CN103259253B - 级联的电池保护电路及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种级联的电池保护电路及系统，所述电池保护电路包括多个电芯保护单元，每个电芯保护单元包括充电保护输出端和充电保护输入端，每个电芯保护单元的充电保护输入端与其上一级电芯保护单元的充电保护输出端相连，最下级电芯保护单元检测并生成表示负载是否连接的负载连接信号，在一个电芯保护单元收到上一级电芯保护单元的表示异常的充电保护信号且生成或收到表示负载连接的负载连接信号时，通过其充电保护输入端和上一级电芯保护单元的充电保护输出端将该电芯保护单元生成或收到的表示负载连接的负载连接信号传输至上一级电芯保护单元。与现有技术相比，本发明在不增加管脚的基础上实现了有关负载或充电器的连接信号的传递。

Description

级联的电池保护电路及系统

【技术领域】

本发明涉及一种电源管理电路，特别涉及级联的电池保护电路及系统。

【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。目前单体锂电池的保护电路已经很成熟，但对于多节串联的锂电池（或者电芯单元）组来说，组建与其匹配的保护电路有一定的难度。

电池保护系统有如下的普遍需求：当电池保护系统处于禁止充电保护状态时，若检测到有负载与电池保护系统相连，则使该电池保护系统退出禁止充电保护状态；当电池保护系统处于禁止放电保护状态时，若检测到到有充电器与电池保护系统相连，则使该电池保护系统退出禁止放电保护状态。

当电池保护系统中需要串联的电芯单元的数目较少时，该电池保护系统可以用单一电池保护芯片对其进行充放电保护，由该单一电池保护芯片决定是否进入或退出保护状态。该电池保护芯片可以检测到负载或者充电器与该电池保护系统的连接状况，同时检测整个电池保护系统中电芯单元的电压状态，从而实现上文中所述的电池保护系统的普遍需求。

当电池保护系统中需要串联的电芯单元数目增多时，由于电池总电压的升高，单一电池保护芯片难以满足保护系统的需要，需要通过级联多个电池保护芯片(或称电芯保护芯片或单元)作为电池保护系统中的电池保护电路。此时问题出现了，只有最下级电池保护芯片能够直接检测到负载或者充电器的连接状况，而非最下级的电池保护芯片不能检测到电池负载或者充电器的连接状况，那么当非最下级保护芯片检测到对应的电芯单元出现充电或异常时，电池保护系统进入禁止充电保护状态或者禁止放电保护状态后，由于非最下级保护芯片无法得知负载或充电器是否连接，因此无法退出禁止充电保护状态或者禁止放电保护状态。

对此最直接的解决方式可以为：给每个电池保护芯片增加一对负载连接状态发送、接收管脚PIN，用于接收和发送负载连接状态信息，给每个电池保护芯片增加一对充电器连接状态发送、接收管脚PIN，用于接收和发送充电器连接状态信息。但是，这样做的缺陷在于，每个电池保护芯片会增加四个PIN，从而增加了电池保护系统的成本。

因此，有必要提供一种改进的技术方案来克服上述问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种电池保护电路和系统，在不增加管脚的基础上实现了有关负载或充电器的连接信号的传递，从而可以克服背景中所提到的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供一种电池保护电路，用于对多个依次串联的电芯单元进行保护，其包括多个电芯保护单元，每个电芯保护单元连接在对应的电芯单元的正负极之间，每个电芯保护单元包括充电保护输出端和充电保护输入端，每个电芯保护单元的充电保护输入端与其相邻的上一级电芯保护单元的充电保护输出端相连，每个电芯保护单元对对应的电芯单元进行充电检测以得到表示该对应的电芯单元是否异常的当前充电保护信号，通过其充电保护输入端接收其相邻的上一级电芯保护单元的充电保护输出端输出的表示先前电芯单元是否异常的先前充电保护信号，在当前充电保护信号为异常或/和先前充电保护信号为异常时，该电芯保护单元生成并通过其充电保护输出端输出表示异常的充电保护信号，否则通过其充电保护输出端输出表示非异常的充电保护信号，最下级电芯保护单元检测负载是否连接，并生成表示负载是否连接的负载连接信号，在一个电芯保护单元收到来上一级电芯保护单元的表示异常的充电保护信号且生成或收到表示负载连接的负载连接信号时，通过其充电保护输入端和上一级电芯保护单元的充电保护输出端将该电芯保护单元生成或收到的表示负载连接的负载连接信号传输至上一级电芯保护单元。

进一步的，最上级电芯单元的一个连接端与第一外部连接端相连，最下级电芯单元的一个连接端经由充电控制开关与第二外部连接端相连，所述充电控制开关包括控制其导通或截止的控制端，最下级电芯保护单元的充电保护输出端与所述充电控制开关的控制端相连，在最下级电芯保护单元输出表示非异常的充电保护信号时，控制所述充电控制开关导通，在最下级电芯保护单元输出表示异常的充电保护信号时，控制所述充电控制开关截止，最上级电芯保护单元的充电保护输出端连接表示非异常的先前充电保护信号。

进一步的，每个电芯保护单元还包括放电保护输出端和放电保护输入端，每个电芯保护单元的放电保护输入端与其相邻的上一级电芯保护单元的放电保护输出端相连，每个电芯保护单元对对应的电芯单元进行放电检测以得到表示该对应的电芯单元是否异常的当前放电保护信号，通过其放电保护输入端接收其相邻的上一级电芯保护单元的放电保护输出端输出的表示先前电芯单元是否异常的先前放电保护信号，在当前放电保护信号为异常或/和先前放电保护信号为异常时，该电芯保护单元生成并通过其放电保护输出端输出表示异常的放电保护信号，否则通过其放电保护输出端输出表示非异常的放电保护信号，最下级电芯保护单元检测充电器是否连接，并生成表示充电器是否连接的充电器连接信号，在一个电芯保护单元收到来上一级电芯保护单元的表示异常的放电保护信号且生成或收到表示充电器连接的充电器连接信号时，通过其放电保护输入端和上一级电芯保护单元的放电保护输出端将该电芯保护单元生成或收到的表示充电器连接的充电器连接信号传输至上一级电芯保护单元。

进一步的，最下级电芯单元的连接端还经由一个放电控制开关与第二外部连接端相连，其中所述放电控制开关与所述充电控制开关相串联，所述放电控制开关包括控制其导通或截止的控制端，最下级电芯保护单元的放电保护输出端与所述放电控制开关的控制端相连，在最下级电芯保护单元输出表示非异常的放电保护信号时，控制所述放电控制开关导通，在最下级电芯保护单元输出表示异常的放电保护信号时，控制所述放电控制开关截止，最上级电芯保护单元的放电保护输出端连接表示非异常的先前放电保护信号。

