帶自動進(jìn)入低功耗及喚醒的電池保護(hù)模塊的制作方法
【專利摘要】一種帶自動進(jìn)入低功耗及喚醒的電池保護(hù)模塊，電連接在鋰電池組（9）與充電器（5）和/或負(fù)載（6）之間，由單片機(jī)（1）控制，包括一個包含低壓差線性穩(wěn)壓器（7）的鋰電池管理模塊（2）、充電隔離與充電激活模塊（3）、放電狀態(tài)判斷和放電激活模塊（4），由所述的單片機(jī)（1）控制鋰電池管理模塊（2），通過充電激活電路經(jīng)充電隔離與充電激活模塊（3）與充電器（5）正端連接；所述的鋰電池管理模塊（2）通過放電激活電路經(jīng)放電狀態(tài)判斷和放電激活模塊（4）連接充電器（5）負(fù)端，電流流過精密電阻（RS1），形成電壓信號，單片機(jī)（1）采集通過放大的電壓信號，判斷鋰電池組（9）的放電情況。本實(shí)用新型可分別針對電動工具的不同的狀態(tài)做出不同的管理，不工作時，低功耗，插入充電器或者帶負(fù)載的瞬間，會激活低壓差線性穩(wěn)壓器，保證單片機(jī)正常工作。
【專利說明】帶自動進(jìn)入低功耗及喚醒的電池保護(hù)模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及帶自動進(jìn)入低功耗及喚醒的電池保護(hù)模塊，用于電動工具保護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及電鉆，電剪刀，剪草機(jī)的安全使用領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]近年來，隨著動力型鋰電池各項(xiàng)新技術(shù)的不斷開發(fā)和應(yīng)用，鋰電池的高功率性能和安全可靠性等方面已有了很大的改進(jìn)，繼而帶動電動工具的市場快速的發(fā)展。隨著越來越多鋰電池型電動工具進(jìn)入市場，問題也就如雨后春筍般接踵而來，耗電太大就是比較突出的問題。如果耗電太大，不僅會影響電動工具使用時間的長短，還會對電池本身造成很大的損害。
[0003]目前市場上流行的主要有以下幾種針對電動工具電池的保護(hù)方案:
[0004]I)采用硬件保護(hù)芯片，在鋰電池組正端加充電保護(hù)模塊，在鋰電池組負(fù)端加放電保護(hù)模塊；
[0005]2)采用單片機(jī)保護(hù)方案；
[0006]3)集成電路保護(hù)方案；
[0007]但是這些方案的都有一定的局限性，不能完全滿足電動工具下述三種狀態(tài)下電動
工具安全可靠:
[0008]狀態(tài)I)靜態(tài)模式即不工作模式，這種狀態(tài)對電動工具來說是維持時間最長的一種狀態(tài)，所以在此狀態(tài)下的耗電必須非常的低；
[0009]狀態(tài)2)放電模式，電動工具處于使用情況下；
[0010]狀態(tài)3)充電模式,處于對電動工具電池充電模式。
[0011]為滿足產(chǎn)業(yè)追求的更高要求，有必要提供一種新的技術(shù)方案。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0012]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于:提供一種帶自動進(jìn)入低功耗及喚醒的電池保護(hù)模塊，以克服上述現(xiàn)有的技術(shù)缺點(diǎn)，提供一種更安全、經(jīng)濟(jì)、高效、超低功耗、抗干擾能力強(qiáng)的電動工具控制保護(hù)方案，促使產(chǎn)品在使用過程中更安全、更可靠、大大的加長使用壽命O
