電池保護裝置及電源組件的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電池保護裝置及電源組件。該電池保護裝置用于對包括串聯在一起的N節電池的電池組進行保護，該裝置包括：正輸出端子和負輸出端子；M個保險絲，與N節電池串聯；P個熱敏電阻，附著在電池組的周圍，用于檢測電池組的溫度；第一開關組件，包括受控端子、第一端子和第二端子，第一端子與電池組的正極之間經由M個保險絲中的至少一個保險絲連接，第二端子與電池組的負極連接；第一控制模塊，與熱敏電阻連接，并與第一開關組件的受控端子連接，用于獲取電池組的溫度，并在溫度滿足預設的溫度保護條件時，控制第一開關組件導通，以使電池組短接。由此，能以低成本實現對電池的高可靠性的保護，并且結構簡單、易于實施。
【專利說明】
電池保護裝置及電源組件
技術領域
[0001]本實用新型涉及電池領域，具體地，涉及一種電池保護裝置及電源組件。
【背景技術】
[0002]數碼產品(例如，筆記本電腦)通常使用鋰離子電池作為電源，鋰離子電池具有能量密度高、重量輕的特點。由于鋰離子電池的產品特性，需要對電池進行保護，以確保使用過程中的安全性。
[0003]在現有的用于筆記本電腦的電池保護裝置中，如果想要實現對電池組的過溫保護，通常會在電池組的各節電池處串聯溫度開關TC0，溫度開關TCO能夠感應電池的溫度。當這個溫度達到溫度開關TCO的觸發溫度時，溫度開關TCO自動啟動，將電池斷路，實現過溫保護。然而，在采用溫度開關TCO進行溫度保護時，需要將溫度開關TCO與電池電極串聯，當在電池之間串聯溫度開關TCO時，還需要對電池組進行改裝，這就導致溫度開關TCO的安裝十分不便。另外，溫度開關TCO的成本較高，會增加電池保護裝置的總成本。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種電池保護裝置及電源組件，來以低成本實現對數碼產品中的電池的高可靠性的保護。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型提供一種電池保護裝置，用于對電池組進行保護，所述電池組包括串聯在一起的N節電池，其中，N^l，所述裝置包括:正輸出端子和負輸出端子，用于接入外部設備，所述正輸出端子還用于連接所述電池組的正極，所述負輸出端子還用于連接所述電池組的負極;M個保險絲，用于與所述N節電池串聯，其中，M2 I ;P個熱敏電阻，附著在所述電池組的周圍，用于檢測所述電池組的溫度，其中，P 2 I;第一開關組件，包括受控端子、第一端子和第二端子，其中，所述第一端子與所述電池組的正極之間經由所述M個保險絲中的至少一個保險絲連接，所述第二端子與所述電池組的負極連接;第一控制模塊，與所述熱敏電阻連接，并與所述第一開關組件的所述受控端子連接，用于獲取所述熱敏電阻檢測的電池組的溫度，并在所述溫度滿足預設的溫度保護條件時，控制所述第一開關組件導通，以使所述電池組短接。
[0006]可選地，所述M個保險絲包括M個電流保險絲或者M個溫度保險絲;或者，所述M個保險絲包括Ml個電流保險絲和M2個溫度保險絲，其中，M1+M2=M。
[0007]可選地，所述第一控制模塊包括第一控制芯片，所述第一控制芯片包括第一控制端子和P個溫度信號輸入端子，其中，所述P個溫度信號輸入端子與所述P個熱敏電阻對應連接，所述第一控制端子與所述第一開關組件的所述受控端子連接，所述第一控制芯片用于經由所述P個溫度信號輸入端子獲取所述P個熱敏電阻檢測的電池組的溫度，并在所述溫度滿足預設的溫度保護條件時，經由所述第一控制端子控制所述第一開關組件導通。
[0008]可選地，所述第一控制模塊還用于連接所述電池組中的至少一節電池，檢測所連接的電池的電池狀態信息，并判斷所述電池狀態信息是否滿足預設的電池保護觸發條件，在確定所述電池狀態信息滿足所述電池保護觸發條件時，控制所述第一開關組件導通，以使所述電池組短接。
[0009]可選地，所述第一控制模塊包括第一控制芯片，所述第一控制芯片包括第一控制端子、P個溫度信號輸入端子和與所述N節電池一一對應的N個第一輸入端子，其中，所述P個溫度信號輸入端子與所述P個熱敏電阻一一對應連接，每個所述第一輸入端子用于連接相對應的電池的正極，所述第一控制端子與所述第一開關組件的所述受控端子連接，所述第一控制芯片用于經由所述P個溫度信號輸入端子獲取所述P個熱敏電阻檢測的電池組的溫度，并經由所述N個第一輸入端子采集各節電池的電池狀態信息，在所述溫度滿足預設的溫度保護條件時，和/或在所述電池狀態信息滿足所述電池保護觸發條件時，經由所述第一控制端子控制所述第一開關組件導通。
[0010]可選地，所述裝置還包括:第二開關組件，串聯在所述正輸出端子與所述第一開關組件的所述第一端子之間；第三開關組件，串聯在所述正輸出端子與所述第一開關組件的所述第一端子之間，并與所述第二開關組件串聯;所述第一控制模塊，與所述第二開關組件連接，并與所述第三開關組件連接，所述第一控制模塊還用于連接所述電池組中的至少一節電池，檢測所連接的電池的電池狀態信息，并判斷所述電池狀態信息是否滿足預設的過充保護觸發條件和過放保護觸發條件，在確定所述電池狀態信息滿足所述過充保護觸發條件時，控制所述第二開關組件斷開，以使所述電池組斷路，以及在確定所述電池狀態信息滿足所述過放保護觸發條件時，控制所述第三開關組件斷開，以使所述電池組斷路。
