一种电芯保护电路和电芯管理系统技术方案

本实用新型专利技术实施例提供一种电芯保护电路和电芯管理系统，该电芯保护电路包括：开关驱动模块、保护开关和电芯组；其中，电芯组由至少一个电芯单元组成；开关驱动模块的一端与保护开关的第一端连接；开关驱动模块的另一端为电平信号控制端；保护开关的第二端与电芯组的第一负极端子连接；保护开关的第三端与电芯组的第二负极端子连接；在监测到电芯组中任意一个电芯单元的物理状态信息处于异常工作状态时，根据电平信号控制端接收到的第一控制信号，控制开关驱动模块关断，阻断保护开关支路上流入的电压，以驱动保护开关关断；在保护开关关断时，第一负极端子和电芯组的第一正极端子形成的充电或放电回路断开，控制电芯组处于未充电或未放电状态。或未放电状态。或未放电状态。

【技术实现步骤摘要】
一种电芯保护电路和电芯管理系统


[0001]本技术涉及电池管理
，尤其涉及一种电芯保护电路和电芯管理系统。

技术介绍

[0002]电池管理系统(Battery Management System，BMS)，也叫电池管家，主要是为管理及维护电芯组中各个电芯单元。目前，多节电芯单元被广泛应用于储能电源、扫地机、电动工具、电动自行车、无人机等领域，由多节电芯单元组成的电池组在使用过程中可能发生各种各样的异常情况，通过BMS监控电芯组中各电芯单元的状态，可以防止电池出现过充或过放的状态，延长电池的使用寿命。
[0003]目前，基于BMS对电池进行监测的过程中，利用双向充电放电两个MOS管，通过该结构对电池中各电芯单元的状态进行监测，实现对BMS电路进行保护，其电路结构复杂，且流经两个MOS管较大的电流通路将导致较大的导通压降，进而会使充电管与放电管产生较高的功率损耗。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术期望提供一种电芯保护电路和电芯管理系统，能够简化电路结构，并降低电路结构中的功率损耗。
[0005]为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：
[0006]第一方面，本技术实施例提供一种电芯保护电路，该电芯保护电路包括：开关驱动模块、保护开关和电芯组；其中，电芯组由至少一个电芯单元组成；
[0007]开关驱动模块的一端与保护开关的第一端连接；开关驱动模块的另一端为电平信号控制端；保护开关的第二端与电芯组的第一负极端子连接；保护开关的第三端与电芯组的第二负极端子连接；
[0008]在监测到电芯组中任意一个电芯单元的物理状态信息处于异常工作状态的情况下，根据电平信号控制端接收到的第一控制信号，控制开关驱动模块关断，阻断保护开关支路上流入的电压，以驱动保护开关关断；在保护开关关断时，第一负极端子和电芯组的第一正极端子形成的充电或放电回路断开，控制电芯组处于未充电或未放电状态。
[0009]在上述电芯保护电路中，开关驱动模块包括第一晶体管和第二晶体管；
[0010]第一晶体管的源极接地；第一晶体管的漏极与第二晶体管的栅极连接；第一晶体管的栅极为电平信号控制端；第二晶体管的源极与直流电源正极连接；第二晶体管的漏极与保护开关的第一端连接；保护开关的第二端与电芯组的第一负极端子连接；保护开关的第三端与电芯组的第二负极端子连接；
[0011]在监测到电芯组中任意一个电芯单元的物理状态信息处于异常工作状态的情况下，根据第一晶体管的栅极接收到的第一控制信号，控制第一晶体管关断，第二晶体管在第一晶体管关断时关断，阻断保护开关支路上流入的电压，以驱动保护开关关断。
[0012]在上述电芯保护电路中，保护开关包括氮化镓晶体管；
[0013]第一晶体管的源极接地；第一晶体管的漏极与第二晶体管的栅极连接；第一晶体管的栅极为电平信号控制端；第二晶体管的源极与直流电源正极连接；第二晶体管的漏极与氮化镓晶体管的栅极连接；氮化镓晶体管的第一漏极与电芯组的第一负极端子连接；氮化镓晶体管的第二漏极与电芯组的第二负极端子连接；
