CN108292841A - 锂离子二次电池的保护电路和电池组 - Google Patents

锂离子二次电池的保护电路和电池组 Download PDF

Info

Publication number
CN108292841A
CN108292841A CN201680068021.4A CN201680068021A CN108292841A CN 108292841 A CN108292841 A CN 108292841A CN 201680068021 A CN201680068021 A CN 201680068021A CN 108292841 A CN108292841 A CN 108292841A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rechargeable battery
lithium rechargeable
fuse
protection circuit
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201680068021.4A
Other languages
English (en)
Inventor
近藤光央
斋藤亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamaha Motor Co Ltd filed Critical Yamaha Motor Co Ltd
Publication of CN108292841A publication Critical patent/CN108292841A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/583—Devices or arrangements for the interruption of current in response to current, e.g. fuses
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00306—Overdischarge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H01M2200/103—Fuse
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00302—Overcharge protection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

提供了一种用于锂离子二次电池的保护电路，当锂离子二次电池达到过放电时，该保护电路可以通过通用方法低成本地抑制过放电的进一步进行。一种用于锂离子二次电池的保护电路，包括：控制IC，其由锂离子二次电池的电力驱动，并被配置为至少检测锂离子二次电池的电压；以及中断电路，至少包括熔断器和开关，该熔断器被布置在锂离子二次电池与控制IC之间，该开关被布置为当开关接通时允许能够将熔断器熔断的电流从锂离子二次电池流到熔断器。

