CN114039399A - 一种低功耗的电池管理系统 - Google Patents

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Abstract

本申请包括一种低功耗的电池管理系统，具体涉及电池供电电路技术领域。所述系统包括电池供电电路以及接入触发电路；在所述接入触发电路中，目标接入端依次通过目标电容以及目标电阻与第一开关管的栅极连接；所述电池组的正极依次通过第一电阻、第二电阻以及并联的第一开关管和第二开关管接地；所述电池组的正极还通过所述第一电阻连接至所述第三开关管的栅极，所述电池组通过所述第三开关管与所述电池供电电路中的控制芯片以及电池监测芯片连接。上述方案中尽可能避免电池未接入负载或者充电器时锂电池仍然处于放电状态的情况，降低了电池管理系统的功耗，提高了电池的寿命。

Description

一种低功耗的电池管理系统
技术领域
本发明涉及电池供电电路技术领域，具体涉及一种低功耗的电池管理系统。
背景技术
可充电电池，是一种类型的电池，可通过充电器充电、放电到负载，实现多次充电放电过程，如锂电池，而不是一次性的或一次电池，其被充分供给使用后充电并丢弃。
而电池管理系统是用于对锂电池进行监控和管理的系统，其通常实现与锂电池相连的电路结构，锂电池对该电池管理系统进行供电，而电池管理系统通过对电池的电压、电流及温度等参数进行采集及计算等，进而控制电池的充放电过程，实现对电池的保护，提高电池的综合性能。
上述方案中，锂电池未接入负载或者充电器时，该锂电池仍然会处于放电状态，从而增加电池管理系统的功耗；同时，现有的电池管理系统中，通常利用运放和三极管等元器件实现短路保护，该短路保护电路结构复杂，可靠性低，且检流电阻的放置位置具有很大的局限性，影响了电池管理系统设计的灵活性。
发明内容
本申请提供了一种低功耗的电池管理系统，降低了电池管理系统的功耗，该技术方案如下。
本申请提供的一种低功耗电池管理系统，包括电池供电电路以及接入触发电路；所述电池供电电路至少包括电池组；
在所述接入触发电路中，目标接入端依次通过目标电容以及目标电阻与第一开关管的栅极连接；所述目标接入端用于连接充电器以及负载中的至少一者；
所述电池组的正极依次通过第一电阻、第二电阻以及并联的第一开关管和第二开关管接地；
所述电池组的正极还通过所述第一电阻连接至所述第三开关管的栅极，所述电池组通过所述第三开关管与所述电池供电电路中的控制芯片以及电池监测芯片连接；
所述控制芯片用于当通电时，通过与所述第二开关管的栅极连接的导通引脚，导通所述第二开关管；
所述控制芯片还用于当电池监测芯片检测到所述电池组的电流小于阈值时，通过所述导通引脚关断所述第二开关管。
在一种可能的实现方式中，所述目标接入端包括充电接入端以及放电接入端；
所述目标接入端依次通过目标电容以及目标电阻与第一开关管的栅极连接，包括：
所述放电接入端通过第一电容以及第一脉冲电阻与所述第一开关管的栅极连接；
所述充电接入端通过第二电容以及第二脉冲电阻与所述第一开关管的栅极连接。
在一种可能的实现方式中，所述电池管理系统中还包括检流电阻；
所述检流电阻的第一端与所述电池组的负极连接；所述检流电阻的第二端接地。
在一种可能的实现方式中，所述电池管理系统还包括短路保护电路；
在所述短路保护电路中，第一节点通过第一二极管连接至第二节点；所述第二节点通过第二二极管连接至第三节点；
所述第一节点通过第三二极管连接至所述第四节点；所述第四节点通过第四二极管连接至第三节点；
所述检流电阻的第一端与所述第二节点连接；所述检流电阻的第二端与所述第四节点连接；
所述第三节点通过光电耦合器的发光源端与第一节点相连；所述光电耦合器的受光器端用于将第二开关管的栅极接地。
在一种可能的实现方式中，所述检流电阻满足以下条件中的至少一者：
在正常工作电流流经所述检流电阻时，所述检流电阻两端的电压值，小于所述第一二极管导通电压、第四二极管导通电压以及发光源的正向导通电压之和；
在正常工作电流流经所述检流电阻时，所述检流电阻两端的电压值，小于所述第二二极管导通电压、第三二极管导通电压以及发光源的正向导通电压之和。
在一种可能的实现方式中，所述电池管理系统中还包括充电器检测电路；
所述充电器检测电路中包含第五电阻、第六电阻、第一稳压二极管以及充电检测电容；
所述第六电阻、第一稳压二极管以及充电检测电容并联后，与所述第五电阻串联；
