CN208062780U - 具有短路保护功能的电池包保护板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有短路保护功能的电池包保护板，包括：控制模块、电压采样电路、电流采样电路、开关管和熔断器，电池包保护板的正极输出线路连接电池包的正极，电池包保护板的负极输出线路接地，电压采样电路一端连接控制模块，另一端连接电池包；电流采样电路一端连接电池包保护板的负极输出线路，另一端连接控制模块，开关管串联在电池包保护板的正极或负极输出线路上，且开关管受所述控制模块控制，熔断器串联在电池包保护板的正极或负极输出线路上。将熔断器安装在电池包保护板输出接口位置处，当用电器短路时，熔断器熔断，整个输电线路切断，电池包保护板中不存在电流回路，有效避免因用电器短路而引起的安全隐患。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池充放电保护技术领域，特别是一种具有短路保护功能的电池包保护板。
背景技术
目前，锂电池已经广泛的使用在了各大领域，锂电池的使用安全也一直为人们所探讨。若锂电池在使用过程中发生用电器短路，这将带来重大安全隐患，针对于这些情况，大量的锂电保护技术应运而生，使用最广泛的即为充电时使用模拟前端或单节保护IC配合单片机对电芯的单节电压进行时时的监控，另外配合使用保险丝来实现对锂电的在用电器短路时的保护。
但目前市面上有大量的锂电保护板(有保险丝)存在长时间短路会烧毁的风险，具体如图1所示，保险丝安装在芯片接地位置处，保险丝熔断后，芯片的GND与电芯的GND断开，P+和P-长时间短路后，P+的电压会传递给P-，通过线路直至芯片内部，芯片的GND也会被强制拉高，这样就会有电流通过保护IC或模拟前端的内部和电芯检测回路形成一个个小的电流回路，见图1中的各个箭头，采样电阻R1到R10大部分都会过载，随着短路时间的持续，电阻会接连的烧毁，电阻烧毁会有两种结果，开路和短路，若出现短路，则会有更大的电流产生，在电阻持续烧毁和大电流产生过程中，电芯的温度会被持续的拉高，有一定几率会出现着火现象，所以世面上的大多锂电池，当用电器发生异常时，长时间的处于短路状态，都会有几率烧毁。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本实用新型还有一个目的是提供一种具有短路保护功能的电池包保护板，将熔断器安装在电池包保护板输出接口位置处，当短路时，熔断器熔断，整个输电线路切断，电池包保护板中不存在电流回路，解决了因短路而引起的安全隐患。
为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种具有短路保护功能的电池包保护板，包括：控制模块、电压采样电路、电流采样电路、开关管和熔断器，所述电池包保护板的正极输出线路连接电池包的正极，所述电池包保护板的负极输出线路接地，所述电压采样电路一端连接控制模块，另一端连接所述电池包；所述电流采样电路一端连接所述电池包保护板的负极输出线路，另一端连接所述控制模块，所述开关管串联在所述电池包保护板的正极或负极输出线路上，且所述开关管受所述控制模块控制，所述熔断器串联在所述电池包保护板的正极或负极输出线路上。
优选的，所述电池包由多个单节电芯首尾串联而成，每一个所述单节电芯上分别设置有一个所述电压采样电路，所述电压采样电路包括一采样电阻。
优选的，所述电池包保护板的正、负极输出接口设置在电池包保护板的正极、负极输出线路上，其中，电池包保护板的正极输出接口通过所述正极输出线路连接电池包正极，电池包保护板的负极输出接口通过所述负极输出线路接地。
优选的，所述电流采样电路设置在所述电池包保护板负极输出接口的接地线路上。
优选的，所述开关管设置在所述电池包保护板负极输出接口与电流采样电路之间的线路上。
优选的，所述开关管为MOS管。
优选的，所述熔断器设置在所述正极输出线路上，且靠近所述正极输出接口。
优选的，所述熔断器设置在所述负极输出线路上，且靠近所述负极输出接口。
优选的，所述控制模块为保护芯片或者模拟前端配合单片机，所述模拟前端上预留有用于连接单片机的接口线路。
本实用新型至少包括以下有益效果：
