电芯保护电路、电池及终端设备的制作方法

1.本公开涉及终端设备技术领域，具体涉及一种电芯保护电路、电池及终端设备。


背景技术：

2.随着科学技术的进步，手机等终端设备的功能越来越丰富，对设备的待机和使用时长的要求越来越高，因此对电池的电量及使用安全提出了越来越高的要求。相关技术中，终端设备的电池设置有保护芯片，保护芯片能够在电池进行充放电的过程中进行保护，而且将还电池的检测功能也集成在了保护芯片内，但是检测结果并不准确。


技术实现要素：

3.为克服相关技术中存在的问题，本公开实施例提供一种电芯保护电路、电池及终端设备，用以解决相关技术中的缺陷。
4.根据本公开实施例的第一方面，提供一种电芯保护电路，包括：
5.电芯，所述电芯具有正极和负极；
6.功率回路，分别与所述电芯的正极和负极连接，所述功率回路设有至少一个第一开关单元；
7.检测回路，分别与所述电芯的正极和负极连接，所述检测回路设有至少一个第二开关单元；
8.控制机构，包括至少一个与所述功率回路连接的控制芯片，用于根据所述功率回路的电压和电流中的至少一个控制每个所述第一开关单元和每个所述第二开关单元的通断。
9.在一个实施例中，所述检测回路中与所述电芯的正极连接的线路上设有至少一个第一保护电阻，所述检测回路中与所述电芯的负极连接的线路上设有至少一个第二保护电阻。
10.在一个实施例中，每个所述控制芯片均与一个所述第一开关单元和/或一个所述第二开关单元连接，用于根据所述功率回路的电压和电流中的至少一个控制对应的开关单元的通断。
11.在一个实施例中，所述功率回路中与所述电芯的负极连接的线路上设有两个第一开关单元，所述检测回路中与所述电芯的负极连接的线路上设有一个第二开关单元，所述控制机构包括第一控制芯片和第二控制芯片；
12.其中，所述第一控制芯片用于控制一个第一开关单元和第二开关单元的通断，所述第二控制芯片用于控制另一个第一开关单元的通断。
13.在一个实施例中，所述第二控制芯片包括第一检测端、第二检测端、第三检测端、第四检测端、第一控制端和第二控制端，所述电芯的正极和负极间连接有第一电阻和第一电容，所述检测回路上沿远离所述负极的方向依次设有第二电阻、第三电阻和两个第一开关单元；
14.其中，所述第一检测端与所述第一电阻和第一电容间的线路连接，所述第二检测端与所述电芯的负极连接，所述第三检测端通过第四电阻与两个所述第一开关单元间的线路连接，所述第四检测端与所述第二电阻和第三电阻间的线路连接，所述第一控制端和所述第二控制端分别与对应的第一开关单元连接；
15.所述第一检测端、所述第二检测端和所述第四检测端用于检测所述功率回路的电压，所述第三检测端用于检测所述功率回路的电流。
16.在一个实施例中，所述第一开关单元包括两个开关管，其中，所述第一控制端与一个所述开关管连接，所述第二控制端与另一个所述开关管连接，所述第一控制端和所述第二控制端分别用于控制对应的开关管的通断。
17.在一个实施例中，所述第一控制芯片包括第五检测端、第六检测端、第七检测端、第八检测端、第三控制端和第四控制端，所述电芯的正极通过第五电阻和第二电容接地；
18.其中，所述第五检测端与所述第五电阻与所述第二电容间的线路连接，所述第六检测端接地，所述第七检测端通过第六电阻与两个所述第一开关单元的远离所述电芯的负极一侧的线路连接，所述第八检测端与所述第三电阻和所述第一开关单元间的线路连接；
19.所述第五检测端、所述第六检测端和所述第八检测端用于检测所述功率回路的电压，所述第七检测端用于检测所述功率回路的电流。
20.在一个实施例中，所述第一开关单元包括两个开关管，其中，所述第三控制端与一个所述开关管连接，所述第四控制端与另一个所述开关管连接，所述第三控制端和所述第四控制端分别用于控制对应的开关管的通断。
21.在一个实施例中，所述第三控制端和所述第四控制端中的至少一个与所述第二开关单元连接，用于控制所述第二开关单元的通断。
22.根据本公开实施例的第二方面，提供一种电池，包括第一方面中任一项所述的电芯保护电路。
23.根据本公开实施例的第三方面，提供一种终端设备，包括第二方面所述的电池。
24.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
25.本公开提供的电芯保护电路，通过设置与功率回路并联的独立的检测回路，能够使通过检测回路获得的对电芯的检测结果更加准确，而且在功率回路和检测回路分别设置了能够通断的开关单元，进而开关单元受到控制机构的控制，也就是当电芯的充放电过程中出现异常时能够及时切断功率回路，并且在必要时还能切断检测回路，从而进一步保护电芯的充放电安全，避免了过充、过放和短路等危险情况发生，避免损坏电芯。
附图说明
26.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
