用於電池包的保護電路以及包括該保護電路的電池包的製作方法

2023-05-30 11:47:01

專利名稱：用於電池包的保護電路以及包括該保護電路的電池包的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於電池包(battery pack)的保護電路以及包括該保護電路的電池包。
背景技術：
安裝在車輛內部的可攜式電子裝備暴露於車輛的內部熱以及從外部(如直接的 陽光照射)引入的外部熱。具體地講，在車輛的使用過程中，可攜式電子裝備，如導航儀被安裝在車輛內部。 具體地講，在夏天，車輛的內部溫度可達60°C以上，在高溫環境下使用導航儀。在這樣的導航儀中，包括保護電路和可充電電池單元(例如，鋰離子電池或鋰聚 合物電池)的電池包嚮導航儀供電，從而導航儀能夠在不使用車輛的電源的情況下運行若 幹小時。然而，大多數用戶通過將導航儀電連接到車輛的電源來向安裝在車輛內部的導航 儀供電。在這種情況下，安裝到導航儀的電池包被不斷地充電，從而電池包的電池單元被 充電至滿充電電壓。然而，在夏季，當導航儀中所包括的電池包被留在高溫的車輛內時，由於車輛的內 部溫度以及電池單元本身所產生的熱，電池包變得過熱。在這種情況下，由於在高溫下電池單元保持過熱狀態，所以產生膨脹現象 (swelling phenomenon)，從而電池包會處於危險狀態。

發明內容
因此，本發明的一方面在於提供一種用於電池包的保護電路，在高溫環境下，所述 保護電路能夠停止電池單元的充電並強制性地使電池單元自放電，以阻止電池單元中產生 膨脹現象，並提高電池單元的穩定性。根據本發明的實施例，提供一種用於電池包的保護電路，所述電池包包括具有正 極和負極的可充電電池單元，所述保護電路包括自放電開關裝置，電連接到電池單元的正 極和負極；控制單元，電連接到電池單元和自放電開關裝置，以根據電池單元的溫度使自放 電開關裝置導通或截止。所述保護電路還可包括溫度傳感器，電連接到電池單元和控制單元。溫度傳感器 檢測電池單元的溫度，如果檢測的電池單元的溫度在基準溫度以上，則控制單元使自放電開關裝置導通。優選地，所述基準溫度在45°C到70°C範圍內，溫度傳感器包括熱敏電阻。具體地講，溫度傳感器還可包括用於設置檢測溫度的電阻器。控制單元檢測電池單元的電壓，如果電池單元的電壓在基準電壓以上，則控制單 元使自放電開關裝置導通。所述保護電路還可包括自放電電阻器，電連接在電池單元和自放電開關裝置之 間。另外，所述保護電路還可包括自放電指示元件，電連接在電池單元和自放電開關裝置 之間。所述保護電路還可包括電阻器，電連接在電池單元和自放電指示元件之間，用於 保護自放電指示元件。另外，所述保護電路還可包括充電開關裝置，電連接在電池單元和 控制單元之間。在保護電路中，自放電開關裝置電連接到充電開關裝置，如果自放電開關裝置導 通，則充電開關裝置截止，如果自放電開關裝置截止，則充電開關裝置導通。在保護電路中，所述控制單元可包括溫度檢測單元，電連接到溫度傳感器，以檢 測電池單元的溫度；電壓檢測單元，電連接到電池單元，以檢測電池單元的電壓；驅動電 路，電連接到充電開關裝置和自放電開關裝置，以根據由溫度檢測單元檢測的溫度和由電 壓檢測單元檢測的電壓來使充電開關裝置和自放電開關裝置導通或截止。根據本發明的實施例，還提供一種包括保護電路和具有正極和負極的可充電電池 單元的電池包，所述保護電路包括自放電開關裝置，電連接到電池單元的正極和負極；控 制單元，電連接到電池單元和自放電開關裝置，以根據電池單元的溫度使自放電開關裝置 導通或截止。


從下面結合附圖進行的詳細描述，本發明的特點和方面將更明顯，在附圖中圖1是根據本發明實施例的電池包的示意性框圖；圖2是示出根據本發明實施例的電池包的操作順序的流程圖；圖3是示出根據本發明實施例的電池包的另一操作順序的流程圖。
