CN115336131A - 用于接入到接口上的电子构件的保护设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于接入到电接口(200)上的电子构件(30)的保护设备(100)，所述保护设备具有：‑检测装置(10，20)，所述检测装置用于检测所述电子构件(30)上电压和/或电流；‑监控装置(40)；‑与所述电子构件(30)串联连接的电子开关(50)，所述电子开关用于，在不允许高的电压施加在所述电子构件(30)上的情况下，将所述电子构件(30)与所述电接口(200)切断，其中，至少双倍的额定电压被检测为不允许高的电压，其中，在所述电子构件(30)上不再检测到不允许高的电压的情况下，借助所述电子开关(50)将所述电子结构元件(30)接通到所述接口(200)上。

Description

用于接入到接口上的电子构件的保护设备

技术领域

本发明涉及一种用于接入到接口上的电子构件的保护设备。此外，本发明涉及一种用于运行用于接入到接口上的电子构件的保护设备的方法。

背景技术

为了在不连接电网的情况下以移动的方式有电力可用，存在电化学能量载体，例如蓄电池单池(Akkuzellen)。目前通常所使用的类型是锂离子单池，该锂离子单池兼有能量密度和功率密度。常见的构造类型是圆形单池、棱镜单池或者口袋单池。

为了可以安全地运行锂离子单池，需要监控其温度并且根据温度来设计运行参数。不同的温度传感器用于检测该温度。在此重要的是，传感器尽可能与锂离子单池紧密地热接触。

已知如下电池组：在所述电池组中，温度传感器装配在柔性印刷电路板上，并且与该印刷电路板一起借助弹性元件印压到单池上。由此支持：温度传感器尽可能密切地与单池热连接。

通常将如下传感器用作温度传感器：该传感器根据温度改变其欧姆电阻。如果该电阻在较高的温度的情况下变得较小，则称之为NTC(英语：negative temperaturecoefficient，负温度系数)。在许多情况下，该温度传感器位于电池组中，但是在具有可更换的电池组的器具系统中由充电器或者放电的电动器具来测量和分析处理。该测量典型地通过将串联电阻上的电压施加到该温度传感器上来实现，并且对串联电阻和温度传感器上的电压降进行测量和评估。

图10示出呈电池组形式的电储能器300，该电池组具有若干单池301a...301d，所述单池通过接口200接入到管理设备400(例如充电器)上。

现在，国际标准要求在充电期间单个地监控由多个单池合并而成的电池组的单个单池电压。为了可以在故障情况下传达切断信号，通常使温度传感器失真。这例如可以借助与NTC温度传感器30(参见图11)串联的电子开关50或者借助与NTC温度传感器30并联的电子开关50来实现，这原则上在图12中示出。

为此，在电池组中应构造呈用于单个单池电压监控的电子装置的形式的监控装置40。为了使电池组在静止状态中不被监控装置40放电，通常只有当电池组在运行时，例如当电压施加在NTC温度传感器30上时，才接通监控装置40。

为了在故障情况下限制电流，例如也可以使用保险丝。这些保险丝通过电阻和电压降将流动电流的一部分转换成热能，该热能使可导电的材料熔化并且因此中断电流流动。用于此的进行触发的额定电流越低，原则上该电阻必须越高。限制电流的另一种可能性是，将晶体管与电阻结合起来用作电流源。在此，流动电流通过电阻上的电压降抵抗晶体管的控制电压，使得调设平衡状态并且因此调设定义的电流。

如图11所示，已知具有集成电路的监控装置40，该监控装置用于监控电储能器300内的运行状态。该监控装置具有例如输入端，所述输入端用于监控单个单池电压、温度或者也监控电流。如果违反用于一个参数的规格极限，则这样的电路触发警报。这典型地是接头上的电平变换，其中，引脚从逻辑低侧转变到逻辑高侧，或者相反。

如果使用NTC温度传感器，则在误用或者严重污染的情况下可能产生以下问题：

呈NTC温度传感器形式的电子构件30连接到测量触点203上，该测量触点可以与其预定用途(Bestimmung)相反地与电储能器300的正极201连接(例如通过金属微粒)。由此，监控装置40接通并且识别出正常运行状态(温度传感器30上的电压)。由于电压不通过串联电阻、而是直接地施加在温度传感器30上，因此电流限制仅通过NTC温度传感器30的电阻进行。NTC温度传感器30通过所转换的下降的功率升温，这导致更低的NTC电阻并且反过来导致转换得更多的功率(正反馈或者恶性循环)。

