电池组件的保护电路和确定该电路中的感测线断开的方法

摘要

一种电池组件的保护电路和操作所述保护电路的方法通过直接检测过载或检测感测线的断开而防止蓄电池组单元电池过载，并且当检测到感测线断开时瞬时关闭别施加到蓄电池组单元电池的强电流。该保护电路包括：至少一蓄电池组单元电池；以及一被适配来检测蓄电池组单元电池电压的单元电池电压检测单元。所述保护电路也包括开关单元和被适配来从所述单元电池电压检测单元接收信号的一控制单元，并基于单元电池电压检测单元的信号产生一预定控制信号，以便在蓄电池组单元电池过载或感测线被断开的时候关掉开关单元。

权利要求

1.一种电池组件的保护电路，该保护电路包括：

串联连接的多个蓄电池组单元电池；

单元电池电压检测单元，经由感测线耦接到蓄电池组单元电池的负和正极以便检测每个蓄电池组单元电池的电压，该单元电池电压检测单元具有用于提供指示一条或多条感测线的断开以及一个或多个蓄电池组单元电池的过载的反向信号的电路；

开关单元，串联耦接到蓄电池组单元电池的一端和一第一外部端之间的强电流线；和控制单元，被适配来用于接收来自单元电池电压检测单元的反向信号并基于该单元电池电压检测单元的反向信号产生一控制信号，以便操作该开关单元。

2.如权利要求1所述的保护电路，其中，该单元电池电压检测单元包括至少一个分压电阻器、至少一个参考电压源和至少一个比较器，其中每一个蓄电池组单元电池并联地耦接到一个分压电阻器，并且该每一个蓄电池组单元电池的负极耦接到一个参考电压源的负极，每个比较器具有耦接到分压电阻器的分压输出端的第一输入端、耦接到该参考电压源的正极的第二输入端以及耦接到控制单元的输出端。

3.如权利要求1所述的保护电路，其中，该单元电池电压检测单元包括：至少一经由感测线耦接在蓄电池组单元电池正和负极之间的分压电阻器；

参考电压源，其负极耦接到蓄电池组单元电池负极；和一比较器，它具有：

正相端，它耦接到参考电压源的正极；和

反相端，它耦接到分压电阻器的分压输出端，用于在施加到反相端的电压高于施加到正相端的电压的时候向控制单元发送一反向信号。

4.如权利要求3所述的保护电路，其中，耦接到蓄电池组单元电池的分压电阻器的多个阻值的每个彼此不同。

5.如权利要求3所述的保护电路，其中，只要耦接到蓄电池组单元电池的感测线被断开，比较器就向控制单元发送反向信号。

6.如权利要求1所述的保护电路，其中，控制单元向开关单元发送控制信号，以在反向信号从单元电池电压检测单元发送到控制单元时关闭开关单元。

7.如权利要求1所述的保护电路，还包括一电流检测单元，其被串联耦接到蓄电池组单元电池和第二外部端之间的强电流线以便检测施加到该蓄电池组单元电池的电流。

8.如权利要求1所述的保护电路，其中，开关单元包括彼此串联耦接的一充电FET器件和一放电FET器件，并且该控制单元的控制信号被输入充电FET器件和放电FET器件的栅极。

9.如权利要求8所述的保护电路，其中，当由于感测线的断开而向充电FET器件施加控制单元的控制信号时，开关单元的充电FET器件被关闭。

10.如权利要求1所述的保护电路，其中，所述开关单元包括：自控保护器；以及

FET器件，用于操作所述自控保护器。

11.如权利要求10所述的保护电路，其中，自控保护器包括：至少一串联耦接到蓄电池组单元电池和第一外部端之间的强电流线的保险丝；和绕组，用于向该保险丝施加热能，其中，该绕组经由FET器件被耦接到该蓄电池组单元电池并且该FET器件的栅极接收控制单元的控制信号。

