CN116131394A - 充电唤醒电路、电池管理系统、电池包与用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种充电唤醒电路、电池管理系统、电池包与用电装置，充电唤醒电路包括第一分压支路、第一可控稳压源、唤醒支路与第一电阻。第一分压支路电连接于充电正极端子与充电负极端子之间，并被配置为对充电正极端子与充电负极端子之间的电压分压。第一可控稳压源的参考端子与第一分压支路电连接于第一节点，并为响应于第一节点的电压大于第一电压阈值时导通。其中，第一节点的电压通过第一分压支路生成。唤醒支路分别与充电正极端子、第一可控稳压源以及地电连接，并被配置为响应于第一可控稳压源导通而导通，输出唤醒信号至控制器。唤醒支路通过第一电阻与第一可控稳压源电连接。通过上述方式，能够提供一种精度较高的充电唤醒电路。

Description

充电唤醒电路、电池管理系统、电池包与用电装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种充电唤醒电路、电池管理系统、电池包与用电装置。

背景技术

电池是一种将外界的能量转化为电能并储存于其内部，以在需要的时刻对外部设备进行供电的装置，在消费类电子产品、航天、储能及新能源车等领域得到越来越广泛的应用。

电池通常以电池包的形式存在，电池包包括电芯模组和电池管理系统(BATTERYMANAGEMENTSYSTEM，BMS)，BMS是对电池包进行管理和保护的系统。BMS中通常包括微控制单元(MICROCONTROLLER UNIT，MCU)。在MCU处于休眠状态时，需要采用唤醒电路对其进行唤醒。

发明内容

本申请旨在提供一种充电唤醒电路、电池管理系统、电池包与用电装置，能够提供一种精度较高的充电唤醒电路。

为实现上述目的，第一方面，本申请提供一种充电唤醒电路，包括第一分压支路、第一可控稳压源、唤醒支路与第一电阻。第一分压支路电连接于充电正极端子与充电负极端子之间，第一分压支路被配置为对充电正极端子与充电负极端子之间的电压分压。第一可控稳压源的参考端子与第一分压支路电连接于第一节点，第一可控稳压源被配置为响应于第一节点的电压大于第一电压阈值时导通。其中，第一节点的电压通过第一分压支路生成；唤醒支路分别与充电正极端子、第一可控稳压源以及地电连接，唤醒支路被配置为响应于第一可控稳压源导通而导通，输出唤醒信号至控制器。唤醒支路通过第一电阻与第一可控稳压源电连接。

通过精度较高的第一可控稳压源实现充电唤醒功能，可提供一种精度较高的充电唤醒电路。

在一种可选的方式中，充电唤醒电路还包括钳位支路。钳位支路电连接于充电正极端子与充电负极端子之间，且钳位支路与唤醒支路电连接于第二节点，钳位支路被配置为将第二节点的电压钳位于第一电压。其中，第一电压小于或等于第一可控稳压源的耐压值。

通过设置钳位支路对第二节点的电压进行钳位，以进一步对第一可控稳压源阴极的电压进行钳位，可使在第一可控稳压源导通时其阴极与阳极之间的电压小于其耐压值，从而降低第一可控稳压源被损坏的风险。

在一种可选的方式中，钳位支路包括第二分压支路。第二分压支路包括两个相互串联的第二电阻和第三电阻，第二电阻和第三电阻串联于充电正极端子与充电负极端子之间，唤醒支路电连接于第二电阻与第三电阻之间的第二节点。其中，第二节点的电压通过第二分压支路生成。

在一种可选的方式中，钳位支路还包括第一稳压二极管。第一稳压二极管电连接于第二节点与充电负极端子之间，并与第三电阻并联。

在一种可选的方式中，充电唤醒电路还包括第三分压支路与第二可控稳压源。第三分压支路电连接于充电正极端子与充电负极端子之间，第三分压支路被配置为对充电正极端子与充电负极端子之间的电压分压。第二可控稳压源的控制端与第三分压支路电连接于第三节点，第二可控稳压源还通过第一节点与第一可控稳压源电连接，第二可控稳压源被配置为响应于第三节点的电压大于第二电压阈值时导通。其中，第三节点的电压通过第三分压支路生成，第一可控稳压源还被配置为响应于第二可控稳压源导通而断开。

通过第三分压支路与第二可控稳压源实现设置充电唤醒电压值的上限值，能够控制只有充电设备所提供的充电电压的上限值，以提高电芯模组充电的可靠性，并延长电芯模组的使用寿命。

