储能组件充电保护电路和电子设备的制作方法

1.本发明涉及智能穿戴技术领域，特别涉及一种储能组件充电保护电路和电子设备。


背景技术：

2.目前，由于tws真无线耳机，智能手表、手环等电子设备使用时较为靠近人体，一旦储能组件在使用过程中发生爆燃事故，危害不容小觑。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提供一种储能组件充电保护电路，旨在解决电子设备充电安全性较低的问题。
4.为实现上述目的，本发明提出的储能组件充电保护电路，应用于电子设备，所述电子设备包括储能组件，所述储能组件充电保护电路包括：
5.第一温度检测电路，用于检测所述储能组件的充电温度，并输出第一温度检测信号；
6.第二温度检测电路，用于检测所述储能组件的充电温度，并输出第二温度检测信号；以及，
7.充电保护电路，用于接入充电电源，并将所述充电电源进行电源变换后输出至所述储能组件，以为所述储能组件充电；
8.所述充电保护电路还用于分别与所述第一温度检测电路和第二温度检测电路连接，所述充电保护电路用于在根据所述第一温度检测信号和所述第二温度检测信号二者中任意一者，确定所述储能组件的充电温度异常时，停止为所述储能组件充电。
9.可选地，所述充电保护电路包括：充电管理电路和控制电路；
10.所述充电管理电路用于接入充电电源，并将所述充电电源进行电源变换后输出至所述储能组件，以为所述储能组件充电；所述充电管理电路还与所述第一温度检测电路连接，所述充电管理电路还用于在所述第一温度检测信号匹配第一预设异常温度区间时，确定所述储能组件的充电温度异常，并停止为所述储能组件充电；
11.所述控制电路与所述充电管理电路通信连接，所述控制电路与所述第二温度检测电路连接，所述控制电路用于在所述第二温度检测信号匹配第二预设异常温度区间时，确定所述储能组件的充电温度异常，并输出充电停止信号至所述充电管理电路，以使所述充电管理电路停止为所述储能组件充电。
12.可选地，所述第一预设异常温度区间包括第一预设低温区间和第一预设高温区间；
13.其中，所述第一预设低温区间中的最大预设温度值不大于所述第一预设高温区间中的最小预设温度值。
14.可选地，所述充电管理电路还用于在所述第一温度检测信号匹配第一预设常温区
间时，确定所述储能组件的充电温度正常，并继续为所述储能组件充电；
15.其中，所述第一预设常温区间中的最小预设温度值不小于所述第一预设低温区间中的最大预设温度值，所述第一预设常温区间中的最大预设温度值不大于所述第一预设高温区间中的最小预设温度值。
16.可选地，所述第二预设异常温度区间包括第二预设低温区间和第二预设高温区间；
17.其中，所述第二预设低温区间中的最大预设温度值不大于所述第二预设高温区间中的最小预设温度值。
18.可选地，所述控制电路用于在所述第二温度检测信号匹配第二预设常温区间时，确定所述储能组件的充电温度正常，并输出充电维持信号至所述充电管理电路，以使所述充电管理电路继续为所述储能组件充电；
19.其中，所述第二预设常温区间中的最小预设温度值不小于所述第二预设低温区间中的最大预设温度值，所述第二预设常温区间中的最大预设温度值不大于所述第二预设高温区间中的最小预设温度值。
20.可选地，所述第二温度检测电路包括：第一电阻和第一温敏电阻；
21.所述第一电阻的第一端与所述控制电路的gpio端连接，所述第一电阻的第二端经所述第一温敏电阻接地，所述第一电阻的第二端还与所述控制电路的adc端连接。
22.可选地，所述充电管理电路用于根据接收到第一温度调节信号，调节第一预设异常温度区间的最小预设温度值和/或最大预设温度值；
23.所述控制电路用于根据接收到第二温度调节信号，调节第二预设异常温度区间的最小预设温度值和/或最大预设温度值。
24.本发明还提出一种电子设备，所述电子设备包括：
25.储能组件；以及，
26.如上述的储能组件充电保护电路，所述储能组件充电保护电路与所述储能组件电连接。
27.可选地，所述电子设备为智能穿戴设备。
28.本发明储能组件充电保护电路通过采用第一温度检测电路、第二温度检测电路以及充电保护电路，并通过使充电保护电路分别接入第一温度检测电路输出的第一温度检测信号以及第二温度检测电路输出的第二温度检测信号，以使充电保护电路可在根据第一温度检测信号和第二温度检测信号二者中任意一者，确定所述储能组件的充电温度异常时，停止为储能组件充电。本发明技术方案通过集成储能组件充电功能以及两级充电温度保护功能，可有效避免因单一温度检测电路失效而导致充电过程温度保护失效的难题，极大的提高了储能组件充电的安全性，从而解决了电子设备，尤其是智能穿戴设备充电安全性较低的问题。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