12.如权利要求11所述的保护电路，其中，在感测线断开时，所述控制单元向所述FET器件的栅极发送控制信号，以便自控保护器向所述绕组施加电流，由此作为从所述绕组产生的热量的结果而使得保险丝熔化。

13.如权利要求8所述的保护电路，其中，所述开关单元包括自控保护器和用于操作自控保护器的FET器件。

14.如权利要求1所述的保护电路，其中，所述单元电池电压检测单元与控制单元一起形成集成电路。

15.如权利要求1所述的保护电路，其中，以与控制单元分离的集成电路的形式来形成该单元电池电压检测单元。

16.一种用于确定是否在电池组件的保护电路中的感测线断开的方法，所述方法包括：检测蓄电池组单元电池的电压；

接收用于指示是否预定感测线断开的信号，其中，所述信号基于所检测的电压；以及响应于用于指示预定感测线断开的所接收的信号，产生预定控制信号以停止蓄电池组单元电池的充电，其中，该电池组件的保护电路包括串联连接的多个蓄电池组单元电池。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池组件的保护电路。更确切地说，本发明涉及一种能检测用于感测蓄电池组单元电池的电压的感测线断开的电池组件的保护电路，同时蓄电池组单元电池防止蓄电池组单元电池过载。

背景技术

在本技术领域中通常已知，因为蓄电池组单元电池的电容和工作电压很低，所以蓄电池组单元电池通常不被用作笔记本式个人计算机等等的电源。从而，一种包括多个彼此串联地耦接的蓄电池组单元电池的电池组件或蓄电池组单元电池模块被用作笔记本式个人计算机的电源。
这样的电池组件安装有一保护电路，以便控制蓄电池组单元电池的充电/放电状态，同时保护电池组件不受由于蓄电池组单元电池的过载或过放电所引起的各种危险。另外，一感测线被耦接到保护电路以便检测每个蓄电池组单元电池的电压。例如，当电池组件包括三个彼此串接耦接的蓄电池组单元电池时需要四个感测线。在这种情况下，第一感测线被耦接到第一蓄电池组单元电池的负极以便检测最小电压，第二感测线被耦接在第一蓄电池组单元电池的正极和第二蓄电池组单元电池的负极之间以便检测第一蓄电池组单元电池的最大电压(或第二蓄电池组单元电池的最小电压)，第三感测线被耦接在第二蓄电池组单元电池的正极和第三蓄电池组单元电池的负极之间以便检测第二蓄电池组单元电池的最大电压(或第三蓄电池组单元电池的最小电压)，而第四线被耦接到第三蓄电池组单元电池的正极以便检测第三蓄电池组单元电池的最大电压。
根据具有上述构造的电路结构，分别地，第一蓄电池组单元电池的电压借助于第一和第二线来检测，第二蓄电池组单元电池的电压借助于第二和第三线来检测，而第三蓄电池组单元电池的电压借助于第三和第四线来检测。
因此，每个蓄电池组单元电池的电压都可以被检测，所以所有蓄电池组单元电池或一具体的蓄电池组单元电池的过载可以被检测。如果检测到蓄电池组单元电池的过载，则该蓄电池组单元电池的充电操作立即被停止。
然而，传统的保护电路存在一问题，即其中没有设备或方法来检测具体的感测线的断开。例如，如果第二线被断开，则蓄电池组单元电池的总电压可以借助于第一和第四线来检测，但是第一蓄电池组单元电池的电压却无法被检测。即，第一和第二蓄电池组单元电池的平均电压值只借助于第一和第三线来检测。在这种情况下，即使第一蓄电池组单元电池已经经受了过载状态，也不可能精确地检测到第一蓄电池组单元电池的过载。因此，第一蓄电池组单元电池可能不断地过载，从而导致第一蓄电池组单元电池的爆炸或着火。另外，精确地检测第二蓄电池组单元电池的电压也很困难，因此辅助蓄电池组单元电池也可能遭受过载。

