CN111697662B - 电池保护电路及方法、电化学装置及电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施方式提供一种电池保护电路，包括第一开关、检测元件及第一芯片。所述第一开关用于导通或断开电芯单元与用电单元之间的电连接。所述检测元件检测电芯单元的第二端与用电单元的第二端之间的第一参数。所述第一芯片用于根据第一参数控制第一开关导通或断开。第一芯片还用于在检测元件异常时，根据电芯单元的第一端与用电单元的第一端之间的第二参数控制第一开关导通或断开。本申请的实施方式还提供一种电池保护方法、电化学装置及电子装置。由此，不仅可以满足LPS的认证要求，以使得电池的使用更加安全，并且电池还可以进行快速地充电。

Description

电池保护电路及方法、电化学装置及电子装置

技术领域

本申请涉及一种电池技术领域，尤其涉及一种电池保护电路、方法、电化学装置及电子装置。

背景技术

随着笔记本电池容量的增加、充放电功率增大以及快速充电技术的发展，电池使用的安全性也越来越重要。通常电池需要通过UL2054认证标准。当主机端的外壳或电池外壳不防火时，电池还需要通过LPS测试。目前笔记本的电池保护设计主要采用两段保护，即一次充放电保护及二次充放电电流保护方案，但该方案无法满足限制功率电源(LimitPower Source，LPS)的测试要求。

现有技术中，通常是采用增加电流限制器件的方式进行充放电电流限制。但现有电流限制器件多为保险丝及热敏器件，其性能将随温度变化大，但是实际效果欠佳，然而在限制放电的同时，充电电流也被严重地限制，导致电池无法进行快速充电。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种电池保护电路、方法、电化学装置及电子装置，不仅可以满足LPS的认证要求，以使得电池的使用更加安全，并且电池还可以进行快速地充电。

本申请的实施方式提供一种电池保护电路，所述电池保护电路包括：

第一开关、检测元件及第一芯片；

所述第一开关电连接于电芯单元的第一端与用电单元的第一端之间，用于导通或断开所述电芯单元与用电单元之间的电连接；

所述检测元件电连接于电芯单元的第二端与用电单元的第二端之间，用于检测电芯单元的第二端与用电单元的第二端之间的第一参数；

所述第一芯片电连接于检测元件及第一开关，用于根据第一参数控制第一开关导通或断开；及

所述第一芯片还电连接于电芯单元的第一端及用电单元的第一端，用于在所述检测元件异常时，根据电芯单元的第一端与用电单元的第一端之间的第二参数控制第一开关导通或断开。

根据本申请的一些实施方式，所述电池保护电路还包括感测开关单元，所述感测开关单元电连接于所述第一开关及所述电芯单元之间，所述感测开关单元用于在所述第一开关异常时，根据所述第一芯片的信号导通或断开所述电芯单元与所述第一开关之间的电连接。

根据本申请的一些实施方式，所述感测开关单元包括加热元件，所述加热元件电连接于所述第一芯片，以用于根据所述第一芯片的信号产生热量。

根据本申请的一些实施方式，所述感测开关单元还包括保险元件，所述保险元件靠近所述加热元件设置。

根据本申请的一些实施方式，所述保险元件的第一端电连接于所述电芯单元的第一端，所述保险元件的第二端电连接于第一开关，所述保险元件的第三端电连接于所述加热元件。

根据本申请的一些实施方式，所述电池保护电路还包括第二芯片，所述第二芯片电连接于所述电芯单元的第一端及第二端，用于检测所述电芯单元的电压，并在所述电芯单元的电压大于预设值时输出信号给所述感测开关单元，以控制所述感测开关单元断开所述电芯单元与所述第一开关之间的电连接。

根据本申请的一些实施方式，所述电池保护电路还包括第二开关，所述第二开关电连接于所述感测开关单元与所述第一开关之间，所述第二开关根据所述第一芯片的信号导通或断开。

本申请的实施方式还提供一种电化学装置，所述电化学装置包括电芯单元以及如上述所述的电池保护电路，所述电芯单元电连接于所述电池保护电路。

本申请的实施方式还提供一种电子装置，所述电子装置包括用电单元以及如上述所述的电化学装置，所述电化学装置电连接于所述用电单元，以为所述用电单元供电。

本申请的实施方式还提供一种电池保护方法，所述电池保护方法包括：

检测电芯单元的第二端与用电单元的第二端之间的第一参数；其中，第一开关电连接于电芯单元的第一端与用电单元的第一端之间，检测元件电连接于电芯单元的第二端与用电单元的第二端之间；

