(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111446952 A(43)申请公布日 2020.07.24
(21)申请号 202010351259.6(22)申请日 2020.04.28
(71)申请人 博雅工道（北京）机器人科技有限公
司
地址 100176 北京市大兴区经济技术开发
区科谷一街10号院1号楼3层301室(72)发明人 熊明磊 陈龙冬 李轩辕 (74)专利代理机构 北京轻创知识产权代理有限
公司 11212
代理人 赖定珍(51)Int.Cl.
H03K 17/90(2006.01)
权利要求书1页 说明书6页 附图1页
CN 111446952 A(54)发明名称
一种集成磁感应电路的磁感应开关装置(57)摘要
本发明公开了一种集成磁感应电路的磁感应开关装置，涉及水下设备开关控制领域。该装置包括：磁感应器件开关电路、电池保护芯片和电池防水外壳；磁感应器件开关电路和电池保护芯片设置在电池保护板中，电池保护板设置在电池防水外壳内；磁感应器件开关电路开关管的第三引脚连接电池保护芯片的使能引脚；磁感应器件开关电路用于与使能引脚采集的温度值共同作用，控制电池保护板电路的通断。引入霍尔磁感应器件开关电路作为电池开关，能够有效避免电池电极落入海水中产生的腐蚀问题，使消费者在使用过程中更方便，且更加安全且提高了电池的实际使用寿命。
CN 111446952 A
权 利 要 求 书
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1.一种集成磁感应电路的磁感应开关装置，集成温敏开关电路的电池保护芯片的电池保护板，其特征在于，包括：磁感应器件开关电路、电池保护芯片和电池防水外壳；所述磁感应器件开关电路和所述电池保护芯片设置在所述电池保护板中，所述电池保护板设置在电池防水外壳内；
所述磁感应器件开关电路的开关管的第三引脚连接所述电池保护芯片的使能引脚；所述磁感应器件开关电路用于与所述使能引脚采集的温度值共同作用，控制电池保护板电路的通断。
2.根据权利要求1所述的一种集成磁感应电路的磁感应开关装置，其特征在于，所述磁感应器件开关电路具体包括：磁感应器件、第一电容、第一电阻、第二电容、第二电阻、第三电阻、第三电容、开关管和电池保护芯片；
电源输入分别连接所述第一电阻的一端、所述磁感应器件的VIN引脚和所述第一电容的一端；
所述第一电阻的另一端分别连接所述磁感应器件的VOUT引脚、所述第二电容的一端和所述第二电阻的一端；
所述第二电阻的另一端分别连接所述第三电阻的一端、所述第三电容的一端和所述开关管的第一引脚；
所述第一电容的另一端、所述磁感应器件的GND引脚、所述第二电容的另一端、所述第三电阻的另一端、所述第三电容的另一端和所述开关管的第二引脚接地。
3.根据权利要求2所述的一种集成磁感应电路的磁感应开关装置，其特征在于，还包括：与所述磁感应器件发生磁感应的设备，所述设备内部靠近充电口位置设置有与所述磁感应器件对应的磁铁。
4.根据权利要求2所述的一种集成磁感应电路的磁感应开关装置，其特征在于，还包括：设置在所述电池防水外壳的镀金电极。
5.根据权利要求3所述的一种集成磁感应电路的磁感应开关装置，其特征在于，还包括：在所述装置与所述设备连接后，在所述设备与所述装置连接的地方，设置防水密封圈和灌封脂。
6.根据权利要求3所述的一种集成磁感应电路的磁感应开关装置，其特征在于，还包括：在所述磁铁的位置还包括：滑轨，滑轨一端靠近电池预设感应区域，另一端远离电池预设感应区域，所述磁铁沿滑轨滑动。
7.根据权利要求5或6所述的一种集成磁感应电路的磁感应开关装置，其特征在于，所述磁铁包括：永磁铁或电磁铁。
8.根据权利要求2-6任一项所述的一种集成磁感应电路的磁感应开关装置，其特征在于，所述磁感应器件包括：霍尔开关、磁开关传感器或磁簧开关。
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CN 111446952 A
说 明 书
一种集成磁感应电路的磁感应开关装置
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技术领域
[0001]本发明涉及水下设备开关控制领域，尤其涉及一种集成磁感应电路的磁感应开关装置。
背景技术
[0002]目前在水下设备使用领域，电池的防水以及防腐蚀是设计中比较关键与比较困难的领域。尤其在海水中，由于海水中大量溶解钠离子、氯离子等成分，一旦电池不加防护直接放入海水中，极易导致电池的电极处发生所谓电化学腐蚀效应，使得电池的正极处被氧化腐蚀，造成电池难以继续使用，甚至造成电池壳体内部渗水引发短路。目前针对电池在电解质中产生的电极处电化学腐蚀效应，有表面钝化法、接口密封法、机械开关法、无线充电法等方案，但都有各自的缺陷，无法满足设备的需求。发明内容
[0003]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种集成磁感应电路的磁感应开关装置。
