CN111033926A - 电芯保护电路及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种电芯保护电路及电子设备，该电路包括：控制模块、串联的多级电芯单元以及N个输出接口；其中，第一级电芯单元的正极和最后一级电芯单元的负极各连接一个输出接口，且每个上一级电芯单元的负极与其相邻下一级电芯单元的正极接至同一输出接口；其中，所述N个输出接口中，至少一个输出接口和与其相连的电芯单元之间连接有保护模块；所述控制模块与所述保护模块连接，用于在所述保护模块所在路径上的电信号异常时，则控制所述保护模块关断；其中，N为大于或等于3的整数。本申请实施例提供的技术方案能够在电芯保护电路中实现三个或三个以上的输出接口，并在该些输出接口的基础上实现对电芯的充放电保护。

Description

电芯保护电路及电子设备
技术领域
本申请涉及电路技术领域，特别涉及电芯保护电路及电子设备。
背景技术
在诸如手机、无人机、智能穿戴设备等需要电能驱动的电子设备中，通常通过电子设备上设置的电池为电子设备提供所需电能。
在电子设备中电池有两个输出接口，电池通过该两个输出接口为电子设备中的器件供电。但是，电子设备中的器件种类繁多，不同器件具有不同的供电需求，目前两输出接口的设计只能输出一种电信号，不能满足不同器件的供电需求，只能通过设置转换模块将电池输出的电信号转换成器件所需的电信号，成本较高，且需电子设备的空间较大，并且当前电池的保护电路仅是基于两个输出接口进行设计的，也无法适应多接口的需求。
发明内容
本申请实施例提供了一种电芯保护电路及电子设备，用以在电芯保护电路中实现三个或三个以上的输出接口，并在该些输出接口的基础上实现对电芯的充放电保护。
第一方面，本申请实施例提供了一种电芯保护电路，该电路包括：控制模块、串联的多级电芯单元以及N个输出接口；第一级电芯单元的正极和最后一级电芯单元的负极各连接一个输出接口，且每个上一级电芯单元的负极与其相邻下一级电芯单元的正极连接至同一输出接口；其中，在N个输出接口中，至少一个输出接口和与其相连的电芯单元之间连接有保护模块；控制模块与保护模块连接，用于在保护模块所在路径上的电信号异常时，控制保护模块关断；其中，N为大于或等于3的整数。。由于在本申请实施例中多级串联电芯单元中的第一级电芯单元的正极和最后一级电芯单元的负极各连接一个输出接口，且每个上一级电芯单元的负极与其相邻下一级电芯单元的正极连接至同一输出接口，因而本申请实施例提供的电芯保护电路中至少可以有三个输出接口，相比于传统电芯保护电路的两接口设计，能够更好的满足不同器件对电能的需求，同时在进行充放电操作时，还可以通过对输出接口的选择，实现对某个或某几个串联电芯单元的精准的充放电操作，提高了充放电的效率。另外，本申请实施例通过对至少一个输出接口的连接结构进行设计使其和电芯单元之间连接保护模块，通过保护模块对电芯单元的充放电进行保护，提高了电芯使用的安全性，有利于延长电芯的使用寿命。
在一种实施方式中，所述至少一个输出接口包括：所述N个输出接口中，除与最后一级电芯单元的负极连接的输出接口以外的输出接口。
在一种实施方式中，所述至少一个输出接口包括：所述N个输出接口中，除与第一级电芯单元的正极连接的输出接口以外的输出接口。
在一种实施方式中，所述至少一个输出接口至少包括：与第一级电芯单元的正极连接的输出接口，以及与最后一级电芯单元的负极连接的输出接口。
在一种实施方式中，保护模块包括充电保护子模块，充电保护子模块与控制模块连接，控制模块用于在对电芯单元充电的过程中，若检测到充电保护子模块所在的路径的电信号异常，则控制充电保护子模块关断。
在一种实施方式中，充电保护子模块包括第一MOS管，第一MOS管的第一端与控制模块连接，第一MOS管的第二端和第一MOS管的第一端通过电阻连接；第一MOS管的第二端和第三端分别与控制模块连接；控制模块用于在充电过程中，基于第一MOS管的第二端和第三端之间的压降来判断第一MOS管所在路径的电信号是否异常，并在第一MOS管所在路径的电信号异常时，控制第一MOS管关断。
在一种实施方式中，充电保护子模块包括：串联在充电保护子模块所在路径中的充电检测器件和充电开关，充电检测器件的两端和充电开关的控制端均连接至控制模块；控制模块，用于基于充电检测器件两端的压降来判断充电检测器件所在路径的电信号是否异常，并在充电检测器件所在路径的电信号异常时，控制充电开关断开。
在一种实施方式中，充电检测器件为MOS管或第一电阻。
在一种实施方式中，当充电检测器件为第一电阻时，充电开关为第三MOS管；第三MOS管的第一端连接至控制模块，用于在对电芯单元充电的过程中，若第一电阻上的压降超过预设阈值时，控制第三MOS管关断。
在一种实施方式中，保护模块还包括放电保护子模块，放电保护子模块与控制模块连接，控制模块用于在对电芯单元放电的过程中，若检测到放电保护子模块所在的路径的电信号异常，则控制放电保护子模块关断。
在一种实施方式中，放电保护子模块包括第二MOS管，第二MOS管的第一端与控制模块连接，第二MOS管的第三端和第二MOS管的第一端通过电阻连接，第一MOS管的第二端和第三端分别与控制模块连接；控制模块用于在放电过程中，基于第二MOS管的第二端和第三端之间的压降来判断第二MOS管所在路径的电信号是否异常，并在第二MOS管所在路径的电信号异常时，控制第二MOS管关断。
在一种实施方式中，放电保护子模块包括：串联在放电保护子模块所在路径中的放电检测器件和放电开关，放电检测器件的两端和放电开关的控制端均连接至控制模块；控制模块，用于在放电过程中，基于放电检测器件两端的压降来判断放电检测器件所在路径的电信号是否异常，并在放电检测器件所在路径的电信号异常时，控制放电开关关断。