所述充电接入端依次通过第五电阻以及第六电阻接地；所述充电接入端通过第五电阻与所述控制芯片的充电检测引脚连接。
在一种可能的实现方式中，所述电池管理系统中还包括充电器导通电路；
所述充电器导通电路中包含第四开关管；所述第四开关管的栅极与控制芯片的充电控制引脚连接，以便所述充电控制引脚通过所述第四开关管控制充电开关管的导通；
所述充电接入端通过所述充电开关管与所述电池组的正极连接。
在一种可能的实现方式中，所述电池管理系统中还包括负载检测电路；
所述负载检测电路中包括第七电阻、第二稳压二极管以及负载检测电容；
所述第二稳压二极管与所述负载检测电容并联后，再与所述第七电阻串联；
所述放电接入端通过所述第七电阻以及所述第二稳压二极管接地；所述放电接入端还通过所述第七电阻与所述控制芯片的放电检测引脚连接。
在一种可能的实现方式中，所述电池管理系统中还包括放电导通电路；
所述放电导通电路包括第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八电阻、第九电阻、第十电阻以及第十一电阻；
所述第三开关管的漏极通过所述第八电阻连接至第五开关管的源极；
所述第三开关管的漏极还依次通过所述第八电阻以及第九电阻连接至所述第五开关管的栅极；
所述第三开关管的漏极还依次通过所述第八电阻、第九电阻以及第十电阻连接至所述第六开关管的漏极，以通过所述第六开关管接地；
所述第六开关管的栅极与所述控制芯片的放电控制引脚连接，以便控制所述第六开关管的导通；
所述第五开关管的漏极与所述第七开关管的栅极连接；所述第五开关管的漏极还通过所述第十一电阻接地；
所述第七开关管将所述放电接入端接地。
在一种可能的实现方式中，所述放电接入端还通过尖峰电压吸收二极管与所述电池组的正极连接。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
当电池管理系统中的目标接入端，连接充电器以及负载中的至少一者时，充电器与负载将目标接入端的电位抬高，此时目标接入端的电位变化传递至第一开关管的栅极，使得第一开关管短暂导通，此时电池组的正极通过第一电阻、第二电阻以及第一开关管接地，产生电流，从而使得第一电阻上存在电压降；而由于电池组的正极通过第一电阻连接至第三开关管的栅极，以及直接通过第三开关管与控制芯片以及电池监测芯片连接，此时第三开关管由于第一电阻上的电压降导通，使得电池组给控制芯片以及电池监测芯片供电。而控制芯片通电后，导通第二开关管，从而使得第一电阻上的压降延续，电池组继续给控制芯片以及电池监测芯片供电；而当电池监测芯片检测到电池组的电流小于阈值，也就是未处于充电或接入负载状态时，关断第二开关管，导致第三开关管关断，使得电池组停止给控制芯片以及电池监测芯片供电，尽可能避免电池未接入负载或者充电器时锂电池仍然处于放电状态的情况，降低了电池管理系统的功耗，提高了电池的寿命。
并且为了对电池管理系统中的电路进行保护，电池组的负极处连接有检流电阻，并通过第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管构成桥式电路与检流电阻并联，使得通过第一二极管、第四二极管以及光电耦合器的发光源端的导通电压之和，对检流电阻上其中一个方向的电压降进行监测，当电压过大时则电池管理系统可能处于短路状态，此时通过光电耦合器的受光器控制电池管理系统断电；并且还可以通过桥式电路中的第二二极管、第三二极管以及光电耦合器的发光源的导通电压之和，对检流电阻上另一个方向的电压降进行检测，当电压过大时则电池管理系统可能处于短路状态，此时通过光电耦合器的受光器控制电池管理系统断电，从而通过上述方案实现双向短路电流监测，并在监测到短路电流时断开电池管理系统的供电，保证了电池管理系统的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本申请一个示例性实施例示出的一种低功耗的电池管理系统的结构示意图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种低功耗的电池管理系统的结构示意图。
图3示出了本申请实施例涉及的一种电池供电电路与接入触发电路连接结构的具体结构图。
图4示出了本申请实施例涉及的一种短路保护电路的具体结构示意图。
图5示出了本申请实施例涉及的一种充电器检测电路的具体示意图。