Description

锂离子二次电池的保护电路和电池组
技术领域
本教导涉及锂离子二次电池的保护电路和电池组。
背景技术
锂离子二次电池通常与保护电路一起使用。用于锂离子二次电池的保护电路的主要功能的示例包括控制锂离子二次电池，使得锂离子二次电池能够在安全条件下使用，并且在锂离子二次电池不再处于安全状态的情况下阻止该锂离子二次电池的使用。为了实现这些功能，需要将用于锂离子二次电池的保护电路配置为在锂离子二次电池处于超出其正常使用范围的状态(例如，过充电状态或过放电状态)的情况下，安全地停止锂离子二次电池的功能。
专利文献1(PTL 1)公开了一种用于锂离子二次电池的保护电路。图9示出了专利文献1中公开的保护电路的示例。图9所示的保护电路100包括保护元件50、检测用IC 63、和FET 61。保护电路100连接到锂离子二次电池的电池组70。电池组70具有多个串联连接的单元71。保护元件50作为具有加热元件的熔断器，包括加热电阻器53和熔断元件56。保护元件50被配置为，在加热电阻器53导电时，熔断元件56被加热电阻器53产生的热量熔断。检测用IC 63被配置为检测跨各单元71两端的电压。检测用IC 63被配置为检测跨电池组70的两端的电压，并且根据检测结果将信号输出到FET 61的栅极。当电池组70中发生过电流时，熔断元件56由于过电流而被熔断。当电池组70中发生过电压时，从检测用IC 63输出的检测信号的电压电平升高。结果，FET 61的栅极电势升高，使得FET 61进入导通状态。电流在FET 61的漏极和源极之间流动。电流在加热电阻器53中流动，使得加热电阻器53产生热量。结果，熔断元件56被熔断。这样，图9中所示的保护电路100可以保护锂离子二次电池免受过充电的损害。
专利文献2(PTL 2)公开了一种用于锂离子二次电池的保护电路。在专利文献2所示的保护电路中，将电池电压与作为充电防止电压的阈值进行比较。这决定了电池电压是否已经达到深度放电区域。专利文献2公开了一旦确定电池电压已经达到深度放电区域即禁止电池组的充电。
引用的专利文献
专利文献1：日本专利申请公开No.2006-109596
专利文献2：日本专利申请公开No.2011-115012
发明内容
技术问题
专利文献1的保护电路在保护锂离子二次电池免受过充电的损害方面是有效的。然而，专利文献1的保护电路不足以保护锂离子二次电池免受过放电的损害。这是因为专利文献1的保护电路存在如下问题：即使熔断元件56被熔断，检测用IC 63也继续消耗电流，使得过放电继续进行。专利文献2公开了禁止电池组的充电，但没有公开其具体手段。
本申请的教导提供了一种用于锂离子二次电池的保护电路，其可以在锂离子二次电池达到过放电时通过通用方法低成本地抑制过放电的进一步进行。
问题的解决方法
根据本教导的用于锂离子二次电池的保护电路，包括：
控制IC，由锂离子二次电池的电力驱动，并且被配置为至少检测锂离子二次电池的电压；以及
中断电路，至少包括熔断器和开关，该熔断器被布置在锂离子二次电池和控制IC之间，该开关被布置为当开关接通时允许能够将熔断器熔断的电流从锂离子二次电池流到熔断器。
在用于本教导的保护电路中，如果在锂离子二次电池中发生诸如过放电的异常，则接通开关，使得具有能够使熔断器熔断的幅度的电流从锂离子二次电池流到熔断器。结果，熔断器被熔断，因此控制IC的电流消耗停止。因此，当达到过放电时，可以抑制过放电的进一步进行。专利文献1中公开的具有加热元件的熔断器是用于切断主电路的组件。如果这种具有加热元件的熔断器被用于切断具有低电流消耗的电路的目的，则会发生过度设计和高成本的风险。在这方面，本教导的保护电路可以采用具有低电流消耗的通用组件作为熔断器和开关，从而可以低成本地抑制过放电的进行。
发明的有益效果
当达到过放电时，本申请的教导可以通过通用方法低成本地抑制过放电的进一步进行。
附图说明
图1是示意性示出根据本申请的教导的保护电路的示例的电路图；
图2是示意性示出根据本申请的教导的第一实施例的保护电路的电路图；
图3是示意性示出根据本申请的教导的第二实施例的保护电路的电路图；
图4是示意性示出根据本申请的教导的第三实施例的保护电路的电路图；
图5是示意性示出根据本申请的教导的第四实施例的保护电路的电路图；
图6是示意性示出根据本申请的教导的第五实施例的保护电路的电路图；
图7是示意性示出根据本申请的教导的第六实施例的保护电路的电路图；
图8是示意性示出根据本申请的教导的与充电器连接的用于锂离子二次电池的保护电路的示例的电路图；
图9是示意性示出传统保护电路的示例的电路图。
具体实施方式
图1是示意性示出根据本申请的教导的保护电路的示例的电路图。
图1中所示的保护电路10与模块2(锂离子二次电池模块)配合以形成电池组11(锂离子二次电池组)。换言之，电池组11包括保护电路10和模块2。电池组11具有正极端子10a和负极端子10b。例如，正极端子10a和负极端子10b连接到外部负载或充电器。
模块2具有多个单元1(锂离子二次电池单元)。单元1的数量没有特别限制。多个单元1以串联、并联、或串并联组合的方式连接。模块2的数量没有特别限制。在提供了多个模块2的情况下，该多个模块2的数量没有特别限制。多个模块2以串联、并联、或串并联组合的方式连接。单元1是本教导的“锂离子二次电池”的一个示例。模块2是本教导的“锂离子二次电池”的一个示例。即，本教导的“锂离子二次电池”可以是单元或模块。单元1不具有电流中断器件(CID)。能够抑制过放电的进行的保护电路10适用于不具有电流中断器件的锂离子二次电池(单元1或模块2)。此处，应该注意的是，锂离子二次电池可以被提供以电流中断器件。单元1是层压型的。层压型单元1通常不具有电流中断器件。保护电路10适用于层压型单元1或包括层压型单元1的模块2。此处，应该注意，本教导的单元可以是罐型，并且该罐型单元可以具有圆柱形或正方形的形状。
保护电路10包括控制IC 3和中断电路12。
控制IC 3具有连接到电池线BL的电源输入端子Vcc和连接到接地线GL的接地端子GND。控制IC 3由模块2的电力驱动。模块2的电力从模块2的正电极侧(+)供应到电源输入端子Vcc。控制IC 3接收从电压检测电路7输出的电压检测信号。本实施例的电压检测电路7是将电池线BL的电压提供到控制IC 3的线。电压检测信号被输入到控制IC 3的电压检测端子V。控制IC 3使用电压检测信号来测量模块2的电压。控制IC 3接收从电流检测电路8输出的电流检测信号。电流检测信号被输入到控制IC 3的电流检测端子I。控制IC 3使用电流检测信号来测量模块2的电流。控制IC 3接收从温度检测电路9输出的温度检测信号。温度检测信号被输入到控制IC 3的温度检测端子T。控制IC 3使用温度检测信号来测量模块2的温度。