[0011]可選地，所述第一控制模塊包括第一控制芯片，所述第一控制芯片包括與所述N節電池對應的N個第一輸入端子、P個溫度信號輸入端子、第一控制端子、第二控制端子和第三控制端子，其中，每個所述第一輸入端子用于連接相對應的電池的正極，所述P個溫度信號輸入端子與所述P個熱敏電阻一一對應連接，所述第一控制端子與所述第一開關組件的所述受控端子連接，所述第二控制端子與所述第二開關組件連接，所述第三控制端子與所述第三開關組件連接，所述第一控制芯片用于經由所述P個溫度信號輸入端子獲取所述P個熱敏電阻檢測的電池組的溫度，并經由所述N個第一輸入端子采集各節電池的電池狀態信息，在所述溫度滿足預設的溫度保護條件時，經由所述第一控制端子控制所述第一開關組件導通;在所述電池狀態信息滿足所述過充保護觸發條件時，經由所述第二控制端子控制所述第二開關組件斷開；以及在所述電池狀態信息滿足所述過放保護觸發條件時，經由所述第三控制端子控制所述第三開關組件斷開。
[0012]可選地，所述第一開關組件包括MOS管，其中，所述MOS管的柵極與所述受控端子連接，所述MOS管的源極與所述第二端子連接，所述MOS管的漏極與所述第一端子連接。
[0013]可選地，所述電池組中的每節電池為鋰離子電池。
[0014]可選地，所述裝置還包括:第二控制模塊，與所述第一開關組件的所述受控端子連接，用于連接所述電池組中的至少一節電池，檢測所連接的電池的電池狀態信息，并判斷所述電池狀態信息是否滿足預設的電池保護觸發條件，在確定所述電池狀態信息滿足所述電池保護觸發條件時，控制所述第一開關組件導通，以使所述電池組短接。
[0015]可選地，所述第二控制模塊包括第二控制芯片，所述第二控制芯片包括第四控制端子和與所述N節電池一一對應的N個第二輸入端子，其中，每個所述第二輸入端子用于連接相對應的電池的正極，所述第四控制端子與所述第一開關組件的所述受控端子連接，所述第二控制芯片用于經由所述N個第二輸入端子采集各節電池的電池狀態信息，并判斷所述電池狀態信息是否滿足預設的電池保護觸發條件，在確定所述電池狀態信息滿足所述電池保護觸發條件時，經由所述第四控制端子控制所述第一開關組件導通。
[0016]可選地，所述電池狀態信息包括電池的電壓；以及，所述第二控制模塊包括電壓采集電路和電壓比較電路，其中:所述電壓采集電路包括第一輸出端子和與所述N節電池一一對應的N個第三輸入端子，其中，每個所述第三輸入端子用于連接相對應的電池的正極，所述電壓采集電路用于經由所述N個第三輸入端子采集各節電池的電壓，并通過所述第一輸出端子輸出電壓信號;所述電壓比較電路包括第四輸入端子和第二輸出端子，其中，所述第四輸入端子與所述第一輸出端子連接，所述第二輸出端子與所述第一開關組件的所述受控端子連接，所述電壓比較電路用于將經由所述第四輸入端子接收到的電壓信號與預設的電壓范圍進行比較，并在所述電壓信號超出所述電壓范圍時，經由所述第二輸出端子控制所述第一開關組件導通。
[0017]本實用新型還提供一種電源組件，包括:電池組，包括串聯在一起的N節電池，其中，I;以及電池保護裝置，該電池保護裝置為根據本實用新型提供的所述電池保護裝置。
[0018]在上述技術方案中，通過熱敏電阻來檢測電池組的溫度，當電池組的溫度滿足預設的溫度保護條件時，第一控制模塊會控制第一開關組件導通，第一開關組件的導通使得電池組被短接。由于電池組被短接，導致電路中的瞬時電流突增，從而使得保險絲熔斷，進而使得電池組斷路，從而實現對電池組的溫度保護。由于僅需要將熱敏電阻附著在電池組的周圍，無需將其與電池組連接，因此，其安裝十分方便，并且不涉及對電池組進行改裝。另夕卜，熱敏電阻的成本較低，因而可以降低電池保護裝置的總體成本。本實用新型提供的電池保護裝置具有簡單可靠、易于實施的特點，適用于要求結構簡化、性能可靠的數碼產品中。
[0019]本實用新型的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0020]附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本實用新型，但并不構成對本實用新型的限制。在附圖中:[0021 ]圖1示出了現有的用于筆記本電腦的電池保護裝置的部分電路圖。
[0022]圖2A至圖2D示出了根據本實用新型的多種實施方式的電池保護裝置的電路圖。
[0023]圖3示出了根據本實用新型的另一實施方式的電池保護裝置的電路圖。
[0024]圖4示出了根據本實用新型的另一實施方式的電池保護裝置的電路圖。
[0025]圖5示出了根據本實用新型的另一實施方式的電池保護裝置的電路圖。
[0026]圖6示出了根據本實用新型的另一實施方式的電池保護裝置的電路圖。
[0027]圖7示出了根據本實用新型的另一實施方式的電池保護裝置的電路圖。
[0028]圖8示出了根據本實用新型的另一實施方式的電池保護裝置的電路圖。
[0029]圖9示出了根據本實用新型的另一實施方式的電池保護裝置的電路圖。
[0030]圖10示出了根據本實用新型的另一實施方式的電池保護裝置的電路圖。
【具體實施方式】
[0031]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。
[0032]圖1示出了現有的用于筆記本電腦的電池保護裝置的部分電路圖。如圖1所示，現有的電池保護裝置中可以包括溫度開關TC0，溫度開關TCO的數量與電池組中的電池數量相同。如圖1所示，溫度開關TCO與電池組中的各節電池(S卩，電池B1、電池B2和電池B3)交替式串聯。所謂交替式串聯是指在電流方向上，按照一個溫度開關TC0、再一節電池的順序依次將全部溫度開關TCO和全部電池串聯起來。由于需要將溫度開關TCO與電池電極連接，當在電池之間串聯溫度開關TCO時，還需要對電池組進行改裝，這就導致溫度開關TCO的安裝十分不便。另外，溫度開關TCO的成本較高，從而增加電池保護裝置的總成本。