30.图1为本发明储能组件充电保护电路一实施例的模块示意图；
31.图2为本发明储能组件充电保护电路另一实施例的电路示意图；
32.图3为本发明储能组件充电保护电路又一实施例的电路示意图。
33.附图标号说明：
[0034][0035]
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0036]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0038]
本发明提出一种储能组件充电保护电路。
[0039]
储能组件40的使用可分为充电过程和放电过程。目前，电子设备，尤其是智能穿戴设备中针对储能组件40放电过程的保护机制较多，忽略了储能组件40充电的过程，以致使储能组件40充电过程的保护机制较为单一，极易引发事故。
[0040]
针对上述问题，参照图1至图3，在一实施例中，所述储能组件充电保护电路包括：
[0041]
第一温度检测电路10，用于检测所述储能组件40的充电温度，并输出第一温度检测信号；
[0042]
第二温度检测电路20，用于检测所述储能组件40的充电温度，并输出第二温度检
测信号；以及，
[0043]
充电保护电路30，用于接入充电电源，并将所述充电电源进行电源变换后输出至所述储能组件40，以为所述储能组件40充电；
[0044]
所述充电保护电路30还用于分别与所述第一温度检测电路10和第二温度检测电路20连接，所述充电保护电路30用于在根据所述第一温度检测信号和所述第二温度检测信号二者中任意一者，确定所述储能组件40的充电温度异常时，停止为所述储能组件40充电。
[0045]
第一温度检测电路10和第二温度检测电路20均可采用基于温敏电阻等温敏器件构建的检测电路来实现，或者，还可采用专用的温度传感器来实现。第一温度检测电路10和第二温度检测电路20中的温敏器件或者探头可分别靠近或者贴近储能组件40设置，以在储能组件40充电时，实时检测储能组件40的充电温度，并输出表征检测结果的温度检测信号，即第一温度检测信号和第二温度检测信号至充电保护电路30。需要说明的是，储能组件40的充电温度包括开始充电时的初始充电温度以及充电过程中的中间充电温度。
[0046]
充电保护电路30的电源输入端可与智能穿戴设备的充电接口连接，以接入充电接口输出的充电电源，将可充电电源中的充电电流和充电电压分别经电源变换为与预设充电协议对应的充电电流和充电电压后，输出至储能组件40，从而实现为储能组件40充电。简而言之，本技术充电保护电路30集成有储能组件40充电功能。
[0047]
充电保护电路30可将接入第一温度检测信号和第二温度检测信号二者转为数字信号后，分别与多个预设异常温度区间进行匹配，并可在第一温度检测信号和第二温度检测信号二者中任意一者与任意一预设异常温度区间匹配时，确定储能组件40的充电温度异常。或者，充电保护电路30可将第一温度检测信号和第二温度检测信号与多个预设温度阈值/基准电压进行比较，并可在比较结果为第一温度检测信号和第二温度检测信号二者中任意一者大于或者小于预设温度阈值/基准电压时，确定储能组件40的充电温度异常。需要说明的是，多个预设异常温度区间和多个预设温度阈值/基准电压可根据多次预先实验，以分别对应高温区间和低温区间设置来实现储能组件40的高温充电保护和低温充电保护。充电保护电路30可在确定储能组件40的充电温度异常时，通过停止电源变换或者控制自身中相应的开关模块断开电源输入/输出等方式来停止为储能组件40充电，从而实现对储能组件40的两级充电温度保护。
[0048]
在实际使用中，温度检测电路十分容易随着电子设备，尤其是智能穿戴设备的日常使用出现故障并导致输出的温度检测信号存在偏差或者损坏，而本技术方案可在第一温度检测电路10或第二温度检测电路20二者中存在一者的温度检测信号存在偏差或者损坏时，使得充电保护电路30可继续通过另外正常一者输出的温度检测信号确定储能组件40的充电温度是否正常，从而以继续对储能组件40进行充电温度保护。
[0049]
