CN103293479A - 电池安全保护装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池安全保护装置，包含有一电压检测电路，以及一控制器，耦接于该电压检测电路。该电压检测电路包含一测试单元，一切换开关，耦接于该测试单元，一比较器，耦接于一输入电压源与该切换开关，用来比较该输入电压源的电压值与该切换开关的电压值，以及一判断单元，耦接于该比较器，用来于接收到该比较器所输出的一提示信号时，输出一判断信号。该控制器用来接收一外部测试指令，以驱动该测试单元将该切换开关自一参考电压源切换至一测试电压源，并依据该判断单元的该判断信号，判别该电压检测电路是否正常运作。

Description

电池安全保护装置及其测试方法

技术领域

本发明有关于一种电池安全保护装置，尤指一种可于使用者端执行电压检测电路的功能测试的电池安全保护装置。

背景技术

电压保护装置是一种电池运作异常时的保护电路。电池可由多个储电单元所组成，在电池运作时，若有任意一个储电单元的操作电压因噪声、高温或信号干扰而产生过电流，则电池整体将被破坏而无法使用，因此电压保护装置是电池内不可或缺的必要元件。然而传统的电压保护装置于制造过程中进行测试，以验证其功能是否正常。举例来说，于传统测试过程中，需使用特殊的测试治具将多个储电元件升压以高于一参考电压，借此测试电压保护装置的功能是否正常。当电池离开产线进入消费者端后，使用者即无法执行电压保护装置的测试以确保其功能正常，如此一来，电池可能在运作时因电压保护装置失效而造成危安事件，故如何设计出一种于电池使用过程中，视使用者需求可随时执行功能测试的电压保护装置，即为现今电池产业的重点发展课题。

发明内容

本发明提供一种可于使用者端执行电压检测电路的功能测试的电池安全保护装置，以解决上述的问题。

本发明的实施例揭露一种电池安全保护装置，包含有一电压检测电路，以及一控制器，耦接于该电压检测电路。该电压检测电路包含一测试单元，一切换开关，耦接于该测试单元，依据该测试单元的一控制信号切换至一参考电压源或一测试电压源，一比较器，耦接于一输入电压源与该切换开关，用来比较该输入电压源的电压值与该切换开关的电压值，以及一判断单元，耦接于该比较器，用来于接收到该比较器所输出的一提示信号时，输出一判断信号。该控制器用来接收一外部测试指令，以驱动该测试单元将该切换开关切换至该测试电压源，并依据该判断单元的该判断信号，判别该电压检测电路是否正常运作。

本发明的实施例另揭露一种电池安全保护装置的测试方法，该方法包含有接收一外部测试指令以启动一电压检测电路的一测试模式；将一切换开关自一参考电压源切换至一测试电压源；利用一比较器比较一输入电压源的电压值与该测试电压源的电压值，并依据比较结果输出一提示信号；依据该提示信号以输出一相对应的判断信号；以及一控制器依据该判断信号，判别该电压检测电路是否正常运作。

本发明的可于消费者端，视实际需求以利用控制器启动电池安全保护装置的测试功能，故可在使用过程中确保电压检测电路的功能正常，避免在使用电池安全保护装置时因其功能失效而影响危安。

附图说明

图1为本发明实施例的电池安全保护装置的功能方块示意图。

图2为本发明实施例的电池安全保护装置的测试方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

10        电池安全保护装置

14        控制器

18        切换开关

22        判断单元

Vr        参考电压源

S1        控制信号

S3                                     判断信号

12                                     电压检测电路

16                                     测试单元

20                                     比较器

Vin                                    输入电压源

Vrt                                    测试电压源

S2                                     提示信号

200、202、204、206、208、210、212、

                                       步骤

214、216

具体实施方式

请参阅图1，图1为本发明实施例的一电池安全保护装置10的功能方块示意图。电池安全保护装置10用来于电池运作时检测电池的输出电压是否有异常，以防止电池因过电流等因素而损毁。电池安全保护装置10包含有一电压检测电路12与一控制器14。控制器14耦接于电压检测电路12，用来接收一外部测试指令，以驱动电压检测电路12进入一测试模式。其中控制器14可选择为一微控制器(MCU)或一可程式化阵列逻辑(PAL)等等。电压检测电路12包含有一测试单元16、至少一切换开关18、至少一比较器20以及一判断单元22。一般来说，电池系可由多个储电元件所组成，且多个(n个)储电元件的输出电压可分别为V1～Vn，因此电压检测电路12实质上可包含有多个(n个)切换开关18及相对应数量的多个(n个)比较器20，意即每一储电元件可配置有相对应的切换开关18及比较器20。