图6示出了本申请实施例涉及的一种充电器导通电路的具体示意图。
图7示出了本申请实施例涉及的一种负载检测电路的具体示意图。
图8示出了本申请实施例涉及的一种放电导通电路的具体示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应理解，在本申请的实施例中提到的“指示”可以是直接指示，也可以是间接指示，还可以是表示具有关联关系。举例说明，A指示B，可以表示A直接指示B，例如B可以通过A获取；也可以表示A间接指示B，例如A指示C，B可以通过C获取；还可以表示A和B之间具有关联关系。
在本申请实施例的描述中，术语“对应”可表示两者之间具有直接对应或间接对应的关系，也可以表示两者之间具有关联关系，也可以是指示与被指示、配置与被配置等关系。
本申请实施例中，“预定义”可以通过在设备（例如，包括终端设备和网络设备）中预先保存相应的代码、表格或其他可用于指示相关信息的方式来实现，本申请对于其具体的实现方式不做限定。
图1是根据本申请一个示例性实施例示出的一种低功耗的电池管理系统的结构示意图。如图1所示，该系统包括电池供电电路以及接入触发电路；该电池供电电路至少包括电池组；
在该接入触发电路中，目标接入端依次通过目标电容C0以及目标电阻R0与第一开关管Q1的栅极连接；该目标接入端用于连接充电器以及负载中的至少一者；
该电池组的正极BAT+依次通过第一电阻R1、第二电阻R2以及并联的第一开关管Q1和第二开关管Q2接地；
该电池组的正极还通过该第一电阻R1连接至该第三开关管Q3的栅极，该电池组通过该第三开关管Q3与该电池供电电路中的控制芯片U2以及电池监测芯片U1连接；
该控制芯片U2用于当通电时，通过与该第二开关管Q2的栅极连接的导通引脚MCU_ON，导通该第二开关管；
该控制芯片U2还用于当电池监测芯片U1检测到该电池组的电流小于阈值时，通过该导通引脚MCU_ON关断该第二开关管Q2。
可选的，本申请实施例中的控制芯片可以实现为单片机。
在本申请实施例中，如图1所示的电池管理系统中，还包含有对负载的放电开关电路结构以及对充电器的充电开关电路结构（图中未示出）。例如当目标接入端为充电输入端（即充电器的输入端）时，且充电器准备向电池进行充电，即充电器将充电输入端的电位抬高时，控制芯片或电池监测芯片可以对该目标接入端的电位进行检测，且当检测到充电输入端的电位大于阈值时，则说明此时充电器接入该电池管理系统的电路中，此时控制芯片可以控制充电开关电路结构中的开关打开，从而实现对电池组的充电。
同理，例如当目标接入端为放电输入端时（即负载的输入端），此时负载将放电输入端的电位抬高，此时控制芯片或电池监测芯片可以对该放电输入端的电位进行检测，且当检测到放电输入端的电位大于阈值时，则说明此时负载接入该电池管理系统的电路中，此时控制芯片可以控制放电开关电路结构中的开关打开，从而实现对负载的供电。
除此之外，本申请实施例所涉及的电池管理系统，可以在目标电池未处于供电状态或充电状态时，断开其对电池监测芯片以及对控制芯片的供电，从而降低电池组的功耗，提高电池组的寿命；并且该电池管理系统还可以在接入充电器或负载时，恢复控制芯片以及电池检测芯片的供电，从而保证在充电或供电过程中对电池组的管理，具体实现原理如下：
在目标接入端接入充电器或负载中的至少一者时，目标接入端由低电位跃升至高电位，从而产生一个电压脉冲信号，通过目标电容以及目标电阻传递至第一开关管Q1，并使得第一开关管Q1导通；当第一开关管Q1导通后，在电池管理系统的电路结构中，此时电池组的正极、第一电阻、第二电阻、第一开关管以及地线构成一条通路，此时第一电阻R1上存在电流从而使得第三开关管的栅极与漏极上产生电压降，第三开关管导通。
此时电池组可以通过第三开关管Q3向控制芯片U2以及电池监测芯片U1进行供电。可选的，该电池组可以通过第三开关管Q3以及电阻，将电压传输至电池监测芯片U1的VCC引脚上；该电池组还可以通过第三开关管Q3以及电阻，将电压传输至线性稳压器上，以通过线性稳压器向控制芯片U2进行供电。
此时控制芯片U2导通后，立刻通过导通引脚MCU_ON拉高第二开关管Q2栅极上的电平；即U2可以通过MCI_ON以及电阻，将高电平传输至第二开关管Q2的栅极上，从而使得第二开关管Q2导通。
当第二开关管Q2导通后，电池组的正极、第一电阻、第二电阻、第二开关管以及地线，构成了一条新的通路，使得当目标接入端不再发出脉冲信号后，R1上的电压降可以继续保持，从而保证Q3的导通，进而使得电池组可以对电池检测芯片U1以及控制芯片U2持续供电。
