級聯(lián)的電池保護電路及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種級聯(lián)的電池保護電路及系統(tǒng)，電池保護電路包括多個電芯保護單元，每個電芯保護單元包括放電保護輸出端、放電保護輸入端、電流檢測端和負壓檢測端，除最下級電芯保護單元外的每個電芯保護單元通過其電流檢測端接收相鄰的下級電芯保護單元的負壓檢測端輸出的放電過壓保護信號，除最上級電芯保護單元外的每個電芯保護單元在其產(chǎn)生或接收到的放電過壓保護信號任一為異常時進入放電過壓保護狀態(tài)，生成并通過其負壓檢測端輸出放電過壓保護信號給上級電芯保護單元的電流檢測端，隨后轉(zhuǎn)入低功耗模式。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在不增加管腳的基礎上實現(xiàn)了放電過壓保護信號的上傳，使得每個電芯保護單元都可以進入低功耗模式。
【專利說明】級聯(lián)的電池保護電路及系統(tǒng)
【【技術(shù)領域】】
[0001]本發(fā)明涉及一種電源管理電路，特別涉及級聯(lián)的電池保護電路及系統(tǒng)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]鋰離子電池由于具有能量高、電池電壓高、工作穩(wěn)定范圍寬、貯存壽命長等優(yōu)點，已廣泛應用于軍事和民用小型電器中，如移動電話，便攜式計算機、攝像機、照相機等，部分代替了傳統(tǒng)電池。但是因其物理特性，在使用過程中，鋰電池對充電電流、放電電流、電壓及溫度要求很嚴格，一旦超過將在安全上和壽命上產(chǎn)生嚴重后果。因此，鋰離子電池在充放電工作過程中，需要對其過充電電壓、過放電電壓、充電限制電流以及放電限制電流等關鍵參數(shù)進行監(jiān)測和控制，以防止電池過度損耗同時保證使用中的安全。目前單體鋰電池的保護電路已經(jīng)很成熟，但對于多節(jié)串聯(lián)的鋰電池(或者電芯單元)組來說，組建與其匹配的保護電路有一定的難度。
[0003]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的一種級聯(lián)的電池保護系統(tǒng)。所述電池保護系統(tǒng)包括依次串聯(lián)的多個電芯單元V1、V2、Vn、多個電芯保護單元l、2、n、充電開關管MC、放電開關管MD、檢測電阻Rsense、正壓鉗位管MX。每個電芯保護單元包括第一電源端VDD、第二電源端VSS、充電保護輸入端10C、充電保護輸出端C0UT、放電保護輸入端10D、放電保護輸出端D0UT，連接關系如圖1所不。
[0004]在圖1所示的應用中，上級電芯保護單元的放電過壓信號可以被傳遞至下級電芯保護單元，直到被傳遞至最下級電芯保護單元1，實現(xiàn)放電回路的工作控制。在最下級電芯保護單元I輸出信號切斷所述放電開關管MD后，最下級電芯保護單元將會進入低功耗模式，然而此時所有上級電芯保護單`元仍然并未進入低功耗模式。這些未進入低功耗模式的電芯保護單元仍然會消耗較大的電流。
[0005]因此，有必要提供一種改進的技術(shù)方案來克服上述問題。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種電池保護電路和系統(tǒng)，在不增加管腳的基礎上實現(xiàn)了有關放電過壓保護信號的上傳，使得所有的電芯保護單元在出現(xiàn)放電過壓的情況時都可以進入低功耗模式，從而降低了功耗。
