CN112803545A - 电池保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池保护电路。电池保护电路包括：电池模块；压力检测模块，能够检测压力，并根据所述压力生成电信号；电池保护模块，所述电池保护模块分别与所述电池模块和所述压力检测模块电连接，能够根据所述电信号控制所述电池模块短路。本申请实施例提供的电池保护电路能够设置于电池模块的内部或外部，提高了电池保护电路的适用性，并保证了电池保护电路在受到外部压力冲击时电池模块的安全。

Description

电池保护电路

技术领域

本发明涉及电池保护领域，尤其涉及一种电池保护电路。

背景技术

目前，锂离子电池被广泛的应能够新能源汽车领域。然而，在新能源汽车发生碰撞等外力作用时，锂离子电池容易出现起火燃烧等现象。

在相关技术中，采用两种具有不同断裂能的隔膜对电池进行保护。利用上述方法可以提高叠层电池在受到挤压时的安全性，但对于卷绕式电池而言，由于电池隔膜和极片均为连续状态，因此上述方法难以在卷绕式电池中应用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电池保护电路，能够设置于电池模块的内部或外部，从而提高了电池保护电路的适用性，并保证了电池模块的安全。

根据本发明的第一方面实施例的电池保护电路，包括：电池模块；压力检测模块，能够检测压力，并根据所述压力生成电信号；电池保护模块，分别与所述电池模块和所述压力检测模块电连接，并能够根据所述电信号控制所述电池模块短路。

根据本发明实施例的电池保护电路，至少具有如下有益效果：该电池保护电路不受电芯设计的影响，可以根据实际需要设置于电池模块的内部或外部，提高了电池保护电路的适用性。当电池保护电路受到外部压力冲击时，通过压力检测模块生成的电信号对电池模块的导通状态进行控制，以释放电池模块的能量，从而保证电池模块始终处于安全状态。

根据本发明的一些实施例，所述压力检测模块包括：第一驱动单元，与所述电池保护模块电连接，能够根据所述压力生成第一电信号；第二驱动单元，与所述第一驱动单元并联连接，能够生成第二电信号；其中，所述电池保护模块能够根据所述第一电信号和所述第二电信号控制所述电池模块短路。

根据本发明的一些实施例，所述电池保护模块包括：第一开关四极管；其中，所述第一开关四极管包括发射极开关双极晶体管、四极晶闸管和MOS栅极开关四极管中的任意一种，所述第一开关四极管能够根据所述第一电信号和所述第二电信号控制所述电池模块短路。

根据本发明的一些实施例，所述第一开关四极管包括：发射极开关双极晶体管，所述第一开关四极管的源极与所述电池模块的负极电连接，所述第一开关四极管的集电极与所述电池模块的正极电连接，所述第一开关四极管的栅极与所述第一驱动单元电连接，所述第一开关四极管的基极与所述第二驱动单元电连接。

根据本发明的一些实施例，所述电池保护模块包括：第二开关四极管；其中，所述第二开关四极管包括发射极开关双极晶体管、四极晶闸管和MOS栅极开关四极管中的任意一种，所述第二开关四极管能够根据所述第一电信号和所述第二电信号控制所述电池模块短路。

根据本发明的一些实施例，所述第二开关四极管包括MOS栅基极开关四极管，所述第二开关四极管的发射极与所述电池模块的负极电连接，所述第二开关四极管的集电极与所述电池模块的正极电连接，所述第二开关四极管的基极与所述第一驱动单元电连接，所述第二开关四极管的栅极与所述第二驱动单元电连接。

根据本发明的一些实施例，所述第一驱动单元包括：压敏生电传感器，所述压敏生电传感器的一端接地，所述压敏生电传感器的另一端与所述电池保护模块电连接，能够根据所述压力生成所述第一电信号。

根据本发明的一些实施例，所述第一驱动单元还包括：电容，所述电容的一端与所述压敏生电传感器电连接，所述电容的另一端与所述电池保护模块电连接。

根据本发明的一些实施例，所述第二驱动单元包括：电源，所述电源的一端接地，所述电源的另一端与所述电池保护模块电连接，能够提供第二供电电源。

根据本发明的一些实施例，所述压敏生电传感器包括压电晶体、压电陶瓷、有机压电材料中的任意一种。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明电池保护电路的一具体实施例的模块框图；