控制IC 3向开关5输出用于驱动开关5的驱动信号。开关5设置在模块2的正电极侧(+)与正极端子10a之间的电池线BL中。驱动信号从控制IC 3的充电/放电控制端子CHG/DCG输出。开关5是被配置为在没有驱动信号输入时处于关断状态的元件的常闭元件。开关5能够将电池组11与外部电连接和断开。开关5是电流容量足够高于在对电池组11进行充电或放电时的最大电流值的元件。
控制IC 3被配置为基于检测到的电压、电流、和温度来检测模块2的异常。如果控制IC 3检测到异常，则从控制IC 3输出的电源故障信号驱动开关6。电源故障信号从控制IC3的电源故障端子PF输出。由控制IC 3检测到的电池组11的异常至少包括过放电状态。另外，控制IC 3可以检测例如，过充电状态。
中断电路12包括熔断器4和开关6。
熔断器4设置在电池线BL和控制IC 3之间。熔断器4是非返回型元件。当熔断器4未被熔断时，模块2的电力通过熔断器4被提供给控制IC 3。当熔断器4被熔断时，从模块2向控制IC 3的电力供应被阻断。
开关6将熔断器4的节点N1和控制IC 3电连接到接地线GL。如果没有检测到模块2的异常(即，处于正常状态)，则开关6处于关断状态。当开关6处于关断状态时，电流通过熔断器4从模块2流向控制IC 3。此时流经熔断器4的电流太小而不能熔断熔断器4。当检测到模块2的异常时，开关6基于从控制IC 3输出的电源故障信号而接通。当开关6处于接通状态时，电流通过熔断器4和开关6从模块2流到接地线GL以引起短路。因此，流过熔断器4的电流足够大以熔断熔断器4。即，开关6被布置为，当开关6接通时允许能够将熔断器4熔断的电流从模块2流到熔断器4。
保护电路10包括电压检测电路7、电流检测电路8、和温度检测电路9。本教导不限于该示例。电流检测电路8和温度检测电路9可能并不是必须的。其他实施例也是如此。
在保护电路10中，如果控制IC 3检测到异常，则控制IC 3向开关6输出电源故障信号。开关6相应地接通。结果，熔断器4被熔断。从模块2到控制IC 3的电力供应被阻断。可以抑制由于控制IC的暗电流引起的过放电的进行。由于控制IC 3停止，所以从控制IC到开关5的驱动信号的输出停止。结果，开关5关断。电池组11与外部电断开。这使得电池组11不可用。
一些常规电池组被配置如下。在这种常规电池组中，如果控制IC检测到异常，则控制IC停止向设置在电池线中的开关(对应于开关5的开关)输出驱动信号以阻断该开关。在这种配置中，例如，当由于自然或人工关断开关或者复位控制IC而使得模块的异常状态被移除时，控制IC有可能向开关输出驱动信号以接通开关。尽管电池组实际上处于其不应被使用的状态，但这可能会使电池组进入可用状态。
在这方面，保护电路10的优点在于，可以可靠地停止电池组11的使用，因为如果控制IC 3检测到异常，则关断开关6以将作为非返回型元件的熔断器4熔断，从而使得控制IC3关断。
<第一实施例>
图2是示意性示出根据本申请的教导的第一实施例的保护电路的电路图。在图2中，与图1中所示的元件相同的元件被赋予与图1中所示的附图标记相同的附图标记。已经描述了与图1中所示的元件相同的元件，因此将省略其描述。
第一实施例的保护电路10包括作为图1中所示的开关5、6的一个示例的继电器15、16。继电器15、16是DC(直流)继电器。继电器15、16是可以由外部电压接通/关断的元件。继电器15、16被配置为使得触点15a、16a由电磁体15b、16b打开和闭合。电磁体15b的开/关由控制IC 3的充电/放电控制端子CHG/DCG输出的驱动信号控制。电磁体16b的开/关由控制IC3的电源故障端子PF输出的电源故障信号控制。继电器15、16通常处于关断状态。
在第一实施例的保护电路10中，如果控制IC 3检测到异常，则继电器16接通以熔断作为非返回型元件的熔断器4。结果，控制IC 3关断，并因此可以可靠地停止电池组11的使用。
<第二实施例>
图3是示意性示出根据本申请的教导的第二实施例的保护电路的电路图。在图3中，与图1中所示的元件相同的元件被赋予与图1中所示的附图标记相同的附图标记。已经描述了与图1中所示的元件相同的元件，因此将省略其描述。
第二实施例的保护电路10包括作为图1中所示的开关5的一个示例的FET 25A、25B和作为图1中所示的开关6的一个示例的FET 26。FET 25A、25B、26是MOSFET。控制IC 3具有充电控制端子CHG和放电控制端子DCG。FET 25A的接通/关断由控制IC 3的放电控制端子DCG输出的驱动信号控制。FET 25B的接通/关断由控制IC 3的充电控制端子CHG输出的驱动信号控制。FET 26的接通/关断由控制IC 3的电源故障端子PF输出的电源故障信号控制。FET 25A、25B、26通常处于关断状态。
在第二实施例的保护电路10中，如果控制IC 3检测到异常，则FET 26接通以熔断作为非返回型元件的熔断器4。结果，控制IC 3关断，并因此可以可靠地停止电池组11的使用。此处，可以提供除FET之外的晶体管(例如，双极晶体管)来代替FET。采用诸如FET的半导体元件作为开关可以提供具有延长寿命的电池组11。
<第三实施例>
图4是示意性示出根据本申请的教导的第三实施例的保护电路的电路图。在图4中，与图3中所示的元件相同的元件被赋予与图3中所示的附图标记相同的附图标记。已经描述了与图3中所示的元件相同的元件，因此将省略其描述。
在第三实施例的保护电路10中，中断电路12包括电容器18、19。用作旁路电容器的电容器18被提供用于保护电路10的稳定操作的目的。电容器18被布置在控制IC 3的电源输入端子Vcc和接地线GL之间。电容器19例如是极性电容器。电容器19被配置为在熔断器4被熔断后瞬时地向控制IC 3供应电力，该配置使得控制IC 3能够确保一旦检测到异常而进行操作(熔断器熔断)之后的处理时间。在该处理时间中，控制IC 3例如可以向外部发送指示异常发生的信号。电容器19是本教导的“电容器”的一个示例。本教导的“电容器”可以用作电容器18的功能以及电容器19的功能。换言之，电容器18、19可以是如本实施例中示出的单独元件或可以由单个元件形成。
