电芯保护电路和电芯管理系统的制作方法

1.本实用新型涉及电芯控制技术领域，尤其涉及一种电芯保护电路和电芯管理系统。


背景技术：

2.目前电芯在进行ul2054认证时，滥充测试失效率较高，滥充测试需要电芯管理系统中的一个保护器件(晶体管)故障之后，以6v1c/6v2c对之后的电芯管理系统中的电芯进行长时间充电，并要求不起火不爆炸。
3.现有的电芯保护电路，一般采用双ic双晶体管的方案对电芯进行ul2054认证，即通过两个ic分别控制两个晶体管，实现电芯的ul2054认证。但是，上述方案导致电芯保护电路需要的成本较高，且受布局空间限制。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种电芯保护电路和电芯管理系统，以解决电芯保护电路成本较高的问题。
5.一种电芯保护电路，与电芯相连，包括电芯保护芯片、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、电芯接口和充放电接口；所述电芯保护芯片包括充电控制端和放电控制端；
6.所述第一晶体管，与所述放电控制端和所述电芯接口相连；
7.所述第二晶体管，与所述充电控制端、所述第一晶体管和所述第三晶体管相连；
8.所述第三晶体管，与所述充电控制端和所述充放电接口相连；
9.在所述电芯正常充电时，所述第一晶体管导通，所述第二晶体管或所述第三晶体管导通；在所述电芯过充时，在所述电芯正常充电时未被短路的所述第二晶体管及所述第三晶体管断开。
10.进一步地，所述电芯保护电路还包括电流采样电路；所述电流采样电路分别与所述电芯接口、所述第一晶体管和所述电芯保护芯片相连，所述电流采样电路用于采集所述电芯保护电路中的实时电流，将所述实时电流发送给所述电芯保护芯片。
11.进一步地，所述电流采样电路包括采样电阻；所述采样电阻的第一端，与电芯负极和所述电芯保护芯片的vss端相连，所述采样电阻的第二端，与所述第一晶体管和所述电芯保护芯片的vm端相连。
12.进一步地，所述电芯保护电路还包括第一限流电阻；所述第一限流电阻的第一端与电芯正极和充放电口正极相连，所述第一限流电阻的第二端，与所述电芯保护芯片的vdd端相连；
13.所述电芯保护电路还包括第二限流电阻；所述第二限流电阻的第一端与充放电口负极和第三晶体管相连，所述第二限流电阻的第二端与所述电芯保护芯片的vm端相连。
14.进一步地，所述电芯保护电路还包括第一滤波电容；所述第一滤波电容的第一端与所述电芯保护芯片的vdd端相连，所述第一滤波电容的第二端与所述电芯保护芯片的vm
端相连；
15.所述电芯保护电路还包括第二滤波电容；所述第二滤波电容的第一端与所述采样电阻的第二端相连，所述第二滤波电容的第二端与所述第二限流电阻的第一端相连。
16.进一步地，所述电芯保护电路还包括静电保护电路；所述静电保护电路的第一端与充放电口正极与电芯正极的连接节点相连，所述静电保护电路的第二端与所述第二晶体管与充放电口负极的连接节点相连。
17.进一步地，所述静电保护电路包括静电保护电容。
18.进一步地，所述第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管为mos管。
19.进一步地，所述第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管为n型mos管。
20.一种电芯管理系统，包括电芯、充电器和上述的电芯保护电路。
21.上述电芯保护电路和电芯管理系统，电芯保护电路包括电芯保护芯片、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、电芯接口和充放电接口，通过将第一晶体管与放电控制端和电芯接口相连，将第二晶体管与充电控制端、第一晶体管和第三晶体管相连，并将第三晶体管，与充电控制端和充放电接口相连，在电芯正常充电时，第一晶体管导通，第二晶体管或第三晶体管导通，电芯正常充电，在电芯过充时，在电芯正常充电时未被短路的第二晶体及第三晶体管断开，电芯停止充电，即通过电芯保护芯片的充电控制端，同时控制第二晶体管和第三晶体管，在一个充电保护器件(第二晶体管或第三晶体管)失效/被短路的情况下正常进行过充保护，实现滥充测试，并且仅通过一个ic(电芯保护芯片)、第二晶体管和第三晶体管便能够实现滥充测试，减少电芯保护电路的成本，降低电芯保护电路中电子元件的占用面积。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是本实用新型一实施例中电芯保护电路的一电路示意图；
24.图2是本实用新型一实施例中电芯管理系统的一电路示意图。