具體實施例方式以下，將參照附圖詳細描述本發明的優選實施例。在本發明實施例中，相同或相似 的標號指代相同或相似的元件。另外，將省略對相同或相似元件的詳細描述。圖1是示出根據本發明實施例的電池包的結構的框圖。如圖1所示，根據本發明實施例的電池包100包括電池單元(battery cell) 110 ； 保護電路200 ；正端子11，通過大電流路徑IOa電連接到電池單元110的正極111 ；負端子 12，通過大電流路徑IOb電連接到電池單元110的負極112。電池單元110是具有正極111和負極112的可充電電池。在本發明的一個實施例 中，電池單元110是鋰離子電池或鋰聚合物電池，並且可具有這樣的結構電極組件和電解 液被容納於密封殼體中。儘管在示出本發明實施例的圖1中顯示了一個電池單元110，但是 應該理解的是，多個電池單元可彼此並聯或串聯。
保護電路200包括充電/放電開關單元220、自放電開關裝置230、控制單元240、 溫度傳感器250、電流傳感器260、自放電指示元件270和自放電電阻器280。另外，保護電 路200包括用於穩定開關的電容器223、用於保護指示元件的電阻器271、用於檢測電壓的 電阻器291、用於穩定電壓的電容器292和用於穩定充電/放電電壓的電容器293。另外， 溫度傳感器250包括熱敏電阻(thermistor) 251和用於設置檢測溫度的電阻器252。充電/放電開關單元220包括充電開關裝置221和放電開關裝置222。充電開關裝置221包括充電場效應電晶體(FET) 221a和充電FET的寄生二極體221b。這裡，儘管充電FET的寄生二極體221b是製造充電FET 221a的製造工藝所需的必 要元件，但是為了方便起見，將分開描述其結構元件。充電FET 221a的漏極和源極連接到電池單元110的大電流路徑10b。充電FET221a的柵極電連接到控制單元240，通過從控制單元240輸出的控制信號來使充電FET 221a導通或截止。例如，如果充電FET 221a接收到從控制單元240發送來的高電平信號， 則充電FET 221a導通，以允許充電電流從充電器(未示出)流到電池單元110，或者允許放 電電流從電池單元110流到外部負載(未示出)。在本發明的一個實施例中，可採用N溝道 FET作為充電FET 221a來執行上述操作。充電FET的寄生二極體221b與充電FET 221a並聯電連接。充電FET的寄生二極 管221b相對於電池單元110的放電電流的流動方向(圖1中的順時針方向)設置在正向 偏壓方向。因此，即使充電FET 221a已經由於電池單元110的過充電保護功能而截止，也 可對電池單元110進行放電。放電開關裝置222包括放電場效應電晶體電晶體(FET) 222a和放電FET的寄生二 極管222b。這裡，儘管放電FET的寄生二極體222b是製造放電FET222a的製造工藝所需的 必要元件，但是為了方便起見，將分開描述其結構元件。放電FET 222a的漏極和源極連接到電池單元110的大電流路徑10b。放電FET 222a的柵極電連接到控制單元240，通過從控制單元240輸出的控制信號來使放電FET 222a導通或截止。例如，如果放電FET 222a接收到從控制單元240發送來的高電平信號， 則放電FET 222a導通，以允許放電電流從電池單元110流到外部負載(未示出)，或者允許 放電電流從充電器(未示出)流到電池單元110。在本發明的一個實施例中，可採用N溝道 FET作為放電FET 222a來執行上述操作。放電FET的寄生二極體222b與放電FET 222a並聯電連接。