在一种实施方式中，放电检测器件为MOS管或第二电阻。
在一种实施方式中，每个电芯单元的两级还与控制模块连接，当控制模块检测到电芯单元上的压降异常时，控制保护模块关断。
在一种实施方式中，电芯单元中包括至少一个电芯。
在一种实施方式中，电芯保护电路包括两级电芯单元，其中在第一级电芯单元的正极与输出接口之间的路径以及第一级电芯单元的负极与输出接口之间的路径上分别连接有保护模块。
在一种实施方式中，电芯保护电路包括两级电芯单元，其中第一级电芯单元的负极与输出接口之间的路径以及第二级电芯单元的负极与输出接口之间的路径上分别连接有保护模块。
在一种实施方式中，电芯保护电路包括两级电芯单元，其中第一级电芯单元的正极与输出接口之间的路径以及第二级电芯单元的负极与输出接口之间的路径上分别连接有保护模块。
在一种实施方式中，保护模块包括用于对保护模块所在路径进行充电保护的MOS管和用于对保护模块所在路径进行放电保护的MOS管。
第二方面，本申请提供一种电子设备，该电子设备包括上述第一方面所述的电芯保护电路。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：
图1是相关技术提供的一种串联电芯的保护电路的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种电芯保护电路的结构示意图；
图3A是本申请实施例提供的一种充电保护子模块的连接示意图；
图3B是本申请实施例提供的另一种充电保护子模块的连接示意图；
图4a-图4d为本申请实施例提供的一种电芯保护电路的局部结构示意图；
图5为本申请实施例提供又一保护模块的结构示意图；
图6a-图6e是本申请实施例提供的一种电芯保护电路的局部结构示意图；
图7是本申请实施例提供的又一电芯保护电路的结构示意图；
图8是本申请实施例提供的一种电芯保护电路的结构示意图；
图9是本申请实施例提供的又一电芯保护电路的示意图；
图10是本申请实施例提供的又一电芯保护电路的结构示意图；
图11a-图11b为本申请实施例提供的电子设备的充电场景示意图；
图12是本申请实施例提供的一种电子设备的内部结构示意图。
具体实施方式
本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。
目前诸如手机等电子设备通常通过两个串联的电芯为电子设备上的器件供电，同时为了提高供电的安全性，防止过流、短路、过充和过放等情况对电芯造成破坏，现有技术对电芯的保护进行了设计。但是由于目前的串联电芯只有两个输出接口，因此，当前电芯保护电路仅适用于两输出接口的情况。比如，图1是相关技术提供的一种串联电芯的保护电路的结构示意图。在图1中电子设备包括两个电芯B1和B2，两个输出接口P+和P-，以及一个一级保护芯片(简称一级保护IC)。其中电芯B1和电芯B2串联，输出接口P+与电芯B2的正极连接，输出接口P-通过MOS管Q1与电芯B1的负极连接，其中Q1包括充电MOS和放电MOS,MOS管Q1靠近电芯B1的一端直接与一级保护芯片连接，MOS管Q1靠近输出接口P-的一端通过电阻R3与一级保护芯片连接，一级保护芯片通过MOS管Q1上的压降判断输出接口P+与P-之间的通路是否过流或短路，当判断输出接口P+与P-之间的通路充电过流或充电短路时则关闭充电MOS，当判断输出接口P+与P-之间的通路放电过流或放电短路时则关闭放电MOS，从而达到保护电芯B1和B2的目的。另外，一级保护IC还可以通过电阻R1与电芯B1和电芯B2之间的路径连接，通过电阻R2与输出接口P+和电芯B2之间的路径连接，一级保护IC通过R1所在的路径，以及Q1靠近B1的一端与一级保护IC之间的路径，采集B1上的压降，通过R1所在的路径以及R2所在的路径采集B2上的压降，并根据B1和B2上的压降判断输出接口P+与输出接口P-之间的回路是否过放或过充，其中若检测到B1和B2中的任意一个的压降低于预设的过放阈值，则控制放电MOS断开，以达到防止B1和B2过放的目的，若检测到B1和B2中的任意一个的压降高于预设的过充阈值，则控制充电MOS断开，以达到防止B1和B2过充的目的。
但是实际情况是电子设备中的器件种类繁多，不同器件的供电需求不同，在现有两输出接口的基础上，电子设备中必须增加各种各样数量繁多的转换模块，以使各转换模块转换得到的电信号能够满足不同器件的供电需求。转换模块的设置不但会增加的电子设备的成本，还会占用电子设备中本就不大的物理空间。
另外，由于电子设备只有两个输出接口，且两个输出接口分别位于串联后得到的电芯组的两极，因此，在充电或放电的场景下只能通过该两个输出接口同时为电芯组中的所有电芯充电或放电，而无法精准的对某个或某几个串联的电芯进行充电或放电。而在实际情况中并不是每个电芯都需要充电或放电的，对无论什么场景均对所有电芯进行充电或放电会对能源造成浪费，且充放电的效率较低。
针对上述问题，本申请实施例提供一种电芯保护电路，在该电路中包括两个或两个以上的电芯单元，以及三个或三个以上的输出接口。基于该设计本申请实施例可以针对不同用电需求的器件采用不同的输出接口为其供电，从而减少电子设备中转换模块的数量，降低电子设备的成本，节约电子设备的物理空间。在充电时，本申请实施例可以选择与电量较低的电芯单元两端相连的输出接口为电芯单元充电，在放电时也可以选择电量较高的电芯单元进行放电，从而提高了充放电的效率。另外，为了在多端口设计的基础上实现对电芯的保护，本申请实施例还对电芯的保护电路进行了重新设计，以防止过流、短路等信号异常对电芯造成伤害。
