電池放電保護(hù)電路及具備放電保護(hù)功能的可充電電池組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于一次電池和充電電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電池或電池組的放電保護(hù)電 路及具有放電保護(hù)功能的可充電電池組、特別是與9V干電池具有互換性的9V可充電電池 組。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著便攜式用電器具的日益普及，電池作為其能量提供者得到廣泛的應(yīng)用。為了 滿足用電器具的工作電壓，很多時(shí)候需要將多只單體電池串并聯(lián)成電池組來(lái)使用。當(dāng)電池 放電進(jìn)行到末期時(shí)，如果不能及時(shí)截止，電池組的電壓可能會(huì)接近零，而由于個(gè)體電池不可 能絕對(duì)一致，此時(shí)部分單體電池電壓會(huì)成為負(fù)值，從而可能導(dǎo)致電池漏液等故障。如果是可 充電電池，還有可能導(dǎo)致容量不可恢復(fù)地?fù)p失甚至發(fā)生內(nèi)部短路而不能再次充電。
[0003] 為了防止上述故障的發(fā)生，利用各種電子元器件組成的防止電池過(guò)放電的放電 保護(hù)電路得到普遍應(yīng)用。如CN201010219234. 7公開(kāi)了一種電池放電保護(hù)裝置，包括電池 供電單元、單向通路、控制檢測(cè)電路和補(bǔ)償電路，其中所述控制檢測(cè)電路檢測(cè)到所述電池供 電單元的電壓值低于規(guī)定閾值時(shí)，發(fā)送電平信號(hào)給所述單向通路，使所述單向通路關(guān)斷。 CN201010147371. 4公開(kāi)了一種能自鎖的電池放電保護(hù)電路，由基準(zhǔn)電路、欠壓檢測(cè)電路、充 電檢測(cè)電路、保護(hù)自鎖電路、保護(hù)輸出電路五個(gè)部分組成。欠壓檢測(cè)電路檢測(cè)到電池低壓輸 出電池欠壓信號(hào)，觸發(fā)保護(hù)自鎖電路形成自鎖控制保護(hù)輸出電路關(guān)斷輸出，當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行 充電時(shí)，充電檢測(cè)電路檢測(cè)輸出充電信號(hào)觸發(fā)保護(hù)自鎖電路解鎖控制保護(hù)輸出電路開(kāi)啟輸 出。CN201410723151.X提出一種低功耗的鋰離子電池保護(hù)裝置，由采樣設(shè)定電路、控制電路 和開(kāi)關(guān)組成；采樣設(shè)定電路由采樣電阻、關(guān)閉電阻、開(kāi)啟電阻和標(biāo)準(zhǔn)電源組成，輸出采樣電 壓、開(kāi)啟電壓、關(guān)閉電壓至控制電路；控制電路由兩個(gè)比較器和一個(gè)觸發(fā)器組成，控制電路 部分根據(jù)采樣電壓、關(guān)閉電壓和開(kāi)啟電壓控制開(kāi)關(guān)K導(dǎo)通或者關(guān)閉，控制電池的輸出。
[0004] 這些現(xiàn)有保護(hù)電路采用多個(gè)分立的線性運(yùn)算放大器集成電路和與非門(mén)等邏輯集 成電路組成電壓檢測(cè)比較和控制信號(hào)回路，導(dǎo)致成本高、體積大等缺陷，難以內(nèi)置在小型電 池組合中構(gòu)成有自身具有放電保護(hù)功能的電池組。
[0005] 例如9V電池是一種常用的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)干電池，廣泛應(yīng)用于儀表、樂(lè)器等領(lǐng)域。由于 一次性的干電池存在資源浪費(fèi)的問(wèn)題，而且單次使用成本高于可充電電池，因此推廣使用 可充電的9V電池具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。目前可充電的9V電池，大多是使用6-7只標(biāo) 稱電壓I. 2V的鎳氫或鎳鎘電池串聯(lián)，再裝入與9V電池具有尺寸互換性的外殼中構(gòu)成。由 于9V電池體積較小，傳統(tǒng)的過(guò)放電保護(hù)電路無(wú)法內(nèi)置到9V電池中，因此市面上現(xiàn)有的9V 可充電電池自身不具有放電保護(hù)功能。在實(shí)際使用時(shí)，常有由于用電器具沒(méi)有欠壓保護(hù)功 能導(dǎo)致的過(guò)放電發(fā)生，造成容量不可恢復(fù)地?fù)p失、甚至出現(xiàn)不能充電或漏液等故障。
[0006] 另一方面，由于使用單節(jié)鋰離子電池的蜂窩式移動(dòng)電話等產(chǎn)品的普及，將電壓檢 測(cè)比較電路和邏輯控制電路甚至MOS開(kāi)關(guān)電路等集成為一塊芯片的單節(jié)鋰離子電池充放 電保護(hù)電路已經(jīng)成為一種大規(guī)模生產(chǎn)的、廉價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)化元器件，其放電保護(hù)電壓通常在 2. 00V-3. OOV之間。對(duì)于放電保護(hù)電壓處于此范圍的電池組合，可以直接套用這種芯片構(gòu)成 的類似單節(jié)鋰離子電池的保護(hù)電路來(lái)防止過(guò)放電。但是，對(duì)于放電截止電壓大于3. OOV的 電池組合，就無(wú)法找到參數(shù)合適的芯片來(lái)直接套用。
