一种电池包及保护电路的制作方法

[0001]
本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池包及保护电路。


背景技术：

[0002]
近年来随着5g通讯技术的飞速发展，对于手机等通讯类的产品来说，电池容量和快充的需求越来越高，在电芯能量密度提升遇到瓶颈的情况下，怎样确保电芯容量利用率到达最高，对于电池包设计来说非常重要。
[0003]
现有技术中，电池包的容量主要是通过监控电池的实时电压来计算，而监控电池电压的主要方法是直接读取保护板上的连接端的正负极(p+/p-)的实时电压，而监控电压的连接端的正负极(p+/p-)是充放电过程中电流流经回路，在放电时，电芯电压会逐渐减小，一般保护电路会在连接端的正负极(p+/p-)小于预设阈值时断开放电回路，从而起到保护电池包的作用。
[0004]
这样的设计在电池包处于充电或放电的状态下，由于电池包中电芯的正负极(b+/b-)到保护板连接头的正负极(p+/p-)存在阻抗，根据欧姆定律u＝ir，当电流越大的时候，电池包输出(p+/p-)电压与电芯电压(b+/b-)压差会越来越大。因此在放电过程中，当保护板上的连接端的正负极(p+/p-)到达预设阈值时，电芯的正负极(b+/b-)电压仍大于预设阈值，电芯放电不完全。可见现有技术中存在电池包容量利用率较低的问题。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型实施例提供一种电池包及保护电路，以解决现有技术中存在电池包放电过程中容量利用率较低的问题。
[0006]
第一方面，本实用新型实施例提供了一种电池包，其特征在于，包括电芯组件和保护电路，所述电芯组件包括至少一个电芯，所述电芯组件与所述保护电路电连接；
[0007]
所述保护电路包括第一端子、第二端子和至少一个保护子电路，所述第一端子分别与所述电芯组件的正极和负极电连接，所述至少一个保护子电路分别与所述第一端子和所述第二端子连接；
[0008]
所述保护子电路包括一个控制芯片和一个开关元件，所述控制芯片与所述开关元件电连接，用于控制所述开关元件开启或关闭，以控制第一端子与所述第二端子间电路的通断；
[0009]
所述第二端子还通过信号线分别与所述电芯组件的正极和负极电连接，所述控制芯片通过所述信号线获取所述第二端子间的电压。
[0010]
可选的，所述信号线上串联设置有电路保护元件。
[0011]
可选的，所述电路保护元件为电阻或熔断器。
[0012]
可选的，所述保护子电路的数量为2个。
[0013]
可选的，所述开关元件为n沟道场效应管。
[0014]
第二方面，本实用新型实施例还提供了一种保护电路，应用于电池包，其特征在
于，所述保护电路包括第一端子、第二端子和至少一个保护子电路，所述第一端子分别与所述电池包中电芯组件的正极和负极电连接，所述至少一个保护子电路分别与所述第一端子和所述第二端子连接；
[0015]
所述保护子电路包括一个控制芯片和一个开关元件，所述控制芯片与所述开关元件电连接，用于控制所述开关元件开启或关闭，以控制第一端子与所述第二端子间电路的通断；
[0016]
所述第二端子还通过信号线分别与所述电池包中电芯组件的正极和负极电连接，所述控制芯片通过所述信号线获取所述第二端子间的电压。
[0017]
本实用新型实施例通过设置将第二端子与电芯组件正负极直接电连接的信号线，从而控制芯片可以通过信号线获取第二端子间的电压，此时第二端子间的输出电压不会被保护电路中的阻抗消耗，从而确保了第二端子间的输出电压等于电芯组件电压，避免了过放保护下，电芯组件在电压仍高于预设阈值时停止放电，进而提升了电池包的容量利用率。
附图说明
[0018]
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。
[0019]
图1是本实用新型实施例提供的保护电路的结构示意图。
具体实施方式
[0020]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0021]
除非另作定义，本实用新型中使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
[0022]