第一芯片根据第一参数控制第一开关导通或断开；

若检测元件异常时，第一芯片根据电芯单元的第一端与用电单元的第一端之间的第二参数控制第一开关导通或断开。

根据本申请的一些实施方式，所述电池保护方法还包括：若所述第一开关异常时，所述第一芯片输出信号给感测开关单元；其中，所述感测开关单元电连接于所述第一开关以及所述电芯单元之间；以及所述感测开关单元根据第一芯片的信号导通或断开所述电芯单元与所述第一开关之间的电连接。

根据本申请的一些实施方式，所述电池保护方法还包括：若所述感测开关单元异常时，所述第一芯片获取电芯单元的第二端与用电单元的第二端之间的第一参数；及第一芯片根据第一参数控制第一开关导通或断开。

本申请实施方式提供的电池保护电路、方法、电化学装置及电子装置，通过将第一开关电连接于电芯单元的第一端与用电单元的第一端之间，并通过将检测元件电连接于电芯单元的第二端与用电单元的第二端之间，第一芯片根据所述检测元件的参数控制第一开关导通或断开。由此，本申请的实施方式提供的电池保护电路、方法、电化学装置及电子装置，不仅可以满足LPS的认证要求，以使得电池的使用更加安全，并且电池还可以进行快速地充电。

附图说明

图1为根据本申请的电子装置的较佳实施方式的方框图。

图2为图1中电化学装置的较佳实施方式的方框图。

图3为图1中电化学装置的较佳实施方式的电路图。

图4为根据本申请电池保护方法的较佳实施方式的流程图。

主要元件符号说明

电子装置 100

电化学装置 10

第一开关 11

检测元件 12

第一芯片 13

第二芯片 14

感测开关单元 15

第二开关 16

电芯单元 17

电池保护电路 18

用电单元 20

如下具体实施方式将结合上述附图进一步详细说明本申请。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都是属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1为根据本申请电子装置100一较佳实施方式的方框图。所述电子装置100包括电化学装置10及用电单元20。所述电化学装置10电连接于所述用电单元20，以用于为所述用电单元20提供电源。

本申请的实施方式中，所述电子装置100可以为笔记本电脑，在其他的较佳实施方式中，所述电子装置100也可以为手机、POS机、手持扫码枪、手持打印机、电子烟具、遥控器或者蓝牙耳机等电子设备。

请参阅图2，本申请的实施方式中，所述电化学装置10可以包括电芯单元17及电池保护电路18。

所述电池保护电路18电连接于所述电芯单元17，所述电芯单元17可通过所述电池保护电路18为所述用电单元20供电。

本申请的实施方式中，所述电池保护电路18包括第一开关11、检测元件12及第一芯片13。

所述第一开关11电连接于所述电芯单元17的第一端与所述用电单元20的第一端之间，所述第一开关11用于导通或断开所述电芯单元17与所述用电单元20之间的电连接。

所述检测元件12电连接于所述电芯单元17的第二端与所述用电单元20的第二端之间，所述检测元件12用于检测所述电芯单元17的第二端与所述用电单元20的第二端之间的第一参数。

所述第一芯片13电连接于所述检测元件12及所述第一开关11，所述第一芯片13用于根据所述第一参数控制所述第一开关11导通或断开。

所述第一芯片13还电连接于所述电芯单元17的第一端及所述用电单元20的第一端，所述第一芯片13还用于在所述检测元件12异常时，根据所述电芯单元17的第一端与所述用电单元20的第一端之间的第二参数来控制所述第一开关11导通或断开。