27.图1是本公开一示例性实施例示出的相关技术中的一个电芯保护电路的局部示意图；
28.图2是本公开一示例性实施例示出的电芯保护电路的局部示意图。
具体实施方式
29.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
30.在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
31.应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
32.随着科学技术的进步，手机等终端设备的功能越来越丰富，对设备的待机和使用时长的要求越来越高，因此对电池的电量及使用安全提出了越来越高的要求。相关技术中，终端设备的电池设置有保护芯片，保护芯片能够在电池进行充放电的过程中进行保护，而且将还电池的检测功能也集成在了保护芯片(ic)内，但是检测结果并不准确。
33.具体来说，请参照附图1，其示出了相关技术中的一个电芯保护电路，可以看出，其中包括两个保护芯片(ic)u1和u2，且u1集成了专门的电芯电压检测功能，因此u1区别于u2，变成了一颗bsic，u1通过其bs引脚与电芯负极连接实现对电芯电压的精确检测。但是使用bsic检测电芯电压容易受到功率回路的固有功能的影响，导致检测结果不准确，而且集成了电芯电压检测功能的芯片成本也较高。
34.基于此，本公开至少一个实施例提供了一种电芯保护电路，请参照附图2，其示出了该电信保护电路的局部电路图，所述电信保护电路包括电芯201、功率回路202、检测回路203和控制机构；其中，所述电芯201具有正极和负极；所述功率回路202分别与所述电芯201的正极和负极连接，所述功率回路202设有至少一个第一开关单元204；所述检测回路203分别与所述电芯201的正极和负极连接，所述检测回路203设有至少一个第二开关单元205；所述控制机构包括至少一个与所述功率回路202连接的控制芯片，用于根据所述功率回路202的电压和电流中的至少一个控制每个所述第一开关单元204和每个所述第二开关单元205的通断。
35.其中，功率回路202包括两条线路，即与电芯201的正极连接的线路和与电池的负极连接的线路，两条线路分别形成两个接线端，即与电芯201的正极连接的线路形成的p 端和与电芯201的负极连接的线路形成的p-端。两个接线端用于与负载连接使电芯201进行放电，或与充电器连接以对电芯201进行充电，放电过程中，电流从电芯201流向负载，且电芯201的电压逐渐降低，充电过程中，电流从充电器流向电芯201，且电芯201的电压逐渐升高。电芯201放电过程中，存在一个安全阈值，也就是电压降低的最低值，若低于该电压值继续放电，则会使电芯201发生损坏或潜在损坏；电芯201充电过程中，存在一个安全阈值，也就是电压升高的最大值，若高于该电压继续充电使电压继续升高，则会使电芯201发生损坏或
潜在损坏。第一开关单元204可以设置在上述一条线路上，例如将第一开关单元204设置在与电芯201的正极连接的线路上，或设置在与电池的负极连接的线路；第一开关单元204还可以设置在上述两条线路上，也就是在与电芯201的正极连接的线路上设置至少一个第一开关单元204，同时在与电芯201的负极连接的线路上设置至少一个第一开关单元204。当功率回路202出现过充或过放时，第一开关单元204能够切断电芯201继续充电或继续放电，从而能够阻止电芯201因继续充电或继续放电而造成电芯201的损坏或潜在损坏，另外当检测回路203出现短路造成电流过大时，第一开关单元204能够切断电芯201继续放电或充电，从而能够阻止电芯201因短路造成损坏或潜在损坏。
36.其中，检测回路203包括两条线路，即与电芯201的正极连接的线路和与电池的负极连接的线路，两条线路分别形成两个接线端，即与电芯201的正极连接的线路形成的s 端和与电芯201的负极连接的线路形成的bs端。两个接线端用于与检测芯片连接，从而能够使检测芯片准确的检测电芯201的电压，而且电芯201在被检测芯片通过检测回路203检测电压时，也在向外放电，也就是电流在通过检测回路203流向检测芯片。电芯201的电压正常，电量充足时，检测芯片可以持续检测，也就是电芯201可以持续放电；但是当电芯201出现过放，也就是电压小于或等于放电时的安全阈值时，不仅功率回路202的第一开关单元204能够切断电芯201向负载继续放电，同时检测回路203的第二开关单元205能够切断电芯201向检测芯片继续放电，从而能够阻止电芯201因继续放电而造成电芯201的损坏或潜在损坏。另外，当功率回路202出现短路造成电流过大时，第二开关单元205能够切断电芯201继续放电或充电，从而能够阻止电芯201因短路造成损坏或潜在损坏。
37.其中，控制机构的至少一个控制芯片分别与功率回路202连接，控制芯片能够检测功率回路202的至少一处的电压和/或至少一处的电流，因此控制机构能够控制每一个第一开关单元204和每一个第二开关单元205的通断。