[0014]在监测到电芯组中任意一个电芯单元的物理状态信息处于异常工作状态的情况下，根据第一晶体管的栅极接收到的第一控制信号，控制第一晶体管关断，第二晶体管在第一晶体管关断时关断，阻断氮化镓晶体管栅极流入的电压，以驱动氮化镓晶体管处于关断状态。
[0015]在上述电芯保护电路中，该电芯保护电路还包括：保护开关保护模块；开关驱动模块包括第一晶体管和第二晶体管；
[0016]保护开关保护模块的第一端与保护开关的第一端连接；保护开关保护模块的第二端接地；保护开关保护模块的第三端与第一晶体管的漏极和第二晶体管的栅极所在的支路连接；保护开关的第二端与电芯组的第一负极端子连接；保护开关的第三端与电芯组的第二负极端子连接；
[0017]在通过开关驱动模块驱动保护开关导通或关断时，通过保护开关保护模块将保护开关与第二晶体管的漏极所在支路上的电流输出至接地端。
[0018]在上述电芯保护电路中，保护开关保护模块包括第三晶体管、第一二极管和第一电阻；
[0019]第三晶体管的源极接地；第三晶体管的漏极与第一二极管的阴极连接；第三晶体管的栅极与第一晶体管的漏极和第二晶体管的栅极所在的支路连接；第一二极管的阳极与第一电阻的一端连接；第一电阻的另一端与保护开关的第一端连接；保护开关的第二端与电芯组的第一负极端子连接；保护开关的第三端与电芯组的第二负极端子连接；
[0020]在通过开关驱动模块驱动保护开关导通或关断时，通过由第一电阻、第一二极管和第三晶体管组成的第一支路，将保护开关与第二晶体管的漏极所在第二支路上的电流输出至接地端。
[0021]在上述电芯保护电路中，该电芯保护电路还包括：电芯反接保护模块；保护开关为氮化镓晶体管；
[0022]电芯反接保护模块的第一端与电芯组的第二负极端子连接；电芯反接保护模块的第二端与氮化镓晶体管的栅极连接；电芯反接保护模块的第三端与电芯组的第二正极端子连接；氮化镓晶体管的第一漏极与电芯组的第一负极端子连接；氮化镓晶体管的第二漏极与电芯组的第二负极端子连接；
[0023]在电芯组的第二负极端子与电芯组的第二正极端子反接的情况下，流入电芯反接保护模块的电压反转，使得电芯反接保护模块导通，保护开关与电芯反接保护模块形成的支路导通，调整流经保护开关的电压，以控制保护开关关断。
[0024]在上述电芯保护电路中，电芯反接保护模块包括第四晶体管和第二电阻；保护开关包括氮化镓晶体管；
[0025]第四晶体管的栅极与第二电阻的一端连接；第二电阻的另一端与电芯组的第二负极端子连接；第四晶体管的漏极与氮化镓晶体管的栅极连接；第四晶体管的源极与电芯组
的第二正极端子连接；氮化镓晶体管的第一漏极与电芯组的第一负极端子连接；氮化镓晶体管的第二漏极与电芯组的第二负极端子连接；
[0026]在电芯组的第二负极端子与电芯组的第二正极端子反接的情况下，第四晶体管栅极流入的电压反转，使得第四晶体管导通，保护开关、第四晶体管和第二电阻组成的第三支路导通，调整流经氮化镓晶体管栅极的电压，以控制保护开关关断。
[0027]在上述电芯保护电路中，该电芯保护电路还包括：过压钳位保护模块；过压钳位保护模块包括第四支路和第五支路；第四支路由第二二极管、第三二极管以及第一稳压二极管组成；第五支路由第四二极管、第五二极管以及第二稳压二极管组成；开关驱动模块包括第一晶体管和第二晶体管；保护开关为氮化镓晶体管；