1、本实用新型可以在用户使用过程中，有效杜绝因长时间用电器短路造成的风险，特别是避免了因长时间短路而造成电池包烧毁的风险；
2、不仅保护了电池包保护板，且为用户提供了人身安全。
本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是现有电池包保护板的原理结构示意图；
图2是本实用新型电池包保护板的原理结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本实用新型的具有短路保护功能的电池包保护板主要是通过改变传统熔断器的放置位置，通过熔断器位置的合理放置，主要针对在用电器短路时可以提供更有效的保护。
具体的，本实用新型的电池板中的熔断器是放置在整个保护电路输出端，也就是P+或P-位置处，区别与现有技术中，经常放置在电芯正极(B10处)或负极输出线路的接地位置处，本实用新型设置位置处的熔断器起到更有效的保护作用。
本实用新型的技术方案适用于所有带单节电压检测芯片的锂电类保护板。
如图2所示，本实用新型提供一种具有用电器短路保护功能的电池包保护板，本实施例中是锂电池包保护板，包括：控制模块、电压采样电路60、电流采样电路50、开关管Q1和熔断器FUSE1。所述控制模块可以为保护芯片或者模拟前端配合单片机，如果选用模拟前端配合单片机，则在所述模拟前端上预留有用于连接单片机的接口线路30，通过模拟前端采集电芯上的电压信号和输出线路上的电流信号，单片机根据采集的电信号，产生控制开关管Q1的控制信号；当然在本实用新型其他实施例中，若控制模块采用保护芯片时，为了实现更多的功能也可以在保护芯片上预留用于连接单片机的接口线路30。
具体的，电池包保护板的正极输出线路70连接电池包的正极，电池包保护板的负极输出线路80接地，用电器连接在正、负极输出线路之间构成回路，所述电池包保护板正极输出接口P+设置在电池包保护板的正极输出线路70上，所述电池包保护板正极输出接口P-设置在电池包保护板的负极输出线路80上，其中，电池包保护板的正极输出接口P+通过正极输出线路70连接电池包正极，也就是接点B10上，电池包保护板负极输出接口P-通过负极输出线路80接地，控制模块的接地引脚12也连接在该接地点上。
如图2中左侧部分，所述电压采样电路60一端连接控制模块，另一端连接所述电池包上。具体的，所述电池包由单个电芯首尾串联而成，其中，接点B1-B10分别连接每一个单节电芯的正极，接点B1-B10分别通过一电压采样电路60连接至控制模块上的一个引脚，接点B1-B10对应引脚2-11，所述电压采样电路60连接在电芯和控制模块之间，将各个电芯正极上的电压采集至控制模块中，以便实时监控每个单节电芯上的电压。每个电压采样电路上包括一采样电阻，如图中的R1-R10。
所述电流采样电路50一端连接电池包保护板的负极输出线路上，另一端连接所述控制模块，如图2中底部对应的电路，本实施例中，所述电流采样电路50设置在所述电池包保护板负极输出接口P-的接地线路上，电流采样电路50包括两个标准电阻R14和R15，用于采集流经负极输出接口P-的电流，电流采样电路50连接至控制模块的引脚13和15，将采集到的电流信号反馈至控制模块中。
所述开关管Q1串联在所述电池包保护板的正极或负极输出线路上，且所述开关管受所述控制模块控制。本实施例中，所述开关管Q1设置在所述电池包保护板负极输出接口P-与电流采样电路50之间的线路上，用于控制电池包保护板输出线路的通断，所述开关管Q1采用的是MOS管，其栅极与控制模块连接，根据采集到的电芯电压和放电电流来控制MOS管的动作。
所述电池包保护板还通过一电信号采样电路连接所述正极输出线路70，用于采集正极输出线路的电压信号，并将采集到的电压信号一方面反馈给控制模块，另一方面传送给滤波保护电路20，如图2中连接控制模块的顶部电路部分，滤波保护电路20由电容C1、C2和二极管D1构成。所述控制模块上还连接有温度检测电路40，如图2中连接控制模块的右侧下端电路部分，用于检测电池包保护板及电池包的温度信号。
所述熔断器FUSE1串联在靠近电池包保护板的正极或负极输出接口位置处的线路上，本实施例中，熔断器FUSE1可以是保险丝。