此外，多个切换开关18分别耦接于测试单元16，并可依据测试单元16的一控制信号S1切换至一参考电压源Vr或一测试电压源Vrt。测试电压源Vrt有其预设的范围限制，若测试电压源Vrt太接近参考电压源Vr，则失去测试意义；若测试电压源Vrt远小于参考电压源Vr，则易受噪声干扰而影响精确性(一般来说，1/2Vr≤Vrt≤2/3Vr)。各比较器20的一正相输入端耦接于一相对应输入电压源Vin(V1～Vn的其中一个)，一反相输入端耦接于相对应切换开关18，且一输出端耦接于判断单元22。比较器20用来比较输入电压源Vin的电压值与切换开关18的电压值，并于输入电压源Vin的电压值实质上大于切换开关18的电压值时，输出一高电位信号。判断单元22耦接各比较器20的输出端，用来于接收到各比较器20所输出的一提示信号S2时，输出一相应的判断信号S3至控制器14，故控制器14可通过判断单元22的判断信号S3，判别电压检测电路12的状态。

举例来说，当电池处于一般运作状态时，电压检测电路12可用来检测多个输入电压源Vin是否有电压异常的状况，只要多个比较器20检测到至少一个输入电压源Vin的电压值大于参考电压源Vr的电压值，判断单元22可接收到来自前述异常输入电压源Vin的相对应比较器20所输出的提示信号S2(高电位信号)，因此控制器14可通过读取判断单元22的判断信号S3，以启动一外部保护电路，例如一降电压电路或一电压控制开关等。另一方面，欲对电压检测电路12进行测试以确保电池安全使用无虞，控制器14可用以驱动测试单元16将各切换开关18自参考电压源Vr切换至测试电压源Vrt。于测试模式下，若电压检测电路12的各电子元件皆正常时，判断单元22可接收到多个比较器20所输出的多个提示信号S2(多个高电位信号)，控制器14可依据判断单元22所输出的判断信号S3，判别电压检测电路12正常运作，而完成电池安全保护装置10的可靠度测试。

此外，电池安全保护装置10于测试完成后，需将各比较器20的反相输入端自测试电压源Vrt切换至参考电压源Vr，以使电压检测电路12自测试模式转换为使用模式。因此，测试单元16可选择性地包含有一计时器(或其他等效电子元件)。当电压检测电路12的测试模式启动，该计时器系过一预定时序(一般来说，预定时序可预设为略大于测试模式的执行时间)后，可将多个切换开关18自测试电压源Vrt自动切换至参考电压源Vr，以将回复电压检测电路12至一般的使用模式。

请参阅图2，图2为本发明实施例的电池安全保护装置10的测试方法的流程图。该方法包含有下列步骤：

步骤200：控制器14接受外部测试指令，以启动电压检测电路12的测试模式。

步骤202：测试单元16将多个切换开关18自参考电压源Vr切换至测试电压源Vrt，其中测试电压源Vrt的电压值小于参考电压源Vr的电压值。

步骤204：控制器14比较各输入电压源Vin的电压值与测试电压源Vrt的电压值。当输入电压源Vin的电压值小于测试电压源Vrt的电压值时，执行步骤206；当输入电压源Vin的电压值大于测试电压源Vrt的电压值时，执行步骤208。