进一步的，每个电芯保护单元还包括第一电源端VCC、第二电源端VSS和检测端VM，其中每个电芯保护单元的第一电源端VCC和第二电源端VSS分别与对应的电芯单元的正极和负极相连，非最下级电芯保护单元的检测端VM与其第二电源端VSS相连，最下级电芯保护单元的检测端通过一个电阻与所述第二外部连接端相连，相邻的两个电芯保护单元的充电保护输入端和充电保护输出端之间串联第一电阻，放电保护输出端和放电保护输出端之间串联第二电阻，所述最下级电芯保护单元通过其检测端VM检测负载是否连接，当负载连接时，所述最下级电芯保护单元会生成表示负载连接的负载连接信号，当负载未连接时，所述最下级电芯保护单元会生成表示负载未连接的负载连接信号；所述最下级电芯保护单元也通过其检测端VM检测充电器是否连接，当充电器连接时，所述最下级电芯保护单元会生成表示充电器连接的充电器连接信号，当充电器未连接时，所述最下级电芯保护单元会生成表示充电器未连接的充电器连接信号，相邻两个电芯保护单元分别称为上级电芯保护单元和下级电芯保护单元，当所述上级电芯保护单元输出表示非异常的充电保护信号时，将所述上级电芯保护单元的充电保护输出端与其第一电源端VCC相连，该充电保护输出端OC与第一电源端VCC之间串联有等效电阻，当所述上级电芯保护单元输出表示异常的充电保护信号时，将所述上级电芯保护单元的充电保护输出端OC与其第二电源端VSS相连，该充电保护输出端OC与第二电源端VSS之间串联有等效电阻，当所述上级电芯保护单元输出表示非异常的放电保护信号时，将所述上级电芯保护单元的放电保护输出端OD与其第一电源端VCC相连，该放电保护输出端OD与第一电源端VCC之间串联有等效电阻，当所述上级电芯保护单元输出表示异常的放电保护信号时，将所述上级电芯保护单元的放电保护输出端OD与第二电源端VSS相连，该放电保护输出端OD与第二电源端VSS之间串联有等效电阻。

进一步的，相邻两个电芯保护单元还设置有负载连接信号传递接口，所述负载连接信号传递接口包括设置于下级电芯保护单元中的负载连接信号发送模块和设置于上级电芯保护单元中的负载连接信号识别模块，该负载连接信号发送模块通过下级电芯保护单元的充电保护输入端IOC和上级电芯保护单元的充电保护输出端向负载连接信号识别模块发送表示负载是否连接的负载连接信号，所述负载信号识别模块用于识别所述负载连接信号，在上级电芯保护单元输出表示异常的充电保护信号且下级电芯保护单元生成或收到表示负载连接的负载连接信号时，所述负载信号识别模块才确定接收到表示负载连接的负载连接信号。

进一步的，所述负载信号发送模块包括恒流源I1、NMOS晶体管MN4、MN5和MN6，所述恒流源I1和NMOS晶体管MN4串联于下级电芯保护单元的第一电源端VCC和第二电源端VSS之间，晶体管MN4的栅极和其源极相连；所述晶体管MN6和MN5串联于下级电芯保护单元的充电保护输入端IOC和第二电源端VSS之间，晶体管MN5的栅极与晶体管MN4的栅极相连，晶体管MN6的栅极接收表示负载是否连接的负载连接信号，当下级电芯保护单元接收或生成的表示负载连接的负载连接信号时，控制所述NMOS晶体管MN6导通；当下级电芯保护单元接收或生成到表示负载未连接的负载连接信号时，控制所述NMOS晶体管MN6截至，所述负载信号识别模块包括比较器COM3，所述比较器COM3的正相输入端与上级电芯保护单元的第二电源端VSS相连，其负相输入端与上级电芯保护单元的充电保护输出端OC相连，所述比较器COM3的翻转阈值等于VSS-Vos3，其中VSS为上级电芯保护单元的第二电源端VSS的电压值，Vos3为该比较器COM3的偏差电压，在晶体管MN6导通时，从上级电芯保护单元的充电保护输出端形成一个下拉电流，该下拉电流导致上级电芯保护单元的充电保护输出端和第二电源端VSS之间形成压差V0，其中0<Vos3<V0。

进一步的，相邻两个电芯保护单元还设置有充电器连接信号传递接口，所述充电器连接信号传递接口包括设置于下级电芯保护单元中的充电器连接信号发送模块和设置于上级电芯保护单元中的充电器连接信号识别模块，该充电器连接信号发送模块通过下级电芯保护单元的放电保护输入端IOD和上级电芯保护单元的放电保护输出端OD向充电器连接信号识别模块发送表示充电器是否连接的充电器连接信号，所述充电器信号识别模块用于识别所述充电器连接信号，在上级电芯保护单元输出表示异常的放电保护信号且下级电芯保护单元生成或收到表示充电器连接的充电器连接信号时，所述充电器信号识别模块才确定接收到表示充电器连接的充电器连接信号。

更进一步的，所述充电器信号发送模块包括恒流源I3、NMOS晶体管MN7、MN8和MN9，所述恒流源I3和NMOS晶体管MN7连接于下级电芯保护单元的第一电源端VCC和第二电源端VSS之间，晶体管MN7的栅极和其源极相连；所述晶体管MN9和MN8串联于下级电芯保护单元的放电保护输入端IOD和第二电源端VSS之间，晶体管MN8的栅极与晶体管MN7的栅极相连，晶体管MN9的栅极接收表示充电器是否连接的充电器连接信号，当下级电芯保护单元接收或生成的表示充电器连接的充电器连接信号时，控制所述NMOS晶体管MN9导通；当下级电芯保护单元接收或生成到无效充电器连接信号时，控制所述NMOS晶体管MN9截至，所述充电器信号识别模块包括比较器COM4，所述比较器COM4的正相输入端与上级电芯保护单元的第二电源端VSS相连，其负相输入端与上级电芯保护单元的放电保护输出端OD相连，所述比较器COM4的翻转阈值等于VSS-Vos4，其中VSS为上级电芯保护单元的第二电源端VSS的电压值，Vos4为该比较器COM4的偏差电压，在晶体管MN9导通时，从上级电芯保护单元的放电保护输出端形成一个下拉电流，该下拉电流导致上级电芯保护单元的放电保护输出端和第二电源端VSS之间形成压差V1，其中0<Vos4<V1。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种电池保护系统，其包括电池组、开关组合电路和电池保护电路，所述电池组包括多个依次串联的电芯单元，最上级电芯单元的一个连接端与第一外部连接端相连，最下级电芯单元的一个连接端通过所述开关组合电路连接于第二外部连接端，所述开关组合电路包括串联的充电控制开关和放电控制开关，所述电池保护电路，用于对多个依次串联的电芯单元进行保护，其包括多个电芯保护单元，每个电芯保护单元连接在对应的电芯单元的正负极之间，每个电芯保护单元包括充电保护输出端和充电保护输入端，每个电芯保护单元的充电保护输入端与其相邻的上一级电芯保护单元的充电保护输出端相连，每个电芯保护单元对对应的电芯单元进行充电检测以得到表示该对应的电芯单元是否异常的当前充电保护信号，通过其充电保护输入端接收其相邻的上一级电芯保护单元的充电保护输出端输出的表示先前电芯单元是否异常的先前充电保护信号，在当前充电保护信号为异常或/和先前充电保护信号为异常时，该电芯保护单元生成并通过其充电保护输出端输出表示异常的充电保护信号，否则通过其充电保护输出端输出表示非异常的充电保护信号，最下级电芯保护单元检测负载是否连接，并生成表示负载是否连接的负载连接信号，在一个电芯保护单元收到来上一级电芯保护单元的表示异常的充电保护信号且生成或收到表示负载连接的负载连接信号时，通过其充电保护输入端和上一级电芯保护单元的充电保护输出端将该电芯保护单元生成或收到的表示负载连接的负载连接信号传输至上一级电芯保护单元。