[0007]為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種電池保護電路，用于對多個依次串聯(lián)的電芯單元進行保護，其包括多個電芯保護單元，每個電芯保護單元連接在對應的電芯單元的正負極之間，每個電芯保護單元包括放電保護輸出端、放電保護輸入端、電流檢測端和負壓檢測端，除最上級電芯保護單元外的每個電芯保護單元的放電保護輸入端與其相鄰的上級電芯保護單元的放電保護輸出端相連，最上級電芯保護單元的放電保護輸入端連接表示正常的放電過壓保護信號，除最上級電芯保護單元外的每個電芯保護單元的負壓檢測端與其相鄰的上級電芯保護單元的電流檢測端相連，每個電芯保護單元對對應的電芯單元進行放電檢測以得到表示是否異常的當前放電過壓保護信號，除最上級電芯保護單元外的每個電芯保護單元還會通過其放電保護輸入端接收其相鄰的上級電芯保護單元的放電保護輸出端輸出的表示是否異常的上級放電過壓保護信號，除最下級電芯保護單元外的每個電芯保護單元還通過其電流檢測端接收其相鄰的下級電芯保護單元的負壓檢測端輸出的表示是否異常的下級放電過壓保護信號，除最上級電芯保護單元和最下級電芯保護單元外的每個電芯保護單元在當前放電過壓保護信號為異常、上級放電過壓保護信號為異?；蛳录壏烹娺^壓保護信號為異常時進入放電過壓保護狀態(tài)，生成并通過其放電保護輸出端輸出表示異常的放電過壓保護信號給下級電芯保護單元的放電保護輸入端，生成并通過其負壓檢測端輸出表示異常的放電過壓保護信號給上級電芯保護單元的電流檢測端，隨后轉(zhuǎn)入低功耗模式。
[0008]進一步的，最下級電芯保護單元的放電保護輸出端與放電開關管的控制端相連，最下級電芯保護單元的電流檢測端通過檢測電阻與最下級電芯保護單元對應的電芯單元的負極相連，最下級電芯保護單元在當前放電過壓保護信號為異?；蛏霞壏烹娺^壓保護信號為異常時進入放電過壓保護狀態(tài)，生成并通過其放電保護輸出端輸出表示異常的放電過壓保護信號給所述放電開關管，所述放電開關管切斷放電回路，同時生成并通過其負壓檢測端輸出表示異常的放電過壓保護信號給上級電芯保護單元的電流檢測端，隨后所述最下級電芯保護單元進入低功耗模式，最上級電芯保護單元的負壓檢測端懸空或接預定電平，最上級電芯保護單元在當前放電過壓保護信號為異?；蛳录壏烹娺^壓保護信號為異常時進入放電過壓保護狀態(tài)，生成并通過其放電保護輸出端輸出表示異常的放電過壓保護信號給下級電芯保護單元的放電保護輸入端，隨后轉(zhuǎn)入低功耗模式。
[0009]進一步的，所述電池保護電路還包括:設置于相鄰的兩個電芯保護單元之間的上傳電路、設置于下級電芯保護單元中的信號發(fā)送電路及設置于上級電芯保護單元中的信號接收電路，在下級電芯保護單元進入放電過壓保護狀態(tài)時，該下級電芯保護單元的信號發(fā)送電路將所述負壓檢測端的電平拉高至其對應的電芯單元的最高電平，致使所述傳遞電路工作，以將該上級電芯保護單元的電流電測端的電壓拉低至低于其對應的電芯單元的最低電壓，該上級電芯保護單元的信號接收電路在確定其電流檢測端的電壓低于其對應的電芯單元的最低電壓時，認為接收到其相鄰的下級電芯保護單元的負壓檢測端輸出表示異常的下級放電過壓保護信號。
[0010]進一步的，所述上傳電路包括開關管和第一電阻，上級電芯保護單元的電流檢測端通過所述第一電阻連接至其對應的電芯單元的負極，上級電芯保護單元的電流檢測端還連接至所述開關管的第一連接端，所述開關管的第二連接端連接一個節(jié)點，該節(jié)點的電壓低于下級電芯保護單元對應的電芯單元的最高電壓，所述開關管的控制端連接至下級電芯保護單元的負壓檢測端，在下級電芯保護單元的信號發(fā)送電路將所述負壓檢測端的電平拉高至其對應的電芯單元的最高電平時，所述開關管導通，致使上級電芯保護單元的電流檢測端的電壓低于上級電芯保護單元對應的電芯單元的最低電壓。
[0011]進一步的，所述開關管為NMOS晶體管，所述NMOS晶體管的漏極作為開關管的第一連接端，源極作為第二連接端，柵極作為開關管的控制端，下級電芯保護單元對應的電芯單元的最高電壓與所述開關管的第二連接端連接的節(jié)點的電壓的差值超過所述NMOS晶體管的導通閾值電壓。