[0033]為了解決這一問題，本實用新型提供一種電池保護裝置，其中，該電池保護裝置可以應用于各種數碼產品中，例如，筆記本電腦、平板電腦、智能手機等等。圖2A示出了根據本實用新型的一種實施方式的電池保護裝置20的電路圖，該電池保護裝置20用于對電池組進行保護，其中，該電池組可以包括串聯在一起的N節電池，其中，N^l。為了方便闡述，在圖2A中示例性地示出了電池組包括串聯在一起的三節電池，分別為電池B1、電池B2和電池B3 ο不過應當理解的是，電池組也可以包括更少數量的或者更多數量的電池。示例地，電池組中包括的電池可以為鋰電池。
[0034]當N節電池串聯形成電池組時，位于電池組兩端的電池中的一者會暴露自身的電池正極，另一者會暴露自身的電池負極。在本實用新型中，該暴露的電池正極可以作為整個電池組的正極，該暴露的電池負極可以作為整個電池組的負極。例如，如圖2A所示，電池BI的正極被暴露，因此，電池BI的正極作為電池組的正極。同樣，電池B3的負極被暴露，因此，電池B3的負極作為電池組的負極。
[0035]電池保護裝置20可以包括正輸出端子201和負輸出端子202，用于接入外部設備，此外，正輸出端子201還用于連接電池組的正極，負輸出端子202還用于連接電池組的負極。
[0036]在本實用新型中，外部設備可以例如是用于為電池組進行充電的充電設備，或者可以例如是由電池組向其供電以使其得電工作的任意電子設備，例如，筆記本電腦中的負載電路。當正輸出端子201和負輸出端子202所接入的外部設備為充電設備時，電池組會處于充電模式；當正輸出端子201和負輸出端子202所接入的外部設備為電池組向其供電的電子設備時，電池組會處于放電模式。
[0037]電池保護裝置20可以包括M個保險絲，用于與N節電池串聯，其中，M2I。為了方便闡述，在圖2A中示例性地示出了電池保護裝置20包括一個保險絲Fl，其中，該保險絲Fl可以例如為電流保險絲。此外，如圖2A所示，該電池保護裝置20還可以包括第一開關組件203，其可以包括受控端子203a、第一端子203b和第二端子203c，其中，第一端子203b與電池組的正極之間可以經由M個保險絲中的至少一個保險絲連接，以圖2A為例，第一端子203b與電池組的正極之間經由電流保險絲Fl連接。此外，第二端子203c與電池組的負極連接。
[0038]此外，如圖2A所示，電池保護裝置20還可以包括P個熱敏電阻，附著在電池組的周圍，用于檢測電池組的溫度，其中，I。為了方便闡述，在圖2A中示例性地示出了電池保護裝置20包括兩個熱敏電阻，分別為熱敏電阻THl和熱敏電阻TH2。不過應當理解的是，可以綜合考慮實際對溫度檢測精度的需求以及成本要求，設置更少數量或更多數量的熱敏電阻。
[0039]此外，如圖2A所示，電池保護裝置20還可以包括第一控制模塊204，與P個熱敏電阻連接，并與第一開關組件203的受控端子203a連接，用于獲取熱敏電阻檢測的電池組的溫度，并在溫度滿足預設的溫度保護條件時，控制第一開關組件203導通。由于在電池組正常工作的情況下，保險絲的電阻值很小，其產生的分壓可以忽略不計。因此，當第一開關組件203導通時，電池組的正極電壓與電池組的負極電壓基本上相等，從而造成電池組被短接。由于電池組被短接，導致電路中的瞬時電流突增，從而使得電流保險絲Fl熔斷，進而使得電池組斷路，從而實現對電池組的溫度保護。
[0040]在本實用新型中，溫度保護條件可以包括預定數量的熱敏電阻所檢測到的溫度超出預設的溫度范圍。其中，該預定數量可以為I，或者為熱敏電阻的總數P，或者為I到P之間的任一數值。
[0041]在上述技術方案中，通過熱敏電阻來檢測電池組的溫度，當電池組的溫度滿足預設的溫度保護條件時，第一控制模塊會控制第一開關組件導通，第一開關組件的導通使得電池組被短接。由于電池組被短接，導致電路中的瞬時電流突增，從而使得保險絲熔斷，進而使得電池組斷路，從而實現對電池組的溫度保護。由于僅需要將熱敏電阻附著在電池組的周圍，無需將其與電池組連接，因此，其安裝十分方便，并且不涉及對電池組進行改裝。另夕卜，熱敏電阻的成本較低，因而可以降低電池保護裝置的總體成本。本實用新型提供的電池保護裝置具有簡單可靠、易于實施的特點，適用于要求結構簡化、性能可靠的數碼產品中。
[0042]在本實用新型的一個實施方式中，電池保護裝置20中所采用的保險絲可以全部為電流保險絲，即，M個保險絲可以包括M個電流保險絲。例如，圖2A示出了電流保護裝置20中包括一個電流保險絲Fl的示例，圖2B示出了電流保護裝置20中包括兩個電流保險絲Fl和F2的示例。這樣，當電路中的電流過大時可導致電流保險絲熔斷，從而使電池組斷路，實現對電池組的保護。并且，電流保險絲的產品成本低，因此，可以最大程度地降低電池保護裝置20的成本。
[0043]或者，在另一個實施方式中，電池保護裝置20中所采用的保險絲可以全部為溫度保險絲，即，M個保險絲可以包括M個溫度保險絲。例如，圖2C示出了電流保護裝置20中包括一個溫度保險絲F3的示例。在這種情況下，可以通過熱敏電阻和溫度保險絲來實現對電池組的雙重過溫保護。
[0044]再或者，在又一個實施方式中，電池保護裝置20中所采用的保險絲可以包括電流保險絲和溫度保險絲這兩者，即，所述M個保險絲包括Ml個電流保險絲和M2個溫度保險絲，其中，M1+M2=M。例如，圖2D示出了電流保護裝置20中包括一個電流保險絲Fl和一個溫度保險絲F3的示例。
