电池保护的制作方法

背景技术：

1、诸如电动牙刷、真空吸尘器和吹风机的消费电器可以由可再充电电池供电。可再充电电池可以在使用期间为器具负载（诸如马达）供电。当不使用时，电池可以再充电。这些操作可以由电池保护电路控制。电池保护电路可以执行各种任务，诸如放电控制、电池充电器检测和充电控制。电池保护电路可以通过控制位于电池和负载或电池充电器之间的一个或多个开关来实现这一点。电池保护电路还可以执行各种保护功能，诸如欠压保护。

技术实现思路

1、在第一方面，本公开提供了一种电池保护系统，包括：电池；负载/充电端口，被配置为耦合到负载或电池充电器；主保护开关，耦合在电池与负载/充电端口之间；次保护开关，耦合在电池与负载/充电端口之间；主保护电路，被配置为感测跨电池的电压并且基于所感测的电压控制主保护开关；以及次保护电路，被配置为感测跨电池的电压并且基于所感测的电压控制次保护开关；其中，主保护电路和次保护电路跨电池并联布置。

2、在现代电子设备中，电池保护系统可能需要包括两个保护电路。主和次保护电路可用于执行各种功能，包括过电流保护、过温保护以及过压和欠压保护。特别地，保护电路可以用于在电池电压下降到低于特定电压时防止电池放电。在现有技术的保护系统中，主保护电路和次保护电路可以串联连接，使得次保护开关耦合在主保护电路和电池之间。在这种布置中，主保护电路通过次保护开关感测电池电压，这意味着不能准确地感测电池电压。这可能导致感测电压的误差，进而可能导致系统发生故障。在本公开的第一方面中，主保护电路和次保护电路可以并联耦合到电池。这允许主保护电路和次保护电路都准确地感测电池电压，这意味着所感测的电池电压不太可能包括误差，并且降低了系统故障的可能性。

3、主保护电路可以跨电池耦合在电池与主保护开关和次保护开关之间。通过将主保护电路耦合到电池和保护开关之间的电路中的点，在电池保护电路和电池之间没有有源设备。这使得电池保护电路能够更准确地感测电池电压。当感测电池电压时，电池保护电路可以考虑诸如电阻器和电容器的无源部件，因为它们是固定的。然而，诸如开关的有源设备可以根据它们的状态改变它们的值。例如，在现有技术已知的一些示例中，主保护电路通过次保护开关感测电池电压。当开关断开和闭合时，这导致电池电压的明显变化。例如，取决于开关状态，0.7v的带隙电压可以被添加到感测电压中或从感测电压中添加出来。次保护电路可以以相同的方式配置。

4、主保护电路可以被配置为检测耦合到负载/充电端口的电池充电器的存在。主保护电路可以包括可以耦合到电池的负极端子的主接地连接。这样，主保护电路可以与电池并联布置，并且次保护开关位于公共接地连接和负载/充电端口之间。

5、主保护电路可以包括耦合到电池的正极端子的电池电压感测连接。主保护电路还可以被配置为经由电池电压感测连接和主接地连接来感测电池电压。主保护电路可以包括用于感测电池电压的两个连接。这些连接可以耦合到正电池端子和负电池端子，以使得能够准确地感测电池电压。次保护电路可以包括以相同方式配置的相应连接。

6、主保护电路可以包括耦合到负载/充电端口的电池充电器检测连接。主保护电路还可以被配置为经由电池充电器检测连接和主接地连接来检测电池充电器。通过跨电池端子耦合两个电池电压感测连接，主保护电路可以更准确地感测电池电压。无源部件可以位于电池保护电路和电池之间，而不会不利地影响电池感测。这些组件可以被精确地补偿。

7、主保护电路可以包括主接地连接，并且次保护电路可以包括次接地连接。主接地连接和次接地连接可以耦合到电池的负极端子。

8、主保护开关可以耦合在电池的第一端子和负载/充电端口的第一端子之间，并且次保护开关可以耦合在电池的第二端子和负载/充电端口的第二端子之间。第一端子可以是正端子，并且第二端子可以是负端子。

9、主保护电路可以是第一集成电路，并且次保护电路可以是第二集成电路。由于当地法规或其他安全要求，可能需要使用两个单独的集成电路（ic）。第二保护电路ic可以包括旁路电路，这意味着主保护电路和次保护电路可以与电池并联连接。因此，第二ic提供次保护电路和旁路电路，使得系统能够使用两个ic准确地感测电池电压，同时还检测电池充电器的存在。

10、主保护电路还可以被配置为当电池电压下降到低于第一阈值电压时断开主保护开关。次保护电路还可以被配置为当电池电压下降到低于第二阈值电压时断开次保护开关。第二阈值电压可以小于第一阈值电压。

11、当电池电压下降到低于第一阈值时，主保护电路可以用于防止电池向负载放电。第一阈值可以是这样的电压：低于该电压，电子设备可能无法有效地操作。当电池达到较低的第二阈值电压时，次保护电路可用于防止电池的电流泄漏。如果电子设备长时间存放而不使用，则可能会发生这种情况。次保护电路防止电池完全耗尽。

12、电池保护系统还可以包括位于电池电压感测连接和电池正极端子之间的电阻器-电容器（rc）网络。这种布置可用于提供滤波或电流限制以保护主保护电路。这种无源元件可以由主保护电路考虑，使得仍然可以准确地感测电池电压。次保护电路也可以利用rc网络。

