CN112054477A - 阈值设置电路、电池保护系统以及电池保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了阈值设置电路、电池保护系统以及电池保护方法。用于设置电池的保护阈值的阈值设置电路可以包括：温度参考选通器，用于按顺序输出多个参考值中的一个参考值；与所述温度参考选通器连接的温度比较电路，用于将指示电池的温度的信号和所述温度参考选通器输出的参考值进行比较以产生一组结果信号；以及与所述温度比较电路连接的阈值选通电路，用于跟据所述一组结果信号从多个保护阈值中选择至少一个保护阈值，其中，所选择的保护阈值用于判断所述电池是否处于异常状态。阈值设置电路可以在电池处于不同的温度范围时为电池保护系统提供适当的保护阈值，使得电池保护系统能够为电池提供更可靠的保护，并且提高电池的充电效率。

Description

阈值设置电路、电池保护系统以及电池保护方法
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种电池保护阈值的阈值设置电路、电池保护系统以及电池保护方法。
背景技术
图1所示为现有技术中电池保护系统中的过压阈值VOV和过流阈值IOC与温度的关系示意图。其中，过压阈值VOV和过流阈值IOC是电池保护系统对可充电电池进行保护所使用的阈值参数。举例说明，若电池电压大于过压阈值VOV，则认为电池电压过高，因此电池保护系统终止对电池充电；同理，若电池的充电电流大于过流阈值IOC，则认为充电电流过大，电池保护系统终止对电池充电。因此，电池保护系统可以保护电池免受过压或过流的损害。如图1所示，如果电池温度小于TC(例如：0℃)，则认为电池温度太冷；如果电池温度大于TH(例如：40℃、41℃或45℃等等)，则认为电池温度太热。在这两种情况下，系统禁止充电器(未在图中显示)对电池充电。如果电池温度在TC和TH之间，则认为电池温度正常，系统允许充电器对电池充电，并且将过压阈值VOV和过流阈值IOC分别设置为VTH和ITH。
然而，仅仅判断电池温度是否过低或过高，从而决定电池是否可以充电，并且在电池可以充电的情况下设置单一的过压阈值和过流阈值，这种方法可能无法为可充电电池提供可靠的保护。此外，设置单一的过压阈值和过流阈值可能会降低电池充电的效率。这是因为电池在不同的应用环境中有着不同的温度特性。换句话说，在实际应用中，电池的最大安全充电功率可随温度变化而变化。举例说明，某个笔记本中电池温度在10℃至45℃时，该电池可以进行正常充电，其过压阈值可以设置为较高值(例如：4.25V)。当电池温度在0℃至10℃时，该电池也可以进行充电，但是其安全的过压阈值比较小(例如：4.2V)。上述提及的现有技术中的电池保护系统在判定电池处于可充电温度范围内时会设置单一过压阈值来为电池提供过压保护。如果将可充电温度范围设置大了(例如：0℃至45℃)，并且将过压阈值设置为较高值(例如：4.25V)，则在0℃至10℃的温度区间，该电池将无法得到可靠的过压保护；如果将可充电温度范围设置大了(例如：0℃至45℃)，并且将过压阈值设置为较低值(例如：4.2V)，则在10℃至45℃的温度区间，该电池的充电效率被限制，没有达到最大化；如果将可充电温度范围设置小了(例如：10℃至45℃)，并且将过压阈值设置为较高值(例如：4.25V)，则在0℃至10℃的温度区间，该电池本可以充电却没有被充电，降低了电池的充电效率。因此，所述现有技术中的电池保护系统可能无法对所述笔记本中的电池提供可靠的保护，并且可能会限制了电池充电的效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种用于设置电池保护阈值的阈值设置电路、电池保护系统以及电池保护方法，用于为电池在不同的温度范围内提供可靠的保护，并且提高电池的充电效率。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于设置电池的保护阈值的阈值设置电路，所述阈值设置电路包括：温度参考选通器，用于按顺序输出多个参考值中的一个参考值；与所述温度参考选通器连接的温度比较电路，用于将指示电池的温度的信号和所述温度参考选通器输出的参考值进行比较以产生一组结果信号；以及与所述温度比较电路连接的阈值选通电路，用于跟据所述一组结果信号从多个保护阈值中选择至少一个保护阈值，其中，所选择的保护阈值用于判断所述电池是否处于异常状态。
本发明还提供了一种电池保护系统，所述电池保护系统包括上述阈值设置电路，并且包括与所述阈值设置电路连接的保护电路，其中，所述保护电路包括：异常状态比较电路，用于接收所述阈值设置电路输出的保护阈值，并且将所述保护阈值和电池参数进行比较以产生比较结果，其中，所述比较结果指示所述电池是否处于异常状态。