25.图中：10、电芯保护电路；11、电芯接口；12、充放电接口；13、电流采样电路；14、静电保护电路。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.应当理解的是，本实用新型能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本实用新型的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大自
始至终相同附图标记表示相同的元件。
28.应当明白，当元件或层被称为“在
…
上”、“与
…
相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在
…
上”、“与
…
直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本实用新型教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
29.空间关系术语例如“在
…
下”、“在
…
下面”、“下面的”、“在
…
之下”、“在
…
之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在
…
下面”和“在
…
下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
30.在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
31.为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构及步骤，以便阐释本实用新型提出的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
32.本实施例提供一种电芯保护电路10，应用在电芯管理系统中，如图2所示，该电芯管理系统包括电芯bat和充电器charger。电芯保护电路10，与电芯bat和充电器charger相连，用于在电芯bat进行充电/滥充测试时，对电芯bat进行保护。
33.本实施例提供一种电芯保护电路10，与电芯bat相连，如图1所示，包括电芯保护芯片u1、第一晶体管q1、第二晶体管q2、第三晶体管q3、电芯接口11和充放电接口12；电芯保护芯片u1包括充电控制端co和放电控制端do；第一晶体管q1，与放电控制端do和电芯接口11相连；第二晶体管q2，与充电控制端co、第一晶体管q1和第三晶体管q3相连；第三晶体管q3，与充电控制端co和充放电接口12相连；在电芯bat正常充电时，第一晶体管q1导通，第二晶体管q2或第三晶体管q3导通；在电芯bat过充时，在电芯bat正常充电时未被短路的第二晶体管q2及第三晶体管q3断开。
34.作为一示例，电芯保护电路10包括电芯接口11和充放电接口12。在本示例中，电芯接口11用于连接电芯bat，充放电接口12用于连接充电器charger。示例性地，电芯接口11包括电芯正极b 和电芯负极b-，电芯正极b 用于连接电芯bat的正极，电芯负极b-用于连接电芯bat的负极。充放电接口12包括充放电口正极p 和充放电口负极p-，充放电口正极p 用于
连接充电器charger的正极，充放电口负极p-用于连接充电器charger的负极。
35.可选地，电芯正极b 和充放电口正极p 之间通过熔断器f1相连，该熔断器f1在电芯保护电路10出现大电流时断开，对电芯bat进行保护。
36.作为另一示例，电芯保护电路10还包括电芯保护芯片u1、第一晶体管q1、第二晶体管q2和第三晶体管q3。电芯保护芯片u1包括充电控制端co和放电控制端do。第一晶体管q1的第一端与放电控制端do相连，第一晶体管q1的第二端与电芯负极b-相连，第一晶体管q1的第三端与第二晶体管q2相连。第二晶体管q2的第一端与充电控制端co相连，第二晶体管q2的第二端与第一晶体管q1的第三端相连，第二晶体管q2的第三端与第三晶体管q3相连。第三晶体管q3的第一端与充电控制端co相连，第三晶体管q3的第二端与第二晶体管q2的第三端相连，第三晶体管q3的第三端与充放电口负极p-相连。在本示例中，在对电芯bat进行滥充测试时，充放电接口12接入充电器charger，电芯保护芯片u1的放电控制端do输出高电平信号控制第一晶体管q1导通，同时充电控制端co输出高电平信号，控制第二晶体管q2和第三晶体管q3导通，同时使第二晶体管q2或第三晶体管q3短路，例如将第二晶体管q2或第三晶体管q3的源极和漏极短接，或者第二晶体管q2或第三晶体管q3中的一个晶体管损坏，相当于短路，充电器charger开始对电芯bat进行充电。在电芯bat的电压上升到一定电压水平，且维持过充延时后，即电芯bat过充后，电芯保护芯片u1的充电控制端co输出低电平信号，将电芯bat过充前，未被短路/失效的的第二晶体管q2及第三晶体管q3断开，从而切断电芯保护电路10的主回路，充电器charger停止对电芯bat充电，从而通过滥充测试。