由于NTC温度传感器与单池301a...301d密切的热接触，因此在相应的单池301a...301d上产生热点，该热点可能导致热不平衡并且使电储能器300不利地更快速地老化。

用于限制电流的传统方法，由于电阻对于该情况的必要性，总是还伴随着温度信号的失真。在故障情况下流动的电流可以是相对小的，例如50mA，但是仍然可以导致高温。具有50mA的额定电流的保险丝典型地具有10Ohm的电阻。装入该电阻会导致温度信号的失真。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种改进的用于接口的保护设备。

根据第一方面，该任务借助一种用于接入到电接口上的电子构件的保护设备来解决，该保护设备具有：

检测装置，该检测装置用于检测电子构件上电压和/或电流；

-监控装置；

-与电子构件串联连接的电子开关，该电子开关用于，在不允许高的电压施加在电子构件上的情况下，将电子构件与电接口切断，其中，至少双倍的额定电压被检测为不允许高的电压，其中，在电子构件上不再检测到不允许高的电压的情况下，借助电子开关将电子结构元件接通到接口上。

有利地，通过这种方式借助所提出的保护设备实现对待保护的电子构件的高欧姆的切断并且在故障情况停止的情况下实现再次接通。在此，被视为故障情况的是在待保护的电子构件上的过电压，该过电压可能例如通过由于金属粉尘导致的电短路而发生。有利地，通过这种方式不需要使用保险丝。因此，由此电子构件的使用能够更安全且更有效率，由此，借助保护设备保护的结构元件可以有利地承担改进的保护功能。

根据第二方面，该任务借助用于运行用于电子接口的保护设备的方法来解决，该方法具有下述步骤：

-检测电子构件上的电压和/或电流；和

-在不允许高的电压施加在电子构件上的情况下，将电子构件与电接口切断，其中，至少双倍的额定电压被检测为不允许高的电压，其中，在电子构件上不再检测到不允许高的电压的情况下，借助电子开关将电子结构元件接通到接口上。

所提出的保护设备的优选实施方式是从属权利要求的主题。

所提出的保护设备的一种优选实施方式设置，电子构件的切断的电阻值是至少约1kΩ至约10kΩ、优选约10kΩ至约500kΩ、还更优选约1MΩ至约10MΩ。有利地，通过这种方式实现在不使用锁存器的情况下高欧姆地将待保护的构件与接口分离。

所提出的保护设备的另一种优选实施方式设置，检测装置构造为电压检测装置，其中，该电压检测装置与电子构件和开关装置并联连接。有利地，由此提供一种用于确定待保护的电子构件上的故障情况的替代方案。

所提出的保护设备的另一种优选实施方式设置，监控装置构造为施密特触发器。通过这种方式，施密特触发器可以区分正常运行和过电压，由此支持有效率地识别对电子构件的允许的运行。

所提出的保护设备的另一种优选实施方式设置，在施密特触发器的输出端上设置有用于实现(Umsetzung)电平的输出级。通过这种方式支持对检测到的电平的有效率的进一步处理。

所提出的保护设备的另一种优选实施方式设置，电子构件是NTC或者编码电阻。由此，借助所提出的保护设备能够有利地保护不同的电子构件。

所提出的保护设备的另一种优选实施方式设置，监控装置构造为微计算机，其中，尤其借助模拟数字转换器执行对检测到的电压的分析处理，其中，通过软件实现对待保护的电子构件的切断和接通。有利地，通过这种方式可以例如通过硬件和软件来模仿施密特触发器的性能。

所提出的保护设备的另一种优选实施方式设置，借助小信号MOS-FET执行对检测到的电压的分析处理。通过这种方式可以将MOSFET用作比较器阈值开关，用以检测待保护的电子构件上的电压降。

所提出的保护设备的另一种优选实施方式设置，将检测到的电压提供给比较器，该比较器通过晶体管操控待切换的MOS-FET。通过这种方式，提供检测待保护的电子构件上的电压的另一种变型。

所提出的保护设备的另一种优选实施方式设置，所述检测装置构造为电流检测装置，该电流检测装置与电子构件和电子开关串联连接，其中，测量电压降，其中，分立构造的保持电路设置用于对检测到的电压的分析处理。有利地，通过这种方式可以存储在切断待保护的电子构件之后电流检测装置的状态。