本发明又提供了一种电池保护方法，所述电池保护方法包括：通过温度参考选通器按顺序输出多个参考值中的一个参考值；通过温度比较电路将指示电池的温度的信号和所述温度参考选通器输出的参考值进行比较以产生一组结果信号；通过阈值选通电路跟据所述一组结果信号从多个保护阈值中选择至少一个保护阈值；以及根据所选择的保护阈值判断所述电池是否处于异常状态。
本发明提供的阈值设置电路、电池保护系统以及电池保护方法检测电池处在的温度范围，并且根据所述温度范围在多个保护阈值中选择适当的保护阈值。电池保护系统根据选择的保护阈值为电池提供保护。因此，所述电池保护系统可以在不同的温度范围内为电池提供更可靠的保护，并且提高电池的充电效率。
附图说明
以下通过对本发明的一些实施例将结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。
图1所示为现有技术中电池保护系统中的过压阈值和过流阈值与温度的关系示意图。
图2所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统的模块示意图。
图3所示为根据本发明一个实施例的带有阈值设置电路的电池保护系统的模块示意图。
图4所示为根据本发明一个实施例的阈值设置操作的时序示意图。
图5所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统中的过压阈值和过流阈值与温度的关系示意图。
图6所示为根据本发明一个实施例的阈值设置电路中的信号随温度变化的波形图示例。
图7所示为根据本发明一个实施例的带有阈值设置电路的电池保护系统的模块示意图。
图8所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统中的过压阈值和过流阈值与温度的关系示意图。
图9所示为根据本发明一个实施例的电池保护方法的流程示意图。
具体实施方式
以下将对本发明的实施例给出详细的参考。尽管本发明通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖后附权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、手续、部件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
本发明的实施例提供了一种带有保护阈值设置功能的电池保护系统。在所述电池保护系统中，阈值设置电路根据电池所处的温度范围设置用于保护电池的保护阈值(例如：包括过压阈值和/或过流阈值)。因此，电池保护系统可以在不同的温度范围内为电池提供可靠的保护，并且提高电池的充电效率。
图2所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统226的模块示意图。如图2所示，电池保护系统226与电池222连接并且为其提供保护。电池222可以包括一个或多个可充电电池单元Cell1-Celln(n为自然数)。所述可充电电池单元包括，但不限于，锂离子电池。电池保护系统226通过温度感应器202(例如：具有负温度系数的热敏电阻)检测电池222处在的温度范围，并且设置保护阈值为所述温度范围所对应的值。所述保护阈值包括电池单元Cell1-Celln的过压阈值VOV和/或电池222的过流阈值IOV。过压阈值VOV用于判断电池单元Cell1-Celln的电压VCELL1、VCELL2…VCELLn是否在安全范围内。如果有电池单元的电压大于过压阈值VOV，则认为该电池单元电压过高，电池保护系统226禁止/停止对电池222的充电。类似的，过流阈值IOV用于判断电池222的电流IBAT(例如：充电电流)是否在安全范围内。如果电池电流IBAT大于过流阈值IOC，则认为电池电流IBAT过大，电池保护系统226禁止/停止对电池222的充电。
更具体地说，电池保护系统226包括阈值设置电路和保护电路。其中，阈值设置电路用于检测电池222所处的温度范围，并且根据所述温度范围确定保护阈值。保护电路将保护阈值和电池参数(例如：电池单元电压或者电池电流)进行比较，从而判断电池222是否处于异常状态(例如：过压状态或过流状态)。如果判定有异常状态，则电池保护系统226对电池222执行保护动作(例如：停止充电)。
