CN108512266B - 电池模块过充电防止装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池模块过充电防止装置，具体而言，涉及一种电池模块过充电防止装置，该装置包括：第一开关部，与电池模块的特定电池单元电串联连接；过充电判断部，感测至少一个电池单元的电压，以判断所述电池单元的充电状态；及第二开关部，与所述过充电判断部连接，通过所述过充电判断部的操作，接通或断开所述第一开关部。

Description

电池模块过充电防止装置
技术领域
本发明涉及一种电池模块过充电防止装置，更详细地，涉及一种可以有效地防止电池模块的过充电的电池模块过充电防止装置。
背景技术
通常，当车辆用电池持续处于过充电状态时，会由于热失控现象而导致电池起火，不仅产生电池自身的耐久性问题，而且还对车辆安全也产生较大问题。
为了管理这种电池的过充电，在现有技术中，如机械过充电防止装置(RAD)、电子过充电防止装置(OPD)，在电池管理系统(BMS)中对电池的状态(电流、电压、温度、体积等)进行监控并判断正常范围/非正常范围来执行过充电防止操作以防止电池过充电。
但是，近年来，对在电池模块单元进行充电时，需要防止过充电的同时，不构成对于电池过充电防止电路操作的额外的电源，从而使电池模块的结构最小化的要求逐渐增加。
为了符合这种要求，本发明提供一种电池模块过充电防止装置，其可以有效地防止以电池模块单元进行充电时可能发生的过充电。
与此相关，美国公开专利(2011-0298463)中公开了一种电池状态监视电路及电池装置。
现有技术文献
专利文献
美国公开专利公报2001-0298463号
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明是为了改进上述的现有技术而提出的，其目的在于提供一种电池模块过充电防止装置，在没有外部电源设备(装置)的情况下有效地防止电池模块的过充电。
(二)技术方案
为了实现上述的目的并解决现有技术中的问题，根据本发明的电池模块过充电防止装置，优选包括：第一开关部，与电池模块的特定电池单元电串联连接；过充电判断部，感测至少一个电池单元的电压，以判断所述电池单元的充电状态；及第二开关部，与所述过充电判断部连接，通过所述过充电判断部的操作，接通或断开所述第一开关部。
并且，优选地，所述电池模块过充电防止装置包括壳体部，其以可容纳所述第一开关部、过充电判断部及第二开关部的方式形成。
并且，优选地，所述第一开关部从所述电池模块的电池单元接收操作电压。
并且，优选地，所述过充电判断部包括分配至少一个电池单元的电压的输入电压分配部和电压感测部。
并且，优选地，所述电压感测部当感测到通过所述输入电压分配部输入的电压大于预定电压时操作。
并且，优选地，所述电压感测部包括分流调节器。
并且，优选地，所述特定电池单元为所述电池模块的电连接中位于中间的电池单元。
并且，优选地，所述第一开关部包括机械继电器。
并且，优选地，所述第二开关部包括自锁继电器。
并且，优选地，所述第一开关部为当操作电压被施加时关闭(close)的常开(Normal-open)型，当所述过充电判断部判断所述至少一个电池单元的充电状态为过充电时，操作电压没有被施加到所述第一开关部，从而所述第二开关部使所述第一开关部断开(open)。
并且，优选地，所述第一开关部为当操作电压没有被施加时关闭(close)的常闭(Normal-close)型，当所述过充电判断部将所述至少一个电池单元的充电状态为过充电时，操作电压被施加到所述第一开关部，从而所述第二开关部使所述第一开关部断开(open)。
(三)有益效果
根据本发明的一个实施例的电池模块过充电防止装置，通过实时监测电池单元的电压，能够有效地防止并阻断电池模块的过充电。
此外，构成包括机械继电器的开关，从而在没有外部电源供应设备(装置)的情况下能够解决电池模块的过充电。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施例的电池模块过充电防止装置的电路图。
图2是表示包括本发明的第一实施例的电池模块过充电防止装置的电池模块的图。
图3是表示本发明的第一实施例的电池模块过充电防止装置的第一开关部100的具体的驱动操作的图。
图4是表示本发明的第二实施例的电池模块过充电防止装置的电路图。
图5是表示包括本发明的第二实施例的电池模块过充电防止装置的电池模块的图。
图6是表示本发明的第二实施例的电池模块过充电防止装置的第一开关部10的具体的驱动操作的图。
附图说明标记
第一实施例
100：第一开关部
200：过充电判断部
300：第二开关部
第二实施例
10：第一开关部
