应用在电池模块上的保护电路的制作方法

本发明涉及一种应用在电池模块上的保护电路，特别是涉及一种在电池模块的电压处在高电压状态或低电压状态时都可将自我控制保护器的保险丝熔断的保护电路。

背景技术：

1、现今电池管理系统中，在充电路径上，除了通过mosfet开关元件进行过充电保护之外，也会利用具有保险丝的自我控制保护器(self-control protector，scp)来进行过充电的保护。

2、再者，以往自我控制保护器只设计应用在过充电(或称为过电压)的保护上，且自我控制保护器的保险丝的熔断是配合过充电保护ic的作动。由于自我控制保护器通常只使用在过充电的保护上，自我控制保护器的保险丝可被熔断的动作电压范围通常落在电池模块低容量时的电压之外。因此，若电池模块的电压处于低电压状态且采用自我控制保护器作为其他异常(如过放电)的保护时，将会因为自我控制保护器的加热器(heater)承载的功率不足，例如：电池模块的电压过低，流过加热器的阻抗上的电流将会变小，功率(p＝i2r)变小，造成加热器承载的功率不足而让发热量不够，以致于保险丝的熔断时间过长或存在有无法熔断的问题。

3、有鉴于此，本发明提出一种创新的电池模块的保护电路，当电池模块的电压处在低电压状态时，若电池模块发生异常(如过温度、过充电或过放电)，保护电路仍可将自我控制保护器的保险丝顺利熔断，以便保护电池模块，将会是本发明的目的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种应用在电池模块上的保护电路，其保护电路包括自我控制保护器、开关元件及电压箝制回路。自我控制保护器包括保险丝单元及加热器。当电池模块运作异常状态时，例如过充电、过放电或过温，开关元件将会接收控制信号而被导通。当开关元件导通时，电压箝制回路提供箝位电压，通过箝位电压将通过自我控制保护器的加热器上的工作电流箝制在可熔断保险丝单元的电流范围内或将跨压在自我控制保护器的加热器上的工作电压箝制在可熔断保险丝单元的电压范围内。如此，不论电池模块的总电压处在高电压状态或低电压状态，电压箝制回路都可以将自我控制保护器的加热器上的工作电流或工作电压箝制在可熔断保险丝单元的电流范围或电压范围之内，以便电池模块处在过充电、过放电或过温的异常状态时，保险丝单元都能够顺利地在限定时间内被熔断。

2、为达到上述的目的，本发明提供一种应用在电池模块上的保护电路，电池模块包括多个串接一起的电池芯，保护电路包括：自我控制保护器，包括保险丝单元及加热器，保险丝单元连接电池模块的电源正端，加热器的一端连接保险丝单元；开关元件，当开关元件接收控制信号时，开关元件将被导通；及电压箝制回路，连接电池模块、自我控制保护器及开关元件；其中，当开关元件导通时，电压箝制回路形成有箝位电压，箝位电压将通过自我控制保护器的工作电流箝制在熔断保险丝单元的电流范围内，则自我控制保护器的保险丝单元通过工作电流加热加热器而被熔断。

3、优选地，电压箝制回路包括：第一分压元件，其一端连接电池模块的电源正端，而另一端连接至第一节点；第二分压元件，其一端连接至第一节点，而另一端通过开关元件连接电池模块的电源负极；电压箝制元件，并联第一分压元件；及功率晶体管，包括第一端、第二端及控制端，功率晶体管的第一端连接电池模块的电源负极，功率晶体管的第二端连接加热器的另一端，而功率晶体管的控制端连接第一节点；其中，当开关元件导通时，电压箝制回路在电池模块的电源正极与功率晶体管的控制端间形成箝位电压。

4、优选地，自我控制保护器规范有熔断保险丝单元的动作电压范围，电压箝制回路在加热器上形成有工作电压，工作电压为箝位电压与功率晶体管的导通电压之间的电压差，工作电压被电压箝制元件箝制在熔断保险丝单元的动作电压范围内。

5、优选地，电压箝制回路包括第一分压元件及第二分压元件分别是电阻器，第一分压元件的阻值大于第二分压元件的阻值。

6、优选地，电压箝制元件为齐纳二极管，而功率晶体管为p通道的金氧半场效晶体管或p通道的场效应管。

7、优选地，功率晶体管的第一端通过功率电阻器连接电池模块的电源负极。

8、优选地，电池模块的电池芯串数为m串，自我控制保护器是适用于n串电池芯串数规格的自我控制保护器，n<m。

9、优选地，开关元件连接过充电保护芯片，当过充电保护芯片感测出电池模块处在过充电状态时，过充电保护芯片输出控制信号至开关元件。

10、进一步地，应用在电池模块上的保护电路还包括微处理器及运作参数采样芯片，微处理器连接开关元件及运作参数采样芯片，微处理器通过运作参数采样芯片以对于电池模块或充放电路径采样至少一运作参数，且通过分析运作参数以判断出电池模块是否运作在异常状态，并在电池模块运作在异常状态时发出控制信号至开关元件。

11、优选地，运作参数采样芯片为采样电流参数、电压参数或温度参数的芯片。

技术特征：

1.一种应用在电池模块上的保护电路，所述电池模块包括多个串接一起的电池芯，其特征在于，所述保护电路包括：

2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述电压箝制回路包括：

3.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述自我控制保护器规范有熔断所述保险丝单元的动作电压范围，所述电压箝制回路在所述加热器上形成有工作电压，所述工作电压为所述箝位电压与所述功率晶体管的导通电压之间的电压差，所述工作电压被所述电压箝制元件箝制在熔断所述保险丝单元的所述动作电压范围内。

4.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述电压箝制回路包括所述第一分压元件及所述第二分压元件分别是电阻器，所述第一分压元件的阻值大于所述第二分压元件的阻值。

5.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述电压箝制元件为齐纳二极管，而所述功率晶体管为p通道的金氧半场效晶体管或p通道的场效应管。

6.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述功率晶体管的所述第一端通过功率电阻器连接所述电池模块的所述电源负极。

7.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述电池模块的所述电池芯串数为m串，所述自我控制保护器是适用于n串电池芯串数规格的自我控制保护器，n<m。

8.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述开关元件连接过充电保护芯片，当所述过充电保护芯片感测出所述电池模块处在过充电状态时，所述过充电保护芯片输出所述控制信号至所述开关元件。

9.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，还包括微处理器及运作参数采样芯片，所述微处理器连接所述开关元件及所述运作参数采样芯片，所述微处理器通过所述运作参数采样芯片以对于所述电池模块或充放电路径采样至少一运作参数，且通过分析所述至少一运作参数以判断出所述电池模块是否运作在异常状态，并在所述电池模块运作在所述异常状态时发出所述控制信号至所述开关元件。

10.根据权利要求9所述的保护电路，其特征在于，所述运作参数采样芯片为采样电流参数、电压参数或温度参数的芯片。

技术总结
本发明公开一种应用在电池模块上的保护电路，其包括自我控制保护器、开关元件及电压箝制回路；自我控制保护器包括保险丝单元及加热器；当开关元件接收控制信号时，开关元件将被导通；当开关元件导通时，电压箝制回路提供箝位电压，通过箝位电压将通过自我控制保护器的工作电流箝制在可熔断保险丝单元的电流范围内；如此，自我控制保护器的保险丝单元将通过工作电流加热加热器而被熔断。

技术研发人员：张文帆,李俊杰,简荣南
受保护的技术使用者：新盛力科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12