在第三实施例的保护电路10中，中断电路12包括与熔断器4串联布置的电阻器17。用作限流电阻器的电阻器17被提供以使得在电池组11的制造过程中当模块2连接到保护电路10时，到电容器18或电容器19的涌入电流例如，等于或小于将熔断器4熔断的电流。电阻器17防止熔断器4被电容器18或电容器19熔断。电阻器17布置在控制IC 3与熔断器4的节点N1之间、控制IC 3和FET 26之间。因此，FET 26连接在熔断器4和电阻器17之间。电阻器17被布置为使得电阻器17比熔断器4更靠近控制IC 3。在从模块2到控制IC 3的区域中，熔断器4、节点N1、和电阻器17按此顺序排列。因此，当FET 26接通以引起短路时，大电流流入熔断器4并因此更可靠地将熔断器4熔断。
而且，在第三实施例的保护电路10中，即使在熔断器4熔断后FET 26暂时保持导电，电阻器17也用作电容器19放电的阻抗以拖延电容器19的放电。电容器19的放电所需的时间延长。控制IC 3可以更可靠地确保一旦检测到异常时进行操作(熔断器熔断)之后的处理时间。
<第四实施例>
图5是示意性示出根据本申请的教导的第四实施例的保护电路的电路图。在图5中，与图4中所示的元件相同的元件被赋予与图4中所示的附图标记相同的附图标记。已经描述了与图4中所示的元件相同的元件，因此将省略其描述。
在第四实施例的保护电路10中，中断电路12包括设置在彼此串联布置的熔断器4和电阻器17之间的二极管21。二极管21允许电流从模块2侧流向控制IC 3侧，并且不允许电流从控制IC 3侧流向模块2侧。二极管21不允许电流从电容器19流向FET 26。
更具体地说，二极管21被布置在电阻器17与熔断器4的节点N1之间、电阻器17和FET 26之间。二极管21允许电流从节点N1侧流向电阻器17侧，并且不允许电流从电阻器17侧流向节点N1侧。
具有设置在熔断器4与电阻器17之间的二极管21的第四实施例的保护电路10能够防止电容器19的电荷通过FET 26被释放。因此，控制IC 3还能够可靠地确保一旦检测到异常时执行操作(熔断器熔断)之后的处理时间。
<第五实施例>
图6是示意性示出根据本申请的教导的第五实施例的保护电路的电路图。在图6中，与图5中所示的元件相同的元件被赋予与图5中所示的附图标记相同的附图标记。已经描述了与图5中所示的元件相同的元件，因此其描述将被省略。
在第五实施例的保护电路10中，控制IC 3连接到FET 26的栅极，并且FET 26的栅极连接到外部装置24。控制IC 3的电源故障端子PF连接到FET 26的栅极。二极管22设置在控制IC 3和FET 26之间。二极管22允许电流从控制IC 3侧流向FET 26侧，但不允许电流从外部装置24侧流向控制IC 3侧。二极管23设置在控制IC 3与外部装置24之间。二极管23允许电流从外部装置24侧流向FET 26，并且不允许电流从控制IC 3侧流向外部装置24侧。
FET 26由从控制IC 3输出的电源故障信号接通，或者由从外部装置24供应的外部电流接通。外部装置24例如是与电池组11物理上分离的装置。外部装置24没有特别限制，其示例包括能够对电池组11(模块2)进行充电的充电器和可以利用从电池组11供应的电力进行操作的装置。在该实施例中，外部装置24被配置为检测到控制IC 3由于停机等而变得不可操作。外部装置24被配置为一旦检测到控制IC 3的不可操作则向FET 26的栅极提供外部电流。在附图中，未示出将外部装置24连接到控制IC 3的线。当例如与控制IC 3的通信被禁止时，外部装置24向FET 26供应电流以接通FET 26。外部装置24可以基于从控制IC 3输出的信号，向FET 26供应电流以接通FET 26。换言之，控制IC 3经由外部装置24间接地接通FET 26。以这种方式，FET 26可以由控制IC 3直接或间接地接通。
在该实施例中，即使当控制IC 3变得不可操作时，也可以利用外部电流接通FET26，从而熔断作为非返回型元件的熔断器4。即，施加到控制IC 3的电源输入端子Vcc的电压被阻断。因此，FET 26的驱动电压消失，从而FET 26关断。相应地，电池组11与外部断开连接。
<第六实施例>
图7是示意性示出根据本申请的教导的第六实施例的保护电路的电路图。在图7中，与图6中所示的元件相同的元件被赋予与图6中所示的附图标记相同的附图标记。已经描述了与图6中所示的元件相同的元件，因此其描述将被省略。
第六实施例的保护电路10包括微处理器(MPU)等，代替图1-图6中所示的控制IC3。用于操作微处理器33的电压例如是1.8V至5.5V。用于操作微处理器33的电压低于模块2的电压。这就是为什么在电池线BL和微处理器33的电源输入端子Vcc之间设置子电源32的原因。子电源32被配置为将模块2的电压转换成微处理器33的电压。熔断器4设置在电池线BL和子电源32之间。熔断器4、二极管21、和电阻器17串联布置在电池线BL和子电源32之间。在从模块2到子电源32的区域中，熔断器4、二极管21、和电阻器17按此顺序排列。因此，当FET 26接通从而引起短路时，大电流在熔断器4中流动，因此可以更可靠地熔断熔断器4。
微处理器33具有电压检测端子V、电流检测端子I、和温度检测端子T。在该图中，部分省略了指示从电压检测电路7输入到电压检测端子V的电压检测信号、从电流检测电路8输入到电流检测端子I的电流检测信号、以及从温度检测电路9输入到温度检测端子T的温度检测信号的虚线。
电容器18布置在子电源32的输入侧和接地线GL之间。电容器19布置在子电源32的输出侧和接地线GL之间。
二极管21布置在电阻器17与熔断器4的节点N1和FET 26之间。二极管21是用于防止在电容器18中充电的电荷通过异常发生时被接通的FET 26被释放的元件。在检测到异常而执行操作(熔断器熔断)之后不需要处理时间的情况下，二极管21可以被短路。这可以缩短从检测到异常时执行操作到保护电路10停止操作的时间。
除了微处理器33以外，第六实施例的保护电路10还包括FET驱动电路34。FET驱动电路34是用于驱动将电池组11从外部断开的FET 25A、25B的电路。FET驱动电路34具有充电控制端子CHG和放电控制端子DCG。从子电源32供应用于驱动FET驱动电路34的电力。如果由于熔断器4的熔断而停止向子电源32供应电力，则向FET驱动电路34的电力供应停止。这使得电池组11不可启动。
如第六实施例中所示，保护电路10可以包括子电源32、微处理器33、和FET驱动电路34，来代替控制IC 3。即，控制IC不总是需要由物理上单一的元件构成，而是可以包括多个元件。
然后，参考图8，将描述连接到充电器90的电池组11(锂离子电池组)的保护电路10的一个示例。
图8是示意性示出连接到充电器90的电池组11的保护电路10的一个示例的电路图。因为已经参考图1到图7描述了保护电路10，所以在图8中省略了保护电路10的配置。如图8所示的保护电路10，例如，可以采用具有图1到图7所示的配置的保护电路10。在采用具有图7的配置的保护电路10的情况下，图7中所示的子电源32、微处理器33、和FET驱动电路34代替了图8中所示的控制IC 3，并且微处理器33被配置为与随后描述的通信单元92进行通信。