在一种可选的方式中，充电唤醒电路还包括防反接支路。防反接支路包括第一二极管，第一二极管的阳极电连接于充电正极端子，第一二极管的阴极电连接于第一分压支路。或者，防反接支路包括第一开关、第四电阻和第五电阻。其中，第一开关的第一端电连接于充电正极端子，第一开关的第二端电连接于第一分压支路以及第四电阻的第一端，第四电阻的第二端以及第五电阻的第一端电连接于第一开关的第三端，第五电阻的第二端电连接于充电负极端子。

在一种可选的方式中，防反接支路还包括第二稳压二极管。第二稳压二极管的阳极电连接于第一开关的第三端，第二稳压二极管的阴极电连接于第一开关的第二端。

在一种可选的方式中，唤醒支路包括第二开关、第三开关、第六电阻、第七电阻与第八电阻。第二开关、第六电阻以及第七电阻串联于第二节点与地之间，第二开关还通过第一电阻与第一可控稳压源电连接。第三开关的第一端电连接于第六电阻与第七电阻之间的第四节点，第三开关的第二端接地，第三开关的第三端通过第八电阻与电源连接，第三开关的第三端还被配置为与控制器电连接。其中，第七电阻的第一端通过第四节点与第三开关的第一端电连接，第七电阻的第二端与第三开关的第二端电连接后接地。

在一种可选的方式中，第一分压支路包括两个相互串联的第九电阻和第十电阻，第九电阻和第十电阻串联于充电正极端子与充电负极端子之间，第一可控稳压源的参考端子电连接于第九电阻与第十电阻之间的第一节点。

在一种可选的方式中，第三分压支路包括两个相互串联的第十一电阻和第十二电阻，第十一电阻和第十二电阻串联于充电正极端子与充电负极端子之间，第二可控稳压源的参考端子电连接于第十一电阻与第十二电阻之间的第三节点。

第二方面，本申请提供一种电池管理系统，包括控制器以及如上所述的充电唤醒电路。充电唤醒电路与控制器电连接。

第三方面，本申请提供一种电池包，包括电芯模组和如上所述的电池管理系统。

第四方面，本申请提供一种用电装置，包括负载以及如上所述的电池包，电池包用于为负载供电。

本申请的有益效果是：本申请提供的充电唤醒电路包括第一分压支路、第一可控稳压源、唤醒支路与第一电阻。当充电正极端子与充电负极端子接入充电设备时，充电正极端子与充电负极端子之间获得充电电压。第一分压支路对充电电压进行分压，并在第一节点生成输入至第一可控稳压源参考端子的电压。当第一节点的电压大于第一电压阈值时，第一可控稳压源导通，唤醒支路也导通。唤醒支路输出唤醒信号至控制器，以唤醒控制器由休眠状态或不工作状态转到工作状态。其中，该充电唤醒电路的精度主要受到第一可控稳压源基准电压的精度的影响。而第一可控稳压源基准电压的精度通常较高，所以该充电唤醒电路的精度也较高。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明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表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本申请一实施例提供的电池包的结构示意图；

图2为相关技术中的唤醒方案的结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的充电唤醒电路的结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的充电唤醒电路的电路结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的充电唤醒电路的结构示意图；

图6为本申请一实施例提供的充电唤醒电路的电路结构示意图；

图7为本申请一实施例提供的充电唤醒电路的结构示意图；

图8为本申请一实施例提供的充电唤醒电路的电路结构示意图；

图9为本申请一实施例提供的充电唤醒电路的电路结构示意图；

图10为本申请一实施例提供的充电唤醒电路的电路结构示意图；

图11为本申请一实施例提供的用电装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。以下的实施例是示例性而非限制的，其旨在提供对本申请的基本了解，并不旨在确认本申请的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。

需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。

此外，下面所描述的本申请各个实施例中所涉及到的技术特征彼此之间未构成冲突可以相互组合。

请参照图1，图1为本申请实施例提供的电池包1的一种结构。如图1所示，电池包1包括BMS1000与电芯模组2000。电芯模组2000用于存储和提供电能，BMS1000用于对电芯模组2000进行检测、管理和/或保护等。