放電FET的寄生二極 管222b相對於電池單元110的充電電流的流動方向(圖1中的逆時針方向)設置在正向 偏壓方向。因此，即使放電FET 222a已經由於電池單元110的過放電保護功能而截止，也 可對電池單元110進行充電。同時，用於穩定開關的電容器223與充電/放電開關單元220並聯，從而電容器 223吸收在充電/放電開關單元220的開關操作期間產生的電流的脈衝分量。自放電開關裝置230包括自放電FET 231和自放電FET的寄生二極體232。自放電FET 231的源極電連接到電池單元110的正極111，自放電FET 231的漏 極電連接到電池單元110的負極112。換言之，自放電FET 231的源極電連接到大電流路 徑10a，自放電FET 231的漏極電連接到大電流路徑10b。另外，自放電FET 231的柵極電 連接到控制單元240和充電FET 221a的柵極。在本發明的實施例中，可使用P溝道FET作為自放電FET 231。因此，在充電FET 221a導通的情況下，自放電FET 231截止。另外，在 充電FET 221a截止的情況下，自放電FET 231導通。自放電FET的寄生二極體232與自放電FET 231並聯電連接。在這種情況下，自 放電FET的寄生二極體232相對於從電池單元110的正極111流到負極112的自放電電流 的方向設置在反向偏壓方向。結果，在自放電FET 231沒有被控制單元240導通的狀態下， 自放電指示元件270、用於保護指示元件的電阻器271以及自放電電阻器280不消耗電池單 元110的電力。控制單元240包括溫度檢測單元241、電壓檢測單元242、電流檢測單元243、驅動 電路244和邏輯電路245。溫度檢測單元241電連接到溫度傳感器250，以將從溫度傳感器250發送來的電池 單元Iio的模擬溫度值轉換為數字溫度值，然後發送到邏輯電路245。實質上，溫度檢測單 元241包括模擬/數字(A/D)轉換器。如果電池單元110的溫度超過預定基準溫度，則邏 輯電路245向驅動電路244輸出自放電信號。即，邏輯電路245將自放電信號輸出給充電 用驅動電路244a。然後，充電用驅動電路244a將低電平電信號輸出給充電開關裝置221， 充電開關裝置221截止。此時，由於低電平電信號被發送給自放電開關裝置230，所以自放 電開關裝置230導通。然後，電池單元110通過自放電電阻器280消耗電流，從而執行電池 單元110的自放電操作。這裡，如上所述，如果充電開關裝置221截止，則自放電開關裝置 230導通，如果充電開關裝置221導通，則自放電開關裝置230截止。這些功能是由N溝道 型充電開關裝置221和P溝道型自放電開關裝置230引起的。上述基準溫度可以被設置在45°C到70°C範圍內。在這種情況下，當電池單元110 的溫度低於基準溫度時，邏輯電路245控制充電用驅動電路244a以使得不輸出自放電信 號，從而電池單元110不進行自放電。另外，當電池單元110的溫度超過基準溫度時，為了 確保電池單元110的穩定性，邏輯電路245將自放電信號發送給充電用驅動電路244a，以對 電池單元進行自放電。電壓檢測單元242電連接到電池單元110的正極111和負極112以 檢測電池單元110的模擬電壓值，將該模擬電壓值轉換為數字值，並將該數字值提供給邏 輯電路245。換言之，電壓檢測單元242電連接在用於檢測電壓的電阻器291和用於穩定電 壓的電容器292之間，以獲得模擬值形式的電池單元110的充電電壓或放電電壓，將獲得的 上述電壓的模擬值轉換為數字值，然後將數字值提供給邏輯電路245。實質上，電壓檢測單 元242包括模擬/數字轉換器。同時，邏輯電路245根據電池單元110的電壓判斷自放電模式以及過充電保護模 式和過放電保護模式。