在将电池组11连接到充电器90的情况下，电池组11的正极端子10a和负极端子10b连接到充电器90。此外，控制IC 3的通信端子10c、10d连接到充电器90。充电器90包括控制单元91。控制单元91连接到检测单元(未示出)，该检测单元检测电池组11的连接。控制单元91包括通信单元92。通信单元92能够在电池组11连接到充电器90时，通过通信端子10c、10d与控制IC 3通信。该通信可以是有线的或无线的。电池组11的正极端子10a和负极端子10b连接到包括在充电器90中的AC/DC转换器94。AC/DC转换器94连接到外部电源端子98。外部电源端子98连接到例如，具有单相交流电的外部电源(未示出)。控制单元91连接到电压检测单元96和电流检测单元97，并且被配置为基于检测结果来控制AC/DC转换器94。控制单元91连接到输出单元93。输出单元93例如包括诸如LED的光源和光源驱动器。输出单元93由控制单元91控制。输出单元93被配置为基于控制IC 3和通信单元92之间的通信结果来执行通知电池组11已经达到过充电状态或过放电状态的输出。输出例如是光源的点亮。由输出单元93执行的输出没有特别限制，只要其以用户可识别的方式执行即可。听觉上可识别的输出的示例包括输出通知声音和输出语音。视觉可识别的输出的示例不仅包括如上所述的点亮光源，而且还包括闪烁光源和显示指示异常发生的信息。使用振动的输出也是可接受的。
在保护电路10中，当熔断器4被熔断从而停止对控制IC 3的电力供应时，即使电池组11连接到充电器90，通信单元92也不能与控制IC 3通信。即，通信导致失败。控制单元91基于通信结果来控制输出单元93。输出单元93基于通信结果来点亮光源。光源的点亮是用于通知电池组11已经达到过充电状态或过放电状态的输出的一个示例。
如到目前描述的，根据图1到图8的每个方面的保护电路10包括控制IC 3(或微处理器33、子电源32、和FET驱动电路34)以及中断电路12。控制IC 3由模块2的电力驱动。控制IC 3被配置为至少检测模块2的电压。中断电路12至少包括熔断器4和开关6(例如，继电器16、FET 26)。熔断器4设置在模块2和控制IC 3之间。开关6被布置为当开关6接通时允许能够将熔断器4熔断的电流从模块2流到熔断器4。因此，在保护电路10中，如果在模块2中发生诸如过放电的异常，则开关6接通从而使得具有能够将熔断器4熔断的大小的电流从模块2流到熔断器4。结果，熔断器4被熔断，因此控制IC 3的电流消耗停止。因此，当达到过放电时，可以抑制过放电的进一步进行。另外，可以采用如熔断器4和开关6的低电流消耗的通用组件的保护电路10，可以低成本地抑制过放电的进行。这里，开关6可以是继电器16，或者可以是FET 26。
优选地，如在根据图4到图8的每个方面的保护电路10中那样，中断电路12包括与熔断器4串联布置的电阻器17。电阻器17可以调节在熔断器4中流动的电流的大小。因此，可以抑制熔断器4被涌入电流熔断的情况。另外，当开关6接通时，熔断器4可以被流入熔断器4的电流很容易地熔断。
优选地，如在根据图4到图8的每个方面的保护电路10中那样，电阻器17被布置为使得电阻器17比熔断器4更接近控制IC 3。当开关6接通时流入熔断器4的电流可以增大。熔断器4被更可靠地熔断。
优选地，如在根据图4到图8的每个方面的保护电路10中那样，中断电路12包括电容器19。在熔断器4被熔断后，暂时从电容器19向控制IC 3供应电流。这使得控制IC 3能够确保在检测出异常而执行操作(熔断器4的熔断)之后的处理时间。在该处理时间中，控制IC3例如可以向外部发送指示异常发生的信号。
优选地，保护电路10被配置为控制充电器90对模块2进行充电，并且充电器90被配置为执行用于通知模块2已经达到过充电状态或过放电状态的输出，如图8的方面所示出的。这使得用户能够通过结合充电器90使用电池组11来识别电池组11的过充电状态或过放电状态。
优选地，如图8的方面所示，控制IC 3被配置为与充电器90通信，并且充电器90包括通信单元92和输出单元93，通信单元92被配置为与控制IC 3通信，输出单元93被配置为基于控制IC 3与通信单元92之间的通信结果来执行通知电池组11已达到过充电状态或过放电状态的输出。这使得用户能够通过结合充电器90使用电池组11来识别电池组11的过充电状态或过放电状态。
优选地，如在根据图1到图8的每个方面的保护电路10中那样，中断电路12被配置为将布置在控制IC 3和不具有电流中断器件的模块2之间的熔断器4熔断。电流中断器件是被配置为例如，当模块2中包括的单元1的内部压力升高时机械地阻断电流路径的器件。在不具有电流中断器件的单元1中，即使内部压力由于过放电而上升时，电流路径也不会被阻断，这会引起进行过放电的风险。在这方面，由于熔断器4被熔断，保护电路10抑制了过放电的进行。换言之，保护电路10适用于不具有电流中断器件的锂离子二次电池。
根据图1到图8的每个方面的电池组11包括模块2和保护电路10。当达到过放电时，电池组11可以抑制过放电的进一步进行，同时采用通用且低成本的元件。电池组11(锂离子二次电池组)与充电器90配合形成锂离子二次电池组也是可接受的。
实施例和变化可以适当地组合。应该理解，本文使用的术语和表达仅用于描述而不应理解为限制的方式，不排除本文所示和所提及的特征的任何等同物，并且允许落入本教导的要求保护的范围内的各种修改。本教导可以通过许多不同的形式体现。本公开被认为提供了本教导的原理的实施例。本文描述实施例的理解是，这样的实施例不旨在将本教导限制于本文所述和/或本文所示的优选实施例。本文描述的实施例不是限制性的。本教导包括本领域技术人员基于本公开将理解的具有等同元件、修改、省略、组合、修改、和/或改变的任何和所有实施例。权利要求中的限制将基于权利要求中使用的语言来广义地解释，而不限于本文描述的或在本申请的受理期间描述的实施例。
参考标记列表
1 单元(锂离子二次电池)
2 模块(锂离子二次电池模块)
3 控制IC
4 熔断器
5、6 开关
7 电压检测电路
8 电流检测电路
9 温度检测电路
10 保护电路
10a 正极端子
10b 负极端子
11 电池组(锂离子二次电池组)
12 中断电路
15、16 继电器
17 电阻器
18、19 电容器
21、22、23 二极管
24 外部装置
25A、25B、26 FET
32 子电源
33 微处理器
34 FET驱动电路