图3所示为根据本发明一个实施例的带有阈值设置电路328的电池保护系统226A的模块示意图。以下结合图2对图3进行描述。如图3所述，电池保护系统226A包括阈值设置电路328和保护电路330。阈值设置电路328包括温度感应器202、温度参考选通器304、温度比较电路306、逻辑电路320、阈值选通器308，以及时钟发生器318。保护电路330包括单元电压选通器310、电流感应器316，以及异常状态比较电路。所述异常状态比较电路包括过压比较器312和过流比较器314。
在一个实施例中，温度参考选通器304按顺序输出多个参考值中的一个参考值VTREF。在图3的举例中，所述多个参数值包括电压参考VTTC、VTC、VTH和VTTH，分别指示(或者说对应于)温度值TTC、TC、TH和TTH。其中，温度值TTC、TC、TH和TTH的关系为：TTC<TC<TH<TTH。温度值TTC表示“太冷”，温度值TC表示“冷”，温度值TH表示“热”，以及温度值TTH表示“太热”。在一个实施例中，电压参考VTTC、VTC、VTH和VTTH是由具有负温度系数的热敏电阻202提供的，所以电压参考VTTC、VTC、VTH和VTTH的关系为：VTTC>VTC>VTH>VTTH。所述参考值的输出顺序可以为任意一种预先设定的顺序。例如：参考值的输出顺序可以为VTTC、VTC、VTH和VTTH，或者VTTH、VTH、VTC和VTTC，又或者VTTC、VTTH、VTC和VTH。
温度比较电路306将指示电池222温度TBAT的感应信号VTBAT(例如：从图2中的热敏电阻202获得的电压信号)和温度参考选通器304输出的参考值VTREF比较，并且根据所述比较产生一组结果信号SCTL以指示电池222处在的温度范围。其中，所述一组结果信号SCTL包括一组数字信号。以图3举例说明，温度比较电路306的正输入端接收参考值VTREF，负输入端接收温度感应信号VTBAT，因此，如果电池温度大于参考值VTREF所指示的温度，则温度感应信号VTBAT小于参考值VTREF，并且温度比较电路306输出数字信号“1”(例如：逻辑高电平)；如果电池温度小于参考值VTREF所指示的温度，则温度感应信号VTBAT大于参考值VTREF，并且温度比较电路306输出数字信号“0”(例如：逻辑低电平)。温度比较电路306按顺序将指示电池温度的感应信号VTBAT和参考值VTTC、VTC、VTH和VTTH比较，从而产生一组结果信号SCTL(例如：数字组1000、1100等等)以指示电池222处在的温度范围。以图3为例，若结果信号SCTL包括数字组0000，则表示电池温度TBAT处在低于TTC温度范围；若结果信号SCTL包括数字组1000，则表示电池温度TBAT处在TTC到TC的温度范围；若结果信号SCTL包括数字组1100，则表示电池温度TBAT处在TC到TH的温度范围；若结果信号SCTL包括数字组1110，则表示电池温度TBAT处在TH到TTH的温度范围；若结果信号SCTL包括数字组1111，则表示电池温度TBAT处在高于TTH的温度范围。
逻辑电路320接收结果信号SCT，并将其转换成可以控制阈值选通电路308的选择信号SSEL。例如，逻辑电路320串行接收结果信号SCT，并将串行数字信号转换为并行数字信号或者其他形式的选择信号SSEL。在所述选择信号SSEL的控制下，阈值选通电路308跟据所述一组结果信号SCT从多个保护阈值中选择至少一个保护阈值，其中，所述保护阈值用于判断电池222是否处于异常状态。在一个实施例中，所述多个保护阈值包括多个过压阈值V1、V2、V3和V4，每个过压阈值对应于多个温度范围中至少一个温度范围，并且用于判断所述电池单元是否处于过压状态。更具体地说，控制阈值选通电路308选择的保护阈值包括在结果信号SCTL所确定的温度范围内电池单元的过压阈值VOV(例如：过压阈值V1、V2、V3或者V4)。在图3的举例中，过压阈值V1对应于TTC到TC的温度范围；过压阈值V2对应于TC到TH的温度范围；过压阈值V3对应于TH到TTH的温度范围；过压阈值V4对应于低于TTC的温度范围和高于TTH的温度范围。在一个实施例中，单元电压选通器310输出的电压VCELL为电池222中其中一个电池单元的电压。如果电池单元电压VCELL大于阈值VOV，则表示该电池单元处于过压状态。在另一个实施例中，单元电压选通器310输出的信号为指示电池单元电压VCELL的信号(例如：与电池单元电压VCELL成比例关系的信号)，因此阈值选通电路308输出的过压阈值VOV为指示所述电池单元的过压阈值的信号(例如：与电池单元过压阈值成比例关系的信号)。如果选通器310输出的信号大于阈值VOV，则表示该电池单元处于过压状态。