图2为本发明电池保护电路的一具体实施例的电路结构示意图；

图3为本发明电池保护电路的另一具体实施例的电路结构示意图；

附图标记：

电池模块100、压力检测模块200、第一驱动单元210、压敏生电传感器211、电容212、第二驱动单元220、电池保护模块300。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅能够解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是能够区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

需要说明的是，本申请实施例提供的电池保护电路可以应用于需要压力控制的各种电气、电子系统中，例如：开关电源、碰撞传感器等。在下列各实施例中，以新能源汽车的电池系统为例进行具体说明。

参照图1，本申请实施例提供了一种电池保护电路。该电池保护电路包括：电池模块100、压力检测模块200和电池保护模块300。电池保护模块300分别与压力检测模块200和电池模块100电连接。压力检测模块200能够检测压力，并根据压力生成电信号；电池保护模块300能够根据该电信号控制电池模块100短路。具体地，电池保护模块300的一端(输入端)与压力检测200模块连接，电池保护模块300的另一端(输出端)与电池模块100连接。电池模块100包括若干电芯，若干电芯能够为汽车提供第一供电电源，当电池保护电路受到外界压力冲击时，例如：汽车发生碰撞时，压力检测模块200检测到碰撞压力，并生成对应的电信号，电池保护模块300根据该电信号控制电池模块100短路，即控制若干电芯的正极与负极短路，例如：控制短路模块短路，使得若干电芯放电，从而保证电池模块100始终处于安全状态，避免电池模块100发生热失控，实现滥用状态下电池模块100的放电保护。可以理解的是，每一个电芯设有一个或多个短路模块，或电池模块100设有一个或多个短路模块，本申请实施例不作具体限制。

本申请实施例提供的电池保护电路不受电芯设计的影响，可以根据实际需要设置于电池模块100的内部或外部，或设置于单体电芯的内部或外部，提高了电池保护电路的适用性。例如：每一个单体电芯均设有该电池保护电路，或多个单体电芯组成一个电池组，每一个电池组均设有该电池保护电路。当电池保护电路受到外部压力冲击时，通过压力检测模块200生成的电信号对电池模块100的导通状态进行控制，以释放电池模块100的能量，从而保证电池模块100始终处于安全状态。

参照图2或图3，在一些实施例中，压力检测模块200包括：第一驱动单元210和第二驱动单元220。第一驱动单元210与电池保护模块300电连接，能够根据压力生成第一电信号；第二驱动单元220与第一驱动单元210并联连接，能够生成第二电信号。其中，电池保护模块300能够根据第一电信号和第二电信号控制电池模块100短路。具体地，当汽车受到外部压力冲击时，第一驱动单元210根据外部压力生成第一电信号。电池保护模块300接收第一电信号和第二电信号，并比较第一电信号和第二电信号之间的差异，根据比较结果控制电池模块100短路，以释放若干电芯的能量，从而保证电池模块100的安全。

参照图2，在一些实施例中，电池保护模块300包括：第一开关四极管。其中，第一开关四极管包括四极晶闸管(TetrodeThyristor)、发射极开关双极晶体管(ESBT)和MOS栅基极开关四极管(MOS-BST)中的任意一种。具体地，当汽车受到外部压力冲击时，第一开关四极管根据第一电信号和第二电信号导通，从而控制电池模块短路，以释放电池模块中若干电芯的能量。可以理解的是，可以根据实际情况对第一开关四极管的具体型号和类型进行适应的选取，或根据实际情况在电池保护模块300中增加电阻、电容等保护元件，以对若干电芯的放电电流进行控制，使若干电芯的放电电流小于若干电芯的放电电流上限，从而保证若干电芯的放电安全。

在一些实施例中，第一开关四极管包括发射极开关双极晶体管(ESBT)。第一开关四极管的源极S与电池模块100的负极电连接，第一开关四极管的集电极C与电池模块100的正极电连接，第一开关四极管的栅极G与第一驱动单元210电连接，第一开关四极管的基极B与第二驱动单元220电连接。第一开关四极管能够根据第一电信号和第二电信号控制电池模块100的导通状态。具体地，第二驱动单元220能够为第一开关四极管提供恒流驱动信号。当汽车受到外部压力冲击时，第一驱动单元210受到外部压力而产生脉冲电压信号第一电信号，该第一电信号能够为第一开关四极管的栅极G提供驱动信号。第二驱动单元220能够为第一开关四极管的基极B提供的驱动信号。当第一开关四极管导通时，电池模块100处于短路状态，使得电池模块100中的若干电芯开始放电，从而保护电池模块100的安全。

