级联的电池保护电路及系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种级联的电池保护电路及系统，电池保护电路包括多个电芯保护单元，每个电芯保护单元包括放电保护输出端、放电保护输入端、电流检测端和负压检测端，除最下级电芯保护单元外的每个电芯保护单元通过其电流检测端接收相邻的下级电芯保护单元的负压检测端输出的放电过压保护信号，除最上级电芯保护单元外的每个电芯保护单元在其产生或接收到的放电过压保护信号任一为异常时进入放电过压保护状态，生成并通过其负压检测端输出放电过压保护信号给上级电芯保护单元的电流检测端，随后转入低功耗模式。与现有技术相比，本实用新型专利技术在不增加管脚的基础上实现了放电过压保护信号的上传，使得每个电芯保护单元都可以进入低功耗模式。

【技术实现步骤摘要】
级联的电池保护电路及系统【
】本技术涉及一种电源管理电路，特别涉及级联的电池保护电路及系统。【
技术介绍
】锂离子电池由于具有能量高、电池电压高、工作稳定范围宽、贮存寿命长等优点，已广泛应用于军事和民用小型电器中，如移动电话，便携式计算机、摄像机、照相机等，部分代替了传统电池。但是因其物理特性，在使用过程中，锂电池对充电电流、放电电流、电压及温度要求很严格，一旦超过将在安全上和寿命上产生严重后果。因此，锂离子电池在充放电工作过程中，需要对其过充电电压、过放电电压、充电限制电流以及放电限制电流等关键参数进行监测和控制，以防止电池过度损耗同时保证使用中的安全。目前单体锂电池的保护电路已经很成熟，但对于多节串联的锂电池(或者电芯单元)组来说，组建与其匹配的保护电路有一定的难度。图1示出了现有技术中的一种级联的电池保护系统。所述电池保护系统包括依次串联的多个电芯单元V1、V2、Vn、多个电芯保护单元l、2、n、充电开关管MC、放电开关管MD、检测电阻Rsense、正压钳位管MX。每个电芯保护单元包括第一电源端VDD、第二电源端VSS、充电保护输入端10C、充电保护输出端C0UT、放电保护输入端10D、放电保护输出端D0UT，连接关系如图1所不。在图1所示的应用中，上级电芯保护单元的放电过压信号可以被传递至下级电芯保护单元，直到被传递至最下级电芯保护单元1，实现放电回路的工作控制。在最下级电芯保护单元I输出信号切 断所述放电开关管MD后，最下级电芯保护单元将会进入低功耗模式，然而此时所有上级电芯保护单元仍然并未进入低功耗模式。这些未进入低功耗模式的电芯保护单元仍然会消耗较大的电流。因此，有必要提供一种改进的技术方案来克服上述问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种电池保护电路和系统，在不增加管脚的基础上实现了有关放电过压保护信号的上传，使得所有的电芯保护单元在出现放电过压的情况时都可以进入低功耗模式，从而降低了功耗。为了解决上述问题，根据本技术的一个方面，本技术提供一种电池保护电路，用于对多个依次串联的电芯单元进行保护，其包括多个电芯保护单元，每个电芯保护单元连接在对应的电芯单元的正负极之间，每个电芯保护单元包括放电保护输出端、放电保护输入端、电流检测端和负压检测端，除最上级电芯保护单元外的每个电芯保护单元的放电保护输入端与其相邻的上级电芯保护单元的放电保护输出端相连，最上级电芯保护单元的放电保护输入端连接表示正常的放电过压保护信号，除最上级电芯保护单元外的每个电芯保护单元的负压检测端与其相邻的上级电芯保护单元的电流检测端相连，每个电芯保护单元对对应的电芯单元进行放电检测以得到表示是否异常的当前放电过压保护信号，除最上级电芯保护单元外的每个电芯保护单元还会通过其放电保护输入端接收其相邻的上级电芯保护单元的放电保护输出端输出的表示是否异常的上级放电过压保护信号，除最下级电芯保护单元外的每个电芯保护单元还通过其电流检测端接收其相邻的下级电芯保护单元的负压检测端输出的表示是否异常的下级放电过压保护信号，除最上级电芯保护单元和最下级电芯保护单元外的每个电芯保护单元在当前放电过压保护信号为异常、上级放电过压保护信号为异常或下级放电过压保护信号为异常时进入放电过压保护状态，生成并通过其放电保护输出端输出表示异常的放电过压保护信号给下级电芯保护单元的放电保护输入端，生成并通过其负压检测端输出表示异常的放电过压保护信号给上级电芯保护单元的电流检测端，随后转入低功耗模式。