Claims (8)

1.一种用于锂离子二次电池的保护电路，该用于锂离子二次电池的保护电路包括：
控制IC，能够由所述锂离子二次电池的电力驱动，并且被配置为至少检测所述锂离子二次电池的电压；以及
中断电路，至少包括熔断器和开关，所述熔断器被布置在所述锂离子二次电池和所述控制IC之间，所述开关被布置为当所述开关接通时允许能够将所述熔断器熔断的电流从所述锂离子二次电池流到所述熔断器。
2.根据权利要求1所述的用于锂离子二次电池的保护电路，其中：
所述中断电路包括与所述熔断器串联布置的电阻器。
3.根据权利要求2所述的用于锂离子二次电池的保护电路，其中：
所述电阻器被布置为使得所述电阻器比所述熔断器更靠近所述控制IC。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于锂离子二次电池的保护电路，其中：
所述中断电路包括电容器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于锂离子二次电池的保护电路，其中：
所述用于锂离子二次电池的保护电路被配置为控制由能够对所述锂离子二次电池充电的充电器执行的充电，所述充电器被配置为执行用于通知所述锂离子二次电池已经达到过充电状态或过放电状态的输出。
6.根据权利要求5所述的用于锂离子二次电池的保护电路，其中：
所述控制IC被配置为与所述充电器通信，并且
所述充电器包括通信单元和输出单元，所述通信单元被配置为与所述控制IC通信，所述输出单元被配置为基于所述控制IC和所述通信单元之间的通信结果来执行用于通知所述锂离子二次电池已经达到所述过充电状态或所述过放电状态的输出。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于锂离子二次电池的保护电路，其中：
所述锂离子二次电池不具有电流中断器件，并且
所述中断电路被配置为将设置在所述控制IC和不具有所述电流中断器件的所述锂离子二次电池之间的所述熔断器熔断。
8.一种锂离子二次电池的电池组，该锂离子二次电池的电池组包括：
所述锂离子二次电池；以及
根据权利要求1至7中任一项所述的保护电路。
CN201680068021.4A 2015-11-25 2016-10-26 锂离子二次电池的保护电路和电池组 Pending CN108292841A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-229602 2015-11-25
JP2015229602 2015-11-25
PCT/JP2016/081725 WO2017090368A1 (ja) 2015-11-25 2016-10-26 リチウムイオン二次電池の保護回路及び電池パック