参照图1，本实用新型实施例提供了一种电池包，包括电芯组件和保护电路100，所述电芯组件包括至少一个电芯，所述电芯组件与所述保护电路100电连接。
[0023]
所述保护电路100包括第一端子101、第二端子102和至少一个保护子电路103，所述第一端子101分别与所述电芯组件的正极和负极电连接，所述至少一个保护子电路103分别与所述第一端子101和所述第二端子102连接。
[0024]
所述保护子电路103包括一个控制芯片1031和一个开关元件1032，所述控制芯片1031与所述开关元件1032电连接，用于控制所述开关元件1032开启或关闭，以控制第一端
子101与所述第二端子102间电路的通断。
[0025]
所述第二端子102还通过信号线201分别与所述电芯组件的正极和负极电连接，所述控制芯片1031通过所述信号线201获取所述第二端子102间的电压。
[0026]
在本实用新型实施例中，上述电芯组件可以包括至少一个电芯，而多个电芯之间的连接方式可以根据实际需要进行设置。在一实施例中，多个电芯可以串联电连接，从而提升电芯组件的输出电压；在另一实施例中，多个电芯也可以并联电连接，从而提升电芯组件的容量。当然，多个电芯也可以采用串并联结合的电连接方式。
[0027]
上述保护电路100可以为一电路回路，因此上述第一端子101为上述保护电路100回路的两端，上述电芯组件的正极和负极，可以分别与上述第一端子101的两端通过走线电连接，从而可以实现电芯组件与保护电路100间的电连接。
[0028]
进一步的，上述保护电路100的第二端子102也可以为上述保护电路100的另外两端，上述第二端子102可以通过走线与外部充电设备或用电设备电连接，从而使得上述电池包处于充电或放电状态。
[0029]
具体的，如图1所示，上述与电芯组件的正极和负极连接的第一端子101的两端可以分别为“b+”端和“b
-”
端，上述第二端子102的两端可以分别为“p+”端和“p
-”
端。
[0030]
上述保护电路100可以包括至少一个保护子电路103，对于一个保护子电路103，其可以包括一个控制芯片1031和一个开关元件1032，上述控制芯片1031具体可以为集成电路(integrated circuit，ic)芯片，用于控制开关元件1032的开启或关闭，从而控制保护电路100的通断。
[0031]
在本实用新型实施例中，继续参照图1，以图1中一个保护子电路103为例，该保护子电路103可以包括控制芯片u1和开关元件q1。上述控制芯片u1的2脚可以与上述开关元件q1的8脚电连接，上述控制芯片u1的2脚为充电输出(charge output，co)端。在充电过程中，充电设备与上述第二端子102电连接。此时，上述控制芯片u1的2脚向开关元件q1的8脚发送控制信号，使得开关元件q1导通，从而使得充电回路导通。随着充电时间的增加，电芯组件的电压会越来越高。为了防止电芯组件的电压过高，而导致电池包损坏，造成安全问题。上述控制芯片u1可以在检测到第二端子102间的电压高于第一预设阈值时，由控制芯片u1的2脚向开关元件q1的8脚发送一控制信号，此时开关元件u1关断，从而切断了充电回路。
[0032]
上述控制芯片u1的3脚可以与上述开关元件q1的3脚电连接，在本实用新型实施例中，上述控制芯片u1的3脚为放电输出(discharge output，do)端，上述开关元件q1的3脚为输入端。在放电过程中，用电设备与上述第二端子102电连接，此时，上述控制芯片u1的3脚向开关元件q1的3脚发送控制信号，使得开关元件q1导通，从而使得放电回路导通。随着放电时间的增加，电芯组件的电压会越来越低。为了防止电池包过放而损坏。上述控制芯片u1可以在检测到第二端子102间的电压低于第二预设阈值时，由控制芯片u1的3脚向开关元件q1的3脚发送一控制信号，控制开关元件q1关断，从而切断了放电回路。
[0033]
为了确保上述控制芯片1031检测到的第二端子102间的电压等于电芯组件的电压，上述第二端子102还可以通过信号线201分别与上述第一端子101的b+端和b-端，即相当于直接与电芯组件的正极和负极电连接，从而上述控制芯片1031可以通过上述信号线201与第二端子102连接处的s-端和s+端获取上述第二端子102间的电压。
[0034]
本实用新型实施例通过设置将第二端子102与电芯组件正负极直接电连接的信号