可选地，本申请实施方式中，所述检测元件12可检测所述电芯单元17的第二端与所述用电单元20的第二端之间的充放电电流，并将检测到的电流反馈给所述第一芯片13，由此，所述第一芯片13可以实时地判断检测到的电流是否出现充电过流或放电过流。具体来讲，当所述检测元件12所检测到的电流大于或等于预设电流值时，即为放电过流，所述第一芯片将会输出第一信号给所述第一开关11，由此，所述第一开关11将会断开所述电芯单元17与所述用电单元20之间的电连接，以对所述电子装置100进行过电流保护。当所述检测元件12所检测到的电流小于预设电流值时，所述第一芯片将会输出第二信号给所述第一开关11，由此，所述第一开关11将会导通所述电芯单元17与所述用电单元20之间的电连接，此时，所述电芯单元17与所述用电单元20之间可以正常的进行充放电。可选地，本申请实施方式中的检测元件为电阻。

接着，若所述检测元件12发生异常的情况，即所述检测元件12被故障时，所述第一芯片13可以根据所述电芯单元17的第一端与所述用电单元20的第一端之间的电流来控制所述第一开关11导通或断开。若所述电芯单元17的第一端与所述用电单元20的第一端之间的电流大于或等于预设电流值时，即为放电过流，所述第一芯片将会输出第一信号给所述第一开关11，由此，所述第一开关11将会断开所述电芯单元17与所述用电单元20之间的电连接，以对所述电子装置100进行过电流保护。若所述电芯单元17的第一端与所述用电单元20的第一端之间的电流小于预设电流值时，所述第一芯片将会输出第二信号给所述第一开关11，由此，所述第一开关11将会导通所述电芯单元17与所述用电单元20之间的电连接，此时，所述电芯单元17与所述用电单元20之间可以正常的进行充放电。

在本申请的一些实施方式中，所述电池保护电路18还可进一步包括第二芯片14及感测开关单元15。

所述感测开关单元15电连接于所述第一开关11及所述电芯单元17的第一端之间，所述感测开关单元15用于在所述第一开关11异常时，根据所述第一芯片13的信号导通或断开所述电芯单元17与所述第一开关11之间的电连接。

所述第二芯片14电连接于所述电芯单元17的第一端及第二端，以用于检测所述电芯单元17的电压，并在所述电芯单元17的电压大于预设电压值时输出信号给所述感测开关单元15，以控制所述感测开关单元15断开所述电芯单元17与所述第一开关11之间的电连接。

本申请的实施方式中，所述感测开关单元15可以包括加热元件(图中未示出)及保险元件(图中未示出)，所述加热元件电连接于所述第一芯片13，以用于根据所述第一芯片13的信号产生热量。所述保险元件靠近所述加热元件设置。所述保险元件的第一端电连接于所述电芯单元17的第一端，所述保险元件的第二端电连接于所述第一开关11，所述保险元件的第三端电连接于所述加热元件。

具体而言，若所述第一开关11出现故障而不能对主回路进行放电保护时，所述第一芯片13可以通过所述检测元件12来实时地检测主回路是否有过电流。若所述第一芯片13判断所述电芯单元17与所述用电单元20之间发生过电流时，所述第一芯片输出信号给所述加热元件，此时加热元件工作并开始产生热量，以加快所述保险元件的熔断。由此，所述保险元件熔断后将会断开所述电芯单元17与所述用电单元20之间的电连接，以对所述电子装置100进行过电流保护。

同理，若所述电芯单元17的电压大于预设电压值时，所述第二芯片14将会输出信号给所述加热元件，来控制所述加热元件发热以加快所述保险元件的熔断。由此，所述保险元件熔断后将会断开所述电芯单元17与所述第一开关11之间的电连接，以对所述电子装置100进行保护。

本申请的一些实施方式中，所述电池保护电路18还可进一步地包括第二开关16。

所述第二开关16电连接于所述感测开关单元15与所述第一开关11之间，所述第二开关16还电连接于所述第一芯片13，所述第二开关16根据所述第一芯片13的信号导通或断开。

可以理解，本申请的一些实施方式中，所述第一开关11及所述第二开关16均可以为N型场效应管。在其他的较佳实施方式中，所述第一开关11及所述第二开关16也可以为其他类型的电子开关，对此，本申请不作具体限制。