在一个实施例中，所述多个保护阈值还包括多个过流阈值I1、I2、I3和I4，每个过流阈值对应于多个温度范围中至少一个温度范围，并且用于判断电池222是否处于过流状态。更具体地说，控制阈值选通电路308选择的保护阈值可以包括在结果信号SCTL所确定的温度范围内电池222的过流阈值IOC(例如：过流阈值I1、I2、I3或者I4)。在图3的举例中，过流阈值I1对应于TTC到TC的温度范围；过流阈值I2对应于TC到TH的温度范围；过流阈值I3对应于TH到TTH的温度范围；过流阈值I4对应于低于TTC的温度范围和高于TTH的温度范围。在一个实施例中，电流感应器316输出的信号VIBAT为指示(例如：正比于)电池电流IBAT的电压信号。阈值选通电路308接收电压信号VI1、VI2、VI3和VI4，并且根据结果信号SCTL所确定的温度范围输出电压信号VIOC。电压信号VI1、VI2、VI3和VI4分别指示(例如：正比于)过流阈值I1、I2、I3和I4，电压信号VIOC指示(例如：正比于)过流阈值IOC。如果电池电流IBAT大于过流阈值IOC(例如：电流感应器316输出的信号VIBAT大于电压信号VIOC)，则表示电池222处于过流状态。然而，本发明不局限于此。在另一个实施例中，电流感应器316输出的信号可以为其他形式的并且指示电池电流IBAT的信号(例如：一个电流信号I'BAT)。阈值选通电路308可以接收电流值分别与I1、I2、I3和I4成比例关系的电流信号，并且根据结果信号SCTL输出电流值与IOC成比例关系的电流阈值信号。如果电流感应器316输出的电流信号I'BAT大于阈值选通电路308输出的电流阈值信号，则表示电池222处于过流状态。
此外，保护电路330中的异常状态比较电路可以接收阈值设置电路308输出的保护阈值(例如：包括过压阈值和/或过流阈值)，并且将所述保护阈值和电池参数(例如：包括电池单元电压和/或电池电流)进行比较以产生比较结果，其中，所述比较结果指示所述电池是否处于异常状态。举例说明，异常状态比较电路包括过压比较器312。过压比较电路312将电池单元电压和过压阈值进行比较(例如：将单元电压选通器310输出的信号VCELL和阈值选通电路308输出的信号VOV进行比较)以产生保护信号SOV。若电池222中存在电压过高的电池单元，则保护信号SOV通知系统对电池执行保护动作(例如：关断充电开关)。此外，所述异常状态比较电路还包括过流比较器314。过流比较器314将电池电流IBAT与过流阈值IOV进行比较(例如：将电流感应器316输出的信号VIBAT和阈值选通电路308输出的信号VIOC进行比较)以产生保护信号SOC。若电池222的电流IBAT过大，则保护信号SOC通知系统对电池执行保护动作(例如：关断充电开关)。
图4所示为根据本发明一个实施例的阈值设置操作的时序示意图。以下结合图2和图3对图4进行描述。如图4所示，阈值设置电路328周期性地对电池温度进行检测并且对保护阈值(例如：包括过压阈值VOV和/或过流阈值IOC)进行设置/调节。举例说明，在时间t0至t1期间，阈值设置电路328从温度感应器202接收指示电池222温度的感应信号VTBAT以确定电池222所处的温度范围，并且根据所述温度范围设置保护阈值(例如：从过压阈值V1、V2、V3和V4中选择所述温度范围对应的过压阈值VOV，并且/或者从过流阈值I1、I2、I3和I4中选择所述温度范围对应的过流阈值IOC)。在保护阈值被设置好后，阈值设置电路328进入时间t1至t2期间的空闲模式。在所述空闲模式中，阈值设置电路328可以不对电池温度进行检查并且不对保护阈值进行调节，从而减少系统功耗。在阈值设置电路328的空闲模式期间，保护电路330将电池参数(例如：电池单元电压VCELL1、VCELL2…VCELLn，或者电池电流IBAT)与对应的保护阈值(例如：过压阈值VOV或过流阈值IOC)进行比较，从而产生保护信号(例如：SOV或SOC)为电池222提供保护。如图4所述，在时间t2至t3期间，阈值设置电路328重复执行以上描述的电池温度检测和保护阈值调节，然后在时间t3至t4期间进入空闲模式。因此，阈值设置电路328可以周期性的执行电池温度检测和保护阈值调节。在一个实施例中，由于电池温度不会突变，所以电池温度检测和保护阈值调节的占空比(例如：t0至t1的时间间隔与t0至t2的时间间隔的比例)可以设置为相对较小，以进一步减少系统的功耗。
图5所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统中的过压阈值VOV和过流阈值IOC(例如：由VIOC表示)与温度的关系示意图。在一个实施例中，图5所示的关系图适用于，但不限于，笔记本电池充电的情况。以下结合图2、图3和图4对图5进行描述。
