一种电池保护电路及扫地机的制作方法

1.本实用新型实施例涉及电池制造技术，尤其涉及一种电池保护电路及扫地机。


背景技术：

2.随着科技的发展和人民经济水平的提高，人民对于生活品质的要求越来越高，扫地机因为其方便、智能等优点，在千家万户中流行起来。
3.为了提高扫地机的安全性，研发人员需要为扫地机所用电池设计一系列的保护电路。但目前的保护电路可靠性较差。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种电池保护电路及扫地机，以提高了保护电路的工作效率，达到了电池保护电路更加安全可靠的效果。
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种电池保护电路，该电池保护电路包括：第一保护电路，所述第一保护电路包括第一控制模块、正充放电端口、负充放电端口、第一mos管、第二mos管、第一电阻和第一二极管；所述第一控制模块包括充电控制端口、放电控制端口和至少两个电池连接端口；电池的正极和负极之间串接至少一节电芯，至少两个所述电池连接端口分别对应连接所述电芯的两端；所述第一mos管的控制端与所述第一控制模块的放电控制端口电连接，所述第二mos管的控制端与所述第一控制模块的充电控制端口电连接，所述第一mos管和所述第二mos管依次串联于接地端与所述负充放电端口之间，所述接地端连接所述电池的负极，所述正充放电端口与所述电池的正极电连接；所述第一mos管与所述第二mos管的连接点连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述接地端；所述第一二极管连接于所述正充放电端口和所述负充放电端口之间，所述第一控制模块用于根据所述电芯两端的电压差与第一预设电压值的相对关系控制所述第一mos管和所述第二mos管导通或者关断，其中，第一预设电压值包括第一过充电压值和第一过放电压值。
6.可选地，所述电池保护电路还包括：第二电阻，所述第二电阻串联于所述第一mos管的第一端与所述接地端之间，所述第二电阻的阻值小于所述第一电阻的阻值。
7.可选地，所述第一控制模块包括过流检测端口，所述过流检测端口与所述第一mos管的第一端电连接，所述第一控制模块还用于根据所述第一mos管的第一端的电压控制所述第一mos管和所述第二mos管的导通或者关断。
8.可选地，所述第一保护电路还包括：至少一个第一电容，至少一个所述第一电容串联于所述正充放电端口和所述负充放电端口之间。
9.可选地，所述第一保护电路还包括过温保护单元，所述第一控制模块包括保护端口和调节端口，所述过温保护单元包括热敏电阻、第一调节电阻和第二调节电阻，所述热敏电阻与所述第一调节电阻并联于所述保护端口与所述接地端之间，所述第二调节电阻串联于所述调节端口与所述保护端口之间，其中，所述热敏电阻用于采集所述电池的温度；所述
第一控制模块还用于根据所述电池保护电路的温度控制所述第一mos管和所述第二mos管导通或者关断。
10.可选地，所述过温保护单元还包括扩展接口，所述扩展接口与外设热敏电阻连接，其中，所述外设热敏电阻用于测量所述电芯的温度。
11.可选地，所述电池保护电路还包括第二保护电路，所述第二保护电路包括第二控制模块、第一熔断器和第三mos管，所述第二控制模块的电池连接端口分别与所述电芯的两端电连接；所述第一熔断器串联于所述电池的正极与所述正充放电端口之间，所述第三mos管的第一端接地，所述第三mos管的第二端与所述第一熔断器的控制端电连接，所述第三mos管的控制端与所述第二控制模块的过充电控制端口电连接，所述第二控制模块用于在所述电芯两端的电压差与第二预设电压值之间的相对关系控制所述第三mos管导通或者关断。
12.可选地，所述第二预设电压值大于所述第一过充电压值。
13.可选地，所述第一保护电路还包括：第二熔断器，所述第二熔断器串联于电池的正极与所述正充放电端口之间。
14.第二方面，本实用新型实施例还提供了一种扫地机，该扫地机包括前述电池保护电路和电池。