38.在一个示例中，每个所述控制芯片均与一个所述第一开关单元204和/或一个所述第二开关单元205连接，用于根据所述检测回路203的电压和电流中的至少一个控制对应的开关单元的通断。也就是说，每个控制芯片可以控制一个第一开关单元204的通断，或者控制一个第二开关单元205的通断，再或者控制一个第一开关单元204和一个第二开古单元的通断。
39.本实施例提供的电芯保护电路，通过设置与功率回路202并联的独立的检测回路203，能够使通过检测回路203获得的对电芯201的检测结果更加准确，而且在功率回路202和检测回路203分别设置了能够通断的开关单元，进而开关单元受到控制机构的控制，也就是当电芯201的充放电过程中出现异常时能够及时切断功率回路202，并且在必要时还能切断检测回路203，从而进一步保护电芯201的充放电安全，避免了过充、过放和短路等危险情况发生，避免损坏电芯201。
40.在本公开的一些实施例中，所述检测回路203中与所述电芯201的正极连接的线路上设有至少一个第一保护电阻rs1，所述检测回路203中与所述电芯201的负极连接的线路上设有至少一个第二保护电阻rs2。通过在检测回路203的两个线路上设置保护电阻，能够避免检测回路203出现短路时造成电流过大，从而避免电芯201因过大的电流造成损坏或潜在损坏。
41.在本公开的一些实施例中，所述功率回路202中与所述电芯201的负极连接的线路
上设有两个第一开关单元204，所述检测回路203中与所述电芯201的负极连接的线路上设有一个第二开关单元205，所述控制机构包括第一控制芯片206和第二控制芯片207；其中，所述第一控制芯片206用于控制一个第一开关单元204和第二开关单元205的通断，所述第二控制芯片207用于控制另一个第一开关单元204的通断。
42.其中，两个第一开关单元204均能够控制功率回路202的通断，也就是两个第一开关单元204中的任一个处于断开状态时，功率回路202就会被切断而无法进行充电和放电，两个第一开关单元204全部处于联通状态时，功率回路202才能导通而可以进行充电和放电。两个第一开关单元204分别受到第一控制芯片206和第二控制芯片207的控制，而第一控制芯片206和第二控制芯片207的控制逻辑为二级控制，也就是第一控制芯片206的触发难度更低，第二控制芯片207的触发难度更高，例如充电过程中出现过充时，首先第一控制芯片206进行响应，控制对应的第一开关单元204关断以切断功率回路202，但若第一控制芯片206出现故障时，出现过充时未控制对应的第一开关单元204关断，则电芯201会继续充电导致电压继续升高，当升高至第二控制芯片207对应的电压阈值时，则会控制对应的第一开关单元204关断以切断功率回路202；再例如，放电过程中出现过放时，首先第一控制芯片206进行响应，控制对应的第一开关单元204关断以切断功率回路202，但若第一控制芯片206出现故障时，出现过放时未控制对应的第一开关单元204关断，则电芯201会继续放电导致电压继续降低，当降低至第二控制芯片207对应的电压阈值时，则会控制对应的第一开关单元204关断以切断功率回路202；再例如，当功率回路202出现短路时，电流骤然增加，第一控制芯片206进行响应，控制对应的第一开关单元204关断以切断功率回路202，但若第一控制芯片206出现故障时，出现短路时未控制对应的第一开关单元204关断，则电芯201会继续短路导致电流继续升高，当升高至第二控制芯片207对应的电压阈值时，则会控制对应的第一开关单元204关断以切断功率回路202。
43.其中，第二开关单元205能够控制检测回路203的通断，也就是当第二开关单元205处于断开状态时，检测回路203就会被切断而无法向检测芯片放电。第二开关单元205受到第一控制芯片206的控制，也就是上述二级控制中的第一级。当放电过程中出现过放时，第一控制芯片206进行响应，不仅控制对应的第一开关单元204关断以切断功率回路202，而且同时控制第二开关单元205关断以切断检测回路203，也就是说，电芯201不仅不能够继续通过功率回路202放电，也不能继续通过检测回路203放电，更加彻底的切断了电芯201的放电，进一步增加了电芯201的安全性和稳定性。
44.在本公开的一些实施例中，所述第二控制芯片207包括第一检测端vdd电阻、第二检测端vss、第三检测端cs、第四检测端vm、第一控制端co和第二控制端do，所述电芯201的正极和负极间连接有第一电阻r1和第一电容1，所述检测回路203上沿远离所述负极的方向依次设有第二电阻r2、第三电阻r3和两个第一开关单元204；其中，所述第一检测端vdd与所述第一电阻r1和第一电容1间的线路连接，所述第二检测端vss与所述电芯201的负极连接，所述第三检测端cs通过第四电阻r4与两个所述第一开关单元204间的线路连接，所述第四检测端vm与所述第二电阻r2和第三电阻r3间的线路连接，所述第一控制端co和所述第二控制端do分别与对应的第一开关单元204连接；所述第一检测端vdd、所述第二检测端vss和所述第四检测端vm用于检测所述功率回路202的电压，所述第三检测端cs用于检测所述功率回路202的电流。