参照图3，在一些具体的实施例中，电池保护模块300包括：第二开关四极管。其中，第二开关四级管包括发射极开关双极晶体管、四极晶闸管和MOS栅极开关四极管中的任意一种。具体地，当汽车受到外部压力冲击时，第二开关四极管根据第一电信号和第二电信号导通，从而控制电池模块短路，以释放电池模块中若干电芯的能量。可以理解的是，可以根据实际情况对第二开关四极管的具体型号和类型进行适应的选取，或根据实际情况在电池保护模块300中增加电阻、电容等保护元件，以对若干电芯的放电电流进行控制，使若干电芯的放电电流小于若干电芯的放电电流上限，从而保证若干电芯的放电安全。

在一些实施例中，第二开关四极管包括MOS栅基极开关四级管。第二开关四级管的发射极E与电池模块100的负极电连接，第二开关四级管的集电极C与电池模块100的正极电连接，第二开关四级管的基极B与第一驱动单元210电连接，第二开关四级管的栅极G与第二驱动单元220电连接。第二开关四级管能够根据第一电信号和第二电信号控制电池模块100的导通状态。具体地，第一驱动单元210能够为第二开关四级管的基极B提供驱动信号，第二驱动单元220能够为第二开关四级管的栅极G提供栅极驱动信号。当汽车受到外部压力冲击，第一驱动单元210生成的第一电信号V_BE大于0.7V，且第二驱动单元220生成的第二电信号大于第二开关四级管的阈值电压时，第二开关四级管导通，即第二开关四级管的基极B与第二开关四级管的辅基极B′连接。此时，电池模块100处于短路状态，以控制电池模块100中的若干电芯放电，从而保护电池模块100的安全。可以理解的是，第一电信号V_BE的大小与第二开关四级管导通条件的关系，可以根据第二开关四级管的类型进行适应性调整，本申请实例不作具体限制。

参照图2或图3，在一些实施例中，第一驱动单元210包括：压敏生电传感器211。该压敏生电传感器211的一端接地，另一端与电池保护模块300电连接。压敏生电传感器211能够根据压力生成第一电信号。具体地，压敏生电传感器的一端接地，另一端与第二开关四级管的基极B和/或第一开关四级管的栅极G连接。当汽车受到外部压力冲击时，压敏生电传感器生成第一电信号，以为第一开关四级管的栅极G和/或第二开关四级管的基极B提供驱动信号，从而促进第一开关四级管和/或第二开关四级管的导通。可以理解的是，压敏生电传感器211可设置于若干电芯内部最大表面、若干电芯外部最大表面，或其他需要检测压力冲击的位置。该压敏生电传感器211的形状可以根据实际需要进行适应性调整，本申请实施例不作具体限制。

在一些具体的实施例中，压敏生电传感器211包括压电晶体、压电陶瓷、有机压电材料中的任意一种。可以理解的是，压敏生电传感器211的型号和规格可以根据实际需要进行适应性选取，本申请实施例不作具体限定。

参照图2，在一些实施例中，第一驱动单元210还包括：电容212。电容212的一端与压敏生电传感器211电连接，另一端与电池保护模块300电连接。具体地，电容212的一端与压敏生电传感器211的另一端电连接，电容212的另一端与第一开关四级管的栅极G电连接。当汽车受到外部压力冲击时，压敏生电传感器211生成脉冲电压信号，以为第一开关四级管的栅极G提供驱动信号。当第一开关四级管的栅极G的电压上升为正向电压时，电容212通过回路放电，使得第一开关四级管根据第一驱动单元210提供的第一电信号和第二驱动单元220提供的第二电信号导通，从而避免汽车在受到外部压力冲击时电池模块100出现的热失控现象。

参照图2或图3，在一些实施例中，第二驱动单元220包括：电源。电源的一端接地，另一端与电池保护模块300电连接，能够提供第二供电电源。具体地，当第一开关四级管和/或第二开关四级管导通时，第一驱动单元210与第二驱动单元220并联连接。电源与第一开关四级管的基极B和/或第二开关四级管的栅极G电连接，能够为第一开关四级管的基极B和/或第二开关四级管的栅极G提供驱动信号，使得第一开关四级管和/或第二开关四级管根据第一电信号、第二电信号导通，从而控制电池模块100短路，实现对若干电芯的放电。

