一种电池放电装置的制作方法

1.本实用新型属于电池技术领域，具体涉及一种电池放电装置，尤其涉及一种具有防止电池过放功能的电池放电电路。


背景技术：

2.图1为相关方案中电池放电电路的结构示意图，该电池放电电路存在过放电的情况。如图1所示的电池放电电路中，包括：单片机，电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4，三极管n1和mos管m1。其中，电池正极连接至mos管m1的源极即s极，电池正极还经电阻r1后连接至mos管m1的栅极即g极，电池正极还经电阻r4和电阻r3后连接至电池负极。mos管m1的漏极即d极连接用电设备，mos管m1的栅极即g极还经电阻r2后连接三级管n1的集电极。电阻r4和电阻r3的公共端，输出电池电压检测信号至单片机，单片机基于电池电压检测信号输出控制信号至三极管n1的基极。三极管n1的基极，连接至电池负极。
3.在图1所示的例子中，电阻r4和电阻r3串联接在电池正极和电池负极之间，电阻r4和电阻r3的分压产生的电池电压(即为电池电压检测信号)送入单片机，单片机对电池电压进行判断：若电池电压低于预设的截止电压，则单片机不发出控制信号，三极管n1截止，mos管m1截止；若电池电压在正常范围内，即电池电压不低于预设的截止电压，则单片机发出控制信号，使三极管n1导通，三极管n1导通后，mos管m1的栅极与源极之间的当前电压ugs小于mos管m1的栅极与源极之间的电压阈值ugs(th)，mos管m1的s极和mos管m1的d极导通，用电设备获得电压。
4.在图1所示的例子中，当电池电压小于或等于预设的截止电压后，单片机不发出控制信号，三极管n1截止，mos管的s极和d极截止，用电设备断电，用电设备不再发生损耗；但是，用于检测电池电压的两个电阻即电阻r4和电阻r3一直接在电池正极和电池负极之间，虽然电阻r4和电阻r3上消耗的电池电量小，但是会一直不断的消耗电池电量。并且，在图1所示的例子中，电阻r4和电阻r3上的这部分电池电量的消耗是无法避免的，从而造成电池过放。
5.上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于，针对上述缺陷，提供一种电池放电装置，以解决在相关方案中的电池放电电路中，用于检测电池电压的分压电阻(如图1所示的例子中的电阻r4和电阻r3)在电池未向用电设备供电的情况下仍然消耗着电池电量，造成电池过放的问题，达到通过在电池电压低于预设的截止电压的情况下，切断电池和负载(如分压电阻)之间的连接，避免电池过放的效果。
7.本实用新型提供一种电池放电装置，包括：电池放电电路；所述电池放电电路，设置在所述电池、以及所述电池的用电设备之间；所述电池放电电路，包括：第一开关管模块、
第二开关管模块、电容模块、稳压二极管模块、第一分压模块和第二分压模块；其中，所述电池的正极，连接至所述第一开关管模块的第一连接端；所述第一开关管模块的第二连接端，连接至所述电池的用电设备；所述第一开关管模块的第二连接端，还连接至所述稳压二极管模块的阴极；所述稳压二极管模块的阳极，经所述第一分压模块后，连接至所述电池的负极；所述第一开关管模块的控制端，连接至所述第二分压模块的分压点；所述电池的正极，还经所述第二分压模块后后连接至所述第二开关管模块的第一连接端；所述第二开关管模块的第二连接端，连接至所述电池的负极；所述分压模块的分压点，连接至所述第二开关管模块的控制端；所述电容模块，并联在所述第二开关管模块的第一连接端、以及所述第二开关管模块的第二连接端之间；在所述电池的电压低于预设的截止电压的情况下，所述稳压二极管模块完全截止，以使所述第二开关管模块立即关断，进而使所述第一开关管模块关断，从而断开所述电池、以及所述电池的负载之间的连接，避免在所述电池的电压低于预设的截止电压的情况下发生所述电池过放。
