带自动进入低功耗及唤醒的电池保护模块的制作方法
【专利摘要】一种带自动进入低功耗及唤醒的电池保护模块，电连接在锂电池组（9）与充电器（5）和/或负载（6）之间，由单片机（1）控制，包括一个包含低压差线性稳压器（7）的锂电池管理模块（2）、充电隔离与充电激活模块（3）、放电状态判断和放电激活模块（4），由所述的单片机（1）控制锂电池管理模块（2），通过充电激活电路经充电隔离与充电激活模块（3）与充电器（5）正端连接；所述的锂电池管理模块（2）通过放电激活电路经放电状态判断和放电激活模块（4）连接充电器（5）负端，电流流过精密电阻（RS1），形成电压信号，单片机（1）采集通过放大的电压信号，判断锂电池组（9）的放电情况。本实用新型可分别针对电动工具的不同的状态做出不同的管理，不工作时，低功耗，插入充电器或者带负载的瞬间，会激活低压差线性稳压器，保证单片机正常工作。
【专利说明】带自动进入低功耗及唤醒的电池保护模块
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及带自动进入低功耗及唤醒的电池保护模块，用于电动工具保护领域，尤其涉及电钻，电剪刀，剪草机的安全使用领域。
技术背景
[0002]近年来，随着动力型锂电池各项新技术的不断开发和应用，锂电池的高功率性能和安全可靠性等方面已有了很大的改进，继而带动电动工具的市场快速的发展。随着越来越多锂电池型电动工具进入市场，问题也就如雨后春笋般接踵而来，耗电太大就是比较突出的问题。如果耗电太大，不仅会影响电动工具使用时间的长短，还会对电池本身造成很大的损害。
[0003]目前市场上流行的主要有以下几种针对电动工具电池的保护方案:
[0004]I)采用硬件保护芯片，在锂电池组正端加充电保护模块，在锂电池组负端加放电保护模块；
[0005]2)采用单片机保护方案；
[0006]3)集成电路保护方案；
[0007]但是这些方案的都有一定的局限性，不能完全满足电动工具下述三种状态下电动
工具安全可靠:
[0008]状态I)静态模式即不工作模式，这种状态对电动工具来说是维持时间最长的一种状态，所以在此状态下的耗电必须非常的低；
[0009]状态2)放电模式，电动工具处于使用情况下；
[0010]状态3)充电模式,处于对电动工具电池充电模式。
[0011]为满足产业追求的更高要求，有必要提供一种新的技术方案。
实用新型内容
[0012]本实用新型所要解决的技术问题在于:提供一种带自动进入低功耗及唤醒的电池保护模块，以克服上述现有的技术缺点，提供一种更安全、经济、高效、超低功耗、抗干扰能力强的电动工具控制保护方案，促使产品在使用过程中更安全、更可靠、大大的加长使用寿命O
[0013]本实用新型通过下述方案解决所述的技术问题:一种带自动进入低功耗及唤醒的电池保护模块，电连接在锂电池组与充电器和/或负载之间，由单片机控制，包括一个包含一个低压差线性稳压器的锂电池管理模块、充电隔离与充电激活模块、放电状态判断和放电激活模块，由所述的单片机控制锂电池管理模块，通过充电激活电路经充电隔离与充电激活模块与充电器正端连接；所述的锂电池管理模块通过放电激活电路经放电状态判断和放电激活模块连接充电器负端，电流流过精密电阻RS1，形成电压信号，单片机采集通过放大的电压信号，判断锂电池组的放电情况。
[0014]本实用新型针对电动工具的上述三种状态的判断都是由单片机去判断，可分别针对不同的状态做出不同的管理，在放电模式状态和充电模式状态下正常工作，不工作时，低耗电，本实用新型插入充电器或者带负载的情况下，会激活低压差线性稳压器，保证单片机正常工作。