而电池监测芯片U1还会实时对电池组的电流进行检测，例如通过检测电池组负极连接的检流电路的电压值实现对电流组的电流进行检测（图1中未示出）。
当电池监测芯片U1监测到该电池组的电流小于阈值时，将该监测数据发送至控制芯片，此时控制芯片接收到电池组的电流小于阈值后，可以判断此时电池组已经断开工作，此时控制芯片可以通过该导通引脚MCU_ON关断该第二开关管Q2，进而使得第三开关管Q3关断，电池组停止向电池监测芯片U1以及控制芯片U2供电。
在一种可能的实现方式中，当控制芯片接受到电池组的电流小于阈值后，可以对目标接入端的电位进行检测，当检测到目标接入端的电位小于阈值时，此时才能确认是充电器或负载断开，控制芯片再通过该导通引脚MCU_ON关断该第二开关管Q2。
综上所述，当电池管理系统中的目标接入端，连接充电器以及负载中的至少一者时，充电器与负载将目标接入端的电位抬高，此时目标接入端的电位变化传递至第一开关管的栅极，使得第一开关管短暂导通，此时电池组的正极通过第一电阻、第二电阻以及第一开关管接地，产生电流，从而使得第一电阻上存在电压降；而由于电池组的正极通过第一电阻连接至第三开关管的栅极，以及直接通过第三开关管与控制芯片以及电池监测芯片连接，此时第三开关管由于第一电阻上的电压降导通，使得电池组给控制芯片以及电池监测芯片供电。而控制芯片通电后，导通第二开关管，从而使得第一电阻上的压降延续，电池组继续给控制芯片以及电池监测芯片供电；而当电池监测芯片检测到电池组的电流小于阈值，也就是未处于充电或接入负载状态时，关断第二开关管，导致第三开关管关断，使得电池组停止给控制芯片以及电池监测芯片供电，尽可能避免电池未接入负载或者充电器时锂电池仍然处于放电状态的情况，降低了电池管理系统的功耗，提高了电池的寿命。
图2是根据一示例性实施例示出的一种低功耗的电池管理系统的结构示意图。如图2所示，该系统至少包括电池供电电路201以及接入触发电路202；该电池供电电路至少包括电池组以及电池监测芯片U1。
请参考图3，其示出了本申请实施例涉及的一种电池供电电路与接入触发电路连接结构的具体结构图。如图3所示。
在该接入触发电路中，该放电接入端通过第一电容C1以及第一脉冲电阻与该第一开关管Q1的栅极连接；
该充电接入端通过第二电容C2以及第二脉冲电阻与该第一开关管Q1的栅极连接；
该电池组的正极依次通过第一电阻R1、第二电阻R2以及并联的第一开关管Q1和第二开关管Q2接地；
该电池组的正极还通过该第一电阻R1连接至该第三开关管Q3的栅极，该电池组通过该第三开关管Q3与控制芯片U2以及电池监测芯片U1连接；
该控制芯片用于当通电时，通过与该第二开关管的栅极连接的导通引脚，导通该第二开关管；
该控制芯片还用于当电池监测芯片检测到该电池组的电流小于阈值时，通过该导通引脚关断该第二开关管。
上述电池供电电路与接入触发电路连接结构运行的原理与图1所示实施例中，控制芯片U2以及电池监测芯片U1的供电以及断电原理类似，但在如图3所示的电路结构中，存在充电接入端以及放电接入端，该充电接入端以及放电接入端与如图1所示的目标接入端的原理类似，即当充电接入端中接入充电器，或放电接入端接入负载时，都会产生电压脉冲，以导通第一开关管Q1。
在一种可能的实现方式中，该电池管理系统中还包括检流电阻；
该检流电阻的第一端与该电池组的负极连接；该检流电阻的第二端接地。
即在如图3所示的电路结构中，电池组的负极BAT-通过检流电阻接地，检流电阻与电池组负极BAT-连接的一端为第一端；检流电阻接地的一端为第二端。
在一种可能的实现方式中，该电池管理系统还包括短路保护电路203。请参考图4，其示出了本申请实施例涉及的一种短路保护电路的具体结构示意图。如图4所示，在该短路保护电路中，第一节点通过第一二极管D1连接至第二节点；该第二节点通过第二二极管D2连接至第三节点；该第一节点通过第三二极管D3连接至该第四节点；该第四节点通过第四二极管D4连接至第三节点；该检流电阻的第一端与该第二节点连接；该检流电阻的第二端与该第四节点连接；该第三节点通过光电耦合器的发光源端与第一节点相连；该光电耦合器的受光器端用于将第二开关管的栅极接地。
可选的，如图4所示，在该短路保护电路中，该光电耦合器的发光源端还可以与电阻串联后再与另一个电阻并联，以将第一节点与第三节点连接。