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108292841A true CN108292841A (zh) 2018-07-17

Family

ID=58763404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680068021.4A Pending CN108292841A (zh) 2015-11-25 2016-10-26 锂离子二次电池的保护电路和电池组

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10637261B2 (zh)
EP (1) EP3361589B1 (zh)
JP (1) JP6510674B2 (zh)
CN (1) CN108292841A (zh)
TW (1) TWI625910B (zh)
WO (1) WO2017090368A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109361196A (zh) * 2018-11-02 2019-02-19 浙江晨阳新材料有限公司 一种燃料电池保护电路
CN109450017A (zh) * 2018-11-02 2019-03-08 温州玖源锂电池科技发展有限公司 一种防止锂离子二次电池过度充放电的保护电路
CN111527660A (zh) * 2018-08-31 2020-08-11 株式会社Lg化学 使用缺陷模式检测的熔断器控制系统和方法
CN114080740A (zh) * 2019-07-19 2022-02-22 米沃奇电动工具公司 用于高功率装置的可重置电子熔断器

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108808630A (zh) * 2017-09-07 2018-11-13 惠州市德赛电池有限公司 一种锂离子电池保护板电路
KR102291762B1 (ko) * 2017-11-07 2021-09-03 주식회사 엘지에너지솔루션 릴레이 진단 회로
TWI635300B (zh) * 2017-11-27 2018-09-11 亞源科技股份有限公司 電池管理系統
CN107979130A (zh) * 2017-12-05 2018-05-01 亚瑞源科技（深圳）有限公司 一种电池管理系统
TWI698060B (zh) * 2019-01-14 2020-07-01 宏碁股份有限公司 電池保護系統及電池保護方法
JP2020120460A (ja) * 2019-01-22 2020-08-06 本田技研工業株式会社 バッテリ装置
CN211702495U (zh) * 2020-01-17 2020-10-16 漳州立达信光电子科技有限公司 一种应急灯及其指示电路
CN115810811B (zh) * 2022-01-07 2023-08-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池包主动熔断器控制装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101039038A (zh) * 2006-03-13 2007-09-19 索尼株式会社 电池组装置和控制电池组装置的方法
CN101572326A (zh) * 2008-05-02 2009-11-04 索尼株式会社 电池组和控制方法
US20110019326A1 (en) * 2009-07-21 2011-01-27 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Systems and Methods for Enhanced Protection Systems for Storage Batteries
JP2011101449A (ja) * 2009-11-04 2011-05-19 Renesas Electronics Corp ２次電池用保護回路および電池パック
CN102270830A (zh) * 2010-06-03 2011-12-07 三美电机株式会社 电池保护模块
WO2015037266A1 (ja) * 2013-09-10 2015-03-19 株式会社東芝 過充電保護装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6111610Y2 (zh) * 1980-01-25 1986-04-12
JPS5721228U (zh) * 1980-07-10 1982-02-03
JP3382002B2 (ja) * 1994-02-28 2003-03-04 株式会社東芝 電池パック及び電池パックを動作用電源とする機器
JP4013003B2 (ja) * 1998-03-27 2007-11-28 宇部興産株式会社 バッテリーパック
US6331763B1 (en) * 1998-04-15 2001-12-18 Tyco Electronics Corporation Devices and methods for protection of rechargeable elements
JP3825387B2 (ja) * 2002-10-09 2006-09-27 ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社 保護回路付き二次電池
JP2004266882A (ja) * 2003-02-06 2004-09-24 Sony Chem Corp バイパス抵抗付き二次電池と二次電池の保護方法
KR100614393B1 (ko) * 2004-09-24 2006-08-21 삼성에스디아이 주식회사 발열시 알람이 작동하는 배터리 팩
JP4207877B2 (ja) 2004-10-04 2009-01-14 ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社 保護回路
TWI343683B (en) * 2007-06-28 2011-06-11 Delta Electronics Inc Circuit and method for protecting energy storage device
JP2011115012A (ja) 2009-11-30 2011-06-09 Sony Corp 電池パックおよび制御方法
JP5712357B2 (ja) * 2010-12-13 2015-05-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池パック
JP5966247B2 (ja) * 2011-03-01 2016-08-10 ソニー株式会社 電池パック、蓄電システム、電子機器、電動車両、電力システムおよび制御システム
JP5870763B2 (ja) * 2012-03-02 2016-03-01 ミツミ電機株式会社 二次電池監視装置および電池パック
JP6329741B2 (ja) * 2013-09-06 2018-05-23 デクセリアルズ株式会社 保護回路
JP6418874B2 (ja) * 2014-01-15 2018-11-07 株式会社マキタ バッテリパック
JP6427331B2 (ja) * 2014-04-07 2018-11-21 デクセリアルズ株式会社 保護素子、保護回路及びバッテリ回路