[0007] 有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計(jì)一種新的放電保護(hù)電路，以便克服現(xiàn)有保護(hù)電路存 在的上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：為放電截止電壓大于3. OOV的電池組合提供一種 廉價(jià)、可靠、體積小巧的過(guò)放電保護(hù)電路；這種電路可以內(nèi)置于可充電電池組、在不影響容 量和體積尺寸的前提下，得到自身具有過(guò)放電保護(hù)、短路保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)功能的可充電 電池組。特別地，這種過(guò)放電保護(hù)電路可以與6-7只串聯(lián)的鎳氫/鎳鎘電池一起構(gòu)成與9V 干電池具有尺寸互換性的、自身具備放電保護(hù)功能的9V可充電電池。
[0009] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0010] -種電池或電池組的放電保護(hù)電路，其特征在于，所述放電保護(hù)電路包括：開(kāi)關(guān)單 元、充放電保護(hù)單元、至少一只穩(wěn)壓二極管；
[0011] 所述開(kāi)關(guān)單元用以控制充放電回路斷開(kāi)或?qū)ǎ?br>[0012] 所述充放電保護(hù)單元具有第一電壓輸入端、第二電壓輸入端、放電控制端、充電控 制端以及電流觸發(fā)端，其作用是將第一電壓輸入端、第二電壓輸入端間的電壓及開(kāi)關(guān)元件 流過(guò)的電流變?yōu)榭刂崎_(kāi)關(guān)元件斷開(kāi)或?qū)ǖ男盘?hào)；
[0013] 所述電池或電池組的負(fù)極端B-經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)單元與所述放電保護(hù)電路的放電輸出負(fù) 極端P-相連，電池或電池組的正極端B+與所述放電保護(hù)電路的放電輸出正極端P+相連；
[0014] 所述放電控制端與開(kāi)關(guān)單元相連，充電控制端空置或者與開(kāi)關(guān)單元連接；
[0015] 所述電流觸發(fā)端通過(guò)第二電阻R2與所述放電保護(hù)電路的放電輸出負(fù)極端P-相 連，第一電壓輸入端和第二電壓輸入端之間還連接有消除瞬時(shí)脈沖干擾的電容Cl ;
[0016] 所述電池或電池組的正極端B+或/和負(fù)極端B-經(jīng)過(guò)反向串接的至少一個(gè)穩(wěn)壓二 極管及第一電阻Rl連接到充放電保護(hù)單元的第一電壓輸入端、第二電壓輸入端。作為一種 優(yōu)選方案，B+連接（串聯(lián)的）穩(wěn)壓二極管負(fù)極，（串聯(lián)的）穩(wěn)壓二極管正極經(jīng)過(guò)Rl連接到 第一電壓輸入端，B-連接到第二電壓輸入端。
[0017] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述充放電保護(hù)單元為單節(jié)鋰離子電池充放電保護(hù) 芯片U1。
[0018] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述開(kāi)關(guān)單元為兩個(gè)N-溝道MOS開(kāi)關(guān)，分別為第一 MOS開(kāi)關(guān)Ql、第二MOS開(kāi)關(guān)Q2 ;
[0019] 所述放電控制端和充電控制端分別與第一 MOS開(kāi)關(guān)Ql、第二MOS開(kāi)關(guān)Q2的柵極相 連。
[0020] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述開(kāi)關(guān)單元為一個(gè)N-溝道MOS開(kāi)關(guān)，即第一 MOS 開(kāi)關(guān)Ql ;所述放電控制端與第一 MOS開(kāi)關(guān)Ql的柵極相連，充電控制端空置。
[0021] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述放電保護(hù)電路還包括作為充電電流通路的二極 管Dl ;二極管Dl的正極與所述可充電電池的負(fù)極端B-相連、負(fù)極與所述放電保護(hù)電路的 充放電輸出/輸入負(fù)極端P-相連。
[0022] -種可充電電池組，包括上述的放電保護(hù)電路、電池組合，所述放電保護(hù)電路與電 池組合連接。
[0023] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述電池組合由6只或7只鎳氫/鎳鎘電池串聯(lián)而 成，且電池組外形尺寸與9V干電池具有互換性。
[0024] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述電池組合包括7只小型圓柱形鎳氫/鎳鎘電池， 7只圓柱形電池呈束狀按2122排列緊密排放、串聯(lián)連接，所述放電保護(hù)電路置于單只電池 形成的凹槽（8)，且電池組外形尺寸與9V干電池具有互換性。
[0025] 本發(fā)明的原理是利用穩(wěn)壓二極管在微小反向電流流過(guò)時(shí)的反向結(jié)壓降來(lái)提高放 電保護(hù)電壓，突破所述保護(hù)芯片Ul原來(lái)保護(hù)電壓（通常為2. 00V-3. 00V)的限制，以適合放