37.在本实施例中，电芯保护电路10包括电芯保护芯片u1、第一晶体管q1、第二晶体管q2、第三晶体管q3、电芯接口11和充放电接口12，通过将第一晶体管q1与放电控制端do和电芯接口11相连，将第二晶体管q2与充电控制端co、第一晶体管q1和第三晶体管q3相连，并将第三晶体管q3，与充电控制端co和充放电接口12相连，在电芯bat正常充电时，第一晶体管q1导通，第二晶体管q2和第三晶体管q3导通，同时使第二晶体管q2或第三晶体管q3短路，电芯bat正常充电，在电芯bat过充时，在电芯bat正常充电时未被短路的第二晶体管q2及第三晶体管q3断开，电芯bat停止充电，即通过电芯保护芯片u1的充电控制端co，同时控制第二晶体管q2和第三晶体管q3，在一个充电保护器件(第二晶体管q2或第三晶体管q3)失效/被短路的情况下正常进行过充保护，实现滥充测试，并且仅通过一个ic(电芯保护芯片u1)、第二晶体管q2和第三晶体管q3便能够实现滥充测试，减少电芯保护电路10的成本，降低电芯保护电路10中电子元件的占用面积。
38.在一实施例中，如图1所示，电芯保护电路10还包括电流采样电路13；电流采样电路13分别与电芯接口11、第一晶体管q1和电芯保护芯片u1相连，电流采样电路13用于采集电芯bat对应的实时电流，将实时电流发送给电芯保护芯片u1。
39.作为一示例，电芯保护电路10还包括电流采样电路13，电流采样电路13分别与电芯接口11、第一晶体管q1和电芯保护芯片u1相连。在本示例中，通过将电流采样电路13，与电芯接口11、第一晶体管q1和电芯保护芯片u1相连，便能够通过电流采样电路13实时采集电芯bat对应的实时电流，实现电芯bat的过流保护。在本实施例中，通过将第一晶体管q1与放电控制端do和电芯接口11相连，将第二晶体管q2，与充电控制端co、第一晶体管q1和第三晶体管q3相连，并将第三晶体管q3，与充电控制端co和充放电接口12相连，并保证在电芯bat正常充电时，第一晶体管q1导通，第二晶体管q2或第三晶体管q3导通，在电芯bat过充
时，控制电芯bat正常充电时导通第二晶体管q2及第三晶体管q3断开，便能够实现电芯bat的过充保护。
40.在本实施例中，电芯保护电路10还包括电流采样电路13，通过将电流采样电路13分别与电芯接口11、第一晶体管q1和电芯保护芯片u1相连，便能够使电流采样电路13采集电芯bat对应的实时电流，将实时电流发送给电芯保护芯片u1，以使电芯保护芯片u1根据电芯bat对应的实时电流，实现电芯bat的过流保护。
41.在一实施例中，如图1所示，电流采样电路13包括采样电阻rs；采样电阻rs的第一端与电芯负极b-和电芯保护芯片u1的vss端相连，采样电阻rs的第二端与第一晶体管q1和电芯保护芯片u1的vm端相连。
42.作为一示例，电流采样电路13包括采样电阻rs，采样电阻rs的第一端，与电芯负极b-和电芯保护芯片u1的vss端相连，采样电阻rs的第二端，与第一晶体管q1和电芯保护芯片u1的vm端相连。在本示例中，通过将采样电阻rs的第一端，与电芯负极b-和电芯保护芯片u1的vss端相连，并将采样电阻rs的第二端，与第一晶体管q1和电芯保护芯片u1的vm端相连，在电芯bat正常充电或过充时，即在电芯bat充电时，从采样电阻rs上获取电芯保护电路中10的实时电流，电芯保护芯片u1能够根据该实时电流，判断回路中的电流是否过大，实现电芯bat的过流保护。
43.在本实施例中，电流采样电路13包括采样电阻rs，通过将采样电阻rs的第一端与电芯负极b-和电芯保护芯片u1的vss端相连，并将采样电阻rs的第二端与第一晶体管q1和电芯保护芯片u1的vm端相连，使电芯保护芯片u1能够根据从采样电阻rs上获取电芯保护电路中10的实时电流，实现电芯bat的过流保护。
44.在一实施例中，如图1所示，电芯保护电路10还包括第一限流电阻r1；第一限流电阻r1的第一端与电芯正极b 和充放电口正极p 相连，第一限流电阻r1的第二端与电芯保护芯片u1的vdd端相连；电芯保护电路10还包括第二限流电阻r2；第二限流电阻r2的第一端与充放电口负极p-和第三晶体管q3相连，第二限流电阻r2的第二端与电芯保护芯片u1的vm端相连。
45.作为一示例，电芯保护电路10还包括第一限流电阻r1，第一限流电阻r1的第一端，与电芯正极b 和充放电口正极p 相连，第一限流电阻r1的第二端，与电芯保护芯片u1的vdd端相连，用于防止过大的电流流入电芯保护芯片u1的vdd端，提高电芯保护芯片u1的安全性。
