CN110148986B - 电芯充放电控制模块和电芯保护装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电芯充放电控制模块和电芯保护装置。电芯充放电控制模块包括第一充放电驱动电路、第二充放电驱动电路和充放电开关电路；第一充放电驱动电路的控制端连接前端监测单元、第一连接端连接电源输入端、第二连接端连接第二充放电驱动电路的第一连接端，第二充放电驱动电路的控制端连接主控单元和前端监测单元、第二连接端连接充放电开关电路，充放电开关电路连接电芯和充放电电极；第一充放电驱动电路和第二充放电驱动电路在接收到前端监测单元输出的驱动停止信号时关断，第二充放电驱动电路在接收到主控单元输出的关断信号时关断；充放电开关电路在第一充放电驱动或第二充放电驱动电路关断时关断。采用本申请，可提高电芯保护的可靠性。

Description

电芯充放电控制模块和电芯保护装置

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种电芯充放电控制模块和电芯保护装置。

背景技术

随着电池供电应用越来越广泛，对电池充放电的保护也越来越受到重视。传统技术中，一般是采用电池管理的主控单元控制充放电回路中充放电开关的关断，以避免过度充放电，从而保护电芯。然而，这种方式的充放电控制单独依赖于主控单元的控制，而且一般主控单元关断控制需要一定的耗时，关断慢，导致电芯保护效率低。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种可以提高电芯保护效率的电芯充放电控制模块和电芯保护装置。

一种电芯充放电控制模块，包括第一充放电驱动电路、第二充放电驱动电路和充放电开关电路，所述第一充放电驱动电路、所述第二充放电驱动电路和所述充放电开关电路均包括第一连接端、第二连接端和控制端；

所述第一充放电驱动电路的控制端用于连接前端监测单元，所述第一充放电驱动电路的第一连接端用于连接电源输入端，所述第一充放电驱动电路的第二连接端连接所述第二充放电驱动电路的第一连接端，所述第二充放电驱动电路的控制端用于连接主控单元和所述前端监测单元，所述第二充放电驱动电路的第二连接端连接所述充放电开关电路的控制端，所述充放电开关电路的第一连接端连接电芯，所述充放电开关电路的第二连接端连接用于连接充放电设备的充放电电极；

所述第一充放电驱动电路在接收到所述前端监测单元输出的驱动停止信号时关断，所述第二充放电驱动电路在接收到所述前端监测单元输出的驱动停止信号时关断，或者在接收到所述主控单元输出的关断信号时关断；所述充放电开关电路在所述第一充放电驱动和所述第二充放电驱动电路中的任一个关断时关断。

一种电芯保护装置，包括前端监测单元、主控单元和所述电芯充放电控制模块，所述前端监测单元连接电芯，所述前端监测单元和所述主控单元连接所述电芯充放电控制模块；

所述前端监测单元在监测到所述电芯的电压、电流超出对应的预设范围时，输出驱动停止信号至所述电芯充放电控制模块，所述主控单元在检测到满足预设充放电关断条件时，输出关断信号至所述电芯充放电控制模块。

上述电芯充放电控制模块和电芯保护装置，将第一充放电驱动电路的第一连接端连接电源输入端、第一充放电驱动电路的第二连接端连接第二充放电驱动电路的第一连接端、第二充放电驱动电路的第二连接端连接充放电开关电路的控制端，而充放电开关电路的第一连接端连接电芯、第二连接端连接充放电电极，使得充放电开关电路、电芯和充放电电极连接于同一线路；通过第一充放电驱动电路的控制端连接前端监测单元、第二充放电驱动电路的控制端连接主控单元和前端监测单元，从而第一充放电驱动电路受控于前端监测单元，第二充放电驱动电路受控于前端监测单元和主控单元，第一充放电驱动电路和第二充放电驱动电路在接收到前端监测单元输出的驱动停止信号时关断，从而充放电开关电路关断；或者第二充放电驱动电路在接收到主控单元发送的关断信号时关断，从而充放电开关电路关断。如此，由主控单元实现一级关断控制，由前端监测单元实现一级关断控制，即：可实现两级关断保护，保护电芯的充放电，在紧急情况下，可以直接由前端监测单元控制关断，关断快，电芯保护效率高。

附图说明

图1为一实施例中电芯充放电控制模块的结构框图；

图2为另一实施例中电芯充放电控制模块的结构框图；

图3为又一实施例中电芯充放电控制模块的结构框图；

图4为一实施例中充放电开关电路的电路原理图；

图5为一实施例中第一充放电驱动电路和第二充放电驱动电路的电路原理图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供了一种电芯充放电控制模块。在一个实施例中，参考图1，电芯充放电控制模块10包括第一充放电驱动电路11、第二充放电驱动电路12和充放电开关电路13，第一充放电驱动电路11、第二充放电驱动电路12和充放电开关电路13均包括第一连接端、第二连接端和控制端。其中，第一连接端和第二连接端分别为输入端和输出端中的一个，例如，可以是第一连接端为输入端，第二连接端为输出端。

