電池充電保護系統及其主動熔斷式保護裝置的製作方法

2023-06-24 16:49:01

本發明是有關於鋰電池的充電保護系統，特別是一種具有主動熔斷式保護裝置的電池充電保護系統以及其主動熔斷式保護裝置。

背景技術：

一般的電路系統中常使用熔斷式的保險絲作為防止電流過載的手段。但是熔斷式的保險絲需要持處於在電流過載的狀況下達到一定時，才能夠產生足夠的溫度熔斷，因此用於鋰電池的充電系統反應時間較不足，當保險絲熔斷時鋰電池可能已受損。

有鑑於此，本創作人遂針對上述現有技術，特潛心研究並配合學理的運用，盡力解決上述的問題點，即成為本創作人改良的目標。

技術實現要素：

本發明提供一種具有主動熔斷式保護裝置的電池充電保護系統以及其主動熔斷式保護裝置。

本發明提供一種主動熔斷式保護裝置，其包含一基座、第一電極、一第二電極、一低熔點結構、一加熱器以及一熔斷控制單元。第一電極固設於基座，第二電極連接一彈性單元，低熔點結構連接於第一電極及第二電極之間，加熱器熱連接低熔點結構，且熔斷控制單元電性連接加熱器。

較佳地，加熱器可以設置在基座。熔斷控制單元布可以設在基座。主動熔斷式保護裝置可以更包含一電連接器，電連接器電性連接熔斷控制單元。電連接器可以設置在基座。

較佳地，主動熔斷式保護裝置可以更包含一次電路板，熔斷控制單元布設在次電路板。加熱器可以設置在基座。加熱器可以設置在次電路板。電連接器也可以設置在該次電路板且電性連接熔斷控制單元。

較佳地，彈性元件可以連於基座以及第二電極之間。彈性元件也可以連於 第一電極以及第二電極之間。

本發明另提供一種電池充電保護系統，包含一主電路板、一主動熔斷式保護裝置以及至少一電池。主電路板上布設有一供電控制單元。主動熔斷式保護裝置，包含基座、固設於基座的第一電極、連接一彈性單元的第二電極、連接於第一電極及第二電極之間的低熔點結構、接觸低熔點結構的加熱器以及電性連接加熱器以及供電控制單元的熔斷控制單元。電池分別電性連接第一電極以及供電控制單元。

較佳地，加熱器可以設置在基座。熔斷控制單元布可以設在基座。主動熔斷式保護裝置可以更包含一電連接器，電連接器電性連接熔斷控制單元。電連接器可以設置在基座。

較佳地，主動熔斷式保護裝置可以更包含一次電路板，熔斷控制單元布設在次電路板。加熱器可以設置在基座。加熱器可以設置在次電路板。電連接器也可以設置在該次電路板且電性連接熔斷控制單元。

供電控制單元能夠在發生電流過載時立即主動驅動熔斷控制單元熔斷低熔點結構以保護電池。

以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。

附圖說明

圖1是本發明第一實施例的電池充電保護系統的系統圖。

圖2是本發明第一實施例中的主動熔斷式保護裝置的立體示意圖。

圖3是本發明第二實施例的電池充電保護系統的系統圖。

圖4是本發明第二實施例中的主動熔斷式保護裝置的立體示意圖。

圖5是本發明第三實施例的電池充電保護系統的系統圖。

圖6是本發明第三實施例中的主動熔斷式保護裝置的立體示意圖。

圖7是本發明第三實施例中的主動熔斷式保護裝置的作動示意圖。

其中，附圖標記

10 主電路板

11 供電控制單元

20 主動熔斷式保護裝置

30 電池

100 基座

210 第一電極

220 第二電極

230 低熔點結構

240 彈性元件

300 次電路板

310 加熱器

320 熔斷控制單元

330 電連接器

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明技術方案進行詳細的描述，以更進一步了解本發明的目的、方案及功效，但並非作為本發明所附權利要求保護範圍的限制。

參閱圖1及圖2，本發明的第一實施例提供一種電池充電保護系統，於鋰電池製程中，在對鋰電池進行重複充放電時用以保護鋰電池免於過度充電。本發明的電池充電保護系統包含一主電路板10、一主動熔斷式保護裝置20以及至少一電池30。

主電路板10上布設有一供電控制單元11且主電路板10電性連接至一電源，電源可以是直流電源也可以是交流電源，本發明不以此為限。

主動熔斷式保護裝置20包含一基座100、一次電路板300、一第一電極210、一第二電極220、一低熔點結構230、一加熱器310、一電連接器330以及一熔斷控制單元320。

於本實施例中，基座100為一絕緣板體，但本發明不以此為限。次電路板300與基座100相互平行間隔配置，且次電路板300與基座100之間較佳地以至少一柱體連接固定，但本發明不限定其固定方式。

第一電極210較佳地為一金屬板，例如銅板或是鋁板，本發明不限定其材質，第一電極210固定設於基座100的其中一面。第二電極220較佳地為一金屬板，例如銅板或是鋁板，本發明不限定其材質，第二電極220放置於基座 100並且與第一電極210位於基座100的同一面，第二電極220與基座100之間藉由一彈性元件240相連接。於本實施例中，彈性元件240較佳地為一彈簧，且彈性元件240的二端分別鎖附在基座100以及第二電極220。低熔點結構230連接於第一電極210及第二電極220之間，於本實施例中，低熔點結構230較佳地可以是焊錫，藉以焊接第一電極210及第二電極220並且使得第一電極210及第二電極220透過低熔點結構230相互電性連接。