46.作为另一示例，电芯保护电路10还包括第二限流电阻r2，第二限流电阻r2的第一端与充放电口负极p-和第三晶体管q3相连，第二限流电阻r2的第二端与电芯保护芯片u1的vm端相连，用于防止过大的电流流入电芯保护芯片u1的vm端，提高电芯保护芯片u1的安全性。
47.在本实施例中，通过将第一限流电阻r1的第一端与电芯正极b 和充放电口正极p 相连，第一限流电阻r1的第二端与电芯保护芯片u1的vdd端相连，将第二限流电阻r2的第一端与充放电口负极p-和第三晶体管q3相连，第二限流电阻r2的第二端与电芯保护芯片u1的vm端相连，能够防止电芯保护电路10中的大电流流入电芯保护芯片u1，提高电芯保护芯片u1的安全性。
48.在一实施例中，如图1所示，电芯保护电路10还包括第一滤波电容；第一滤波电容
的第一端与电芯保护芯片u1的vdd端相连，第一滤波电容的第二端，与电芯保护芯片u1的vm端相连；电芯保护电路10还包括第二滤波电容；第二滤波电容的第一端与采样电阻rs的第二端相连，第二滤波电容的第二端与第二限流电阻r2的第一端相连。
49.作为一示例，第一滤波电容，第一滤波电容的第一端，与电芯保护芯片u1的vdd端相连，第一滤波电容的第二端，与电芯保护芯片u1的vm端相连，用于对输入至电芯保护芯片u1的vdd端和电芯保护芯片u1的vm端的电信号进行滤波处理。示例性地，第一滤波电容可以包括如图1中的电容c1。
50.作为另一示例，电芯保护电路10还包括第二滤波电容，第二滤波电容的第一端，与采样电阻rs的第二端相连，第二滤波电容的第二端，与第二限流电阻r2的第一端相连，用于对电芯保护电路10的杂波信号进行滤波处理。示例性地，第二滤波电容可以为单个电容，或者多个串联的电容。例如，如图1中第二滤波电容可以为串联的电容c2和电容c3。
51.在本实施例中，通过第一滤波电容对输入至电芯保护芯片u1的vdd端和电芯保护芯片u1的vm端的电信号进行滤波处理，通过第二滤波电容第二滤波电容，避免电芯保护芯片u1被其他信号干扰，提高电芯保护芯片u1工作过程中的可靠性。
52.在一实施例中，如图1所示，电芯保护电路10还包括静电保护电路14；静电保护电路14的第一端与充放电口正极p 与电芯正极b 的连接节点相连，静电保护电路14的第二端与第二晶体管q2与充放电口负极p-的连接节点相连。
53.在本实施例中，电芯保护电路10还包括静电保护电路14，通过将静电保护电路14的第一端与充放电口正极p 与电芯正极b 的连接节点相连，并将静电保护电路14的第二端与第二晶体管q2与充放电口负极p-的连接节点相连，能够防止充电器charger接入的瞬间，充放电接口12输入静电，提高电芯保护电路10的安全性。
54.在一实施例中，如图1所示，静电保护电路14包括静电保护电容，用于防止充电器charger接入的瞬间，充放电接口12输入静电，提高电芯保护电路10的安全性。例如，静电保护电容可以包括如图1中串联的电容c4和电容c5。
55.在一实施例中，所述第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管为mos管。
56.在本实施例中，第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管为mos管，从而保证在电芯bat正常充电时，第一晶体管q1导通，第二晶体管q2或第三晶体管q3导通，在电芯bat过充时，在电芯bat正常充电时导通的第二晶体管q2及第三晶体管q3断开，便能够实现电芯bat的过充保护。
57.在一实施例中，所述第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管为n型mos管。
58.作为一示例，第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管为n型mos管。
59.作为一示例，第一晶体管q1、第二晶体管q2和第三晶体管q3的第一端为栅极，第一晶体管q1、第二晶体管q2和第三晶体管q3的第二端为源极，第一晶体管q1、第二晶体管q2和第三晶体管q3的第三端为漏极。
60.在本实施例中，通过使第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管为n型mos管，便能够保证在电芯bat正常充电时，第一晶体管q1导通，第二晶体管q2或第三晶体管q3导通，在电芯bat过充时，在电芯bat正常充电时导通的第二晶体管q2及第三晶体管q3断开，实现电芯bat的过充保护。
61.本实施例提供一种电芯管理系统，如图2所示，包括电芯bat、充电器charger和上
述的电芯保护电路10。
62.以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。