其中，电芯模组2000包括至少一个电池单元，当电芯模组2000包括两个以上的电池单元时，各电池单元可以串联连接、并联连接，或者采用串联、并联混合连接的形式。电池单元可以包括单个电芯，或者多个电芯组成的电芯模组，电芯模组中的电芯可以采用串联、并联或者混联的连接方式。

在实际应用中，电芯模组2000可以是二次电池，具体的，可以是锂离子电池，钠离子电池或固态电池等。

BMS1000包括控制器200与开关300。开关300电连接于电芯模组2000正极B+与充电正极端子C+之间，且电池模组2000的负极与充电负极端子C-电连接。控制器200用于控制开关300的导通或断开，以建立或断开电芯模组2000与充电设备3000之间的电连接，进而控制电芯模组2000的充电。

在图1所示的实施例中，开关300电连接于电芯模组2000正极B+与充电正极端子C+之间。在其他的实施例中，开关300也可以电连接于电芯模组2000负极B-与充电负极端子C-之间。

充电正极端子C+与充电负极端子C-还用于与外部的充电设备3000电连接，并从充电设备3000获得充电电压，以为电芯模组2000充电。

控制器200由非工作状态到工作状态，需要被唤醒，例如控制器200由休眠状态到唤醒状态。

请参照图2，图2中示出了相关技术中的一种唤醒方案的电路结构。如图2所示，充电设备3000通过充电正极端子C+与充电负极端子C-提供的电压驱动稳压二极管Da1与三极管Qa1导通。充电设备3000提供的电压通过三极管Qa1输入至三极管Qa2，以驱动三极管Qa2导通。接口J1通过三极管Qa2接地GND，以将低电平信号输入至控制器，以唤醒控制器。

其中，能够驱动三极管Qa1导通的电压最小值，为唤醒控制器的电压下限值。在充电设备3000提供的电压大于或等于该电压下限值时，三极管Qa1被驱动导通。在该电路中，电压下限值为三极管Qa1的发射极与基极之间的导通压降与稳压二极管Da1的稳压值以及二极管Da2的导通压降之和。稳压二极管Da1的稳压值与二极管Da2的导通压降通常为在一定范围内变化的值，如二极管Da2的导通压降在0.4V-0.8V之间变化。电压下限值也随着稳压二极管Da1的稳压值与二极管Da2的导通压降的改变而改变，电压下限值易受到稳压二极管Da1与二极管Da2的影响而导致精度较差。此外，稳压二极管Da1的稳压值与二极管Da2的导通压降还受到温度的影响而改变，进一步降低电压下限值的精度。上述方案的电压下限值的基本误差可以达到2V以上。

本申请实施例提供一种唤醒方式，充电唤醒电路100通过可控稳压源产生唤醒信号。控制器200在该唤醒信号的作用下，可由休眠状态或不工作状态转到工作状态，进而控制开关300导通，以通过充电设备3000对电芯模组2000充电。一方面，该唤醒方式中电压下限值的精度受到可控稳压源的影响，可减少影响电压下限值精度的器件；另一方面，可控稳压源的精度高于稳压二极管与二极管的精度，且可控稳压源受温度的影响较小。相对于通过稳压二极管与二极管唤醒控制器的方式，采用本申请实施例中的唤醒信号唤醒控制器，能够提高唤醒控制器的电压下限值的精度。

请参照图3，图3为本申请实施例提供的充电唤醒电路100的结构示意图。如图3所示，该充电唤醒电路100包括第一分压支路10、第一可控稳压源U1、第一电阻R1与唤醒支路20。

其中，第一分压支路10电连接于充电正极端子C+与充电负极端子C-之间。第一可控稳压源U1的参考端子与第一分压支路10电连接于第一节点N1。唤醒支路20分别与控制器200、充电正极端子C+、第一可控稳压源U1及地GND电连接。

具体地，第一分压支路10的第一端及唤醒支路20的第一端均电连接于充电正极端子C+，第一分压支路10的第二端及第一可控稳压源U1的阳极均电连接于充电负极端子C-，第一可控稳压源U1的阴极通过第一电阻R1与唤醒支路20的第二端电连接，唤醒支路20的第三端接地，唤醒支路20的第四端与控制器电连接。

第一分压支路10被配置为对充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的电压分压。第一可控稳压源U1被配置为响应于第一节点N1的电压大于第一电压阈值时导通。唤醒支路20被配置为响应于第一可控稳压源U1导通而导通，输出唤醒信号至控制器200。

