[发明专利]用于多串电池级联的保护电路

说明书

技术领域

本发明涉及电池保护技术领域，具体来说，本发明涉及一种用于多串电池级联的保护电路。

背景技术

锂电池广泛应用于电动工具、电动自行车等领域，总电压较高，通常会超过60V。在应用方案中，电池保护芯片通常耐压在40V以内，为了实现多串锂电池保护，超过5串以上的锂电池的电池保护芯片通常采用多颗芯片（IC）级联产生。如10串锂电池保护板可以采用2个5串锂电池保护芯片级联实现，每颗芯片只需耐5节电池25V左右的电压。其中每颗IC的耐压在40V以内，总电池电压12节最高达到60V。

然而，在实际应用中，如图1所示，12节电池应用采用3颗芯片级联实现，当电池包正端Pack+与电池包负端Pack-之间接负载RL，且发生负载过流时，该保护电路中的充电管NS1和放电管NS2关闭，电池包负端Pack-将为负载RL上拉到12节电池的最高串电源电压VDD3，最高达60V。而电池包负端Pack-端会通过充电管控制端电阻RCHG接到三颗电池保护芯片IC1~IC3中最下面的一颗电池保护芯片IC1的充电管控制端CHG（开漏输出）管脚，而最下面的一颗电池保护芯片IC1的电池包负端检测端VM管脚也会用于检测电池包负端Pack-的电压状态，以确定负载RL或者充电器（Charger）的连接情况。如果不加保护，电池包负端检测端VM和充电管控制端CHG管脚将可能直接接到60V的高压上，这是一般工艺的芯片所不能承受的。

同样地，如图2所示，当电池包正端Pack+与电池包负端Pack-之间接充电器Charger，当发生充电过电流时，充电管NS1和放电管NS2关闭，此时电池包负端Pack-的电压变为VDD3-Vcha。VDD3为12节电池电压，Vcha为充电器开路电压。如果此时12节电池电压均比较低，而充电器开路电压通常较高，电池包负端Pack-则可能产生极低的负压，极端情况可能到-60V，如果不加保护，同样电池包负端检测端VM和充电管控制端CHG也无法承受如此低的负压。

另外，在上述图1和图2中，DSG为最下面的这颗第一电池保护芯片IC1的放电管控制端。而VSS1和VDD1、VSS2和VDD2、VSS3和VDD3分别为第一电池保护芯片IC1的第一对地端和第一电源端、第二电池保护芯片IC2的第二对地端和第二电源端、第三电池保护芯片IC3的第三对地端和第三电源端。

综上所述，在实现多节电池保护方案中，特别是12节以上，总电池电压超过单颗芯片的极限耐压时，芯片端口的保护成为制约点。

发明内容

针对上述提到的多节电池的电池保护芯片级联应用中遇到的端口极高正压和极低负压的情况，本发明提出一种用于多串电池级联的保护电路，能够以简易的方案来避免极高正压和极低负压进入电池保护芯片内，实现安全可靠的多串电池保护方案。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于多串电池级联的保护电路，包括：

N串电池，分为第一电池串、第二电池串…第N电池串，彼此串联连接，每个所述电池串中各包含M节电池，N和M均为大于等于2的自然数；

N个电池保护芯片，分为第一电池保护芯片、第二电池保护芯片…第N电池保护芯片，各个电池保护芯片与每个所述电池串对应连接，每个所述电池保护芯片各包括一对地端和一电源端，所述第N电池保护芯片的第N电源端与所述第N电池串的正端接点抽出成为电池包正端，所述第一电池保护芯片的第一对地端与所述第一电池串的负端接点抽出以最终形成电池包负端；

其中，所述第一电池保护芯片具有一电池包负端检测端、一充电管控制端和一放电管控制端；

所述保护电路还包括芯片端口耐压保护电路，用于所述第一电池保护芯片的端口耐压保护；所述芯片端口耐压保护电路包括：第一二极管、第二二极管、第一NMOS管、第二NMOS管、PMOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、充电管、放电管和充电管控制端电阻；