第一充放电驱动电路11的控制端用于连接前端监测单元20，第一充放电驱动电路11的第一连接端用于连接电源输入端，第一充放电驱动电路11的第二连接端连接第二充放电驱动电路12的第一连接端；第二充放电驱动电路12的控制端用于连接主控单元30和前端监测单元20，第二充放电驱动电路12的第二连接端连接充放电开关电路13的控制端，充放电开关电路13的第一连接端连接电芯，充放电开关电路13的第二连接端连接用于连接充放电设备的充放电电极。其中，充放电设备是指对电芯进行充放电所需要用的器件，例如可以包括充电电源和放电负载；充放电电极是电芯和充放电设备之间连接的端口。电芯的数量可以有多个。具体地，电源输入端可以是电芯正极B+，具体可以是多个电芯组成的电池组中正极方向的最边上一个电芯正极。

第一充放电驱动电路11在接收到前端监测单元20输出的驱动停止信号时关断；第二充放电驱动电路12在接收到前端监测单元20输出的驱动停止信号时关断，或者在接收到主控单元30输出的关断信号时关断；充放电开关电路13在第一充放电驱动电路11和第二充放电驱动电路12中的任一个关断时关断。

第一充放电驱动电路11在接收到前端监测单元20输出的驱动信号时导通，第二充放电驱动电路12在接收到前端监测单元20输出的驱动信号、且接收到主控单元30输出的导通信号时导通，充放电开关电路13在第一充放电驱动电路11导通且第二充放电驱动电路12导通时导通。

其中，前端监测单元20是用于采集电芯的电压、电流、温度信号的器件，可以在电芯的电压、电流未超出对应的预设范围时输出驱动信号，在电芯的电压、电流超出对应的预设范围时输出驱动停止信号。例如，驱动信号可以是高电平，驱动停止信号可以是低电平，电压对应的预设范围为设定的电压范围，前端监测单元20可以包括AFE(Analog Front End模拟前端)芯片；AFE芯片采集电芯的电压，在电压未超出设定的电压范围时，表示可以继续充放电，AFE芯片连接第一充放电驱动电路11的引脚为高电平，在电压超出设定的电压范围时，连接第一充放电驱动电路11的引脚为低电平。其中，主控单元30是电芯充放电管理的控制器件，可以在检测到满足预设充放电关断条件时输出关断信号，在不满足预设充放电关断条件时输出导通信号。例如，主控单元30可以是单片机，关断信号可以为高电平，导通信号可以为低电平；单片机在检测到满足预设充放电关断条件时、连接第二充放电驱动电路12的引脚为高电平，在电芯不满足预设充放电关断条件时、连接第二充放电驱动电路12的引脚为低电平。具体地，预设充放电关断条件可以是接收到充放电关断指令、或者电芯的电压、电流、温度中的至少一个超出对应设定的范围等。

第一充放电驱动电路11的第一连接端连接电源输入端、第一充放电驱动电路11的第二连接端连接第二充放电驱动电路12的第一连接端、第二充放电驱动电路12的第二连接端连接充放电开关电路13的控制端，使得第一充放电驱动电路11和第二充放电驱动电路12串接在同一条线路中。因此，在第一充放电驱动电路11和第二充放电驱动电路12均导通的情况下，电压驱动信号传输至充放电开关电路13的控制端、此时充放电开关电路13导通，而充放电开关电路13的第一连接端连接电芯、第二连接端连接充放电电极，使得充放电开关电路13、电芯和充放电电极连接于同一线路，从而充放电开关电路13导通，则充放电设备可以通过充放电电极对电芯进行充放电；若第一充放电驱动电路11和第二充放电驱动电路12中的其中一个未导通，则第一充放电驱动电路11和第二充放电驱动电路12所在的线路断开、无电压驱动信号传输至充放电开关电路13的控制端，此时充放电开关电路13关断，从而充放电设备无法对电芯进行充放电。而由于第一充放电驱动电路11的控制端连接前端监测单元20，从而第一充放电驱动电路11受控于前端监测单元20，在接收到前端监测单元20输出的驱动信号时导通；第二充放电驱动电路12的控制端连接前端监测单元20和主控单元30，从而第二充放电驱动电路12受控于前端监测单元20和主控单元30，在接收到前端监测单元20输出的驱动信号和主控单元30输出的导通信号时导通，在接收到主控单元30输出的关断信号或接收到前端监测单元20输出的驱动停止信号时关断。如此，可以分别由前端监测单元20和主控单元30控制充放电开关电路13的关断。