步骤206：控制器14暂停一预设时段(输入电压源Vin可利用此时段进行充电)，执行步骤204。

步骤208：各比较器20比较相对应输入电压源Vin的电压值与测试电压源Vrt的电压值，并依据比较结果输出提示信号S2至判断单元22，接着执行步骤210。

步骤210：判断单元22依据所接收到的多个提示信号S2，输出相应的判断信号S3，接着执行步骤212。

步骤212：控制器14依据判断单元22的该判断信号S3，判别电压检测电路12是否正常运作，接着执行步骤214。

步骤214：测试模式完成后，各切换开关18自测试电压源Vrt切换回参考电压源Vr，以使电压检测电路12进入一般的使用模式。

步骤216：结束。

以下对上述步骤进行详细说明。当电压检测电路12处于使用模式时，多个切换开关18连接至参考电压源Vr，各比较器20可比较相对应输入电压源Vin的电压值与参考电压源Vr的电压值，以于输入电压源Vin的电压值异常时启动外部保护电路，防止电池安全保护装置10因过电流等因素而毁损。欲检查电压检测电路12的功能是否正常，使用者可通过控制器14输入外部测试指令至电压检测电路12的测试单元16，因此多个切换开关18可受测试单元16的控制信号S1的驱动而自参考电压源Vr切换至测试电压源Vrt。于进行后续的流程前，控制器14首先用来比较各输入电压源Vin的电压值(V1～Vn)与测试电压源Vrt的电压值。若输入电压源Vin的电压值小于测试电压源Vrt的电压值，控制器14可暂停预设时段以待异常的输入电压源Vin进行升压充电，直到控制器14判断异常的输入电压源Vin已完成充电，且多个输入电压源Vin的电压值全数大于测试电压源Vrt的电压值后，始进行接续的测试流程。

当控制器14完成各输入电压源Vin的电压值与测试电压源Vrt的电压值的验证后，各比较器20开始比较相对应输入电压源Vin的电压值与测试电压源Vrt的电压值。由于测试电压源Vrt的电压值设定为远小于参考电压源Vr，故于比较器20的功能正常的情况下，其输出端可输出提示信号S2(高电位信号)至判断单元22，因此当判断单元22接收到多个提示信号S2(高电位信号)，并将相应的判断信号S3输出至控制器14时，控制器14即可判定电压检测电路12的功能都是正常状态。另一方面，若判断单元22接收到的提示信号S2的数量小于n，则控制器14可依据判断单元22的判断信号S3，判别电压检测电路12的功能异常，即有至少一个电子元件(切换开关18、比较器20、判断单元22或输入电压源Vin)失能，借此提醒使用者进行电压检测电路12的检修或更换。最后，测试单元16可使用计时器或其他等效电子元件，经过预定时序(测试模式的执行时间)后，自动将多个切换开关18切换回参考电压源Vr，以使电压检测电路12离开测试模式而回复至初始的使用模式。

综上所述，本发明的电池安全保护装置可于使用者端(消费者端)利用控制器执行电压检测电路的功能测试。电压检测电路接收指令而进入测试模式时，可由测试单元驱动多个切换开关，以将各比较器的反相输入端耦接于其电压值远小于参考电压源的测试电压源。因此，多个比较器可通过比较其正相输入端及反相输入端所读取的电压值，自其输出端分别输出高电位信号至判断单元。当判断单元读取到多个比较器的提示信号(高电位信号)，及输出相应的判断信号至控制器。最后控制器可通过读取判断信号，判别各输入电压源的电压值大于测试电压源的电压值，且电压检测电路的各电子元件都是正常状态，而确认电压检测电路的检测保护功能亦为正常，故本发明提供一种可依据使用者需求，通过控制器来操作电压检测电路进入测试模式的电池安全保护装置。

综上所述，本发明可于消费者端，视实际需求以利用控制器启动电池安全保护装置的测试功能，故可在使用过程中确保电压检测电路的功能正常，避免在使用电池安全保护装置时因其功能失效而影响危安。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种电池安全保护装置，其特征是，包含有：