[0015]在上述方案基础上，所述的锂电池管理模块由一个低压差线性稳压器，PNP三极管Ql和第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3构成低压差线性稳压器的开关控制电路，以及由NPN三极管Q2、第四电阻R4和第五电阻R5构成放大器，锂电池组的正端经第一电阻Rl与PNP三极管Ql的发射极连接，PNP三极管Ql的基极经第三电阻R3连接NPN三极管Q2的集电极，所述PNP三极管Ql的集电极连接所述的低压差线性稳压器正端，所述的低压差线性稳压器的负端连接锂电池组的负端并与NPN三极管Q2的发射极电连接，NPN三极管Q2的基极通过精密电阻RSl连接单片机，通过单片机对锂电池组使用状态判断，控制低压差线性稳压器的关断，继而控制锂电池管理模块自动进入低功耗模式；进入低功耗模式锂电池管理模块通过充电激活模块或者放电激活模块保护线路，从而达到保护锂电池组；在充电状态，通过第二功率二极管(D2)和第四电阻(R4)控制NPN三极管(Q2)通和断，通过NPN三极管(Q2 )的断和通，控制PNP三极管(Ql)的电源。[0016]在上述方案基础上，所述的低压差线性稳压器的输出电压为3.3V。
[0017]在上述方案基础上，所述的NPN三极管Q2的基极与充电激活电路连接，该充电激活电路由与NPN三极管Q2的基极连接的第四电阻R4、第一功率二极管Dl及由第五电阻R5和第六电阻R6构成，通过第二功率二极管D2的隔离，从充电器的正端引出检测信号，通过充电器的插拔情况，判断充电情况。
[0018]在上述方案基础上，在所述的第二功率二极管D2与锂电池组的正端串联有充电保护模块。
[0019]在上述方案基础上，通过对电流在精密电阻RSl上形成的电压信号经运算放大比较器放大处理，由单片机判断带载情况。
[0020]在上述方案基础上，由所述的NPN三极管Q2、第四电阻R4、第一功率二极管Dl及第五电阻R5构成放电激活电路，接入负载的瞬间，会激活所述的低压差线性稳压器，单片机正常工作，整个保护系统正常工作。
[0021]在上述方案基础上，在负载与锂电池组的负端串联有放电保护模块。
[0022]本实用新型的优越性在于:采用本实用新型控制的电动工具在不使用的情况下，功耗会降到非常低的水平，减少了充电次数，防止电池爆炸，延长了电池的使用寿命。通过充电器和/或负载的插、拔，激活充电、放电功能，具有唤醒功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型保护模块的电路框图；
[0024]图2为锂电池管理模块电路图；
[0025]图3为锂电池管理模块通过充电激活和充电隔离与充电与器电连接的电路图，其中，虚线框内为充电激活和充电隔离；
[0026]图4为虚线框内为放电状态判断和放电激活电路图；
[0027]图中标号说明，
[0028]I——单片机；2——锂电池管理模块；[0029]3——充电隔离与充电激活模块；31——充电保护模块；
[0030]4——放电状态判断和放电激活模块；41——放电保护模块；
[0031]5——充电器；6——负载；
[0032]7—低压差线性稳压器；8—运算放大比较器；
[0033]9——锂电池组；
[0034]Ql——PNP三极管；Q2——NPN三极管；
[0035]Rl-第一电阻；R2-第二电阻；
[0036]R3——第三电阻；R4——第四电阻；
[0037]R5——第五电阻；R6——第五电阻；
[0038]RSl-精密电阻；
[0039]Dl——第一功率二极管；D2——第二功率二极管。
【具体实施方式】
[0040]参阅图1为本实用新型保护模块的电路框图和图2为锂电池管理模块电路图，本实用新型带自动进入低功耗及唤醒的电池保护模块至少包括有3个部分，锂电池管理模块2，充电隔离与充电激活模块3，放电状态判断和放电激活模块4。