[0045]在本實用新型的一個實施方式中，電池保護裝置可以為保護電路板(例如，PCBA(Printed Circuit Board Assembly，印刷電路板組件)板)的形式。在這種情況下，至少第一開關組件203和第一控制模塊204可以被集成在保護電路板上。至于M個保險絲，其可以全部被集成在保護電路板上，例如，如圖2A所示，電流保險絲Fl同第一開關組件203以及第一控制模塊204—起被集成在保護電路板205上。再或者，M個保險絲可以全部不被集成在保護電路板上，而與保護電路板相分離，例如，如圖2C所示，溫度保險絲F3可以在鄰近電池的位置處與電池串聯，而并未被集成在保護電路板205上。又或者，M個保險絲中的一部分被集成在保護電路板上，其余部分與保護電路板相分離，例如，如圖2B所示，電流保險絲Fl同第一開關組件203以及第一控制模塊204—起被集成在保護電路板205上，而電流保險絲F2未被集成在保護電路板205上;再例如，如圖2D所示，電流保險絲Fl同第一開關組件203以及第一控制模塊204—起被集成在保護電路板205上，而溫度保險絲F3在鄰近電池的位置處與電池串聯，并未被集成在保護電路板205上。
[0046]在本實用新型的一個實施方式中，如圖3所示，第一控制模塊204可以包括第一控制芯片206，該第一控制芯片206可以包括第一控制端子COl和P個溫度信號輸入端子，其中，所述P個溫度信號輸入端子與P個熱敏電阻一一對應連接。例如，在圖3所示的示例中，第一控制芯片206包括兩個溫度信號輸入端子，分別為溫度信號輸入端子Tl和溫度信號輸入端子T2，其中，溫度信號輸入端子Tl與熱敏電阻THl連接，溫度信號輸入端子T2與熱敏電阻TH2連接。另外，如圖3所示，第一控制端子COl與第一開關組件203的受控端子203a連接，該第一控制芯片206可以用于經由P個溫度信號輸入端子獲取P個熱敏電阻檢測的電池組的溫度，并在該溫度滿足溫度保護條件時，經由第一控制端子COl控制第一開關組件導通。
[0047]本實用新型提供的電池保護裝置除了可以對電池組進行溫度保護之外，還可以實現對電池組的過充、過放等保護。在相關技術中，電池保護裝置通常采用三端保險絲來實現對鋰離子電池的過充保護。然而，三端保險絲的結構較為復雜，產品價格高，這就導致電池保護裝置的電路較為復雜，且成本較高。為此，本實用新型提供一種結構簡單、成本較低的電池保護裝置，來對電池組進行過充、過放保護，如下所述。
[0048]圖4示出了根據本實用新型的另一種實施方式的電池保護裝置20的電路圖。如圖4所示，所述第一控制模塊204還可以用于連接電池組中的至少一節電池，檢測所連接的電池的電池狀態信息，并判斷該電池狀態信息是否滿足預設的電池保護觸發條件，在確定該電池狀態信息滿足電池保護觸發條件時，控制第一開關組件203導通。當第一開關組件203導通時，電池組的正極電壓與電池組的負極電壓基本上相等，從而造成電池組被短接。由于電池組被短接，導致電路中的瞬時電流突增，從而使得電流保險絲Fl熔斷，進而使得電池組斷路，從而實現對電池組的保護。
[0049]在本實用新型中，電池狀態信息可以包括但不限于以下參數中的至少一者:電池的電壓、電池的電流、電池的容量。相應地，電池保護觸發條件可以包括但不限于以下條件中的至少一者:所連接的電池中的預定數量的電池的電壓超出預設的第一電壓范圍(由預設的第一電壓閾值和第二電壓閾值所限定，其中，第一電壓閾值大于第二電壓閾值)；所連接的電池中的預定數量的電池的容量超出預設的第一容量范圍(由預設的第一容量閾值和第二容量閾值所限定，其中，第一容量閾值大于第二容量閾值)；電池之間不均衡。其中，該預定數量可以為I，或者為所連接的電池的總數L，或者為I到L之間的任一數值。
[0050]示例地，在電池處于充電模式下，當第一控制模塊204采集到的電池的電壓高于第一電壓范圍的上限(即，第一電壓閾值)時(或者電池的容量高于第一容量范圍的上限(即，第一容量閾值))，則第一控制模塊204可以確定此時電池處于過充狀態，需要對電池進行過充保護。隨后，第一控制模塊204通過控制第一開關組件203導通來短接電池組，以使電流保險絲Fl熔斷，進而使得電池組斷路，從而實現對電池組的過充保護。
[0051 ]再例如，在電池處于放電模式下，當第一控制模塊204采集到的電池的電壓低于第一電壓范圍的下限(即，第二電壓閾值)時(或者電池的容量低于第一容量范圍的下限(即，第二容量閾值))，則第一控制模塊204可以確定此時電池處于過放狀態，需要對電池進行過放保護。隨后，第一控制模塊204通過控制第一開關組件203導通來短接電池組，以使電流保險絲Fl熔斷，進而使得電池組斷路，從而實現對電池組的過放保護。
[0052]又例如，當第一控制模塊204采集到的各節電池的電壓之間差異較大(例如，大于預設的壓差閾值)時，第一控制模塊204可以確定此時電池組中的各節電池之間不均衡，需要對電池進行均衡保護。隨后，第一控制模塊204通過控制第一開關組件203導通來短接電池組，以使電流保險絲Fl熔斷，進而使得電池組斷路，從而實現對電池組的均衡保護。
[0053]而在電池正常工作時(S卩，所檢測到的電池狀態信息不滿足電池保護觸發條件時，且電池組的溫度不滿足溫度保護條件時)，第一控制模塊204可以控制第一開關組件203保持斷開狀態，這樣，第一開關組件203不會影響電池組的工作。
[0054]綜上所述，通過第一控制模塊采集電池的電池狀態信息，并在電池狀態信息滿足預設的電池保護觸發條件時，控制第一開關組件導通，第一開關組件的導通使得電池組被短接。由于電池組被短接，導致電路中的瞬時電流突增，從而使得保險絲熔斷，進而使得電池組斷路，從而實現對電池組的保護。在本實用新型提供的電池保護裝置中，采用功能單一的保險絲即可實現對電池組的快速、有效地保護，而無需設置結構復雜的三端保險絲，因此，在實現對電池組進行全方位的保護的同時，簡化了電路設計，降低了成本，簡單可靠，易于實施，適用于要求結構簡化、性能可靠的數碼產品中。