[0004]本发明解决上述技术问题的技术方案如下：[0005]一种集成磁感应电路的磁感应开关装置，集成温敏开关电路的电池保护芯片的电池保护板，包括：磁感应器件开关电路、电池保护芯片和电池防水外壳；所述磁感应器件开关电路和所述电池保护芯片设置在所述电池保护板中，所述电池保护板设置在电池防水外壳内；
[0006]所述磁感应器件开关电路开关管的第三引脚连接所述电池保护芯片的使能引脚；[0007]所述磁感应器件开关电路用于与所述使能引脚采集的温度值共同作用，控制电池保护板电路的通断。
[0008]本发明的有益效果是：本方案通过讲磁感应器件开关电路和所述电池保护芯片设置在所述电池保护板中，所述电池保护板设置在电池防水外壳内，磁感应器件开关电路开关管的第三引脚连接所述电池保护芯片的使能引脚；磁感应开关状态与所述使能引脚采集的温度值共同作用，控制电池保护板电路的通断，通过该方案无需考虑深水下机械零件的可靠性以及耐压防水需求，且需要的机械零件数与加工成本可更低，并且由于方案简单，产线在大批量生产时无需大量的工人培训时间与生产工时，甚至用户可以在技术支持的情况下自行维修更换磁铁，与传统的电池防水方式相比；引入霍尔磁感应器件开关电路作为电池开关，能够有效避免电池电极落入海水中产生的腐蚀问题，使消费者在使用过程中更方便，且更加安全且提高了电池的实际使用寿命。[0009]进一步地，所述磁感应器件开关电路具体包括：磁感应器件、第一电容、第一电阻、第二电容、第二电阻、第三电阻、第三电容、开关管和电池保护芯片；[0010]电源输入分别连接所述第一电阻的一端、所述磁感应器件的VIN引脚和所述第一电容的一端；
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说 明 书
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所述第一电阻的另一端分别连接所述磁感应器件的VOUT引脚、所述第二电容的一
端和所述第二电阻的一端；
[0012]所述第二电阻的另一端分别连接所述第三电阻的一端、所述第三电容的一端和所述开关管的第一引脚；
[0013]所述第一电容的另一端、所述磁感应器件的GND引脚、所述第二电容的另一端、所述第三电阻的另一端、所述第三电容的另一端和所述开关管的第二引脚接地。[0014]采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过磁感应器件开关电路，磁铁靠近触发电池正常工作，与平行的机械开关方案对比，由于机械开关需要暴露在水中，该方案无需考虑深水下机械零件的可靠性以及耐压防水需求，且需要的机械零件数与加工成本可更低。
[0015]进一步地，还包括：与所述磁感应器件发生磁感应的设备，所述设备内部靠近充电口位置设置有与所述磁感应器件对应的磁铁。[0016]采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过在设备内部靠近充电口位置设置有与所述磁感应器件对应的磁铁，由于磁感应器件与磁感应器件对应的磁铁，都是常用的电子开关元件，成本往往极为低廉，降低装置制作成本。[0017]进一步地，还包括：设置在所述电池防水外壳的镀金电极。[0018]采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过在所述电池防水外壳设置镀金电极，使用电极镀金的方法借助金等贵金属在常温下性状非常稳定、不易氧化的特点，从而减缓电化学腐蚀的速度，进一步弱化原电池反应，使得电池可以直接浸泡在海水中，进一步增加电池电极的使用寿命。[0019]进一步地，还包括：在所述装置与所述设备连接后，在所述设备与所述装置连接的地方，设置防水密封圈和灌封脂。
[0020]采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过在所述设备与所述装置连接的地方，设置防水密封圈和灌封脂，将电池电极与外界海水等电解质隔离开，由于电极处不与海水直接接触，因此在电池正常工作期间不会产生电化学反应，从而保护电极。[0021]进一步地，还包括：在所述磁铁的位置还包括：滑轨，滑轨一端靠近电池预设感应区域，另一端远离电池预设感应区域，所述磁铁沿滑轨滑动。[0022]采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过采用滑轨结构，防止磁铁吸力过强，在电池未与设备良好接触时就被导通，即在电池没有装上之前或打算拔掉电池前使用设备上的结构将磁铁在设备内部远离电池磁感应器件开关，从而更加有效的保护电池。同时，当磁铁结构远离霍尔开关时，就算电池已经插入到设备中，设备也无法正常启动，因此该结构也可以用作设备上的附加儿童锁使用，防止设备被意外开启。[0023]进一步地，所述磁铁包括：永磁铁或电磁铁。[0024]进一步地，所述磁感应器件包括：霍尔开关、磁开关传感器或磁簧开关。[0025]本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。附图说明