进一步的，最下级电芯保护单元的放电保护输出端与放电开关管的控制端相连，最下级电芯保护单元的电流检测端通过检测电阻与最下级电芯保护单元对应的电芯单元的负极相连，最下级电芯保护单元在当前放电过压保护信号为异常或上级放电过压保护信号为异常时进入放电过压保护状态，生成并通过其放电保护输出端输出表示异常的放电过压保护信号给所述放电开关管，所述放电开关管切断放电回路，同时生成并通过其负压检测端输出表示异常的放电过压保护信号给上级电芯保护单元的电流检测端，随后所述最下级电芯保护单元进入低功耗模式，最上级电芯保护单元的负压检测端悬空或接预定电平，最上级电芯保护单元在当前放电过压保护信号为异常或下级放电过压保护信号为异常时进入放电过压保护状态，生成并通过其放电保护输出端输出表示异常的放电过压保护信号给下级电芯保护单元的放电保护输入端，随后转入低功耗模式。进一步的，所述电池保护电路还包括:设置于相邻的两个电芯保护单元之间的上传电路、设置于下级电芯保护单元中的信号发送电路及设置于上级电芯保护单元中的信号接收电路，在下级电芯保护单元进入放电过压保护状态时，该下级电芯保护单元的信号发送电路将所述负压检测端的电平拉高至其对应的电芯单元的最高电平，致使所述传递电路工作，以将该上级电芯保护单元的电流电测端的电压拉低至低于其对应的电芯单元的最低电压，该上级电芯保护单元的信号接收电路在确定其电流检测端的电压低于其对应的电芯单元的最低电压时，认为接收到其相邻的下级电芯保护单元的负压检测端输出表示异常的下级放电过压保护信号。进一步的，所述上传电路包括开关管和第一电阻，上级电芯保护单元的电流检测端通过所述第一电阻连接至其对应的电芯单元的负极，上级电芯保护单元的电流检测端还连接至所述开关管的第一连接端，所述开关管的第二连接端连接一个节点，该节点的电压低于下级电芯保护单元对应的电芯单元的最高电压，所述开关管的控制端连接至下级电芯保护单元的负压检测端，在下级电芯保护单元的信号发送电路将所述负压检测端的电平拉高至其对应的电芯单元的最高电平时，所述开关管导通，致使上级电芯保护单元的电流检测端的电压低于上级电芯保护单元对应的电芯单元的最低电压。进一步的，所述开关管为NMOS晶体管，所述NMOS晶体管的漏极作为开关管的第一连接端，源极作为第二连接端，栅极作为开关管的控制端，下级电芯保护单元对应的电芯单元的最高电压与所述开关管的第二连接端连接的节点的电压的差值超过所述NMOS晶体管的导通阈值电压。进一步的，所述上传电路包括还包括第二电阻，所述上级电芯保护单元的电流检测端通过第二电阻连接至所述开关管的第一连接端。进一步的，每个电芯单元包括有多个依次串联的电芯。进一步的，每个电芯保护单元包括充电保护输出端和充电保护输入端，除了最上级电芯保护单元外的每个电芯保护单元的充电保护输入端与其相邻的上一级电芯保护单元的充电保护输出端相连，最上级电芯保护单元的充电保护输入端连接表示正常的充电保护信号，最下级电芯保护单元的充电保护输出端与充电保护开关的控制端相连，充电开关管、放电开关管依次连接于负载和检测电阻之间。根据本技术的另一方面，本技术提供一种电池保护系统，其包括电池组、开关组合电路和电池保护电路，所述电池组包括多个依次串联的电芯单元，最上级电芯单元的一个连接端与第一外部连接端相连，最下级电芯单元的一个连接端依次通过检测电阻、所述开关组合电路连接于第二外部连接端，所述开关组合电路包括串联的充电开关管和放电开关管，所述电池保护电路用于对多个依次串联的电芯单元进行保护，其包括多个电芯保护单元，每个电芯保护单元连接在对应的电芯单元的正负极之间，每个电芯保护单元包括放电保护输出端、放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池保护电路，用于对多个依次串联的电芯单元进行保护，其特征在于，其包括多个电芯保护单元， 每个电芯保护单元连接在对应的电芯单元的正负极之间， 