基於每一模式，邏輯電路245將控制信號發送給驅動電路244，以使 充電/放電開關單元220和自放電開關裝置230導通或截止。下面，更詳細地說明過放電保護模式、過充電保護模式和自放電保護模式。當電池單元110的電壓在大約3. OV以下時，執行過放電保護模式。明顯的是，電 壓檢測單元242檢測電池單元110的電壓。過放電保護模式是這樣的狀態邏輯電路245 將過放電保護信號發送給放電用驅動電路244b從而使放電開關裝置222截止，以防止電池 單元110被過放電。然而，在電池包100的正端子11和負端子12連接到充電器(未示出) 的情況下，由於從充電器供應的充電電流通過電池單元110、放電開關裝置222的寄生二極 管222b和充電開關裝置221而流動，所以可對電池單元110進行充電。
當電池單元110的電壓在大約4. 5V以上時，執行過充電保護模式。過充電保護模 式是這樣的狀態邏輯電路245將過充電保護信號發送給充電用驅動電路244a從而使充電 開關裝置221截止，以防止電池單元110被過充電。然而，在電池包100的正端子11和負 端子12連接到外部負載(未示出)的情況下，由於從電池單元110供應的放電電流通過充 電開關裝置221的寄生二極體221b和放電開關裝置222而流動，所以可對電池單元110進 行放電。
此時，由於充電開關裝置221截止，所以自放電開關裝置230導通。因此，電池單元 110的自放電電流通過用於保護指示元件的電阻器271和自放電指示元件270而流動。另 夕卜，電池單元Iio的自放電電流通過自放電電阻器280流動。基本上，當電池單元110的溫 度超過預定基準溫度時，根據本發明的電池包100執行自放電操作。然而，由於上述原因， 根據本發明的電池包100在過充電保護模式下也執行自放電操作。結果，當電池包100的 溫度超過基準溫度，並且電池包100的電壓是過充電電壓時，強制性地對電池包100進行放 電，從而電池單元變得更穩定。通過上述操作，自放電開關裝置230導通，以對電池單元110進行自放電。此時， 充電開關裝置221截止。相反，如果自放電模式停止，則邏輯電路245使充電開關裝置221 導通，使自放電開關裝置230截止。換言之，通過在電池單元110中不同時執行充電操作和 自放電操作來提高電池包100的安全性。另外，當電池包100的溫度升高到基準溫度以上 時，電池包100自放電，從而阻止電池單元110的膨脹，進一步提高了電池單元110的穩定 性。另外，當溫度檢測單元241所檢測的電池單元110的溫度對應於設置在45°C到 70°C之間的基準溫度，並且電池單元110的電壓在3. 9V以上時，邏輯電路245可將自放電 信號發送給充電用驅動電路244a，以使自放電開關裝置230導通。換言之，當電池單元110 的電壓在3. 9V以下時，邏輯電路245禁止電池單元110進行自放電，以防止電池單元110 的電力的浪費。這裡，為了確保電池單元110的穩定性，僅需要根據3. 9V的電壓將邏輯電 路245轉換到自放電模式，因此電池單元的電壓的上限不具有特別意義。邏輯電路245根據電池單元110的溫度、電壓和放電狀態來停止電池單元110的 自放電。溫度檢測單元241檢測到電池單元110的溫度在基準溫度以下，並將關於這種狀 態的信息發送給邏輯電路245。然後，邏輯電路245將自放電停止信號發送給充電用驅動 電路244a，以使自放電開關裝置230截止。通過以上操作，電池單元110的自放電被停止。 這裡，充電開關裝置221導通，因此電池單元110處於可執行充電操作的狀態下。電壓檢測單元242檢測到電池單元110的電壓在基準電壓以下，並將關於這種狀 態的信息發送給邏輯電路245。然後，邏輯電路245將自放電停止信號發送給充電用驅動電 路244a，以使自放電開關裝置230截止。基準電壓可被設置在3. OV至3. 9V範圍內。換句 話說，邏輯電路245可將基準電壓設置在過放電保護電壓和過充電保護電壓之間，以停止 自放電。優選地，如上所述，大約3. 9V的電壓適於基準電壓。通過以上操作，電池單元110的自放電被停止。此時，充電開關裝置221導通，因 此電池單元110處於可執行充電操作的狀態下。驅動電路244包括充電用驅動電路244a和放電用驅動電路244b。