本发明储能组件充电保护电路通过采用第一温度检测电路10、第二温度检测电路20以及充电保护电路30，并通过使充电保护电路30分别接入第一温度检测电路10输出的第一温度检测信号以及第二温度检测电路20输出的第二温度检测信号，以使充电保护电路30可在根据第一温度检测信号和第二温度检测信号二者中任意一者，确定所述储能组件40的充电温度异常时，停止为储能组件40充电。本发明技术方案通过集成储能组件40充电功能以及两级充电温度保护功能，可有效避免因单一温度检测电路失效而导致充电过程温度保护失效的难题，极大的提高了储能组件40充电的安全性，从而解决了电子设备，尤其是智能
穿戴设备充电安全性较低的问题。
[0050]
参照图1至图3，在一实施例中，所述充电保护电路30包括：充电管理电路31和控制电路32；
[0051]
所述充电管理电路31用于接入充电电源，并将所述充电电源进行电源变换后输出至所述储能组件40，以为所述储能组件40充电；所述充电管理电路31还与所述第一温度检测电路10连接，所述充电管理电路31还用于在所述第一温度检测信号匹配第一预设异常温度区间时，确定所述储能组件40的充电温度异常，并停止为所述储能组件40充电；
[0052]
所述控制电路32与所述充电管理电路31通信连接，所述控制电路32与所述第二温度检测电路20连接，所述控制电路32用于在所述第二温度检测信号匹配第二预设异常温度区间时，确定所述储能组件40的充电温度异常，并输出充电停止信号至所述充电管理电路31，以使所述充电管理电路31停止为所述储能组件40充电。
[0053]
本实施例中，充电管理电路31集成有储能组件40充电功能和第一级充电温度保护功能；控制电路32中集成有第二级充电温度保护功能；控制电路32与充电管理电路31可通过i2c或uart等方式通信连接，在此不做限定。当智能穿戴设备的充电接口经充电线与充电插头连接时，控制电路32可经充电线与充电插头通信，以获取充电插头对应的充电协议以及与充电协议对应的充电电流和充电电压，并发送至充电管理电路31，以使充电管理电路31可执行储能组件40充电功能。如此，当充电管理电路31根据第一温度检测信号，确定储能组件40的初始充电温度或者中间充电温度异常时，此时无论控制电路32确定的充电温度为正常或者异常，均可直接停止为储能组件40充电来实现对储能组件40的充电温度保护；当控制电路32根据第二温度检测信号，确定储能组件40的初始充电温度或者中间充电温度异常时，此时无论充电管理电路31确定的充电温度为正常或者异常，均可输出充电停止信号，以使得充电管理电路31停止为储能组件40充电来实现对储能组件40的充电温度保护。其中，第一预设异常温度区间和第二预设异常温度区间可配置为相同的温度区间；或者，还可根据第一温度检测电路10和第二温度检测电路20的设置位置不同配置为不同的温度区间，在此不做限定。
[0054]
由于智能穿戴设备体积较小，储能组件40异常的充电温度较为容易对充电保护电路30同时造成影响，进而影响充电保护电路30的工况。针对此问题，本发明方案通过采用彼此分离设置的充电管理电路31和控制电路32来实现充电保护电路30，可有效降低充电管理电路31和控制电路32同时受异常充电温度而工况异常的概率，有利于提高本发明两级充电温度保护功能的稳定性。此外，由于控制电路32无需承担储能组件40充电功能，可有效降低控制电路32占用的pcb面积，有利于智能穿戴设备的小型化设计。
[0055]
可选地，所述第一预设异常温度区间包括第一预设低温区间和第一预设高温区间；
[0056]
其中，所述第一预设低温区间中的最大预设温度值不大于所述第一预设高温区间中的最小预设温度值。
[0057]
第一预设低温温度区间中的最大值预设温度值可对应用户通常为智能穿戴设备充电的最低环境温度(例如0℃)来设置，第一预设高温区间中的最小预设温度值可对应用户通常为智能穿戴设备充电的最高环境温度(例如45℃)来设置。在一可选实施例中，第一预设低温区间即为小于0℃，第一预设高温区间即为大于45℃。需要说明的是，储能组件40
的推荐工作温度范围通常为-20℃～60℃，但是在0℃以下或者45℃及以上的环境时，用户基本不存在对于智能穿戴设备的充电需求。如此设置，使得充电管理电路31的第一级充电温度保护功能不仅可避免过低的充电温度影响储能组件40寿命或者过高的充电温度导致储能组件40存在安全隐患，还可更符合智能穿戴设备的实际充电情况，有利于提高第一级充电温度保护功能的实用性。
[0058]
进一步的，所述充电管理电路31还用于在所述第一温度检测信号匹配第一预设常温区间时，确定所述储能组件40的充电温度正常，并继续为所述储能组件40充电；