所提出的保护设备的另一种优选实施方式设置，限制电流的元件与电子构件串联连接。有利地，通过这种方式至少限制待保护的电子构件上的过电压的有害效应。

所提出的保护设备的另一种优选实施方式设置，限制电流的元件是下述元件中的至少一个元件：保护电阻、印制导线、电流源、保险丝、具有定义的触发性能的电阻。有利地，通过这种方式提供限制电流的元件的不同变型。

附图说明

下面根据多个附图借助其他特征和优点细节详细地描述本发明。在此，相同的或者功能相同的结构元件具有相同的附图标记。这些附图尤其旨在表明对于本发明而言重要的原理，而不必按比例实施。为了清楚起见可以设置，并非所有附图标记都被绘入到所有附图中。

所公开的设备特征以类似的方式由相应的所公开的方法特征得出，反之亦然。这尤其意味着，涉及该保护设备的特征、技术优点和实施方案以类似的方式由涉及用于运行保护设备的方法的对应的实施方案、特征和优点得出，反之亦然。

在附图中示出：

图1示出所提出的保护设备装置的原理方框电路图；

图2示出所提出的保护设备的第一实施方式；

图3示出所提出的保护设备的另一种实施方式；

图4示出所提出的保护设备的另一种实施方式；

图5示出所提出的保护设备的另一种实施方式；

图6示出用于运行所提出的保护设备的方法的原理流程；

图7示出所提出的保护设备的另一种实施方式的方框电路图；

图8示出待保护的元件和补偿元件的温度特性曲线的曲线图；

图9示出用于运行该保护设备的方法的流程图；

图10-12示出用于保护电储能器的传统布置；

图13-15示出用于接入到接口上的电子构件的保护设备的实施方式；和

图16示出用于运行用于接入到接口的电子构件的保护设备的方法的流程图。

具体实施方式

本发明的核心构思是提供一种用于接入到电接口上的、待保护的电子构件的保护设备。

有利地，借助所提出的保护设备能够基本上防止损坏接入到接口上的构件或结构组。

为此例如提出，在用作温度检测元件的电子构件的额定运行中在几乎不使温度信号失真的情况下抑制电流。为此设置，检测通过该电子构件的电流并且必要时借助有利地通常已经存在的切换设备切断该电流。

替代地，也可以桥接待保护的电子构件，使得高电流可以触发具有高额定电流和由此产生的小电阻的保险装置。

有利地，借助于所提出的保护设备能够保护电路部分，所述电路部分是与电接口连接的并且能够与电接口连接，例如是便携式电动工具、电池组和类似物。所提出的保护设备具有至少一个传感器(电流传感器或者电压传感器)，该保护设备可以高欧姆地分离附接的电子构件或附接的电路。

在该上下文中，“高欧姆”应理解为以下状态：在该状态中，不发生对电子构件或电子结构组的损伤，或不发生或者只发生非常低的能量转换。此外，“高欧姆”可以理解为：总电阻相对于额定电阻增加到至少3倍、特别有利地增加到至少20倍。尤其是，为此目的，充分限制通过该电子构件或电子结构组的电流流动。如果不再需要“高欧姆的”分离，则可以再次连接该电子构件或电路部分(自复位)或可以降低阻抗。

由传感器提供是否应进行分离的信息。监控装置将该信息与至少一个明确定义的值进行比较，并且一般在高逾越的情况下启动“高欧姆”分离，其中，例如当由传感器提供的信息离开或逾越适合且常见的运行范围时，可能存在逾越的情况。

所提出的保护设备的重要优点尤其在于，在发生有害的温度升高之前，将待保护的电子构件或待保护的电子结构组(例如电池组)分离。

所提出的保护设备的第一实施变型系列设置对接口上的电压的测量。在此可能的是，以非常短的反应时间对定义的运行电压范围之外的电压的存在做出反应。如果电压位于定义的运行电压范围之外，则将电子构件(例如NTC或者编码电阻)或电子电路组高欧姆地与接口和/或共同的参考电位(例如地线)分离。

有利地，由此不需要锁存电路(“Latch”，锁存器)，因为电压在切断之后基本上不由于阻抗增加而降低。通常，电压在电子构件或电子结构组的切断过程之后保持恒定或者甚至升高。因此，对于所提出的保护设备，通常只需要小的滞后、甚至不需要滞后。

