高边驱动电路、高边驱动方法及电池管理系统与流程

本发明实施例涉及电子电路，尤其涉及一种高边驱动电路、高边驱动方法及电池管理系统。

背景技术：

1、现有的电池保护装置一般采用高边驱动芯片结合硅基n型mosfet（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管）进行控制，通过两个硅基n型mosfet共漏极连接，能够实现充电回路和放电回路的独立控制。这种电池保护装置不仅结构复杂，而且仅适用于结合两个硅基n型mosfet晶体管的情况，无法结合单个晶体管使用。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种高边驱动电路、高边驱动方法及电池管理系统，用于降低电池保护装置的结构复杂度，同时适用于集成单一控制晶体管使用的情况。

2、为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明实施例提供了一种高边驱动电路，电池包包括：第一电池连接端、第二电池连接端、电池包第一端子和电池包第二端子，所述第一电池连接端与所述电池包第一端子相连，所述高边驱动电路包括：

4、控制子电路，包括充电保护信号输出端与放电保护信号输出端；

5、第一晶体管，所述第一晶体管的第一极与所述第二电池连接端耦接，所述第一晶体管的第二极与所述电池包第二端子耦接；

6、驱动开启电路，与所述充电保护信号输出端、所述放电保护信号输出端、电源电压信号输出端，以及所述第一晶体管的栅极分别耦接；用于在所述充电保护信号输出端发送的充电保护信号和所述放电保护信号输出端发送的放电保护信号的控制下，控制导通或断开所述电源电压信号输出端与所述第一晶体管的栅极之间的电连接；

7、驱动管理电路，与所述充电保护信号输出端、所述放电保护信号输出端、电源电压信号输出端、所述第二电池连接端、所述第一晶体管的第一极、所述第一晶体管的第二极，以及所述第一晶体管的栅极分别耦接；用于在所述充电保护信号输出端和所述放电保护信号输出端的控制下，控制导通或断开所述第一晶体管的栅极与所述第一晶体管的第一极之间的电连接，以及控制导通或断开所述第一晶体管的栅极与所述第一晶体管的第二极之间的电连接。

8、可选地，

9、所述驱动管理电路，包括：充电保护子电路、放电保护子电路；

10、所述充电保护子电路与所述充电保护信号输出端、所述放电保护子电路、所述电源电压信号输出端、所述第二电池连接端、所述第一晶体管的第一极，以及所述第一晶体管的栅极分别耦接；所述充电保护子电路用于在所述充电保护信号输出端的控制下，向所述放电保护子电路发送第一控制信号；所述第一控制信号为所述电源电压信号输出端输出的电源电压信号，或者为所述第二电池连接端输出的第二电池连接端信号；

11、所述放电保护子电路与所述放电保护信号输出端、所述第一晶体管的第二极，以及所述第一晶体管的栅极分别耦接；所述放电保护子电路用于在所述放电保护信号输出端的控制下，向所述充电保护子电路发送第二控制信号；所述第二控制信号为所述电源电压信号，或者为所述第二电池连接端信号；

12、所述充电保护子电路还用于在所述充电保护信号输出端以及所述第二控制信号的控制下，控制导通或断开所述第一晶体管的栅极与所述第一晶体管的第一极之间的电连接；

13、所述放电保护子电路还用于在所述放电保护信号输出端以及所述第一控制信号的控制下，控制导通或断开所述第一晶体管的栅极与所述第一晶体管的第二极之间的电连接。

14、可选地，

15、所述充电保护子电路包括：第一充电保护子电路、第二充电保护子电路；

16、所述放电保护子电路包括：第一放电保护子电路、第二放电保护子电路；

17、所述第一充电保护子电路与所述充电保护信号输出端、所述第二充电保护子电路、所述电源电压信号输出端、所述第二电池连接端，以及所述第二放电保护子电路分别耦接；所述第二充电保护子电路与所述第一放电保护子电路、所述第二电池连接端、所述第一晶体管的第一极，以及所述第一晶体管的栅极分别耦接；

18、所述第一放电保护子电路与所述放电保护信号输出端、所述电源电压信号输出端、所述第二电池连接端，以及所述第二放电保护子电路分别耦接；所述第二放电保护子电路与所述第一晶体管的第二极以及所述第一晶体管的栅极分别耦接；