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101039038A (zh) * 2006-03-13 2007-09-19 索尼株式会社 电池组装置和控制电池组装置的方法
CN101572326A (zh) * 2008-05-02 2009-11-04 索尼株式会社 电池组和控制方法
US20110019326A1 (en) * 2009-07-21 2011-01-27 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Systems and Methods for Enhanced Protection Systems for Storage Batteries
JP2011101449A (ja) * 2009-11-04 2011-05-19 Renesas Electronics Corp ２次電池用保護回路および電池パック
CN102270830A (zh) * 2010-06-03 2011-12-07 三美电机株式会社 电池保护模块
WO2015037266A1 (ja) * 2013-09-10 2015-03-19 株式会社東芝 過充電保護装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111527660A (zh) * 2018-08-31 2020-08-11 株式会社Lg化学 使用缺陷模式检测的熔断器控制系统和方法
US11302504B2 (en) 2018-08-31 2022-04-12 Lg Energy Solution, Ltd. Fuse control system and method using defective mode detection
CN109361196A (zh) * 2018-11-02 2019-02-19 浙江晨阳新材料有限公司 一种燃料电池保护电路
CN109450017A (zh) * 2018-11-02 2019-03-08 温州玖源锂电池科技发展有限公司 一种防止锂离子二次电池过度充放电的保护电路
CN114080740A (zh) * 2019-07-19 2022-02-22 米沃奇电动工具公司 用于高功率装置的可重置电子熔断器
US11967817B2 (en) 2019-07-19 2024-04-23 Milwaukee Electric Tool Corporation Resettable electronic fuse for high-power devices

Also Published As

Publication number Publication date
US10637261B2 (en) 2020-04-28
WO2017090368A1 (ja) 2017-06-01
EP3361589A4 (en) 2018-08-22
EP3361589A1 (en) 2018-08-15
TWI625910B (zh) 2018-06-01
JPWO2017090368A1 (ja) 2018-09-06
US20180269698A1 (en) 2018-09-20
EP3361589B1 (en) 2019-10-16
TW201722012A (zh) 2017-06-16
JP6510674B2 (ja) 2019-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108292841A (zh) 锂离子二次电池的保护电路和电池组
CN101145686B (zh) 电动工具
TWI411185B (zh) 藉由偵測電池組中感測電阻破壞之電池組保護裝置及方法
CN104779587B (zh) 具有永久失效的次电池保护
CN104935026B (zh) 具有电池组电池和限流电路的电池组电池装置和相应方法
JP4936227B2 (ja) 電池パックおよび電池パックを用いた電動工具
EP1855368A2 (en) Method of charging a rechargeable battery and protection device for a rechargeable battery
JP2006158195A (ja) バッテリパックの保護回路
EP3211752B1 (en) Battery pack
KR101729730B1 (ko) 과전류로부터 배터리를 보호하는 장치
KR20150107032A (ko) 배터리 팩
CN105470925A (zh) 二次电池保护电路及电池装置
WO2004070908A1 (ja) バイパス抵抗付き二次電池と二次電池の保護方法
JP2003111268A (ja) 過充電保護回路付き二次電池
JP2015173568A (ja) 電池保護回路および電池パック
JP6291287B2 (ja) 電池モジュール
KR100614392B1 (ko) 배터리팩
TWI469417B (zh) 具過充電安全電路的二次電池
KR20130090159A (ko) 과충전 방지 회로
JP2014204641A (ja) パック電池及び電子機器
JP2009094037A (ja) 電池パック
JP2014117115A (ja) パック電池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned

Effective date of abandoning: 20200407

AD01 Patent right deemed abandoned