[0055]具體地，如圖5所示，第一控制模塊204可以包括第一控制芯片206，其中，該第一控制芯片206可以包括第一控制端子COl、P個溫度信號輸入端子和與所述N節電池對應的N個第一輸入端子，例如，在圖5所不的不例中，第一控制芯片206可以包括與三節電池對應的三個第一輸入端子，分別為第一輸入端子Ill、第一輸入端子112和第一輸入端子113，其中，每個第一輸入端子用于連接相對應的電池的正極。例如，第一輸入端子Ill與電池BI相對應，連接該電池BI的正極。第一輸入端子112與電池B2相對應，連接該電池B2的正極。第一輸入端子113與電池B3相對應，連接該電池B3的正極。此外，在圖5所示的示例中，第一控制芯片206包括兩個溫度信號輸入端子，分別為溫度信號輸入端子TI和溫度信號輸入端子T2，其中，溫度信號輸入端子Tl與熱敏電阻THl連接，溫度信號輸入端子T2與熱敏電阻TH2連接。此外，第一控制端子⑶I與第一開關組件203的受控端子203a連接，第一控制芯片206可以用于經由P個溫度信號輸入端子獲取P個熱敏電阻檢測的電池組的溫度，并經由N個第一輸入端子采集各節電池的電池狀態信息，在所述溫度滿足預設的溫度保護條件時，和/或在電池狀態信息滿足電池保護觸發條件時，經由第一控制端子COl控制第一開關組件203導通。
[0056]可選地，如圖5所示，第一控制芯片206的每個第一輸入端子可以經由一個電阻與各自對應的電池的正極連接，例如，圖5中示出的電阻R 1、R2和R3，并且示例地，Rl = R2 = R3=100 Ω。此外，第一輸入端子111與第一輸入端子112之間可以通過電容Cl連接，第一輸入端子112與第一輸入端子113之間可以通過電容C2連接，第一輸入端子113可以經由電容C3與電池組的負極(或地)連接，并且示例地，Cl = C2 = C3 = 0.1yF。此外，如圖5所示，第一控制芯片206還可以包括第一電源端子VDDI，該第一電源端子VDDl可以與第一輸入端子111連接，以從電池組得電工作。此外，如圖5所示，第一控制芯片206還可以包括第一接地端子VSSl，該第一接地端子VSSl接電池組的負極(或地)。
[0057]采用專用的控制芯片作為第一控制模塊，不僅操作方便，而且易于生產，減少技術人員的工作量。
[0058]圖6示出了根據本實用新型的另一種實施方式的電池保護裝置20的電路圖。如圖6所示，該裝置還可以包括:第二開關組件207和第三開關組件208，其中，第二開關組件207串聯在正輸出端子201與第一開關組件203的第一端子203b之間，第三開關組件208串聯在正輸出端子201與第一開關組件203的第一端子203b之間，并與第二開關組件209串聯。在這種情況下，第一控制模塊204還可以與第二開關組件207連接，并與第三開關組件208連接，該第一控制模塊204還用于連接電池組中的至少一節電池，檢測所連接的電池的電池狀態信息，并判斷電池狀態信息是否滿足預設的過充保護觸發條件和過放保護觸發條件，在確定該電池狀態信息滿足過充保護觸發條件時，控制第二開關組件207斷開，以使電池組斷路，以及在確定電池狀態信息滿足過放保護觸發條件時，控制第三開關組件208斷開，以使電池組斷路。
[0059]在本實用新型中，過充保護觸發條件可以包括以下條件中的至少一者:所連接的電池中的預定數量的電池的電壓高于預設的第三電壓閾值，所連接的電池中的預定數量的電池的容量高于預設的第三容量閾值。可選地，第三電壓閾值可以小于第一電壓閾值并大于第二電壓閾值，第三容量閾值可以小于第一容量閾值并大于第二容量閾值。另外，過放保護觸發條件可以包括以下條件中的至少一者:所連接的電池中的預定數量的電池的電壓低于預設的第四電壓閾值，所連接的電池中的預定數量的電池的容量低于預設的第四容量閾值。可選地，第四電壓閾值可以大于第二電壓閾值，并小于第三電壓閾值，第四容量閾值可以大于第二容量閾值，并小于第三容量閾值。
[0060]如圖6所示，當在充電模式下，第三開關組件208處于導通狀態，如果電池狀態信息處于正常水平(即，未滿足過充保護觸發條件)，則第一控制模塊204可以控制第二開關組件207保持導通，由此，確保充電的持續進行。一旦需要進行過充保護，則第一控制模塊204可以控制第二開關組件207斷開，以使電池組斷路，從而實現過充保護。當在放電模式下，第二開關組件207處于導通狀態，如果電池狀態信息處于正常水平(S卩，未滿足過放保護觸發條件)，則第一控制模塊204可以控制第三開關組件208保持導通，由此，確保放電的持續進行。一旦需要進行過放保護，則第一控制模塊204可以控制第三開關組件208斷開，以使電池組斷路，從而實現過放保護。
[0061 ]具體地，如圖7所示，第一控制模塊204可以包括第一控制芯片206，該第一控制芯片206可以包括與N節電池對應的N個第一輸入端子、P個溫度信號輸入端子、第一控制端子C01、第二控制端子C02和第三控制端子C03。例如，在圖7所示的示例中，第一控制芯片206可以包括與三節電池對應的三個第一輸入端子，分別為第一輸入端子111、第一輸入端子112和第一輸入端子113，其中，每個第一輸入端子用于連接相對應的電池的正極。例如，第一輸入端子111與電池BI相對應，連接該電池BI的正極。第一輸入端子112與電池B2相對應，連接該電池B2的正極。第一輸入端子113與電池B3相對應，連接該電池B3的正極。此夕卜，在圖7所示的示例中，第一控制芯片206包括兩個溫度信號輸入端子，分別為溫度信號輸入端子Tl和溫度信號輸入端子T2，其中，溫度信號輸入端子Tl與熱敏電阻THl連接，溫度信號輸入端子T2與熱敏電阻TH2連接。此外，第一控制端子COl與第一開關組件203的受控端子203a連接，第二控制端子⑶2與第二開關組件207連接，第三控制端子⑶3與第三開關組件208連接。第一控制芯片204可以用于經由P個溫度信號輸入端子獲取P個熱敏電阻檢測的電池組的溫度，并經由N個第一輸入端子采集各節電池的電池狀態信息，在所述溫度滿足預設的溫度保護條件時，經由第一控制端子COl控制第一開關組件導通;在電池狀態信息滿足過充保護觸發條件時，經由第二控制端子C02控制第二開關組件207斷開；以及在電池狀態信息滿足過放保護觸發條件時，經由第三控制端子C03控制第三開關組件208斷開。
