CN108512267B - 电池过充电防止装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池过充电防止装置，更详细地，涉及一种电池过充电防止装置，该装置包括：第一开关部，包括双线圈(two‑coil)型继电器和定时器，并且设置在包括多个电池单元的电池模块的预设的特定电池单元之间；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；以及第二开关部，根据所述过充电判断部的判断结果，对所述第一开关部施加操作电压，以控制所述第一开关部的接通或断开操作状态。

Description

电池过充电防止装置
技术领域
本发明涉及一种电池过充电防止装置，更详细地，涉及一种可以有效地防止电池模块过充电的电池过充电防止装置。
背景技术
通常，车辆用电池持续处于过充电状态时，电池会因热失控现象而被点燃，因此不仅产生电池本身的耐久性问题，而且还会对车辆安全性产生严重问题。
为了控制这种电池的过充电，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)，电池管理系统(BMS)监测电池的状态(电流、电压、温度、体积等)并判断正常范围/非正常范围，从而执行过充电防止操作，以使电池不会过充电。
但近年来人们对如下的需求不断增加，即，在对电池模块单元进行充电时防止过充电，同时不配置用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。
为了满足这种需求，本发明提供一种能够有效防止对电池模块单元进行充电时可能发生的过充电的电池过充电防止装置。
在这方面，美国公开专利(2011-0298463)中公开了一种电池状态监测电路及电池装置。
现有技术文献
专利文献
美国公开专利公报2011-0298463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无外部电源供给设备(装置)也能够有效防止电池模块的过充电的电池过充电防止装置。
(二)技术方案
为了实现上述目的并解决现有技术的问题，本发明的电池过充电防止装置优选包括：第一开关部，包括双线圈型继电器和定时器，并且设置在包括多个电池单元的电池模块的预设的特定电池单元之间；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；以及第二开关部，根据所述过充电判断部的判断结果，对所述第一开关部施加操作电压，以控制所述第一开关部的接通或断开操作状态。
进一步地，所述电池过充电防止装置优选包括壳体部，以能够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。
进一步地，本发明优选为，所述第一开关部包括双线圈型机械继电器，所述第一开关部为被施加所述操作电压时关闭的常开型继电器。
进一步地，本发明优选为，所述第一开关部的两个线圈具有不同的电阻值。
进一步地，本发明优选为，通过所述定时器操作，经过预定时间后，所述第一开关部中切换操作的线圈。
进一步地，本发明优选为，所述第一开关部的定时器在被施加所述操作电压时，将电源施加在两个线圈中电阻更小的线圈，经过预定时间后，将电源施加在电阻更大的线圈。
进一步地，所述过充电判断部优选包括：输入电压分配部，分配所述至少一个电池单元的电压；以及电压感测部，在感测到通过所述输入电压分配部输入的电压大于或等于预定电压时操作。
进一步地，所述电压感测部优选由分流调节器构成。
进一步地，本发明优选为，所述特定电池单元为在所述电池模块的电连接中位于中间的电池单元。
进一步地，所述第二开关部优选包括自锁继电器。
进一步地，本发明优选为，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，所述第二开关部不向所述第一开关部上施加操作电压，从而所述第一开关部断开。
(三)有益效果
根据本发明的一个实施例的电池过充电防止装置，通过实时感测电池单元的电压，能够有效防止并阻断电池模块的过充电。
并且，配置包括双线圈型的机械继电器的开关，从而无外部电源供给设备(装置)也能够解决电池模块的过充电。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施例的电池过充电防止装置的电路图。
图2是表示包括本发明的一个实施例的电池过充电防止装置的电池模块的图。
图3是表示本发明的一个实施例的电池过充电防止装置的第一开关部100的详细驱动操作的图。
附图说明标记
100：第一开关部
200：过充电判断部
300：第二开关部
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的电池过充电防止装置进行详细说明。下面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例子。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，使用的技术术语和科学术语除非有其他定义，则具有本领域技术人员通常理解的含义，并且在以下说明和附图中，省略对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。
图1是表示本发明的一个实施例的电池过充电防止装置的电路图，图2是表示包括本发明的一个实施例的电池过充电防止装置的电池模块的图，图3是表示本发明的一个实施例的电池过充电防止装置的第一开关部100的具体的驱动操作的图。参照图1至图3，对本发明的一个实施例的电池过充电防止装置的结构进行详细说明。
根据本发明的一个实施例的电池过充电防止装置为无外部电源供给装置(设备)也能够判断电池模块的过充电并有效地阻断过充电的电池过充电防止装置，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。
下面对各结构进行详细了解，优选地，所述第一开关部100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，并包括双线圈(two-coil)型的机械继电器。
优选地，所述第一开关部100包括控制双线圈型的机械继电器的操作线圈的定时器。如图1所示，所述定时器可以通过控制辅助开关的操作状态来控制包括在所述第一开关部100的双线圈型机械继电器中所包括的两个线圈的操作顺序。
此时，两个线圈被设定为具有不同的电阻值，从而在向所述第一开关部100施加操作电压时，通过所述定时器的操作来控制辅助开关的操作，以使电源施加在两个线圈中电阻值更小的第一线圈后，经过预定的时间后控制辅助开关，以使电压施加在两个线圈中电阻值更大的第二线圈。
其中，构成本发明的一个实施例的电池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，其执行如图3所示的操作，在施加操作电压时关闭(close)，并且优选为如上所述的双线圈型继电器。
此时，如图1所示，设有所述第一开关部100的预先设定的特定电池单元优选为在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。
也就是说，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，电池单元根据电池管理系统(BMS)的控制，以预定的时间间隔均匀地控制充电电压。
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采用刚性汇流条(rigid bus bar)来接合。
所述过充电判断部200可以感测至少一个电池单元的电压来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或等于预定电压时执行操作。
如上所述，根据BMS的控制，以预定的时间间隔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，考虑到通常电池单元充满电时的电压为4.2V，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，将4.2V设定为预定电压，当感测到的电池单元的电压大于或等于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(shunt regulator)构成，所述分流调节器可以包括阳极、阴极及参考(reference)端子。
优选地，分流调节器的阳极连接在输入电压分配部的电阻和电阻之间，分流调节器的阴极与连接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大于或等于预定电压时，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，来接通(on)或断开(off)所述第一开关部100的操作状态。
优选地，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，所述第二开关部300向所述第一开关部100施加所述操作电压。
详细地，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，所述第二开关部300可不向所述第一开关部100施加所述控制电压，从而使所述第一开关部100断开(open)。
即，如上所述，本发明的一个实施例的电池过充电防止装置的所述第一开关部100由被施加操作电压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以实现互补操作。
并且，优选地，本发明的一个实施例的电池过充电防止装置还包括电源部(未示出)，所述电源部向所述第一开关部100和所述第二开关部300供给操作电源。
此时，作为所述电源部，从任意的电池单元转换操作电压并接收，而不利用外部电源。
最优选地，任意的电池单元为从除了所述过充电判断部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耗电过多而导致单元电压下降，也可以使用双线圈型节电装置(TWO COIL ECONOMIZER)。
所述电源部的输入电压可以是多个电池单元的总和，并且所述电源部的输出电压最优选为12V。
如图2所示，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，本发明的一个实施例的电池过充电防止装置最优选使用磁轭(YOKE)、固定芯(FIXEDCORE)、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，以便于构成电压感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)以构成电池模块，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。
换句话说，本发明的一个实施例的电池过充电防止装置为在用于防止过充电的电池模块内适用机械继电器的结构，无额外的外部供应电源供给设备(装置)也能够在电池模块内通过电池单元判断电池是否过充电，并且可以通过精确的电压感测操作来有效阻断电池的过充电。
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附图对本发明进行了说明，但是这只是为了帮助更加全面理解本发明而提供的，本发明并不限定于上述的一个实施例，本领域技术人员可以通过以上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，权利要求书以及与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 (7)