19、所述第一充电保护子电路用于在所述充电保护信号输出端的控制下，向所述第二充电保护子电路以及所述第二放电保护子电路分别发送所述第一控制信号；

20、所述第一放电保护子电路用于在所述放电保护信号输出端的控制下，向所述第二充电保护子电路以及所述第二放电保护子电路分别发送所述第二控制信号；

21、所述第二充电保护子电路用于在所述第一控制信号以及所述第二控制信号的控制下，控制导通或断开所述第一晶体管的栅极与所述第一晶体管的第一极之间的电连接；

22、所述第二放电保护子电路用于在所述第一控制信号以及所述第二控制信号的控制下，控制导通或断开所述第一晶体管的栅极与所述第一晶体管的第二极之间的电连接。

23、可选地，

24、所述第一充电保护子电路包括：第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻，以及第六电阻；

25、所述第二开关管的第一极与所述第一电池连接端耦接，所述第二开关管的第二极与所述第一电阻的第一端耦接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端耦接，所述第二电阻的第二端与所述电源电压信号输出端；所述第一电阻的第二端还与所述第三开关管的控制极耦接，所述第二开关管的控制极与所述第三电阻的第一端耦接，所述第三电阻的第二端与所述充电保护信号输出端耦接；所述第四电阻的第一端与所述第三电阻的第一端耦接，所述第四电阻的第二端与所述第一电池连接端耦接；

26、所述第三开关管的第一极与所述电源电压信号输出端耦接，所述第三开关管的第二极与所述第五电阻的第一端耦接，所述第五电阻的第二端与所述第四开关管的控制极耦接，所述第三开关管的第二极与所述第一二极管的第一极耦接，所述第三开关管的第二极与所述第六电阻的第一端耦接，所述第六电阻的第二端与所述第二电池连接端耦接；

27、所述第四开关管的第一极与所述第一二极管的第二极、所述第二充电保护子电路，以及所述第二放电保护子电路分别耦接；所述第四开关管的第二极与所述第二电池连接端耦接。

28、可选地，

29、所述第二充电保护子电路包括：第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第二二极管、第七电阻，以及第八电阻；

30、所述第五开关管的第一极与所述第一放电保护子电路耦接，所述第五开关管的第二极、所述第六开关管的第一极以及所述第七开关管的控制极均与所述第七电阻的第一端耦接，所述第七电阻的第二端与所述第一晶体管的第一极耦接；

31、所述第五开关管的控制极与所述第一充电保护子电路耦接；

32、所述第六开关管的第二极与所述第二二极管的第一极耦接；所述第六开关管的控制极与所述第一晶体管的第一极耦接；

33、所述第七开关管的第一极与所述第一晶体管的第一极耦接；所述第七开关管的第二极与所述第八开关管的第二极耦接；

34、所述第八开关管的控制极与所述第二二极管的第二极耦接，所述第二二极管的第二极与所述第八电阻的第一端耦接，所述第八开关管的控制极与所述第八电阻的第一端耦接，所述第八电阻的第二端与所述第八开关管的第一极以及所述第一晶体管的栅极分别耦接。

35、可选地，

36、所述第一放电保护子电路包括：第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第三二极管、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻，以及第十四电阻；

37、所述第九开关管的第一极与所述第一电池连接端耦接，所述第九开关管的第二极与所述第九电阻的第一端耦接，所述第九电阻的第二端与所述第十电阻的第一端耦接，所述第十电阻的第二端与所述电源电压信号输出端；所述第九电阻的第二端还与所述第十开关管的控制极耦接，所述第九开关管的控制极与所述第十一电阻的第一端耦接，所述第十一电阻的第二端与所述放电保护信号输出端耦接；所述第十二电阻的第一端与所述第十一电阻的第一端耦接，所述第十二电阻的第二端与所述第一电池连接端耦接；

38、所述第十开关管的第一极与所述电源电压信号输出端耦接，所述第十开关管的第二极与所述第十三电阻的第一端耦接，所述第十三电阻的第二端与所述第十一开关管的控制极耦接，所述第十开关管的第二极与所述第三二极管的第一极耦接，所述第十开关管的第二极与所述第十四电阻的第一端耦接，所述第十四电阻的第二端与所述第二电池连接端耦接；

39、所述第十一开关管的第一极与所述第三二极管的第二极、所述第二充电保护子电路，以及所述第二放电保护子电路分别耦接；所述第十一开关管的第二极与所述第二电池连接端耦接。

40、可选地，

41、所述第二放电保护子电路包括：第十二开关管、第十三开关管、第十四开关管、第十五开关管、第十六开关管、第四二极管、第五二极管、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻，以及第十八电阻；

42、所述第十二开关管的第一极与所述第一充电保护子电路耦接，所述第十二开关管的第二极与所述第十三开关管的第二极以及所述第十五电阻的第一端分别耦接，所述第十五电阻的第二端与所述第十三开关管的控制极以及所述第五二极管的第二极分别耦接，所述第五二极管的第一极与所述第一晶体管的第二极耦接；所述第十二开关管的控制极与所述第一放电保护子电路耦接；

43、所述第十三开关管的第一极与所述第十四开关管的第一极、所述第十五开关管的控制极分别与所述第十六电阻的第一端耦接，所述第十六电阻的第二端与所述第一晶体管的第二极耦接；