上述电芯充放电控制模块10，将第一充放电驱动电路11的第一连接端连接电源输入端、第一充放电驱动电路11的第二连接端连接第二充放电驱动电路12的第一连接端、第二充放电驱动电路12的第二连接端连接充放电开关电路13的控制端，而充放电开关电路13的第一连接端连接电芯、第二连接端连接充放电电极，使得充放电开关电路13、电芯和充放电电极连接于同一线路；通过第一充放电驱动电路11的控制端连接前端监测单元20、第二充放电驱动电路12的控制端连接主控单元30和前端监测单元20，从而第一充放电驱动电路11受控于前端监测单元20，第二充放电驱动电路12受控于前端监测单元20和主控单元30，第一充放电驱动电路11和第二充放电驱动电路12在接收到前端监测单元20输出的驱动停止信号时关断，从而充放电开关电路13关断；或者第二充放电驱动电路12在接收到主控单元30发送的关断信号时关断，从而充放电开关电路13关断。如此，由主控单元30实现一级关断控制，由前端监测单元20实现一级关断控制，即：可实现两级关断保护，保护电芯的充放电，在紧急情况下，可以直接由前端监测单元20控制关断，关断快，电芯保护效率高。

在其中一个实施例中，参考图2，第一充放电驱动电路11包括第一充电驱动电路111和第一放电驱动电路112，第二充放电驱动电路12包括第二充电驱动电路121和第二放电驱动电路122。

第一充放电驱动电路11的控制端包括第一充电驱动电路111的控制端和第一放电驱动电路112的控制端，具体地，第一充电驱动电路111的控制端和第一放电驱动电路112的控制端连接前端监测单元20。第一充放电驱动电路11的第一连接端包括第一充电驱动电路111的第一连接端和第一放电驱动电路112的第一连接端，具体地，第一充电驱动电路111的第一连接端和第一放电驱动电路112的第一连接端连接电源输入端，具体可以是连接多个电芯串接组成的电池组正极B+。第一充放电驱动电路11的第二连接端包括第一充电驱动电路111的第二连接端和第一放电驱动电路112的第二连接端，具体地，第一充电驱动电路111的第二连接端连接第二充电驱动电路121的第一连接端，第一放电驱动电路112的第二连接端连接第二放电驱动电路122的第一连接端。进一步地，第一充电驱动电路111和第一放电驱动电路112的第一连接端为输入端，第一充电驱动电路111和第一放电驱动电路112的第二连接端为输出端。

第二充放电驱动电路12的第一连接端包括第二充电驱动电路121的第一连接端和第二放电驱动电路122的第一连接端。第二充放电驱动电路12的控制端包括第二充电驱动电路121的控制端和第二放电驱动电路122的控制端，具体地，第二充电驱动电路121的控制端和第二放电驱动电路122的控制端用于连接主控单元30和前端监测单元20。第二充放电驱动电路12的第二连接端包括第二充电驱动电路121的第二连接端和第二放电驱动电路122的第二连接端，具体地，第二充电驱动电路121的第二连接端和第二放电驱动电路122的第二连接端连接充放电开关电路13的控制端。进一步地，第二充电驱动电路121和第二放电驱动电路122的第一连接端为输入端，第二充电驱动电路121和第二放电驱动电路122的第二连接端为输出端。

本实施例中，驱动停止信号包括充电驱动停止信号和放电驱动停止信号，关断信号包括充电关断信号和放电关断信号。第一充电驱动电路111在接收到前端监测单元20输出的充电驱动停止信号时关断，第二充电驱动电路121在接收到前端监测单元20输出的充电驱动停止信号时关断，或者在接收到主控单元30输出的充电关断信号时关断，充放电开关电路13在第一充电驱动电路111关断或第二充电驱动电路121关断时正向截止。第一放电驱动电路112在接收到前端监测单元20输出的放电驱动停止信号时关断，第二放电驱动电路122在接收到前端监测单元20输出的放电驱动停止信号时关断，或者在接收到主控单元30输出的放电关断信号时关断，充放电开关电路13在第一放电驱动电路112关断或第二放电驱动电路122关断时反向截止；第一充放电驱动电路11在第一充电驱动电路111和第一放电驱动电路112均关断时关断，第二充放电驱动电路12在第二充电驱动电路121和第二放电驱动电路122均关断时关断。若第一充电驱动电路111和第一放电驱动电路112的任一个导通，表示第一充放电驱动电路11导通；若第二充电驱动电路121和第二放电驱动电路122中的任一个导通，则表示第二充放电驱动电路12导通。

具体地，驱动信号包括充电驱动信号和放电驱动信号，导通信号包括充电导通信号和放电导通信号。具体地，充电驱动信号和放电驱动信号可以是前端监测单元20不同的输出端输出的同类型信号，充电导通信号和放电导通信号可以是主控单元30不同的输出端输出的同类型信号。例如，以前端监测单元20为例，前端监测单元20通过第一类引脚连接第一充电驱动电路111、通过第二类引脚连接第一放电驱动电路112，第一类引脚可输出高电平作为充电驱动信号，第二类引脚可输出高电平作为放电驱动信号。