发明内容

因此，本发明用来处理现有技术中存在的一个或多个上述问题，本发明的实施例提供一电池组件的保护电路，其能够检测到用于感测蓄电池组单元电池电压的感测线的断开，同时还能通过切断被应用于该蓄电池组单元电池的强电流来防止蓄电池组单元电池的过载。
为了实现上述目的，本发明提供一电池组件的保护电路，该保护电路具有至少一串联耦接的蓄电池组单元电池。一单元电池电压检测单元经由感测线耦接到蓄电池组单元电池的正和负极以便检测蓄电池组单元电池的电压。一开关单元串联耦接到蓄电池组单元电池一端和一外部端之间的强电流线。一控制单元接收来自单元电池电压检测单元的信号并基于该单元电池电压检测单元的信号产生一预定的控制信号，以便在蓄电池组单元电池过载或感测线被断开的时候操作该开关单元。

附图说明

图1的框图示出了根据本发明的一个实施例的一电池组件的保护电路的结构。
图2的电路图示出了根据本发明的一个实施例的一电池组件的保护电路。

具体实施方式

如图1中所示，根据本发明的电池组件的保护电路100包括至少一蓄电池组单元电池111、112或113，一用于检测蓄电池组单元电池111、112或113的电压的单元电池电压检测单元120，一串联耦接到强电流线的开关单元130，和一基于单元电池电压检测单元120的信号来被适配来操作开关单元130的控制单元140。开关单元130可以被适配来当蓄电池组单元电池111、112或113过载或与蓄电池组单元电池111、112或113耦接的感测线w1、w2、w3或w4断开时切断该强电流。
尽管在图1中示出了三个蓄电池组单元电池111、112和113，然而它们只是为了说明的目的。即，根据本发明的另一实施例，也可以使用两个蓄电池组单元电池或多于四个的蓄电池组单元电池。另外，根据本发明，蓄电池组单元电池111、112和113分别耦接到外部端子P+、和P-，即分别为正负电极端子，用于检测充电电流的电流检测单元150与强电流线串接。
如图2中所示，第一、第二和第三蓄电池组单元电池111、112和113彼此串联地耦接。另外，分别地，第一感测线w1被耦接到第一蓄电池组单元电池111的负极，第二感测线w2被耦接在第一蓄电池组单元电池111的正极和第二蓄电池组单元电池112的负极之间，第三感测线w3被耦接在第二蓄电池组单元电池112的正极和第三蓄电池组单元电池113的负极之间，而第四感测线w4被耦接到第三蓄电池组单元电池113的正极。另外，分别地，第一蓄电池组单元电池111的电压借助于第一和第二线w1和w2来检测，第二蓄电池组单元电池112的电压借助于第二和第三线w2和w3来检测，而第三蓄电池组单元电池113的电压借助于第三和第四线w3和w4来检测。
单元电池电压检测单元120包括多个分压电阻器R1到R6和多个比较器121、122和123。该分压电阻器R1和R2成一排地被耦接到第一蓄电池组单元电池111，其中，分压电阻器R1接地。另外，参考电压经由分压电阻器R1的接地端来提供。参考电压源被耦接到比较器121的正相端。另外，比较器121的反相端被耦接在分压电阻器R1和R2之间。因此，如果第一蓄电池组单元电池111的充电电压高于参考电压(，即当施加到分压电阻器R1的电压VR1高于参考电压时，则比较器121向控制单元140发送一反向信号，以便控制单元140可以认识到第一蓄电池组单元电池111的过载状态。类似地，分压电阻器R3和R4以及比较器122被耦接到第二蓄电池组单元电池112，而分压电阻器R5和R6以及比较器123被耦接到第三蓄电池组单元电池113，以便执行以上提及的操作。分压电阻器R1和R2、分压电阻器R3和R4、以及分压电阻器R5和R6可以每个具有彼此不同的电压值。其原因将在下面描述。
