可充电电池保护设备

技术领域

本发明涉及一种用于保护包括至少一个可充电电池单元的可充电电池组免受可充电电池组的至少一条线路中的过电压的保护设备。

此外，本发明涉及一种用于保护可充电电池组免受过电压的方法，其中，该可充电电池组包括至少一个可充电电池单元和保护设备，该保护设备包括：安全装置，该安全装置包括至少一个安全件；短路线路，该短路线路用于通过所述至少一个安全件使所述至少一个可充电电池单元选择性地短路；监测装置，该监测装置包括至少一个电压比较器和至少一个开关，所述至少一个开关用于选择性地闭合该短路线路。

背景技术

可充电电池组(被称为可充电电池)原则上从现有技术中已知。现代可充电电池组配备有保护设备，以便保护可充电电池组中存在的可充电电池单元免受过高电压值。然而，从现有技术中已知的用于保护可充电电池组免受过电压的这种保护设备通常具有相对大、复杂且昂贵的问题。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于保护包括至少一个可充电电池单元的可充电电池组免受过电压的保护设备以及一种用于保护包括至少一个可充电电池单元的可充电电池组免受过电压的方法，以便解决上述问题。

该目的通过一种用于保护包括至少一个可充电电池单元的可充电电池组免受该可充电电池组的至少一条线路中的过电压的保护设备来实现。

根据本发明，该保护设备包括：安全装置，该安全装置包括至少一个安全件；短路线路，该短路线路用于通过所述至少一个安全件使所述至少一个可充电电池单元选择性地短路；以及监测装置，该监测装置包括至少一个电压比较器和至少一个开关，所述至少一个电压比较器用于探测由该监测装置检测到的电压值超过电压阈值，所述至少一个开关用于，当由该电压比较器检测到的电压值在预定的持续时间内超出该电压阈值一预定的电压值时，选择性地闭合该短路线路，使得流过所述至少一个安全件的电流超过所述至少一个安全件的短路电流值，由此所述至少一个安全件使可充电电池组的所述至少一个线路中断。短路电流值也可以称为额定电流或额定电流值。

根据一个有利构型，所述至少一个安全件可以被配置为熔断式安全件。

根据另一个有利构型，保护设备可以包括印刷电路板，该印刷电路板具有至少一个通孔，以用于将安全装置与监测装置热分离。印刷电路板的导热性可以由通孔中断或至少降低。

根据另一个有利的构型，所述至少一个开关可以被配置为晶体管。

根据另一个有利的构型，可以为每个安全件提供至少一个开关。

根据另一个有利的构型，安全装置可以被定位在可充电电池组的正极线路中或负极线路中。

该目的同样通过一种用于保护可充电电池组免受过电压的方法来实现，其中，该可充电电池组包括：至少一个可充电电池单元；安全装置，该安全装置包括至少一个安全件；短路线路，该短路线路用于通过所述至少一个安全件使所述至少一个可充电电池单元选择性地短路；监测装置，该监测装置包括至少一个电压比较器以及至少一个开关，所述至少一个开关用于选择性地闭合该短路线路。

根据本发明，该方法至少包括以下方法步骤：

——借助于电压比较器探测由监测装置检测到的电压值超过电压阈值，以及

——当由电压比较器检测到的电压值在预定的持续时间内超出电压阈值一预定的电压值时，闭合该短路线路，使得流过所述至少一个安全件的电流超过所述至少一个安全件的短路电流值，由此所述至少一个安全件使可充电电池组的所述至少一个线路中断。

附图说明

进一步优点从以下对附图的描述中得出。在附图中示出了本发明的不同的示例性实施例。附图、说明书、以及权利要求包含许多组合的特征。本领域技术人员将方便地还单独地考虑这些特征并将它们进行组合以产生有利的进一步组合。

在附图中，相同的部件和相同类型的部件由相同的附图标记来标示。在附图中：

图1示出了根据本发明的根据第一构型的保护设备的示意性电路图；

图2示出了根据本发明的根据第二构型的保护设备的另一个示意性电路图；

图3示出了根据本发明的保护设备的详细视图，该保护设备具有安全装置、监测装置、和一个通孔；

图4示出了根据本发明的保护设备的详细视图，该保护设备具有安全装置、监测装置、和两个通孔。

具体实施方式

图1示出了可充电电池组1的示意性视图，该可充电电池组包括多个可充电电池单元2和根据本发明的用于保护可充电电池组1免受过电压的保护设备3的第一实施例。可充电电池组1也可以被称为可充电电池或电池。此外，可充电电池单元2也可以被称为次级单元。