示例的，图2为本申请实施例提供的一种电芯保护电路的结构示意图，如图2所示，本申请实施例提供的电路包括控制模块、串联的多级电芯单元和N个输出接口，其中，N为大于或等于3的整数。在本实施例中每个电芯单元中包括至少一个电芯，当电芯单元中包括多个电芯时，该多个电芯串联。本实施例通过将多级电芯单元中的第一级电芯单元的正极和最后一级电芯单元的负极各连接一个输出接口，并将每个上一级电芯单元的负极与其相邻下一级电芯单元的正极连接至同一输出接口，来实现三个或三个以上的输出接口的设计。这里需要说明的是，在图2中示出的是上一级电芯单元的负极与其相邻的下一级电芯单元的正极通过同一路径连接至同一输出接口的情况，但是本申请并不局限于该种连接方式，实际上，在本实施例所称的多级电芯单元中，上一级电芯单元的负极与其相邻的下一级电芯单元的正极还可以通过不同路径连接至同一输出接口。
另外，为了实现对各电芯单元的保护，在本实施例涉及的N个输出接口中，存在至少一个输出接口与其相连的电芯单元之间连接有保护模块。其中，本实施例所称保护模块具有开关功能，通过该开关功能，保护模块可以断开其所在的路径，并且在本实施例中不同回路上的不同保护模块的结构可以相同也可以不同。以图2中的第一级电芯单元21为例，由于输出接口221和输出接口222是与第一级电芯单元21连接的输出接口，因此在对第一级电芯单元21进行充电或放电时，输出接口221和输出接口222被选用，此时控制模块23对输出接口221通过保护模块24、第一级电芯单元21、保护模块25到达输出接口222的路径上的电信号进行检测，当该路径上的电信号出现过流或短路等异常情况时，控制模块23控制保护模块24和保护模块25中的至少一个断开，以防止第一级电芯单元21被损坏，当然这里仅为示例说明而不是对本申请的唯一限定。实际上本实施例中的其他电芯单元也可以采用与上述示例相似的保护方式，为了叙述简便本实施例就不再进行赘述。
示例的，在一种实施方式中，本实施例所称的保护模块可以包括充电保护子模块，该充电保护子模块的控制端与控制模块连接，用于对其所在路径上的电芯单元进行充电保护，防止充电过流或充电短路对电芯造成破坏。当充电保护子模块所在的路径上的电信号(比如电流或电压等)异常，控制模块通过控制充电保护子模块关断来对电芯进行充电保护。
示例的，图3A是本申请实施例提供的一种充电保护子模块的连接示意图，图3B是本申请实施例提供的另一种充电保护子模块的连接示意图。在图3A中，保护模块304包括充电保护子模块300，充电保护子模块300的控制端与控制模块301连接，充电保护子模块300除控制端以外的其他两端分别与电芯单元302和输出接口303连接，控制模块301与充电保护子模块300所在路径上的导线连接，用于获取充电保护子模块300所在路径上的电流，当该电流出现大于预设充电过流阈值或者预设充电短路阈值的异常情况时，控制充电保护子模块300断开，以使充电保护子模块300连接的电芯单元302停止充电，防止电芯单元被烧坏。在图3B中，保护模块314包括充电保护子模块310，充电保护子模块310的控制端与控制模块311连接，充电保护子模块310与电芯单元312连接的一端以及与输出接口313连接的一端分别与控制模块311连接，控制模块311采集充电保护子模块310两端的压降，并将该压降与预设的充电过流电压阈值或充电短路电压阈值进行比较，若充电保护子模块310两端的压降大于预设的充电过流电压阈值或充电短路电压阈值，则控制充电保护子模块310关断，以使充电保护子模块310连接的电芯单元312停止充电，防止电芯单元312被烧坏。
其中，不同路径上的不同充电保护子模块的结构可以相同也可以不同，为了便于理解本实施例示例性的提供了充电保护子模块的如下几种结构：
图4a为本申请实施例提供的一种电芯保护电路的结构示意图，如图4a所示，保护模块46包括充电保护子模块40，充电保护子模块40中包括MOS管41(以下为了便于区分简称为第一MOS管)第一MOS管41的第一端(可示例性的理解为MOS管的栅极)与控制模块42连接，第一MOS管41的第二端(可示例性的理解为源极)和第一MOS管41的第一端通过电阻43连接；第一MOS管41的第二端和第三端(可示例性的理解为漏极)分别与控制模块42连接，其中，第一MOS管41的第二端还与充电保护子模块40所在路径上的电芯单元44连接，第三端还与充电保护子模块40所在路径上的输出接口45连接。控制模块42用于在充电过程中，基于第一MOS管41的第二端和第三端之间的压降来判断第一MOS管41所在路径的电信号是否异常，并在第一MOS管所在路径的电信号异常时，控制第一MOS管关断，其中第二端与电芯单元之间不局限于通过导线直接连接，在其他方式中在第二端与电芯单元之间还以串联有电阻。
图4b为本申请实施例提供的一种电芯保护电路的局部结构示意图，如图4b所示，保护模块56包括充电保护子模块50，充电保护子模块50中包括串联在充电保护子模块50所在路径中的充电检测器件51和充电开关52。其中，充电检测器件51的两端和充电开关52的控制端均连接至控制模块53，控制模块53基于充电检测器件51两端的压降来判断充电检测器件所在路径的电信号是否异常，并在充电检测器件51所在回路的电信号异常时，控制充电开关52断开，阻止输出接口55为电芯单元54充电。其中，图4c-4d为本申请实施例提供的一种电芯保护电路的局部结构示意图，如图4c和4d所示，图4b中所称的充电检测器件51可以是MOS管511或电阻512(为了便于区分，以下简称第一电阻)，当当充电检测器件为MOS管511时。示例的，当充电检测器件为第一电阻512时，本实施所称的充电开关可以是MOS管521(为了便于区分以下称为第三MOS管)，第三MOS管521的栅极连接至控制模块53，用于在对第一电阻512所在路径中的电芯单元54充电的过程中，若第一电阻512所在路径的电信号异常，则控制第三MOS管521关断。当充电检测器件为MOS管时该MOS管也可以作为本实施例所称的充电开关，也就是说当充电检测器件为MOS管时，充电检测器件和充电开关可以为同一器件，此时充电检测器件控制端(即MOS管的栅极)与控制模块连接，充电检测器件串联在充电保护子模块所在路径中的两端分别与控制模块连接，此时控制模块基于充电检测器件两端的压降来判断该充电保护子模块所在路径是否过流或短路，其中若是，则控制所述充电检测器件断开。