13、主保护电路可以进一步配置为检测耦合到负载/充电端口的电池充电器的存在，并至少部分地基于电池充电器的存在来控制主保护开关。

14、除了提供欠压电池保护之外，主保护电路可以检测电池充电器的存在并控制主保护开关以控制电池的充电。

15、电池保护系统还可以包括耦合在电池和负载/充电端口之间的旁路电路。在第一模式中，次保护开关可以闭合，并且主保护电路还可以被配置为经由包括次保护开关的主充电器检测电流路径来检测电池充电器的存在。在第二模式中，次保护开关可以断开，并且主保护电路还可以被配置为经由包括旁路电路的次充电器检测电流路径来检测电池充电器的存在。

16、因为主保护电路和次保护电路相对于电池并联布置，所以次保护开关位于主保护电路和负载/充电端口之间。当次保护开关闭合时，可以经由次保护开关在主保护电路和电池充电器之间形成电流回路。这使得主保护电路能够检测电池充电器的存在。然而，当电池电压下降到低于第二阈值时，次保护开关断开。这中断了主保护电路和电池充电器之间的电流回路。为了解决这个问题，旁路电路耦合在电池和负载/充电端口之间。当次保护开关断开时，通过旁路电路形成次充电器检测电流回路，使主保护电路能够检测电池充电器的存在。

17、旁路电路可以包括至少一个旁路电阻器和至少一个旁路开关，并且在第二模式的操作中，至少一个旁路开关可以闭合。第二模式的操作可以是其中电池电压下降到低于欠压阈值的欠压操作模式。旁路电路可以耦合在电池的正极端子和负载/充电端口的负极端子之间。次保护电路可以包括旁路电路。次充电器检测电流路径还可以包括/穿过电池。通过提供具有充当旁路电路的电阻器网络的次保护电路，次保护电路本身提供次充电器检测电流回路，从而降低了电池保护系统的复杂性。

18、主保护电路还可以被配置为当检测到电池充电器时闭合主保护开关，以允许电池充电器对电池充电。

19、该系统可以被配置为在充电期间经由主保护开关和次保护开关形成充电电流回路，并且当次保护开关断开时，电流流过次保护开关的体二极管。开关可以是包括体二极管的晶体管，以使得即使在开关断开时也能够对电池充电。

20、在第二方面，本公开提供了一种操作如上所述的电池保护系统的方法，包括：使用主保护电路感测跨电池的电压；使用次保护电路感测跨电池的电压；基于由主保护电路感测的电压，使用主保护电路来控制主保护开关；以及基于由次保护电路感测的电压，使用次保护电路控制次保护开关。

21、该方法还可以包括当电池电压下降到低于第一阈值电压时，使用主保护电路断开主保护开关。该方法还可以包括当电池电压下降到低于第二阈值电压时，使用次保护电路断开次保护开关。第二阈值电压可以小于第一阈值电压。

22、该方法还可以包括：当次保护开关闭合时，使用主保护电路经由包括次保护开关的主充电器检测电流路径来检测电池充电器的存在；以及闭合主保护开关以使电池能够被充电。

23、该方法还可以包括：当次保护开关断开时，使用主保护电路经由包括旁路电路的次充电器检测电流路径来检测电池充电器的存在；以及闭合主保护开关以使电池能够被充电。

24、在第三方面，本公开提供了一种电子器具，包括如上所述的电池保护系统。

25、电子器具还可以包括：电池充电器对接座，被配置为接收电池充电器并耦合到负载/充电端口；负载，耦合到负载/充电端口；和用户接口，耦合到电池保护系统并且被配置为控制电池向负载的放电。负载可以是电动机。

26、主保护开关可以是两个主保护开关，包括主充电开关和主放电开关。类似地，次保护开关可以是两个次保护开关，包括次充电开关和次放电开关。两个主保护开关可以耦合到主保护电路，并且两个次保护开关可以耦合到次保护电路。充电开关在充电操作期间闭合，放电开关在放电操作期间闭合。充电开关和放电开关可以具有相反的极性，这意味着充电开关阻断在一个方向上流动的电流，并且放电开关阻断在相反方向上流动的电流。开关都包括体二极管，这意味着它们即使在断开时也可以传递在一个方向上流动的电流。

27、电池保护系统可以包括用于对电池进行充电和放电的单个双向电流路径。电流路径可以包括主保护开关和次保护开关。鉴于此，系统可以利用成对的单极晶体管，例如mosfet，或者可以利用双向开关。

28、在本发明的另一方面，公开了一种电池保护系统，其可以被配置为执行电池充电器检测。该系统可以包括充电器检测电路，该充电器检测电路在使用中可以被配置为与电池充电器形成主充电器检测电流回路。充电器检测电路可以形成主保护电路的一部分。主充电器检测电流回路可以是包括主保护电路和次保护开关的电流路径。电池保护系统还可以包括电池保护电路，电池保护电路在电池处于欠压状况时将电池与电池充电器端口断开连接。电池保护电路可以形成次保护电路的一部分。电池保护电路可以被配置为使用次保护开关将电池与电池充电器端口断开连接。当电池从电池充电器端口断开时，主充电器检测电流回路被断开的次保护开关阻断。系统可以进一步被配置为：当电池处于欠压情况时，在充电器检测电路和电池充电器之间提供次充电器检测电流路径，从而使充电器检测电路能够检测电池充电器。次充电器检测电流路径可以包括电池和旁路电路，旁路电路形成次保护电路的一部分，从而避免断开次保护开关。

29、电池保护系统在较小的电子设备中可能特别有用，例如口腔护理设备（例如，电动牙刷）。另选地，它也可用于其他电子器具，包括地板护理器具（例如，棒式真空吸尘器）或护发器具（例如，吹风机）。