单元电池电压检测单元120可以被制造成与控制单元140其一起或与控制单元140分离的集成电路(IC)的形式。因为单元电池电压检测单元120是一模拟电路而控制单元140是一逻辑电路，所以模拟信号处理单元和逻辑信号处理单元可以被设计成集成地安装在一半导体芯片中或者安装在两个半导体芯片中。
开关单元130被耦接到第三蓄电池组单元电池113的正极和外部正极端P+之间的强电流线。更详细地说，开关单元130可以包括一充电FET器件131和一放电FET器件132。另外，充电FET器件131和放电FET器件132可以被配备有寄生二极管，其中，每个FET器件装置的栅极都从控制单元140接收控制信号。在这里，充电FET器件131在蓄电池组单元电池过载的时候变成一断路状态，而放电FET器件132在蓄电池组单元电池过放电的时候变成一断路状态。
另外，开关单元130可以还包括一自控保护器。自控保护器可以包括：一串联耦接到强电流线的保险丝133；一用于熔化保险丝133的绕组134；和一用于向绕组134施加电流的FET器件135。举例而言，绕组134可以是电阻性加热绕组。FET器件135的栅极还可以接收控制单元140的输出信号。根据具有上述结构的自控保护器，强电流在控制单元140向FET器件135输出一预定电信号的时候被施加到绕组134，以便绕组134发热，并且作为从绕组134生热的结果，保险丝133熔化。
控制单元140可以包括一典型的1C、一逻辑电路或一微型计算机。只要从单元电池电压检测单元120接收到蓄电池组单元电池111、112和113过载或感测线w1到w4断开的相关信息，控制单元140就操作开关单元130以便防止蓄电池组单元电池111、112和113过载。
另外，控制单元140可以从被串联耦接到强电流线的电流检测单元150接收一信号。在这种情况下，控制单元140操作开关单元130以使得过载电流不被施加到蓄电池组单元电池111、112和113。例如，因为电流检测单元150是一阻抗装置并且控制单元140已经知道电流检测单元150的阻值，因此，通过感测被施加到电流检测单元150两端的电压，控制单元140可以计算出被施加到电流检测单元150的电流值。
现在描述，当一蓄电池组单元电池过载或一感测线被断开时，根据本发明的电池组件的保护电路100的操作。
在此，VB1表示第一蓄电池组单元电池111的电压。当第一蓄电池组单元电池111过载时，电压(VR1＝[R1/(R1+R2)]*VB1)被施加到成一排地耦接到第一蓄电池组单元电池111的分压电阻器R1，并且该电压值被输入到比较器121的反相端中。在这时候，参考电压正在被施加到比较器121的正相端。参考电压经被设定为一低于第一蓄电池组单元电池111的过载电压的电平。
如果第一蓄电池组单元电池111过载，则施加到分压电阻器R1的电压VR1将高于参考电压。因此，比较器121向控制单元140发送一状态反向信号。
只要从比较器121接收到状态反向信号，控制单元140就操作开关单元130。例如，控制单元140把一预定控制信号发送到充电FET器件131的栅极，从而切断FET器件131。因为充电FET器件131配备有与充电电流反向定位的寄生二极管，所以正被施加到蓄电池组单元电池111、112和113的强电流可以立即被断开。同时，即使充电FET器件131没有工作，充电电流也可以被不断地施加到蓄电池组单元电池111、112和113。这意味着充电FET器件131不正常工作。在这种情况下，控制单元140向另一FET器件135的栅极发送一预定的控制信号来操作自控保护器。从而，一预定的电流被施加到绕组134，以便保险丝133借助于从绕组134产生的热能而熔化。换言之，自控保护器可能在充电FET器件不正常工作的时候工作，以便切断正被施加到蓄电池组单元电池111、112和113的强电流。尽管充电FET器件131可逆地工作，然而自控保护器可以不可逆地工作。