[0013]本實(shí)用新型通過下述方案解決所述的技術(shù)問題:一種帶自動進(jìn)入低功耗及喚醒的電池保護(hù)模塊，電連接在鋰電池組與充電器和/或負(fù)載之間，由單片機(jī)控制，包括一個包含一個低壓差線性穩(wěn)壓器的鋰電池管理模塊、充電隔離與充電激活模塊、放電狀態(tài)判斷和放電激活模塊，由所述的單片機(jī)控制鋰電池管理模塊，通過充電激活電路經(jīng)充電隔離與充電激活模塊與充電器正端連接；所述的鋰電池管理模塊通過放電激活電路經(jīng)放電狀態(tài)判斷和放電激活模塊連接充電器負(fù)端，電流流過精密電阻RS1，形成電壓信號，單片機(jī)采集通過放大的電壓信號，判斷鋰電池組的放電情況。
[0014]本實(shí)用新型針對電動工具的上述三種狀態(tài)的判斷都是由單片機(jī)去判斷，可分別針對不同的狀態(tài)做出不同的管理，在放電模式狀態(tài)和充電模式狀態(tài)下正常工作，不工作時，低耗電，本實(shí)用新型插入充電器或者帶負(fù)載的情況下，會激活低壓差線性穩(wěn)壓器，保證單片機(jī)正常工作。
[0015]在上述方案基礎(chǔ)上，所述的鋰電池管理模塊由一個低壓差線性穩(wěn)壓器，PNP三極管Ql和第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3構(gòu)成低壓差線性穩(wěn)壓器的開關(guān)控制電路，以及由NPN三極管Q2、第四電阻R4和第五電阻R5構(gòu)成放大器，鋰電池組的正端經(jīng)第一電阻Rl與PNP三極管Ql的發(fā)射極連接，PNP三極管Ql的基極經(jīng)第三電阻R3連接NPN三極管Q2的集電極，所述PNP三極管Ql的集電極連接所述的低壓差線性穩(wěn)壓器正端，所述的低壓差線性穩(wěn)壓器的負(fù)端連接鋰電池組的負(fù)端并與NPN三極管Q2的發(fā)射極電連接，NPN三極管Q2的基極通過精密電阻RSl連接單片機(jī)，通過單片機(jī)對鋰電池組使用狀態(tài)判斷，控制低壓差線性穩(wěn)壓器的關(guān)斷，繼而控制鋰電池管理模塊自動進(jìn)入低功耗模式；進(jìn)入低功耗模式鋰電池管理模塊通過充電激活模塊或者放電激活模塊保護(hù)線路，從而達(dá)到保護(hù)鋰電池組；在充電狀態(tài)，通過第二功率二極管(D2)和第四電阻(R4)控制NPN三極管(Q2)通和斷，通過NPN三極管(Q2 )的斷和通，控制PNP三極管(Ql)的電源。[0016]在上述方案基礎(chǔ)上，所述的低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出電壓為3.3V。
[0017]在上述方案基礎(chǔ)上，所述的NPN三極管Q2的基極與充電激活電路連接，該充電激活電路由與NPN三極管Q2的基極連接的第四電阻R4、第一功率二極管Dl及由第五電阻R5和第六電阻R6構(gòu)成，通過第二功率二極管D2的隔離，從充電器的正端引出檢測信號，通過充電器的插拔情況，判斷充電情況。
[0018]在上述方案基礎(chǔ)上，在所述的第二功率二極管D2與鋰電池組的正端串聯(lián)有充電保護(hù)模塊。
[0019]在上述方案基礎(chǔ)上，通過對電流在精密電阻RSl上形成的電壓信號經(jīng)運(yùn)算放大比較器放大處理，由單片機(jī)判斷帶載情況。
[0020]在上述方案基礎(chǔ)上，由所述的NPN三極管Q2、第四電阻R4、第一功率二極管Dl及第五電阻R5構(gòu)成放電激活電路，接入負(fù)載的瞬間，會激活所述的低壓差線性穩(wěn)壓器，單片機(jī)正常工作，整個保護(hù)系統(tǒng)正常工作。
[0021]在上述方案基礎(chǔ)上，在負(fù)載與鋰電池組的負(fù)端串聯(lián)有放電保護(hù)模塊。
[0022]本實(shí)用新型的優(yōu)越性在于:采用本實(shí)用新型控制的電動工具在不使用的情況下，功耗會降到非常低的水平，減少了充電次數(shù)，防止電池爆炸，延長了電池的使用壽命。通過充電器和/或負(fù)載的插、拔，激活充電、放電功能，具有喚醒功能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型保護(hù)模塊的電路框圖；