充電用驅動電路244a電連接在邏輯電路245和充電開關裝置221之間。電力驅動型開關電路，如C-MOS FET可用作充電用驅動電路244a，並根據從邏輯電路245輸出的控 制信號使充電開關裝置221導通或截止。放電用驅動電路244b電連接在邏輯電路245和放電開關裝置222之間。電力驅 動型開關電路，如C-MOS FET可用作放電用驅動電路244b，並根據從邏輯電路245輸出的控 制信號使放電開關裝置222導通或截止。包括溫度檢測單元241、電壓檢測單元242、電流檢測單元243、驅動電路244和邏 輯電路245的控制單元240電連接到電池單元110的正極111和負極112，並通過從電池單 元110供應的電力而運行。換言之，控制單元240不接收外部電力，而是自身通過電池單元 110的電壓執行充電操作、放電操作、自放電操作和過電流保護操作，以確保電池包100的
穩定性。另外，作為電路單元240，可使用作為電力驅動型電路裝置的專用集成電路 (ASIC)來根據各個模式直接驅動充電/放電開關單元220。因此，控制單元240根據各個 模式以非常高的響應速度使充電/放電開關單元220和自放電開關裝置230導通或截止， 以保護電池單元110。同時，用於檢測電壓的電阻器291電連接在控制單元240和電池單元110的正極 111之間。在這種情況下，用於穩定電壓的電容器292設置在用於檢測電壓的電阻器291和 電池單元110的負極112之間，以保護控制單元240免於外部靜電。電流傳感器260電連 接在控制單元240和電池單元110的負極112之間。實質上，電流傳感器260是電阻器，並 將施加到電阻器的電壓除以電阻值以計算電流值。電流傳感器260電連接到電流檢測單元 243。因此，電流檢測單元243利用電流傳感器260來檢測電流，並將關於檢測的電流的信 息發送給邏輯電流245。明顯的是，電流檢測單元243可包括用於將模擬值轉換為數字值的 模擬/數字轉換器並將數字值發送給邏輯電路245。另外，如果邏輯電路判斷過電流(充電 電流、放電電流或短路電流)流過大電流路徑IOa和10b，則邏輯電路245使充電/放電開 關單元220截止以保護電池單元110.溫度傳感器250電連接到電池單元110的大電流路徑IOa和控制單元240。在本 發明的實施例中，溫度傳感器250包括電阻值根據溫度而變化的熱敏電阻251和具有固定 電阻值的用於設置檢測溫度的電阻器252。因此，溫度檢測單元241基於熱敏電阻251和用 於設置檢測溫度的電阻器252的電壓分配原理來檢測電池單元110的溫度。這裡，用於設置檢測溫度的電阻器252電連接在熱敏電阻251和地端子之間。在 相同的溫度下，由於通過熱敏電阻251和用於設置檢測溫度的電阻器252引起的分壓電壓 根據用於設置檢測溫度的電阻器252的電阻值而變化，所以可調節溫度檢測單元241的檢 測溫度範圍。例如，在熱敏電阻251被定義為「R3」，用於設置檢測溫度的電阻器252被定義為 「R4」的情形下，通常通過下面的等式1獲得由R3和R4引起的分壓電壓「Vth」。這裡，分壓 電壓「Vth」是通過溫度檢測單元241檢測的電壓，「VDD」是電池單元110的電壓。等式1formula see original document page 8另外，通過下面的等式2獲得熱敏電阻251的電阻值R3。