在图5的举例中，当电池温度TBAT低于温度值TTC时，结果信号SCTL为数字信号0000，因此过流阈值IOC被设置为I4(例如：阈值VIOC被设置为VI4)，并且过压阈值VOV被设置为V4。在一个实施例中，电流值I4可以是，但不局限于，零安培。电压值V4可以是，但不局限于，零伏特。当电池温度TBAT高于TTC并且低于TC时，结果信号SCTL为数字信号1000，因此过流阈值IOC被设置为I1(例如：阈值VIOC被设置为VI1)，并且过压阈值VOV被设置为V1。当电池温度TBAT高于TC并且低于TH时，结果信号SCTL为数字信号1100，因此过流阈值IOC被设置为I2(例如：阈值VIOC被设置为VI2)，并且过压阈值VOV被设置为V2。当电池温度TBAT高于TH并且低于TTH时，结果信号SCTL为数字信号1110，因此过流阈值IOC被设置为I3(例如：阈值VIOC被设置为VI3)，并且过压阈值VOV被设置为V3。当电池温度TBAT高于TTH时，结果信号SCTL为数字信号1111，因此过流阈值IOC被设置为I4(例如：阈值VIOC被设置为VI4)，并且过压阈值VOV被设置为V4。
更具体地说，在图5的举例中，当电池温度在TC到TH的温度范围时，可以认为电池温度处于正常温度范围，因此电池222可以工作在正常充电模式。在正常充电模式中，电池单元电压VCELL1、VCELL2…VCELLn的上限值V2可以相对比较高(例如：约等于电池单元的满充电压)，电池222的充电电流IBAT的上线值I2(例如：由VI2表示)也可以相对比较大。当电池温度太低时(例如：低于TTC)，或者当电池温度太高时(例如：高于TTH)，可以认为电池222不适合充电。因此，电池单元电压的上限值V4和充电电流的上线值I4(例如：由VI4表示)相对比较小。当电池温度在TTC到TC的温度范围时，可以认为电池温度比较低，但电池仍然可以充电。因此，电池单元电压的上限值V1大于V4并且小于V2(V4<V1<V2)，充电电流的上限I1大于I4并且小于I2(例如：VI4<VI1<IV2)。当电池温度在TH到TTH的温度范围时，可以认为电池温度比较高，但电池仍然可以充电。因此，电池单元电压的上限值V3大于V4并且小于V2(V4<V3<V2)，充电电流的上限I3大于I4并且小于I2(例如：VI4<VI3<IV2)。
图6所示为根据本发明一个实施例的阈值设置电路328中的信号随温度变化的波形图示例。所述信号包括VIOC、VOV、SCTL和VTBAT，其中VIOC指示阈值选通器308所选择的过流阈值，VOV指示阈值选通器308所选择的过压阈值，SCTL指示温度比较电路306输出的比较结果信号(例如：包括一组数字信号)，以及VTBAT表示温度感应器202上的感应电压。以下将结合图2、图3、图4和图5对图6进行描述。
如波形图602和610所示，在时间tA至tB期间，由于电池温度TBAT较热，温度感应信号VTBAT小于参考值VTH并且大于参考值VTTH。因此，如波形图604所示，温度比较电路306输出的结果信号SCTL为数字组1110。在时间tB之后，如波形图606和608所示，阈值选通电路308将过压阈值VOV和过流阈值VIOC分别设置为数字组1110对应的过压阈值V3和过流阈值VI3。在时间tC至tD期间，由于电池温度TBAT降为正常温度，温度感应信号VTBAT小于参考值VTC并且大于参考值VTH。因此，如波形图604所示，温度比较电路306输出的结果信号SCTL为数字组1100。在时间tD之后，如波形图606和608所示，阈值选通电路308将过压阈值VOV和过流阈值VIOC分别设置为数字组1100对应的过压阈值V2和过流阈值VI2。
虽然图3、图5和图6描述中的阈值设置电路328将电池温度TBAT和四个温度参考TTC、TC、TH和TTH进行比较(例如：将温度感应信号VTBAT和电压参考VTTC、VTC、VTH和VTTH进行比较)，从而在四个过压阈值V1、V2、V3和V4中选择对应的过压阈值VOV，并且在四个过流阈值VI1、VI2、VI3和VI4中选择对应的过流阈值VIOC。但是，本发明不限于此。
举例说明，图7所示为根据本发明另一个实施例的带有阈值设置电路728的电池保护系统226B的模块示意图。以下结合图2、图3、图4、图5和图6对图7进行描述。如图7所示，阈值设置电路728可以将电池温度TBAT和N个温度参考TR1、TR2……TRN进行比较，从而在X个过压阈值V'1、V'2……V'X中选择对应的过压阈值VOV，并且在Y个过流阈值VI'1、VI'2……VI'Y中选择对应的过流阈值VIOC。其中，个数N、X和Y可以相同，也可以相互不同。