对于锂电池的充放电过流保护，由于锂电池组的负载具有不确定性，正常工作时可能会出现瞬间尖峰电流的情况，此尖峰电流很有可能会超过该锂电池管理系统的过流阈值，但却在正常工作范围内，所以一般单片机会在过流保护程序中加入一定延时来过滤掉此尖峰电流带来的影响，而又因为充放电短路时工况恶劣，锂电池的特性又要求出现短路时保护一定要迅速，因此，防止控制芯片将短路电流识别为尖峰电流，通常将短路电流保护阈值设置的比尖峰电流更高一些，因此，通常无法采用单片机中的过流保护程序实现短路保护；同时，为了保证短路保护的响应速度，可采用响应更为迅速的硬件完成短路保护，以下分三种短路情况对本申请中的电池管理系统进行介绍：
在一种可能的实现方式中，充电过程中，当充电器发生短路故障时，电流自电池组正极BAT+经短路后的充电器连接至到锂电池组负极BAT-，由于此通路电阻极小已构成实质性短路，所以通路电流瞬间飙升，检流电阻两端电压迅速上升（下高上低，即第二端高第一端低，且大于第四二极管D4+第一二极管D1+光电耦合器U4中发光源的正向导通电压之和），因此，第四二极管D4、第一二极管D1和发光源导通，检测电流从检流电阻第二端流经第四二极管D4、发光源端和第一二极管D1之后，流回检流电阻第一端，即此时，光电耦合器U4得到触发信号，光耦内部的受光器端导通，从而使第二开关管Q2栅极接地，拉低第二开关管栅极电压，从而断开第二开关管Q2，由如图3中所示的电路结构可知，当第二开关管Q2断开后，会使得第三开关管Q3关断，电池组停止向电池监测芯片U1以及控制芯片U2供电，从而使系统失电，系统所有通路迅速关闭，快速可靠地实现短路保护。
在另一种可能的实现方式中，充电过程中充电器发生故障或者接入不匹配的电源适配器导致电压升高，充电器与锂电池组产生压差，此压差产生的电流经锂电池组正极BAT+、锂电池组负极BAT-、检流电阻的第一端至检流电阻的第二端，由于此通路电阻极小已构成实质性短路，所以通路电流瞬间飙升，检流电阻两端电压迅速上升（上高下低，即检流电阻的第一端高第二端低，且大于第二二极管D2+第三二极管D3+发光源端的正向导通电压之和），因此，第二二极管D2、第三二极管D3和发光源端导通，检测电流从检流电阻第一端流经第二二极管D2、发光源端和第三二极管D3之后，流回检流电阻第二端，即此时，光电耦合器U4得到触发信号，光耦内部的受光器端导通，从而使第二开关管Q2栅极接地，拉低第二开关管栅极电压，从而断开第二开关管Q2，使系统失电，系统所有通路迅速关闭，快速可靠地实现短路保护。
在一种可能的实现方式中，负载为需供电器件，发生故障时多为导通阻抗的变化，当负载侧因故障导通阻抗变为0，即短路时，电流自锂电池组正极BAT+经过短路后的负载电路，再经过检流电阻第二端、检流电阻第一端到锂电池组负极BAT-，由于此通路电阻极小已构成实质性短路，所以通路电流瞬间飙升，检流电阻两端电压迅速上升（下高上低，即检流电阻的第二端高第一端低，且大于第四二极管D4+第一二极管D1+发光源端的正向导通电压之和），因此，第四二极管D4、第一二极管D1和发光源端导通，检测电流从检流电阻第二端流经第四二极管D4、发光源端和第一二极管D1之后，流回检流电阻第一端，即此时，光电耦合器U4得到触发信号，光耦内部的受光器端导通，从而使第二开关管Q2栅极接地，拉低第二开关管栅极电压，从而断开第二开关管Q2，使系统失电，系统所有通路迅速关闭，快速可靠地实现短路保护。
在一种可能的实现方式中，在正常工作电流流经该检流电阻时，该检流电阻两端的电压值，小于该第一二极管D1导通电压、第四二极管D4导通电压以及发光源的正向导通电压之和；
在正常工作电流流经该检流电阻时，该检流电阻两端的电压值，小于该第二二极管D2导通电压、第三二极管D3导通电压以及发光源的正向导通电压之和。
也就是说，为了避免短路保护电路在电池管理系统正常工作过程中，将正常电流误识别为短路电流而使得电池管理系统失电的情况发生，本申请实施例中需要对检流电阻的阻值进行一定的限制，使得正常工作电流在流经检流电阻时，检流电阻两端的电压值小于该第一二极管导通电压、第四二极管导通电压以及发光源的正向导通电压之和，且小于该第二二极管导通电压、第三二极管导通电压以及发光源的正向导通电压之和，此时无论电池管理系统处于正常充电还是正常放电状态，都不会被误判为短路。
可选的，该正常工作电流的取值小于该电池管理系统正常工作时的尖峰电流。