[0024]圖2為鋰電池管理模塊電路圖；
[0025]圖3為鋰電池管理模塊通過充電激活和充電隔離與充電與器電連接的電路圖，其中，虛線框內(nèi)為充電激活和充電隔離；
[0026]圖4為虛線框內(nèi)為放電狀態(tài)判斷和放電激活電路圖；
[0027]圖中標(biāo)號說明，
[0028]I——單片機(jī)；2——鋰電池管理模塊；[0029]3——充電隔離與充電激活模塊；31——充電保護(hù)模塊；
[0030]4——放電狀態(tài)判斷和放電激活模塊；41——放電保護(hù)模塊；
[0031]5——充電器；6——負(fù)載；
[0032]7—低壓差線性穩(wěn)壓器；8—運(yùn)算放大比較器；
[0033]9——鋰電池組；
[0034]Ql——PNP三極管；Q2——NPN三極管；
[0035]Rl-第一電阻；R2-第二電阻；
[0036]R3——第三電阻；R4——第四電阻；
[0037]R5——第五電阻；R6——第五電阻；
[0038]RSl-精密電阻；
[0039]Dl——第一功率二極管；D2——第二功率二極管。
【具體實(shí)施方式】
[0040]參閱圖1為本實(shí)用新型保護(hù)模塊的電路框圖和圖2為鋰電池管理模塊電路圖，本實(shí)用新型帶自動進(jìn)入低功耗及喚醒的電池保護(hù)模塊至少包括有3個部分，鋰電池管理模塊2，充電隔離與充電激活模塊3，放電狀態(tài)判斷和放電激活模塊4。
[0041]如圖1所示，一種帶自動進(jìn)入低功耗及喚醒的電池保護(hù)模塊，電連接在鋰電池組9與充電器5和/或負(fù)載6之間，由單片機(jī)控制，包括一個包含一個低壓差線性穩(wěn)壓器7的鋰電池管理模塊2、充電隔離與充電激活模塊3、放電狀態(tài)判斷和放電激活模塊4，由所述的單片機(jī)I控制鋰電池管理模塊2，通過充電激活電路經(jīng)充電隔離與充電激活模塊3與充電器5正端連接；所述的鋰電池管理模塊2通過放電激活電路經(jīng)放電狀態(tài)判斷和放電激活模塊4連接充電器5負(fù)端，電流流過精密電阻RSl，形成電壓信號，單片機(jī)I采集通過放大的電壓信號，判斷鋰電池組9的放電情況。插入充電器或者帶負(fù)載的情況下，會激活穩(wěn)壓器，單片機(jī)正常工作。
[0042]如圖2所示，所述的鋰電池管理模塊2由一個低壓差線性穩(wěn)壓器7，PNP三極管Ql和第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3構(gòu)成低壓差線性穩(wěn)壓器7的開關(guān)控制電路，以及由NPN三極管Q2、第四電阻R4和第五電阻R5構(gòu)成另一開關(guān)電路，鋰電池組9的正端經(jīng)第一電阻Rl與PNP三極管Ql的發(fā)射極連接，PNP三極管Ql的基極經(jīng)第三電阻R3連接NPN三極管Q2的集電極，所述PNP三極管Ql的集電極連接所述的低壓差線性穩(wěn)壓器7正端，所述的低壓差線性穩(wěn)壓器7的負(fù)端連接鋰電池組9的負(fù)端并與NPN三極管Q2的發(fā)射極電連接，NPN三極管Q2的基極通過精密電阻RSl連接單片機(jī)I，通過單片機(jī)I對鋰電池組9使用狀態(tài)判斷，控制低壓差線性穩(wěn)壓器7的關(guān)斷，繼而控制鋰電池管理模塊2自動進(jìn)入低功耗模式；進(jìn)入低功耗模式鋰電池管理模塊2通過充電激活模塊或者放電激活模塊保護(hù)鋰電池組，實(shí)現(xiàn)保護(hù)喚醒功能；在充電狀態(tài)，通過第二功率二極管D2和第四電阻R4控制NPN三極管Q2通和斷，通過NPN三極管Q2的斷和通，可以控制PNP三極管Ql的電源。
[0043]所述的低壓差線性穩(wěn)壓器7的輸出電壓為3.3V，為低電壓低功耗狀態(tài)。