8.在一些实施方式中，所述第一开关管模块，包括：mos管模块；其中，所述mos管模块的源极，作为所述第一开关管模块的第一连接端；所述mos管模块的漏极，作为所述第一开关管模块的第二连接端；所述mos管模块的栅极，作为所述第一开关管模块的控制端。
9.在一些实施方式中，所述mos管模块，包括：型号为nce01p13的mos管。
10.在一些实施方式中，所述第二开关管模块，包括：三极管模块；其中，所述三极管模块的集电极，作为所述第二开关管模块的第一连接端；所述三极管模块的发射极，作为所述第二开关管模块的第二连接端；所述三极管模块的基极，作为所述第二开关管模块的控制端。
11.在一些实施方式中，所述三极管模块，包括：型号为2n5551的三极管。
12.在一些实施方式中，所述第一分压模块，包括：第一分压电阻模块和第二分压电阻模块；其中，所述第一分压电阻模块和所述第二分压电阻模块的公共端，作为所述第一分压模块的分压点。
13.在一些实施方式中，所述第二分压模块，包括：第三分压电阻模块和第四分压电阻模块；其中，所述电池的正极，经所述第三分压电阻模块和所述第四分压电阻模块后，连接至所述第二开关管模块的第一连接端；所述第三分压电阻模块和所述第四分压电阻模块的连接点，作为所述第二分压模块的分压点，还连接至所述第一开关管模块的控制端。
14.由此，本实用新型的方案，通过在电池放电电路中，在所述第二开关管模块的第一连接端(如三极管n1的集电极)、以及所述第二开关管模块的第二连接端(如三极管n1的发射极)之间并联电容模块(如电容c1)，在所述第一开关管模块的第二连接端(如mos管m1的漏极即d极)与分压模块(如分压电阻)之间串联稳压二极管模块(如稳压二极管z1)，这样，在电池电压低于预设的截止电压的情况下，稳压二极管z1完全截止，使三极管n1立即关断，进而使mos管m1关断，断开电池与负载之间的连接，从而，通过在电池电压低于预设的截止电压的情况下，切断电池和负载(至少如分压电阻)之间的连接，避免电池过放。
15.本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。
16.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
17.图1为相关方案中电池放电电路的结构示意图；
18.图2为本实用新型的电池放电装置的一实施例的结构示意图；
19.图3为本实用新型的一种具有防止电池过放功能的电池放电电路的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
20.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、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。
21.考虑到，在相关方案中的电池放电电路中，用于检测电池电压的分压电阻(如图1所示的例子中的电阻r4和电阻r3)在电池未向用电设备供电的情况下仍然消耗着电池电量，造成电池过放。
22.其中，电池过放，是电池正常放电至截止电压后，继续放电。电池过放电可能会造成电池正、负极活性物质的可逆性遭到损坏，电池内阻增大，电池的容量产生明显减少。放电深度越深，电池容量下降的就越快。
23.可见，在相关方案中的电池放电电路中，用于检测电池电压的分压电阻(如图1所示的例子中的电阻r4和电阻r3)在电池未向用电设备供电的情况下仍然消耗着电池电量，造成电池过放，不仅浪费了电池电量，更影响了电池的容量、内阻和寿命。所以，至少为了解决在相关方案中的电池放电电路中，用于检测电池电压的分压电阻(如图1所示的例子中的电阻r4和电阻r3)在电池未向用电设备供电的情况下仍然消耗着电池电量，造成电池过放的问题，本实用新型的方案，提供了一种电池放电装置，更具体是提供一种具有防止电池过放功能的电池放电电路。