其中，第一电压阈值可以设置为第一可控稳压源U1的基准电压，第一电压阈值可根据实际应用场景进行设置，本申请对此不作具体限制。例如，在一实施例中，第一可控稳压源U1选择型号为TL431的可控精密稳压源，该可控精密稳压源的基准电压为2.5V，第一电压阈值可设置为2.5V。

在该实施例中，当充电正极端子C+与充电负极端子C-接入充电设备时，充电正极端子C+与充电负极端子C-之间获得充电电压。继而，通过第一分压支路10对充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的电压进行分压，以在第一节点N1生成输入至第一可控稳压源U1参考端子的电压。当第一节点N1的电压大于第一电压阈值时，第一可控稳压源U1导通其阳极与阴极。唤醒支路20通过第一电阻R1与第一可控稳压源U1电连接于充电负极端子C-，唤醒支路20导通并输出唤醒信号至控制器200，以唤醒控制器200由休眠状态或不工作状态转到工作状态。

其中，当第一节点N1的电压为大于第一电压阈值的电压中的最小值时，第一节点N1的电压对应的充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的充电电压，为唤醒控制器200的电压下限值。例如，若第一节点N1的电压为V0时，第一节点N1的电压为大于第一电压阈值的电压中的最小值。其中，电压V0由充电电压为V1时作用于第一分压支路10而产生，电压V0对应的充电电压为电压V1。电压V1为唤醒控制器200的电压下限值。可见，在此实施例中，电压下限值的精度受到第一可控稳压源U1基准电压的精度的影响。第一可控稳压源U1基准电压的精度越高，该电压下限值的精度越高。

以第一可控稳压源U1选择型号为TL431的可控精密稳压源为例。型号为TL431的可控精密稳压源内部基准电压2.5V的精度为1％，且温漂为50ppm/℃。按照工作温度具有60℃温度变化进行计算，TL431的可控精密稳压源内部基准电压2.5V总的精度误差为1％+(60*50/10000)％＝1.3％。如果充电设备所提供的充电电压为48V时，在第一节点N1产生驱动第一可控稳压源U1导通的电压最小值，则电压下限值的最大精度误差为48V*1.3％＝0.624＜2V。即本申请实施例中的电压下限值的最大误差小于相关技术中的方案的基本误差，本申请实施例所提供的充电唤醒电路100精度更高。此外，如果选择型号为TL431的可控精密稳压源内部基准电压2.5V的精度为0.5％，且温漂为25ppm/℃，则能够进一步提高充电唤醒电路100的精度。

在此实施例中，还在第一可控稳压源U1的阴极设置第一电阻R1。第一电阻R1在第一可控稳压源U1导通时，对流经第一可控稳压源U1的电流进行限流，以使流经第一可控稳压源U1的电流位于第一可控稳压源U1正常工作的电流范围内，可降低第一可控稳压源U1因电流过大而损坏的风险。

请参照图4，图4中示例性示出了与图3所示的充电唤醒电路100对应的一种电路结构。

如图4所示，第一分压支路10包括两个相互串联的第九电阻R9和第十电阻R10。其中，第九电阻R9和第十电阻R10串联于充电正极端子C+与充电负极端子C-之间，第一可控稳压源U1的参考端子电连接于第九电阻R9与第十电阻R10之间的第一节点N1。

唤醒支路20包括第二开关Q2、第三开关Q3、第六电阻R6、第七电阻R7与第八电阻R8。其中，第二开关Q2、第六电阻R6以及第七电阻R7串联于第二节点N2与地GND之间，第二开关Q2还通过第一电阻R1与第一可控稳压源U1电连接。第三开关Q3的第一端电连接于第六电阻R6与第七电阻R7之间的第四节点N4，第三开关Q3的第二端接地GND，第三开关Q3的第三端通过第八电阻R8与电源VCC连接，第三开关Q3的第三端还被配置为与控制器200电连接。

其中，第七电阻R7的第一端通过第四节点N4与第三开关Q3的第一端电连接，第七电阻R7的第二端与第三开关Q3的第二端电连接后接地GND。

图4中示例性示出了第二开关Q2与第三开关Q3的一种结构。第二开关Q2为PNP型三极管，PNP型三极管的基极对应第二开关Q2的第一端，发射极对应第二端，集电极对应第三端。第三开关Q3为NPN型三极管，NPN型三极管的基极对应第三开关Q3的第一端，发射极对应第二端，集电极对应第三端。