1.一种电池过充电防止装置，包括：
第一开关部，包括被施加操作电压时关闭的常开型的双线圈型继电器和定时器，并且设置在包括多个电池单元的电池模块的预设的特定电池单元之间；
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；以及
第二开关部，根据所述过充电判断部的判断结果，对所述第一开关部施加操作电压，以控制所述第一开关部的接通或断开操作状态，
所述第二开关部根据所述过充电判断部的判断结果，当判断所述电池单元的充电状态为过充电时，不向所述第一开关部上施加所述操作电压，当判断所述电池单元的充电状态不为过充电时，向所述第一开关部上施加所述操作电压，从而防止过充电，
所述第一开关部的两个线圈具有不同的电阻值，
所述第一开关部的定时器进一步包括辅助开关，当判断所述电池单元的充电状态不为过充电而被施加所述操作电压时，控制辅助开关的操作以使电源施加在两个线圈中电阻更小的线圈，并且在经过预定时间后，控制辅助开关的操作以使电源施加在电阻更大的线圈。
2.根据权利要求1所述的电池过充电防止装置，其中，
所述电池过充电防止装置包括壳体部，以能够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。
3.根据权利要求1所述的电池过充电防止装置，其中，
所述第一开关部通过所述定时器的操作而经过预定时间后，切换操作的线圈。
4.根据权利要求1所述的电池过充电防止装置，其中，
所述过充电判断部包括：
输入电压分配部，分配所述至少一个电池单元的电压；以及
电压感测部，在感测到通过所述输入电压分配部输入的电压大于或等于预定电压时操作。
5.根据权利要求4所述的电池过充电防止装置，其中，
所述电压感测部由分流调节器构成。
6.根据权利要求1所述的电池过充电防止装置，其特征在于，
所述特定电池单元为在所述电池模块的电连接中位于中间的电池单元。
7.根据权利要求1所述的电池过充电防止装置，其中，
所述第二开关部包括自锁继电器。
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