[0028]第一稳压二极管的阴极、第二稳压二极管的阴极分别与第二晶体管的漏极与氮化镓晶体管的栅极所在的支路连接；第一稳压二极管的阳极与第二二极管的阳极连接，第二二极管的阴极与第三二极管的阳极连接，第三二极管的阴极与氮化镓晶体管的第一漏极连接；第二稳压二极管的阳极与第四二极管的阳极连接，第四二极管的阴极与第五二极管的阳极连接，第五二极管的阴极与氮化镓晶体管的第二漏极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电芯保护电路，其特征在于，所述电路包括：开关驱动模块、保护开关和电芯组；其中，所述电芯组由至少一个电芯单元组成；所述开关驱动模块的一端与所述保护开关的第一端连接；所述开关驱动模块的另一端为电平信号控制端；所述保护开关的第二端与所述电芯组的第一负极端子连接；所述保护开关的第三端与所述电芯组的第二负极端子连接；在监测到所述电芯组中任意一个电芯单元的物理状态信息处于异常工作状态的情况下，根据所述电平信号控制端接收到的第一控制信号，控制所述开关驱动模块关断，阻断所述保护开关支路上流入的电压，以驱动所述保护开关关断；在所述保护开关关断时，所述第一负极端子和电芯组的第一正极端子形成的充电或放电回路断开，控制所述电芯组处于未充电或未放电状态。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关驱动模块包括第一晶体管和第二晶体管；所述第一晶体管的源极接地；所述第一晶体管的漏极与所述第二晶体管的栅极连接；所述第一晶体管的栅极为电平信号控制端；所述第二晶体管的源极与直流电源正极连接；所述第二晶体管的漏极与所述保护开关的第一端连接；所述保护开关的第二端与所述电芯组的第一负极端子连接；所述保护开关的第三端与所述电芯组的第二负极端子连接；在监测到所述电芯组中任意一个电芯单元的物理状态信息处于异常工作状态的情况下，根据所述第一晶体管的栅极接收到的所述第一控制信号，控制所述第一晶体管关断，所述第二晶体管在所述第一晶体管关断时关断，阻断所述保护开关支路上流入的电压，以驱动所述保护开关关断。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述保护开关包括氮化镓晶体管；所述第一晶体管的源极接地；所述第一晶体管的漏极与所述第二晶体管的栅极连接；所述第一晶体管的栅极为电平信号控制端；所述第二晶体管的源极与直流电源正极连接；所述第二晶体管的漏极与所述氮化镓晶体管的栅极连接；所述氮化镓晶体管的第一漏极与所述电芯组的第一负极端子连接；所述氮化镓晶体管的第二漏极与所述电芯组的第二负极端子连接；在监测到所述电芯组中任意一个电芯单元的物理状态信息处于异常工作状态的情况下，根据所述第一晶体管的栅极接收到的所述第一控制信号，控制所述第一晶体管关断，所述第二晶体管在所述第一晶体管关断时关断，阻断所述氮化镓晶体管栅极流入的电压，以驱动所述氮化镓晶体管处于关断状态。4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：保护开关保护模块；所述开关驱动模块包括第一晶体管和第二晶体管；所述保护开关保护模块的第一端与所述保护开关的第一端连接；所述保护开关保护模块的第二端接地；所述保护开关保护模块的第三端与所述第一晶体管的漏极和所述第二晶体管的栅极所在的支路连接；所述保护开关的第二端与所述电芯组的第一负极端子连接；所述保护开关的第三端与所述电芯组的第二负极端子连接；在通过所述开关驱动模块驱动所述保护开关导通或关断时，通过所述保护开关保护模块将所述保护开关与所述第二晶体管的漏极所在支路上的电流输出至接地端。5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述保护开关保护模块包括第三晶体管、
第一二极管和第一电阻；所述第三晶体管的源极接地；所述第三晶体管的漏极与所述第一二极管的阴极连接；所述第三晶体管的栅极与所述第一晶体管的漏极和所述第二晶体管的栅极所在的支路连接；所述第一二极管的阳极与所述第一电阻的一端连接；所述第一电阻的另一端与所述保护开关的第一端连接；所述保护开关的第二端与所述电芯组的第一负极端子连接；所述保护开关的第三端与所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈龙扣，桂登宇，陈明道，
申请(专利权)人：深圳市倍思科技有限公司，
类型：新型
国别省市：