等式2formula see original document page 9
其中，R3 環境溫度T⑷下的電阻值；RO 環境溫度TO⑷下的電阻值；B:熱敏電阻的常量。因此，從上面的等式1和等式2，可獲得與將被檢測的溫度T對應的等式3。等式3formula see original document page 9
其中，實驗性地，「R3」是3R4/17。通過上面的等式，可通過適當地選擇熱敏電阻251和用於設置檢測溫度的電阻器 252來確定將檢測的溫度「T」。自放電指示元件270電連接在自放電開關裝置230和電池單元110的大電流路徑 IOa之間。在自放電開關裝置230通過控制單元240的控制信號而導通的情況下，自放電指 示元件270可視地指示自放電開關裝置的230正在運行。例如，發光二極體可用作自放電 指示元件270。當然，自放電指示元件270消耗電池單元110的電流，從而電池單元110通 過自放電指示元件而更快速地自放電。用於保護指示元件的電阻器271電連接在自放電指示元件270和電池單元110的 大電流路徑IOa之間。用於保護指示元件的電阻器271允許預定電壓被施加到自放電指示 元件270，以防止自放電指示元件270損壞。當然，由於用於保護指示元件的電阻器271消 耗電池單元110的電流，所以電池單元110通過用於保護指示元件的電阻器而更快速地放 H1^ ο用於自放電的電阻器280電連接在自放電開關裝置230和電池單元110的大電流 路徑IOa之間。這裡，用於自放電的電阻器280與用於保護指示元件的電阻器280並聯。用 於自放電的電阻器280使電池單元110更快速地放電，以進一步提高電池包100的穩定性。 這裡，用於自放電的電阻器280以及自放電指示元件270和用於保護指示元件的電阻器271 引起電池單元110的自放電。相應地，為了對電池單元110進行自放電，設置電阻器280不 是必需的。另外，為了對電池單元110進行自放電，不需要設置自放電指示元件270和用於 保護指示元件的電阻器271。用於穩定充電/放電電壓的電容器293電連接到正端子11和負端子12。用於穩 定充電/放電電壓的電容器293吸收在外部負載(如充電器或可攜式電子裝備)連接到正 端子11和負端子12時產生的電流的脈衝分量，因此用於穩定充電/放電電壓的充電器293 保護控制單元240。下面，說明構成如上所述的電池包的控制單元的操作。具體地講，示出控制單元的 邏輯電路的操作。圖2是示出根據本發明實施例的電池包的操作順序的流程圖。如圖2所示，根據本發明實施例的用於電池包的保護電路的操作包括步驟S100， 檢測電池單元的溫度和電壓；步驟S200，判斷電池單元的溫度是否在基準溫度以上；步驟 S400，判斷電池單元的電壓是否在基準電壓以上；步驟S500，自放電模式。這裡，在步驟S200，如果邏輯電路判斷電池單元的溫度在基準溫度以下，則執行普通模式步驟S300。普通模式指過充電保護模式、過放電保護模式或過電流保護模式。同時，在沒有另外的描述的情況下，應該理解的是，步驟中的主體是電池單元的控制單元，即邏輯電路。在檢測電池單元的溫度和電壓的步驟SlOO中，控制單元利用溫度檢測單元來檢 測電池單元的溫度，並利用電壓檢測單元檢測電池單元的電壓。在判斷電池單元的溫度是否在基準溫度以上的步驟S200中，控制單元判斷如上 所述檢測的電池單元的溫度是否超過基準溫度。這裡，儘管大約45°C至70°C可被設置為基 準溫度，但是本發明不限於此。換言之，基準溫度可根據電池單元的種類、形狀、結構和容量 而改變。