[0012]進一步的，所述上傳電路包括還包括第二電阻，所述上級電芯保護單元的電流檢測端通過第二電阻連接至所述開關管的第一連接端。
[0013]進一步的，每個電芯單元包括有多個依次串聯(lián)的電芯。
[0014]進一步的，每個電芯保護單元包括充電保護輸出端和充電保護輸入端，除了最上級電芯保護單元外的每個電芯保護單元的充電保護輸入端與其相鄰的上一級電芯保護單元的充電保護輸出端相連，最上級電芯保護單元的充電保護輸入端連接表示正常的充電保護信號，最下級電芯保護單元的充電保護輸出端與充電保護開關的控制端相連，充電開關管、放電開關管依次連接于負載和檢測電阻之間。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種電池保護系統(tǒng)，其包括電池組、開關組合電路和電池保護電路，所述電池組包括多個依次串聯(lián)的電芯單元，最上級電芯單元的一個連接端與第一外部連接端相連，最下級電芯單元的一個連接端依次通過檢測電阻、所述開關組合電路連接于第二外部連接端，所述開關組合電路包括串聯(lián)的充電開關管和放電開關管，所述電池保護電路用于對多個依次串聯(lián)的電芯單元進行保護，其包括多個電芯保護單元,每個電芯保護單元連接在對應的電芯單元的正負極之間，每個電芯保護單元包括放電保護輸出端、放電保護輸入端、電流檢測端和負壓檢測端，除最上級電芯保護單元外的每個電芯保護單元的放電保護輸入端與其相鄰的上級電芯保護單元的放電保護輸出端相連，最上級電芯保護單元的放電保護輸入端連接表示正常的放電過壓保護信號，除最上級電芯保護單元外的每個電芯保護單元的負壓檢測端與其相鄰的上級電芯保護單元的電流檢測端相連，每個電芯保護單 元對對應的電芯單元進行放電檢測以得到表示是否異常的當前放電過壓保護信號，除最上級電芯保護單元外的每個電芯保護單元還會通過其放電保護輸入端接收其相鄰的上級電芯保護單元的放電保護輸出端輸出的表示是否異常的上級放電過壓保護信號，除最下級電芯保護單元外的每個電芯保護單元還通過其電流檢測端接收其相鄰的下級電芯保護單元的負壓檢測端輸出的表示是否異常的下級放電過壓保護信號，除最上級電芯保護單元和最下級電芯保護單元外的每個電芯保護單元在當前放電過壓保護信號為異常、上級放電過壓保護信號為異?；蛳录壏烹娺^壓保護信號為異常時進入放電過壓保護狀態(tài)，生成并通過其放電保護輸出端輸出表示異常的放電過壓保護信號給下級電芯保護單元的放電保護輸入端，生成并通過其負壓檢測端輸出表示異常的放電過壓保護信號給上級電芯保護單元的電流檢測端，隨后轉(zhuǎn)入低功耗模式。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的電池保護電路及系統(tǒng)中，通過相鄰的兩個電芯保護單元的電流檢測端和負壓檢測端來實現(xiàn)充電過壓信號的上傳，在不增加管腳的基礎上實現(xiàn)了有關放電過壓保護信號的上傳，使得所有的電芯保護單元在出現(xiàn)放電過壓的情況時都可以進入低功耗模式，從而降低了功耗，克服了背景中所提到的問題。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。其中:
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的電池保護系統(tǒng)的電路示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明中的電池保護系統(tǒng)在一個實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。【【具體實施方式】】