与现有技术相比，本发明中的电池保护电路及系统中，通过相邻的两个电芯保护单元的充电保护输出端和充电保护输入端来实现了表示负载是否连接的负载连接信号的传递，通过相邻的两个电芯保护单元的放电保护输出端和放电保护输入端来实现了表示充电器是否连接的充电器连接信号的传递，这样在不增加管脚的基础上实现了有关负载或充电器的连接信号的传递，从而可以克服背景中所提到的问题。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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它的附图。其中：

图1为本发明的电池保护系统在一个实施例中的结构示意图；

图2a和2b为相邻两个电芯保护单元之间的充电保护信号传递接口的信号传递原理示意图；

图3a和3b为相邻两个电芯保护单元之间的放电保护信号传递接口的信号传递原理示意图；

图4为相邻两个电芯保护单元之间的负载连接信号传递接口的信号传递原理示意图；和

图5为相邻两个电芯保护单元之间的充电器连接信号传递接口的信号传递原理示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。本文中的n为大于等于2的自然数，多个表示两个或者两以上，文中的连接、相接、串联等词可以理解为间接或者直接的连接相接、串联。

请参考图1所示，其为本发明中的电池保护系统在一个实施例中的结构框图。该电池保护系统包括电池组110、开关组合电路120和电池保护电路130。

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的一个连接端与第一外部连接端P+相连，最下级电芯单元B1的一个连接端通过所述开关组合电路120连接于第二外部连接端P-。

所述电池保护电路130包括多个电芯保护单元1、2、n-1和n，每个电芯保护单元连接在对应的电芯单元的正负极之间，比如电芯保护单元1连接在电芯单元1的正负极之间，电芯保护单元n连接在电芯单元n的正负极之间等等。每个电芯保护单元包括有第一电源端VCC和第二电源端VSS，其中第一电源端VCC与对应的电芯单元的正极相连，第二电源端VSS与对应的电芯单元的负极相连，各个电芯保护单元也是相互串联的关系。为了表述清楚，与最上级电芯单元Bn对应的电芯保护单元n被称为最上级电芯保护单元，与最下级电芯单元B1对应的电芯保护单元1被称为最下级电芯保护单元。

在本文中，最上级电芯单元或电芯保护单元是指距离所述开关组合电路120最远的那个电芯单元或电芯保护单元，最下级电芯单元或电芯保护单元是指距离所述开关组合电路120最近的那个电芯单元或电芯保护单元。对于相邻的两级电芯单元或电芯保护单元，其中的距离开关组合电路120较近的那个被称为下级电芯单元或电芯保护单元，其中的距离开关组合电路120较远的那个被称为下级电芯单元或电芯保护单元。在其他实施例中，如果所述开关组合电路120连接在电芯单元Bn和第一外部连接端P+之间，那么电芯单元Bn就会被称为最下级电芯单元，其对应的电芯保护单元n就会被称为最下级电芯保护单元，而电芯单元B1会被称为最上级电芯单元，其对应的电芯保护单元1就会被称为最上级电芯保护单元。

在一个实施例中，所述开关组合电路120包括第一NMOS晶体管MN1和第二NMOS晶体管MN2，第一NMOS晶体管MN1的源极与电芯单元B1的负极相连，其漏极与NMOS晶体管MN2的漏极相连，NMOS晶体管MN2的源极与第二外部连接端P-相连，第一NMOS晶体管MN1的衬体与其源极相连，第二NMOS晶体管MN1的衬体与其源极相连。第一NMOS晶体管MN1的栅极为所述开关组合电路120的放电保护控制端，第二NMOS晶体管MN2的栅极为所述开关组合电路的充电保护控制端。NMOS晶体管MN1可以根据其控制端的信号的控制导通或截止，从而来导通或截止放电回路，因此所述NMOS晶体管MN1也可以被称为放电控制开关，NMOS晶体管MN2可以根据其控制端的信号的控制导通或截止，从而来导通或截止充电回路，因此所述NMOS晶体管MN1也可以被称为充电控制开关。

每个电芯保护单元还包括充电保护输出端OC、充电保护输入端IOC、放电保护输出端OD和放电保护输入端IOD。每个电芯保护单元的充电保护输入端IOC和放电保护输入端IOD分别与其相邻的上一级的电芯保护单元的充电保护输出端OC和放电保护输出端OD相连，其中最下级电芯保护单元的充电保护输出端OC和放电保护输出端OD分别与所述开关组合电路120的充电保护控制端和放电保护控制端相连，最上级电芯保护单元的充电保护输入端和充电保护输入端连接固定的表示非异常的充电保护信号和放电保护信号。

所述电芯保护单元对对应的电芯单元进行充放电检测以生成表示该电芯单元是否异常的当前充电保护信号和当前放电保护信号，并根据该当前充电保护信号和通过其充电保护输入端IOC接收到的与其相邻的上一级电芯保护单元的充电保护输出端OC输出的先前充电保护信号(表示先前电芯单元是否充电异常)输出充电保护信号，根据该当前放电保护信号和通过其放电保护输入端IOD接收到的与其相邻的上一级电芯保护单元的放电保护输出端OD输出的先前放电保护信号(表示先前电芯单元是否放电异常)输出放电保护信号。

当所述电芯保护单元(比如m-1)检测到的当前充电保护信号为异常和/或与其相邻的上一级电芯保护单元(比如m)输出的先前充电保护信号为异常时，则输出表示异常的充电保护信号，此时该电芯保护单元(比如m-1)进入禁止充电保护状态；当所述电芯保护单元(比如m-1)检测到的当前放电保护信号为异常和/或与其相邻的上一级电芯保护单元(m)输出的先前放电保护信号为异常时，输出表示异常的放电保护信号，此时该电芯保护单元(比如m-1)进入禁止放电保护状态。在最下级电芯保护单元1输出表示异常的放电保护信号时，其控制所述晶体管MN1截止，从而截断了放电回路，否则，所述晶体管MN1一直导通。在最下级电芯保护单元1输出表示异常的充电保护信号时，其控制所述晶体管MN2截止，从而截断了充电回路，否则，所述晶体管MN2一直导通。

