一种电池充放电保护电路、装置及充电设备的制作方法

1.本实用新型涉及电池安全技术领域，尤其涉及一种电池充放电保护电路、装置及充电设备。


背景技术：

2.如今电子产品已经成为人们生活工作当作必不可少的工具，但随着电子产品日益智能化，电子产品对电量的损耗也越来越快。日常生活中，在对电子产品中的蓄电池进行反复充放电的同时，容易使得蓄电池内部的自带的保护电路应用过于频繁，降低蓄电池内部保护电路的使用寿命。而当蓄电池内部的保护电路失效时，蓄电池将无法实现过冲、过放和过流等保护功能，存在安全隐患。
3.锂电池或铅酸电池应用中，为防止电池充电放电电压值超出电池电压范围，需用电子保护板对电池充电输入和放电输出控制隔断开关。传统的电池保护板主要构件采用继电器控制充放电开关，但传统继电器的开关控制是以电磁铁吸合机械开关，使之在开关动作时长时通电造成耗电，不利于以电池为电源的保护装置。


技术实现要素：

4.本实用新型通过提供一种电池充放电保护电路、装置及充电设备，该电路以磁保持继电器作为保护开关，通过脉冲发生器发送的单脉冲信号使磁保护继电器改变状态，实现充放电电路的接通和断开，无需持续输送电源维持继电器的动作，从而减小了耗能，有利于电池的长期稳定运行。
5.为了实现上述目的，本实用新型实施例提供的技术方案如下：
6.第一方面，本实用新型提供了一种电池充放电保护装置，包括：放电继电器、充电继电器、第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件以及脉冲发生器，所述放电继电器以及充电继电器均为双线圈磁保持继电器，所述放电继电器以及充电继电器均串联在电池的充放电电路中；所述第一开关器件的第一连接端与所述放电继电器的第一线圈连接，所述第一开关器件的控制端与所述脉冲发生器的第一脉冲输出端连接，所述第二开关器件的第一连接端与所述放电继电器的第二线圈连接，所述第二开关器件的控制端与所述脉冲发生器的第二脉冲输出端连接，所述第一开关器件与第二开关器件的第二连接端均接地；所述第三开关器件的第一连接端与所述充电继电器的第一线圈连接，所述第三开关器件的控制端与所述脉冲发生器的第三脉冲输出端连接，所述第四开关器件的第一连接端与所述充电继电器的第二线圈连接，所述第四开关器件的控制端与所述脉冲发生器的第四脉冲输出端连接，所述第三开关器件与第四开关器件的第二连接端均接地。
7.优选地，所述电路还包括：续流二极管以及充放电端口，所述续流二极管与所述充电继电器并联，续流二极管的输入端与所述充放电端口连接，输出端与所述放电继电器连接。
8.优选地，所述第一开关器件、所述第二开关器件、所述第三开关器件以及所述第四
开关器件均为晶体管。
9.优选地，所述第一开关器件、所述第二开关器件、所述第三开关器件以及所述第四开关器件均为npn型三极管。
10.优选地，所述脉冲发生器为微控制单元。
11.优选地，所述脉冲发生器为双稳态触发器。
12.优选地，所述装置还包括：充放电检测模块，分别与所述脉冲发生器以及所述电池连接。
13.优选地，所述电路还包括：信号指示灯，信号指示灯分别与脉冲发生器以及电池连接。
14.第二方面，基于同一构思，本实用新型提出了一种充放电保护装置，包括：电池、充放电端口以及前述第一方面中任一项所述的电池充放电保护电路，所述电池与所述电池充放电保护电路连接，所述电池充放电保护电路与所述充放电端口连接。
15.第三方面，基于同一构思，本实用新型提出了一种充电设备，包括壳体以及如前述第二方面中所述的充放电保护装置。
16.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
