[实用新型]多个电芯单元串联的电压检测电路及电池保护系统

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及一种电源管理电路，特别涉及一种多个电芯单元串联的电压检测电路及电池保护系统。 

【背景技术】

锂离子电池由于具有能量高、电池电压高、工作稳定范围宽、贮存寿命长等优点，已广泛应用于军事和民用小型电器中，如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等，部分代替了传统电池。但是因其物理特性，在使用过程中，锂电池对充电电流、放电电流、电压及温度要求很严格，一旦超过将在安全上和寿命上产生严重后果。因此，锂离子电池在充放电工作过程中，需要对其过充电电压、过放电电压、充电限制电流以及放电限制电流等关键参数进行监测和控制，以防止电池过度损耗同时保证使用中的安全。 

对于多节串联的锂电池（或者电芯单元）组，与其匹配的电池保护电路需要检测每个电芯单元的电压状态，以判定是否有电芯单元出现充电过压状态或者放电欠压状态。 

请参考图1所示，其为现有技术中的多节电芯单元串联的电池保护系统的示意图。所述电池保护系统包括电池组110、电压检测电路120、控制电路130和开关组合电路140。 

所述电池组110包括多个依次串联的电芯单元B1、B2、Bn-1和Bn，最上级电芯单元Bn的正极与电池正极连接端P+相连，最下级电芯单元B1的负极通过所述开关组合电路140连接于电池负极连接端P-。 

所述电压检测电路120包括电压检测模块122和比较模块124。所述电压检测模块122包括多个电压检测单元，分别为电压检测单元1、电压检测单元2、……、电压检测单元n-1和电压检测单元n，其中，每个电压检测单元对应一个电芯单元以检测对应的电芯单元的电压。当所述电池保护系统处于充电状态（即充电器正接于所述电池正极连接端P+和电池负极连接端P-之间，对电池组110充电）时，所述比较模块124将各个电压检测单元检测到的n节电芯单元的电压与预先设定的高压保护阈值进行比较，以判定所述电池组110是否处 于充电过压状态。具体为，当所述电池保护系统处于充电状态时，若检测到的所有电芯单元的电压都小于所述高压保护阈值时所述比较模块124输出正常充电电压信号；若至少一个电芯单元的电压大于所述高压保护压阈值时，所述比较模块124输出异常充电信号（即充电过压保护信号）。当所述电池保护系统处于放电状态（即负载连接于所述电池正极连接端P+和电池负极连接端P-之间，电池组110对负载供电）时，所述比较模块124将各个电压检测单元检测到的n节电芯单元的电压与预先设定的低压保护阈值进行比较，以判定所述电池组110是否处于放电欠压状态。具体为，当所述电池保护系统处于放电状态时，若检测到的所有电芯单元的电压都大于所述欠压保护阈值，所述比较模块124输出正常放电电压信号；若至少一个电芯单元的电压小于所述欠压保护阈值，所述比较模块124输出异常放电电压信号（即放电欠压保护信号）。 

所述开关组合电路140包括NMOS晶体管MN1和MN2，所述NMOS晶体管MN1的源极与电芯单元B1的负极相连，所述NMOS晶体管MN1的漏极和NMOS晶体管MN2的漏极相连，所述NMOS晶体管MN2的源极与所述电池负极连接端P-相连，所述NMOS晶体管MN1的栅极为放电控制端DO，所述NMOS晶体管MN2的栅极为充电控制端CO。 

所述控制电路130根据所述比较模块124输出的信号输出放电控制信号给所述放电控制端DO，输出充电控制信号给所述充电控制端CO。当所述比较模块124输出异常充电信号时，所述控制电路130控制NMOS晶体管MN2截止且NMOS晶体管MN1导通，即关断充电回路；当所述比较模块124输出异常放电信号时，所述控制电路130控制NMOS晶体管MN2导通且NMOS晶体管MN1截止，即关断放电回路。 

由于图1中的每个电芯单元对应一个独立的电压检测单元，多个电压检测各自的偏差(offset)会造成每个电芯保护电压阈值（比如，高压阈值和低压阈值）匹配性降低，离散性变大。此外，图1中需要多个电压检测单元，需要的器件也较多，占用面积较大。 

因此，有必要提供一种改进的技术方案来克服上述问题。 

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于提供一种多个电芯单元串联的电压检测电路及电池 保护系统，不仅可以对多个电芯单元的电压进行检测，以判定是否有电芯单元处于充电过压状态或者放电欠压状态，而且还可以提高该电池检测电路中的保护电压阈值的匹配性。