每个电芯保护单元包括放电保护输出端、放电保护输入端、电流检测端和负压检测端，除最上级电芯保护单元外的每个电芯保护单元的放电保护输入端与其相邻的上级电芯保护单元的放电保护输出端相连，最上级电芯保护单元的放电保护输入端连接表示正常的放电过压保护信号，除最上级电芯保护单元外的每个电芯保护单元的负压检测端与其相邻的上级电芯保护单元的电流检测端相连， 每个电芯保护单元对对应的电芯单元进行放电检测以得到表示是否异常的当前放电过压保护信号，除最上级电芯保护单元外的每个电芯保护单元还会通过其放电保护输入端接收其相邻的上级电芯保护单元的放电保护输出端输出的表示是否异常的上级放电过压保护信号，除最下级电芯保护单元外的每个电芯保护单元还通过其电流检测端接收其相邻的下级电芯保护单元的负压检测端输出的表示是否异常的下级放电过压保护信号， 除最上级电芯保护单元和最下级电芯保护单元外的每个电芯保护单元在当前放电过压保护信号为异常、上级放电过压保护信号为异常或下级放电过压保护信号为异常时进入放电过压保护状态，生成并通过其放电保护输出端输出表示异常的放电过压保护信号给下级电芯保护单元的放电保护输入端，生成并通过其负压检测端输出表示异常的放电过压保护信号给上级电芯保护单元的电流检测端，随后转入低功耗模式。...

【技术特征摘要】
1.一种电池保护电路，用于对多个依次串联的电芯单元进行保护，其特征在于，其包括多个电芯保护单元， 每个电芯保护单元连接在对应的电芯单元的正负极之间， 每个电芯保护单元包括放电保护输出端、放电保护输入端、电流检测端和负压检测端，除最上级电芯保护单元外的每个电芯保护单元的放电保护输入端与其相邻的上级电芯保护单元的放电保护输出端相连，最上级电芯保护单元的放电保护输入端连接表示正常的放电过压保护信号，除最上级电芯保护单元外的每个电芯保护单元的负压检测端与其相邻的上级电芯保护单元的电流检测端相连， 每个电芯保护单元对对应的电芯单元进行放电检测以得到表示是否异常的当前放电过压保护信号，除最上级电芯保护单元外的每个电芯保护单元还会通过其放电保护输入端接收其相邻的上级电芯保护单元的放电保护输出端输出的表示是否异常的上级放电过压保护信号，除最下级电芯保护单元外的每个电芯保护单元还通过其电流检测端接收其相邻的下级电芯保护单元的负压检测端输出的表示是否异常的下级放电过压保护信号， 除最上级电芯保护单元和最下级电芯保护单元外的每个电芯保护单元在当前放电过压保护信号为异常、上级放电过压保护信号为异常或下级放电过压保护信号为异常时进入放电过压保护状态，生成并通过其放电保护输出端输出表示异常的放电过压保护信号给下级电芯保护单元的放电保护输入端，生成并通过其负压检测端输出表示异常的放电过压保护信号给上级电芯保护单元的电流检测端，随后转入低功耗模式。2.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，最下级电芯保护单元的放电保护输出端与放 电开关管的控制端相连，最下级电芯保护单元的电流检测端通过检测电阻与最下级电芯保护单元对应的电芯单元的负极相连，最下级电芯保护单元在当前放电过压保护信号为异常或上级放电过压保护信号为异常时进入放电过压保护状态，生成并通过其放电保护输出端输出表示异常的放电过压保护信号给所述放电开关管，所述放电开关管切断放电回路，同时生成并通过其负压检测端输出表示异常的放电过压保护信号给上级电芯保护单元的电流检测端，随后所述最下级电芯保护单元进入低功耗模式， 最上级电芯保护单元的负压检测端悬空或接预定电平，最上级电芯保护单元在当前放电过压保护信号为异常或下级放电过压保护信号为异常时进入放电过压保护状态，生成并通过其放电保护输出端输出表示异常的放电过压保护信号给下级电芯保护单元的放电保护输入端，随后转入低功耗模式。3.根据权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，其还包括:设置于相邻的两个电芯保护单元之间的上传电路、设置于下级电芯保护单元中的信号发送电路及设置于上级电芯保护单元中的信号接收电路， 在下级电芯保护单元进...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，王钊，尹航，张汉儒，
申请(专利权)人：无锡中星微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32