[0062]此外，在圖7所示的實施方式中，第一控制模塊204還可以在電池狀態信息滿足電池保護觸發條件時，控制第一開關組件203導通，以對電池組進行保護。這樣，通過第一控制模塊204、第二開關組件207和第三開關組件208，可以實現對電池組的一次過充保護和一次過放保護。當電路出現異常導致一次保護無法起作用(例如，電池的電壓仍持續升高、或者電池的電壓仍持續下降)時，通過第一控制模塊204和第一開關組件203，仍可以實現對電池的二次保護(包括二次過充保護、二次過放保護等)ο由此，可以實現對電池組的雙重保護。
[0063]在本實用新型中，第一開關組件203可以形成為任一形式的開關器件。示例地，如圖2A至圖7所示，第一開關組件203可以包括MOS管，其中，該MOS管的柵極與受控端子203a連接，MOS管的源極與第二端子203c連接，MOS管的漏極與第一端子203b連接。這樣，當電池狀態信息滿足預設的電池保護觸發條件時，和/或當電池組的溫度滿足預設的溫度保護條件時，第一控制模塊204可以輸出高電平信號，以使MOS管處于導通的狀態，從而短接電池組，以對電池組進行保護。而當電池為正常工作狀態時，第一控制模塊204可以輸出低電平信號，以使MOS管處于斷開的狀態，此時，不影響電池組的工作。
[0064]此外，可選地，如圖2A至圖7所示，第一開關組件203還可以包括二極管，該二極管的正極連接MOS管的源極，該二極管的負極連接MOS管的漏極。
[0065]圖8示出了根據本實用新型的另一種實施方式的電池保護裝置20的電路圖。如圖8所示，該裝置還可以包括:第二控制模塊209，與第一開關組件203的受控端子203a連接，用于連接電池組中的至少一節電池，檢測所連接的電池的電池狀態信息，并判斷電池狀態信息是否滿足預設的電池保護觸發條件，在確定該電池狀態信息滿足電池保護觸發條件時，控制第一開關組件203導通，以使電池組短接，從而對電池組進行保護。對于第一開關組件203而言，只要第一控制模塊204和第二控制模塊209中的一個控制模塊控制第一開關組件203導通，該第一開關組件203即被導通，電池組即被短接，從而實現電池的雙重保護。
[0066]在一個示例實施方式中，如圖9所示，第二控制模塊209可以包括第二控制芯片210，該第二控制芯片210可以包括第四控制端子⑶4和與N節電池——對應的N個第二輸入端子，例如，在圖9所示的示例中，電池組包括三節電池，分別是電池B1、B2和B3，這樣，第二控制芯片210可以包括三個第二輸入端子，分別是第二輸入端子121、122和123，其中，每個第二輸入端子用于連接相對應的電池的正極，例如，第二輸入端子121與電池BI相對應，連接該電池BI的正極，第二輸入端子122與電池B2相對應，連接該電池B2的正極，第二輸入端子123與電池B3相對應，連接該電池B3的正極。另外，第四控制端子C02可以與第一開關組件203的受控端子203a連接，該第二控制芯片210可以用于經由N個第二輸入端子采集各節電池的電池狀態信息，并判斷電池狀態信息是否滿足預設的電池保護觸發條件，在確定電池狀態信息滿足電池保護觸發條件時，經由第四控制端子C04控制第一開關組件203導通。
[0067]可選地，如圖9所示，第二控制芯片210的每個第二輸入端子可以經由一個電阻與各自對應的電池的正極連接，例如，圖9中示出的電阻R4、R5和R6，并且示例地，R4 = R5 = R6= 1ΚΩ。此外，第二輸入端子121與第二輸入端子122之間可以通過電容C4連接，第二輸入端子122與第二輸入端子123之間可以通過電容C5連接，第二輸入端子123可以經由電容C6與電池組的負極(或地)連接，并且示例地，C4 = C5 = C6 = 0.1yF。此外，如圖9所示，第二控制芯片210還可以包括第二電源端子VDD2，該第二電源端子VDD2可以與電池組的正極連接，以從電池組得電并正常工作。可選地，第二電源端子VDD2與電池組的正極之間可以通過電阻R7連接，并且示例地，R7 = 100Q。此外，第二電源端子VDD2與第二輸入端子121之間可以通過電容C7連接，并且示例地，C7 = 0.1yF。此外，如圖9所示，第二控制芯片210還可以包括第二接地端子VSS2，該第二接地端子VSS2接電池組的負極(或地)。
[0068]采用專用的控制芯片作為第二控制模塊，不僅操作方便，而且易于生產，減少技術人員的工作量。