20：过充电判断部
30：第二开关部
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的电池模块过充电防止装置进行详细说明。下面介绍的附图是为了向本领域技术人员充分传递本发明的思想而提供的示例。因此，本发明不限定于以下示出的附图，可以以其他形式具体化。并且，在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的组件。
此时，对于所使用的技术术语或科学术语，除非另有其他定义，否则所述术语具有本领域技术人员通常所理解的含义，并且在以下的说明和附图中，省略有可能会不必要地混淆本发明的要旨的公知功能和结构的说明。
第一实施例
图1是表示本发明的第一实施例的电池模块过充电防止装置的电路图，图2是表示包括本发明的第一实施例的电池模块过充电防止装置的电池模块的图。参照图1和图2对本发明的第一实施例的电池模块过充电防止装置的结构进行详细说明。
根据本发明的第一实施例的电池模块过充电防止装置涉及一种在没有外部电源供应装置(设备)的情况下判断电池模块的过充电并有效地阻断过充电的电池模块过充电防止装置，如图1所示，包括第一开关部100、过充电判断部200及第二开关部300，并且优选以可通过壳体部容纳所述第一开关部100、过充电判断部200及第二开关部300的方式形成。
下面仔细观察各个结构，优选地，所述第一开关部100夹杂设置在包括多个电池单元的电池模块的预先设定的特定电池单元之间，并且包括与特定电池单元电串联连接的机械继电器。
其中，构成本发明的第一实施例的电池模块过充电防止装置的所述第一开关部100的机械继电器最优选为常开(Normal-open)型继电器，其实施如图3所示的操作，在操作电压被施加时关闭(close)。
此时，如图1所示，夹杂设置有所述第一开关部100的预先设定的特定电池单元优选为电池模块的电连接中位于中间的电池单元，即构成电池模块的模块内位于中央侧的电池单元。
例如，以N个电池单元为基准，优选设置在第N/2个电池单元与第(N/2)+1个电池单元之间，通常，优选地，根据电池管理系统(BMS)的控制，以预先设定的时间均匀地控制电池单元的充电电压。
所述第一开关部100与设置有所述第一开关部100的特定电池单元之间的连接最优选为通过使用刚性汇流条(rigid bus bar)连接。
所述过充电判断部200可以感测至少一个电池单元的电压以判断所述至少一个电池单元的充电状态。
为此，所述过充电判断部200优选包括用于分配至少一个电池单元的电压的输入电压分配部和电压感测部，当所述电压感测部感测到通过所述输入电压分配部输入的电压，即至少一个电池单元的电压大于预定电压时，执行操作。
如上所述，根据BMS的控制，以预先设定的时间均匀地控制电池单元的充电电压，因此可以通过感测至少一个电池单元的电压来判断所述电池单元的充电状态。
优选地，在所述过充电判断部200中，所述至少一个电池单元的过充电状态的判断标准为，考虑到通常电池单元充满电时的电压为4.2V，将4.2V设定为预定电压，当感测到的电池单元的电压大于4.2V时，判断为过充电。
此时，所述电压感测部优选由分流调节器构成，所述分流调节器可以包括阳极、阴极及参考(reference)端子。
其中，分流调节器的阳极连接到输入电压分配部的电阻与电阻之间，分流调节器的阴极与连接有输入电压分配部的电池单元的正极连接，分流调节器的参考端子与连接有输入电压分配部的电池单元的负极连接。
由此，当输入电压分配部分配的输入电压以大于预定电压的电压输入时，所述电压感测部的分流调节器的阴极和参考端子通电。
所述第二开关部300与所述过充电判断部200连接，并可以通过所述过充电判断部200的操作，接通(on)或断开(off)所述第一开关部100的操作状态。
具体而言，当所述过充电判断部200判断所述电池单元的充电状态为过充电时，所述过充电判断部200通电而操作电压没有被施加到所述第一开关部100，从而所述第二开关部300使所述第一开关部100断开(open)。
即，如上所述，本发明的第一实施例的电池模块过充电防止装置的所述第一开关部100由当操作电压被施加时关闭的常开型继电器构成，因此所述第二开关部300根据所述过充电判断部200的判断结果，当所述电池单元的充电状态为过充电状态时，不向所述第一开关部100施加所述操作电压，从而能够将所述第一开关部100的状态控制为打开。
为此，如图1所示，所述第二开关部300优选包括自锁继电器(Latching relay)，自锁继电器由线圈和开关构成，并实现互补操作。
并且，优选地，本发明的第一实施例的电池模块过充电防止装置还包括电源部400，所述电源部400向所述第一开关部100和所述第二开关部300供应操作电压。