图8所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统226B中的过压阈值VOV和过流阈值IOC(例如：由VIOC表示)与温度的关系示意图。在一个实施例中，图8所示的关系图适用于，但不限于，对单个电池充电的情况。以下结合图7对图8进行描述。
在图8的举例中，温度参考的数目N为5，过压阈值的数目X为4，过流阈值的数目Y为3。当电池温度低于TR1或者高于TR5时，认为电池不适合充电，因此过压阈值V'X和过流阈值VI'Y均设置为很小的值(例如：分别为零伏特和零安培)。过压阈值V'1、V'2和V'3分别对应于温度范围TR1到TR3，TR3到TR4，以及TR4到TR5。过流阈值VI'1和VI'2分别对应于温度范围TR1到TR2，以及TR2到TR5。因此，阈值设置电路728可以通过检测电池温度所处在的温度范围设置适当的保护阈值。
图9所示为根据本发明一个实施例的电池保护方法的流程示意图。以下结合图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8对图9进行描述。本领域技术人员可以理解的是，图9所涵盖的具体步骤仅仅作为示例。也就是说，本发明适用于其他合理的流程或对图9进行改进的步骤。
在步骤902，温度参考选通器(例如：图3中的选通器304或图7中的选通器704)按顺序输出多个参考值(例如：图3中的温度参考值TTC、TC、TH和TTH对应的电压参数VTTC、VTC、VTH和VTTH，或者图7中的温度参考值TR1、TR2……TRN对应的电压参数VTR1、VTR2……VTRN)中的一个参考值VTREF。
在步骤904，温度比较电路306将指示电池222温度TBAT的感应信号VTBAT和温度参考选通器输出的参考值VTREF进行比较以产生一组结果信号(例如：图3中的SCTL或者图7中的S'CTL)。
在步骤906，阈值选通电路(例如：图3中的选通器308或者图7中的选通器708)跟据所述一组结果信号从多个保护阈值中选择至少一个保护阈值。在图3的举例中，所述多个保护阈值包括过压阈值V1、V2、V3和V4，以及/或者过流阈值VI1、VI2、VI3和VI4。在图7的举例中，所述多个保护阈值包括过压阈值V'1、V'2……V'X，以及/或者过流阈值VI'1、VI'2……VI'Y。
在步骤908，保护电路330根据所选择的保护阈值判断电池222是否处于异常状态。以图3为例，如果电池222中有电池单元电压VCELL大于阈值选通电路308所选择的过压阈值VOV，则认为该电池单元处于过电压状态。如果电池222的充电电流IBAT大于阈值选通电路308所选择的过流阈值IOC(例如：由电压值VIOC表示)，则认为电池222处于过电流状态。
综上所述，本发明实施例提供了一种带有保护阈值设置功能或调节功能的电池保护系统。电池保护系统中的阈值设置电路按顺序接收一组指示温度参考值的参考信号，并且将接收到的参考信号和指示电池温度的感应信号进行比较产生一组结果信号。所述比较过程相对比较简单，因此可以由一种体积较小并且成本相对较低的比较电路来实现，从而减小系统的印刷电路板的面积以及减少系统的成本。此外，阈值设置电路根据结果信号确定电池所处在的温度范围，根据所述温度范围在多个保护阈值(例如：包括一组过压阈值和/或一组过流阈值)中选择对应的保护阈值。电池保护阈值根据选择的保护阈值为电池提供保护。因此，本发明实施例的电池保护系统可以在不同的温度范围内为电池提供更可靠的保护，并且提高电池的充电效率。
在此使用之措辞和表达都是用于说明而非限制，使用这些措辞和表达并不将在此图示和描述的特性之任何等同物(或部分等同物)排除在发明范围之外，在权利要求的范围内可能存在各种修改。其它的修改、变体和替换物也可能存在。因此，权利要求旨在涵盖所有此类等同物。

Claims (16)

1.一种用于设置电池的保护阈值的阈值设置电路，所述阈值设置电路包括：
温度参考选通器，用于按顺序输出多个参考值中的一个参考值；
与所述温度参考选通器连接的温度比较电路，用于将指示所述电池的温度的信号和所述温度参考选通器输出的参考值进行比较以产生一组结果信号；以及
与所述温度比较电路连接的阈值选通电路，用于跟据所述一组结果信号从多个保护阈值中选择至少一个保护阈值，其中，所选择的保护阈值用于判断所述电池是否处于异常状态。
2.根据权利要求1所述的阈值设置电路，其中，所述一组结果信号指示所述电池处在的温度范围，以及所选择的保护阈值包括在所述温度范围内所述电池的电池单元的过压阈值。
3.根据权利要求1或2所述的阈值设置电路，其中，所述多个保护阈值包括多个过压阈值，每个过压阈值对应于多个温度范围中至少一个温度范围，并且用于判断所述电池的电池单元是否处于过压状态。