除此之外，第二开关Q2与第三开关Q3还可以采用其他任意合适的开关，例如金属-氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管、集成栅极换向晶闸管、栅极可关断晶闸管、结栅场效应晶体管、MOS控制晶闸管、氮化镓基功率器件、碳化硅基功率器件、可控硅、信号继电器中的至少一种。

在一实施例中，该充电唤醒电路100还包括第一电容C1、第二电容C2与第十三电阻R13。

其中，第一电容C1与第十电阻R10并联连接，第一电容C1为去耦电容，用于滤除干扰信号。第二电容C2电连接于控制器200与地GND之间，第二电容C2为去耦电容，用于滤除干扰信号。第十三电阻R13电连接于控制器200与第三开关Q3的第三端之间，第十三电阻R3用于进行限流。

以图4所示的电路结构为例再次说明充电唤醒的原理。

当充电正极端子C+与充电负极端子C-接入充电设备时，充电正极端子C+与充电负极端子C-之间获得充电电压。第九电阻R9和第十电阻R10对充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的电压进行分压，以在第一节点N1生成电压。第一节点N1的电压为充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的电压在第十电阻R10上的分压。

如果第一节点N1的电压大于第一电压阈值，则第一可控稳压源U1导通其阳极与阴极。充电正极端子C+、第二节点N2、第二开关Q2的第二端与第一端、第一电阻R1、第一可控稳压源U1与充电负极端子C-形成回路，以生成驱动第二开关Q2导通的电流，第二开关Q2导通。第六电阻R6与第七电阻R7对充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的电压进行分压，以在第四节点N4生成电压。第四节点N4的电压为充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的电压在第七电阻R7上的分压。第四节点N4、第三开关Q3的第一端与第二端、地GND形成回路，以生成驱动第三开关Q3导通的电流，第三开关Q3导通。第三开关Q3的第三端通过第三开关Q3的第二端接地GND，在第三开关Q3的第三端产生低电平信号(即唤醒信号)，该低电平信号传输至控制器200。

如果第一节点N1的电压小于或等于第一电压阈值，则第一可控稳压源U1保持关断。第二开关Q2与第三开关Q3均断开。第三开关Q3的第三端通过第八电阻R8电连接于电源VCC，第三开关Q3的第三端被强制拉高，在第三开关Q3的第三端产生高电平信号，该高电平信号传输至控制器200，控制器200不被唤醒。

其中，第一节点N1的电压大于第一电压阈值的最小电压值对应的充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的电压即为上述实施例中的电压下限值。

以第一可控稳压源U1选择型号为TL431的可控精密稳压源为例，且TL431的可控精密稳压源内部基准电压为2.5V。在本申请的一个具体实施例中，各电压均精确到小数点后第一位，则第一节点N1的电压大于第一电压阈值的最小电压值为2.6V。此时，电压下限值为：2.6V/r10*(r10+r9)，其中，r10为第十电阻R10的电阻值，r9为第九电阻R9的电阻值。

需要说明的是，在该实施例中，以低电平信号作为唤醒信号为例。而在其他的实施例中，也可以采用其他的信号作为唤醒信号，例如高电平信号或方波信号等，本申请实施例对此不作具体限制。

在上述实施例中，设置了第一电阻R1进行限流，以实现对第一可控稳压源U1的保护。在其他的实施例中，还可以设置更多对第一可控稳压源U1的保护电路，以从多个维度对第一可控稳压源U1的保护，例如从电压的维度对第一可控稳压源U1进行保护，进而降低第一可控稳压源U1被损坏的风险，提高第一可控稳压源U1工作的可靠性与稳定性。

图5中示例性示出了从电压的维度对第一可控稳压源U1进行保护的一种方式。如图5所示，充电唤醒电路100还包括钳位支路30。钳位支路30电连接于充电正极端子C+与充电负极端子C-之间，且钳位支路30与唤醒支路20电连接于第二节点N2。

具体地，钳位支路30被配置为将第二节点N2的电压钳位于第一电压。其中，第一电压小于或等于第一可控稳压源U1的耐压值。在第一可控稳压源U1导通时，第一可控稳压源U1的阴极与阳极之间能够承受的最大电压为第一可控稳压源U1的耐压值。