在下文中，更详细地阐述涉及上述第一实施变型系列的所提出的保护设备的实施方式。

图1示出所提出的用于电接口200的保护设备100的方框电路图，待保护的电子构件30(例如NTC或者编码电阻)接入到该电接口上。可以看到监控装置40，该监控装置在功能上与电压检测装置10、电流检测装置20和电子开关50共同作用。因此，借助所提出的用于接口200的保护设备100，能够在故障情况下将待保护的电子构件30或待保护的结构组高欧姆地从接口200切断，并且能够在故障情况停止之后再次接通到接口200上。在故障情况下能够考虑，在呈NTC形式的待保护的电子构件30的接头上馈入电压，例如通过由于金属粉尘而实现的短路。在此，电压和阻抗通常不是完全已知的。

由于由此导致的、通过呈NTC形式的电子构件30的电流流动，NTC电阻迅速下降，其中，例如该电流可以从最初的约10mA至约21mA增加到约100mA。由此发生NTC的自升温并且因此发生NTC电阻值的同时关联的(mitgekoppelt)降低。在非常热的NTC的情况下(例如对于室温下电阻为6.8k的NTC为100Ohm)，在10V端电压的情况下在接口200上可以达到高达100mA，这是切断MOS-FET的负荷极限。因此，在接口200上应防止大于约10V的电压，其中，激活电压可以明显更高。

在第一实施变型系列中提出在待保护的电子构件30的输入端上进行电压测量。标称地，接口200上的电压可以是最大5.0V。设置有电压的非常高欧姆的分接头，该分接头具有比较器或者MOS-FET，由此能够非常快速地探测接口200上的电压。

也可以使用小信号MOS-FET来检测待保护的电子构件30上的电压降，该小信号MOS-FET具有分压器和/或RC滤波器，该小信号MOS-FET探测待保护的电子构件30的引脚上的、大于7V的逾越情况。

图2示出所提出的用于电接口200的保护设备100的一种实施方式。在左上方区域中能够看到电路部分，该电路部分设置用于模拟保护设备100。可以看到待保护的构件30的接头，该接头用“NTC”表示。

可以看到电压V5，该电压基于呈NTC形式的待保护的电子构件30的电流流动或自升温生成。借助接头“栅极(Gate)”，可以将待保护的构件30高欧姆地从接头200(未示出)切断。

电阻R12代表例如金属粉尘，该金属粉尘引起待保护的构件30与电压源VCC_Bat之间的电短路。借助分流器R17，可以通过电压降在测量技术方面检测通过电子构件30的电流，其中，借助接头“栅极”可以切换呈MOSFET形式的电子开关50，以便通过断开电子开关50使电子构件30与电池电压VCC_Bat分离。

图2的电流的右区段代表分立的保持电路(英语：latch，锁存器)，该分立的保持电路由两个晶体管Q3和Q5模仿闸流管，该闸流管“记住”在切断电子构件30之后保护设备100的电路状态。如果检测到通过电子构件30的过电流，则该状态借助保持电路保持被存储，即使通过电子构件30的电流下降到零，电子开关50仍保持断开并且由此防止电子构件30再次接通到电池电压VCC_Bat上。为了使通过保持电路存储的状态复位，将电池组的电源电压VCC_Bat切断。

例如也能够考虑，借助AD转换器和呈微计算机形式的监控装置40执行在图2的布置中借助分立的分流器R17来执行的、对电压幅度(Spannungshub)的分析处理。为此，在微计算机上需要附加的ADC输入端，其中，使用软件来探测故障状态。在此也能够考虑附加的功能，例如“自动恢复(auto recovery)”。

例如也能够考虑，借助分立的保持单元(latch circuit，锁存电路)执行在图2的布置中借助分立的分流器R17来执行的、对电压幅度的分析处理。有利地，通过这种方式软件不参与到探测与切断机制中(未示出)。待保护的电子构件30保持从接口200切断，直到短路桥被移除。有利地，所提出的保护设备100的该变型也是自复位的。