[0020]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0021]此處所稱的“一個實施例”或“實施例”是指可包含于本發(fā)明至少一個實現(xiàn)方式中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個實施例中”并非均指同一個實施例，也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。除非特別說明，本文中的連接、相連、相接的表示電性連接的詞均表示直接或間接電性相連。本文中的η為大于等于2的自然數(shù)，多個表示兩個或者兩以上，文中的連接、相接、串聯(lián)等詞可以理解為間接或者直接的連接相接、串聯(lián)。
[0022]請參考圖2所示，其為本發(fā)明中的電池保護系統(tǒng)在一個實施例中的結(jié)構(gòu)框圖。該電池保護系統(tǒng)包括多個依次串聯(lián)的電芯單元V1、V2、V3和Vn、放電開關管MD、充電開關管MC、檢測電阻Rsense、電池保護電路200。電池保護電路200包括多個電芯保護單元1、2、3和η。最上級電芯單元Vn的一個連接端作為第一外部連接端與負載電阻RL的一端相連，最下級電芯單元Vl的一個連接端依次通過檢測電阻、放電開關管MD和充電開關管MC與第二外部連接端相連，該第二外部連接端與負載電阻RL的另一端相連。放電開關管MD和充電開關管MC形成開關組合電路，依次串聯(lián)的電芯單元V1、V2、V3和Vn形成電池組。
[0023]在一個實施例中，如圖2所示，每個電芯單元包括有多個依次串聯(lián)的電芯，每個電芯的正極和負極都與所述電芯單元對應的電芯保護單元的相應連接端相連(未示出)，這部分屬于現(xiàn)有公知的內(nèi)容，因此在圖2中并未示出。
[0024]每個電芯保護單元1、2、3和η連接在對應的電芯單元V1、V2、V3和Vn的正負極之間，比如電芯保護單元I連接在電芯單元I的正負極之間，電芯保護單元η連接在電芯單元η的正負極之間等等。每個電芯保護單元包括有第一電源端VDD、第二電源端VSS，其中第一電源端VDD與對應 的電芯單元的正極相連，第二電源端VSS與對應的電芯單元的負極相連，各個電芯保護單元也是相互串聯(lián)的關系。為了表述清楚，與最上級電芯單元Vn對應的電芯保護單元η被稱為最上級電芯保護單元,與最下級電芯單元Vl對應的電芯保護單元I被稱為最下級電芯保護單元。
[0025]每個電芯保護單元1、2、3和η還包括放電保護輸出端D0UT、放電保護輸入端10D、充電保護輸出端C0UT、充電保護輸入端10C、電流檢測端VL、負壓檢測端VM。
[0026]除最上級電芯保護單元η外的每個電芯保護單元的放電保護輸入端IOD與其相鄰的上一級電芯保護單元的放電保護輸出端DOUT相連，比如電芯保護單元I的放電保護輸入端IOD與電芯保護單元2的放電保護輸出端DOUT相連。最上級電芯保護單元的放電保護輸入端連接表示正常(即非放電過壓或非異常)的放電過壓保護信號。最下級電芯保護單元I的放電保護輸出端DOUT與放電開關管MD的控制端相連，在最下級電芯保護單元I通過所述放電保護輸出端DOUT輸出表示異常(即放電過壓)的放電過壓保護信號時，所述放電開關管MD切斷放電回路。
[0027]除了最上級電芯保護單元η外的每個電芯保護單元的充電保護輸入端IOC與其相鄰的上一級電芯保護單元的充電保護輸出端COUT相連，比如電芯保護單元I的充電保護輸入端IOC與電芯保護單元2的充電保護輸出端COUT相連，最上級電芯保護單元η的充電保護輸入端連接表示正常的充電保護信號，最下級電芯保護單元I的充電保護輸出端COUT與充電保護開關的控制端相連。在最下級電芯保護單元I通過所述充電保護輸出端COUT輸出表示異常(即充電過壓或充電過流)的充電保護信號時，所述充電開關管MC切斷充電回路。