最优选地，所述电源部400包括开关模式电源(SMPS，switched Mode PowerSupply)，所述第一开关部100可以通过所述电源部400从任意的电池单元转换并接收操作电压，而无需利用外部电源。
此时，任意的电池单元最优选为从除所述过充电判断部200为了判断所述电池单元的充电状态而感测的所述至少一个电池单元以外的其余电池单元中选择的电池单元，但是这只是本发明的一个实施例。
并且，为了防止所述第一开关部100中的耗电过多而导致单元电压下降，所述电源部400可以使用脉冲宽度调制节电装置(PWM ECONOMIZER)。
所述电源部400的输入电压可以是多个电池单元的总和，并且所述电源部400的输出电压优选为12V。
如图2所示，根据本发明的第一实施例的电池模块过充电防止装置，为了构成包括由常开型继电器构成的所述第一开关部100的电池模块，最优选使用轭(YOKE)、固定芯(FIXED CORE)、移动芯(MOVING CORE)、线圈(COIL)结构，并且优选使用印刷电路板(PCB)及外部连接器，以便于构成电压检测和继电器控制电路。并且，最优选地，包括用于保护PCB的壳体部(COVER)构成电池模块，所述壳体部可容纳并覆盖所述第一开关部100、过充电判断部200及第二开关部300。
第二实施例
图4是表示本发明的第二实施例的电池模块过充电防止装置的电路图，图5是表示包括本发明的第二实施例的电池模块过充电防止装置的电池模块的图。参照图4和图5，对本发明的第二实施例的电池模块过充电防止装置的结构进行详细说明。
本发明的第二实施例的电池模块过充电防止装置涉及一种在没有外部电源供应装置(设备)的情况下在电池模块单元中判断电池的过充电并有效地阻断过充电的电池模块过充电防止装置，如图4所示，包括第一开关部10、过充电判断部20及第二开关部30，并且优选以可通过壳体部容纳所述第一开关部10、过充电判断部20及第二开关部30的方式形成。
下面仔细观察各个结构，优选地，所述第一开关部10夹杂设置在包括多个电池单元的电池模块的预先设定的特定电池单元之间，并且包括与特定电池单元电串联连接的机械继电器。
其中，构成本发明的第二实施例的电池模块过充电防止装置的所述第一开关部10的机械继电器最优选为常闭(Normal-close)型继电器，其实施如图6所示的操作，在操作电压没有被施加时关闭(close)。
此时，如图4所示，夹杂设置有所述第一开关部10的预先设定的特定电池单元优选为电池模块的电连接中位于中间的电池单元，即构成电池模块的模块内位于中央侧的电池单元。
例如，以N个电池单元为基准，优选设置在第N/2个电池单元与第(N/2)+1个电池单元之间，通常，优选地，根据BMS的控制，以预先设定的时间均匀地控制电池单元的充电电压。
所述第一开关部10与设置有所述第一开关部10的特定电池单元之间的连接最优选为通过使用刚性汇流条(rigid bus bar)连接。
所述过充电判断部20可以感测至少一个电池单元的电压以判断所述至少一个电池单元的充电状态。
为此，所述过充电判断部20优选包括用于分配至少一个电池单元的电压的输入电压分配部和电压感测部，当所述电压感测部感测到通过所述输入电压分配部输入的电压，即至少一个电池单元的电压大于预定电压时，执行操作。
如上所述，根据BMS的控制，以预先设定的时间均匀地控制电池单元的充电电压，因此可以通过感测至少一个电池单元的电压来判断所述电池单元的充电状态。
优选地，在所述过充电判断部20中，所述至少一个电池单元的过充电状态的判断标准为，考虑到通常电池单元充满电时的电压为4.2V，将4.2V设定为预定电压，当感测到的电池单元的电压大于4.2V时，判断为过充电。
此时，所述电压感测部优选由分流调节器构成，所述分流调节器可以包括阳极、阴极及参考端子。
其中，分流调节器的阳极连接到输入电压分配部的电阻与电阻之间，分流调节器的阴极与连接有输入电压分配部电池单元的正极连接，分流调节器的参考端子与连接有输入电压分配部的电池单元的负极连接。
由此，当输入电压分配部分配的输入电压以大于预定电压的电压输入时，所述电压感测部的分流调节器的阴极和参考端子通电。
所述第二开关部30与所述过充电判断部20连接，并可以通过所述过充电判断部20的操作，接通或断开所述第一开关部100的操作状态。
具体而言，当所述过充电判断部20判断所述电池单元的充电状态为过充电时，所述过充电判断部20通电而操作电压被施加到所述第一开关部10，从而所述第二开关部30使所述第一开关部10打开(open)。