在该实施例中，在第一可控稳压源U1导通时，第一可控稳压源U1阳极的电压为充电负极端子C-的电压，充电负极端子C-的电压可以为0V，所以第一可控稳压源U1的阴极与阳极之间的电压等于第一可控稳压源U1阴极的电压。第一可控稳压源U1阴极的电压为第二节点N2上的第一电压依次减去唤醒支路20的导通压降与第一电阻R1上的压降后的电压。在唤醒支路20的导通压降与第一电阻R1上的压降均不为零的前提下，第一可控稳压源U1阴极的电压小于第一电压。又由于第一电压小于或等于第一可控稳压源U1的耐压值，则第一可控稳压源U1阴极的电压小于第一可控稳压源U1的耐压值，以从电压的维度实现对第一可控稳压源U1的保护，能够降低第一可控稳压源U1被损坏的风险。

图6中示例性示出了钳位支路30的一种结构。如图6所示，钳位支路30包括第二分压支路31。

其中，第二分压支路31包括两个相互串联的第二电阻R2和第三电阻R3。第二电阻R2和第三电阻R3串联于充电正极端子C+与充电负极端子C-之间，唤醒支路20电连接于第二电阻R2与第三电阻R3之间的第二节点N2。其中，第二节点N2的电压通过第二分压支路31生成。

具体地，当充电正极端子C+与充电负极端子C-接入充电设备时，充电正极端子C+与充电负极端子C-之间获得充电电压。第二电阻R2与第三电阻R3对充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的电压进行分压，以在第二节点N2生成电压。第二节点N2的电压为充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的电压在第三电阻R3上的分压。通过调整第二电阻R2与第三电阻R3的电阻值，能够使第二节点N2上的电压保持小于或等于第一可控稳压源U1的耐压值。

在另一实施例中，钳位支路30还包括第一稳压二极管D1。

其中，第一稳压二极管D1电连接于第二节点N2与充电负极端子C-之间，并与第三电阻R3并联。具体为，第一稳压二极管D1的阴极电连接于第二节点N2，第一稳压二极管D1的阳极电连接于充电负极端子C-。

在该实施例中，当第二节点N2上的电压大于第一稳压二极管D1的稳压值时，第一稳压二极管D1被反向击穿，第一稳压二极管D1两端的电压基本保持不变，此时第一稳压二极管D1两端的电压即为第一稳压二极管D1的稳压值。第一稳压二极管D1的阳极电压为充电负极端子C-的电压，可以为0。则第一稳压二极管D1两端的电压为第一稳压二极管D1阴极上的电压，第一稳压二极管D1阴极上的电压保持不变，亦即第二节点N2的电压保持不变。从而，实现了在第二节点N2上的电压大于第一稳压二极管D1的稳压值时，将第二节点N2的电压钳位为第一稳压二极管D1的稳压值。

例如，在一实施方式中，第一可控稳压源U1选用型号为TL431的可控精密稳压源，并且该可控精密稳压源的阴极与阳极之间可承受的最大电压为36V。则第一稳压二极管D1可选用稳压值为34V的稳压二极管。当第二节点N2的电压大于34V时，第一稳压二极管D1被反向击穿而导通，以将第二节点N2的电压钳位为34V＜36V，第一可控稳压源U1阴极与阳极之间的电压在其可承受范围内，有利于保持第一可控稳压源U1稳定性与可靠性。

在上述实施例中，说明的是如何设置唤醒控制器200的电压下限值的方式。本申请的一些实施例中，还能够进一步设置唤醒控制器200的电压上限值。以实现只有充电设备提供的电压在预先设置的电压范围内，才唤醒控制器200，此时才允许导通图1中的开关300，以为电芯模组2000充电。能够保持为电芯模组2000充电的电压在电芯模组200允许电压范围内，有利于延长电芯模组200的使用寿命。

图7中示例性示出了设置唤醒控制器200的电压上限值的一种结构。如图7所示，充电唤醒电路100还包括第三分压支路40与第二可控稳压源U2。

其中，第三分压支路40电连接于充电正极端子C+与充电负极端子C-之间。第二可控稳压源U2的控制端与第三分压支路40电连接于第三节点N3，第二可控稳压源U2还通过第一节点N1与第一可控稳压源U1电连接。

具体地，第三分压支路40被配置为对充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的电压分压。第二可控稳压源U2被配置为响应于第三节点N3的电压大于第二电压阈值时导通。其中，第三节点N3的电压通过第三分压支路40生成。