线201，从而控制芯片1031可以通过信号线201获取第二端子102间的电压，此时第二端子102间的输出电压不会被保护电路100中的阻抗消耗，从而确保了第二端子102间的输出电压等于电芯组件电压，避免了过放保护下，电芯组件在电压仍高于预设阈值时停止放电，进而提升了电池包的容量利用率。
[0035]
同时，上述电池包在充电过程中，通常要先进行恒流充电至电芯电压提升到预设阈值后，转为恒压充电，对于恒压充电而言，其充电速率较恒流充电更慢。由于第二端子102间的测量电压等于电芯组件电压，因此也同时避免了在电芯组件电压仍低于预设阈值时停止恒流充电，从而可以提升恒流充电时间的占比，进而缩短充电时间。
[0036]
进一步的，为了防止外部短路或者大电流流过信号线201时造成的安全问题，上述信号线201上串联可以设置有电路保护元件202，从而起到限流的作用，提高保护电路100的安全性。
[0037]
具体的，所述电路保护元件202可以为电阻或熔断器，例如，在一实施例中，上述电路保护元件202可以为正温度系数热敏电阻(positive temperature coefficient，ptc)，当上述信号线201的电流增大时，热敏电阻的温度升高，从而电阻增加，以限制流过信号线201的电流。
[0038]
在另一实施例中，上述电路保护元件202也可以为熔断器，在电流高于预设阈值时，断开由信号线201连接的回路，从而确保线路不会被烧毁。
[0039]
进一步的，所述保护子电路103的数量可以为2个。在本实用新型实施例中，可以参照图1，图1中保护电路100包括第一保护子电路和第二保护子电路。其中，第一保护子电路可以由第一控制芯片q1和第一开关元件u1组成，第二保护子电路可以由第二控制芯片q2和第二开关元件u2组成。
[0040]
需要说明的是，上述第一保护子电路和第二保护子电路的设置，是为了实现电路的二级保护，上述第一保护子电路和第二保护子电路均可以起到断开保护电路100的作用。同时，上述第一保护子电路的优先级可以高于第二保护子电路，即先由第一保护子电路103判断并执行是否断开保护电路100的操作，在第一保护子电路故障的情况下，由第二保护子电路判断并执行是否断开保护电路100的操作。
[0041]
此外，除判断第二端子间的电压是否大于预设阈值，从而判断是否断开保护电路的方式外，参照图1，本实用新型实施例还可以通过设置电阻元件rs1和电阻元件rs2，通过测量rs1和rs2两端的电压，由rs1和rs2两端电压的差值与rs1和rs2的阻值计算得到电路回路的电流大小，通过判断电流大小是否大于预设阈值，从而判断是否需要断开保护电路，实现过流保护的功能。
[0042]
进一步的，所述开关元件1032可以为n沟道场效应管。
[0043]
第二方面，本实用新型实施例还提供了一种保护电路100，应用于电池包，所述保护电路100包括第一端子101、第二端子102和至少一个保护子电路103，所述第一端子101分别与所述电池包中电芯组件的正极和负极电连接，所述至少一个保护子电路103分别与所述第一端子101和所述第二端子102连接。
[0044]
所述保护子电路103包括一个控制芯片1031和一个开关元件1032，所述控制芯片1031与所述开关元件1032电连接，用于控制所述开关元件1032开启或关闭，以控制第一端子101与所述第二端子102间电路的通断。
[0045]
所述第二端子102还通过信号线201分别与所述电池包中电芯组件的正极和负极电连接，所述控制芯片1031通过所述信号线201获取所述第二端子102间的电压。
[0046]
对于应用于电池包的保护电路而言，一般可以通过保护电路板，例如印刷电路板(printed circuit board，pcb)承载，印刷电路板的第一端子可以与电芯组件直接连接，第二端子可以与外部用电设备或充电设备连接。
[0047]
进一步的，所述信号线201上串联设置有电路保护元件202。
[0048]
进一步的，所述电路保护元件202为电阻或熔断器。
[0049]
进一步的，所述保护子电路103的数量为2个。
[0050]
进一步的，所述开关元件1032为n-沟道场效应管。
[0051]
以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。