44、所述第十四开关管的第二极与所述第四二极管的第一极耦接；所述第十四开关管的控制极与所述第一晶体管的第二极耦接；

45、所述第十五开关管的第一极与所述第十七电阻的第一端耦接，所述第十七电阻的第二端与所述第一晶体管的第二极耦接；所述第十五开关管的第二极与所述第十六开关管的第二极耦接；

46、所述第十六开关管的第一极与所述第十八电阻的第一端以及所述第一晶体管的栅极分别耦接，所述第十八电阻的第二端与所述第四二极管的第二极耦接，所述第十六开关管的控制极与所述第四二极管的第二极耦接。

47、可选地，

48、所述驱动开启电路包括：第十七开关管、第十八开关管、第十九开关管、第六二极管、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第二十四电阻，以及第二十五电阻；

49、所述第六二极管的第二极与所述第一晶体管的栅极耦接；所述第六二极管的第一极与所述第十九电阻的第一端耦接，所述第十九电阻的第二端与所述第十七开关管的第二极耦接；

50、所述第十七开关管的第一极与所述电源电压信号输出端以及所述第二十电阻的第一端分别耦接；所述第十七开关管的控制极与所述第二十电阻的第二端以及所述第二十一电阻的第一端分别耦接，所述第二十一电阻的第二端与所述第十八开关管的第二极耦接；

51、所述第十八开关管的第一极与所述第十九开关管的第二极以及所述第二十二电阻的第一端分别耦接；第十八开关管的控制极与所述第二十三电阻的第一端以及所述第二十二电阻的第二端分别耦接，所述第二十三电阻的第二端与所述充电保护信号输出端耦接；

52、所述第十九开关管的第一极与所述第一电池连接端以及所述第二十四电阻的第一端分别耦接；所述第十九开关管的控制极与所述第二十五电阻的第一端以及所述第二十四电阻的第二端分别耦接，所述第二十五电阻的第二端与所述放电保护信号输出端耦接。

53、可选地，还包括：

54、休眠电路，所述休眠电路与所述充电保护信号输出端、所述放电保护信号输出端、接地端，以及所述第一晶体管的栅极分别耦接；

55、所述休眠电路用于在所述充电保护信号输出端以及所述放电保护信号输出端的控制下，控制导通或断开所述第一晶体管的栅极与所述接地端之间的电连接。

56、可选地，所述第一晶体管包括氮化镓晶体管。

57、第二方面，本发明实施例提供了一种高边驱动方法，基于第一方面中任一项所述的高边驱动电路，所述控制子电路提供充电保护信号输出端与放电保护信号输出端；所述方法包括：

58、在充电保护状态，所述驱动开启电路在所述充电保护信号输出端发送的充电保护信号和所述放电保护信号输出端发送的放电保护信号的控制下，控制导通所述电源电压信号输出端与所述第一晶体管的栅极之间的电连接；所述驱动管理电路在所述充电保护信号输出端和所述放电保护信号输出端的控制下，控制导通所述第一晶体管的栅极与所述第一晶体管的第一极之间的电连接，以及控制断开所述第一晶体管的栅极与所述第一晶体管的第二极之间的电连接；

59、在放电保护状态，所述驱动开启电路在所述充电保护信号输出端发送的充电保护信号和所述放电保护信号输出端发送的放电保护信号的控制下，控制导通所述电源电压信号输出端与所述第一晶体管的栅极之间的电连接；所述驱动管理电路在所述充电保护信号输出端和所述放电保护信号输出端的控制下，控制断开所述第一晶体管的栅极与所述第一晶体管的第一极之间的电连接，以及控制导通所述第一晶体管的栅极与所述第一晶体管的第二极之间的电连接。

60、可选地，所述高边驱动电路还包括休眠电路，所述休眠电路与所述充电保护信号输出端、所述放电保护信号输出端、接地端，以及所述第一晶体管的栅极分别耦接；所述休眠电路用于在所述充电保护信号输出端以及所述放电保护信号输出端的控制下，控制导通或断开所述第一晶体管的栅极与所述接地端之间的电连接；

61、所述驱动方法包括：

62、在休眠状态，所述休眠电路在所述充电保护信号输出端以及所述放电保护信号输出端的控制下，控制导通所述第一晶体管的栅极与所述接地端之间的电连接。

63、第三方面，本发明实施例提供了一种电池管理系统，包括如第一方面中任一项所述的高边驱动电路。

64、相较于现有技术通过设置两个硅基n型mosfet共漏极连接实现充电回路和放电回路的独立控制的技术方案，本发明实施例高边驱动电路采用单一的晶体管（即第一晶体管）即可实现充电回路和放电回路的独立控制，能够降低电池保护装置的结构复杂度，并且适用于集成单一控制晶体管使用的情况。