或者在其他实施方式中，当充电检测器件为MOS管时，充电开关也可以是有别于充电检测器件的另一MOS管，此种情况充电检测器件和充电开关的连接方式与充电检测器件为第一电阻时的连接方式类似，在这里不再赘述。
示例的，图5为本申请实施例提供又一保护模块的结构示意图，如图5所示，在图3B结构的基础上，保护模块314还可以包括串联在保护模块所在路径上的放电保护子模块315，放电保护子模块315与控制模块311连接，该放电保护子模块315用于对其所在的路径上的电芯单元312进行放电保护，防止放电过流或放电短路对电芯单元造成破坏，当控制模块检测到放电保护子模块315所在的路径的电信号异常，则控制放电保护子模块315关断。其中，在该实施方式中放电保护子模块与充电保护子模块串联，充电保护子模块与串联电芯连接的一端以及充电保护子模块的控制端分别与控制模块连接，放电保护子模块的控制端以及放电保护子模块串联在保护模块所在回路中的两端分别与控制模块连接，控制模块用于在对电芯单元放电的过程中，若所述放电保护子模块所在的回路的电信号异常，则控制该回路中的放电保护子模块关断。
图6a是本申请实施例提供的一种电芯保护电路的局部结构示意图，如图6a所示，在图5实施例的基础上，放电保护子模块315可以包括第二MOS管316，第二MOS管316的第一端(可示例性的理解为第二MOS管的栅极)与控制模块311连接，第二MOS管316的第三端(可示例性的理解为第二MOS管的漏极)和第二MOS管的第一端通过电阻317连接，所述第一MOS管的第二端(可示例性的理解为第二MOS管的源极)和第三端分别与控制模块311连接，所述第二MOS管的第三端与其所在路径上的输出接口313连接，第二端与其所在路径上的电芯单元312连接，控制模块311用于在放电过程中，基于第二MOS管的第二端和第三端之间的压降来判断第二MOS管所在路径的电信号是否异常，并在第二MOS管所在路径的电信号异常时，控制第二MOS管关断。
图6b是本申请实施例提供的一种电芯保护电路的局部结构示意图，如图6b所示，在图6a的基础上，第二MOS管的第三端和控制模块之间串联有电阻318。
图6c是本申请实施例提供的一种电芯保护电路的局部结构示意图，如图6c所示，在图5的基础上，放电保护子模块315包括：串联在放电子模块所在路径中的放电检测器件3151和放电开关3152，放电检测器件3151的两端和所述放电开关3152的控制端均连接至控制模块；控制模块用于在放电过程中，基于放电检测器件两端的压降来判断放电检测器件所在路径的电信号是否异常，并在放电检测器件所在路径的电信号异常时，控制放电开关关断。
图6d是本申请实施例提供的一种电芯保护电路的局部结构示意图，如图6d所示，在图6c的基础上放电检测器件为MOS管3153。
图6e是本申请实施例提供的一种电芯保护电路的局部结构示意图，如图6e所示，在图6c的基础上第二电阻3154。
当然上述仅为示例说明而不是对申请的唯一限定。实际上，在本实施例中图5示例中提供的放电保护子模块的结构以及其在电芯保护电路中的连接方式与上述提供的充电保护子模块类似，其包括的各器件的连接关系可以参见前述充电保护子模块的相关内容，在这里不再赘述。
在本实施例的又一实施方式中，该电芯保护电路还可以对电芯的过放和过充进行检测。示例的，图7是本申请实施例提供的又一电芯保护电路的结构示意图，如图7所示，在图7实施例的基础上，每个电芯单元的两极均与控制模块连接，控制模块采集电芯单元上的压降，当检测到某个电芯单元上的压降出现超过预设过充电压阈值或者低于过房电压阈值时，控制该电芯单元所连接的保护模块断开，以实现对电芯单元的过充或过放保护。
在本实施例提供的电芯保护电路中，由于多级串联电芯单元中的第一级电芯单元的正极和最后一级电芯单元的负极各连接一个输出接口，且每个上一级电芯单元的负极与其相邻下一级电芯单元的正极连接至同一输出接口，因而能够提供三个或三个以上的输出接口，相比于传统电芯保护电路的两接口设计，能够更好的满足不同器件对电能的需求，同时在进行充放电操作时，还可以通过选择输出接口来实现对某个或某几个串联电芯单元的精准充放电操作，提高了充放电的效率。另外，本实施例通过对至少一个输出接口的连接结构进行设计使其和电芯单元之间串联保护模块，通过保护模块对电芯单元的充放电进行保护，提高了电芯使用的安全性，有利于延长电芯的使用寿命。
本申请实施例还提供一种电芯保护电路，该电路在上述任一实施例的基础上，与保护模块连接的输出接口中包括N个输出接口中，除与最后一级电芯单元的负极连接的输出接口以外的输出接口。