[0028]最下級電芯保護單元I的電流檢測端VL通過檢測電阻Rsense與最下級電芯保護單元I對應的電芯單元Vl的負極相連。電芯保護單元I的電流檢測端VL的電壓反映流過檢測電阻的電流的大小，可以進行充電過流和放電過流的檢測。為了使得放電過壓保護信號可以上傳，可以利用電芯保護單元中的負壓檢測端VM和電流檢測端VL來進行信號傳遞，在一個實施例中，除最上級電芯保護單元η外的每個電芯保護單元的負壓檢測端VM與其相鄰的上一級電芯保護單元的電流檢測端VL相連，最上級電芯保護單元η的負壓檢測端VM懸空或接預定電平(比如對應的電芯單元的電源電壓VDD)。
[0029]每個電芯保護單元1、2、3和η對對應的電芯單元V1、V2、V3和Vn進行放電檢測以得到表示該對應的電芯單元V1、V2、V3和Vn是否異常(是否放電過壓)的當前放電過壓保護信號。此外，除最上級電芯保護單元η外的每個電芯保護單元還會通過其放電保護輸入端IOD接收其相鄰的上級電芯保護單元的放電保護輸出端輸出的表示是否異常的上級放電過壓保護信號，比如電芯保護單元I通過其放電保護輸入端IOD接收其相鄰的上級電芯保護單元2的放電保護輸出端輸出的上級放電過壓保護信號，該上級放電過壓保護信號表示電芯保護單元2是否進入放電過壓保護狀態(tài)(即是否放電過壓或是否異常)。最上級電芯保護單元η的放電保護輸入端IOD連接表示正常的充電保護信號，也就是說該放電保護輸入端IOD對放電過壓保護不起作用。在本文中，表示異常的放電過壓保護信號或放電過壓保護信號為異常就意味著為該放電過壓保護信號表示放電過壓，表示非異常(即正常)的放電過壓保護信號或放電過壓保護信號為非異常就代表著該放電過壓保護信號表示非放電過壓。
[0030]另外，除最下級電芯保護單元I外的每個電芯保護單元還通過其電流檢測端VL接收其相鄰的下級電芯保護單元的負壓檢測端VM輸出的表示是否異常的下級放電過壓保護信號，比如電芯保護單元3會通過其電流檢測端VL接收其相鄰的下級電芯保護單元2的負壓檢測端VM輸出的下級放電過壓保護信號，該下級放電過壓保護信號表示電芯保護單元I是否進入放電過壓保護狀態(tài)(即是否放電過壓或是否異常)。如上所述，最下級電芯保護單元I的電流檢測端VL通過檢測電阻Rsense與最下級電芯保護單元I對應的電芯單元Vl的負極相連，以進行電流檢測。
[0031]總結(jié)來講，中間級電芯保護單元(除最上級電芯保護單元和最下級電芯保護單元外的電芯保護單元)中會有當前放電過壓保護信號、上級放電過壓保護信號和下級放電過壓保護信號，最上級電芯保護單元η中只有當前放電過壓保護信號和下級放電過壓保護信號，最下級電芯保護單元η中只有當前放電過壓保護信號和上級放電過壓保護信號。不論如何，對于每個電芯保護單元來說，其在當前放電過壓保護信號為異常、上級放電過壓保護信號為異?；蛳录壏烹娺^壓保護信號為異常時進入放電過壓保護狀態(tài)。
[0032]在進入放電過壓狀態(tài)后，除最下級電芯保護單元外的每個電芯保護單元會生成并通過其放電保護輸出端DOUT輸出表示異常的放電過壓保護信號給下級電芯保護單元的放電保護輸入端，而最下級電芯保護單元會生成并通過其放電保護輸出端DOUT輸出表示異常的放電過壓保護信號給所述放電開關管MD的控制端。在進入放電過壓狀態(tài)后，除最上級電芯保護單元外的每個電芯保護單元會生成并通過其負壓檢測端VM輸出表示異常的放電過壓保護信號給上級電芯保護單元的電流檢測端VL，最上級電芯保護單元的負壓檢測端VM將不再向上傳遞放電過壓信號。在將所述放電過壓保護信號向上傳遞和/或向下傳遞之后，該電芯保護單元轉(zhuǎn)入低功耗模式，最上級電芯保護單元可以不將所述放電過壓保護信號向上傳遞就進入低功耗模式。