图3示出所提出的用于电接口200的保护设备100的另一种实施方式。可以看到，待保护的电子构件30(未示出)的接头NTC与分压器R20、R21连接，该分压器总体来说例如具有最大1MΩ的电阻值。由此，对待保护的电子构件30上的电压进行分压并且将其提供给比较器K1的非反相输入端，在该比较器的输出端上，用于操控切换接头的晶体管M3操纵电子开关50(未示出)的栅极，用以切断电子构件30(未示出)。在此，在3.3V的运行电压的情况下，打开阈值是约6.6V，关闭阈值是约0.6V。电阻R23与保护设备100的电容器一起以适合的方式确定尺寸，其中，尤其注意，电子构件如此从接口200(未示出)切断，使得不出现电子构件的损坏。

因此，通过这种方式借助比较器K1执行对待保护的电子构件上的电压幅度的分析处理，其中，由此能够有利地调设非常窄的触发阈值。在适合的触发阈值的情况下，保护设备100的该变型也是自复位的。

图4示出所提出的用于电接口的保护设备100的另一种实施方式。可以看到监控装置40，该监控装置构造呈施密特触发器的形式，该施密特触发器包括晶体管Q6、Q7。此外能够看到施密特触发器的输出级，其呈电阻R37、R38和MOSFET晶体管M1的形式，用于形成适合的电平。该待保护的电子构件在图4中未示出。借助该变型，可以检测待保护的电子构件上的电压V_NTC，其中，借助电阻R30-R35的适合的确定尺寸实现，以适合的方式调设施密特触发器的阈值，使得该施密特触发器切换用于操控电子开关(未示出)的晶体管M1，用以切断待保护的电子构件。替代地，当保护设备还包括用于切换M1的分压器时，这可以通过适当地确定电阻R30-R37的确定尺寸来实现。

因此，借助该变型借助分立的施密特触发器执行对待保护的电子构件30上的电压幅度的分析处理，借助该分立的施密特触发器能够调设窄的触发阈值。在达到适合的触发阈值的情况下，保护设备100的该变型也是自复位的。

图5示出用于电接口的保护设备100的另一种实施方式，该电接口与图2的变型的电接口相似，但是其中，在这种情况下，设置有恒定电流源R17，J1或电流限制装置，该电流限制装置具有N通道JFET J1和栅极-源极负反馈。有利地，该变型只需要非常少量的构件，由此因此在印刷电路板上只需要小的空间。所提出的保护设备100的该变型也是自复位的，或具有调节/负反馈模式。

有利地也可以设置，借助A/D转换器和微计算机执行对接口200上的电压幅度的分析处理。在这种情况下，监控装置40优选构造为微计算机，由此例如可以在软件中实现施密特触发器，以便探测电子构件30上的故障状态。有利地，由此也能够实现附加的功能，例如“自动恢复(auto recovery)”。

在未在附图中示出的另一种变型中也可以设置，借助小信号MOS-FET进行对接入到接口200上的电子构件30上的电压幅度的分析处理。有利地，通过这种方式能够调设用于切断待保护的电子构件30的触发电压的宽泛的电压范围。

有利地，对于上文阐述的保护设备100的如下变型不需要锁存电路：所述变型测量待保护的电子构件30上的电压，因为接口200上的电压在切断待保护的电子构件30之后不降低或不下降。

图6示出用于运行所提出的用于接入到接口200上的电子构件30的保护设备的方法的原理流程。

在步骤60中，执行对电子构件30上的电压和/或电流的检测。

在步骤70中，在不允许高的电压施加在电子构件30上的情况下，执行电子构件30与电接口200的切断，其中，至少双倍的额定电压被检测为不允许高的电压，其中，在电子构件30上不再检测到不允许高的电压的情况下，借助电子开关50将电子结构元件30接通到接口200上。

典型地，电池组通常使用用于监控单池温度的温度测量电路。该单池温度通常通过电池电子装置的侧上的NTC以及接触元件来实现，具有适合的串联电阻的工具或充电器通过该接触元件从外部将电源电压施加到NTC上。NTC与一个或者多个单池热耦合。NTC触点上的电压与NTC的电阻/温度相关联。

例如，如图7所示，如果由于污染在电池组的正极201与NTC触点203之间存在短路KP，则电流通过NTC流动，该NTC不通过定义的串联电阻限制。这导致NTC的加热，由此该NTC由于其温度性能而降低其电阻。由此，电流连续增加。由于电流以二次幂的方式纳入损耗功率(P＝R x I²)中，因为在变小的NTC电阻的情况下NTC上的损耗功率增加，由此总是进一步加速该加热。由于与单池的热耦合，这可能产生电池上的热点，该热点可能导致热不平衡并且使电储能器300不利地更快速地老化。