在一个具体的实施例中，第一开关四级管的源极S和集电极C分别与电池模块100的两端电连接，第一开关四级管的基极B与电源的一端电连接，电源的另一端接地；第一开关四级管的栅极G与电容212的一端电连接，电容212的另一端与压敏生电传感器211的一端电连接，压敏生电传感器211的另一端接地。第二开关四级管的发射极E和集电极C分别与电池模块100的两端电连接，电源的一端与第二开关四级管的栅极G电连接，电源的另一端接地；压敏生电传感器211的一端与第二开关四级管的基极电连接，压敏生电传感器211的另一端接地。当汽车受到外部压力冲击时，压敏生电传感器211生成第一电信号，能够为第一开关四级管的栅极G和/或第二开关四级管的基极B提供驱动信号。电源能够为第一开关四级管的基极B和/或第二开关四级管的栅极G提供驱动信号。第一开关四级管和/或第二开关四级管根据第一电信号和第二电信号导通，以使电池模块100短路，从而控制电池模块100中的若干电芯放电，降低若干电芯的能量，以避免电池模块100在发生针刺、挤压等情况时出现的热失控现象，从而保护电池模块100的安全。

本申请实施例提供的电池保护电路通过压力检测模块对外部的压力冲击进行检测，当汽车受到外部挤压碰撞时，通过压敏生电传感器生成的第一电信号驱动第一开关四极管和/或第二开关四极管的导通，使得电池模块处于短路状态，从而实现对电池模块中若干电芯放电，避免若干电芯在受到外部压力冲击时发生热失控，保护了电池模块以及汽车的安全。该电池保护电路不受电芯设计的影响，可根据实际需要设置于电芯的内部或外部，提高了电池保护电路的适用性。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.电池保护电路，其特征在于，包括：

电池模块；

压力检测模块，能够检测压力，并根据所述压力生成电信号；

电池保护模块，分别与所述电池模块和所述压力检测模块电连接，并能够根据所述电信号控制所述电池模块短路。

2.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述压力检测模块包括：

第一驱动单元，与所述电池保护模块电连接，能够根据所述压力生成第一电信号；

第二驱动单元，与所述第一驱动单元并联连接，能够生成第二电信号；

其中，所述电池保护模块能够根据所述第一电信号和所述第二电信号控制所述电池模块短路。

3.根据权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，所述电池保护模块包括：第一开关四极管；

其中，所述第一开关四极管包括发射极开关双极晶体管、四极晶闸管和MOS栅极开关四极管中的任意一种，所述第一开关四极管能够根据所述第一电信号和所述第二电信号控制所述电池模块短路。

4.根据权利要求3所述的电池保护电路，其特征在于，所述第一开关四极管包括：发射极开关双极晶体管，所述第一开关四极管的源极与所述电池模块的负极电连接，所述第一开关四极管的集电极与所述电池模块的正极电连接，所述第一开关四极管的栅极与所述第一驱动单元电连接，所述第一开关四极管的基极与所述第二驱动单元电连接。

5.根据权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，所述电池保护模块包括：第二开关四极管；

其中，所述第二开关四极管包括发射极开关双极晶体管、四极晶闸管和MOS栅极开关四极管中的任意一种，所述第二开关四极管能够根据所述第一电信号和所述第二电信号控制所述电池模块短路。

6.根据权利要求5所述的电池保护电路，其特征在于，所述第二开关四极管包括MOS栅基极开关四极管，所述第二开关四极管的发射极与所述电池模块的负极电连接，所述第二开关四极管的集电极与所述电池模块的正极电连接，所述第二开关四极管的基极与所述第一驱动单元电连接，所述第二开关四极管的栅极与所述第二驱动单元电连接。

7.根据权利要求2至6任一项所述的电池保护电路，其特征在于，所述第一驱动单元包括：

压敏生电传感器，所述压敏生电传感器的一端接地，所述压敏生电传感器的另一端与所述电池保护模块电连接，能够根据所述压力生成所述第一电信号。

8.根据权利要求7所述的电池保护电路，其特征在于，所述第一驱动单元还包括：

电容，所述电容的一端与所述压敏生电传感器电连接，所述电容的另一端与所述电池保护模块电连接。

9.根据权利要求8所述的电池保护电路，其特征在于，所述第二驱动单元包括：

电源，所述电源的一端接地，所述电源的另一端与所述电池保护模块电连接。

10.根据权利要求7所述的电池保护电路，其特征在于，所述压敏生电传感器包括压电晶体、压电陶瓷、有机压电材料中的任意一种。

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