15.本实用新型实施例提供的电池保护电路和扫地机，第一控制模块经至少两个电池连接端口采集电池电芯的电压，并对采集到的电芯电压进行分析确定电池是否处于过充或过放的状态，并在电池处于过充或过放状态的情况下对应控制mos管关断，中断充放电，此外第一二极管的设置可以减少充放电转换的反应时间，实现了对电池的过充过放保护，还进一步优化了电池的充放电功能，提高了保护电路的工作效率，达到了电池保护电路更加安全可靠的效果。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例提供的一种电池保护电路的电路图；
17.图2为本实用新型实施例提供的另一种电池保护电路的电路图；
18.图3为本实用新型实施例提供的又一种电池保护电路的电路图；
19.图4为本实用新型实施例提供的又一种电池保护电路的电路图；
20.图5为本实用新型实施例提供的又一种电池保护电路的电路图；
21.图6为本实用新型实施例提供的又一种电池保护电路的电路图。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
23.本实用新型实施例提供了一种电池保护电路，图1为本实用新型实施例提供的一种电池保护电路的电路图，参照图1，该电池保护电路，包括：第一保护电路101，第一保护电路101包括第一控制模块102、正充放电端口p 、负充放电端口p
‑
、第一mos管q1、第二mos管q2、第一电阻r1和第一二极管d1；第一控制模块102包括充电控制端口co、放电控制端口do
和至少两个电池连接端口vc；电池的正极和负极之间串接有至少一节电芯，至少两个电池连接端口分别对应连接电芯的两端；第一mos管q1的控制端与第一控制模块102的放电控制端口do电连接，第二mos管q2的控制端与第一控制模块102的充电控制端口co电连接，第一mos管q1和第二mos管q2依次串联于接地端与负充放电端口p
‑
之间，接地端连接电池的负极，正充放电端口p 与电池的正极电连接；第一mos管q1与第二mos管q2的连接点连接第一电阻r1的一端，第一电阻r1的另一端连接接地端；第一二极管d1连接于正充放电端口p 和负充放电端口p
‑
之间，第一控制模块102用于根据电芯两端的电压差与第一预设电压值的相对关系控制第一mos管q1和第二mos管q2的导通或者关断。
24.具体地，电池包括多节电芯，第一保护电路101是对电池进行充放电保护和温度保护的保护电路，可以采集各电芯的电压判断电池的状态，在电池出现过充电或过放电的时候，控制充放电电路断开，以实现保护电池的目的。正充放电端口p 可以与负载或充电器的正极电连接，对应的，负充放电端口p
‑
可以与负载或充电器的负电连接，正充放电端口p 和负充放电端口p
‑
可以实现电池的放电或者充电。第一mos管q1与第二mos管q2依次串联于接地端与负充放电端口p
‑
之间，第一控制模块102的充电控制端口co与第一mos管q1的控制端电连接，第一控制模块102的充电控制端口co与第二mos管q2控制端电连接。第一控制模块102可以根据采集到的每一节电芯的电压判断电池是否过充电或过放电。若电芯的电压低于过放电保护电压值，则表明电池过放电，此时第一控制模块102由放电控制端口do输出关断信号，控制第一mos管q1保持关断，直至电芯电压恢复至过放电保护电压值以上，第一控制模块102才由放电控制端口do输出导通信号，控制第一mos管q1导通。若电芯的电压高于过充电保护电压值，则表明电池过充电，此时第一控制模块102由充电控制端口co输出关断信号，控制第二mos管q2保持关断，直至电芯电压恢复至过充电保护电压值以下，第一控制模块102才由充电控制端口co输出导通信号，控制第二mos管q2导通。第一预设电压值包括第一过充电压值和第一过放电压值，第一过充电压值为第一控制模块102的过充电保护电压，是电芯充电时的最高安全电压，若电芯电压达到了第一过充电压值仍继续充电，将会造成电芯损坏；第一过放电压值为第一控制模块102的过放电保护电压，是电芯放电时的最高安全电压，若电芯电压达到了第一过放电压值仍继续充电，也会造成电芯损坏。电池保护电路还包括检测端口，检测端口与负充放电端口p
‑
电连接，用于检测负充放电端口p
‑