请参阅图3，图3为根据本申请电池保护电路的较佳实施方式的电路图。

本申请的实施方式中，所述电芯单元17的第一端B+电连接于所述感测开关单元15、所述第一芯片13的信号引脚5及所述第二芯片14。所述电芯单元17的第二端B-电连接于所述第二芯片14、所述检测元件12及所述第一芯片13信号引脚6。所述第一芯片13的信号引脚4电连接于所述感测开关单元15的加热元件，所述第一芯片13的信号引脚3电连接于所述第二开关16的第一端，所述第二开关16的第二端及第三端分别电连接所述保险元件及所述第一开关11的第三端，所述第一芯片13的信号引脚2电连接于所述第一开关11的第一端，所述第一开关11的第二端电连接于所述用电单元20的第一端P+及所述第一芯片13的信号引脚1，所述用电单元20的第二端P-电连接于所述检测元件12，所述第一芯片13的信号引脚7及信号引脚8分别电连接于所述检测元件12的两端。

下面将结合图3示出的电路图来对本申请的电池保护电路及电化学装置的工作原理进行说明。

使用时，若所述第一开关11发生故障，此时所述第一芯片13可以通过所述检测元件12来检测是否出现过电流情况发生，若发生放电过电流时，由于所述第一开关11已被损坏而无法形成过电流保护，由此，所述第一芯片13的信号引脚4输出信号给所述感测开关单元15的加热元件，并控制所述加热元件发热来加快所述保险元件的熔断，进而断开所述电芯单元17与所述用电单元20之间的电连接，来达到过电流保护的目的。因此，当所述电芯单元17放电至第5s时，电流可以低于8A，由此既可以保证电池的使用安全，还可以满足LPS的认证要求。

接着，若所述检测元件12发生故障，即所述第一芯片13不再可以通过所述检测元件12来检测是否发生过电流时，此时，所述第一芯片13还可以通过信号引脚1及信号引脚5来检测主回路是否过流。因此，在发生过电流时，所述第一芯片13可以根据信号引脚1及信号引脚5所反馈的电流，控制信号引脚2输出信号给所述第一开关11的第一端，以控制所述第一开关11断开，由此，断开所述电芯单元17与所述用电单元20之间的电连接过电流保护。因此，当所述电芯单元17放电至第5s时，电流也可以低于8A，满足LPS的认证要求。

进一步地，若所述感测开关单元15发生故障时，所述第一芯片13可以通过所述检测元件12来检测是否发生过电流情况，或者通过所述第一芯片13的信号引脚1及信号引脚5来检测是否发生过电流情况，并通过控制所述第一开关11断开来对所述电子装置进行过电流保护。由此，当所述电芯单元17放电至第5s时，电流也可以低于8A，满足LPS的认证要求。

所述第二芯片14还通过实时地监测所述电芯单元17两端的电压，若所述电芯单元17两端的电压异常时，所述第二芯片14将会输出信号控制所述感测开关单元15，断开所述电芯单元17与所述第一开关11之间的电连接，由此可以对所述电子装置100进行保护。此外，所述感测开关单元本身存在额定电流特性，当流过的电流超出一定范围后，其也会熔断，达到过电流保护。

请参阅图4，图4为根据本申请的实施方式提供的电池保护方法的流程图。所述电池保护方法包括：

步骤S41：检测电芯单元的第二端与用电单元的第二端之间的第一参数。

本申请的实施方式中，第一开关电连接于电芯单元的第一端与用电单元的第一端之间，检测元件电连接于电芯单元的第二端与用电单元的第二端之间，由此，第一芯片可以通过检测元件来检测电芯单元的第二端与用电单元的第二端之间的第一参数。

步骤S42：第一芯片根据第一参数控制第一开关导通或断开。

本申请的实施方式中，所述第一芯片通过检测元件来检测电芯单元的第二端与用电单元的第二端之间的电流，控制第一开关导通或断开。

步骤S43：若检测元件异常时，第一芯片根据电芯单元的第一端与用电单元的第一端之间的第二参数控制第一开关导通或断开。

本申请的一些实施方式中，感测开关单元电连接于所述第一开关以及所述电芯单元之间。所述感测开关单元根据第一芯片的信号导通或断开所述电芯单元与所述第一开关之间的电连接。若所述第一开关异常时，所述第一芯片输出信号给所述感测开关单元，所述感测开关单元断开或导通所述电芯单元与第一开关之间的电连接。