这样在非最下级电芯保护单元生成表示异常的当前充电或当前放电保护信号后，其会使得自身进入禁止充电或禁止放电保护状态，并输出表示异常的充电或放电保护信号，使得其下一级电芯保护单元也进入禁止充电或放电保护状态，这样实现了异常的充电或放电保护信号的下传，直到最下级电芯保护单元输出表示异常的充电或放电保护信号，使得充电或放电回路截止。

在图1所示的实施例中，每个电芯保护单元还包括检测端VM，除了最下级电芯保护单元1的检测端VM通过一个电阻R11与所述第二外部连接端P-相连外，其余电芯保护单元的检测端VM都直接与其第二电源端VSS一起连接至对应的电芯单元的负极。所述最下级电芯保护单元可以通过其检测端VM检测负载是否连接于第一外部连接端P+和第二外部连接端P-之间（即检测负载与电池保护系统的连接状态），并生成表示负载是否连接的负载连接信号。所述最下级电芯保护单元也可以通过其检测端VM检测充电器是否正接于第一外部连接端P+和第二外部连接端P-之间（即检测充电器与电池保护系统的连接状态），并生成表示充电器是否连接的充电器连接信号。具体的，图1中，最下级电芯保护单元的VM端通过电阻R11和限压NMOS晶体管MN3与第二外部连接端P-相连，NMOS晶体管MN3的栅极与最下级电芯保护单元对应的电芯单元B1的正极相连。

以下具体介绍图1所示的电池保护系统的工作过程。

若所述电池保护系统处于充电状态（此时充电器连接），当电芯保护单元检测到对应的电芯单元充电正常（即非异常）时，其产生正常的当前充电保护信号；当电芯保护单元检测到对应的电芯单元充电异常时，其产生异常的当前充电保护信号。出现充电异常的电芯单元可能为一个或者多个，假设第m级电芯保护单元产生异常的当前充电保护信号，使该第m级电芯保护单元进入禁止充电保护状态，且所述第m级电芯保护单元通过其充电保护输出端OC将异常的充电保护信号传递给与其相邻的下一级电芯保护单元（即第m-1级电芯保护单元）的充电保护输入端IOC。不管第m-1级电芯保护单元对应的电芯单元是否出现充电异常，该第m-1级电芯保护单元都会输出异常的充电保护信号，从而使该第m-1级电芯保护单元进入禁止充电保护状态，且将该异常的充电保护信号继续向下一级电芯保护单元传递，从而使最下级电芯保护单元（即第1级电芯保护单元）的充电保护输出端OC分别输出异常的充电保护信号，控制第二NMOS晶体管MN2截止，切断所述电池保护系统的充电回路，使所述电池保护系统进入禁止充电保护状态。从上述描述可以看出，当任一电芯单元出现充电异常时，所述电池保护电路130都会使所述电池保护系统进入禁止充电保护状态，且当某一非最下级电芯保护单元对应的电芯单元出现充电异常时，该非最下级电芯保护单元及其下级电芯保护单元都进入禁止充电保护状态。在充电过程中，各个电芯保护单元都输出正常的放电保护信号，此时控制第二NMOS晶体管MN2导通。

同理，若所述电池保护系统处于放电状态（此时，负载与电池保护系统相连），当电芯保护单元检测到对应的电芯单元放电正常时，其产生正常的当前放电保护信号；当电芯保护单元检测到对应的电芯单元异常时，其产生异常的当前放电保护信号。出现放电异常的电芯单元可能为一个或者多个，假设第m级电芯保护单元产生异常的当前放电保护信号，使该第m级电芯保护单元进入禁止放电保护状态，且所述第m级电芯保护单元将通过其放电保护输出端OD输出异常的放电保护信号给第m-1级电芯保护单元的放电保护输入端IOD。不管第m-1级电芯保护单元对应的电芯单元是否出现放电异常，该第m-1级电芯保护单元都会输出异常的放电保护信号，从而使该第m-1级电芯保护单元进入禁止放电保护状态，且将该异常的放电保护信号继续向下一级电芯保护单元传递，从而使最下级电芯保护单元（即第1级电芯保护单元）的放电保护输出端OD分别输出异常放电保护信号，控制第一NMOS晶体管MN1截止，切断所述电池保护系统的放电回路，使所述电池保护系统进入禁止放电保护状态。在放电过程中，各个电芯保护单元都输出正常的放电保护信号，此时控制第一NMOS晶体管MN1导通。

从上述描述可以看出，当任一电芯单元出现放电异常时，所述电池保护电路130都会使所述电池保护系统进入禁止放电保护状态，且当某一非最下级电芯保护单元对应的电芯单元出现放电异常时，该非最下级电芯保护单元及其下级电芯保护单元都会进入禁止放电保护状态。

由于每个电芯保护单元对应的电芯单元的电位并不相同，因此，每个电芯保护单元输出的充电保护信号和放电保护信号的参考电位并不相同，为了保证充电保护信号和放电保护信号的顺利传递，需要在相邻两个电芯保护单元之间设置充电保护控制信号传递接口和放电保护控制信号传递接口。相邻两个电芯保护单元分别称为上级电芯保护单元和下级电芯保护单元，所述充电保护控制信号传递接口用于将所述上级电芯保护单元输出的充电保护信号通过该上级电芯保护单元的充电保护输出端OC传递给所述下级电芯保护单元的充电保护输入端IOC；所述放电保护控制信号传递接口用于将所述上级电芯保护单元输出的放电保护信号通过该上级电芯保护单元的放电保护输出端OD传递给所述下级电芯保护单元的放电保护输入端IOD。

请参考图2a所示，其为图1中任一相邻的两个电芯保护单元之间的充电保护控制信号传递接口传递正常充电保护信号的电路示意图。请参考图2b所示，其为图1中任一相邻的两个电芯保护单元之间的充电保护控制信号传递接口传递异常充电保护信号的电路示意图。

所述充电保护控制信号传递接口包括设置于上级电芯保护单元中的充电保护信号发送模块(未示出)和设置于下级电芯保护单元中的充电保护信号识别模块212。所述充电保护信号发送模块用于通过上级电芯保护单元的充电保护输出端OC发送该上级电芯保护单元输出的充电保护信号。所述充电保护信号识别模块用于识别通过下级电芯保护单元的充电保护输入端IOC接收到的所述充电保护信号发送模块发送出的充电保护信号。

在图2a和图2b所示的实施例中，所述充电保护信号发送模块包括一个受控开关，其可以将该上级电芯保护单元的充电保护输出端OC可选择的通过等效电阻R23(千欧姆级别的)连接于其第二电源端VSS，或者通过等效电阻R21(千欧姆级别的)连接于其第一电源端VCC。所述充电保护信号接收模块212包括PMOS晶体管MP1和比较器COM1，所述PMOS晶体管MP1的栅极与所述下级电芯保护单元的第一电源端VCC相连，其源极与所述下级电芯保护单元的充电保护输入端IOC相连，其漏极与所述下级电芯保护单元的第二电源端VSS相连；所述比较器COM1的正相输入端与所述下级电芯保护单元的第一电源端VCC相连，其负相输入端与所述下级电芯保护单元的充电保护输入端IOC相连。这里需要特别说明的是，所述比较器为设置有offset（偏差）电压的比较器，该偏差电压Vos1设置为0<Vos1<VGS_PM1，从而使比较器COM1翻转的阈值等于VCC+Vos，其中，VGS_PM1为PMOS晶体管MP1的栅源压差，VCC为下级电芯保护单元的第一电源端VCC的电压。