在短路故障解除后，若此时充电器或者负载恢复正常且与电池管理系统处于连接状态。为了重新对电池管理系统进行供电，此时需要重新移除充电器或负载后再重新接入，再次使充电接入端或者放电接入端由低电位跃升至高电位，产生信号脉冲电压，使得电池组对电池管理系统重新开始供电。
在一种可能的实现方式中，该电池管理系统中还包括充电器检测电路204。
请参考图5，其示出了本申请实施例涉及的一种充电器检测电路的具体示意图。如图5所示，该充电器检测电路中包含第五电阻R5、第六电阻R6、第一稳压二极管以及充电检测电容；该第六电阻、第一稳压二极管以及充电检测电容并联后，与该第五电阻串联；该充电接入端通过依次第五电阻以及第六电阻接地；该充电接入端通过第五电阻与该控制芯片的充电检测引脚连接。
当充电器接入充电接入端（即如图5中所示的VIN）时，VIN处的电压被抬高，并通过第五电阻R5以及第六电阻R6接地，从而产生通路电流，因此第六电路R6的电压被抬高，也就是说，控制芯片的充电检测引脚MCU_CHARGE_TEST为高电平时，控制芯片即检测到充电器接入电池管理系统。
在一种可能的实现方式中，该电池管理系统中还包括充电器导通电路205。
请参考图6，其示出了本申请实施例涉及的一种充电器导通电路的具体示意图。如图6所示，该充电器导通电路中包含第四开关管Q4；该第四开关管Q4的栅极与控制芯片的充电控制引脚MCU_CHARGE_CTRL连接，以便该充电控制引脚MCU_CHARGE_CTRL通过该第四开关管Q4控制充电开关管的导通；该充电接入端（即如图6中的VIN）通过该充电开关管与该电池组的正极（即如图6中的BAT+）连接。
当控制芯片检测到充电器接入电池管理系统后，则通过充电控制引脚MCU_CHARGE_CTRL抬高第四开关管Q4的栅极电压，从而导通第四开关管Q4，使得由背靠背的P-MOS组成的充电开关管导通，从而实现由充电接入端向该电池组进行充电；由于充电电流和充电器短路电流完全相反，所以使用的是背靠背的P-MOS组成的充电开关管实现双向导通和关闭。
在一种可能的实现方式中，该电池管理系统中还包括负载检测电路206。
请参考图7，其示出了本申请实施例涉及的一种负载检测电路的具体示意图。如图7所示，该负载检测电路中包括第七电阻R7、第二稳压二极管以及负载检测电容；该第二稳压二极管与该负载检测电容并联后，再与该第七电阻串联；该放电接入端通过该第七电阻R7以及该第二稳压二极管接地；该放电接入端还通过该第七电阻R7与该控制芯片的放电检测引脚MCU_DISCHARGE_TEST连接。
即放电接入端接入负载后，放电接入端的电压被抬高，此时控制芯片的放电检测引脚MCU_DISCHARGE_TEST检测到高电平，则代表控制芯片检测到放电接入端接入了负载。
在一种可能的实现方式中，该电池管理系统中还包括放电导通电路207。
请参考图8，其示出了本申请实施例涉及的一种放电导通电路的具体示意图。如图8所示，该放电导通电路包括第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10以及第十一电阻R11；
该第三开关管Q3的漏极通过该第八电阻R8连接至第五开关管Q5的源极；
该第三开关管Q3的漏极还依次通过该第八电阻R8以及第九电阻R9连接至该第五开关管Q5的栅极；
该第三开关管Q3的漏极还依次通过该第八电阻R8、第九电阻R9以及第十电阻R10连接至该第六开关管Q6的漏极，以通过该第六开关管Q6接地；
该第六开关管Q6的栅极与该控制芯片的放电控制引脚MCU_DISCHARGE_CTRL连接，以便控制该第六开关管Q6的导通；
该第五开关管Q5的漏极与该第七开关管Q7的栅极连接；该第五开关管Q5的漏极还通过该第十一电阻R11接地；
该第七开关管Q7将该放电接入端接地。
在一种可能的实现方式中，该第六开关管Q6的栅极，还通过电阻与地线连接。
当控制芯片检测到放电接入端有负载接入后，通过放电控制引脚MCU_DISCHARGE_CTRL，抬高第六开关管Q6的电压，从而导通第六开关管Q6，而此时第三开关管Q3漏极，通过第八电阻R8、第九电阻R9以及第十电阻R10，再经过导通的第六开关管Q6接地，从而形成通路，使得R9上形成电压降，从而导通第五开关管Q5。