示例的，图8是本申请实施例提供的一种电芯保护电路的结构示意图，如图8所示，该电芯保护电路包括电芯单元BAT1和电芯单元BAT2，端口P+、端口B0、端口P-，其中，电芯单元BAT1的负极接地，端口P+与电芯单元BAT2的正极连接，电芯单元BAT1的正极和电芯单元BAT2的负极通过一条路径与端口B0连接，电芯单元BAT1的负极与端口P-连接，其中，在P+与BAT2正极之间的路径上，保护装置被具体为串联在该路径上的充电MOS CFET2和放电MOSDFET2，其中，CFET2的栅极与控制芯片C0(即前述实施例所述的控制模块)的P7引脚连接，CFET2与BAT2连接的一端通过电阻与CFET2的栅极连接，并且通过导线与控制芯片C0的P5引脚连接，CFET2与DFET2连接的一端通过导线与控制芯片C0的P8引脚连接，DFET2的栅极与控制芯片C0的P11引脚连接，DFET2与P+连接的一端通过电阻与栅极连接，并通过另一串有电阻的路径与控制芯片C0的P12引脚连接。在B0与P-之间的回路上保护装置被具体为串联在该回路上的电阻R1、充电MOS CFET1和放电MOS DFET1，其中，CFET1的栅极与控制芯片C0的P6引脚连接，CFET1与BAT2或BAT1连接的一端通过电阻与CFET1的栅极连接，DFET2的栅极与控制芯片C0的P10引脚连接，DFET2与B0连接的一端通过电阻与栅极连接。在P-与BAT1负极之间的路径上串联有电阻R1，R1靠近BAT1负极的一端与控制芯片C0的P1引脚连接，另一端与控制芯片C0的P16引脚连接。控制芯片C0的P15引脚接地，P14引脚接EXT_RL端口。BAT2的正极与控制芯片C0的P4引脚连接，BAT2的负极与控制芯片C0的P3引脚连接，BAT1的正极与控制芯片C0的P2引脚连接。
在对BAT2充电或放电时P+和B0被使用。当BAT2充电时控制芯片C0检测CFET2两端的压降，当CFET2两端的压降超过预设的充电过流阈值或充电短路阈值时，控制芯片C0控制CFET2和/或CFET1关断，从而实现对BAT2的充电保护。当BAT2放电时控制芯片C0检测DFET2两端的压降，当DFET2两端的压降超过预设的放电过流阈值或放电短路阈值时，控制芯片C0控制DFET2和/或DFET1关断，从而实现对BAT2的放电保护。或者在BAT2充电或放电时，控制芯片C0还可以根据BAT2压降判断BAT2是否存在过放或过充的情况，若存在过放的情况则关断CFET2和/或CFET1，若存在过放的情况则关断DFET2和/或DFET1。
在对BAT1充电或放电时P-和B0被使用。当BAT1充电时控制芯片C0检测R1两端的压降，当R1两端的压降超过预设的充电过流阈值或充电短路阈值时，控制芯片C0控制CFET1关断，从而实现对BAT1的充电保护。当BAT1放电时控制芯片C0检测R1两端的压降，当R1两端的压降超过预设的放电过流阈值或放电短路阈值时，控制芯片C0控制DFET1关断，从而实现对BAT1的放电保护。或者在BAT1充电或放电时，控制芯片C0还可以根据BAT1压降判断BAT1是否存在过放或过充的情况，若存在过放的情况则关断CFET1，若存在过放的情况则关断DFET1。
在同时对BAT1和BAT2充电或放电时，P-和P+被使用，当充电时控制芯片C0检测CFET2两端的压降，当CFET2两端的压降超过预设的充电过流阈值或充电短路阈值时，控制芯片C0控制CFET2关断，从而实现对BAT2和BAT2的充电保护。当放电时控制芯片C0检测DFET2两端的压降，当DFET2两端的压降超过预设的放电过流阈值或放电短路阈值时，控制芯片C0控制DFET2关断，从而实现对BAT2和BAT1的放电保护。或者在BAT2和BAT1进行充电或放电时，控制芯片C0还可以分别根据BAT2和BAT1压降判断BAT2或BAT1是否存在过放或过充的情况，若存在过放的情况则关断CFET2，若存在过放的情况则关断DFET2。
在图8所示的结构中,由于CFET2和DFET2设置在P+所在的路径上，CFET1和DFET1设置在BO所在的路径上，而P-所在的路径上没有任何的MOS管，因此，在对在BAT1或者BAT2和BAT1进行充电或放电，电流仅需流过CFET2和DFET2或者CFET1和DFET1，而无需流经多个CFET或者多个DFET，从而降低了由MOS管消耗的能量，节约了能源。
本申请实施例还提供的一种电芯保护电路，在该电路中，与保护模块连接的输出接口中包括N个输出接口中除与第一级电芯单元的正极连接的输出接口以外的输出接口。
示例的，图9是本申请实施例提供的又一电芯保护电路的示意图，如图9所示，该电芯保护电路包括电芯单元BAT1和电芯单元BAT2，端口P+、端口B0、端口P-，其中，电芯单元BAT1的负极接地，端口P+与电芯单元BAT2的正极连接，电芯单元BAT1的正极和电芯单元BAT2的负极通过一条路径与端口B0连接，电芯单元BAT1的负极与端口P-连接，其中，在B0与P+之间的路径上，保护装置被具体为串联在该路径上的充电MOS CFET2和放电MOS DFET2，其中，CFET2的栅极与控制芯片C0(即前述实施例所述的控制模块)的P7引脚连接，CFET2与BAT2连接的一端通过电阻与CFET2的栅极连接，并且通过导线与控制芯片C0的P5引脚连接，CFET2与DFET2连接的一端通过导线与控制芯片C0的P9引脚连接，DFET2的栅极与控制芯片C0的P11引脚连接，DFET2与B0连接的一端通过电阻与栅极连接，并通过另一串有电阻的路径与控制芯片C0的P12引脚连接。在P-与P+之间的路径上保护装置被具体为串联在该路径上的电阻R1、充电MOS CFET1和放电MOS DFET1，其中，CFET1的栅极与控制芯片C0的P6引脚连接，CFET1与P-连接的一端通过电阻与CFET1的栅极连接，DFET1的栅极与控制芯片C0的P10引脚连接，DFET1与电阻连接的一端通过另一电阻与栅极连接。P-所在路径上串联的电阻R1，其与BAT1负极连接的一端与控制芯片C0的P1引脚连接，另一端与控制芯片C0的P16引脚连接。控制芯片C0的P15引脚接地，P14引脚接EXT_RL端口。BAT2的正极与控制芯片C0的P4引脚连接，BAT2的负极与控制芯片C0的P3引脚连接，BAT1的正极与控制芯片C0的P2引脚连接。