对应地，第一充电驱动电路111在接收到前端监测单元20输出的充电驱动信号时导通；第二充电驱动电路121在接收到前端监测单元20输出的充电驱动信号且接收到主控单元30输出的充电导通信号时导通；充放电开关电路13在第一充电驱动电路111导通且第二充电驱动电路121导通时正向导通。第一放电驱动电路112在接收到前端监测单元20输出的放电驱动信号时导通，第二放电驱动电路122在接收到前端监测单元20输出的放电驱动信号且接收到主控单元30输出的放电导通信号时导通，充放电开关电路13在第一放电驱动电路112导通且第二放电驱动电路122导通时反向导通。其中，充放电开关电路13在正向导通时允许的电流流向与在反向导通时允许的电流流向相反，具体地，充放电开关电路13在正向导通时允许的电流流向与从电芯正极从内部流向电芯负极的方向相同。

通过第一充电驱动电路111、第二充电驱动电路121和充放电开关电路13依次连接，第一放电驱动电路112、第二放电驱动电路122和充放电开关电路13依次连接，对充放电开关电路13的充电和放电分开控制，实现充电和放电分开控制，充放电控制效果好。

在其中一个实施例中，请继续参考图2，充放电开关电路13包括充电开关电路131和放电开关电路132；充电开关电路131的控制端连接第二充电驱动电路121的第二连接端，放电开关电路132的控制端连接第二放电驱动电路122的第二连接端；充电开关电路131的第一连接端连接放电开关电路132的第一连接端，放电开关电路132的第二连接端连接电芯负极，充电开关电路131的第二连接端连接充放电电极。即，放电开关电路132的第二连接端作为充放电开关电路13的第一连接端、用于连接电芯，具体是连接电芯负极，对应电池组的地，充电开关电路131的第二连接端作为充放电开关电路13的第二连接端、用于连接充放电电极。具体地，充放电电极包括充放电正极和充放电负极，充电开关电路131的第二连接端具体连接充放电负极。

充电开关电路131在导通时的电流流向与放电开关电路132在截止时的电流流向相同，充电开关电路131在截止时的电流流向与放电开关电路132在导通时的电流流向相同。具体地，充电开关电路131在第一充电驱动电路111关断或第二充电驱动电路121关断时关断，在第一充电驱动电路111和第二充电驱动电路121均导通时导通；放电开关电路132在第一放电驱动电路112关断或第二放电驱动电路122关断时关断，在第一放电驱动电路112和第二放电驱动电路122均导通时导通。充放电开关电路13在充电开关电路131和放电开关电路132均关断时关断，在放电开关电路132导通、充电开关电路131关断时正向截止、反向导通，在充电开关电路131导通、放电开关电路132关断时反向截止、正向导通。

充电开关电路131在第一充电驱动电路111导通且第二充电驱动电路121导通时导通、放电开关电路132截止，使充放电开关电路13正向导通；放电开关电路132在第一放电驱动电路112导通且第二放电驱动电路122导通时导通、充电开关电路131截止，使充放电开关电路13反向导通。通过采用充电开关电路131和放电开关电路132，进一步将充电和放电分开控制，充放电控制效果好。

前端监测单元20可以有多个，每一个前端监测单元对应为一个前端采集芯片。如图3所示，在其中一个实施例中，前端监测单元20包括前端监测单元Ⅰ和前端监测单元Ⅱ，前端监测单元Ⅰ为前端采集芯片Ⅰ，前端监测单元Ⅱ为前端采集芯片Ⅱ，电芯的数量有多个；前端采集芯片Ⅰ采集一部分电芯的电压、电流以及温度，前端采集芯片Ⅱ采集另一部分电芯的电压以及温度；图3中的充电驱动单元包括第一充电驱动电路111和第二充电驱动电路121，放电驱动单元包括第一放电驱动电路112和第二放电驱动电路122，第一充电驱动电路111和第一放电驱动电路112连接前端采集芯片Ⅱ，第二充电驱动电路121和第二放电驱动电路122连接前端采集芯片Ⅰ和主控单元30。

在其中一个实施例中，充电开关电路131包括多个充电开关管，放电开关电路132包括多个放电开关管，充电开关管和放电开关管均包括第一连接端、第二连接端和控制端；充放电电极包括用于连接电池组正极的充放电正极和用于连接电池组负极的充放电负极，电池组由多个电芯串接组成。

充电开关管的控制端连接第二充电驱动电路121的第二连接端，放电开关管的控制端连接第二放电驱动电路122的第二连接端，放电开关管的第一连接端连接充电开关管的第一连接端，且放电开关管的第二连接端连接电池组负极，充电开关管的第二连接端连接充放电负极。即，充电开关管和放电开关管串接在电池组负极与充放电负极连接的线路中，放电开关管靠近电池组负极，充电开关管靠近充放电负极。