[0069]在實際使用時，根據不同的電池需求，所對應的電池保護觸發條件可能不同。例如，針對過充保護而言，對于不同的電池，其所對應的電壓閾值可能不同，如果采用專用的控制芯片，可能無法實現針對不同的電池的過充保護需求進行定制。一旦無法找到適用的控制芯片，則可能無法滿足電池的過充保護需求。因此，在本實用新型的另一個實施方式中，如圖1O所示，第二控制模塊209可以包括電壓采集電路211和電壓比較電路212，其中，電壓米集電路211可以包括第一輸出端子01和與N節電池對應的N個第三輸入端子，例如，在圖10所示的示例中，第二控制模塊209包括三個第三輸入端子，分別為第三輸入端子131、13 2和133。其中，每個第三輸入端子用于連接相對應的電池的正極，例如，如圖10所示，第三輸入端子131與電池BI相對應，連接電池BI的正極，第三輸入端子132與電池B2相對應，連接電池B2的正極，第三輸入端子133與電池B3相對應，連接電池B3的正極。電壓采集電路211可以用于經由N個第三輸入端子采集各節電池的電壓，并通過第一輸出端子01輸出電壓信號；電壓比較電路212包括第四輸入端子141和第二輸出端子02，其中，第四輸入端子141與第一輸出端子01連接，第二輸出端子02與第一開關組件203的受控端子203a連接，電壓比較電路212用于將經由第四輸入端子141接收到的電壓信號與預設的電壓范圍進行比較，并在電壓信號超出電壓范圍時，經由第二輸出端子02控制第一開關組件203導通。其中，電壓比較電路212可以在電壓采集電路211所連接的電池中的預定數量的電池的電壓超出電壓范圍時，經由第二輸出端子02控制第一開關組件203導通，該預定數量可以為I，或者為電壓采集電路211所連接的電池的總數L，或者為I到L之間的任一數值。
[0070]在對電池組進行保護時，主要是針對過充和過放這兩種情況，而針對過充和過放這兩種情況，可以采用電池的電壓這一電池狀態信息來判斷。當電壓采集電路211所連接的電池中的預定數量的電池的電壓高于預設的電壓范圍的上限值時，此時電池處于過充狀態，電壓比較電路212可以控制第一開關組件203導通，從而對電池組進行過充保護。當電壓采集電路211所連接的電池中的預定數量的電池的電壓低于預設的電壓范圍的下限值時，此時電池處于過放狀態，電壓比較電路212可以控制第一開關組件203導通，從而對電池組進行過放保護。當電池的電壓處于正常水平時(即，處于該預設的電壓范圍內時)，電壓比較電路212可以控制第一開關組件203保持斷開。
[0071]通過上述方式，技術人員可以根據電池實際的保護需求，設計相應的電壓采集電路和電壓比較電路，從而滿足不同電池的保護需求，實現電池保護的定制化及更靈活的電路設計。
[0072]本實用新型還提供一種電源組件，該電源組件可以包括:電池組，包括串聯在一起的N節電池，其中，I;以及電池保護裝置，該電池保護裝置為根據本實用新型提供的電池保護裝置。
[0073]綜上所述，通過熱敏電阻來檢測電池組的溫度，當電池組的溫度滿足預設的溫度保護條件時，第一控制模塊會控制第一開關組件導通，第一開關組件的導通使得電池組被短接。由于電池組被短接，導致電路中的瞬時電流突增，從而使得保險絲熔斷，進而使得電池組斷路，從而實現對電池組的溫度保護。由于僅需要將熱敏電阻附著在電池組的周圍，無需將其與電池組連接，因此，其安裝十分方便，并且不涉及對電池組進行改裝。另外，熱敏電阻的成本較低，因而可以降低電池保護裝置的總體成本。本實用新型提供的電池保護裝置具有簡單可靠、易于實施的特點，適用于要求結構簡化、性能可靠的數碼產品中。
[0074]以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思范圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。
[0075]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0076]此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內容。
【主權項】
1.一種電池保護裝置，用于對電池組進行保護，所述電池組包括串聯在一起的N節電池，其中，I，其特征在于，所述裝置包括: 正輸出端子和負輸出端子，用于接入外部設備，所述正輸出端子還用于連接所述電池組的正極，所述負輸出端子還用于連接所述電池組的負極； M個保險絲，用于與所述N節電池串聯，其中，M2 I; P個熱敏電阻，附著在所述電池組的周圍，用于檢測所述電池組的溫度，其中，P 2 I; 第一開關組件，包括受控端子、第一端子和第二端子，其中，所述第一端子與所述電池組的正極之間經由所述M個保險絲中的至少一個保險絲連接，所述第二端子與所述電池組的負極連接； 第一控制模塊，與所述熱敏電阻連接，并與所述第一開關組件的所述受控端子連接，用于獲取所述熱敏電阻檢測的電池組的溫度，并在所述溫度滿足預設的溫度保護條件時，控制所述第一開關組件導通，以使所述電池組短接。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述M個保險絲包括M個電流保險絲或者M個溫度保險絲;或者 所述M個保險絲包括Ml個電流保險絲和M2個溫度保險絲，其中，M1+M2=M。3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一控制模塊包括第一控制芯片，所述第一控制芯片包括第一控制端子和P個溫度信號輸入端子，其中，所述P個溫度信號輸入端子與所述P個熱敏電阻一一對應連接，所述第一控制端子與所述第一開關組件的所述受控端子連接，所述第一控制芯片用于經由所述P個溫度信號輸入端子獲取所述P個熱敏電阻檢測的電池組的溫度，并在所述溫度滿足預設的溫度保護條件時，經由所述第一控制端子控制所述第一開關組件導通。4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一控制模塊還用于連接所述電池組中的至少一節電池，檢測所連接的電池的電池狀態信息，并判斷所述電池狀態信息是否滿足預設的電池保護觸發條件，在確定所述電池狀態信息滿足所述電池保護觸發條件時，控制所述第一開關組件導通，以使所述電池組短接。