[0041]如图1所示，一种带自动进入低功耗及唤醒的电池保护模块，电连接在锂电池组9与充电器5和/或负载6之间，由单片机控制，包括一个包含一个低压差线性稳压器7的锂电池管理模块2、充电隔离与充电激活模块3、放电状态判断和放电激活模块4，由所述的单片机I控制锂电池管理模块2，通过充电激活电路经充电隔离与充电激活模块3与充电器5正端连接；所述的锂电池管理模块2通过放电激活电路经放电状态判断和放电激活模块4连接充电器5负端，电流流过精密电阻RSl，形成电压信号，单片机I采集通过放大的电压信号，判断锂电池组9的放电情况。插入充电器或者带负载的情况下，会激活稳压器，单片机正常工作。
[0042]如图2所示，所述的锂电池管理模块2由一个低压差线性稳压器7，PNP三极管Ql和第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3构成低压差线性稳压器7的开关控制电路，以及由NPN三极管Q2、第四电阻R4和第五电阻R5构成另一开关电路，锂电池组9的正端经第一电阻Rl与PNP三极管Ql的发射极连接，PNP三极管Ql的基极经第三电阻R3连接NPN三极管Q2的集电极，所述PNP三极管Ql的集电极连接所述的低压差线性稳压器7正端，所述的低压差线性稳压器7的负端连接锂电池组9的负端并与NPN三极管Q2的发射极电连接，NPN三极管Q2的基极通过精密电阻RSl连接单片机I，通过单片机I对锂电池组9使用状态判断，控制低压差线性稳压器7的关断，继而控制锂电池管理模块2自动进入低功耗模式；进入低功耗模式锂电池管理模块2通过充电激活模块或者放电激活模块保护锂电池组，实现保护唤醒功能；在充电状态，通过第二功率二极管D2和第四电阻R4控制NPN三极管Q2通和断，通过NPN三极管Q2的断和通，可以控制PNP三极管Ql的电源。
[0043]所述的低压差线性稳压器7的输出电压为3.3V，为低电压低功耗状态。
[0044]充电器5不存在的情况下，同时单片机I没有检测到电流信号，这种状态维持一定分钟以上，单片机I控制稳压器关断电源，系统进入超低功耗模式。
[0045]如图3所示，所述的NPN三极管Q2的基极与充电激活电路连接，该充电激活电路由与NPN三极管Q2的基极连接的第四电阻R4、第一功率二极管Dl及由第五电阻R5和第六电阻R6构成，通过第二功率二极管D2的隔离，从充电器5的正端引出检测信号，通过充电器5的插拔情况，判断充电情况。本实施例中，在所述的隔离功能的第二功率二极管D2与锂电池组9的正端串联有目前常用的充电保护模块31。
[0046]如图4所示，通过对电流在精密电阻RSl上形成的电压信号经运算放大比较器8放大处理，由单片机I判断带载情况。由所述的NPN三极管Q2、第四电阻R4、第一功率二极管Dl及第五电阻R5构成放电激活电路，带负载6的情况下，会激活所述的低压差线性稳压器7，单片机正常工作，整个保护系统正常工作。本实施例中，在负载6与锂电池组9的负端串联有放电保护模块41，在连接负载6的瞬间，通过NPN三极管Q2控制低压差线性稳压器7的输出情况，然后通过运算放大比较器8，对电流信号通过转换成电压信号，再进过放大处理，反馈给单片机1，单片机I通过电压信号，判断放电电流情况。
[0047]本实用新型用于电动工具的锂电池保护，带有自动进入低功耗及唤醒功能，保护整个系统正常工作。
[0048]本实用新型提供了一种更安全、经济、高效、超低功耗、抗干扰能力强的电动工具控制保护方案，促使产品在使用过程中更安全、更可靠、大大的加长使用寿命。
[0049]本实用新型具体工作如下:
[0050]首先，本实用新型包括三种状态。状态I)静态模式即不工作模式，这种状态对电动工具来说是维持时间最长的一种状态，所以在此状态下的耗电必须非常的低；状态2)放电模式，电动工具处于使用情况下；状态3)充电模式，处于对电动工具电池充电模式。其次，三种状态的判断都是单片机I去判断，分别针对不同的状态做出不同的管理。保证在放电模式状态和充电模式状态下正常工作。
[0051]电动工具在不使用的情况下，功耗会降到非常低的水平，减少了充电次数，防止电池爆炸，延长了电池的使用寿命。本实用新型带有自动进入低功耗及唤醒的电池保护功能。