[0059]
其中，所述第一预设常温区间中的最小预设温度值不小于所述第一预设低温区间中的最大预设温度值，所述第一预设常温区间中的最大预设温度值不大于所述第一预设高温区间中的最小预设温度值。
[0060]
本实施例中，第一预设低温区间和第一预设高温区间之间还设有第一预设常温区间，当充电管理电路31确定储能组件40的充电温度处于第一预设常温区间时，只有接收到控制电路32输出的充电停止信号，才会停止为储能组件40充电。在另一可选实施例中，第一预设常温区间即为不大于0℃，且不小于45℃。如此设置，相较于只设置第一预设低温区间和第一预设高温区间而言，使得充电管理电路31无需实时控制开关模块，有利于降低充电管理电路31的功耗。
[0061]
可选地，所述第二预设异常温度区间包括第二预设低温区间和第二预设高温区间；
[0062]
其中，所述第二预设低温区间中的最大预设温度值不大于所述第二预设高温区间中的最小预设温度值。
[0063]
第二预设低温温度区间中的最大值预设温度值同样可对应用户通常使用智能穿戴设备的最低环境温度(例如0℃)来设置，第二预设高温区间中的最小预设温度值同样可对应用户通常使用智能穿戴设备最高环境温度(例如45℃)来设置。在一可选实施例中，第二预设低温区间设置为与第一预设低温区间相同，即为小于0℃；第二预设高温区间设置为与第一预设高温区间相同，即为大于45℃。需要说明的是，储能组件40的推荐工作温度范围通常为-20℃～60℃，但是在0℃以下或者45℃以上的环境时，用户基本不存在对于智能穿戴设备的充电需求。如此设置，使得控制电路32的第二级充电温度保护功能不仅可避免过低的充电温度影响储能组件40寿命或者过高的充电温度导致储能组件40存在安全隐患，还可更符合智能穿戴设备的实际充电情况，有利于提高第二级充电温度保护功能的实用性。
[0064]
进一步地，所述控制电路32用于在所述第二温度检测信号匹配第二预设常温区间时，确定所述储能组件40的充电温度正常，并输出充电维持信号至所述充电管理电路31，以使所述充电管理电路31继续为所述储能组件40充电；
[0065]
其中，所述第二预设常温区间中的最小预设温度值不小于所述第二预设低温区间中的最大预设温度值，所述第二预设常温区间中的最大预设温度值不大于所述第二预设高温区间中的最小预设温度值。
[0066]
本实施例中，第二预设低温区间和第二预设高温区间之间还设有第二预设常温区间，当充电管理电路31确定储能组件40的充电温度处于第二预设常温区间时，只有充电管理电路31自身确定储能组件40充电温度异常时才会停止为储能组件40充电。在另一可选实施例中，第二预设常温区间设置为与第一预设常温区间相同为不大于0℃，且不小于45℃。
如此设置，相较于只设置第二预设低温区间和第二预设高温区间而言，可避免控制电路32对充电管理电路31进行过多的调节，有利于降低储能组件充电保护电路的整体功耗。
[0067]
参照图1至图3，在一实施例中，所述充电管理电路31为电源管理集成电路u1，所述控制电路32为所述主控制器u2。
[0068]
充电管理电路31可采用电源管理集成电路u1，也即电源管理芯片来实现。在图3所示实施例中，第一温度检测电路10可包括第二电阻r2和第二温敏电阻ntc2，第二电阻r2的一端可与电源管理集成电路u1的vdd端连接，第二电阻r2的另一端可经第二温敏电阻ntc2接地，第二电阻r2的第二端还可与电源管理集成电路u1的ntc端连接。其中，第二电阻r2和第二温敏电阻ntc2组成分压电路，第二温敏电阻ntc2可为负温度系数的热敏电阻，以降低第一温度检测电路10的功耗，并提高智能穿戴设备的续航时间。，因而充电管理电路31可通过检测第一电阻r1二端的电压值的变化来实现充电管理电路31的第一级充电温度保护功能。在图2所示实施例中，电源管理集成电路u1中包括control模块、fet模块以及ntc detector模块；fet模块可分别与电源输入端(vin端)、电源输出端(chg端)以及control模块连接，以在control模块的控制下工作或者停止工作，并可在工作时为储能组件40充电；ntc detector模块分别与vdd端、ntc端以及control模块连接，以根据vdd端和ntc端获取到的电压差值确定储能组件40的充电温度数据并发送至control模块；control模块可分别与通信端(i2c_clk1、i2c_date1)和fet模块连接，control模块可将获取的充电温度数据与预先存储的第一预设低温区间、第一预设常温区间、第一预设高温区间进行匹配，并可根据匹配结果控制fet模块工作或者停止工作，且还可在通过通信端(i2c_clk、i2c_date)接收到主控制器u2输出的充电停止信号时，控制fet模块停止工作，以及在接收到主控制器u2输出的充电维持信号，控制fet模块继续工作。主控制器u2可为mcu、dsp、fpga等微处理器；或者，还可为专用的主控芯片。主控制器u2可同样具有通信端(i2c_clk2、i2c_date2)，用于与充电管理集成电路的通信端(i2c_clk2、i2c_date2)一一对应连接，以实现与充电管理电路31的双向通信。