当所述上级电芯保护单元输出正常充电保护信号(或称表示非异常的充电保护信号)时，如图2a所示，所述充电保护信号发送模块将所述上级电芯保护单元的充电保护输出端OC通过一个Kohm级别的等效电阻R21与其第一电源端VCC相连，从而上拉该上级电芯保护单元的充电保护输出端OC电压（即所述充电保护信号发送模块发送正常的充电保护信号），使PMOS晶体管MP1导通，由于上级电芯保护单元和下级电芯保护单元之间串有10M欧姆级别的限流电阻R1，只有很小的电流流入下级电芯保护单元的放电保护输入端IOC,并通过PMOS晶体管MP1接收所述下级电芯保护单元充电保护输入端IOC流入的电流，由于PMOS晶体管MP1的栅极电压接所述下级电芯保护单元的第一电源端VCC，所以，充电保护输入端IOC电位被抬高到等于下VCC+VGS_PM1，其中VCC为下级电芯保护单元第一电源端VCC的电压。此时，所述比较器COM1输出高电平，表示所述充电保护信号接收模块212接收到正常的充电保护信号。当所述上级电芯保护单元输出异常充电保护信号(或称表示异常的充电保护信号)时，如图2b所示，所述充电保护信号发送模块将所述上级电芯保护单元的充电保护输出端OC通过等效电阻R23与其第二电源端VSS相连，从而下拉所述上级电芯保护单元充电保护输出端OC的电压（即所述充电保护信号发送模块发送异常的充电保护信号），由于上级电芯保护单元的第二电源端VSS与下级电芯保护单元的第一电源端VCC的电位相同，因此所述PMOS晶体管MP1截止，下级保护芯片的放电保护输入端IOD与其第一电源端VCC电压相同，所述比较器COM1输出低电平，表示所述充电保护信号接收模块212接收到异常充电保护信号。

请参考图3a所示，其为图1中任一相邻的两个电芯保护单元之间的放电保护控制信号传递接口传递正常放电控制信号的电路示意图。请参考图3b所示，其为图1中任一相邻的两个电芯保护单元之间的放电保护控制信号传递接口传递异常放电保护信号的电路示意图。

所述放电保护控制信号传递接口包括设置于上级电芯保护单元中的放电保护信号发送模块(未示出)和设置于下级电芯保护单元中的放电保护信号识别模块312。所述放电保护信号发送模块用于通过上级电芯保护单元的放电保护输出端OD发送该上级电芯保护单元输出的放电保护信号。所述充电保护信号识别模块用于识别通过下级电芯保护单元的放电保护输入端IOD接收到的所述放电保护信号发送模块发送出的放电保护信号。

在图3a和图3b所示的实施例中，所述放电保护信号发送模块包括一个受控开关，其可以将该上级电芯保护单元的放电保护输出端OD可选择的通过等效电阻R33(千欧姆级别)连接于其第二电源端VSS，或者通过等效电阻R31(千欧姆级别)连接于其第一电源端VCC。所述放电保护信号接收模块312包括PMOS晶体管MP2和比较器COM2，所述PMOS晶体管MP2的栅极与所述下级电芯保护单元的第一电源端VCC相连，其源极与所述下级电芯保护单元的放电保护输入端IOD相连，其漏极与所述下级电芯保护单元的第二电源端VSS相连；所述比较器COM2的正相输入端与所述下级电芯保护单元的第一电源端VCC相连，其负相输入端与所述下级电芯保护单元的放电保护输入端IOD相连。这里需要特别说明的是，所述比较器为设置有offset（偏差）电压的比较器，该偏差电压Vos2设置为0<Vos2<VGS_PM2，从而使比较器COM2翻转的阈值等于VCC+Vos2，其中，VGS_PM2为PMOS晶体管MP2的栅源电压差，VCC为下级电芯保护单元第一电源端VCC的电压。放电保护输出端OD和放电保护输入端之间串联有10M欧姆级别的限流电阻R2，以限制流过的电流。

图3a和图3b分别与图2a和图2b的工作原理相同，此处不再赘述，其区别仅在于，当所述上级电芯保护单元输出正常放电保护信号(或称表示非异常的放电保护信号)时，如图3a所示，所述放电保护信号发送模块将所述上级电芯保护单元的放电保护输出端OD与其第一电源端VCC相连；当所述上级电芯保护单元输出异常放电保护信号(或称表示异常的放电保护信号)时，如图3b所示，所述放电保护信号发送模块将所述上级电芯保护单元的放电保护输出端OD与其第二电源端VSS相连。

从上文的描述可知，当所述电池保护系统处于禁止充电保护状态时，所述电池保护电路130中，可能是最下级电芯保护单元处于禁止充电保护状态或者是从某个非最下级电芯保护单元至最下级电芯保护单元的多个电芯保护单元都处于禁止充电保护状态。当至少两个电芯保护单元处于禁止充电保护状态时，如果负载与电池保护系统的第一外部连接端P+和第二外部连接端P-相连，若想使所述电池保护系统退出禁止充电保护状态，则需要每个处于禁止充电保护状态的电芯保护单元都知到负载与电池保护系统连接的信息。由于最下级电芯保护单元可以直接检测到负载是否与电池保护系统相连，并产生表示负载是否连接的负载连接信号，且非最下级电芯保护单元只有在处于禁止充电保护状态时，才会通过其充电保护输出端OC向其相邻的下一级电芯保护单元的充电保护输入端IOC传递异常充电保护信号。因此，我们可以利用相邻且都处于禁止充电保护状态的两个电芯保护单元的OC-IOC端口来实现表示负载是否连接的负载连接信号的上传。

同理，当至少两个电芯保护单元处于禁止放电保护状态时，如果充电器与电池保护系统的第一外部连接端和第二外部连接端相连，若想使所述电池保护系统退出禁止放电保护状态，则需要每个处于禁止放电保护状态的保护单元得知充电器与电池保护系统的相连的信息，由于最下级电芯保护单元可以直接检测到充电器是否与所述电池保护系统相连接，并产生表示充电器是否连接的充电器连接信号，且非最下级电芯保护单元只有在处于禁止放电保护状态时，才会通过其放电保护输出端OD向其相邻的下一级电芯保护单元的放电保护输入端IOD传递异常放电保护信号。因此，我们可以利用相邻且都处于禁止放电保护状态的两个电芯保护单元的OD-IOD端口来实现表示充电器是否连接的充电器连接信号的上传。