24.根据本实用新型的实施例，提供了一种电池放电装置。参见图2所示本实用新型的电池放电装置的一实施例的结构示意图。该电池放电装置可以包括：电池放电电路。所述电池放电电路，设置在所述电池、以及所述电池的用电设备之间。所述电池放电电路，包括：第一开关管模块、第二开关管模块、电容模块、稳压二极管模块、第一分压模块和第二分压模块。第一开关管模块如mos管m1，第二开关管模块如三极管n1，电容模块如电容c1，稳压二极管模块如稳压二极管z1，第一分压模块如电阻r3和电阻r4。
25.其中，所述电池的正极，连接至所述第一开关管模块的第一连接端(如mos管m1的源极即s极)。所述第一开关管模块的第二连接端(如mos管m1的漏极即d极)，连接至所述电池的用电设备。所述第一开关管模块的第二连接端(如mos管m1的漏极即d极)，还连接至所述稳压二极管模块的阴极。所述稳压二极管模块的阳极，经所述第一分压模块后，连接至所述电池的负极。所述第一开关管模块的控制端(如mos管m1的栅极即g极)，连接至所述第二开关管模块的第一连接端(如三极管n1的集电极)。
26.所述电池的正极，还经所述第二分压模块后后连接至所述第二开关管模块的第一连接端(如三极管n1的集电极)。所述第二开关管模块的第二连接端(如三极管n1的发射
极)，连接至所述电池的负极。所述分压模块的分压点，连接至所述第二开关管模块的控制端(如三极管n1的基极)。所述电容模块，并联在所述第二开关管模块的第一连接端(如三极管n1的集电极)、以及所述第二开关管模块的第二连接端(如三极管n1的发射极)之间。
27.在所述电池的电压低于预设的截止电压的情况下，所述稳压二极管模块完全截止，以使所述第二开关管模块立即关断(如使三极管n1立即关断)，进而使所述第一开关管模块关断(如使mos管m1关断)，从而断开所述电池、以及所述电池的负载之间的连接，避免在所述电池的电压低于预设的截止电压的情况下发生所述电池过放。
28.在一些实施方式中，所述第一开关管模块，包括：mos管模块，如mos管m1。其中，所述mos管模块的源极，作为所述第一开关管模块的第一连接端。所述mos管模块的漏极，作为所述第一开关管模块的第二连接端。所述mos管模块的栅极，作为所述第一开关管模块的控制端。优选地，所述mos管模块，包括：型号为nce01p13的mos管。
29.在一些实施方式中，所述第二开关管模块，包括：三极管模块，如三极管n1。其中，所述三极管模块的集电极，作为所述第二开关管模块的第一连接端。所述三极管模块的发射极，作为所述第二开关管模块的第二连接端。所述三极管模块的基极，作为所述第二开关管模块的控制端。优选地，所述三极管模块，包括：型号为2n5551的三极管。
30.在一些实施方式中，所述第一分压模块，包括：第一分压电阻模块和第二分压电阻模块，第一分压电阻模块如电阻r3，第二分压电阻模块如电阻r4。其中，所述第一分压电阻模块和所述第二分压电阻模块的公共端，作为所述第一分压模块的分压点。
31.在一些实施方式中，还包括：第二分压模块，第二分压模块如电阻r1和电阻r2。所述电池的正极，经所述第二分压模块后，连接至所述第二开关管模块的第一连接端(如三极管n1的集电极)。
32.优选地，所述第二分压模块，包括：第三分压电阻模块和第四分压电阻模块，第三分压电阻模块如电阻r1，第四分压电阻模块如电阻r2。其中，所述电池的正极，经所述第三分压电阻模块和所述第四分压电阻模块后，连接至所述第二开关管模块的第一连接端(如三极管n1的集电极)。所述第三分压电阻模块和所述第四分压电阻模块的连接点，还连接至所述第一开关管模块的控制端(如mos管m1的栅极即g极)。
33.采用本实用新型的技术方案，通过在电池放电电路中，在所述第二开关管模块的第一连接端(如三极管n1的集电极)、以及所述第二开关管模块的第二连接端(如三极管n1的发射极)之间并联电容模块(如电容c1)，在所述第一开关管模块的第二连接端(如mos管m1的漏极即d极)与分压模块(如分压电阻)之间串联稳压二极管模块(如稳压二极管z1)，这样，在电池电压低于预设的截止电压的情况下，稳压二极管z1完全截止，使三极管n1立即关断，进而使mos管m1关断，断开电池与负载之间的连接，从而，通过在电池电压低于预设的截止电压的情况下，切断电池和负载(至少如第二分压电阻)之间的连接，避免电池过放。