【权利要求】
1.一种带自动进入低功耗及唤醒的电池保护模块，电连接在锂电池组(9)与充电器(5)和/或负载(6)之间，由单片机(I)控制，其特征在于:包括一个包含低压差线性稳压器(7)的锂电池管理模块(2)、充电隔离与充电激活模块(3)、放电状态判断和放电激活模块(4)，由所述的单片机(I)控制锂电池管理模块(2)，通过充电激活电路经充电隔离与充电激活模块(3 )与充电器(5 )正端连接；所述的锂电池管理模块(2 )通过放电激活电路经放电状态判断和放电激活模块(4)连接充电器(5)负端，电流流过精密电阻(RS1)，形成电压信号，单片机(I)采集通过放大的电压信号，判断锂电池组(9)的放电情况。
2.根据权利要求1所述的带自动进入低功耗及唤醒的电池保护模块，其特征在于:所述的锂电池管理模块(2)由一个低压差线性稳压器(7)，PNP三极管(Ql)和第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)构成低压差线性稳压器(7)的开关电路，由NPN三极管(Q2)、第四电阻(R4)和第五电阻(R5)构成另一开关电路，锂电池组(9)的正端经第一电阻(Rl)与PNP三极管(Ql)的发射极连接，PNP三极管(Ql)的基极经第三电阻(R3)连接NPN三极管(Q2)的集电极，所述PNP三极管(Ql)的集电极连接所述的低压差线性稳压器(7)正端，所述的低压差线性稳压器(7)的负端连接锂电池组(9)的负端并与NPN三极管(Q2)的发射极电连接，NPN三极管(Q2)的基极通过精密电阻(RSl)连接单片机(1)，通过单片机(I)对锂电池组(9)使用状态判断，控制低压差线性稳压器(7)的关断，继而控制锂电池管理模块(2)自动进入低功耗模式；进入低功耗模式锂电池管理模块(2)通过充电激活模块或者放电激活模块保护锂电池组；在充电状态，通过第二功率二极管(D2)和第四电阻(R4)控制NPN三极管(Q2)通和断，通过NPN三极管(Q2)的断和通，控制PNP三极管(Ql)的电源。
3.根据权利要求1或2所述的带自动进入低功耗及唤醒的电池保护模块，其特征在于:所述的低压差线性稳压器(7)的输出电压为3.3V。
4.根据权利要求2所述的带自动进入低功耗及唤醒的电池保护模块，其特征在于:所述的NPN三极管(Q2 )的基极与充电激活电路连接，该充电激活电路由与NPN三极管(Q2 )的基极连接的第四电阻(R4)、第一功率二极管(Dl)及由第五电阻(R5)和第六电阻(R6)构成，通过第二功率二极管(D2)的隔离，从充电器(5)的正端引出检测信号，通过充电器(5)的插拔情况，判断充电情况。
5.根据权利要求4所述的带自动进入低功耗及唤醒的电池保护模块，其特征在于:在所述的第二功率二极管(D2)与锂电池组(9)的正端串联有充电保护模块。
6.根据权利要求1或2所述的带自动进入低功耗及唤醒的电池保护模块，其特征在于:通过对电流在精密电阻(RSl)上形成的电压信号经运算放大比较器(8)放大处理，由单片机(I)判断带载情况。
7.根据权利要求2所述的带自动进入低功耗及唤醒的电池保护模块，其特征在于:由所述的NPN三极管(Q2)、第四电阻(R4)、第一功率二极管(Dl)及第五电阻(R5)构成放电激活电路，带负载(6)的情况下，会激活所述的低压差线性稳压器(7)，单片机(I)正常工作，整个保护系统正常工作。
8.根据权利要求7所述的带自动进入低功耗及唤醒的电池保护模块，其特征在于:在负载(6)与锂电池组(9)的负端串联有放电保护模块。
【文档编号】H02J7/00GK203722290SQ201420010456
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年1月8日 优先权日:2014年1月8日
【发明者】伏涛, 毛卫清 申请人:上海长园维安电子线路保护有限公司