一电压检测电路，包含：

一测试单元；

一切换开关，耦接于该测试单元，依据该测试单元的一控制信号切换至一参考电压源或一测试电压源；

一比较器，耦接于一输入电压源与该切换开关，用来比较该输入电压源的电压值与该切换开关的电压值；以及

一判断单元，耦接于该比较器，用来于接收到该比较器所输出的一提示信号时，输出一判断信号；以及

一控制器，耦接于该电压检测电路，该控制器用来接收一外部测试指令，以驱动该测试单元将该切换开关切换至该测试电压源，并依据该判断单元的该判断信号，判别该电压检测电路是否正常运作。

2.如权利要求1所述的电池安全保护装置，其特征是，该判断单元输出该判断信号以通过该控制器启动一外部保护电路。

3.如权利要求1所述的电池安全保护装置，其特征是，该控制器另用来比较该输入电压源的电压值与该测试电压源的电压值。

4.如权利要求3所述的电池安全保护装置，其特征是，该控制器于该输入电压源的电压值大于该测试电压源的电压值时，依据该判断信号判别该电压检测电路是否正常运作。

5.如权利要求3所述的电池安全保护装置，其特征是，该控制器于该输入电压源的电压值小于该测试电压源的电压值时，暂停一预设时段后再次比较该输入电压源的电压值与该测试电压源的电压值。

6.如权利要求5所述的电池安全保护装置，其特征是，该输入电压源于该预设时段进行充电。

7.如权利要求1所述的电池安全保护装置，其特征是，该电压检测电路另包含多个切换开关，分别耦接于该测试单元，各切换开关依据该测试单元的该控制信号以切换至一参考电压源或一测试电压源，该电压检测电路另包含多个比较器，分别耦接于一相对应输入电压源与该相对应切换开关，该控制器另用来于该判断单元接收到该多个比较器所输出的该提示信号时，判别该电压检测电路是否正常运作。

8.如权利要求1所述的电池安全保护装置，其特征是，该测试单元包含有一计时器，该计时器用来于经过一预定时序后，控制该切换开关自该测试电压源切换至该参考电压源。

9.一种电池安全保护装置的测试方法，其特征是，该方法包含有：

接收一外部测试指令以启动一电压检测电路的一测试模式；

将一切换开关自一参考电压源切换至一测试电压源；

利用一比较器比较一输入电压源的电压值与该测试电压源的电压值，并依据比较结果输出一提示信号；

依据该提示信号以输出一相对应的判断信号；以及

一控制器依据该判断信号，判别该电压检测电路是否正常运作。

10.如权利要求9所述的方法，其中该控制器依据该判断信号判别该电压检测电路是否正常运作包含有：

该输入电压源的电压值大于该测试电压源的电压值，且该提示信号为一高电位信号，判别该电压检测电路正常运作。

11.如权利要求9所述的方法，其特征是，该方法另包含有：

将多个切换开关分别自该参考电压源切换至该测试电压源；以及

利用多个比较器比较该相对应输入电压源的电压值与该测试电压源的电压值，并依据比较结果输出多个提示信号。

12.如权利要求11所述的方法，其特征是，另包含有：

该多个提示信号皆为高电位信号，判别该电压检测电路正常运作。

13.如权利要求11所述的方法，其特征是，另包含有：

该多个提示信号有至少一个不为高电位信号，判别该电压检测电路异常运作。

14.如权利要求9所述的方法，其特征是，另包含有：

利用该控制器比较该输入电压源的电压值与该测试电压源的电压值，并依据该比较结果执行相对应操作。

15.如权利要求14所述的方法，其特征是，当该输入电压源的电压值小于该测试电压源的电压值时，该控制器暂停一预设时段后再次执行比较该输入电压源的电压值与该测试电压源的电压值的操作。

16.如权利要求15所述的方法，其特征是，该输入电压源于该预设时段进行充电。

17.如权利要求9所述的方法，其特征是，另包含有：

该电压检测电路的该测试模式完成后，该切换开关自该测试电压源切换至该参考电压源。

18.如权利要求17所述的方法，其特征是，该切换开关通过一计时器的驱动，于经过一预定时序后自该测试电压源切换至该参考电压源。

Images