而此时第三开关管Q3漏极，又通过导通的第五开关管Q5和电阻R11接地，从而形成通路，使得R11上形成电压降，从而导通第七开关管Q7，使得负载一侧接入的放电接入端接地（即与电池组的负极BAT-连接），而负载的另一侧与电池组的正极BAT+连接，此时负载与电池组构成了一条完整的通路，使得电池组向负载供电。
在一种可能的实现方式中，该放电接入端还通过尖峰电压吸收二极管与该电池组的正极连接。
在本申请实施例中，如图2所示，该电池管理系统中还包括尖峰电压吸收二极管D5，使得锂电池接入负载时，可以避免负极产生的尖峰电压过高而损坏电路。
综上所述，当电池管理系统中的目标接入端，连接充电器以及负载中的至少一者时，充电器与负载将目标接入端的电位抬高，此时目标接入端的电位变化传递至第一开关管的栅极，使得第一开关管短暂导通，此时电池组的正极通过第一电阻、第二电阻以及第一开关管接地，产生电流，从而使得第一电阻上存在电压降；而由于电池组的正极通过第一电阻连接至第三开关管的栅极，以及直接通过第三开关管与控制芯片以及电池监测芯片连接，此时第三开关管由于第一电阻上的电压降导通，使得电池组给控制芯片以及电池监测芯片供电。而控制芯片通电后，导通第二开关管，从而使得第一电阻上的压降延续，电池组继续给控制芯片以及电池监测芯片供电；而当电池监测芯片检测到电池组的电流小于阈值，也就是未处于充电或接入负载状态时，关断第二开关管，导致第三开关管关断，使得电池组停止给控制芯片以及电池监测芯片供电，尽可能避免电池未接入负载或者充电器时锂电池仍然处于放电状态的情况，降低了电池管理系统的功耗，提高了电池的寿命。
并且为了对电池管理系统中的电路进行保护，电池组的负极处连接有检流电阻，并通过第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管构成桥式电路与检流电阻并联，使得通过第一二极管、第四二极管以及光电耦合器的发光源端的导通电压之和，对检流电阻上其中一个方向的电压降进行监测，当电压过大时则电池管理系统可能处于短路状态，此时通过光电耦合器的受光器控制电池管理系统断电；并且还可以通过桥式电路中的第二二极管、第三二极管以及光电耦合器的发光源的导通电压之和，对检流电阻上另一个方向的电压降进行检测，当电压过大时则电池管理系统可能处于短路状态，此时通过光电耦合器的受光器控制电池管理系统断电，从而通过上述方案实现双向短路电流监测，并在监测到短路电流时断开电池管理系统的供电，保证了电池管理系统的安全性。
并且在本申请实施例中短路保护电路没有采用运放和三极管等元器件，结构更为简单可靠；
在本申请实施例中使用由肖特基二极管组成的桥式电路，肖特基二极管组成的桥式电路相比较于传统的整流管桥式电路一方面导通压降更低，另一方面响应更为迅速，这在提高整个短路保护系统的响应速度方面尤为重要；同时，由本申请实施例的技术方案部分分析可知，本申请的短路电流存在两个方向，而本领域中常用的短路电流检测电路只能针对一个方向的短路电流进行检测，若要检测两个方向的短路电流，必须要设置两路检测电路，但是，采用本申请的桥式电路之后，可简单高效地实现双向短路电流检测；
本申请的技术方案加入了光电耦合器U4，将触发短路的触发信号与后续的输出信号进行隔离，输出信号不再受检流电阻电位的影响，打破短路保护中检流电阻位置的局限性，即无论检流电阻两端是高电位还是低电位，均可实现短路保护；
本申请实施例中，将短路保护电路设计为与开关系统配合使用，在短路保护发生时，切断单片机（即控制芯片）的供电，此时由于单片机断电，因此所有充放电回路均被关断，只有在短路故障解除并且再次接入负载或者充电器时才能重新启动单片机，恢复电池管理系统的正常工作，从而快速可靠地实现短路保护。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种低功耗的电池管理系统，其特征在于，所述系统包括电池供电电路以及接入触发电路；所述电池供电电路至少包括电池组；
在所述接入触发电路中，目标接入端依次通过目标电容以及目标电阻与第一开关管的栅极连接；所述目标接入端用于连接充电器以及负载中的至少一者；
所述电池组的正极依次通过第一电阻、第二电阻以及并联的第一开关管和第二开关管接地；
所述电池组的正极还通过所述第一电阻连接至第三开关管的栅极，所述电池组通过所述第三开关管与所述电池供电电路中的控制芯片以及电池监测芯片连接；
所述控制芯片用于当通电时，通过与所述第二开关管的栅极连接的导通引脚，导通所述第二开关管；