[0069]
如此设置，使得充电管理电路31和控制电路32可分别采用智能穿戴设备自身具有的电源管理集成电路u1和主控制器u2来实现，无需设置专用的功能电路，因而有利于进一步减小充电保护电路30占用的pcb面积。此外，从本质上来说，充电管理集成电路中的第一级充电温度保护属于硬件保护机制，主控制器u2中的第二级充电温度保护属于软件保护机制，本技术方案通过将硬件和软件两种保护机制结合，可将异常充电温度同时导致两种保护机制失效的概率降至最低(例如当充电温度较高时，主控制器u2软件跑飞的概率较高，而充电管理集成电路的运行工况则较为稳定；当充电温度较低时，主控制器u2软件跑飞的概率较低，而充电管理集成电路的运行效率较低)，有利于提高两级充电温度保护的稳定性。
[0070]
可选地，所述第二温度检测电路20包括：第一电阻r1和第一温敏电阻ntc1；
[0071]
所述第一电阻r1的第一端与所述控制电路32的gpio端连接，所述第一电阻r1的第二端经所述第一温敏电阻ntc1接地，所述第一电阻r1的第二端还与所述控制电路32的adc端连接。
[0072]
本实施例中，第一电阻r1和第一温敏电阻ntc1组成分压电路，第一温敏电阻ntc1可为负温度系数的热敏电阻，因而控制电路32可通过gpio端为第二温度检测电路20提供恒定电流的情况下，通过adc端获取第一温敏电阻ntc1两端电压值的变化来实现控制电路32
的第二级充电温度保护功能。如此设置，可有效简化第二温度检测电路20的电路结构，以进一步降低储能组件充电保护电路整体所占的pcb面积，且采用负温度系数的热敏电阻，还可显著降低第二温度检测电路20的功耗，有利于提高智能穿戴设备的续航时间。
[0073]
参照图1至图3，在一实施例中，所述充电管理电路31用于根据接收到第一温度调节信号，调节第一预设异常温度区间的最小预设温度值和/或最大预设温度值；
[0074]
所述控制电路32用于根据接收到第二温度调节信号，调节第二预设异常温度区间的最小预设温度值和/或最大预设温度值。
[0075]
由于用户所处的地区不同，用户对于为智能穿戴设备充电的最低环境温度或者最高环境温度也会存在差异，例如北方用户在0摄氏度以下也会存在对于智能穿戴设备的充电需求。针对此问题，充电管理电路31和控制电路32还可分别与智能穿戴设备中，例如：触控屏或者语音模块等交互模块通信连接，以接入交互模块被触发后输出的第一温度调节信号和/或第二温度调节信号，其中，第一温度调节信号用于对应调节第一预设低温区间中的最大预设温度值，或者对应调节第一预设高温区间中的最小预设温度值，或者二者一起对应调节；第二温度调节信号用于对应调节第二预设低温区间中的最大预设温度值，或者对应调节第二预设高温区间中的最小预设温度值，或者二者一起对应调节。如此设置，使得用户可根据自身的实际充电需求，灵活调节每一预设温度区间对应的温度范围，有利于提高本技术方案两级充电温度保护功能的使用灵活性。
[0076]
本发明还提出一种电子设备，该电子设备包括储能组件40和储能组件充电保护电路，该储能组件充电保护电路的具体结构参照上述实施例，由于本电子设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0077]
其中，储能组件40可为锂电池、超级电容等可充电储能组件40；储能组件充电保护电路与储能组件40电连接，储能组件充电保护电路用以为储能组件40充电，并用以同时为储能组件40提供两级充电温度保护功能。
[0078]
可选地，所述电子设备为tws真无线耳机，智能手表、手环、vr头盔等智能穿戴设备，由于智能穿戴设备直接穿戴于人体上，因此一旦在使用过程中发生爆燃事故，更容易对人体造成危害。
[0079]
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。