的连接状态，连接状态包括连接负载、连接充电器和未连接。
25.示例性地，在电池放电的过程中，放电电流由电池的正极流至电池保护电路正充放电端口p ，经过负载之后从负充放电端口p
‑
回到电池保护电路，再依次经过导通的第二mos管q2、第一mos管q1和接地端回到电池的负极。在这个过程中，第一控制模块102的电池连接端口与电池电芯的两端电连接，分别采集各单节电芯两端的电压差并进行分析，一旦电池中任一电芯的电压低于第一过放电压值，第一控制模块102则控制第一mos管q1断开，中止放电，直至检测端检测到负充放电端口p
‑
连接充电器或直至电池连接端口采集到的电池中所有电芯的电压均高于第一过放电压值，第一控制模块102则控制第一mos管q1导通。另一方面，在电池充电的过程中，充电电流由负充放电端口p
‑
进入电池保护电路，并依次经过第二mos管q2、第一mos管q1和接地端进入电池的负极，经过电池之后充电电流从电池的正极流出，由电池保护电路的正充放电端口p 回到充电器。在这个过程中，第一控制模块102的电池连接端口与电池电芯的两端电连接，时刻采集各单节电芯两端的电压差并进行
分析，一旦电池中任一电芯的电压高于第一过充电压值，第一控制模块102则控制第二mos管q2断开，中止充电，直至检测端检测到负充放电端口p
‑
连接负载或直至电池连接端口采集到的电池中所有电芯的电压均高于第一过充电压值，第一控制模块102则控制第二mos管q2导通。
26.本实施例提供的电池保护电路，第一控制模块经至少两个电池连接端口采集电池电芯的电压，并对采集到的电芯电压进行分析确定电池是否处于过充或过放的状态，并在电池处于过充或过放状态的情况下对应控制mos管关断，中断充放电，此外第一二极管的设置可以减少充放电转换的反应时间，实现了对电池的过充过放保护，还进一步优化了电池的充放电功能，提高了保护电路的工作效率，达到了电池保护电路更加安全可靠的效果。
27.继续参照图1，在上述实施例的基础上，可选地，该电池保护电路还包括：第二电阻r2，第二电阻r2串联于第一mos管q1的第一端与接地端之间，第二电阻r2的阻值小于第一电阻r1的阻值。
28.具体地，第二电阻r2的阻值远远小于第一电阻r1，示例性地，第二电阻r2与第一电阻r1的阻值可以分别为15mω和1mω，在充放电过程中，可以保证控制充放电电流几乎均由第二电阻r2所在支路流过，几乎不流过第一电阻r1所在支路。另外，在第一mos管q1因过放断开后，第一电阻r1可以有小电流通过，以实现电芯电压的回升，恢复第一mos管q1的导通。
29.本实施例提供的电池保护电路，设置了第二电阻的阻值小于第一电阻，控制了充放电过程中电流流经的电路，实现了对电池的过充过放保护，达到保护电路更加安全可靠的效果。
30.图2为本实用新型实施例提供的另一种电池保护电路的电路图，在上述实施例的基础上，可选地，第一控制模块102包括过流检测端口vini，过流检测端口vini与第一mos管q1的第一端电连接，第一控制模块102还用于根据第一mos管q1的第一端的电压控制第一mos管q1的导通或者关断。
31.具体地在电池充放电的过程中，第一控制模块102经过流检测端口vini采集流过第二电阻r2的电流，并根据流过第二电阻r2的电流判断电池是否出现充电过流或放电过流，第一控制模块102并在电池出现放电过流的时候控制第一mos管q1关断，使放电中止，第一控制模块102还在电池出现充电过流的时候控制第二mos管q2关断，使充电中止。
32.本实施例提供的电池保护电路，第一控制模块设置有过流检测端口，可以检测电池是否出充电过流或放电过流，进而控制mos管的导通或关断，实现对电池充电过流和放电过流的保护，进一步提高了保护电路的可靠性。
33.继续参照图2，在上述实施例的基础上，可选地，第一保护电路101还包括：至少一个第一电容c1，至少一个第一电容c1串联于正充放电端口p 和负充放电端口p
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之间。
34.具体地，第一电容c1可以防止连接充电器时，瞬时充电电流造成的电池或电路元件损坏，进一步提高电池和电池保护电路的可靠性，延长电池和电池保护电路的寿命，达到电路安全可靠的效果。