加熱器310可以由金屬片、金屬棒或是金屬塊構成，本發明不限定其型式，於本實施例中，加熱器310較佳地設置在次電路板300並且自次電路板300延伸至接觸低熔點結構230而熱連接低熔點結構230。但加熱器310也可以設置在基座100上並且接觸低熔點結構230而熱連接低熔點結構230，其可以導線電性連接次電路板300。電連接器330設置在次電路板300上且電性連接熔斷控制單元320。熔斷控制單元320布設在次電路板300上，熔斷控制單元320電性連接加熱器310以電連接器330，且熔斷控制單元320能夠透過電連接器330電性連接供電控制單元11。

於本實施例中，電池充電保護系統較佳地包含有多個電池30，且該些電池30的二極以並聯的方式分別電性連接至第一電極210以及供電控制單元11。電池30連接第一電極210以及供電控制單元11的極性為可互換，本發明不以此為限。

供電控制單元11能夠控制對電池30的供電電壓及電流當電池30充電完成時，供電控制單元11能夠切斷供電以防止電池30過充而導致損壞。主動熔斷式保護裝置20橋接在電池30與供電控制單元11之間，各電池30的其中一極透過主動熔斷式保護裝置20電性連接至供電控制單元11。當供電控制單元11偵測到充電電流或是電壓高於電池30的負荷上限時，其能夠驅動熔斷控制單元320對加熱器310供電並且藉此將低熔點結構230熔斷。當低熔點結構230熔斷，第一電極210與第二電極220之間即斷開，且第二電極220被彈性元件240拉離第一電極210以確保第一電極210與第二電極220確實分開。藉此使得電池30與供電控制單元11的電性連接中斷而能夠保護電池30。

因此本發明的電池充電保護系統，其供電控制單元11能夠在發生電流過載時立即主動驅動熔斷控制單元320熔斷低熔點結構230。其相較於習知的熔斷式保險絲，熔斷反應更快速。

參閱圖3及圖4，本發明的第二實施例提供一種電池充電保護系統，其包含一主電路板10、一主動熔斷式保護裝置20以及至少一電池30，且其構造大致如同第一實施例，故相同之處不再贅述。本實施例與第一實施例不同之處在於，主動熔斷式保護裝置20中的基座100可以是電路板，加熱器310及電連接器330皆設置在基座100上，且熔斷控制單元320也布設在基座100。因此能夠縮小主動熔斷式保護裝置20的體積。

參閱圖5及圖7，本發明的第三實施例提供一種電池充電保護系統，於鋰電池製程中，在對鋰電池進行重複充放電時用以保護鋰電池免於過度充電。本發明的電池充電保護系統包含一主電路板10、一主動熔斷式保護裝置20以及至少一電池30。

主電路板10上布設有一供電控制單元11且主電路板10電性連接至一電源，電源可以是直流電源也可以是交流電源，本發明不以此為限。

主動熔斷式保護裝置20包含一基座100、一次電路板300、一第一電極210、一第二電極220、一低熔點結構230、一加熱器310、一電連接器330以及一熔斷控制單元320。於本實施例中，基座100為電路板。

第一電極210較佳地為一金屬板，例如銅板或是鋁板，本發明不限定其材質，第一電極210固定設於基座100的其中一面。第二電極220極較佳地為一金屬板，例如銅板或是鋁板，本發明不限定其材質，第二電極220與第一電極210相迭配置於基座100的同一面，第一電極210與第二電極220之間夾設有一彈性元件240。於本實施例中，彈性元件240較佳地為一彈簧，彈性元件240的二端分別抵接第一電極210及第二電極220，而且彈性元件240被壓縮夾持在第一電極210與第二電極220之間。低熔點結構230連接於第一電極210及第二電極220之間，於本實施例中，低熔點結構230較佳地可以是焊錫，藉以焊接第一電極210及第二電極220並且使得第一電極210及第二電極220透過低熔點結構230相互電性連接。

於本實施例中，加熱器310及電連接器330皆設置在基座100上，且熔斷控制單元320也布設在基座100。加熱器310以及連接器330分別電性連接熔斷控制單元320。

加熱器310的一部分被夾持在第一電極210與第二電極220之間，加熱器310能夠透過第一電極210與第二電極220而熱連接低熔點結構230，且熔斷 控制單元320能夠透過電連接器330電性連接供電控制單元11。

於本實施例中，電池充電保護系統較佳地包含有多個電池30，且該些電池30的二極以並聯的方式分別電性連接至第一電極210以及供電控制單元11。電池30連接第一電極210以及供電控制單元11的極性為可互換，本發明不以此為限。

供電控制單元11能夠控制對電池30的供電電壓及電流當電池30充電完成時，供電控制單元11能夠切斷供電以防止電池30過充而導致損壞。主動熔斷式保護裝置20橋接在電池30與供電控制單元11之間，各電池30的其中一極透過主動熔斷式保護裝置20電性連接至供電控制單元11。當供電控制單元11偵測到充電電流或是電壓高於電池30的負荷上限時，其能夠驅動熔斷控制單元320對加熱器310供電並且藉此加熱第一電極210以及第二電極220，因而將第一電極210以及第二電極220之間的低熔點結構230熔斷。當低熔點結構230熔斷，第一電極210與第二電極220之間即斷開，且第一電極210與第二電極220被彈性元件240推離分開以確保第一電極210與第二電極220確實分開。藉此使得電池30與供電控制單元11的電性連接中斷而能夠保護電池30。

當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。