[實用新型]級聯的電池保護電路及系統

有效

• 申請號: 201320255696.3
• 申請日: 2013-05-11
• 公開（公告）號: CN203278205U
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 尹航;趙漢青;張勇;王釗
• 申請（專利權）人: 無錫中星微電子有限公司
• 主分類號: H02H7/18
• 分類號: H02H7/18;H02J7/00
• 代理公司: 無錫互維知識產權代理有限公司 32236
• 代理人: 戴薇

【技術領域】

本實用新型涉及一種電源管理電路，特別涉及級聯的電池保護電路及系統。

【背景技術】

鋰離子電池由于具有能量高、電池電壓高、工作穩定范圍寬、貯存壽命長等優點，已廣泛應用于軍事和民用小型電器中，如移動電話，便攜式計算機、攝像機、照相機等，部分代替了傳統電池。但是因其物理特性，在使用過程中，鋰電池對充電電流、放電電流、電壓及溫度要求很嚴格，一旦超過將在安全上和壽命上產生嚴重后果。因此，鋰離子電池在充放電工作過程中，需要對其過充電電壓、過放電電壓、充電限制電流以及放電限制電流等關鍵參數進行監測和控制，以防止電池過度損耗同時保證使用中的安全。目前單體鋰電池的保護電路已經很成熟，但對于多節串聯的鋰電池（或者電芯單元）組來說，組建與其匹配的保護電路有一定的難度。

電池保護系統有如下的普遍需求：當電池保護系統處于禁止充電保護狀態時，若檢測到有負載與電池保護系統相連，則使該電池保護系統退出禁止充電保護狀態；當電池保護系統處于禁止放電保護狀態時，若檢測到到有充電器與電池保護系統相連，則使該電池保護系統退出禁止放電保護狀態。

當電池保護系統中需要串聯的電芯單元的數目較少時，該電池保護系統可以用單一電池保護芯片對其進行充放電保護，由該單一電池保護芯片決定是否進入或退出保護狀態。該電池保護芯片可以檢測到負載或者充電器與該電池保護系統的連接狀況，同時檢測整個電池保護系統中電芯單元的電壓狀態，從而實現上文中所述的電池保護系統的普遍需求。

當電池保護系統中需要串聯的電芯單元數目增多時，由于電池總電壓的升高，單一電池保護芯片難以滿足保護系統的需要，需要通過級聯多個電池保護芯片(或稱電芯保護芯片或單元)作為電池保護系統中的電池保護電路。此時問題出現了，只有最下級電池保護芯片能夠直接檢測到負載或者充電器的連接狀況，而非最下級的電池保護芯片不能檢測到電池負載或者充電器的連接狀況，那么當非最下級保護芯片檢測到對應的電芯單元出現充電或異常時，電池保護系統進入禁止充電保護狀態或者禁止放電保護狀態后，由于非最下級保護芯片無法得知負載或充電器是否連接，因此無法退出禁止充電保護狀態或者禁止放電保護狀態。

對此最直接的解決方式可以為：給每個電池保護芯片增加一對負載連接狀態發送、接收管腳PIN，用于接收和發送負載連接狀態信息，給每個電池保護芯片增加一對充電器連接狀態發送、接收管腳PIN，用于接收和發送充電器連接狀態信息。但是，這樣做的缺陷在于，每個電池保護芯片會增加四個PIN，從而增加了電池保護系統的成本。

因此，有必要提供一種改進的技術方案來克服上述問題。

【實用新型內容】

本實用新型的目的在于提供一種電池保護電路和系統，在不增加管腳的基礎上實現了有關負載或充電器的連接信號的傳遞，從而可以克服背景中所提到的問題。

為了解決上述問題，根據本實用新型的一個方面，本實用新型提供一種電池保護電路，用于對多個依次串聯的電芯單元進行保護，其包括多個電芯保護單元，每個電芯保護單元連接在對應的電芯單元的正負極之間，每個電芯保護單元包括充電保護輸出端和充電保護輸入端，每個電芯保護單元的充電保護輸入端與其相鄰的上一級電芯保護單元的充電保護輸出端相連，每個電芯保護單元對對應的電芯單元進行充電檢測以得到表示該對應的電芯單元是否異常的當前充電保護信號，通過其充電保護輸入端接收其相鄰的上一級電芯保護單元的充電保護輸出端輸出的表示先前電芯單元是否異常的先前充電保護信號，在當前充電保護信號為異常或/和先前充電保護信號為異常時，該電芯保護單元生成并通過其充電保護輸出端輸出表示異常的充電保護信號，否則通過其充電保護輸出端輸出表示非異常的充電保護信號，最下級電芯保護單元檢測負載是否連接，并生成表示負載是否連接的負載連接信號，在一個電芯保護單元收到來上一級電芯保護單元的表示異常的充電保護信號且生成或收到表示負載連接的負載連接信號時，通過其充電保護輸入端和上一級電芯保護單元的充電保護輸出端將該電芯保護單元生成或收到的表示負載連接的負載連接信號傳輸至上一級電芯保護單元。

進一步的，最上級電芯單元的一個連接端與第一外部連接端相連，最下級電芯單元的一個連接端經由充電控制開關與第二外部連接端相連，所述充電控制開關包括控制其導通或截止的控制端，最下級電芯保護單元的充電保護輸出端與所述充電控制開關的控制端相連，在最下級電芯保護單元輸出表示非異常的充電保護信號時，控制所述充電控制開關導通，在最下級電芯保護單元輸出表示異常的充電保護信號時，控制所述充電控制開關截止，最上級電芯保護單元的充電保護輸出端連接表示非異常的先前充電保護信號。