提出，抵抗该自加速的升温并且在提到的故障情况下产生电池组的安全状态。为此目的，提出在NTC温度测量电路内布置PTC元件。如果系统由于短路而发热，则PTC也发热。因此，以PTC的自限制性能(电阻随温度增加)对抗NTC的自增强特性(电阻随温度降低)。这有利地产生本质安全的系统，这不需要另外的逻辑、例如微处理器。因此，所提出的保护设备100包括单个的构件、即最小的设计花费，并且由于简单性是成本有利的以及在实现方面是风险低的。

因此，所提出的保护设备100包括呈具有正温度系数的构件(例如PTC)形式的补偿元件31，该补偿元件与电子构件30(例如NTC)串联地切换到电池组的极(例如负极202)上或者接口200的测量触点203上。在“非活跃”的状态中，即在测量触点203上没有短路的情况下，补偿元件31是如此低欧姆的，使得对借助NTC进行的温度测量没有相关影响。为此，为PTC选择如下电阻值：该电阻值相对于相关运行范围中的NTC电阻值而言是小的。由此，尤其是切换阈值(例如超温切断/欠温切断)不应显著地失真。

在“活跃”的状态中，即在测量触点203上存在短路的情况下，根据施加在测量触点203上的电压和所有串联电阻的和，出现平衡状态。在此，在高的温度范围中，PTC的电阻增加明显高于NTC上的电阻下降，因此和电阻增加直到存在平衡。

如此设计该平衡温度，使得对于别的系统部件(典型地，电池组的电池单池)不存在危险。

有利地，补偿元件31通过适合的、在下文中提到的技术措施与NTC热耦合：

-将SMD构件用于待保护的构件30和补偿元件31，所述待保护的构件和所述补偿元件在布局中彼此靠近地布置和/或通过适合的铜分布热耦合

-将具有尽可能低的热电容的构件用于待保护的构件30和补偿元件31

-使用可导热的材料(例如导热膏)，以便在待保护的构件30与补偿元件31之间提供热交换

通过该热耦合实现：“切换”(即实现将PTC驱动到相关的高欧姆范围中的自升温)所需要的最小电流(“Trip Current”，跳闸电流)流动通过呈PTC形式的补偿元件31。PTC越低欧姆，该跳闸电流越高。与NTC的热耦合导致，即使尚未达到跳闸电流，PTC也是热的并且因此是更高欧姆的。这便于在低欧姆的PTC构件的方向上进行构件选择，由此支持：该温度测量不显著地被干扰。

有利地，待保护的元件30和补偿元件31在其电阻温度系数方面相互匹配。在此需要考虑：

-测量路径中的附加的PTC结构元件对温度测量的影响；

-在待防护的故障情况下对PTC的安全的“切换”，即基于充分的电流流动的自升温；

-在待防护的故障情况下的平衡温度，该平衡温度不得对总系统构成危险。

图7示出保护设备100的示意图，该保护设备具有接触元件和由待保护的构件30和补偿元件31构成的串联电路，该待保护的构件和该补偿元件连接在测量触点203与负极202之间。示出负极201与测量触点203之间的可能的短路路径KP。

图8示出根据本发明相互适配的NTC元件和PTC元件的温度上的示例性电阻曲线。可以看到，电子构件30的电阻W随着温度增加而降低，并且在约135℃的情况下保持接近于零。此外可以看到，补偿元件31的电阻W相对于电子构件30的电阻基本上是小的并且随着温度增加而增加。出现的平衡温度与以下温度有关：在该温度的情况下，电子构件30的电阻曲线的负斜率在数值方面相应于补偿元件31的电阻曲线的正斜率，在示例中同样约在135℃的情况下是这种情况。在朝向更高的温度的方向上，这意味着总电阻的升高并且因此意味着出现的损耗功率的降低。

