[发明专利]具有电芯平衡功能的电池保护电路及电池系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及电池保护电路领域，特别涉及一种具有电芯平衡功能的电池保护电路。

【背景技术】

多节电池保护芯片对电池实现各种保护功能：充电过压保护、放电过压保护、放电过流保护、短路保护等。一般这里指的多节电池保护系统为多节电芯串联的系统。高性能的电池保护芯片还集成了对电芯电压进行平衡的功能。原因在于当电池长期使用后，由于每节电芯存在一定的制造差异，经过多次充电和放电后，每节电芯电压之间会产生较大差异，有的电芯电压较高，而有些电芯电压较低。当其中一节电芯电压低于放电过压阈值，而另一节电芯电压高于充电过压阈值时。此时该电池既不能充电也不能放电，处于报废状态。如果对这种电池充电，则导致电芯电压超过充电过压阈值的电芯爆炸；如果对该电池放电，则导致电芯电压低于放电过压阈值的电芯损坏。带电芯平衡功能的电池保护电路有助于减小电芯之间的电压差异，从而延长电池使用寿命。

图1描述了现有技术中对于3节电芯串联的带电芯平衡功能的电池保护电路。如图1所示，电池保护芯片包含电池保护模块(BatProt)和电池平衡控制模块(CelBAL)。另外芯片外部还需要电阻R1～R3来设定平衡功能的放电电流，NMOS(N-Mental-Oxide-Semiconductor)场效应晶体管MN1～MN3构成平衡放电控制开关。BAT1～BAT3为电芯，其连接为串联关系。电阻R31和电容C1构成滤波电路，产生V1用于电池保护模块对电芯BAT1电压进行监测和实现保护功能；电阻R32和电容C2构成滤波电路，产生V2用于电池保护模块对电芯BAT2电压进行监测和实现保护功能；电阻R33和电容C3构成滤波电路，产生V3用于电池保护模块对电芯BAT3电压进行监测和实现保护功能。

然而，所述电池保护芯片的集成度不够，其还需要连接太多的外围器件，这在一定程度上提高了成本，不利于小型化。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种电池保护电路，其具有更高集成度的电池保护芯片，可以在一定程度上降低成本，更利于小型化。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供一种具有电芯平衡功能的电池保护电路，用于对多节串联的电芯进行保护，其包括：基于各个电芯的电压对各个电芯进行保护的电池保护模块；分别对应多个电芯的多个平衡放电电路，其中每个平衡放电电路包括串联于对应的电芯的两电极端的平衡放电控制开关及平衡放电电阻；电池平衡控制模块，用于基于各个电芯的电压控制各个平衡放电电路的平衡放电控制开关的导通和关断以平衡各个电芯的电压，对于相邻的两个平衡放电电路，其中的一个平衡放电电路的平衡放电电阻连接于其对应的电芯的正极端，其中的另一个平衡放电电路的平衡放电电阻连接于其对应的电芯的负极端。

进一步的，所述电池平衡控制模块、所述电池保护模块和所述平衡放电电路的平衡放电控制开关集成一同一块芯片中，对于相邻的两个平衡放电电路，其中的一个平衡放电电路的平衡放电控制开关的一个连接端与对应的平衡放电电阻的一端相连，另一端直接连接于对应的电芯的负极端，其中的另一个平衡放电电路的平衡放电控制开关的一个连接端与所述平衡放电电阻的一端相连，另一端直接连接于对应的电芯的正极端，如果相邻的两个平衡放电电路中的两个平衡放电控制开关的两个连接端都直接连接于一个共同的节点，那么这两个平衡放电控制开关的这两个连接端则共用所述芯片中的一个管脚。

进一步的，每个平衡放电电路中的平衡放电控制开关为NMOS场效应晶体管，对于其源极通过对应的平衡放电电阻连接至对应的电芯的负极的NMOS场效应晶体管，其栅极控制信号的高电平为其对应的电芯的上级电芯的正极电压，其低电平为对应的电芯的负极电压，对于其源极直接与对应的电芯的负极相连的NMOS场效应晶体管，其栅极控制信号的高电平为其对应的电芯的正极电压，其低电平为对应的电芯的负极电压。

进一步的，所述电池保护电路还包括驱动电路，其根据电池平衡控制模块输出的各个平衡放电控制信号产生驱动各个NMOS场效应晶体管的栅极控制信号。

进一步的，所述电池保护电路还包括：分别对应多个电芯的多个滤波电路，每个滤波电路包括依次串联于对应的电芯的正极和接地端之间滤波电阻和滤波电容，滤波电阻和滤波电容的中间节点的电压作为其对应的电芯的电压。