[0033]綜上所述，各個電芯保護單元的放電保護輸入端IOD和放電保護輸出端DOUT搭建了放電過壓保護信號的下傳通路，實現(xiàn)了放電過壓保護信號的向下傳遞，而各個電芯保護單元的負壓檢測端VM和電流檢測端VL搭建了放電過壓保護信號的上傳通路，實現(xiàn)了放電過壓保護信號的向上傳遞。這樣在不增加電芯保護單元的引腳的情況下，在任何一個電芯保護單元進入放電過壓保護狀態(tài)后，可以使得所有其他的電芯保護單元都能夠進入放電過壓保護狀態(tài)，進一步的使得所有電芯保護單元都進入低功耗模式，降低了功耗。
[0034]需要說明的是，本發(fā)明中的上級和下級的表述都是相對的，比如相對于電芯保護單元2來說，電芯保護單元I就是電芯保護單元2的下級電芯保護單元,而電芯保護單元3就是電芯保護單元2的上級電芯保護單元。就兩個相鄰的電芯保護單元而言，其中的一個為上級電芯保護單元，另一個為下級電芯保護單元，比如以相鄰的電芯保護單元I和2為例，電芯保護單元I就被稱為下級電芯保護單元，電芯保護單元2就被稱為上級電芯保護單元。與充電開關管MC和放電開關管MD相連接的電芯保護單元被稱為最下級電芯保護單元。
[0035]在一個實施例中，如圖2所示，所述電池保護電路200還包括有設置于相鄰的兩個電芯保護單元之間的上傳電路211、212、21n-l、設置于下級電芯保護單元中的信號發(fā)送電路(未圖示)及設置于上級電芯保護單元中的信號接收電路(未圖示)。對于相鄰的電芯保護單元來說，以相鄰的電芯保護單元I和2為例進行介紹，在下級電芯保護單元I進入放電過壓保護狀態(tài)時，該下級電芯保護單元I的信號發(fā)送電路將所述負壓檢測端VM的電平拉高至其對應的電芯單元I的最高電平VDD，致使所述傳遞電路211工作，以將該上級電芯保護單元2的電流檢測端VL的電壓拉低至低于其對應的電芯單元2的最低電壓VSS，該上級電芯保護單元2的信號接收電路在確定其電流檢測端VL的電壓低于其對應的電芯單元2的最低電壓VSS時，認為接收到其相鄰的下級電芯保護單元I的負壓檢測端VM輸出的表示異常的下級放電過壓保護信號。
[0036]優(yōu)選的，所述上傳電路包括開關管Ml、M2、Mn-1、第一電阻Rl1、R21、R(η-1) I，第二電阻R12、R22、R(n-1)2。所述開關管可以為NMOS晶體管，所述NMOS晶體管的漏極作為開關管的第一連接端，源極作為第二連接端，柵極作為開關管的控制端。仍然以相鄰的電芯保護單元I和2為例進行介紹，上級電芯保護單元2的電流檢測端VL通過所述第一電阻Rll連接至其對應的電芯單元I的負極，上級電芯保護單元2的電流檢測端還通過電阻R12連接至所述開關管Ml的第一連接端，所述開關管Ml的第二連接端連接一個節(jié)點NI，該節(jié)點NI的電壓低于下級電芯保護單元I對應的電芯單元I的最高電壓VDD，具體的，下級電芯保護單元I對應的電芯單元I的最高電壓與所述開關管Ml的第二連接端連接的節(jié)點NI的電壓的差值超過所述NMOS晶體管的導通閾值電壓VTH。所述開關管Ml的控制端連接至下級電芯保護單元I的負壓檢測端VM，在下級電芯保護單元I的信號發(fā)送電路將所述負壓檢測端VM的電平拉高至其對應的電芯單元I的最高電平VDD時，所述開關管Ml導通，致使上級電芯保護單元2的電流檢測端VL的電壓低于上級電芯保護單元2對應的電芯單元2的最低電壓VSS。
[0037]在具體的實施例中，該上級電芯保護單元的信號接收電路可以是一個電壓比較器，其比較其電流檢測端VL的電壓和其第二電源端VSS的電壓，在其電流檢測端VL的電壓低于其第二電源端VSS的電壓，則認為接收到其相鄰的下級電芯保護單元的負壓檢測端VM輸出的表示異常的下級放電過壓保護信號。該下級電芯保護單元I的信號發(fā)送電路可以是一個電壓拉高電路，在該下級電芯保護單元I進入放電過壓保護狀態(tài)后，該電壓拉高電路將負壓檢測端VM的電壓拉高至該下級電芯保護單元I對應的電芯單元I的最高電壓。