有利地，所提出的保护设备100也可以具有用于分析处理温度测量的控制电子装置(未示出)。

有利地，借助所提出的保护设备100保护的电储能器可以构造为电池组(例如手持式工具机电池组)。

补偿元件31在此可以直接地或者间接地(例如通过开关)与电池组的极202、203连接。

电子构件30与补偿元件31之间的传热电阻优选这样设计，使得由此显著地促进PTC的触发。

图9示出所提出的用于制造用于接入到接口200上的电子构件30的保护设备的方法的原理流程，其中，电储能器接入到接口200上。

在步骤80中，执行构件30到电储能器的极上的附接。

在步骤90中，执行补偿元件31到电储能器300的极201、202与电子构件30之间或者电子构件30与接口200的信号触点203之间的串联连接，其中，补偿元件31具有电阻的正温度系数，并且其中，构件30和补偿元件31相互热耦合。

图13示出所提出的保护设备100的另一种实施方式。单池310a...301n的温度由布置在电储能器300之外的管理设备400的器具借助布置在电储能器300中的、呈NTC温度传感器形式的电子结构元件30检测。然而，由于管理设备400仅用于检测接口200上的电压并且对于本发明而言不重要，因此在此不进一步讨论详细细节。替代地，电子构件30也能够构造为编码电阻。

另外，电储能器300具有监控装置40，该监控装置具有电子装置(例如微控制器)，用于监控单个单池301a...301d。如果监控装置40确定故障，则该监控装置借助与电子构件30串联连接的、呈晶体管形式的电子开关50将电子构件与接口200分离。

可以看到另外的电阻52(“测量电阻”)，该另外的电阻与电子开关50串联连接。监控装置40具有输入端41，该监控装置可以通过该输入端检测测量电阻32上的电压。如果在故障情况下电流流动通过电子构件30、电子开关50和测量电阻32的串联电路，则这在测量电阻32上到达值电压降，该电压降由输入端41上的监控装置40检测。然后，监控装置40将电子开关50切换为锁定，使得所提到的电流流动被中断。

有利地，监控装置40可以将该锁定状态维持最短时间，例如大于1s、特别有利地大于1min。通过这种方式可以有利地避免：电子开关50同时再次被打开，因为在电流被中断的情况下监控装置40的输入端41上的电压几乎是零并且因此被评估为是非关键的。

所提出的保护设备100的特别的优点尤其在于，测量电阻32可以是非常小的并且因此使借助电子构件30进行的真正的温度测量仅在最小的程度上失真。在电储能器300的整个工作温度范围内小于电子构件30的最小值的1％的电阻值是有利的，在电储能器300的整个工作温度范围内小于电子构件30的最小值的0.3％的电阻值是特别有利的。例如，测量电阻32可以是1Ohm，而这样小的电流的保险丝的测量电阻典型地是10Ohm。即，监控装置40不需要能够在正常运行中、而是只需要能够在过电流故障情况下检测通过电子构件30的电流。

由此能够特别有利且简单地实现所提出的保护设备100的该变型。

已知具有输入端的集成电路，所述集成电路设置用于电池电流测量并且在过高的电流的情况下进入到报警状态中。这种类型的集成电路同样适合用于在图13的布置中使用，其中，将监控装置40的电流输入端用作测量输入端。通过电子构件30的过高的电流被这种监控装置40解读为过高的电池电流，这同样导致警报触发。

图14示出所提出的保护设备100的另一种实施方式的原理电路图。能够看到，在该变型中，基于比较器电路33(施密特触发器)的独立电路可以中断通过电子构件30的电流。测量电阻32上的电压降在比较器电路33中触发输出电平改变为接近零V。这将电子开关50的栅极或基极拉到低侧，使得电子开关50不再导电，而与监控装置40的输出端42(警报输出端)无关。

在此，比较器电路33具有正反馈(Mitkopplung)，使得即使测量信号不再施加在输入端上，该比较器电路也维持其状态(即输出为零V)。当在监控装置40上不再有输入端是空闲的和/或监控装置40不具有电流监控时，该变型尤其可以是有意义的。

图15示出所提出的保护设备100的另一种实施方式的原理电路图。当系统设计成在故障情况下桥接呈NTC温度传感器的形式的电子构件30时，尤其可以优选该变型。能够看到与电子构件30串联的保险丝元件34(例如保险丝)，电子开关50与该电子构件并联连接。该保险丝的特别之处在于，该保险丝不需要针对在故障情况下流动通过电子构件30的电流来设计，而是针对更高的电流来设计。在正常运行中不触发保险丝元件34。这是有利的，因为保险丝元件34可以具有低电阻并且在额定运行中使温度测量仅轻微地失真。

