级联的电池保护电路及系统的制作方法
【专利摘要】本发明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，本发明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。
【专利说明】级联的电池保护电路及系统
【【技术领域】】
[0001]本发明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。
【【背景技术】】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]因此，有必要提供一种改进的技术方案来克服上述问题。
【
【发明内容】
】
[0006]本发明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。
[0007]为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]进一步的，每个电芯单元包括有多个依次串联的电芯。
[0014]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。
[0015]根据本发明的另一方面，本发明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。
[0016]与现有技术相比，本发明中的电池保护电路及系统中，通过相邻的两个电芯保护单元的电流检测端和负压检测端来实现充电过压信号的上传，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，克服了背景中所提到的问题。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:
[0018]图1为现有技术中的电池保护系统的电路示意图；
[0019]图2为本发明中的电池保护系统在一个实施例中的结构示意图。【【具体实施方式】】
[0020]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0021]此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。本文中的η为大于等于2的自然数，多个表示两个或者两以上，文中的连接、相接、串联等词可以理解为间接或者直接的连接相接、串联。
[0022]请参考图2所示，其为本发明中的电池保护系统在一个实施例中的结构框图。该电池保护系统包括多个依次串联的电芯单元V1、V2、V3和Vn、放电开关管MD、充电开关管MC、检测电阻Rsense、电池保护电路200。电池保护电路200包括多个电芯保护单元1、2、3和η。最上级电芯单元Vn的一个连接端作为第一外部连接端与负载电阻RL的一端相连，最下级电芯单元Vl的一个连接端依次通过检测电阻、放电开关管MD和充电开关管MC与第二外部连接端相连，该第二外部连接端与负载电阻RL的另一端相连。放电开关管MD和充电开关管MC形成开关组合电路，依次串联的电芯单元V1、V2、V3和Vn形成电池组。
[0023]在一个实施例中，如图2所示，每个电芯单元包括有多个依次串联的电芯，每个电芯的正极和负极都与所述电芯单元对应的电芯保护单元的相应连接端相连(未示出)，这部分属于现有公知的内容，因此在图2中并未示出。
[0024]每个电芯保护单元1、2、3和η连接在对应的电芯单元V1、V2、V3和Vn的正负极之间，比如电芯保护单元I连接在电芯单元I的正负极之间，电芯保护单元η连接在电芯单元η的正负极之间等等。每个电芯保护单元包括有第一电源端VDD、第二电源端VSS，其中第一电源端VDD与对应 的电芯单元的正极相连，第二电源端VSS与对应的电芯单元的负极相连，各个电芯保护单元也是相互串联的关系。为了表述清楚，与最上级电芯单元Vn对应的电芯保护单元η被称为最上级电芯保护单元,与最下级电芯单元Vl对应的电芯保护单元I被称为最下级电芯保护单元。
[0025]每个电芯保护单元1、2、3和η还包括放电保护输出端D0UT、放电保护输入端10D、充电保护输出端C0UT、充电保护输入端10C、电流检测端VL、负压检测端VM。
[0026]除最上级电芯保护单元η外的每个电芯保护单元的放电保护输入端IOD与其相邻的上一级电芯保护单元的放电保护输出端DOUT相连，比如电芯保护单元I的放电保护输入端IOD与电芯保护单元2的放电保护输出端DOUT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(即非放电过压或非异常)的放电过压保护信号。最下级电芯保护单元I的放电保护输出端DOUT与放电开关管MD的控制端相连，在最下级电芯保护单元I通过所述放电保护输出端DOUT输出表示异常(即放电过压)的放电过压保护信号时，所述放电开关管MD切断放电回路。
[0027]除了最上级电芯保护单元η外的每个电芯保护单元的充电保护输入端IOC与其相邻的上一级电芯保护单元的充电保护输出端COUT相连，比如电芯保护单元I的充电保护输入端IOC与电芯保护单元2的充电保护输出端COUT相连，最上级电芯保护单元η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I的充电保护输出端COUT与充电保护开关的控制端相连。在最下级电芯保护单元I通过所述充电保护输出端COUT输出表示异常(即充电过压或充电过流)的充电保护信号时，所述充电开关管MC切断充电回路。