[0038]在一個改變的實施例中，可以省略掉所述上傳電路中的第二電阻，同樣可以達到相同的目的。
[0039]在一個實施例中，所述放電開關管MD為第一 NMOS晶體管，所述充電開關管為第二NMOS晶體管，第一 NMOS晶體管的源極經(jīng)過所述檢測電阻Rsense與電芯單元Vl的負極相連，其漏極與第二 NMOS晶體管的漏極相連，第二 NMOS晶體管的源極與負載電阻RL相連，第一 NMOS晶體管M的襯體與其源極相連，第二 NMOS晶體管的襯體與其源極相連。最下級電芯保護單元I的負壓檢測端VM還通過一個正壓鉗位管MX與所述充電開關管MC的源極相連，所述正壓鉗位管MX的柵極與電芯單元Vl的正極相連。
[0040]本發(fā)明中的在本發(fā)明中，“連接”、相連、“連”、“接”等表示電性相連的詞語，如無特別說明，則表示直接或間接的電性連接?！胺钱惓！币部梢苑Q之為正常。
[0041]需要指出的是，熟悉該領域的技術(shù)人員對本發(fā)明的【具體實施方式】所做的任何改動均不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍。相應地，本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于前述【具體實施方式】。
【權(quán)利要求】
1.一種電池保護電路，用于對多個依次串聯(lián)的電芯單元進行保護，其特征在于，其包括多個電芯保護單元， 每個電芯保護單元連接在對應的電芯單元的正負極之間， 每個電芯保護單元包括放電保護輸出端、放電保護輸入端、電流檢測端和負壓檢測端，除最上級電芯保護單元外的每個電芯保護單元的放電保護輸入端與其相鄰的上級電芯保護單元的放電保護輸出端相連，最上級電芯保護單元的放電保護輸入端連接表示正常的放電過壓保護信號，除最上級電芯保護單元外的每個電芯保護單元的負壓檢測端與其相鄰的上級電芯保護單元的電流檢測端相連， 每個電芯保護單元對對應的電芯單元進行放電檢測以得到表示是否異常的當前放電過壓保護信號，除最上級電芯保護單元外的每個電芯保護單元還會通過其放電保護輸入端接收其相鄰的上級 電芯保護單元的放電保護輸出端輸出的表示是否異常的上級放電過壓保護信號，除最下級電芯保護單元外的每個電芯保護單元還通過其電流檢測端接收其相鄰的下級電芯保護單元的負壓檢測端輸出的表示是否異常的下級放電過壓保護信號， 除最上級電芯保護單元和最下級電芯保護單元外的每個電芯保護單元在當前放電過壓保護信號為異常、上級放電過壓保護信號為異?；蛳录壏烹娺^壓保護信號為異常時進入放電過壓保護狀態(tài)，生成并通過其放電保護輸出端輸出表示異常的放電過壓保護信號給下級電芯保護單元的放電保護輸入端，生成并通過其負壓檢測端輸出表示異常的放電過壓保護信號給上級電芯保護單元的電流檢測端，隨后轉(zhuǎn)入低功耗模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池保護電路，其特征在于，最下級電芯保護單元的放電保護輸出端與放電開關管的控制端相連，最下級電芯保護單元的電流檢測端通過檢測電阻與最下級電芯保護單元對應的電芯單元的負極相連，最下級電芯保護單元在當前放電過壓保護信號為異?；蛏霞壏烹娺^壓保護信號為異常時進入放電過壓保護狀態(tài)，生成并通過其放電保護輸出端輸出表示異常的放電過壓保護信號給所述放電開關管，所述放電開關管切斷放電回路，同時生成并通過其負壓檢測端輸出表示異常的放電過壓保護信號給上級電芯保護單元的電流檢測端，隨后所述最下級電芯保護單元進入低功耗模式， 最上級電芯保護單元的負壓檢測端懸空或接預定電平，最上級電芯保護單元在當前放電過壓保護信號為異?