4.根据权利要求1所述的阈值设置电路，其中，所述一组结果信号指示所述电池处在的温度范围，以及所选择的保护阈值包括在所述温度范围内所述电池的过流阈值。
5.根据权利要求1或4所述的阈值设置电路，其中，所述多个保护阈值包括多个过流阈值，每个过流阈值对应于多个温度范围中至少一个温度范围，并且用于判断所述电池是否处于过流状态。
6.根据权利要求1、2和4中任一项所述的阈值设置电路，还包括：
与所述温度比较电路和所述阈值选通电路连接的逻辑电路，用于串行接收所述一组结果信号，并且将所述一组结果信号转换为选择信号以控制所述阈值选通电路从所述多个保护阈值中选择所述至少一个保护阈值。
7.一种电池保护系统，其中，所述电池保护系统包括权利要求1至6中任一项所述的阈值设置电路，并且包括与所述阈值设置电路连接的保护电路，其中，所述保护电路包括：
异常状态比较电路，用于接收所述阈值设置电路输出的保护阈值，并且将所述保护阈值和所述电池的电池参数进行比较以产生比较结果，其中，所述比较结果指示所述电池是否处于异常状态。
8.根据权利要求7所述的电池保护系统，其中，所述电池参数包括所述电池的电池单元的电压，并且所述异常状态比较电路包括过压比较器，用于将所述电池的电池单元的电压和所述保护阈值中所包括的过压阈值进行比较。
9.根据权利要求7或8所述的电池保护系统，其中，所述电池参数包括所述电池的电流，并且所述异常状态比较电路包括过流比较电路，用于将所述电池的电流与所述保护阈值中所包括的过流阈值进行比较。
10.一种电池保护方法，所述电池保护方法包括：
通过温度参考选通器按顺序输出多个参考值中的一个参考值；
通过温度比较电路将指示电池的温度的信号和所述温度参考选通器输出的参考值进行比较以产生一组结果信号；
通过阈值选通电路跟据所述一组结果信号从多个保护阈值中选择至少一个保护阈值；以及
根据所选择的保护阈值判断所述电池是否处于异常状态。
11.根据权利要求10所述的电池保护方法，还包括：
通过逻辑电路串行接收所述一组结果信号；
将所述一组结果信号转换为选择信号；以及
利用所述选择信号控制所述阈值选通电路从所述多个保护阈值中选择所述至少一个保护阈值。
12.根据权利要求10或11所述的电池保护方法，还包括：
将所选择的保护阈值和所述电池的电池参数进行比较以产生比较结果，其中，所述比较结果指示所述电池是否处于异常状态。
13.根据权利要求12所述的电池保护方法，其中，所述一组结果信号指示所述电池处在的温度范围，所选择的保护阈值包括在所述温度范围内所述电池的电池单元的过压阈值，并且所述电池参数包括所述电池单元的电压。
14.根据权利要求12所述的电池保护方法，其中，所述一组结果信号指示所述电池处在的温度范围，所选择的保护阈值包括在所述温度范围内所述电池的过流阈值，并且所述电池参数包括所述电池的电流。
15.根据权利要求10或11所述的电池保护方法，其中，所述多个保护阈值包括多个过压阈值，每个过压阈值对应于多个温度范围中至少一个温度范围，其中，所述电池保护方法还包括：
根据所述过压阈值判断所述电池的电池单元是否处于过压状态。
16.根据权利要求10或11所述的电池保护方法，其中，所述多个保护阈值包括多个过流阈值，每个过流阈值对应于多个温度范围中至少一个温度范围，其中，所述电池保护方法还包括：
根据所述过流阈值判断所述电池是否处于过流状态。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112670959A (zh) * 2021-01-21 2021-04-16 苏州赛芯电子科技股份有限公司 锂电池保护电路
CN112821497A (zh) * 2021-01-21 2021-05-18 苏州赛芯电子科技股份有限公司 锂电池保护系统和锂电池
CN116054306A (zh) * 2022-07-20 2023-05-02 荣耀终端有限公司 一种供电控制方法和电子设备

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240128961A1 (en) * 2022-10-13 2024-04-18 Eve Energy Co., Ltd. Signal conditioning circuit and measurement device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101093401A (zh) * 2006-06-23 2007-12-26 联发科技股份有限公司 能带隙电压参考电路