[0026]图1为本发明的实施例提供的集成磁感应电路的磁感应开关装置的结构框图；
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图2为本发明的其他实施例提供的基于霍尔开关的磁感应器件开关电路图；图3为本发明的其他实施例提供的不带磁感应器件的使能引脚电路图。
具体实施方式
[0029]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。[0030]如图1所示，为本发明实施例提供的一种集成磁感应电路的磁感应开关装置，集成温敏开关电路的电池保护芯片12的电池保护板14，该装置包括：磁感应器件开关电路11、电池保护芯片12和电池防水外壳15；磁感应器件开关电路11和电池保护芯片12设置在电池保护板14中，电池保护板14设置在电池防水外壳15内；
[0031]磁感应器件开关电路开关管的第三引脚连接电池保护芯片12的使能引脚13；其中电池保护芯片12选择带有温度保护使能引脚13的电池保护芯片12即可。
[0032]磁感应器件开关电路11用于与使能引脚13采集的温度值共同作用，控制电池保护板14电路的通断。其中，不带磁感应器件的使能引脚13电路图如图3所示，其中EN引脚即为使能引脚13，具体使能引脚13电路可根据实际选择电池保护芯片12的基本外围电路确认。[0033]需要说明的是，由于电池保护芯片12以及电池保护板14其在电池放电过程中有近似于电池整体开关的功能，因此为避免电池在海水中进行电化学反应，可以将电池保护板14上面的使能开关功能与磁感应器件开关电路11进行结合使其作为电池保护板14的可控电池开关。
[0034]需要说明的是，本方案是在现有的电池保护板原理图的基础上，在电池保护芯片12的使能引脚13部分串联一路包含霍尔开关的开关电路，当磁铁靠近霍尔开关后，电池的电极两端才能产生有效的电势能，从而驱动设备正常工作。当霍尔开关被置于电池内部后，设备厂商只需要在设备一端与霍尔开关直线距离最短处放置一枚对应磁铁，即可打开电池开关，从而引导电池正常放电，相对应的，一旦电池远离设备，在海水中由于没有磁铁的电磁力作用，电池电极两端不存在电势能，因此无法产生腐蚀效率较高的电化学反应，从而保护电池电极。
[0035]本方案通过讲磁感应器件开关电路11和电池保护芯片12设置在电池保护板14中，电池保护板14设置在电池防水外壳15内，磁感应器件开关电路11的开关管的第三引脚连接电池保护芯片12的使能引脚13；磁感应开关状态与使能引脚13采集的温度值共同作用，控制电池保护板14电路的通断，通过该方案无需考虑深水下机械零件的可靠性以及耐压防水需求，且需要的机械零件数与加工成本可更低，并且由于方案简单，产线在大批量生产时无需大量的工人培训时间与生产工时，甚至用户可以在技术支持的情况下自行维修更换磁铁，与传统的电池防水方式相比；引入霍尔磁感应器件开关电路作为电池开关，能够有效避免电池电极落入海水中产生的腐蚀问题，使消费者在使用过程中更方便，且更加安全，且提高了电池的实际使用寿命。[0036]优选地，在上述任意实施例中，磁感应器件开关电路11具体包括：磁感应器件、第一电容、第一电阻、第二电容、第二电阻、第三电阻、第三电容、开关管和电池保护芯片12；[0037]电源输入分别连接第一电阻的一端、磁感应器件的VIN引脚和第一电容的一端；[0038]第一电阻的另一端分别连接磁感应器件的VOUT引脚、第二电容的一端和第二电阻
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的一端；[0039]第二电阻的另一端分别连接第三电阻的一端、第三电容的一端和开关管的第一引脚；
[0040]第一电容的另一端、磁感应器件的GND引脚、第二电容的另一端、第三电阻的另一端、第三电容的另一端和开关管的第二引脚接地。[0041]需要说明的是，在现有的电池保护板14原理图的基础上，在电池保护芯片12的使能引脚13部分串联一路包含磁感应器件的开关电路。通过使用磁力开关，本方案可以把霍尔开关部分电路完全放置在电池壳体内部，从而解决传统机械开关难以解决的耐压以及防水问题。
[0042]在某实施例中，可以通过霍尔开关需要额外的门电路来连接至电池保护芯片12引脚上，从而出发电池保护板14的相应功能，如图2所示，霍尔开关器件即为U3、第一电容为图中C18、第一电阻为图中R11、第二电容为图中C19、第二电阻为图中R12、第三电阻为图中R39、第三电容为图中C20、开关管为图中MOS管，图中EN引脚表示保护芯片的使能引脚，其中电子器件参数如表1所示，该部分电路也可以由磁感应弹簧片代替。该元件同样是基于磁铁的电磁力，将元件上原本常开的弹簧片通过吸力闭合导通，从而实现与门电路类似的功能。位号型号描述
U3OH3144OH3144，TO-92S封装R1110K10K，1％，0805封装C1810nF10nF，MLCC，0805封装C1910nF10nF，MLCC，0805封装R12100100，1％，0805封装R3910K10K，1％，0805封装C2010nF10nF，MLCC，0805封装Q1NTR4502PNTR4502P