35.图3为本实用新型实施例提供的又一种电池保护电路的电路图，参照图3，在上述实施例的基础上，可选地，第一保护电路101还包括过温保护单元301，第一控制模块102包括保护端口rtv和调节端口rts，过温保护单元301包括热敏电阻ntc、第一调节电阻rn1和第二调节电阻rn2，热敏电阻ntc与第一调节电阻rn1并联于保护端口rtv与接地端之间，第二
调节电阻rn2串联于调节端口rts与保护端口rtv之间，其中，热敏电阻ntc用于采集电池的温度；第一控制模块102还用于根据电池保护电路的温度控制第一mos管q1和第二mos管q2的导通或者关断。
36.具体地，热敏电阻ntc可以根据电池的温度变化改变自身阻值，第一控制模块102根据保护端口rtv和控制端口的电压值判断电池的温度与预设温度的相对关系，预设温度包括充电预设温度和放电预设温度，充电预设温度为电池可以正常充电的最高的温度值，当充电过程中的电池温度超过充电预设温度时电池将会造成损坏，示例性地，充电预设温度可以为50℃。相似的，放电预设温度为电池可以正常放电的最高的温度值，当放电过程中的电池温度超过放电预设温度时电池将会造成损坏，示例性地，放电预设温度可以为70℃。预设温度可以通过改变第一调节电阻rn1的阻值和第二调节电阻rn2的阻值来改变。
37.示例性地，过温保护单元301的热敏电阻ntc时刻检测电池的温度并根据电池的温度变化改变阻值，第一控制模块102根据保护端口rtv和调节端口rts的电压值判断电池的温度与预设温度的关系，当充电过程中的电池温度超过充电预设温度时，第一控制模块102控制第二mos管q2关断，使电池停止充电，起到充电过温保护的作用。当放电过程中的电池温度超过放电预设温度时，第一控制模块102控制第一mos管q1关断，使电池停止放电，起到放电过温保护的作用。
38.本实施例提供的电池保护电路，设置有过温保护单元，热敏电阻可以检测电池的充放电温度，第一调节电阻和第二调节电阻可以调整充电预设温度和放电预设温度，在电池的充电温度超过充电预设温度时，第一控制模块断开充电电路，在电池的放电温度超过放电预设温度时，第一控制模块断开放电电路，实现了电池的充放电过温保护，达到了提高电池充放电安全性的效果。
39.继续参照图3，在上述实施例的基础上，可选地，过温保护单元301还包括扩展接口ntc1，扩展接口ntc1与外设热敏电阻连接，其中，外设热敏电阻用于测量电芯的温度。
40.具体地，外设热敏电阻ntc设置于电芯，可以根据电芯的温度改变阻值。第一控制模块102可以根据电芯温度与预设温度的相对关系控制第一mos管q1和第二mos管q2的导通和关断，实现了对电芯温度的检测和对电池的保护，达到了提高电池安全性的效果。
41.图4本实用新型实施例提供的又一种电池保护电路的电路图，参照图4，在上述实施例的基础上，可选地，该电池保护电路包括：第二保护电路401，第二保护电路401包括第二控制模块402、第一熔断器403和第三mos管q3，第二控制模块402的电池连接端口vc6、vc7、vc8、vc9、vc10和vc11分别与电芯的两端电连接；第一熔断器403串联于电池的正极与正充放电端口p 之间，第三mos管q3的第一端接地，第三mos管q3的第二端与第一熔断器403的控制端电连接，第三mos管q3的控制端与第二控制模块402的过充电控制端口co2电连接，第二控制模块402用于在电芯两端的电压差与第二预设电压值之间的相对关系控制第三mos管q3导通或者关断。
42.具体地，第二控制模块402与电芯的正负极电连接，可以采集各个电芯两端的电压，并根据电芯电压与第二预设电压值之间的关系控制第三mos管q3导通或关断，其中，第二预设电压值高于第一过充电压值，可以保证在第一保护电路101的过充保护失效的时候，第二保护电路401再起作用。第一熔断器403的控制端与第三mos管q3的第二端电连接，第一熔断器403可以根据控制端的控制信号发生熔断。在电池正常工作的过程中，第三mos管q3