通过采用多个充电开关管、多个放电开关管串接于电池组负极与充放电负极连接的线路中，电池组负极与充放电负极连接的线路属于对电池组中的电芯进行充放电的回路中的一段，因此，对电芯充放电的回路是否导通，受控于充电开关管和放电开关管的状态，进而受控于第一充电驱动电路111和第二充电驱动电路121是否导通；如此实现充放电控制，可靠性高。

在其中一个实施例中，充电开关管和放电开关管的数量均为9个，参考图4，多个充电开关管分别为MOS管Q68、MOS管Q70、MOS管Q72、MOS管Q74、MOS管Q76、MOS管Q78、MOS管Q80、MOS管Q82、MOS管Q84，这9个MOS管共同受控于第一充电驱动电路111和第二充电驱动电路121，即共用一个门极驱动信号，导通时电芯所在线路的电流可以从电池组负极B-流到充放电负极P-，截止时电流无法从电池组负极B-流到充放电负极P-，实现了充电的控制。多个放电开关管分别为MOS管Q67、MOS管Q69、MOS管Q71、MOS管Q73、MOS管Q75、MOS管Q77、MOS管Q79、MOS管Q81、MOS管Q83，这9个MOS管共同受控于第一放电驱动电路112和第二放电驱动电路122，即共用一个门极驱动信号，导通时电流可以从充放电负极P-流到电池组负极B-，截止时电流无法从充放电负极P-流到电池组负极B-，实现了放电的控制。

在其中一个实施例中，充电开关电路131还包括第一电阻和多个第二电阻，一个第二电阻对应一个充电开关管。第一电阻一端连接充放电负极，第一电阻另一端连接各第二电阻的一端，且公共端连接第二充电驱动电路121的第二连接端，各第二电阻另一端连接对应的充电开关管的控制端。如此，一个充电开关管的控制端通过对应的一个第二电阻连接第二充电驱动电路121。

通过采用第一电阻和多个第二电阻，每一个充电开关管通过对应的一个第二电阻连接第二充电驱动电路121，且第一电阻一端连接第二充电驱动电路121、另一端连接充放电负极，可以保护充电开关管。具体地，如图4所示，第一电阻为R304，多个第二电阻分别为电阻R294、电阻R295、电阻R296、电阻R297、电阻R298、电阻R299、电阻R300、电阻R301、电阻R302，第一电阻和各第二电阻通过连接点L2连接第二充电驱动电路121的第二连接端。

在其中一个实施例中，放电开关电路132还包括第三电阻和多个第四电阻，一个第四电阻对应一个放电开关管。第三电阻一端连接电池组负极，第三电阻另一端连接各第四电阻的一端，且公共端连接第二放电驱动电路122的第二连接端，各第四电阻另一端连接对应的放电开关管的控制端。如此，一个放电开关管的控制端通过对应的一个第四电阻连接第二放电驱动电路122。

通过采用第三电阻和多个第四电阻，每一个放电开关管通过对应的一个第四电阻连接第二放电驱动电路122，且第三电阻一端连接第二放电驱动电路122、另一端连接电池组负极，可以保护放电开关管。具体地，如图4所示，第三电阻为R303，多个第四电阻分别为电阻R284、电阻R286、电阻R141、电阻R142、电阻R143、电阻R144、电阻R145、电阻R146、电阻R147，第三电阻和各第四电阻通过连接点L1连接第二放电驱动电路122的第二连接端。

在其中一个实施例中，参考图5，第一充电驱动电路111包括开关管Q93、开关管Q92和电阻R308，第二充电驱动电路121包括开关管Q17、开关管Q91、电阻R108和电阻R57。其中，开关管Q93的控制端作为第一充电驱动电路111的控制端，用于连接前端监测单元20；开关管Q93的输入端作为第一充电驱动电路111的第一连接端，用于连接电源输入端，具体可以是连接电池组正极B+，开关管Q93的输出端通过电阻R308连接开关管Q92的输入端。开关管Q92的控制端连接第一接地端GND2，开关管Q92的输出端作为第一充电驱动电路111的第二连接端，用于连接开关管Q91的输入端。具体地，开关管Q93的控制端通过连接点CHG2连接前端监测单元20，具体可以是连接图3中的前端采集芯片Ⅱ。

其中，开关管Q91的输入端作为第二充电驱动电路121的第一连接端；开关管Q91的控制端连接开关管Q17的输入端，且公共端连接电阻R108的一端，开关管Q91的输出端作为第二充电驱动电路121的第二连接端，用于连接充放电开关电路13。开关管Q17的输出端连接第二接地端GND，开关管Q17的控制端连接电阻R57的一端；第二充电驱动电路121的控制端包括电阻R57的另一端和电阻R108的另一端，电阻R57的另一端连接主控单元30，电阻R108的另一端连接前端监测单元20。具体地，电阻R57另一端通过连接点CHG_MCU连接主控单元30；电阻R108的另一端通过连接点CHG连接前端监测单元20，具体可以是连接图3中的前端采集芯片Ⅰ。