[0044]表1
[0045]在某实施例中，霍尔开关电路或类型的磁感应器件电路实际是一种比较成熟而且元器件较少，功能较为简单的电路，其不仅可以放置在电池保护板14的使能开关位置，原则上基于磁铁靠近触发电池正常工作的方案均可以视作本方案的扩展。[0046]目前水下设备普遍存在电池电量较小，用户需要频繁更换电池来增加设备续航能力。传统的电池由于电极处始终处于带电状态，导致一旦电池直接与海水接触，电池的电极会立即产生电化学腐蚀，现象为电池的正极处会产生大量气泡，且电极金属会发生严重腐蚀，甚至导致电池电极处渗水，因此客户在更换电池是必须在陆地上更换，防止电池与海水接触。通过本方案，用户在更换电池时可以将待更换及换下的电池直接与海水接触，提高了用户体验度，并且减少了用户使用中的风险。[0047]本方案通过磁感应器件开关电路11，磁铁靠近触发电池正常工作，与平行的机械开关方案对比，由于机械开关需要暴露在水中，该方案无需考虑深水下机械零件的可靠性以及耐压防水需求，且需要的机械零件数与加工成本可更低。[0048]优选地，在上述任意实施例中，还包括：与磁感应器件发生磁感应的设备，设备内部靠近充电口位置设置有与磁感应器件对应的磁铁。
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本方案通过在设备内部靠近充电口位置设置有与磁感应器件对应的磁铁，由于磁
感应器件与磁感应器件对应的磁铁，都是常用的电子开关元件，成本往往极为低廉，降低装置制作成本。[0050]优选地，在上述任意实施例中，还包括：设置在电池防水外壳15的镀金电极。[0051]本方案通过在电池防水外壳15设置镀金电极，使用电极镀金的方法借助金等贵金属在常温下性状非常稳定、不易氧化的特点，从而减缓电化学腐蚀的速度，进一步弱化原电池反应，使得电池可以直接浸泡在海水中，进一步增加电池电极的使用寿命。[0052]优选地，在上述任意实施例中，还包括：在装置与设备连接后，在设备与装置连接的地方，设置防水密封圈和灌封脂。
[0053]本方案通过在设备与装置连接的地方，设置防水密封圈和灌封脂，将电池电极与外界海水等电解质隔离开，由于电极处不与海水直接接触，因此在电池正常工作期间不会产生电化学反应，从而保护电极。[0054]优选地，在上述任意实施例中，还包括：在磁铁的位置还包括：滑轨，滑轨一端靠近电池预设感应区域，另一端远离电池预设感应区域，磁铁沿滑轨滑动。[0055]需要说明的是，在设备内部磁铁的安装上，考虑到磁铁吸力过强的问题，采用滑轨等结构制作了另外一道设备开关，用于防止电池未与设备良好接触时就被导通。该部分结构可以使用连杆与设备开关相连，或者作为独立开关使用。[0056]在某实施例中，磁铁移动部分可以采用典型的滑轨方案，也可以采用按钮能多种方式。如果设备对于成本极为严苛，可也以采用磁量相对微小的磁铁，去掉移动开关，从而进一步缩少成本。
[0057]由于霍尔元件在磁铁靠近一定距离内即可导通，通过在设备内部安装滑轨机械结构来避免电池在插入设备前或刚刚拔出设备时已经被磁铁导通。[0058]本方案通过采用滑轨结构，防止磁铁吸力过强，在电池未与设备良好接触时就被导通，即在电池没有装上之前或打算拔掉电池前使用设备上的结构将磁铁在设备内部远离电池磁感应器件开关，从而更加有效的保护电池。同时，当磁铁结构远离霍尔开关时，就算电池已经插入到设备中，设备也无法正常启动，因此该结构也可以用作设备上的附加儿童锁使用，防止设备被意外开启。[0059]优选地，在上述任意实施例中，磁铁包括：永磁铁或电磁铁。其中永磁铁可以是钕铁硼永磁铁或其他类型永磁铁。[0060]优选地，在上述任意实施例中，磁感应器件包括：霍尔开关、磁开关传感器或磁簧开关。
[0061]读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0062]在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其
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它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，步骤的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个步骤可以结合或者可以集成到另一个步骤，或一些特征可以忽略，或不执行。
[0063]上述方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。[0064]以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
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