在这种情况下，可充电电池组1可以用于向工具机提供电能。工具机可以是例如钻孔机、起子机、锯、研磨机等。工具机未在图中示出。

在这种情况下，保护设备3基本上包括安全装置4、短路线路5和监测装置6。

如图1所示，保护设备3可以被定位在可充电电池组1的正极线路7中或负极线路8中。根据另一个构型(未示出)，可以在可充电电池组的正极线路7和负极线路8中分别定位一个保护设备4。

安全装置4又包括第一安全件4a和第二安全件4b。如图所示，第一安全件4a和第二安全件4b彼此并联连接。第一安全件4a和第二安全件4b被配置为熔断式安全件。然而，任何其他合适类型的过电流保护装置也可以用于安全件4a、4b的构型。

根据一个替代性构型，安全装置4还可以包括多于或少于两个的安全件。在这种情况下，各安全件可以并联地或也可以串联地互连。

如图所示，监测装置6基本上包括电压比较器10、第一开关11、和第二开关12。在这里，第一开关11和第二开关12都分别以晶体管的形式配置。应当注意，根据监测装置6的一个有利构型，为每个安全件4a、4b提供开关11、12。然而，根据监测装置6的另一个替代性构型也可以规定，仅仅包括用于第一安全件和第二安全件4a、4b的唯一的开关11、12。然而，根据这种构型，一个开关11、12也可以被指配给两个以上的安全件4a、4b。然而，根据监测装置6的另一个替代性构型可以规定，为仅仅一个唯一的安全件4a、4b设置两个或更多个开关11、12。如果短路电流具有或可能具有相对高的值，并且担心唯一的开关11、12不能承受高短路电流并且可能毁坏，则监测装置6的这种构型特别有利。

然而，使用至少一个开关11、12是绝对必要的。然而，关于开关11、12和安全件4a、4b之间的数量比率应当注意，开关11、12的数量必须至少与安全件4a、4b的数量相应。与安全件4a、4b相比更多数量的开关11、12在这里总是可能的。

监测装置6尤其是但不完全是设置用于监测在可充电电池或可充电电池单元2中存在的电压值。为此目的，电压比较器10与可充电电池单元一起与第一安全件和第二安全件4a、4b连接，并用于确定可充电电池单元2中存在的电压超过预定的电压阈值。

短路线路5是短路电路的一部分，并且用于使可充电电池单元2短路。如特别是在图3和图4中所示，短路线路5经由第一开关11与第一安全件4a连接，并经由第二开关12与第二安全件4b连接。

第一开关11和第二开关12都分别与电压比较器10连接，并且用于选择性地闭合或连接短路线路5，由此可充电电池单元2相应地通过第一安全件4a或第二安全件4b被短路。由于可充电电池单元2借助于短路线路5被短路，电流可以流过第一安全件或第二安全件4a、4b，所述电流超过相应的安全件4a、4b的短路电流值，使得被配置为熔断式安全件的安全件4a、4b熔断并且电力线路L中断。

如果例如由于可充电电池组1的故障，过高的电流流过第一安全件和/或第二安全件4a、4b，则第一安全件和/或第二安全件11、12中存在的电压相应地升高。与第一安全件和第二安全件4a、4b连接的电压比较器10将可充电电池单元2中存在的电压值与为此目的存储在电压比较器10中的预定的电压阈值进行比较。当可充电电池单元2中存在的电压值在预定的持续时间内超过预定的电压阈值一预定的值时，电压比较器10向第一开关11和/或第二开关12发送相应的信号。通过由电压比较器10发送的信号，例如第一开关11闭合，使得借助于短路线路5可充电电池单元2通过第一安全件4a被短路。通过短路，流过第一安全件4a的电流的值上升高于第一安全件4a的短路电流值，使得被配置为熔断式安全件的安全件熔断。

如从图3可以获悉，保护设备3包括具有长形通孔DB的印刷电路板LP。通孔DB也可以被称为印刷电路板LP中的留空部，并且用于将安全装置4与监测装置6进行热分离。通过印刷电路板LP的呈通孔DB形式的中断，较少的热量从安全件传导到热敏电压比较器。换言之：通孔用作安全装置4与监测装置6之间的边界。

在印刷电路板LP的长度为30mm和高度为10mm时，通孔DB具有的宽度约为1mm和长度约为7mm。

如图4所示，印刷电路板LP还可以具有被配置为留空部的第一通孔和第二通孔DB。根据一个替代性实施例(图中未示出)，印刷电路板LP还可以包括两个以上的通孔DP。