[發明專利]用于多串電池級聯的保護電路

有效

• 申請號: 201210586521.0
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103022981A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 白勝天;羅彥;邢巍;張樹曉
• 申請（專利權）人: 中穎電子股份有限公司
• 主分類號: H02H7/18
• 分類號: H02H7/18
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 徐潔晶;陳亮

技術領域

本發明涉及電池保護技術領域，具體來說，本發明涉及一種用于多串電池級聯的保護電路。

背景技術

鋰電池廣泛應用于電動工具、電動自行車等領域，總電壓較高，通常會超過60V。在應用方案中，電池保護芯片通常耐壓在40V以內，為了實現多串鋰電池保護，超過5串以上的鋰電池的電池保護芯片通常采用多顆芯片（IC）級聯產生。如10串鋰電池保護板可以采用2個5串鋰電池保護芯片級聯實現，每顆芯片只需耐5節電池25V左右的電壓。其中每顆IC的耐壓在40V以內，總電池電壓12節最高達到60V。

然而，在實際應用中，如圖1所示，12節電池應用采用3顆芯片級聯實現，當電池包正端Pack+與電池包負端Pack-之間接負載RL，且發生負載過流時，該保護電路中的充電管NS1和放電管NS2關閉，電池包負端Pack-將為負載RL上拉到12節電池的最高串電源電壓VDD3，最高達60V。而電池包負端Pack-端會通過充電管控制端電阻RCHG接到三顆電池保護芯片IC1~IC3中最下面的一顆電池保護芯片IC1的充電管控制端CHG（開漏輸出）管腳，而最下面的一顆電池保護芯片IC1的電池包負端檢測端VM管腳也會用于檢測電池包負端Pack-的電壓狀態，以確定負載RL或者充電器（Charger）的連接情況。如果不加保護，電池包負端檢測端VM和充電管控制端CHG管腳將可能直接接到60V的高壓上，這是一般工藝的芯片所不能承受的。

同樣地，如圖2所示，當電池包正端Pack+與電池包負端Pack-之間接充電器Charger，當發生充電過電流時，充電管NS1和放電管NS2關閉，此時電池包負端Pack-的電壓變為VDD3-Vcha。VDD3為12節電池電壓，Vcha為充電器開路電壓。如果此時12節電池電壓均比較低，而充電器開路電壓通常較高，電池包負端Pack-則可能產生極低的負壓，極端情況可能到-60V，如果不加保護，同樣電池包負端檢測端VM和充電管控制端CHG也無法承受如此低的負壓。

另外，在上述圖1和圖2中，DSG為最下面的這顆第一電池保護芯片IC1的放電管控制端。而VSS1和VDD1、VSS2和VDD2、VSS3和VDD3分別為第一電池保護芯片IC1的第一對地端和第一電源端、第二電池保護芯片IC2的第二對地端和第二電源端、第三電池保護芯片IC3的第三對地端和第三電源端。

綜上所述，在實現多節電池保護方案中，特別是12節以上，總電池電壓超過單顆芯片的極限耐壓時，芯片端口的保護成為制約點。

發明內容

針對上述提到的多節電池的電池保護芯片級聯應用中遇到的端口極高正壓和極低負壓的情況，本發明提出一種用于多串電池級聯的保護電路，能夠以簡易的方案來避免極高正壓和極低負壓進入電池保護芯片內，實現安全可靠的多串電池保護方案。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種用于多串電池級聯的保護電路，包括：

N串電池，分為第一電池串、第二電池串…第N電池串，彼此串聯連接，每個所述電池串中各包含M節電池，N和M均為大于等于2的自然數；

N個電池保護芯片，分為第一電池保護芯片、第二電池保護芯片…第N電池保護芯片，各個電池保護芯片與每個所述電池串對應連接，每個所述電池保護芯片各包括一對地端和一電源端，所述第N電池保護芯片的第N電源端與所述第N電池串的正端接點抽出成為電池包正端，所述第一電池保護芯片的第一對地端與所述第一電池串的負端接點抽出以最終形成電池包負端；

其中，所述第一電池保護芯片具有一電池包負端檢測端、一充電管控制端和一放電管控制端；

所述保護電路還包括芯片端口耐壓保護電路，用于所述第一電池保護芯片的端口耐壓保護；所述芯片端口耐壓保護電路包括：第一二極管、第二二極管、第一NMOS管、第二NMOS管、PMOS管、第一電阻、第二電阻、第三電阻、充電管、放電管和充電管控制端電阻；