所述控制芯片还用于当电池监测芯片检测到所述电池组的电流小于阈值时，通过所述导通引脚关断所述第二开关管。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述目标接入端包括充电接入端以及放电接入端；
所述目标接入端依次通过目标电容以及目标电阻与第一开关管的栅极连接，包括：
所述放电接入端通过第一电容以及第一脉冲电阻与所述第一开关管的栅极连接；
所述充电接入端通过第二电容以及第二脉冲电阻与所述第一开关管的栅极连接。
3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统中还包括检流电阻；
所述检流电阻的第一端与所述电池组的负极连接；所述检流电阻的第二端接地。
4.根据权利要求3所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括短路保护电路；
在所述短路保护电路中，第一节点通过第一二极管连接至第二节点；所述第二节点通过第二二极管连接至第三节点；
所述第一节点通过第三二极管连接至第四节点；所述第四节点通过第四二极管连接至第三节点；
所述检流电阻的第一端与所述第二节点连接；所述检流电阻的第二端与所述第四节点连接；
所述第三节点通过光电耦合器的发光源端与第一节点相连；所述光电耦合器的受光器端用于将第二开关管的栅极接地。
5.根据权利要求4所述的电池管理系统，其特征在于，所述检流电阻满足以下条件中的至少一者：
在正常工作电流流经所述检流电阻时，所述检流电阻两端的电压值，小于所述第一二极管导通电压、第四二极管导通电压以及发光源的正向导通电压之和；
或者，在正常工作电流流经所述检流电阻时，所述检流电阻两端的电压值，小于所述第二二极管导通电压、第三二极管导通电压以及发光源的正向导通电压之和。
6.根据权利要求2至5任一所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统中还包括充电器检测电路；
所述充电器检测电路中包含第五电阻、第六电阻、第一稳压二极管以及充电检测电容；
所述第六电阻、第一稳压二极管以及充电检测电容并联后，与所述第五电阻串联；
所述充电接入端依次通过第五电阻以及第六电阻接地；所述充电接入端通过第五电阻与所述控制芯片的充电检测引脚连接。
7.根据权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统中还包括充电器导通电路；
所述充电器导通电路中包含第四开关管；所述第四开关管的栅极与控制芯片的充电控制引脚连接，以便所述充电控制引脚通过所述第四开关管控制充电开关管的导通；
所述充电接入端通过所述充电开关管与所述电池组的正极连接。
8.根据权利要求2至5任一所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统中还包括负载检测电路；
所述负载检测电路中包括第七电阻、第二稳压二极管以及负载检测电容；
所述第二稳压二极管与所述负载检测电容并联后，再与所述第七电阻串联；
所述放电接入端通过所述第七电阻以及所述第二稳压二极管接地；所述放电接入端还通过所述第七电阻与所述控制芯片的放电检测引脚连接。
9.根据权利要求8所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统中还包括放电导通电路；
所述放电导通电路包括第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八电阻、第九电阻、第十电阻以及第十一电阻；
所述第三开关管的漏极通过所述第八电阻连接至第五开关管的源极；
所述第三开关管的漏极还依次通过所述第八电阻以及第九电阻连接至所述第五开关管的栅极；
所述第三开关管的漏极还依次通过所述第八电阻、第九电阻以及第十电阻连接至所述第六开关管的漏极，以通过所述第六开关管接地；
所述第六开关管的栅极与所述控制芯片的放电控制引脚连接，以便控制所述第六开关管的导通；
所述第五开关管的漏极与所述第七开关管的栅极连接；所述第五开关管的漏极还通过所述第十一电阻接地；
所述第七开关管将所述放电接入端接地。
10.根据权利要求2至5任一所述的电池管理系统，其特征在于，所述放电接入端还通过尖峰电压吸收二极管与所述电池组的正极连接。
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