第一实施例，如图2所示，所述熔断器FUSE1设置在靠近所述电池包保护板正极输出接口P+所在的正极输出线路上。电池包在给用电器供电过程中，电压采样电路实时采集各个单节电芯上的电压，电流采样电路实时采集放电回路的电流，一旦电压或电流异常，通常采集到电芯上的电压低于放电阈值、或者采集到放电回路中的放电电流过大时，控制模块控制MOS管断开，停止放电。在放电过程中，若P+、P-之间发生短路情况，即用电器短路，触发MOS管断开，保护元器件安全，若此时MOS管损坏，则熔断器FUSE1熔断，保证整个放电回路断开，即使在短路电流冲击下MOS管失效，熔断器FUSE1也能单独保护电池包保护板的安全，熔断器FUSE1熔断后，将回路断开，控制模块上的引脚12接地，从而无法形成内部导通回路，保证了各个元件的安全。
电池包保护板正极输出接口P+直接从保护板上隔离开，电芯的电压无法到达P+，且保护板上的其余电器部分均正常工作，芯片上电且处于合理工作状态，控制模块的GND仍然和电芯GND相连，长时间短路P+和P-不会产生任何电流回路，杜绝风险的产生。
第二实施例，所述熔断器设置在靠近所述电池包保护板负极输出接口P-所在的输出线路上，工作过程和效果与第一实施例一致。
由上所述，通过锂电类保护板上保险丝位置的合理放置，本实用新型可以在用户使用过程中，有效杜绝因长时间短路造成的风险，特别是避免了因长时间短路而造成电池包烧毁的风险，不仅保护了电池包保护板，且为用户提供了人身安全。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种具有短路保护功能的电池包保护板，包括：控制模块、电压采样电路、电流采样电路、开关管和熔断器，其特征在于，所述电池包保护板的正极输出线路连接电池包的正极，所述电池包保护板的负极输出线路接地，所述电压采样电路一端连接控制模块，另一端连接所述电池包；所述电流采样电路一端连接所述电池包保护板的负极输出线路，另一端连接所述控制模块，所述开关管串联在所述电池包保护板的正极或负极输出线路上，且所述开关管受所述控制模块控制，所述熔断器串联在所述电池包保护板的正极或负极输出线路上。
2.如权利要求1所述的具有短路保护功能的电池包保护板，其特征在于，所述电池包由多个单节电芯首尾串联而成，每一个所述单节电芯上分别设置有一个所述电压采样电路，所述电压采样电路包括一采样电阻。
3.如权利要求1所述的具有短路保护功能的电池包保护板，其特征在于，所述电池包保护板的正、负极输出接口设置在电池包保护板的正极、负极输出线路上，其中，电池包保护板的正极输出接口通过所述正极输出线路连接电池包正极，电池包保护板的负极输出接口通过所述负极输出线路接地。
4.如权利要求3所述的具有短路保护功能的电池包保护板，其特征在于，所述电流采样电路设置在所述电池包保护板负极输出接口的接地线路上。
5.如权利要求4所述的具有短路保护功能的电池包保护板，其特征在于，所述开关管设置在所述电池包保护板负极输出接口与电流采样电路之间的线路上。
6.如权利要求5所述的具有短路保护功能的电池包保护板，其特征在于，所述开关管为MOS管。
7.如权利要求1所述的具有短路保护功能的电池包保护板，其特征在于，所述熔断器设置在所述正极输出线路上，且靠近所述正极输出接口。
8.如权利要求1所述的具有短路保护功能的电池包保护板，其特征在于，所述熔断器设置在所述负极输出线路上，且靠近所述负极输出接口。
9.如权利要求1所述的具有短路保护功能的电池包保护板，其特征在于，所述控制模块为保护芯片或者模拟前端配合单片机，所述模拟前端上预留有用于连接单片机的接口线路。
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| CN115810811A (zh) * | 2022-01-07 | 2023-03-17 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电池包主动熔断器控制装置 |
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2018
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