一种电池装置及其电池保护电路的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池装置及其电池保护电路。


背景技术：

2.在传统的电池装置设计中，电池供电电路一般会设计针对大电流的过流保护电路，防止大电流和瞬间高压直接进入主芯片，轻则影响电路系统性能，重则损坏电路元器件，引起产品融化起火，危害生命安全。但是，几乎没有人在电池供电电路上的大电流的过流保护后面设计小电流装置的过流保护、对其后面的不同pcba板上的各种小电流系统进行保护。
3.为了防止经过电池充电电路上设计的大电流过流保护之后的中等电流直接进入不同pcba板上的各种小电流系统，损坏小电流系统中的元器件，影响小电流系统的性能，导致产品使用效果体验不佳。基于此，设计一种兼顾大电流过流保护和小电流过流保护的电池装置是有必要的。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种电池装置及其电池保护电路，电池保护电路包括第一保护电路和第二保护电路。其中，当电池出现短路或者大的自放电的情况下，第一保护电路切断电池所在电路，对电路系统进行保护；此外，当电流流经第二保护电路，并且其电流值高于第二保护电路输出端的电子元件的额定电流时，第二保护电路启动过流保护，限制电流通过，保护后级的电子元件。从而，实现对不同电流的两级过流保护电路，提升了电池系统的安全性和稳定性。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了一种电池装置及其电池保护电路，包括电路板、壳体和电池，所述电池与电路板电性连接并设置在所述壳体内；所述电路板上设有电池保护电路，所述电池保护电路包括第一保护电路和第二保护电路，所述第二保护电路连接在所述第一保护电路的电流输出端；
6.其中，所述第一保护电路允许通过的最大电流为3a，所述第二保护电路限制供电电路中高于400ma的电流通过，以实现电池保护电路的二级电流保护。
7.在本实用新型一实施方式的电池装置及其电池保护电路中，所述第二保护电路包括限流控制模块和滤波模块，所述限流控制模块与所述滤波模块连接。
8.在本实用新型一实施方式的电池装置及其电池保护电路中，滤波模块包括前级滤波单元和后级滤波单元；其中，所述前级滤波单元连接在所述限流控制模块的电源输入端，所述后级滤波单元连接在所述限流控制模块的电源输出端。
9.在本实用新型一实施方式的电池装置及其电池保护电路中，所述限流控制模块包括控制芯片，用于控制电流的通过。
10.在本实用新型一实施方式的电池装置及其电池保护电路中，所述前级滤波单元包括前低频滤波电容和前中高频滤波电容，所述前低频滤波电容与所述前中高频滤波电容并
联。
11.在本实用新型一实施方式的电池装置及其电池保护电路中，所述后级滤波单元包括后低频滤波电容和后中高频滤波电容，所述后低频滤波电容与所述后中高频滤波电容并联。
12.在本实用新型一实施方式的电池装置及其电池保护电路中，所述第一保护电路包括电流检测单元、开关和控制单元，所述电流检测单元与所述电池相连，使得所述电流检测单元检测电池输出的电流状态；所述开关与所述电流检测单元及所述电池相连，所述开关控制所述第一电路的连接与断开；所述控制单元与所述电流检测单元及所述开关相连，用于采集所述电池的电流状态，所述控制单元根据采集的电流状态控制所述开关的导通与断开。
13.在本实用新型一实施方式的电池装置及其电池保护电路中，所述第一保护电路还包括设于所述开关与所述电池之间的保险丝。
14.在本实用新型一实施方式的电池装置及其电池保护电路中，所述壳体包括底盖和顶盖，所述底盖上围成一顶端开口且内部中空的壳身，所述顶盖盖合于所述壳身的顶端上，所述电池和电路板设置在所述壳身内。
15.本技术实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本技术设计了一种电池装置及其电池保护电路，电池保护电路包括第一保护电路和第二保护电路。其中，当电池出现短路或者大的自放电的情况下，第一保护电路切断电池所在电路，对电路系统进行保护；此外，当电流流经第二保护电路，并且其电流值高于第二保护电路输出端的电子元件的额定电流时，第二保护电路启动过流保护，限制电流通过，保护后级的电子元件。从而，实现对不同电流的两级过流保护电路，提升了电池系统的安全性和稳定性。
16.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例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。
18.图1为本实用新型电池保护电路方框图。
19.图2为本实用新型第一保护电路方框图。
20.图3为本实用新型第二保护电路方框图。
21.图4为本实用新型中第一保护电路部分电路原理图。
22.图5为本实用新型中第二保护电路部分电路原理图。
具体实施方式