17.本实用新型实施例提供的一种电池充放电保护电路、装置及充电设备，该电路包括放电继电器、充电继电器、第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件以及脉冲发生器，所述放电继电器以及充电继电器均为双线圈磁保持继电器，所述放电继电器以及充电继电器均串联在电池的充放电电路中。通过在电池的充放电电路中串联具有磁保持功能的放电继电器以及充电继电器，并在放电继电器的第一线圈连接第一开关器件，第二线圈连接第二开关器件，充电继电器的第一线圈连接第三开关器件，第二线圈连接第四开关器件，使得在电池充电或放电过程中，能够基于脉冲发生器向对应的开启器件发送的脉冲触发信号，控制充电继电器或放电继电器吸合或断开，从而使得所述充放电电路断开或闭合，并在下一个触发信号到来之前，维持对应继电器的状态。本技术提出的电路以磁保持继电器作为保护开关，通过脉冲发生器发送的单脉冲信号使磁保护继电器改变状态，实现充放电电路的接通和断开，无需持续输送电源维持继电器的动作，从而减小了耗能，有利于电池的长期稳定运行。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，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。
19.图1为实用新型实施例提供的一种电池充放电保护电路的结构示意图；
20.图2为实用新型实施例提供的一种电池充放电保护装置的结构示意图。
具体实施方式
21.为使本技术实施例的目的、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、完整的描述，显然，所描述的
实施例仅仅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。
22.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“设置”、“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
23.在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
24.第一方面，如图1所示，本实用新型实施例提供的电池充放电保护电路，包括：放电继电器101、充电继电器201、第一开关器件q1、第二开关器件q2、第三开关器件q3、第四开关器件q4以及脉冲发生器(图中未示出)，放电继电器101以及充电继电器201均为双线圈磁保持继电器，放电继电器101以及充电继电器201均串联在电池的充放电电路中。
25.其中，第一开关器件q1的第一连接端与放电继电器101的第一线圈连接，第一开关器件q1的控制端与脉冲发生器的第一脉冲输出端连接，第二开关器件q2的第一连接端与放电继电器101的第二线圈连接，第二开关器件q2的控制端与脉冲发生器的第二脉冲输出端连接，第一开关器件q1与第二开关器件q2的第二连接端均接地。
26.第三开关器件q3的第一连接端与充电继电器201的第一线圈连接，第三开关器件q3的控制端与脉冲发生器的第三脉冲输出端连接，第四开关器件q4的第一连接端与充电继电器201的第二线圈连接，第四开关器件q4的控制端与脉冲发生器的第四脉冲输出端连接，第三开关器件q3与第四开关器件q4的第二连接端均接地。
27.具体而言，这里的脉冲发生器可以为微控制单元(microcontroller unit，mcu)，举例来说，该微处理单元可以为i7 6700k，或者可以是传统的双稳态触发器。
28.在具体实施例中，上述的第一开关器件q1、第二开关器件q2、第三开关器件q3以及第四开关器件q4可以均为晶体管，具体而言，第一开关器件q1、第二开关器件q2、第三开关器件q3以及第四开关器件q4均为npn型三极管。
29.其中，如图1所示，第一三极管q1、第二三极管q2、第三三极管q3以及第四三极管q4的基极分别与脉冲发生器(mcu)的多个引脚连接，即第一三极管的基极与mcu的第一引脚pin1连接，第二三极管的基极与mcu的第一引脚pin2连接，第三三极管的基极与mcu的第一引脚pin3连接，第四三极管的基极与mcu的第一引脚pin4连接，mcu用于向连接对象输出单脉冲触发信号。
30.第一三极管的集电极与放电继电器101的第一线圈(on)连接，当第一三极管在mcu的脉冲触发信号作用下导通时，放电继电器101的吸合；第二三极管的集电极与放电继电器101的第二线圈(off)连接，当第二三极管在mcu的脉冲触发信号作用下导通时，放电继电器
101的断开。