；蛳录壏烹娺^壓保護信號為異常時進入放電過壓保護狀態(tài)，生成并通過其放電保護輸出端輸出表示異常的放電過壓保護信號給下級電芯保護單元的放電保護輸入端，隨后轉(zhuǎn)入低功耗模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池保護電路，其特征在于，其還包括:設置于相鄰的兩個電芯保護單元之間的上傳電路、設置于下級電芯保護單元中的信號發(fā)送電路及設置于上級電芯保護單元中的信號接收電路， 在下級電芯保護單元進入放電過壓保護狀態(tài)時，該下級電芯保護單元的信號發(fā)送電路將所述負壓檢測端的電平拉高至其對應的電芯單元的最高電平，致使所述傳遞電路工作，以將該上級電芯保護單元的電流電測端的電壓拉低至低于其對應的電芯單元的最低電壓， 該上級電芯保護單元的信號接收電路在確定其電流檢測端的電壓低于其對應的電芯單元的最低電壓時，認為接收到其相鄰的下級電芯保護單元的負壓檢測端輸出表示異常的下級放電過壓保護信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池保護電路，其特征在于，所述上傳電路包括開關管和第一電阻， 上級電芯保護單元的電流檢測端通過所述第一電阻連接至其對應的電芯單元的負極，上級電芯保護單元的電流檢測端還連接至所述開關管的第一連接端，所述開關管的第二連接端連接一個節(jié)點，該節(jié)點的電壓低于下級電芯保護單元對應的電芯單元的最高電壓，所述開關管的控制端連接至下級電芯保護單元的負壓檢測端， 在下級電芯保護單元的信號發(fā)送電路將所述負壓檢測端的電平拉高至其對應的電芯單元的最高電平時，所述開關管導通，致使上級電芯保護單元的電流檢測端的電壓低于上級電芯保護單元對應的電芯單元的最低電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池保護電路，其特征在于，所述開關管為NMOS晶體管，所述NMOS晶體管的漏極作為開關管的第一連接端，源極作為第二連接端，柵極作為開關管的控制端，下級電芯保護單元對應的電芯單元的最高電壓與所述開關管的第二連接端連接的節(jié)點的電壓的差值超過所述NMOS晶體管的導通閾值電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池保護電路，其特征在于，所述上傳電路包括還包括第二電阻，所述上級電芯保護單元的電流檢測端通過第二電阻連接至所述開關管的第一連接端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池保護電路，其特征在于，每個電芯單元包括有多個依次串聯(lián)的電芯。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池保護電路，其特征在于，每個電芯保護單元包括充電保護輸出端和充電保護輸入端， 除了最上級電芯保護單元外的每個電芯保護單元的充電保護輸入端與其相鄰的上一級電芯保護單元的充電保護輸出端相連，最上級電芯保護單元的充電保護輸入端連接表示正常的充電保護信號，最下級電芯保護單元的充電保護輸出端與充電保護開關的控制端相連，充電開關管、放電開關管依次連`接于負載和檢測電阻之間。
9.一種電池保護系統(tǒng)，其特征在于，其包括電池組、開關組合電路和電池保護電路， 所述電池組包括多個依次串聯(lián)的電芯單元，最上級電芯單元的一個連接端與第一外部連接端相連，最下級電芯單元的一個連接端依次通過檢測電阻、所述開關組合電路連接于第二外部連接端， 所述開關組合電路包括串聯(lián)的充電開關管和放電開關管， 所述電池保護電路為如權(quán)利要求1-8任一所述的電池保護電路。
【文檔編號】H02H7/18GK103855689SQ201410124389
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】張勇, 王釗, 尹航, 張漢儒 申請人:無錫中星微電子有限公司