设置：监控装置40在正常运行中偶尔地或在定义的短时间内循环地打开电子开关50。优选地，该时间在此选择得这样短，使得附接的管理设备400(工具或者充电器)仍不将这识别为故障。例如，该循环时间可以是50ms。

如果现在在电子构件30的输入触点上存在高电压，该高电压的电流能力不受限制，则电子开关50在这段时间期间释放用于高电流的路径，该高电流适合用于触发或破坏保险丝元件34。

例如，保险丝元件34可以构造为印制导线保险丝(英语：trace fuse，跟踪保险丝)。根据IPC-2221，例如在0.1mm的印制导线宽度的情况下可以在1.1A的情况下导致60℃的温度升高。

在一种替代方案中，保险丝元件34也可以构造为可熔断的电阻器。

图16示出用于运行所提出的用于接入到接口200上的电子构件30的保护设备100的方法的原理流程。

在步骤500中，执行对于电子构件30串联连接的测量电阻上的电压降的检测。

在步骤510中，在逾越电压降的定义的切断阈值的情况下执行对电子构件30的切断。

Claims (13)

1.一种用于接入到电接口(200)上的电子构件(30)的保护设备(100)，所述保护设备具有：

-检测装置(10，20)，所述检测装置用于检测所述电子构件(30)上的电压和/或电流；

-监控装置(40)；

-与所述电子构件(30)串联连接的电子开关(50)，所述电子开关用于，在不允许高的电压施加在所述电子构件(30)上的情况下，将所述电子构件(30)与所述电接口(200)切断，其中，将至少双倍的额定电压检测为不允许高的电压，其中，在所述电子构件(30)上不再检测到不允许高的电压的情况下，借助所述电子开关(50)能够将所述电子结构元件(30)接通到所述接口(200)上。

2.根据权利要求1所述的保护设备(100)，其特征在于，所述电子构件(30)的切断的电阻值是至少约1kΩ至约10kΩ、优选约10kΩ至约500kΩ、还更优选约1MΩ至约10MΩ。

3.根据权利要求1或2所述的保护设备(100)，其特征在于，所述检测装置(10)构造为电压检测装置，其中，所述电压检测装置与所述电子构件(30)并联连接并且与开关装置(50)并联连接。

4.根据上述权利要求中任一项所述的保护设备(100)，其特征在于，所述监控装置(40)构造为施密特触发器。

5.根据权利要求4所述的保护设备(100)，其特征在于，在所述施密特触发器的输出端上设置有用于实现电平的输出级。

6.根据上述权利要求中任一项所述的保护设备(100)，其特征在于，所述电子构件(30)是NTC或者编码电阻。

7.根据上述权利要求中任一项所述的保护设备(100)，其特征在于，所述监控装置(40)构造为微计算机，其中，尤其借助模拟数字转换器执行对检测到的电压的分析处理，其中，通过软件实现对待保护的电子构件(30)的切断和接通。

8.根据上述权利要求中任一项所述的保护设备(100)，其特征在于，借助小信号MOS-FET执行对检测到的电压的分析处理。

9.根据上述权利要求中任一项所述的保护设备(100)，其特征在于，将检测到的电压提供给比较器，所述比较器通过晶体管操控待切换的MOS-FET。

10.根据上述权利要求中任一项所述的保护设备(100)，其特征在于，所述检测装置(10)构造为电流检测装置，所述电流检测装置与所述电子构件(30)串联连接并且与所述电子开关(50)串联连接，其中，测量电压降，其中，设置分立构造的保持电路以用于对检测到的电压的分析处理。

11.根据上述权利要求中任一项所述的保护设备(100)，其特征在于，限制电流的元件与所述电子构件(30)串联连接。

12.根据权利要求11所述的保护设备(100)，其特征在于，所述限制电流的元件是下述元件中的至少一个元件：保护电阻、印制导线、电流源、保险丝、具有定义的触发性能的电阻。

13.一种用于运行用于接入到接口(200)上的电子构件(30)的保护设备(100)的方法，所述方法具有下述步骤：

-检测所述电子构件(30)上的电压和/或电流；和

-在不允许高的电压施加在所述电子构件(30)上的情况下，将所述电子构件(30)与所述电接口(200)切断，其中，将至少双倍的额定电压检测为不允许高的电压，其中，在所述电子构件(30)上不再检测到不允许高的电压的情况下，借助所述电子开关(50)将所述电子结构元件(30)接通到所述接口(200)上。

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