45.其中，当检测回路203的电压出现异常时，例如过低或过高，第一检测端vdd和第二检测端vss能够检测到，以使第一控制端co或第二控制端do控制对应的第一开关单元204关断；当检测回路203恢复正常时，例如降低回正常电压或升高回正常电压时，第四检测端vm能够检测到，例如当因过放而切断功率回路202后，如果第一检测端vdd和第二检测端vss检测到电压恢复正常，第四检测端vm也能够检测到并且能够区分出是电芯201自动调节至正常电压还是因连接了充电器而恢复了正常电压，两种情况对应两种电压阈值，也就是说，第四检测端vm确定了电压恢复的方式后，并根据对应的电压阈值使第一控制端co或第二控制端do控制对应的第一开关单元204连通。
46.在本公开的一些实施例中，所述第一开关单元204包括两个开关管，其中，所述第一控制端co与一个所述开关管连接，所述第二控制端do与另一个所述开关管连接，所述第一控制端co和所述第二控制端do分别用于控制对应的开关管的通断。
47.其中，第一开关单元204可以包括两个方向相反的开关管，例如mos管，而且两个开关管分别负责充电和放电的通断，例如，充电时一旦出现过充等危险情况时，第一控制端co控制对应的开关管断开，放电时一旦出现过放等危险情况时，第二控制端do控制对应的开关管断开。
48.在本公开的一些实施例中，所述第一控制芯片206包括第五检测端vdd、第六检测端vss、第七检测端cs、第八检测端vm、第三控制端co和第四控制端do，所述电芯201的正极通过第五电阻r5和第二电容2接地；其中，所述第五检测端vdd与所述第五电阻r5与所述第二电容2间的线路连接，所述第六检测端vss接地，所述第七检测端cs通过第六电阻r6与两个所述第一开关单元204的远离所述电芯201的负极一侧的线路连接，所述第八检测端vm与所述第三电阻r3和所述第一开关单元204间的线路连接；所述第五检测端vdd、所述第六检测端vss和所述第八检测端vm用于检测所述功率回路202的电压，所述第七检测端cs用于检测所述功率回路202的电流。
49.其中，当检测回路203的电压出现异常时，例如过低或过高，第五检测端vdd和第六检测端vss能够检测到，以使第三控制端co或第四控制端do控制对应的第一开关单元204关断；当检测回路203恢复正常时，例如降低回正常电压或升高回正常电压时，第八检测端vm能够检测到，例如当因过放而切断功率回路202后，如果电压第五检测端vdd和第六检测端vss检测到电压恢复正常，第八检测端vm也能够检测到并且能够区分出是电芯201自动调节至正常电压还是因连接了充电器而恢复了正常电压，两种情况对应两种电压阈值，也就是说，第八检测端vm确定了电压恢复的方式后，并根据对应的电压阈值使第三控制端co或第四控制端do控制对应的第一开关单元204连通。
50.在本公开的一些实施例中，所述第一开关单元204包括两个开关管，其中，所述第三控制端co与一个所述开关管连接，所述第四控制端do与另一个所述开关管连接，所述第三控制端co和所述第四控制端do分别用于控制对应的开关管的通断。
51.其中，第一开关单元204可以包括两个方向相反的开关管，例如mos管，而且两个开关管分别负责充电和放电的通断，例如，充电时一旦出现过充等危险情况时，第三控制端co控制对应的开关管断开，放电时一旦出现过放等危险情况时，第四控制端do控制对应的开关管断开。
52.在本公开的一些实施例中，所述第三控制端co和所述第四控制端do中的至少一个
与所述第二开关单元205连接，用于控制所述第二开关单元205的通断。
53.其中，可以按照下述方式连接第一控制芯片206的控制端与第二开关单元205：若第三控制端co在放电时控制对应的开关管关断，则将第三控制端co与第二开关单元205连接，若第四控制端do在放电时控制对应的开关管关断，则将第四控制端do与第二开关单元205连接。第二开关单元205可以包括一个开关管，例如mos管。
54.根据本公开实施例的第二方面，提供一种电池，包括第一方面中任一项所述的电芯保护电路。
55.其中，电池可以为手机等终端设备进行供电。
56.根据本公开实施例的第三方面，提供一种终端设备，包括第二方面所述的电池。
57.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
58.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。