然而，優選的是，由於在鋰離子電池或鋰聚合物電池中，膨脹現象的產生開始於大 約45°C，所以將大約45°C設置為基準溫度。如果在步驟S200中，電池單元的溫度在基準溫度以上，則執行步驟S400。在判斷電池單元的電壓是否在基準電壓以上的步驟S400中，控制單元判斷如上 所述檢測的電池單元的電壓是否在基準電壓以上。這裡，儘管大約3. OV至3. 9V可被設置 為基準電壓，但是本發明不限於此。換言之，基準電壓可根據電池單元的種類、形狀、結構和 容量而改變。然而，優選的是，由於在鋰離子電池或鋰聚合物電池中，膨脹現象的產生開始 於大約45°C或以上的溫度以及大約3. 9V的電壓，所以將大約3. 9V設置為基準電壓。如果在步驟S400中，電池單元的電壓在基準電壓以上，則執行步驟S500。在自放電模式步驟S500，控制單元進行自放電，直到電池單元的電壓達到特定電 平為止。換言之，控制單元使自放電開關裝置導通，以使電池單元放電，直到電池單元的電 壓達到大約3. 8V為止。然而，本發明不限於上面的電壓電平。即，電池單元的自放電停止 的電壓電平可根據電池單元的種類、形狀、結構和電容而改變。同時，如圖2所示，儘管可按照步驟S200和步驟S400的順序執行操作，但是本發 明不限於此。換言之，可按照步驟S400和步驟S200的順序執行本發明的操作。明顯的是， 如果上面兩個步驟(條件)最終均滿足，則執行自放電模式步驟S500。例如，在電池單元的溫度在45°C以上，電池單元的電壓在3. 9V以上的情況下，執 行自放電模式步驟S500。圖3是示出根據本發明實施例的電池包的另一操作順序的流程圖。如果電池單元的溫度在基準溫度以下，則執行普通模式。換言之，在步驟S200 (見 圖2)的結果為「否」的情況下，執行普通模式。普通模式包括步驟S310，判斷電池單元的電壓是否在過充電電壓以上；步驟 S320，在步驟S310的結果為「是」的情況下停止充電並執行自放電；步驟S330，在步驟S310 的結果為「否」的情況下判斷電池單元的電壓是否在過放電電壓以下；步驟S340，在步驟 S330的結果為「是」的情況下停止放電；步驟S350，判斷電池單元的電流是否在基準電流以 上；步驟S360，在步驟S350的結果為「是」的情況下停止充電或放電。在判斷電池單元的電壓是否在過充電電壓以上的步驟S310中，控制單元利用電 壓檢測單元判斷電池單元的電壓是否在過充電電壓(例如，4.5V)以上。在停止充電並執行自放電的步驟S320中，控制單元將充電停止信號發送給充電 開關裝置，以使充電開關裝置截止。因此，電池單元的充電停止。然而，在這種情況下，可通 過充電開關裝置的寄生二極體來執行電池單元的放電。此時，自放電開關裝置導通，因此電池單元自放電。換言之，在本發明中，當充電開關裝置截止時，自放電開關裝置自動導通，從 而可獲得上述操作。結果，電池單元的過充電狀態快速釋放。在判斷電池單元的電壓是否在過放電電壓以下的步驟S330中，控制單元利用電 壓檢測單元判斷電池單元的電壓是否在過放電電壓(例如，3. 0V)以下。在停止放電的步驟S340中，控制單元將放電停止信號發送給放電開關裝置，以使 放電開關裝置截止。因此，電池單元的放電停止。然而，在這種狀態下，可通過放電開關裝 置的寄生二極體來執行電池單元的充電。在判斷電池單元的電流是否在基準電流以上的步驟S350中，控制單元利用電流 檢測單元來判斷電池單元的電流(充電電流或放電電流)是否在預定電流以上。 在停止充電或放電的步驟S360中，控制單元將充電停止信號發送給充電開關裝 置以使充電開關裝置截止，或將放電停止信號發送給放電開關裝置以使放電開關裝置截 止。另外，可按照不同於上述順序的順序執行步驟S310、S330和S350。