[0028]最下级电芯保护单元I的电流检测端VL通过检测电阻Rsense与最下级电芯保护单元I对应的电芯单元Vl的负极相连。电芯保护单元I的电流检测端VL的电压反映流过检测电阻的电流的大小，可以进行充电过流和放电过流的检测。为了使得放电过压保护信号可以上传，可以利用电芯保护单元中的负压检测端VM和电流检测端VL来进行信号传递，在一个实施例中，除最上级电芯保护单元η外的每个电芯保护单元的负压检测端VM与其相邻的上一级电芯保护单元的电流检测端VL相连，最上级电芯保护单元η的负压检测端VM悬空或接预定电平(比如对应的电芯单元的电源电压VDD)。
[0029]每个电芯保护单元1、2、3和η对对应的电芯单元V1、V2、V3和Vn进行放电检测以得到表示该对应的电芯单元V1、V2、V3和Vn是否异常(是否放电过压)的当前放电过压保护信号。此外，除最上级电芯保护单元η外的每个电芯保护单元还会通过其放电保护输入端IOD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，比如电芯保护单元I通过其放电保护输入端IOD接收其相邻的上级电芯保护单元2的放电保护输出端输出的上级放电过压保护信号，该上级放电过压保护信号表示电芯保护单元2是否进入放电过压保护状态(即是否放电过压或是否异常)。最上级电芯保护单元η的放电保护输入端IOD连接表示正常的充电保护信号，也就是说该放电保护输入端IOD对放电过压保护不起作用。在本文中，表示异常的放电过压保护信号或放电过压保护信号为异常就意味着为该放电过压保护信号表示放电过压，表示非异常(即正常)的放电过压保护信号或放电过压保护信号为非异常就代表着该放电过压保护信号表示非放电过压。
[0030]另外，除最下级电芯保护单元I外的每个电芯保护单元还通过其电流检测端VL接收其相邻的下级电芯保护单元的负压检测端VM输出的表示是否异常的下级放电过压保护信号，比如电芯保护单元3会通过其电流检测端VL接收其相邻的下级电芯保护单元2的负压检测端VM输出的下级放电过压保护信号，该下级放电过压保护信号表示电芯保护单元I是否进入放电过压保护状态(即是否放电过压或是否异常)。如上所述，最下级电芯保护单元I的电流检测端VL通过检测电阻Rsense与最下级电芯保护单元I对应的电芯单元Vl的负极相连，以进行电流检测。
[0031]总结来讲，中间级电芯保护单元(除最上级电芯保护单元和最下级电芯保护单元外的电芯保护单元)中会有当前放电过压保护信号、上级放电过压保护信号和下级放电过压保护信号，最上级电芯保护单元η中只有当前放电过压保护信号和下级放电过压保护信号，最下级电芯保护单元η中只有当前放电过压保护信号和上级放电过压保护信号。不论如何，对于每个电芯保护单元来说，其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。
[0032]在进入放电过压状态后，除最下级电芯保护单元外的每个电芯保护单元会生成并通过其放电保护输出端DOUT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，而最下级电芯保护单元会生成并通过其放电保护输出端DOUT输出表示异常的放电过压保护信号给所述放电开关管MD的控制端。在进入放电过压状态后，除最上级电芯保护单元外的每个电芯保护单元会生成并通过其负压检测端VM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VL，最上级电芯保护单元的负压检测端VM将不再向上传递放电过压信号。在将所述放电过压保护信号向上传递和/或向下传递之后，该电芯保护单元转入低功耗模式，最上级电芯保护单元可以不将所述放电过压保护信号向上传递就进入低功耗模式。
[0033]综上所述，各个电芯保护单元的放电保护输入端IOD和放电保护输出端DOUT搭建了放电过压保护信号的下传通路，实现了放电过压保护信号的向下传递，而各个电芯保护单元的负压检测端VM和电流检测端VL搭建了放电过压保护信号的上传通路，实现了放电过压保护信号的向上传递。这样在不增加电芯保护单元的引脚的情况下，在任何一个电芯保护单元进入放电过压保护状态后，可以使得所有其他的电芯保护单元都能够进入放电过压保护状态，进一步的使得所有电芯保护单元都进入低功耗模式，降低了功耗。
[0034]需要说明的是，本发明中的上级和下级的表述都是相对的，比如相对于电芯保护单元2来说，电芯保护单元I就是电芯保护单元2的下级电芯保护单元,而电芯保护单元3就是电芯保护单元2的上级电芯保护单元。就两个相邻的电芯保护单元而言，其中的一个为上级电芯保护单元，另一个为下级电芯保护单元，比如以相邻的电芯保护单元I和2为例，电芯保护单元I就被称为下级电芯保护单元，电芯保护单元2就被称为上级电芯保护单元。与充电开关管MC和放电开关管MD相连接的电芯保护单元被称为最下级电芯保护单元。