[0044]充電器5不存在的情況下，同時單片機(jī)I沒有檢測到電流信號，這種狀態(tài)維持一定分鐘以上，單片機(jī)I控制穩(wěn)壓器關(guān)斷電源，系統(tǒng)進(jìn)入超低功耗模式。
[0045]如圖3所示，所述的NPN三極管Q2的基極與充電激活電路連接，該充電激活電路由與NPN三極管Q2的基極連接的第四電阻R4、第一功率二極管Dl及由第五電阻R5和第六電阻R6構(gòu)成，通過第二功率二極管D2的隔離，從充電器5的正端引出檢測信號，通過充電器5的插拔情況，判斷充電情況。本實(shí)施例中，在所述的隔離功能的第二功率二極管D2與鋰電池組9的正端串聯(lián)有目前常用的充電保護(hù)模塊31。
[0046]如圖4所示，通過對電流在精密電阻RSl上形成的電壓信號經(jīng)運(yùn)算放大比較器8放大處理，由單片機(jī)I判斷帶載情況。由所述的NPN三極管Q2、第四電阻R4、第一功率二極管Dl及第五電阻R5構(gòu)成放電激活電路，帶負(fù)載6的情況下，會激活所述的低壓差線性穩(wěn)壓器7，單片機(jī)正常工作，整個保護(hù)系統(tǒng)正常工作。本實(shí)施例中，在負(fù)載6與鋰電池組9的負(fù)端串聯(lián)有放電保護(hù)模塊41，在連接負(fù)載6的瞬間，通過NPN三極管Q2控制低壓差線性穩(wěn)壓器7的輸出情況，然后通過運(yùn)算放大比較器8，對電流信號通過轉(zhuǎn)換成電壓信號，再進(jìn)過放大處理，反饋給單片機(jī)1，單片機(jī)I通過電壓信號，判斷放電電流情況。
[0047]本實(shí)用新型用于電動工具的鋰電池保護(hù)，帶有自動進(jìn)入低功耗及喚醒功能，保護(hù)整個系統(tǒng)正常工作。
[0048]本實(shí)用新型提供了一種更安全、經(jīng)濟(jì)、高效、超低功耗、抗干擾能力強(qiáng)的電動工具控制保護(hù)方案，促使產(chǎn)品在使用過程中更安全、更可靠、大大的加長使用壽命。
[0049]本實(shí)用新型具體工作如下:
[0050]首先，本實(shí)用新型包括三種狀態(tài)。狀態(tài)I)靜態(tài)模式即不工作模式，這種狀態(tài)對電動工具來說是維持時間最長的一種狀態(tài)，所以在此狀態(tài)下的耗電必須非常的低；狀態(tài)2)放電模式，電動工具處于使用情況下；狀態(tài)3)充電模式，處于對電動工具電池充電模式。其次，三種狀態(tài)的判斷都是單片機(jī)I去判斷，分別針對不同的狀態(tài)做出不同的管理。保證在放電模式狀態(tài)和充電模式狀態(tài)下正常工作。
[0051]電動工具在不使用的情況下，功耗會降到非常低的水平，減少了充電次數(shù)，防止電池爆炸，延長了電池的使用壽命。本實(shí)用新型帶有自動進(jìn)入低功耗及喚醒的電池保護(hù)功能。
【權(quán)利要求】
1.一種帶自動進(jìn)入低功耗及喚醒的電池保護(hù)模塊，電連接在鋰電池組(9)與充電器(5)和/或負(fù)載(6)之間，由單片機(jī)(I)控制，其特征在于:包括一個包含低壓差線性穩(wěn)壓器(7)的鋰電池管理模塊(2)、充電隔離與充電激活模塊(3)、放電狀態(tài)判斷和放電激活模塊(4)，由所述的單片機(jī)(I)控制鋰電池管理模塊(2)，通過充電激活電路經(jīng)充電隔離與充電激活模塊(3 )與充電器(5 )正端連接；所述的鋰電池管理模塊(2 )通過放電激活電路經(jīng)放電狀態(tài)判斷和放電激活模塊(4)連接充電器(5)負(fù)端，電流流過精密電阻(RS1)，形成電壓信號，單片機(jī)(I)采集通過放大的電壓信號，判斷鋰電池組(9)的放電情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶自動進(jìn)入低功耗及喚醒的電池保護(hù)模塊，其特征在于:所述的鋰電池管理模塊(2)由一個低壓差線性穩(wěn)壓器(7)，PNP三極管(Ql)和第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)構(gòu)成低壓差線性穩(wěn)壓器(7)的開關(guān)電路，由NPN三極管(Q2)、第四電阻(R4)和第五電阻(R5)構(gòu)成另一開關(guān)電路，鋰電池組(9)的正端經(jīng)第一電阻(Rl)與PNP三極管(Ql)的發(fā)射極連接，PNP三極管(Ql)的基極經(jīng)第三電阻(R3)連接NPN三極管(Q2)的集電極，所述PNP三極管(Ql)的集電極連接所述的低壓差線性穩(wěn)壓器(7)正端，所述的低壓差線性穩(wěn)壓器(7)的負(fù)端連接鋰電池組(9)的負(fù)端并與NPN三極管(Q2)的發(fā)射極電連接，NPN三極管(Q2)的基極通過精密電阻(RSl)連接單片機(jī)(1)，通過單片機(jī)(I)對鋰電池組(9)使用狀態(tài)判斷，控制低壓差線性穩(wěn)壓器(7)的關(guān)斷，繼而控制鋰電池管理模塊(2)自動進(jìn)入低功耗模式；進(jìn)入低功耗模式鋰電池管理模塊(2)通過充電激活模塊或者放電激活模塊保護(hù)鋰電池組；在充電狀態(tài)，通過第二功率二極管(D2)和第四電阻(R4)控制NPN三極管(Q2)通和斷，通過NPN三極管(Q2)的斷和通，控制PNP三極管(Ql)的電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶自動進(jìn)入低功耗及喚醒的電池保護(hù)模塊，其特征在于:所述的低壓差線性穩(wěn)壓器(7)的輸出電壓為3.3V。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶自動進(jìn)入低功耗及喚醒的電池保護(hù)模塊，其特征在于:所述的NPN三極管(Q2 )的基極與充電激活電路連接，該充電激活電路由與NPN三極管(Q2 )的基極連接的第四電阻(R4)、第一功率二極管(Dl)及由第五電阻(R5)和第六電阻(R6)構(gòu)成，通過第二功率二極管(D2)的隔離，從充電器(5)的正端引出檢測信號，通過充電器(5)的插拔情況，判斷充電情況。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶自動進(jìn)入低功耗及喚醒的電池保護(hù)模塊，其特征在于:在所述的第二功率二極管(D2)與鋰電池組(9)的正端串聯(lián)有充電保護(hù)模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶自動進(jìn)入低功耗及喚醒的電池保護(hù)模塊，其特征在于:通過對電流在精密電阻(RSl)上形成的電壓信號經(jīng)運(yùn)算放大比較器(8)放大處理，由單片機(jī)(I)判斷帶載情況。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶自動進(jìn)入低功耗及喚醒的電池保護(hù)模塊，其特征在于:由所述的NPN三極管(Q2)、第四電阻(R4)、第一功率二極管(Dl)及第五電阻(R5)構(gòu)成放電激活電路，帶負(fù)載(6)的情況下，會激活所述的低壓差線性穩(wěn)壓器(7)，單片機(jī)(I)正常工作，整個保護(hù)系統(tǒng)正常工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶自動進(jìn)入低功耗及喚醒的電池保護(hù)模塊，其特征在于:在負(fù)載(6)與鋰電池組(9)的負(fù)端串聯(lián)有放電保護(hù)模塊。
【文檔編號】H02J7/00GK203722290SQ201420010456
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】伏濤, 毛衛(wèi)清 申請人:上海長園維安電子線路保護(hù)有限公司