可按照步驟 S330、步驟S350和步驟S310的順序來執行本發明的方法，或者可按照步驟S350、步驟S310 和步驟S320的順序來執行本發明的方法，或者可可按照步驟S330、步驟S310和步驟S350 的順序來執行本發明的方法，或者可按照步驟S350、步驟S330和步驟S310的順序來執行 本發明的方法，或者可按照步驟S310、步驟S330和步驟S350的順序來執行本發明的方法。 然而，本發明不限於上述順序。儘管已經詳細描述了本發明的實施例，但是應該理解的是，這裡描述的本發明基 本構思的許多變形和修改仍將落入權利要求及其等同物所限定的本發明的精神和範圍內。
權利要求
一種用於電池包的保護電路，所述電池包包括具有正極和負極的可充電電池單元，所述保護電路包括自放電開關裝置，電連接到電池單元的正極和負極；控制單元，電連接到電池單元和自放電開關裝置，以根據電池單元的溫度使自放電開關裝置導通或截止。
2.根據權利要求1所述的保護電路，所述保護電路還包括溫度傳感器，電連接到電池 單元和控制單元，其中，溫度傳感器檢測電池單元的溫度，如果檢測的電池單元的溫度在基 準溫度以上，則控制單元使自放電開關裝置導通。
3.根據權利要求2所述的保護電路，其中，所述基準溫度在45°C到70°C範圍內。
4.根據權利要求2所述的保護電路，其中，溫度傳感器包括熱敏電阻。
5.根據權利要求2所述的保護電路，其中，溫度傳感器還包括用於設置檢測溫度的電 阻器。
6.根據權利要求1所述的保護電路，其中，控制單元檢測電池單元的電壓，如果電池單 元的電壓在基準電壓以上，則控制單元使自放電開關裝置導通。
7.根據權利要求6所述的保護電路，其中，所述基準電壓為3.OV至3. 9V。
8.根據權利要求1所述的保護電路，所述保護電路還包括自放電電阻器，電連接在電 池單元和自放電開關裝置之間。
9.根據權利要求1所述的保護電路，所述保護電路還包括自放電指示元件，電連接在 電池單元和自放電開關裝置之間。
10.根據權利要求9所述的保護電路，其中，自放電指示元件是發光二極體。
11.根據權利要求9所述的保護電路，所述保護電路還包括電阻器，電連接在電池單 元和自放電指示元件之間，用於保護自放電指示元件。
12.根據權利要求1所述的保護電路，所述保護電路還包括充電開關裝置，電連接在 電池單元和控制單元之間。
13.根據權利要求12所述的保護電路，其中，自放電開關裝置電連接到充電開關裝置， 如果自放電開關裝置導通，則充電開關裝置截止，如果自放電開關裝置截止，則充電開關裝 置導通。
14.根據權利要求12所述的保護電路，其中，所述控制單元包括溫度檢測單元，電連接到溫度傳感器，以檢測電池單元的溫度；電壓檢測單元，電連接到電池單元，以檢測電池單元的電壓；驅動電路，電連接到充電開關裝置和自放電開關裝置，以根據由溫度檢測單元檢測的 溫度和由電壓檢測單元檢測的電壓來使充電開關裝置和自放電開關裝置導通或截止。
15.一種包括保護電路和具有正極和負極的可充電電池單元的電池包，所述保護電路 包括自放電開關裝置，電連接到電池單元的正極和負極；控制單元，電連接到電池單元和自放電開關裝置，以根據電池單元的溫度使自放電開 關裝置導通或截止。
全文摘要
本發明公開了一種用於電池包的保護電路以及包括該保護電路的電池包，所述電池包包括具有正極和負極的可充電電池單元。所述保護電路包括自放電開關裝置，電連接到電池單元的正極和負極；控制單元，電連接到電池單元和自放電開關裝置，以根據電池單元的溫度使自放電開關裝置導通或截止。
文檔編號H02H7/18GK101800418SQ20101011366
公開日2010年8月11日 申請日期2010年2月5日 優先權日2009年2月5日
發明者李雨鎮, 許鍾化 申請人:三星Sdi株式會社