在对BAT2充电或放电时P+和B0被使用。当BAT2充电时控制芯片C0检测CFET2两端的压降，当CFET2两端的压降超过预设的充电过流阈值或充电短路阈值时，控制芯片C0控制CFET2关断，从而实现对BAT2的充电保护。当BAT2放电时控制芯片C0检测DFET2两端的压降，当DFET2两端的压降超过预设的放电过流阈值或放电短路阈值时，控制芯片C0控制DFET2关断，从而实现对BAT2的放电保护。或者在BAT2充电或放电时，控制芯片C0还可以根据BAT2压降判断BAT2是否存在过放或过充的情况，若存在过放的情况则关断CFET2，若存在过放的情况则关断DFET2。
在对BAT1充电或放电时P-和B0被使用。当BAT1充电时控制芯片C0检测R1两端的压降，当R1两端的压降超过预设的充电过流阈值或充电短路阈值时，控制芯片C0控制CFET1和/或CFET2关断，从而实现对BAT1的充电保护。当BAT1放电时控制芯片C0检测R1两端的压降，当R1两端的压降超过预设的放电过流阈值或放电短路阈值时，控制芯片C0控制DFET1和/或DFET2关断，从而实现对BAT1的放电保护。或者在BAT1充电或放电时，控制芯片C0还可以根据BAT1压降判断BAT1是否存在过放或过充的情况，若存在过放的情况则关断CFET1和/或CFET2，若存在过放的情况则关断DFET1和/或DFET2。
在同时对BAT1和BAT2充电或放电时，P-和P+被使用，当充电时控制芯片C0检测R1两端的压降，当R1两端的压降超过预设的充电过流阈值或充电短路阈值时，控制芯片C0控制CFET1关断，从而实现对BAT2和BAT2的充电保护。当放电时控制芯片C0检测R1两端的压降，当R1两端的压降超过预设的放电过流阈值或放电短路阈值时，控制芯片C0控制DFET1关断，从而实现对BAT2和BAT1的放电保护。或者在BAT2和BAT1进行充电或放电时，控制芯片C0还可以分别根据BAT2和BAT1压降判断BAT2或BAT1是否存在过放或过充的情况，若存在过放的情况则关断CFET1，若存在过放的情况则关断DFET1。
在图9所示的结构中,由于CFET2和DFET2设置在B0所在的路径上，CFET1和DFET1设置在P-所在的路径上，而P+所在的路径上没有任何的MOS管，因此，在对在BAT2或者BAT2和BAT1进行充电或放电，电流仅需流过CFET2和DFET2或者CFET1和DFET1，而无需流经多个CFET或者多个DFET，从而降低了由MOS管消耗的能量，节约了能源。
本申请实施例还提供的一种电芯保护电路，在该电路中，与保护模块连接的输出接口中至少包括第一级电芯单元的正极连接的输出接口，以及与最后一级电芯单元的负极连接的输出接口。
示例的，图10是本申请实施例提供的又一电芯保护电路的结构示意图，如图10所示，该电芯保护电路包括电芯单元BAT1和电芯单元BAT2，端口P+、端口B0、端口P-，其中，端口P+与电芯单元BAT2的正极连接，电芯单元BAT1的正极和电芯单元BAT2的负极通过一条路径与端口B0连接，电芯单元BAT1的负极与端口P-连接，其中，在P+B0之间的路径上，保护装置被具体为串联在该路径上的充电MOS CFET2和放电MOS DFET2，其中，CFET2的栅极与控制芯片C0(即前述实施例所述的控制模块)的P7引脚连接，CFET2与BAT2连接的一端通过电阻与CFET2的栅极连接，并且通过导线与控制芯片C0的P5引脚连接，CFET2与DFET2连接的一端通过导线与控制芯片C0的P8引脚连接，DFET2的栅极与控制芯片C0的P11引脚连接，DFET2与P+连接的一端通过电阻与栅极连接，并通过另一串有电阻的路径与控制芯片C0的P12引脚连接。在P-与B0之间的路径上保护装置被具体为串联在该路径上的电阻R1、充电MOS CFET1和放电MOS DFET1，其中，CFET1的栅极与控制芯片C0的P6引脚连接，CFET1与P-连接的一端通过电阻与CFET1的栅极连接，DFET1的栅极与控制芯片C0的P10引脚连接，DFET1与电阻连接的一端通过另一电阻与栅极连接。P-所在路径上串联的电阻R1，其与BAT1负极连接的一端与控制芯片C0的P1引脚连接，另一端与控制芯片C0的P16引脚连接。控制芯片C0的P15引脚接地，P14引脚接EXT_RL端口。BAT2的正极与控制芯片C0的P4引脚连接，BAT2的负极与控制芯片C0的P3引脚连接，BAT1的正极与控制芯片C0的P2引脚连接。
在对BAT2充电或放电时P+和B0被使用。当BAT2充电时控制芯片C0检测CFET2两端的压降，当CFET2两端的压降超过预设的充电过流阈值或充电短路阈值时，控制芯片C0控制CFET2关断，从而实现对BAT2的充电保护。当BAT2放电时控制芯片C0检测DFET2两端的压降，当DFET2两端的压降超过预设的放电过流阈值或放电短路阈值时，控制芯片C0控制DFET2关断，从而实现对BAT2的放电保护。或者在BAT2充电或放电时，控制芯片C0还可以根据BAT2压降判断BAT2是否存在过放或过充的情况，若存在过放的情况则关断CFET2，若存在过放的情况则关断DFET2。
在对BAT1充电或放电时P-和B0被使用。当BAT1充电时控制芯片C0检测R1两端的压降，当R1两端的压降超过预设的充电过流阈值或充电短路阈值时，控制芯片C0控制CFET1关断，从而实现对BAT1的充电保护。当BAT1放电时控制芯片C0检测R1两端的压降，当R1两端的压降超过预设的放电过流阈值或放电短路阈值时，控制芯片C0控制DFET1关断，从而实现对BAT1的放电保护。或者在BAT1充电或放电时，控制芯片C0还可以根据BAT1压降判断BAT1是否存在过放或过充的情况，若存在过放的情况则关断CFET1，若存在过放的情况则关断DFET1。