34.图1所示的例子中的电池过放，即电池正常放电至截止电压后继续放电，从而导致电池容量下降、内阻增加、寿命缩短，且不可恢复。而本实用新型的方案提供的一种电池放电装置，具体是一种具有防止电池过放功能的电路，具体可以参见图3所示的例子，主要避免了电池的过放，从而，避免了电池容量下降、内阻增加、寿命缩短，有利于对电池进行保护，从而有利于保证电池的使用性能和使用寿命。
35.图3为本实用新型的一种具有防止电池过放功能的电池放电电路的一实施例的结
构示意图。如图3所示，本实用新型的方案提供的一种具有防止电池过放功能的电池放电电路，包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4，电容c1，稳压二极管z1，mos管m1，三极管n1。电阻r1、电阻r2的作用主要是分压，使mos管m1的gs之间产生电压。当电池电压为24v，三极管n1导通时，mos管m1的gs电压为-12v(如图3所示的例子中mos管m1的ds之间的导通电压ugs为：-8v至-15v)，此时mos管m1的ds之间导通。当三极管n1截止时，mos管m1的gs电压为0v，此时mos管m1的ds之间截止。
36.其中，电池正极经电阻r1后连接至mos管m1的栅极即g极，电池正极还连接至mos管m1的源极即s极。mos管m1的漏极即d极连接至用电设备，具体地，mos管m1的漏极即d极连接至用电设备的供电端。mos管m1的漏极即d极还连接至稳压二极管z1的阴极，稳压二极管z1的阳极经电阻r3和电阻r4后连接至电池负极。mos管m1的栅极还经电阻r2和电容c1后接电池负极。电阻r2和电容c1的公共端接三极管n1的集电极，三极管n1的发射极接电池负极。电阻r3和电阻r4的公共端接三极管n1的基极。
37.在图3所示的例子中，mos管m1为p沟道mos管：当mos管m1的栅极即g极的电压ug＜mos管m1的源极即s极的电压us、且mos管m1的栅极与源极之间的当前电压ugs小于mos管m1的栅极与源极之间的电压阈值ugs(th)时，mos管m1的源极即s极和mos管m1的漏极即d极导通。p沟道的mos管m1的型号为nce01p13，三极管n1的型号为2n5551。当然，在图3所示的本实用新型的方案中，mos管m1、三极管n1、稳压二极管z1的参数和型号，都可以根据实际情况更换为其它参数和其它型号。
38.当图3所示的具有防止电池过放功能的电池放电电路接入电池时，因为在具有防止电池过放功能的电池放电电路中，电容c1两端的电压不能突变的特性，电容c1两端电压都为零，所以，此时p沟道的mos管m1的栅极与源极之间的当前电压ugs小于mos管m1的栅极与源极之间的电压阈值ugs(th)，p沟道的mos管m1的d极和p沟道的mos管m1的s极导通。p沟道的mos管m1的d极电压为电池电压。在p沟道的mos管m1的d极电压足够高时，可以反向击穿稳压二极管z1，稳压二极管z1的阳极电压通过电阻r4和电阻r3分压。由于电阻r4和电阻r3的连接点(即电阻r4和电阻r3的公共端)接三极管n1的基极，所以电阻r4和电阻r3的分压电压是输入至三极管n1的基极的。电阻r4和电阻r3的分压足以使三极管n1导通，相当于电阻r2与电容c1连接的一端维持零电压，此时p沟道的mos管m1的栅极与源极之间的当前电压ugs的电压维持原来状态，即维持mos管m1的栅极与源极之间的当前电压ugs小于mos管m1的栅极与源极之间的电压阈值ugs(th)，mos管m1继续维持导通状态。