需要说明的是，一个电芯保护单元通过其放电保护输出端OD输出表示异常的放电保护信号时，该电芯保护单元进行禁止放电保护状态，一个电芯保护单元通过其充电保护输出端OC输出表示异常的放电保护信号时，该电芯保护单元进行禁止充电保护状态。

本发明中的电池保护电路130还可以实现如下操作。

在一个电芯保护单元m-1收到来自上一级电芯保护单元m的表示异常的充电保护信号且生成或收到表示负载连接的负载连接信号时，该电芯保护单元m通过其充电保护输入端IOC和上一级电芯保护单元m的充电保护输出端OC将该电芯保护单元m-1生成或收到的表示负载连接的负载连接信号传输至上一级电芯保护单元m。需要说明的是，在m=1时，电芯保护单元m为最下级电芯保护单元，此时其能够直接检测到负载是否连接，并生成表示负载是否连接的负载连接信号，在m不等于1时，电芯保护单元m不是最下级电芯保护单元，此时其只能够收到下一级电芯保护单元传来的表示负载是否连接的负载连接信号，其中m小于等于串联的电芯的数目n。

这样，对于输出表示异常的充电保护信号的电芯保护单元（即电芯保护单元处于禁止充电保护状态），在其生成或接收到表示负载连接的负载连接信号时会退出禁止充电保护状态，使所述NMOS晶体管MN2重新导通，从而可以正常对负载供电。

同样的，在一个电芯保护单元m-1收到来自上一级电芯保护单元m的表示异常的放电保护信号且生成或收到表示充电器连接的充电器连接信号时，该电芯保护单元m-1通过其放电保护输入端IOD和上一级电芯保护单元m的放电保护输出端OD将该电芯保护单元m-1生成或收到的表示充电器连接的充电器连接信号传输至上一级电芯保护单元m。需要说明的是，在m=1时，电芯保护单元m为最下级电芯保护单元，此时其能够直接检测到充电器是否连接，并生成表示充电器是否连接的充电器连接信号，在m不等于1时，电芯保护单元m不是最下级电芯保护单元，此时其只能够收到下一级电芯保护单元传来的表示充电器是否连接的充电器连接信号。

这样，对于输出表示异常的放电保护信号的电芯保护单元（即电芯保护单元处于禁止放电保护状态），在其生成或接收到表示充电器连接的充电器连接信号时会退出禁止放电保护状态，使所述NMOS晶体管MN1重新导通，从而可以正常利用充电器进行充电。

请参考图4所示，其为本发明中相邻两个电芯保护单元之间的负载连接信号传递接口的电路示意图。

所述负载连接信号传递接口包括设置于下级电芯保护单元m-1中的负载连接信号发送模块410和设置于上级电芯保护单元m中的负载连接信号识别模块420，该负载连接信号发送模块410通过下级电芯保护单元m-1的充电保护输入端IOC和上级电芯保护单元m的充电保护输出端OC向负载连接信号识别模块520发送表示负载是否连接(或称为是否有效)的负载连接信号，所述负载信号识别模块520用于识别所述负载连接信号。在上级电芯保护单元输出表示异常的充电保护信号且下级电芯保护单元生成或收到有效的负载连接信号时，所述负载信号识别模块420才确定接收到有效的负载连接信号。

所述负载信号发送模块410包括恒流源I1、NMOS晶体管MN4、MN5和MN6。所述恒流源I1和NMOS晶体管MN4串联于下级电芯保护单元m-1的第一电源端VCC和第二电源端VSS之间，晶体管MN4的栅极和其源极相连；所述晶体管MN6和MN5串联于下级电芯保护单元的充电保护输入端IOC和第二电源端VSS之间，晶体管MN5的栅极与晶体管MN4的栅极相连，晶体管MN6的栅极接收表示负载是否连接的负载连接信号。当下级电芯保护单元接收或生成的有效负载连接信号(表示负载连接)时，控制所述NMOS晶体管MN6导通；当下级电芯保护单元接收或生成到无效负载连接信号(表示负载未连接)时，控制所述NMOS晶体管MN6截至。

所述负载信号识别模块420包括比较器COM3，所述比较器COM3的正相输入端与上级电芯保护单元m的第二电源端VSS相连，其负相输入端与上级电芯保护单元的充电保护输出端OC相连。所述比较器COM3为设置有offset（偏差）电压的比较器，其翻转阈值等于VSS-Vos3，其中VSS为上级电芯保护单元m的第二电源端VSS的电压值，Vos3为该比较器COM3的偏差电压。

以下参照图4具体介绍当相邻两个电芯保护单元都处于禁止充电状态时，所述负载连接信号传递接口的工作过程。

上级电芯保护单元m处于禁止充电状态时，其充电保护输出端OC与第二电源端VSS相连，该充电保护输出端OC与第二电源端VSS之间连接有等效电阻R23（参考图2b所示）。当下级电芯保护单元m-1收到或生成无效负载连接信号时，控制MN6截止，该上级电芯保护单元m的充电保护输出端OC的电位等于其第二电源端VSS电位，此时，所述负载信号识别模块420（即比较器COM3）输出低电平，此时认为收到无效负载连接信号；当下级电芯保护单元m-1接收或生成有效负载连接信号时，控制MN6导通，这样在下级电芯保护单元m-1的充电保护输入端IOC和上级电芯保护单元的充电保护输出端OC之间形成一个下拉电流I2，该下拉电流I2经上级电芯保护单元的第二电源端VSS和充电保护输出端OC的等效电阻R23形成压降V0，从而使上级电芯保护单元的充电保护输出端OC的电压等于VSS-V0，且0<Vos3<V0，因此，所述负载信号识别模块420（即比较器COM3）输出高电平，此时认为收到有效负载连接信号。MN4和MN5形成电流镜，因此下来电流I2与所述电流源I1的电流成正比。

在上级电芯保护单元m处于非禁止充电状态(即输出非异常充电保护信号)时，其充电保护输出端OC与其第一电源端VCC同电位，即便下级电芯保护单元m由于生成有效的负载连接信号而在相邻的两个电芯保护单元之间形成下拉电流I2，该下来电流I2在上级电芯保护单元的OC和VCC之间的等效电路R21上引起的压降也很小，充电保护输出端OC的电压VCC-V_R21同样会大于VSS的电压，因此所述比较器COM3同样会输出低电平，认为收到无效的负载连接信号。

本领域技术人员容易想到的是，所述负载信号发送模块410也可以通过其他形式提供下拉电流，只要满足形式的电路结构，该下拉电流流经上级电芯保护单元的第二电源端VSS和充电保护输出端OC的等效电阻形成压降V0，且0<Vos3<V0即可。