23.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。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
25.下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
26.如图1至图3所示，根据本实用新型的第一方面，本实用新型提供了一种电池装置，包括电路板、壳体和电池10，电池10与电路板电性连接并设置在壳体内；电路板上设有电池保护电路，电池保护电路包括第一保护电路100和第二保护电路200，第二保护电路200连接在第一保护电路100的电流输出端60。其中，第二保护电路200可以设有多个，分别设置在第一保护电路100的电流输出端60的多条支路，从而保护多个不同的后级电流系统,其具体数量视实际情况而定。
27.其中，第一保护电路100允许通过的最大电流为3a，防止高于3a的电流进入电池所在电路而损坏其电子元件，第二保护电路200限制高于400ma的电流通过，保护后端的电子元器件免受损坏，从而实现电池保护电路的两级电流保护。
28.具体的，第二保护电路200包括限流控制模块2003和滤波模块，限流控制模块2003与滤波模块连接，限流控制模块2003用于检测供电电路中的电流并控制供电电路中的电流通过。当电流大于400ma且小于3a时，限流控制模块2003启动过流保护，限制电流通过。滤波模块用于过滤掉电流中的交流成分，使输出的直流电更加平滑。
29.其中，滤波模块包括前级滤波单元2001和后级滤波单元2002；其中，前级滤波单元2001连接在限流控制模块2003的电源输入端，后级滤波单元2002连接在限流控制模块2003的电源输出端，设置两级滤波单元，扩大滤波范围。
30.实例性的，限流控制模块2003包括控制芯片110，在本实施例中，控制芯片110采用ap21410型号的单通道电流限制功率开关，具体实施时，也可以选用其他型号的芯片替代，用于控制电流的通过。其中，控制芯片110的电源输入引脚in与前级滤波单元连接，控制芯片110的使能端en接地，为芯片提供一个低电平并使其能够工作，控制芯片110的电源输出引脚out与后级滤波单元连接。当输入电流小于400ma时，正常工作，当输入电流大于400ma但小于3a时，控制芯片110启动过流保护。
31.其中，前级滤波单元2001包括前低频滤波电容120和前中高频滤波电容130，前低频滤波电容120与前中高频滤波电容130并联，其中，前低频滤波电容120为10uf,前中高频滤波电容130为100nf，设置低频与中高频滤波电容，使得过滤的频段更宽，具体实施时，也可以根据实际需要选用其他组合形式及其他大小的滤波电容。
32.具体的，后级滤波单元2002包括后低频滤波电容140和后中高频滤波电容150，后
低频滤波电容140与后中高频滤波电容150并联。其中，后低频滤波电容140为1uf,后中高频滤波电容150为100nf，同理，设置低频与中高频滤波电容，使得过滤的频段更宽，具体实施时，也可以根据实际需要选用其他组合形式及其他大小的滤波电容。
33.本实施例中，第一保护电路包括电流检测单元50、开关30和控制单元40，电流检测单元50与电池10相连，使得电流检测单元50检测电池10输出电流的状态，所检测的输出电流的状态包括但不限于电池的充放电状态、电流的大小；开关30与电流检测单元50及电池10相连，开关30控制第一保护电路100的连接与断开；控制单元40与电流检测单元50及开关30相连，用于采集电池10的电流状态，控制单元40根据所采集到的电流状态控制开关30的导通与断开。
34.具体的，在本实施例中，该控制单元40为单片机，控制单元40根据电流检测单元50所检测到的电流状态，对开关30进行控制，若电池10的电流状态为充电状态，且电池10的输出电流值大于3a，则进一步判断电池10状态异常，控制单元40控制开关30断开。
35.具体的，所述第一保护电路100还包括设于开关30与电池10之间的保险丝20，保险丝20防止浪涌电流的涌入烧毁电路以及提供电路短路保护。
36.本实施例中，壳体包括底盖、壳身和顶盖，底盖与壳身合围成以顶端开口且内部中空的筒体，顶盖封盖于该开口处，使其形成一个密闭空间，用于容纳电池以及电池装置其他组件。
37.其中，壳身包括安装于底盖上的外壳和设于外壳中的内壳，其中外壳与内壳之间具有间隙，在内外壳的间隙中填装有具有阻燃特征的阻燃物，内壳上具有用与该内壳内侧膨胀时破裂而释放阻燃物的爆裂部。当电池在跌落或者受到碰撞、冲击等较大外力撞击时，壳身上的内壳受力会发生剧烈形变，内壳的爆裂部会膨胀裂开，在壳身夹层的阻燃物释放，从而有效地防止电池起火爆炸。
38.具体的，壳身为电池装置的主要保护部件，同时也决定了电池的外形，该壳身采用具有一定硬度的金属材料制成，例如铝材、钢材或者铝合金材料，或者塑料等。其中外壳与内壳可以均为厚度一致的板材，也可以为外壳为厚度较大的板材，内壳为厚度较小的板材。