在耦接到第一蓄电池组单元电池111的正极的第二感测线w2断开之前，被施加到分压电阻器R1的第一蓄电池组单元电池111的电压可以被计算如下：
当假定每个分压电阻器R1和R2的阻值是4kΩ、每个分压电阻器R3和R4的阻值是3kΩ、每个分压电阻器R5和R6的阻值是2kΩ、而每个第一和第二蓄电池组单元电池111和112的电压是4V的时候，被施加到分压电阻器R1的电压VR1可以被计算为：VR1＝[4/(4+4)]*4＝2，基于所述的等式，VR1＝[R1/(R1+R2]*VB1。换言之，在第二感测线w2断开之前被施加到分压电阻器R1的第一蓄电池组单元电池111的电压大约是2V。因为电压2V低于参考电压，所以比较器121可以不向控制单元140发送反向信号。
然而，如果第二感测线w2被断开，则第一和第二蓄电池组单元电池111和112的电压被施加到分压电阻器R1。
在这种情况下，施加到分压电阻器R1的电压VR1被表示为VR1＝[R1/(R1+R2+R3+R4)]*(VB1+VB2)，其中，VB2是第二蓄电池组单元电池112的电压。换言之，施加到分压电阻器R1的电压VR1是VR1＝[4/(4+4+3+3)]*(4+4)＝2.28V。
从而，如果第二感测线w2被断开，则施加到分压电阻器R1的电压(2.28V)高于在第二感测线w2被断开之前施加到分压电阻器R1的电压(2V)。当第二感测线w2被断开时，施加到分压电阻器R1的电压(2.28V)高于参考电压，因此比较器121用第一蓄电池组单元电池111过载时的相同方法向控制单元140发送反向信号。
因此，控制单元140操作开关单元130。即控制单元140操作充电FET器件131或自控保护器，从而停止充电操作并完成根据本发明的电池组件保护电路的操作。
在耦接到第二蓄电池组单元电池112的正极的第三感测线w3断开之前施加到分压电阻器R3的第二蓄电池组单元电池112的电压可以被计算如下。
基于等式VR3＝[R3/(R3+R4)]*VB2，施加到分压电阻器R3的电压可以被计算为VR3＝[3/(3+3)]*4＝2。换言之，在第三感测线w3断开之前施加到分压电阻器R3的第二蓄电池组单元电池112的电压大约是2V。因为电压2V低于参考电压，所以比较器122可以不向控制单元140发送反向信号。
然而，如果第三感测线w3被断开，则第二和第三蓄电池组单元电池112并113的电压被施加到分压电阻器R3。
在这种情况下，施加到分压电阻器R3的电压被表示为VR3＝[R3/(R3+R4+R5+R6)]*(VB2+VB3)，其中，VB3是第三蓄电池组单元电池113的电压。换言之，施加到分压电阻器R3的电压是VR3＝[3/(3+3+2+2)]*(4+4)＝2.4V。
从而，如果第三感测线w3被断开，则施加到分压电阻器R3的电压(2.4V)高于在第三感测线w3被断开之前施加到分压电阻器R3的电压(2V)。当第三感测线w3被断开时，施加到分压电阻器R3的电压(2.4V)被设定为高于参考电压，因此比较器122如第二蓄电池组单元电池112过载那样向控制单元140发送反向信号。
因此，控制单元140操作开关单元130。即控制单元140操作充电FET器件131或自控保护器，从而停止充电操作并完成根据本发明的电池组件的保护电路的操作。
如上所述，根据本发明的电池组件的保护电路可以精确地检测用于感测每个蓄电池组单元电池电压的感测线的断开，并且可以在感测线被断开的时候立即切断被施加到蓄电池组单元电池的强电流，从而防止蓄电池组单元电池过载。
尽管本发明的一个实施例已经为了说明性目的而被描述，然而本领域技术人员应该理解，在不脱离附加权利要求中所公开的本发明的范围和精神的前提下可以做出不同的更改、添加和置换。