5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述第一控制模塊包括第一控制芯片，所述第一控制芯片包括第一控制端子、P個溫度信號輸入端子和與所述N節電池 對應的N個第一輸入端子，其中，所述P個溫度信號輸入端子與所述P個熱敏電阻 對應連接，每個所述第一輸入端子用于連接相對應的電池的正極，所述第一控制端子與所述第一開關組件的所述受控端子連接，所述第一控制芯片用于經由所述P個溫度信號輸入端子獲取所述P個熱敏電阻檢測的電池組的溫度，并經由所述N個第一輸入端子采集各節電池的電池狀態信息，在所述溫度滿足預設的溫度保護條件時，和/或在所述電池狀態信息滿足所述電池保護觸發條件時，經由所述第一控制端子控制所述第一開關組件導通。6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括: 第二開關組件，串聯在所述正輸出端子與所述第一開關組件的所述第一端子之間； 第三開關組件，串聯在所述正輸出端子與所述第一開關組件的所述第一端子之間，并與所述第二開關組件串聯； 所述第一控制模塊，與所述第二開關組件連接，并與所述第三開關組件連接，所述第一控制模塊還用于連接所述電池組中的至少一節電池，檢測所連接的電池的電池狀態信息，并判斷所述電池狀態信息是否滿足預設的過充保護觸發條件和過放保護觸發條件，在確定所述電池狀態信息滿足所述過充保護觸發條件時，控制所述第二開關組件斷開，以使所述電池組斷路，以及在確定所述電池狀態信息滿足所述過放保護觸發條件時，控制所述第三開關組件斷開，以使所述電池組斷路。7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第一控制模塊包括第一控制芯片，所述第一控制芯片包括與所述N節電池 對應的N個第一輸入端子、P個溫度信號輸入端子、第一控制端子、第二控制端子和第三控制端子，其中，每個所述第一輸入端子用于連接相對應的電池的正極，所述P個溫度信號輸入端子與所述P個熱敏電阻 對應連接，所述第一控制端子與所述第一開關組件的所述受控端子連接，所述第二控制端子與所述第二開關組件連接，所述第三控制端子與所述第三開關組件連接，所述第一控制芯片用于經由所述P個溫度信號輸入端子獲取所述P個熱敏電阻檢測的電池組的溫度，并經由所述N個第一輸入端子采集各節電池的電池狀態信息，在所述溫度滿足預設的溫度保護條件時，經由所述第一控制端子控制所述第一開關組件導通;在所述電池狀態信息滿足所述過充保護觸發條件時，經由所述第二控制端子控制所述第二開關組件斷開；以及在所述電池狀態信息滿足所述過放保護觸發條件時，經由所述第三控制端子控制所述第三開關組件斷開。8.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一開關組件包括MOS管，其中，所述MOS管的柵極與所述受控端子連接，所述MOS管的源極與所述第二端子連接，所述MOS管的漏極與所述第一端子連接。9.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電池組中的每節電池為鋰離子電池。10.根據權利要求1-9中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括: 第二控制模塊，與所述第一開關組件的所述受控端子連接，用于連接所述電池組中的至少一節電池，檢測所連接的電池的電池狀態信息，并判斷所述電池狀態信息是否滿足預設的電池保護觸發條件，在確定所述電池狀態信息滿足所述電池保護觸發條件時，控制所述第一開關組件導通，以使所述電池組短接。11.根據權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述第二控制模塊包括第二控制芯片，所述第二控制芯片包括第四控制端子和與所述N節電池一一對應的N個第二輸入端子，其中，每個所述第二輸入端子用于連接相對應的電池的正極，所述第四控制端子與所述第一開關組件的所述受控端子連接，所述第二控制芯片用于經由所述N個第二輸入端子采集各節電池的電池狀態信息，并判斷所述電池狀態信息是否滿足預設的電池保護觸發條件，在確定所述電池狀態信息滿足所述電池保護觸發條件時，經由所述第四控制端子控制所述第一開關組件導通。12.根據權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述電池狀態信息包括電池的電壓；以及，所述第二控制模塊包括電壓采集電路和電壓比較電路，其中: 所述電壓米集電路包括第一輸出端子和與所述N節電池 對應的N個第三輸入端子，其中，每個所述第三輸入端子用于連接相對應的電池的正極，所述電壓采集電路用于經由所述N個第三輸入端子采集各節電池的電壓，并通過所述第一輸出端子輸出電壓信號； 所述電壓比較電路包括第四輸入端子和第二輸出端子，其中，所述第四輸入端子與所述第一輸出端子連接，所述第二輸出端子與所述第一開關組件的所述受控端子連接，所述電壓比較電路用于將經由所述第四輸入端子接收到的電壓信號與預設的電壓范圍進行比較，并在所述電壓信號超出所述電壓范圍時，經由所述第二輸出端子控制所述第一開關組件導通。13.一種電源組件，其特征在于，包括: 電池組，包括串聯在一起的N節電池，其中，N 2 I;以及 電池保護裝置，該電池保護裝置為根據權利要求1-12中任一項所述的電池保護裝置。
【文檔編號】H02H7/18GK205489483SQ201620153104
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月29日
【發明人】周燕飛
【申請人】比亞迪股份有限公司