39.如图1至图3所示，根据本实用新型的第二方面，本实用新型还提供了一种电池保护电路，电池保护电路包括第一保护电路100和第二保护电路200，第二保护电路200连接在第一保护电路100的电流输出端60。其中，第二保护电路200可以设有多个，分别设置在第一保护电路100的电流输出端60的多条支路，从而保护多个不同的后级电流系统,其具体数量视实际情况而定。
40.其中，第一保护电路100允许通过的最大电流为3a，防止高于3a的电流进入电池所在电路而损坏其电子元件，第二保护电路200限制高于400ma的电流通过，保护后端的电子元器件免受损坏，从而实现电池保护电路的两级电流保护。
41.具体的，第二保护电路200包括限流控制模块2003和滤波模块，限流控制模块2003与滤波模块连接，限流控制模块2003用于检测供电电路中的电流并控制供电电路中的电流通过。当电流大于400ma且小于3a时，限流控制模块2003启动过流保护，限制电流通过。滤波模块用于过滤掉电流中的交流成分，使输出的直流电更加平滑。
42.其中，滤波模块包括前级滤波单元2001和后级滤波单元2002；其中，前级滤波单元2001连接在限流控制模块2003的电源输入端，后级滤波单元2002连接在限流控制模块2003
的电源输出端，设置两级滤波单元，扩大滤波范围。
43.实例性的，限流控制模块2003包括控制芯片110，在本实施例中，控制芯片110采用ap21410型号的单通道电流限制功率开关，具体实施时，也可以选用其他型号的芯片替代，用于控制电流的通过。其中，控制芯片110的电源输入引脚in与前级滤波单元连接，控制芯片110的使能端en接地，为芯片提供一个低电平并使其能够工作，控制芯片110的电源输出引脚out与后级滤波单元连接。当输入电流小于400ma时，正常工作，当输入电流大于400ma但小于3a时，控制芯片110启动过流保护。
44.其中，前级滤波单元2001包括前低频滤波电容120和前中高频滤波电容130，前低频滤波电容120与前中高频滤波电容130并联，其中，前低频滤波电容120为10uf,前中高频滤波电容130为100nf，设置低频与中高频滤波电容，使得过滤的频段更宽，具体实施时，也可以根据实际需要选用其他组合形式及其他大小的滤波电容。
45.具体的，后级滤波单元2002包括后低频滤波电容140和后中高频滤波电容150，后低频滤波电容140与后中高频滤波电容150并联。其中，后低频滤波电容140为1uf,后中高频滤波电容150为100nf，同理，设置低频与中高频滤波电容，使得过滤的频段更宽，具体实施时，也可以根据实际需要选用其他组合形式及其他大小的滤波电容。
46.本实施例中，第一保护电路100包括电流检测单元50、开关30和控制单元40，电流检测单元50与电池10相连，使得电流检测单元50检测电池10输出电流的状态，所检测的输出电流的状态包括但不限于电池的充放电状态、电流的大小；开关30与电流检测单元50及电池10相连，开关30控制第一保护电路100的连接与断开；控制单元40与电流检测单元50及开关30相连，用于采集电池10的电流状态，控制单元40根据所采集到的电流状态控制开关30的导通与断开。
47.具体的，在本实施例中，该控制单元40为单片机，控制单元40根据电流检测单元50所检测到的电流状态，对开关30进行控制，若电池10的电流状态为充电状态，且电池10的输出电流值大于3a，则进一步判断电池10状态异常，控制单元40控制开关30断开。
48.具体的，所述第一保护电路100还包括设于开关30与电池10之间的保险丝20，保险丝20防止浪涌电流的涌入烧毁电路以及提供电路短路保护。
49.本实用新型的电池装置及其电池保护电路可发现电池出现微短路或大的自放电现象，并自动切断电池所在电路，避免造成电池所在电路系统的损坏。此外，在电池供电电路的后级电流系统设置后级电流过流保护电路，限制了进入后级电流系统的电流，保护了后级电流系统免受过流损坏。同时，也防止锡渣没有清理干净或产品进水等意外发生、导致产品短路时后级电流系统的损坏，进而保障了电路系统的安全性。
50.此外，电池壳体还设有保护结构，当电池在跌落或者受到碰撞、冲击等较大外力撞击时，壳身上的内壳受力会发生剧烈形变，内壳的爆裂部会膨胀裂开，在壳身夹层的阻燃物释放，从而有效地防止电池起火爆炸，提高电池装置的安全性。
51.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
52.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
53.上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
54.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
55.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。