在同时对BAT1和BAT2充电或放电时，P-和P+被使用，当充电时控制芯片C0检测R1两端的压降，当R1两端的压降超过预设的充电过流阈值或充电短路阈值时，控制芯片C0控制CFET1和/或CFET2关断，从而实现对BAT2和BAT2的充电保护。当放电时控制芯片C0检测R1两端的压降，当R1两端的压降超过预设的放电过流阈值或放电短路阈值时，控制芯片C0控制DFET1和/或DFET2关断，从而实现对BAT2和BAT1的放电保护。或者在BAT2和BAT1进行充电或放电时，控制芯片C0还可以分别根据BAT2和BAT1压降判断BAT2或BAT1是否存在过放或过充的情况，若存在过放的情况则关断CFET1和/或CFET2，若存在过放的情况则关断DFET1和/或DFET2。
在图10所示的结构中,由于CFET2和DFET2设置在P+所在的路径上，CFET1和DFET1设置在P-所在的路径上，而B0所在的路径上没有任何的MOS管，因此，在对在BAT1或者BAT2进行充电或放电，电流仅需流过CFET1和DFET1或者CFET2和DFET2，而无需流经多个CFET或者多个DFET，从而降低了由MOS管消耗的能量，节约了能源。
本申请实施例还提供一种电子设备，该电子设备可包括上述任一实施例所述的电芯保护电路。其有益效果可参见上述任意实施例，在这里不再赘述。
示例的，图11a-图11b为本申请实施例提供的电子设备的充电场景示意图，图11a-图11b中所示的电子设备90可以是前述任意实施例所述的电子设备，在图11a中电子设备90上设置有端口91(可示例性的理解为USB端口或Type-C端口)，充电设备92(可示例性的理解为充电器或移动电源)通过端口91为电子设备90中的电芯单元进行充电。其中，当充电设备92提供的电压高于电子设备90中串联电芯单元的电压总和时，充电设备92可用于为电子设备90中的所有电芯单元充电；当充电设备92提供的电压低于电子设备90中串联电芯单元的电压总和时，充电设备92可用于为电子设备90中的部分电芯单元充电，或者在电子设备90中设置有升压模块时，可通过升压模块对充电设备92提供的电压进行升压处理，并基于升压处理后得到的电压为电子设备90中的全部电芯单元充电。
在图11b中电子设备90中设置有充电线圈93，充电设备92可通过充电线圈93对电子设备90进行无线充电，其中，当充电设备92提供的电压高于电子设备90中串联电芯单元的电压总和时，充电设备92可用于为电子设备90中的所有电芯单元充电；当充电设备92提供的电压低于电子设备90中串联电芯单元的电压总和时，充电设备92可用于为电子设备90中的部分电芯单元充电，或者在电子设备90中设置有升压模块时，可通过升压模块对充电设备92提供的电压进行升压处理，并基于升压处理后得到的电压为电子设备90中的全部电芯单元充电。
当然这里仅是以图11a和图11b进行的示例性说明，而不是对本申请的唯一限定。
另外，本申请实施例提供的电子设备可以根据电子设备中功能模块的电压需求，在串联的电芯单元中选择其中的一个或多个为该功能模块进行供电，或者对所述一个或多个电芯单元输出的电压进行降压或升压后进行供电。
示例的，图12是本申请实施例提供的一种电子设备的内部结构示意图，如图12所示，电子设备10包括如上述图8所示的电芯保护电路，以及功能模块11和功能模块12，其中功能模块12对电压的需求较大，功能模块11对电压的需求较小，那么可以将输出接口P+、输出接口B0连接到电子设备10的功能模块11，通过BAT2为功能模块11供电，还可以将输出接口P+、输出接口P-连接到功能模块12，通过BAT1和BAT2共同为电子设备10的功能模块12供电。当然这里仅为示例说明而不是对本申请的唯一限定。
上述技术描述可参照附图，这些附图形成了本申请的一部分，并且通过描述在附图中示出了依照所描述的实施例的实施方式。虽然这些实施例描述的足够详细以使本领域技术人员能够实现这些实施例，但这些实施例是非限制性的；这样就可以使用其它的实施例，并且在不脱离所描述的实施例的范围的情况下还可以做出变化。比如，流程图中所描述的操作顺序是非限制性的，因此在流程图中阐释并且根据流程图描述的两个或两个以上操作的顺序可以根据若干实施例进行改变。作为另一个例子，在若干实施例中，在流程图中阐释并且根据流程图描述的一个或一个以上操作是可选的，或是可删除的。另外，某些步骤或功能可以添加到所公开的实施例中，或两个以上的步骤顺序被置换。所有这些变化被认为包含在所公开的实施例以及权利要求中。
另外，上述技术描述中使用术语以提供所描述的实施例的透彻理解。然而，并不需要过于详细的细节以实现所描述的实施例。因此，实施例的上述描述是为了阐释和描述而呈现的。上述描述中所呈现的实施例以及根据这些实施例所公开的例子是单独提供的，以添加上下文并有助于理解所描述的实施例。上述说明书不用于做到无遗漏或将所描述的实施例限制到本公开的精确形式。根据上述教导，若干修改、选择适用以及变化是可行的。在某些情况下，没有详细描述为人所熟知的处理步骤以避免不必要地影响所描述的实施例。

Claims (20)

1.一种电芯保护电路，其特征在于，包括：控制模块、串联的多级电芯单元以及N个输出接口；
第一级电芯单元的正极和最后一级电芯单元的负极各连接一个输出接口，且每个上一级电芯单元的负极与其相邻下一级电芯单元的正极接至同一输出接口；
其中，所述N个输出接口中，至少一个输出接口和与其相连的电芯单元之间连接有保护模块；
所述控制模块与所述保护模块连接，用于在所述保护模块所在路径上的电信号异常时，则控制所述保护模块关断；