通过第一充电驱动电路111采用开关管Q93、开关管Q92、电阻R308，第二充电驱动电路121采用开关管Q17、开关管Q91、电阻R108和电阻R57，实现基于前端监测单元20和主控单元30控制对充放电开关电路13的驱动，保障充放电安全，电芯保护可靠性高。

在其中一个实施例中，请继续参考图5，第二充电驱动电路121还包括开关管Q94、电阻R309和电阻R312，开关管Q91的输出端连接开关管Q94的输入端，且公共端连接电阻R309一端，电阻R309另一端连接第二接地端GND；开关管Q94的控制端连接第二接地端GND，开关管Q94的输出端通过电阻R312连接充放电开关电路13。具体地，电阻R312通过连接点L2连接充电开关电路131，具体是通过如图4中的各第二电阻连接对应的充电开关管。通过采用开关管Q94、电阻R309和电阻R312，驱动控制效果更好。

在其中一个实施例中，参考图5，第一放电驱动电路112包括开关管Q90、开关管Q89和电阻R307，第二放电驱动电路122包括开关管Q9、开关管Q88、电阻R107和电阻R55。其中，开关管Q90的控制端作为第一放电驱动电路112的控制端，用于连接前端监测单元20；开关管Q90的输入端作为第一放电驱动电路112的第一连接端，用于连接电源输入端，具体可以是连接电池组正极B+，开关管Q90的输出端通过电阻R307连接开关管Q89的输入端。开关管Q89的控制端连接第一接地端GND2，开关管Q89的输出端作为第一放电驱动电路112的第二连接端，用于连接开关管Q88的输入端。具体地，开关管Q90的控制端通过连接点DSG2连接前端监测单元20，具体可以是连接图3中的前端采集芯片Ⅱ。

开关管Q88的输入端作为第二放电驱动电路122的第一连接端，开关管Q88的控制端连接开关管Q9的输入端，且公共端连接电阻R107的一端，开关管Q88的输出端作为第二放电驱动电路122的第二连接端，用于连接充放电开关电路13。开关管Q9的输出端连接第二接地端GND，开关管Q9的控制端连接电阻R55的一端；第二放电驱动电路122的控制端包括电阻R55的另一端和电阻R107的另一端，电阻R55的另一端连接主控单元30，电阻R107的另一端连接前端监测单元20。具体地，电阻R55另一端通过连接点DSG_MCU连接主控单元30；电阻R107的另一端通过连接点DSG连接前端监测单元20，具体可以是连接图3中的前端监测单元Ⅰ。

通过第一放电驱动电路112采用开关管Q90、开关管Q89、电阻R307，第二放电驱动电路122采用开关管Q9、开关管Q88、电阻R107和电阻R55，实现基于前端监测单元20和主控单元30控制对充放电开关电路13的驱动，保障充放电安全，电芯保护可靠性高。

在一个实施例中，提供了一种电芯保护装置，包括前端监测单元20、主控单元30和前述的电芯充放电控制模块10，前端监测单元20连接电芯，用于监测电芯的电压、电流和温度；前端监测单元20和主控单元30连接电芯充放电控制模块10。前端监测单元20在监测到电芯的电压、电流超出对应的预设范围时，输出驱动停止信号至电芯充放电控制模块10，在监测到电芯的电压、电流未超出对应的预设范围时，输出驱动信号至电芯充放电控制模块10；主控单元30在检测到满足预设充放电关断条件时，输出关断信号至电芯充放电控制模块10，在检测到不满足预设充放电关断条件时，输出导通信号至电芯充放电控制模块10。电芯充放电控制模块10实现的充放电控制工作如前所述，在此不做赘述。

具体地，电压对应的预设范围为电压范围，电流对应的预设范围为电流范围，温度对应的预设范围为温度范围。例如，驱动信号可以是高电平，驱动停止信号为低电平；前端监测单元20可以包括AFE(Analog Front End模拟前端)芯片；AFE芯片采集电芯的电压/电流，在电压/电流未超出设定的电压范围时，表示可以继续充放电，AFE芯片连接第一充放电驱动电路11的引脚为高电平，在电压/电流超出设定的电压范围时，连接第一充放电驱动电路11的引脚为低电平。例如，主控单元30可以是单片机，单片机在检测到满足预设充放电关断条件时、连接第二充放电驱动电路12的引脚为高电平，在电芯不满足预设充放电关断条件时、连接第二充放电驱动电路12的引脚为低电平。具体地，预设充放电关断条件可以是接收到充放电关断指令、电芯的电压、电流、温度中的至少一个超出对应设定的范围等。

上述电芯保护装置，由于采用了前述电芯充放电控制模块10连接前端监测单元20和主控单元30，同理，可以提高电芯保护效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种电芯充放电控制模块，其特征在于，包括第一充放电驱动电路、第二充放电驱动电路和充放电开关电路，所述第一充放电驱动电路、所述第二充放电驱动电路和所述充放电开关电路均包括第一连接端、第二连接端和控制端；