即，如上所述，本发明的第二实施例的电池模块过充电防止装置的所述第一开关部10包括当操作电压没有被施加时关闭的常闭类继电器，因此所述第二开关部30根据所述过充电判断部20的判断结果，当所述电池单元的充电状态为过充电状态时，向所述第一开关部10施加操作电压，从而能够将所述第一开关部10的状态控制为打开。
为此，如图4所示，所述第二开关部30优选包括自锁继电器(Latching relay)，自锁继电器由线圈和开关构成，并实现互补操作。
并且，优选地，本发明的第二实施例的电池模块过充电防止装置还包括电源部40，所述电源部40向所述第一开关部10和所述第二开关部30供应操作电压。
最优选地，所述电源部40包括开关模式电源(SMPS，switched Mode PowerSupply)，所述第一开关部10可以通过所述电源部40从任意的电池单元转换并接收操作电压，而无需利用外部电源。
此时，任意的电池单元最优选为从除所述过充电判断部20为了判断所述电池单元的充电状态而感测的所述至少一个电池单元以外的其余电池单元中选择的电池单元，但是这只是本发明的一个实施例而已。
并且，为了向所述第一开关部10供应预定电压，可以使用电压发生器(Voltagegenerator)。
所述电源部40的输入电压可以是多个电池单元的总和，并且所述电源部40的输出电压优选为12V。
如图5所示，根据本发明的第二实施例的电池模块过充电防止装置，为了构成包括由常闭型继电器构成的所述第一开关部10的电池模块，最优选使用轭(YOKE)、固定芯(FIXED CORE)、移动芯(MOVING CORE)、线圈(COIL)结构，并且优选使用使用印刷电路板(PCB)及外部连接器，以便于构成电压检测和继电器控制电路。并且，最优选地，包括用于保护PCB的壳体部(COVER)构成电池模块，所述壳体部可以容纳并覆盖所述第一开关部10、过充电判断部20及第二开关部30。
换言之，根据本发明的一个实施例的电池模块过充电防止装置是使用用于防止过充电的电池模块内机械继电器的结构，可以在电池模块内通过电池单元来判断电池的过充电，而无需额外的外部电源供应装置，并且通过精确的电压检测的操作可以有效地阻断电池的过充电。
如上所述，通过具体的构成元件等特定事项和限定的实施例的附图对本发明进行了说明，但这只是为了更加全面地理解本发明而提供的，本发明并不限定于上述的实施例，本领域技术人员可以通过上述的记载进行各种修改及变形。
因此，本发明的思想不应限定于所说明的实施例，权利要求书的内容以及与该权利要求书均等或等同的变形也应属于本发明的思想范围。

Claims (8)

1.一种电池模块过充电防止装置，包括：
第一开关部，设置在组成电池模块的电池单元中彼此相邻的特定电池单元之间并电串联连接；
过充电判断部，感测至少一个电池单元的电压，以判断所述电池单元的充电状态；及
第二开关部，与所述过充电判断部连接，通过所述过充电判断部的操作，接通或断开所述第一开关部，
所述第一开关部包括当操作电压被施加时关闭的常开型机械继电器，
当所述过充电判断部判断所述至少一个电池单元的充电状态为过充电时，操作电压没有被施加到所述第一开关部，从而所述第二开关部使所述第一开关部断开。
2.一种电池模块过充电防止装置，包括：
第一开关部，设置在组成电池模块的电池单元中彼此相邻的特定电池单元之间并电串联连接；
过充电判断部，感测至少一个电池单元的电压，以判断所述电池单元的充电状态；及
第二开关部，与所述过充电判断部连接，通过所述过充电判断部的操作，接通或断开所述第一开关部，
所述第一开关部包括当操作电压没有被施加时关闭的常闭型机械继电器，
当所述过充电判断部将所述至少一个电池单元的充电状态为过充电时，操作电压被施加到所述第一开关部，从而所述第二开关部使所述第一开关部断开。
3.根据权利要求1或2所述的电池模块过充电防止装置，包括：壳体部，以可容纳所述第一开关部、过充电判断部及第二开关部的方式形成。
4.根据权利要求1或2所述的电池模块过充电防止装置，其中，
所述第一开关部从所述电池模块的电池单元接收操作电压。
5.根据权利要求1或2所述的电池模块过充电防止装置，其中，
所述过充电判断部包括：
输入电压分配部，分配至少一个电池单元的电压；及
电压感测部，当感测到通过所述输入电压分配部输入的电压大于预定电压时操作。
6.根据权利要求5所述的电池模块过充电防止装置，其中，
所述电压感测部包括分流调节器。
7.根据权利要求1或2所述的电池模块过充电防止装置，其中，
所述特定电池单元为位于组成所述电池模块的串联连接的电池单元中间的电池单元。
8.根据权利要求1所述的电池模块过充电防止装置，其中，
所述第二开关部包括自锁继电器。
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