其中，N为大于或等于3的整数。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述至少一个输出接口包括：所述N个输出接口中，除与最后一级电芯单元的负极连接的输出接口以外的输出接口。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述至少一个输出接口包括：所述N个输出接口中，除与第一级电芯单元的正极连接的输出接口以外的输出接口。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述至少一个输出接口至少包括：与所述第一级电芯单元的正极连接的输出接口，以及与最后一级电芯单元的负极连接的输出接口。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电路，其特征在于，所述保护模块包括充电保护子模块，所述充电保护子模块与所述控制模块连接，所述控制模块用于在对所述电芯单元充电的过程中，若检测到所述充电保护子模块所在的路径的电信号异常，则控制所述充电保护子模块关断。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述充电保护子模块包括第一MOS管，所述第一MOS管的第一端与所述控制模块连接，所述第一MOS管的第二端和所述第一MOS管的第一端通过电阻连接；所述第一MOS管的第二端和第三端分别与所述控制模块连接；
所述控制模块用于在充电过程中，基于所述第一MOS管的第二端和第三端之间的压降来判断所述第一MOS管所在路径的电信号是否异常，并在所述第一MOS管所在路径的电信号异常时，控制所述第一MOS管关断。
7.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述充电保护子模块包括：串联在所述充电保护子模块所在路径中的充电检测器件和充电开关，所述充电检测器件的两端和所述充电开关的控制端均连接至所述控制模块；
所述控制模块，用于基于所述充电检测器件两端的压降来判断所述充电检测器件所在路径的电信号是否异常，并在所述充电检测器件所在路径的电信号异常时，控制所述充电开关断开。
8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述充电检测器件为MOS管或第一电阻。
9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，当所述充电检测器件为第一电阻时，所述充电开关为第三MOS管；
所述第三MOS管的第一端连接至所述控制模块，用于在对所述电芯单元充电的过程中，若所述第一电阻上的压降超过预设阈值时，控制所述第三MOS管关断。
10.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述保护模块还包括放电保护子模块，所述放电保护子模块与所述控制模块连接，所述控制模块用于在对所述电芯单元放电的过程中，若检测到所述放电保护子模块所在的路径的电信号异常，则控制所述放电保护子模块关断。
11.根据权利要求10所述的电路，其特征在于，所述放电保护子模块包括第二MOS管，所述第二MOS管的第一端与所述控制模块连接，所述第二MOS管的第三端和所述第二MOS管的第一端通过电阻连接，所述第一MOS管的第二端和第三端分别与所述控制模块连接；
所述控制模块用于在放电过程中，基于所述第二MOS管的第二端和第三端之间的压降来判断所述第二MOS管所在路径的电信号是否异常，并在所述第二MOS管所在路径的电信号异常时，控制所述第二MOS管关断。
12.根据权利要求10所述的电路，其特征在于，所述放电保护子模块包括：串联在所述放电保护子模块所在路径中的放电检测器件和放电开关，所述放电检测器件的两端和所述放电开关的控制端均连接至所述控制模块；
所述控制模块，用于在放电过程中，基于所述放电检测器件两端的压降来判断所述放电检测器件所在路径的电信号是否异常，并在所述放电检测器件所在路径的电信号异常时，控制所述放电开关关断。
13.根据权利要求12所述的电路，其特征在于，所述放电检测器件为MOS管或第二电阻。
14.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，每个电芯单元的两级与所述控制模块连接，当所述控制模块检测到所述电芯单元上的压降异常时，控制所述保护模块关断。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的电路，其特征在于，所述电芯单元中包括至少一个电芯。
16.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路包括两级电芯单元，其中在第一级电芯单元的正极与输出接口之间的路径以及第一级电芯单元的负极与输出接口之间的路径上分别连接有保护模块。
17.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路包括两级电芯单元，其中第一级电芯单元的负极与输出接口之间的路径以及第二级电芯单元的负极与输出接口之间的路径上分别连接有保护模块。
18.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路包括两级电芯单元，其中第一级电芯单元的正极与输出接口之间的路径以及第二级电芯单元的负极与输出接口之间的路径上分别连接有保护模块。
19.根据权利要求16-18中任一项所述的电路，其特征在于，所述保护模块包括用于对所述保护模块所在路径进行充电保护的MOS管和用于对所述保护模块所在路径进行放电保护的MOS管。
20.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-19中任一项所述的保护电路。
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