所述第一充放电驱动电路的控制端用于连接前端监测单元，所述第一充放电驱动电路的第一连接端用于连接电源输入端，所述第一充放电驱动电路的第二连接端连接所述第二充放电驱动电路的第一连接端，所述第二充放电驱动电路的控制端用于连接主控单元和所述前端监测单元，所述第二充放电驱动电路的第二连接端连接所述充放电开关电路的控制端，所述充放电开关电路的第一连接端连接电芯，所述充放电开关电路的第二连接端连接用于连接充放电设备的充放电电极；

所述第一充放电驱动电路在接收到所述前端监测单元输出的驱动停止信号时关断，所述第二充放电驱动电路在接收到所述前端监测单元输出的驱动停止信号时关断，或者在接收到所述主控单元输出的关断信号时关断；所述充放电开关电路在所述第一充放电驱动电路和所述第二充放电驱动电路中的任一个关断时关断；

所述第一充放电驱动电路包括第一充电驱动电路和第一放电驱动电路，所述第二充放电驱动电路包括第二充电驱动电路和第二放电驱动电路；所述充放电开关电路包括充电开关电路，所述充电开关电路包括9个充电开关管，所述充电开关管分别为MOS管Q68、MOS管Q70、MOS管Q72、MOS管Q74、MOS管Q76、MOS管Q78、MOS管Q80、MOS管Q82和MOS管Q84，所述充电开关管共用一个门极驱动信号；

所述第一充电驱动电路的控制端和所述第一放电驱动电路的控制端用于连接所述前端监测单元，所述第一充电驱动电路的第一连接端和所述第一放电驱动电路的第一连接端用于连接所述电源输入端，所述第一充电驱动电路的第二连接端连接所述第二充电驱动电路的第一连接端，所述第一放电驱动电路的第二连接端连接所述第二放电驱动电路的第一连接端；所述第二充电驱动电路的控制端和所述第二放电驱动电路的控制端用于连接所述主控单元和所述前端监测单元，所述第二充电驱动电路的第二连接端和所述第二放电驱动电路的第二连接端连接所述充放电开关电路的控制端；

所述驱动停止信号包括充电驱动停止信号和放电驱动停止信号，所述关断信号包括充电关断信号和放电关断信号；所述第一充电驱动电路在接收到所述前端监测单元输出的充电驱动停止信号时关断，所述第二充电驱动电路在接收到所述前端监测单元输出的充电驱动停止信号时关断，或者在接收到所述主控单元输出的充电关断信号时关断，所述充放电开关电路在所述第一充电驱动电路关断或所述第二充电驱动电路关断时正向截止；

所述第一放电驱动电路在接收到所述前端监测单元输出的放电驱动停止信号时关断，所述第二放电驱动电路在接收到所述前端监测单元输出的放电驱动停止信号时关断，或者在接收到所述主控单元输出的放电关断信号时关断，所述充放电开关电路在所述第一放电驱动电路关断或所述第二放电驱动电路关断时反向截止；所述第一充放电驱动电路在所述第一充电驱动电路和所述第一放电驱动电路均关断时关断，所述第二充放电驱动电路在所述第二充电驱动电路和所述第二放电驱动电路均关断时关断。

2.根据权利要求1所述的电芯充放电控制模块，其特征在于，所述充放电开关电路还包括放电开关电路，所述充电开关电路的控制端连接所述第二充电驱动电路的第二连接端，所述放电开关电路的控制端连接所述第二放电驱动电路的第二连接端，所述充电开关电路的第一连接端连接所述放电开关电路的第一连接端，所述放电开关电路的第二连接端连接所述电芯的负极，所述充电开关电路的第二连接端连接所述充放电电极；

所述充电开关电路在导通时的电流流向与所述放电开关电路在截止时的电流流向相同，所述充电开关电路在截止时的电流流向与所述放电开关电路在导通时的电流流向相同；所述充电开关电路在所述第一充电驱动电路关断或所述第二充电驱动电路关断时关断，在所述第一充电驱动电路和所述第二充电驱动电路均导通时导通，所述放电开关电路在所述第一放电驱动电路关断或所述第二放电驱动电路关断时关断，在所述第一放电驱动电路和所述第二放电驱动电路均导通时导通；所述充放电开关电路在所述充电开关电路和所述放电开关电路均关断时关断，在所述放电开关电路导通且所述充电开关电路关断时正向截止，在所述充电开关电路导通且所述放电开关电路关断时反向截止。

3.根据权利要求2所述的电芯充放电控制模块，其特征在于，所述放电开关电路包括多个放电开关管，所述充放电电极包括用于连接电池组正极的充放电正极和用于连接电池组负极的充放电负极，所述电池组由多个电芯串接组成；