本申请的一些实施方式中，若所述感测开关单元异常，所述第一芯片获取电芯单元的第二端与用电单元的第二端之间的第一参数，第一芯片根据第一参数控制第一开关导通或断开。

显然，上述实施方式所提供的电池保护电路、方法及应用所述电池保护电路的电化学装置及电子装置，可通过将第一开关11电连接于电芯单元17的第一端与用电单元20的第一端之间，并通过将检测元件12电连接于电芯单元17的第二端与用电单元20的第二端之间，再通过第一芯片13根据所述检测元件的参数控制第一开关导通或断开。由此，本申请的实施方式提供的电池保护电路、方法、电化学装置及电子装置，不仅可以满足LPS的认证要求，以使得电池的使用更加安全，并且电池还可以进行快速地充电。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本申请，而并非用作为对本申请的限定，只要在本申请的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本申请要求保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种电池保护电路，其特征在于，所述电池保护电路包括：

第一开关、检测元件及第一芯片；

所述第一开关电连接于电芯单元的第一端与用电单元的第一端之间，用于导通或断开所述电芯单元与用电单元之间的电连接；

所述检测元件电连接于电芯单元的第二端与用电单元的第二端之间，用于检测电芯单元的第二端与用电单元的第二端之间的第一参数；

所述第一芯片电连接于检测元件及第一开关，用于根据第一参数控制第一开关导通或断开；及

所述第一芯片还电连接于电芯单元的第一端及用电单元的第一端，用于在所述检测元件异常时，根据电芯单元的第一端与用电单元的第一端之间的第二参数控制第一开关导通或断开；

所述电池保护电路还包括感测开关单元，所述感测开关单元电连接于所述第一开关及所述电芯单元之间，所述第一芯片还用于在所述第一开关异常时，根据所述第一参数控制所述感测开关单元导通或断开所述电芯单元与所述第一开关之间的电连接。

2.如权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述感测开关单元包括加热元件，所述加热元件电连接于所述第一芯片，以用于根据所述第一芯片的信号产生热量。

3.如权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，所述感测开关单元还包括保险元件，所述保险元件靠近所述加热元件设置。

4.如权利要求3所述的电池保护电路，其特征在于，所述保险元件的第一端电连接于所述电芯单元的第一端，所述保险元件的第二端电连接于第一开关，所述保险元件的第三端电连接于所述加热元件。

5.如权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述电池保护电路还包括第二芯片，所述第二芯片电连接于所述电芯单元的第一端及第二端，用于检测所述电芯单元的电压，并在所述电芯单元的电压大于预设值时输出信号给所述感测开关单元，以控制所述感测开关单元断开所述电芯单元与所述第一开关之间的电连接。

6.如权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述电池保护电路还包括第二开关，所述第二开关电连接于所述感测开关单元与所述第一开关之间，所述第二开关根据所述第一芯片的信号导通或断开。

7.一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置包括电芯单元以及如权利要求1-6任意一项所述的电池保护电路，所述电芯单元电连接于所述电池保护电路。

8.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括用电单元以及如权利要求7所述的电化学装置，所述电化学装置电连接于所述用电单元，以为所述用电单元供电。

9.一种电池保护方法，其特征在于，所述电池保护方法包括：

检测电芯单元的第二端与用电单元的第二端之间的第一参数；其中，第一开关电连接于电芯单元的第一端与用电单元的第一端之间，检测元件电连接于电芯单元的第二端与用电单元的第二端之间；

第一芯片根据第一参数控制第一开关导通或断开；

若检测元件异常时，第一芯片根据电芯单元的第一端与用电单元的第一端之间的第二参数控制第一开关导通或断开。

10.如权利要求9所述的电池保护方法，其特征在于，还包括：

若所述第一开关异常时，所述第一芯片输出信号给感测开关单元；其中，所述感测开关单元电连接于所述第一开关以及所述电芯单元之间；以及

所述感测开关单元根据第一芯片的信号导通或断开所述电芯单元与所述第一开关之间的电连接。

11.如权利要求10所述的电池保护方法，其特征在于，还包括：

若所述感测开关单元异常时，所述第一芯片获取电芯单元的第二端与用电单元的第二端之间的第一参数；及

第一芯片根据第一参数控制第一开关导通或断开。