直流接触器5吸合，大电流直流接触器5断开与可充电电池的连接。此时充电接口与可充电电池不连通，充电接口不带电。
当放电接口需要放电时，按下按键开关21。按键开关21发送高电平给嵌入式处理器3。嵌入式处理器3检测到电平从低电平跳变到高电平，从休眠状态转换为正常工作状态，并发送高电平给固态继电器4。固态继电器4接收到高电平后驱动大电流直流接触器5吸合。可充电电池通过大电流直流接触器5、固态继电器4、嵌入式处理器3、按键开关21、放电接口放电。当放电接口不需要放电时，使按键开关21弹起，按键开关21发送低电平给嵌入式处理器3，嵌入式处理器3检测到电平从高电平跳变到低电平，从正常工作状态转换为休眠状态，并发送低电平给固态继电器4，固态继电器4不再驱动给大电流直流接触器5吸合，大电流直流接触器5断开与可充电电池的连接。此时放电接口与可充电电池不连通，放电接口不带电。
电池处于静置状态时，大电流直流接触器5断开，充放电接口无电压。
在进一步的方案中，放电监控单元还包括分流器22，按键开关21、分流器22与嵌入式处理器3依次连接。当放电接口需要放电时，按下按键开关21。按键开关21通过分流器22发送高电平给嵌入式处理器3。嵌入式处理器3检测到电平从低电平跳变到高电平，从休眠状态转换为正常工作状态，并发送高电平给固态继电器4。固态继电器4接收到高电平后驱动大电流直流接触器5吸合。可充电电池通过大电流直流接触器5、固态继电器4、嵌入式处理器3、分流器22、按键开关21、放电接口放电。分流器22监测放电电流小于预设电流且超过第二预定的时间时，分流器22发送低电平给嵌入式处理器3。嵌入式处理器3检测到电平从高电平跳变到低电平，从正常工作状态转换为休眠状态，并发送低电平给固态继电器4，固态继电器4不再驱动给大电流直流接触器5吸合，大电流直流接触器5断开与可充电电池的连接。
所述预设电流、第二预定的时间可通过经验设定。预设电流可设置为100ma。
优选地，大电流直流接触器5包括大电流直流充电接触器和大电流直流放电接触器。
光电隔离器1可采用hcpl-063l支持内外部电压隔离，隔离电压大于1.5kv。
嵌入式处理器3可采用stm32f407。嵌入式处理器3内部集成内存（sram）、非遗失性存储器（rom），单芯片可构成完整的、小巧的系统，同时支持正常工作模式（normal）、低功耗模式（stanby），可通过外部电路唤醒。
大电流固态继电器4采用assr-1530，可对外提供60v/1a电流。
参见图3和图4，图3为本发明提供的一种可充电电池的充放电接口保护方法的充电流程图，图4为本发明提供的一种可充电电池的充放电接口保护方法的放电流程图。
一种可充电电池的充放电接口保护方法，充电监控单元与充电接口连接，放电监控单元与放电接口连接，接触器单元与可充电电池连接；
充电步骤为：
步骤s100：判断充电接口是否插入电源，当插入电源进入步骤s111；当拔下电源进入步骤s121；
步骤s111：充电监控单元发送充电信号给处理器单元；
步骤s112：处理器单元接收到充电信号，处理器单元从休眠状态转换为正常工作状态，并发送导通控制信号给输入输出控制单元；
步骤s113：输入输出控制单元接收到导通控制信号后发送导通信号给接触器单元；
步骤s114：接触器单元接收到导通信号后，导通与可充电电池的连接；
步骤s121：充电监控单元发送不充电信号给处理器单元；
步骤s122：处理器单元从正常工作状态转换为休眠状态，并发送断开控制信号给输入输出控制单元；
步骤s123：输入输出控制单元接收到断开控制信号后发送断开信号给接触器单元；
步骤s124：接触器单元接收到断开信号后，断开与可充电电池的连接。
充电接口有电源接入，充电监控单元发送充电信号给处理器单元，处理器单元检测到充电信号，由休眠模式转换为正常工作模式，并发送导通控制信号给输入输出控制单元。输入输出控制单元接收到导通控制信号后发送导通信号给接触器单元，接触器单元导通与可充电电池的连接。电源通过充电接口、充电监控单元、处理器单元、输入输出控制单元、接触器单元给电池充电。从充电接口断开电源接入，充电监控单元发送不充电信号给处理器单元，处理器单元从正常工作状态转换为休眠状态，并发送断开控制信号给输入输出控制单元，输入输出控制单元接收到断开控制信号后发送断开信号给接触器单元，接触器单元断开与可充电电池的连接。此时充电接口与可充电电池不连通，充电接口不带电。
放电步骤为：
步骤s200：判断放电接口是否需要放电，当需要放电进入步骤s211；当不需要放电进入步骤s221；
步骤s211：放电监控单元发送放电信号给处理器单元；
步骤s212：处理器单元接收到放电信号，处理器单元从休眠状态转换为正常工作状态，并发送导通控制信号给输入输出控制单元；
步骤s213：输入输出控制单元接收到导通控制信号后发送导通信号给接触器单元；
步骤s214：接触器单元接收到导通信号后，导通与可充电电池的连接；
步骤s221：放电监控单元发送不放电信号给处理器单元；
步骤s222：处理器单元从正常工作状态转换为休眠状态，并发送断开控制信号给输入输出控制单元；
步骤s223：输入输出控制单元接收到断开控制信号后发送断开信号给接触器单元；
步骤s224：接触器单元接收到断开信号后，断开与可充电电池的连接。
放电接口需要放电时，放电监控单元发送放电信号给处理器单元。处理器单元从休眠状态转换为正常工作状态，并发送导通控制信号给输入输出控制单元。输入输出控制单元接收到导通控制信号后发送导通信号给接触器单元，接触器单元导通与可充电电池的连接。可充电电池通过接触器单元、输入输出控制单元、处理器单元、放电监控单元、放电接口放电。放电接口不需要放电时，放电监控单元发送不放电信号给处理器单元，处理器单元从正常工作状态转换为休眠状态，并发送断开控制信号给输入输出控制单元，输入输出控制单元接收到断开控制信号后发送断开信号给接触器单元，接触器单元断开与可充电电池的连接。此时放电接口与可充电电池不连通，放电接口不带电。
电池处于静置状态时，充放电接口无接入时，充放电接口无电压。
充放电接口与电池通过接触器控制，当处于静置状态时，物理断开电池与充放电接口连接，从根本上保证电池接口无电压，避免可充电电池的充放电接口直接与外界接触以及人为误操作产生的安全隐患，以提升充电电池安全性。
以上对本发明所提供的一种可充电电池的充放电接口保护装置和方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。