所述充电开关管的控制端连接所述第二充电驱动电路的第二连接端，所述放电开关管的控制端连接所述第二放电驱动电路的第二连接端，所述放电开关管的第一连接端连接所述充电开关管的第一连接端，且所述放电开关管的第二连接端连接所述电池组负极，所述充电开关管的第二连接端连接所述充放电负极。

4.根据权利要求3所述的电芯充放电控制模块，其特征在于，所述充电开关电路还包括第一电阻和多个第二电阻，一个所述第二电阻对应一个所述充电开关管；

所述第一电阻一端连接所述充放电负极，所述第一电阻另一端连接各第二电阻的一端，且公共端连接所述第二充电驱动电路的第二连接端，各第二电阻另一端连接对应的充电开关管的控制端。

5.根据权利要求3所述的电芯充放电控制模块，其特征在于，所述放电开关电路还包括第三电阻和多个第四电阻，一个所述第四电阻对应一个所述放电开关管；

所述第三电阻一端连接所述电池组负极，所述第三电阻另一端连接各第四电阻的一端，且公共端连接所述第二放电驱动电路的第二连接端，各第四电阻另一端连接对应的放电开关管的控制端。

6.根据权利要求1所述的电芯充放电控制模块，其特征在于，所述第一充电驱动电路包括开关管Q93、开关管Q92和电阻R308，所述第二充电驱动电路包括开关管Q17、开关管Q91、电阻R108和电阻R57；

所述开关管Q93的控制端作为所述第一充电驱动电路的控制端，用于连接所述前端监测单元，所述开关管Q93的输入端作为所述第一充电驱动电路的第一连接端，用于连接所述电源输入端，所述开关管Q93的输出端通过所述电阻R308连接所述开关管Q92的输入端，所述开关管Q92的控制端连接第一接地端，所述开关管Q92的输出端作为所述第一充电驱动电路的第二连接端，用于连接所述开关管Q91的输入端；

所述开关管Q91的输入端作为所述第二充电驱动电路的第一连接端，所述开关管Q91的控制端连接所述开关管Q17的输入端，且公共端连接所述电阻R108的一端，所述开关管Q91的输出端作为所述第二充电驱动电路的第二连接端，用于连接所述充放电开关电路；所述开关管Q17的输出端连接第二接地端，所述开关管Q17的控制端连接所述电阻R57的一端；所述第二充电驱动电路的控制端包括所述电阻R57的另一端和所述电阻R108的另一端，所述电阻R57的另一端连接所述主控单元，所述电阻R108的另一端连接所述前端监测单元。

7.根据权利要求6所述的电芯充放电控制模块，其特征在于，所述第二充电驱动电路还包括开关管Q94、电阻R309和电阻R312，所述开关管Q91的输出端连接所述开关管Q94的输入端，且公共端连接所述电阻R309一端，所述电阻R309另一端连接所述第二接地端；所述开关管Q94的控制端连接所述第二接地端，所述开关管Q94的输出端通过所述电阻R312连接所述充放电开关电路。

8.根据权利要求1所述的电芯充放电控制模块，其特征在于，所述第一放电驱动电路包括开关管Q90、开关管Q89和电阻R307，所述第二放电驱动电路包括开关管Q9、开关管Q88、电阻R107和电阻R55；

所述开关管Q90的控制端作为所述第一放电驱动电路的控制端，用于连接所述前端监测单元，所述开关管Q90的输入端作为所述第一放电驱动电路的第一连接端，用于连接所述电源输入端，所述开关管Q90的输出端通过所述电阻R307连接所述开关管Q89的输入端，所述开关管Q89的控制端连接第一接地端，所述开关管Q89的输出端作为所述第一放电驱动电路的第二连接端，用于连接所述开关管Q88的输入端；

所述开关管Q88的输入端作为所述第二放电驱动电路的第一连接端，所述开关管Q88的控制端连接所述开关管Q9的输入端，且公共端连接所述电阻R107的一端，所述开关管Q88的输出端作为所述第二放电驱动电路的第二连接端，用于连接所述充放电开关电路；所述开关管Q9的输出端连接第二接地端，所述开关管Q9的控制端连接所述电阻R55的一端；所述第二放电驱动电路的控制端包括所述电阻R55的另一端和所述电阻R107的另一端，所述电阻R55的另一端连接所述主控单元，所述电阻R107的另一端连接所述前端监测单元。

9.一种电芯保护装置，其特征在于，包括前端监测单元、主控单元和权利要求1-8中任意一项所述的电芯充放电控制模块，所述前端监测单元连接电芯，所述前端监测单元和所述主控单元连接所述电芯充放电控制模块；

所述前端监测单元在监测到所述电芯的电压或电流超出对应的预设范围时，输出驱动停止信号至所述电芯充放电控制模块，所述主控单元在检测到满足预设充放电关断条件时，输出关断信号至所述电芯充放电控制模块。