请参考图5所示，其为本发明中相邻两个电芯保护单元之间的充电器连接信号传递接口的电路示意图。

所述充电器连接信号传递接口包括设置于下级电芯保护单元m-1中的充电器连接信号发送模块510和设置于上级电芯保护单元m中的充电器连接信号识别模块520，该充电器连接信号发送模块510通过下级电芯保护单元m-1的放电保护输入端IOD和上级电芯保护单元的放电保护输出端OD向充电器连接信号识别模块520发送表示充电器是否连接(或称为是否有效)的充电器连接信号，所述充电器信号识别模块520用于识别所述充电器连接信号。在上级电芯保护单元m输出表示异常的放电保护信号且下级电芯保护单元m-1生成或收到有效的充电器连接信号时，所述充电器信号识别模块520才确定接收到有效的充电器连接信号。

所述充电器信号发送模块510包括恒流源I3、NMOS晶体管MN7、MN8和MN9。所述恒流源I3和NMOS晶体管MN7连接于下级电芯保护单元的第一电源端VCC和第二电源端VSS之间，晶体管MN7的栅极和其源极相连；所述晶体管MN9和MN8串联于下级电芯保护单元m-1的放电保护输入端IOD和第二电源端VSS之间，晶体管MN8的栅极与晶体管MN7的栅极相连，晶体管MN9的栅极接收表示充电器是否连接的充电器连接信号。当下级电芯保护单元接收或生成的有效充电器连接信号(表示充电器连接)时，控制所述NMOS晶体管MN9导通；当下级电芯保护单元接收或生成到无效充电器连接信号(表示充电器未连接)时，控制所述NMOS晶体管MN9截至。

所述充电器信号识别模块520包括比较器COM4，所述比较器COM4的正相输入端与上级电芯保护单元m的第二电源端VSS相连，其负相输入端与上级电芯保护单元的放电保护输出端OD相连。所述比较器COM4为设置有offset（偏差）电压的比较器，其翻转阈值等于VSS-Vos4，其中VSS为上级电芯保护单元m的第二电源端VSS的电压值，Vos4为该比较器COM4的偏差电压。在晶体管MN9导通时，从上级电芯保护单元的放电保护输出端形成一个下拉电流I4，该下拉电流I4流过等效电阻R33而导致上级电芯保护单元的放电保护输出端和第二电源端VSS之间形成压差V1，其中0<Vos4<V1。

对比图4和图5可知，两者的电路结构相同，且工作原理也相同，因此，此处，不再赘述当图5中的相邻两个电芯保护单元都处于禁止放电状态时，所述充电器连接信号传递接口的工作过程。

与现有技术相比，本发明中的电池保护系统，当该电池保护系统进入禁止充电保护状态时，若最下级的电芯保护单元检测到有效的负载连接信号（即负载与电池保护系统相连）时，该有效的负载连接信号可以通过电芯保护单元之间的IOC-OC端口逐级向上传递，从而使得各个电芯保护单元退出禁止充电保护状态；当该电池保护系统进入禁止放电保护状态时，若最下级的电芯保护单元检测到有效的充电器连接信号（即充电器与电池保护系统相连）时，该有效的充电器连接信号可以通过电芯保护单元之间的IOD-OD端口逐级向上传递，从而使得各个电芯保护单元退出禁止放电保护状态，这样在不增加系统复杂度和节省成本的情况下实现上文中所述的电池保护系统的普遍需求。

本发明中的在本发明中，“连接”、相连、“连”、“接”等表示电性相连的词语，如无特别说明，则表示直接或间接的电性连接。“非异常”也可以称之为正常。

需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (9)

1.一种电池保护电路，用于对多个依次串联的电芯单元进行保护，其包括多个电芯保护单元，

每个电芯保护单元连接在对应的电芯单元的正负极之间，

每个电芯保护单元包括充电保护输出端和充电保护输入端，每个电芯保护单元的充电保护输入端与其相邻的上一级电芯保护单元的充电保护输出端相连，

每个电芯保护单元对对应的电芯单元进行充电检测以得到表示该对应的电芯单元是否异常的当前充电保护信号，通过其充电保护输入端接收其相邻的上一级电芯保护单元的充电保护输出端输出的表示先前电芯单元是否异常的先前充电保护信号，在当前充电保护信号为异常或/和先前充电保护信号为异常时，该电芯保护单元生成并通过其充电保护输出端输出表示异常的充电保护信号，否则通过其充电保护输出端输出表示非异常的充电保护信号，其特征在于，

最下级电芯保护单元检测负载是否连接，并生成表示负载是否连接的负载连接信号，在一个电芯保护单元收到来上一级电芯保护单元的表示异常的充电保护信号且生成或收到表示负载连接的负载连接信号时，通过其充电保护输入端和上一级电芯保护单元的充电保护输出端将该电芯保护单元生成或收到的表示负载连接的负载连接信号传输至上一级电芯保护单元，

相邻两个电芯保护单元还设置有负载连接信号传递接口，

所述负载连接信号传递接口包括设置于下级电芯保护单元中的负载连接信号发送模块和设置于上级电芯保护单元中的负载连接信号识别模块，该负载连接信号发送模块通过下级电芯保护单元的充电保护输入端IOC和上级电芯保护单元的充电保护输出端向负载连接信号识别模块发送表示负载是否连接的负载连接信号，所述负载信号识别模块用于识别所述负载连接信号，在上级电芯保护单元输出表示异常的充电保护信号且下级电芯保护单元生成或收到表示负载连接的负载连接信号时，所述负载信号识别模块才确定接收到表示负载连接的负载连接信号。

2.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，

最上级电芯单元的一个连接端与第一外部连接端相连，最下级电芯单元的一个连接端经由充电控制开关与第二外部连接端相连，所述充电控制开关包括控制其导通或截止的控制端，

最下级电芯保护单元的充电保护输出端与所述充电控制开关的控制端相连，在最下级电芯保护单元输出表示非异常的充电保护信号时，控制所述充电控制开关导通，在最下级电芯保护单元输出表示异常的充电保护信号时，控制所述充电控制开关截止，最上级电芯保护单元的充电保护输出端连接表示非异常的先前充电保护信号。

3.根据权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，每个电芯保护单元还包括放电保护输出端和放电保护输入端，每个电芯保护单元的放电保护输入端与其相邻的上一级电芯保护单元的放电保护输出端相连，

每个电芯保护单元对对应的电芯单元进行放电检测以得到表示该对应的电芯单元是否异常的当前放电保护信号，通过其放电保护输入端接收其相邻的上一级电芯保护单元的放电保护输出端输出的表示先前电芯单元是否异常的先前放电保护信号，在当前放电保护信号为异常或/和先前放电保护信号为异常时，该电芯保护单元生成并通过其放电保护输出端输出表示异常的放电保护信号，否则通过其放电保护输出端输出表示非异常的放电保护信号，

最下级电芯保护单元检测充电器是否连接，并生成表示充电器是否连接的充电器连接信号，在一个电芯保护单元收到来上一级电芯保护单元的表示异常的放电保护信号且生成或收到表示充电器连接的充电器连接信号时，通过其放电保护输入端和上一级电芯保护单元的放电保护输出端将该电芯保护单元生成或收到的表示充电器连接的充电器连接信号传输至上一级电芯保护单元。