[0035]在一个实施例中，如图2所示，所述电池保护电路200还包括有设置于相邻的两个电芯保护单元之间的上传电路211、212、21n-l、设置于下级电芯保护单元中的信号发送电路(未图示)及设置于上级电芯保护单元中的信号接收电路(未图示)。对于相邻的电芯保护单元来说，以相邻的电芯保护单元I和2为例进行介绍，在下级电芯保护单元I进入放电过压保护状态时，该下级电芯保护单元I的信号发送电路将所述负压检测端VM的电平拉高至其对应的电芯单元I的最高电平VDD，致使所述传递电路211工作，以将该上级电芯保护单元2的电流检测端VL的电压拉低至低于其对应的电芯单元2的最低电压VSS，该上级电芯保护单元2的信号接收电路在确定其电流检测端VL的电压低于其对应的电芯单元2的最低电压VSS时，认为接收到其相邻的下级电芯保护单元I的负压检测端VM输出的表示异常的下级放电过压保护信号。
[0036]优选的，所述上传电路包括开关管Ml、M2、Mn-1、第一电阻Rl1、R21、R(η-1) I，第二电阻R12、R22、R(n-1)2。所述开关管可以为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。仍然以相邻的电芯保护单元I和2为例进行介绍，上级电芯保护单元2的电流检测端VL通过所述第一电阻Rll连接至其对应的电芯单元I的负极，上级电芯保护单元2的电流检测端还通过电阻R12连接至所述开关管Ml的第一连接端，所述开关管Ml的第二连接端连接一个节点NI，该节点NI的电压低于下级电芯保护单元I对应的电芯单元I的最高电压VDD，具体的，下级电芯保护单元I对应的电芯单元I的最高电压与所述开关管Ml的第二连接端连接的节点NI的电压的差值超过所述NMOS晶体管的导通阈值电压VTH。所述开关管Ml的控制端连接至下级电芯保护单元I的负压检测端VM，在下级电芯保护单元I的信号发送电路将所述负压检测端VM的电平拉高至其对应的电芯单元I的最高电平VDD时，所述开关管Ml导通，致使上级电芯保护单元2的电流检测端VL的电压低于上级电芯保护单元2对应的电芯单元2的最低电压VSS。
[0037]在具体的实施例中，该上级电芯保护单元的信号接收电路可以是一个电压比较器，其比较其电流检测端VL的电压和其第二电源端VSS的电压，在其电流检测端VL的电压低于其第二电源端VSS的电压，则认为接收到其相邻的下级电芯保护单元的负压检测端VM输出的表示异常的下级放电过压保护信号。该下级电芯保护单元I的信号发送电路可以是一个电压拉高电路，在该下级电芯保护单元I进入放电过压保护状态后，该电压拉高电路将负压检测端VM的电压拉高至该下级电芯保护单元I对应的电芯单元I的最高电压。
[0038]在一个改变的实施例中，可以省略掉所述上传电路中的第二电阻，同样可以达到相同的目的。
[0039]在一个实施例中，所述放电开关管MD为第一 NMOS晶体管，所述充电开关管为第二NMOS晶体管，第一 NMOS晶体管的源极经过所述检测电阻Rsense与电芯单元Vl的负极相连，其漏极与第二 NMOS晶体管的漏极相连，第二 NMOS晶体管的源极与负载电阻RL相连，第一 NMOS晶体管M的衬体与其源极相连，第二 NMOS晶体管的衬体与其源极相连。最下级电芯保护单元I的负压检测端VM还通过一个正压钳位管MX与所述充电开关管MC的源极相连，所述正压钳位管MX的栅极与电芯单元Vl的正极相连。
[0040]本发明中的在本发明中，“连接”、相连、“连”、“接”等表示电性相连的词语，如无特别说明，则表示直接或间接的电性连接。“非异常”也可以称之为正常。
[0041]需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的【具体实施方式】所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述【具体实施方式】。
【权利要求】
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。
4.根据权利要求3所述的电池保护电路，其特征在于，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。
5.根据权利要求4所述的电池保护电路，其特征在于，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。
6.根据权利要求4所述的电池保护电路，其特征在于，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。
7.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，每个电芯单元包括有多个依次串联的电芯。
8.根据权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，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。
9.一种电池保护系统，其特征在于，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， 所述电池保护电路为如权利要求1-8任一所述的电池保护电路。
【文档编号】H02H7/18GK103855689SQ201410124389
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】张勇, 王钊, 尹航, 张汉儒 申请人:无锡中星微电子有限公司