31.第三三极管的集电极与充电继电器201的第一线圈(on)连接，当第三三极管在mcu的脉冲触发信号作用下导通时，充电继电器201的吸合；第四三极管的集电极与充电继电器201的第二线圈(off)连接，当第四三极管在mcu的脉冲触发信号作用下导通时，充电继电器201的断开。从而通过mcu控制放电继电器101的导通与断开，以及控制充电继电器201的导通与断开。
32.当然，本技术提供的开关器件也可以为场效应管等等。
33.进一步地，为了保护充电继电器201不被感应电压击穿或烧坏，如图1所示，电池充放电保护电路还可以包括：续流二极管d1以及充放电端口，续流二极管d1与充电继电器201并联，续流二极管d1的输入端与充放电端口连接，输出端与放电继电器101连接。
34.作为一种可选地实施例，电池充放电保护电路还可以包括：充放电检测模块，该充放电检测模块分别与脉冲发生器以及电池连接，用于检测电池的充放电状态。
35.具体地，本实施例中的充放电检测模块可以包括用于检测电池电流的电流传感器和用于检测电池电压的电压传感器，当脉冲发生器处于正常运行状态下，可依据电流传感器采集的电流极性判定充放电，当脉冲发生器处于休眠状态下，电压传感器可从母线取电，并实时监控母线电压的变化；当母线电压升高且超过一定值时，电压传感器发送触发信号给脉冲发生器，使脉冲发生器退出休眠状态，并开启充电回路，使电池工作于充电状态；当母线电压降低且低于一定值时，电压传感器发送触发信号给脉冲发生器，使其退出休眠状态，并开启放电回路，使电池工作于放电状态。
36.进一步地，所述电路可以包括：信号指示灯，信号指示灯分别与脉冲发生器以及电池连接。当脉冲发生器与电池连通时，信号指示灯进行信号显示，用于提示用户。
37.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
38.在常态下充电继电器201和放电继电器101为闭合状态，在电池放电过程中，负载出现异常时，mcu pin2发出一单脉冲触发信号驱动第二三极管q2导通，使放电继电器101状态由原on改变为off，使电池与负载断开回路，起到保护作用。当负载恢复正常时，mcu pin1发出一单脉冲触发信号驱动第一三极管q1导通，使放电继电器101状态由原off改变为on，使电池与负载放电状态。
39.在电池充电状态下，电池电压出现异常时，mcu pin4发出一单脉冲触发信号驱动第四三极管q4导通，使充电继电器201状态由原on改变为off，使电池与充电回路断开，起到充电保护，在充电保护状态，由续流二极管d1为放电续流作用，保持放电状态；当电池恢复常状下，mcu pin3发出一单脉冲触发信号驱动第三三极管q3导通，使充电继电器201状态由原off改变为on,使电池与充电恢复。
40.具体而言，负载异常情况可以包括负载过流、短路、高温等等，电池电压异常情况可以包括电池电压超过上限电压、超过上限高温、放电电压低于最低压等等。
41.需要说明的是，本技术中的脉冲发生器可以与保护电路中的中心处理器连接，该中心处理器可以对电路过放，过充，低压，短路，高温或低温等问题进行检测。
42.终上所述，本实用新型通过提供一种电池充放电保护电路，该电路以磁保持继电器作为保护开关，通过脉冲发生器发送的单脉冲信号使磁保护继电器改变状态，实现充放
电电路的接通和断开，无需持续输送电源维持继电器的动作，从而减小了耗能，有利于电池的长期稳定运行。
43.第二方面，基于同一构思，本技术还提供了一种充放电保护装置，如图2所示，该装置包括：电池20、充放电端口30以及前述第一方面中任一项所述的电池充放电保护电路10，电池20与电池充放电保护电路10连接，电池充放电保护电路10与充放电端口30连接。
44.第三方面，基于同一构思，本技术还提供了一种充电设备，该设备包括：包括壳体以及如前述第二方面中所述的充放电保护装置。举例来说，该设备可以为充电宝、电动车移动充电设备等移动电源。
45.尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
46.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。