39.当电池正常放电至预设的截止电压时，在p沟道的mos管m1的d极电压不足够高，所以p沟道的mos管m1的d极电压不可以反向击穿稳压二极管z1，三极管n1的基极电压为零，所以三极管n1截止。三极管n1截止后，因为电容c1两端电压不能突变的特性，电容c1与电阻r2的连接点继续维持低电位(即电阻r2与电容c1连接的一端继续维持零电压)，也就是说，虽然三极管n1截止了，但电容c1两端的电压还是零，直至有电流给电容c1充电后电容c1两端的电压才不为零。此时电流通过电阻r1和电阻r2给电容c1充电，p沟道的mos管m1的源极电压us电压升高，p沟道的mos管m1的栅极与源极之间的当前电压ugs同时升高，当p沟道的mos管m1的栅极与源极之间的当前电压ugs大于mos管m1的栅极与源极之间的电压阈值ugs(th)时，p沟道的mos管m1截止，p沟道的mos管m1的d极电压为零，此时完全切断了电池和负载(如电阻r4和电阻r3)的连接，避免了电池的过放。其中，在稳压二极管z1击穿状态下，电阻r4和
电阻r3相当于电池的负载。
40.在图1所示的例子中，电阻r4和电阻r3直接接在mos管m1的s极和电池负极之间，电阻r4和电阻r3的分压点接三极管n1的基极，当电池电压缓慢降低时，电阻r4和电阻r3的分压也将缓慢降低，即三极管n1的基极电压缓慢降低，三极管n1是模拟器件，缓慢变化的三极管n1的基极电压导致三极管n1的集电极和三极管n1的发射极的电流会缓慢变化，会造成mos管m1的栅极与源极之间的当前电压ugs变化缓慢，mos管m1的s极和mos管m1的d极由开通到截止状态的中间状态就会延长，即mos管m1的d极和mos管m1的s极之间呈现电阻的状态时间，此时用电设备需要大电流的话，会增加mos管m1的损耗，使得mos管m1更加容易损坏。
41.而本实用新型的方案中，在mos管m1的d极接入一个稳压二极管z1如20v的稳压二极管z1，当电池电压低于20v时，稳压二极管z1完全截止，减少了三极管n1的基极电压的缓慢变化，也使mos管m1减少了由导通到截止的中间状态，mos管m1就不易损坏。
42.在图1所示的例子中，在mos管m1断开的情况下，电池正极和电池负极之间还连接有两个电阻即电阻r3和电阻r4，这两个电阻相当于电池的负载，这会使电池继续放电而导致过放。而图3所示的例子中，当mos管m1截止时，电池正极和电池负极之间断开，避免电池继续放电。
43.还有一些方案，提供了防止电池过放的开关机电路，是通过三极管n1的导通和截止来控制p沟道的mos管m1的d极和s极的导通和截止，但该方案的开启方式是通过按键开启，按键按下时三极管导通，按键松开时，mos管m1的s极电压通过电阻维持三极管n1的导通状态，需要人为控制，使用不够方便。
44.而本实用新型的方案，是电容c1并联在三极管n1的c极和e极间，当电池接入时，电容c1两端电压不能突变，电容c1两端电压为零(相当于三极管n1的c极和e极导通)，mos管m1导通，mos管m1的d极电压通过稳压二极管z1和电阻分压，使三极管n1导通，这样在电池电压正常的状态下就维持三极管导通状态(即位置mos管m1的d极和s极导通)。通过在三极管n1的c极和e极间并联了一个电容c1，现将mos管m1短时间导通，在通过mos管m1的d极的压维持三极管n1导通，或者关断三极管n1即关断mos管。
45.可见，本实用新型的方案，是利用电容c1的两边电压不能突变的特性，先使mos管m1的d极和s极导通，之后mos管m1的s极电压通过稳压二极管z1和电阻分压(即电阻r4和电阻r3)使三极管n1导通，从而进一步来控制mos管m1的d极和s极的导通。
46.相比而言，本实用新型的方案，能够自动开启电路，不需要人为开启，无论是电路的开启还是电池的过放断电都不需要人为操作，电路自动完成，使用更加方便；另外，电路中所用元器件更少，电路结构也更简单。并且，经电路测试验证，本实用新型的方案所提供的具有防止电池过放功能的电池放电电路，不需要人为干预，在电池电压到达预设的截止电压时可以完全切断电池的负载。
47.综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
48.以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。