保持关断，即第一熔断器403的控制端没有电流信号，第一熔断器403的第一端与第二端之间导通。此外，第一控制模块102包括第一过充延时端口、过放延时端口和过流延时端口，过充延时端口toc、过放延时端口tec和过流延时端口tod分别经第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4与接地端连接，可以起到保护延时的作用，延迟的时间分别与各电容的参数有关。第三mos管的控制端经第五电容c5与接地端连接，可以起到二级过充保护延时的作用，二级过充延迟的时间也与第五电容c5的参数有关。
43.示例性地，在电池充电的过程中，第一控制模块102的电池连接端口与电池电芯的两端电连接，第二控制模块402的电池连接端口也与电池电芯的两端电连接，第一控制模块102和第二控制模块402均时刻采集各单节电芯两端的电压差并进行分析。电池中至少一个电芯的电压超过第一预设电压时，第一控制模块102控制第二mos管q2关断，中止电池充电。若第一控制模块102失效，在电池中至少一个电芯的电压超过第一预设电压时，第一控制模块102不控制第二mos管q2关断，则在电池中至少一个电芯的电压超过第二预设电压时，第二控制模块402控制第三mos管q3导通，此时有电流流过第三mos管q3，第一熔断器403的控制端有电流信号使得第一熔断器403发生熔断，实现了对电池的二级过充保护，进一步提高了电池保护电路的可靠性，和电池的安全性。
44.继续参照图4，在上述实施例的基础上，可选地，第一控制模块102为cm1041芯片，第二控制模块402为cm1250芯片。
45.本实施例提供的电池保护电路的电路图，设置的gm1041芯片和cm1250芯片数据处理速度快，价格低，实现了对电池的充放电保护的同时降低了电路成本，达到了提高电池保护电路的经济性和效率的效果。
46.图5为本实用新型实施例提供的又一种电池保护电路的电路图，参照图5，在上述实施例的基础上，可选地，第一保护电路101还包括：第二熔断器501，第二熔断器501串联于电池的正极与正充放电端口p 之间。
47.具体地，在需要二级保护的时候，用户可以控制第二熔断器501断开，再将第二保护电路401中的第一熔断器403的第二端502与正充放电端口p 连接，即可实现二级保护功能的增加，用户可以根据自己的实际需要进行增添第二保护电路，达到了电路适应范围更广的效果。
48.图6为本实用新型实施例提供的又一种电池保护电路的电路图，参照图6，作为前述实施例的替换方案，可选地，第一保护电路101还包括：第一开关601，所述第一开关601的第一端连接所述正充放电端口p ，所述第一开关601的第二端连接所述电池的正极，所述第一开关601的第三端连接所述第一熔断器。
49.具体地，第一开关为具有选择功能的开关，第一开关的第一端的触头可以选择与第二端或第三端连接。
50.示例性地，用户可以通过调节第一开关601的连接方式对应设置电池保护电路是否具有二级保护功能，当第一开关601第一端的触头与第三端连接时，此时正充放电端口p 与第二保护电路401连接，电池保护电路具有二级保护功能，当第一开关601的触头与第二端连接时，此时正充放电端口p 与第二保护电路401之间断开连接，电池保护电路不具有二级保护功能。
51.本实施例提供的一种电池保护电路，设置有第一开关，第一开关可以选择充放电
是否接入二级保护，实现了二级保护的接入和断开，用户可以根据自己的实际需要进行选择，达到了电路适应范围更广的效果。
52.本实用新型实施例还提供了一种扫地机。该扫地机包括前述实施例任一的电池保护电路和电池，可以实现对扫地机电池的保护，达到了提高扫地机寿命的效果。
53.本实施例提供的电池保护电路和扫地机，设置有第一控制模块，可以检测电芯电压和充放电电流，根据电芯电压和充放电电流控制mos管的导通或关断，过温保护单元可以检测电池的温度，根据温度控制控制mos管的导通或关断，在第一保护电路失效时，第二保护电路可以起到二级过充保护作用，实现了对电池的过充过放保护、过流保护和温度保护，提高了电池的安全性，延长了电池的寿命，还提高了保护电路的可靠性。
54.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。