US20090051326A1 (en) * 2007-08-24 2009-02-26 Hong Fu Jin Precision Industry (Shenzhen) Co., Ltd . Battery overheating protection circuit
US20100176768A1 (en) * 2007-07-05 2010-07-15 Mitsumi Electric Co., Ltd. Charging control circuit for secondary battery and charging controller using same
CN102064570A (zh) * 2009-11-17 2011-05-18 三洋电机株式会社 组电池和充电系统
CN102195299A (zh) * 2010-03-10 2011-09-21 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 电池充电系统及方法
CN102832651A (zh) * 2011-06-16 2012-12-19 凹凸电子（武汉）有限公司 用于电池包的电池管理系统及方法
CN103633628A (zh) * 2013-11-22 2014-03-12 无锡中星微电子有限公司 一种电池保护电路
CN104714187A (zh) * 2015-03-23 2015-06-17 重庆长安汽车股份有限公司 动力电池异常判定方法及系统
KR20160043544A (ko) * 2014-10-13 2016-04-22 (주)샌버드 배터리 보호회로

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101093401A (zh) * 2006-06-23 2007-12-26 联发科技股份有限公司 能带隙电压参考电路
US20100176768A1 (en) * 2007-07-05 2010-07-15 Mitsumi Electric Co., Ltd. Charging control circuit for secondary battery and charging controller using same
US20090051326A1 (en) * 2007-08-24 2009-02-26 Hong Fu Jin Precision Industry (Shenzhen) Co., Ltd . Battery overheating protection circuit
CN102064570A (zh) * 2009-11-17 2011-05-18 三洋电机株式会社 组电池和充电系统
CN102195299A (zh) * 2010-03-10 2011-09-21 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 电池充电系统及方法
CN102832651A (zh) * 2011-06-16 2012-12-19 凹凸电子（武汉）有限公司 用于电池包的电池管理系统及方法
CN103633628A (zh) * 2013-11-22 2014-03-12 无锡中星微电子有限公司 一种电池保护电路
KR20160043544A (ko) * 2014-10-13 2016-04-22 (주)샌버드 배터리 보호회로
CN104714187A (zh) * 2015-03-23 2015-06-17 重庆长安汽车股份有限公司 动力电池异常判定方法及系统

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112670959A (zh) * 2021-01-21 2021-04-16 苏州赛芯电子科技股份有限公司 锂电池保护电路
CN112821497A (zh) * 2021-01-21 2021-05-18 苏州赛芯电子科技股份有限公司 锂电池保护系统和锂电池
CN116054306A (zh) * 2022-07-20 2023-05-02 荣耀终端有限公司 一种供电控制方法和电子设备
CN116054306B (zh) * 2022-07-20 2023-12-12 荣耀终端有限公司 一种供电控制方法和电子设备
WO2024016773A1 (zh) * 2022-07-20 2024-01-25 荣耀终端有限公司 一种供电控制方法和电子设备

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