4.根据权利要求3所述的电池保护电路，其特征在于，最下级电芯单元的连接端还经由一个放电控制开关与第二外部连接端相连，其中所述放电控制开关与所述充电控制开关相串联，所述放电控制开关包括控制其导通或截止的控制端，

最下级电芯保护单元的放电保护输出端与所述放电控制开关的控制端相连，在最下级电芯保护单元输出表示非异常的放电保护信号时，控制所述放电控制开关导通，在最下级电芯保护单元输出表示异常的放电保护信号时，控制所述放电控制开关截止，最上级电芯保护单元的放电保护输出端连接表示非异常的先前放电保护信号。

5.根据权利要求4所述的电池保护电路，其特征在于，每个电芯保护单元还包括第一电源端VCC、第二电源端VSS和检测端VM，其中每个电芯保护单元的第一电源端VCC和第二电源端VSS分别与对应的电芯单元的正极和负极相连，非最下级电芯保护单元的检测端VM与其第二电源端VSS相连，最下级电芯保护单元的检测端通过一个电阻与所述第二外部连接端相连，

相邻的两个电芯保护单元的充电保护输入端和充电保护输出端之间串联第一电阻，放电保护输出端和放电保护输出端之间串联第二电阻，

所述最下级电芯保护单元通过其检测端VM检测负载是否连接，当负载连接时，所述最下级电芯保护单元会生成表示负载连接的负载连接信号，当负载未连接时，所述最下级电芯保护单元会生成表示负载未连接的负载连接信号；

所述最下级电芯保护单元也通过其检测端VM检测充电器是否连接，当充电器连接时，所述最下级电芯保护单元会生成表示充电器连接的充电器连接信号，当充电器未连接时，所述最下级电芯保护单元会生成表示充电器未连接的充电器连接信号，

相邻两个电芯保护单元分别称为上级电芯保护单元和下级电芯保护单元，当所述上级电芯保护单元输出表示非异常的充电保护信号时，将所述上级电芯保护单元的充电保护输出端与其第一电源端VCC相连，该充电保护输出端OC与第一电源端VCC之间串联有等效电阻，当所述上级电芯保护单元输出表示异常的充电保护信号时，将所述上级电芯保护单元的充电保护输出端OC与其第二电源端VSS相连，该充电保护输出端OC与第二电源端VSS之间串联有等效电阻，

当所述上级电芯保护单元输出表示非异常的放电保护信号时，将所述上级电芯保护单元的放电保护输出端OD与其第一电源端VCC相连，该放电保护输出端OD与第一电源端VCC之间串联有等效电阻，当所述上级电芯保护单元输出表示异常的放电保护信号时，将所述上级电芯保护单元的放电保护输出端OD与第二电源端VSS相连，该放电保护输出端OD与第二电源端VSS之间串联有等效电阻。

6.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述负载信号发送模块包括恒流源I1、NMOS晶体管MN4、MN5和MN6，所述恒流源I1和NMOS晶体管MN4串联于下级电芯保护单元的第一电源端VCC和第二电源端VSS之间，晶体管MN4的栅极和其源极相连；所述晶体管MN6和MN5串联于下级电芯保护单元的充电保护输入端IOC和第二电源端VSS之间，晶体管MN5的栅极与晶体管MN4的栅极相连，晶体管MN6的栅极接收表示负载是否连接的负载连接信号，当下级电芯保护单元接收或生成的表示负载连接的负载连接信号时，控制所述NMOS晶体管MN6导通；当下级电芯保护单元接收或生成到表示负载未连接的负载连接信号时，控制所述NMOS晶体管MN6截至，

所述负载信号识别模块包括比较器COM3，所述比较器COM3的正相输入端与上级电芯保护单元的第二电源端VSS相连，其负相输入端与上级电芯保护单元的充电保护输出端OC相连，所述比较器COM3的翻转阈值等于VSS-Vos3，其中VSS为上级电芯保护单元的第二电源端VSS的电压值，Vos3为该比较器COM3的偏差电压，

在晶体管MN6导通时，从上级电芯保护单元的充电保护输出端形成一个下拉电流，该下拉电流导致上级电芯保护单元的充电保护输出端和第二电源端VSS之间形成压差V0，其中0<Vos3<V0。

7.根据权利要求5所述的电池保护电路，其特征在于，

相邻两个电芯保护单元还设置有充电器连接信号传递接口，所述充电器连接信号传递接口包括设置于下级电芯保护单元中的充电器连接信号发送模块和设置于上级电芯保护单元中的充电器连接信号识别模块，

该充电器连接信号发送模块通过下级电芯保护单元的放电保护输入端IOD和上级电芯保护单元的放电保护输出端OD向充电器连接信号识别模块发送表示充电器是否连接的充电器连接信号，所述充电器信号识别模块用于识别所述充电器连接信号，在上级电芯保护单元输出表示异常的放电保护信号且下级电芯保护单元生成或收到表示充电器连接的充电器连接信号时，所述充电器信号识别模块才确定接收到表示充电器连接的充电器连接信号。

8.根据权利要求7所述的电池保护电路，其特征在于，

所述充电器信号发送模块包括恒流源I3、NMOS晶体管MN7、MN8和MN9，所述恒流源I3和NMOS晶体管MN7连接于下级电芯保护单元的第一电源端VCC和第二电源端VSS之间，晶体管MN7的栅极和其源极相连；所述晶体管MN9和MN8串联于下级电芯保护单元的放电保护输入端IOD和第二电源端VSS之间，晶体管MN8的栅极与晶体管MN7的栅极相连，晶体管MN9的栅极接收表示充电器是否连接的充电器连接信号，当下级电芯保护单元接收或生成的表示充电器连接的充电器连接信号时，控制所述NMOS晶体管MN9导通；当下级电芯保护单元接收或生成到无效充电器连接信号时，控制所述NMOS晶体管MN9截至，

所述充电器信号识别模块包括比较器COM4，所述比较器COM4的正相输入端与上级电芯保护单元的第二电源端VSS相连，其负相输入端与上级电芯保护单元的放电保护输出端OD相连，所述比较器COM4的翻转阈值等于VSS-Vos4，其中VSS为上级电芯保护单元的第二电源端VSS的电压值，Vos4为该比较器COM4的偏差电压，

在晶体管MN9导通时，从上级电芯保护单元的放电保护输出端形成一个下拉电流，该下拉电流导致上级电芯保护单元的放电保护输出端和第二电源端VSS之间形成压差V1，其中0<Vos4<V1。

9.一种电池保护系统，其特征在于，其包括电池组、开关组合电路和电池保护电路，

所述电池组包括多个依次串联的电芯单元，最上级电芯单元的一个连接端与第一外部连接端相连，最下级电芯单元的一个连接端通过所述开关组合电路连接于第二外部连接端，

所述开关组合电路包括串联的充电控制开关和放电控制开关，

所述电池保护电路为如权利要求1-8任一所述的电池保护电路。