第一可控稳压源U1还被配置为响应于第二可控稳压源U2导通而断开。

其中，第二电压阈值设置为第二可控稳压源U2的基准电压，第二电压阈值可根据实际应用场景进行设置，本申请对此不作具体限制。例如，在一实施例中，第二可控稳压源U2选择型号为TL431的可控精密稳压源，该可控精密稳压源的基准电压为2.5V，第二电压阈值可设置为2.5V。

在该实施例中，当充电正极端子C+与充电负极端子C-接入充电设备时，充电正极端子C+与充电负极端子C-之间获得充电电压。继而，通过第三分压支路40对充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的电压进行分压，以在第三节点N3生成输入至第二可控稳压源U2参考端子的电压。当第三节点N3的电压大于第二电压阈值时，第二可控稳压源U2导通其阳极与阴极，以将第一节点N1与充电负极端子C-短接。继而，第一可控稳压源U1参考端子的输入电压接近为0，第一可控稳压源U1关断。唤醒支路20不输出唤醒信号至控制器200。

其中，与驱动第二可控稳压源U2导通的电压最小值所对应的充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的充电电压电压，为唤醒控制器200的电压上限值。该电压最小值所对应的充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的充电电压指的是充电电压作用于第三分压支路40以在第三节点N3产生该电压最小值。可见，在此实施例中，电压上限值的精度受到第二可控稳压源U2基准电压的精度的影响。第二可控稳压源U2基准电压的精度越高，该电压上限值的精度越高。其中，第二可控稳压源U2的选型等与第一可控稳压源U1类似，详细内容可参照上述实施例对第一可控稳压源U1的说明，这里不再赘述。

在该实施例中，通过进一步设置充电唤醒电压值的上限值，当应用于图1所示的电池包1时，能够控制只有充电设备3000所提供的充电电压在电芯模组2000所能够承受的范围内，才允许为电芯模组2000充电，进而提高了为电芯模组2000充电的可靠性，并延长电芯模组2000的使用寿命。

需要说明的是，在该实施例中，第一分压支路10与第三分压支路40的分压比例关系不同。在第一可控稳压源U1与第二可控稳压源U2选型相同时，需通过设置第一分压支路10与第三分压支路40的分压比例，以使第三节点N3的电压小于第一节点N1的电压。

在本申请的实施例中，当充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的电压达到上述实施例中的电压下限值时，第一可控稳压源U1被驱动导通，第二可控稳压源U2保持断开，唤醒支路20能够输出唤醒信号至控制器2000。

当充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的电压处于电压下限值与电压上限值之间时，第一可控稳压源U1保持导通，第二可控稳压源U2保持断开，唤醒支路20能够输出唤醒信号至控制器2000。

当充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的电压达到电压上限值时，第二可控稳压源U2被驱动导通，并使第一可控稳压源U1断开，唤醒支路20不输出唤醒信号至控制器2000。

综上，当充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的电压VIN满足：Vmin≤VIN＜Vmax时，唤醒支路20能够输出唤醒信号至控制器2000，其中，Vmin为电压下限值，Vmax为电压上限值。从而，在实现充电唤醒功能的同时，设置了充电唤醒时电压VIN的上限与下限，既实现了充电唤醒功能，又能够保持充电的可靠性与稳定性。

请参照图8，图8中示例性示出了与图7所示的充电唤醒电路100对应的一种电路结构。

如图8所示，第三分压支路40包括两个相互串联的第十一电阻R11和第十二电阻R12。其中，第十一电阻R11和第十二电阻R12串联于充电正极端子C+与充电负极端子C-之间，第二可控稳压源U2的参考端子电连接于第十一电阻R11和第十二电阻R12之间的第三节点N3。

在一实施例中，该充电唤醒电路100还包括第三电容C3。

第三电容C3与第十二电阻R12并联连接，第三电容C3为去耦电容，用于滤除干扰信号。

以图4所示的电路结构为例再次说明设置充电唤醒的原理。

当充电正极端子C+与充电负极端子C-接入充电设备时，充电正极端子C+与充电负极端子C-之间获得充电电压。第九电阻R9和第十电阻R10对充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的电压进行分压，以在第一节点N1生成电压。第十一电阻R11和第十二电阻R12对充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的电压进行分压，以在第三节点N3生成电压。

以第一可控稳压源U1与第二可控稳压源U2均选用型号为TL431的可控精密稳压源为例，且基准电压为2.5V。通过配置r10/(r10+r9)＞r12/(r11+r12)，以使第一节点N1的电压大于大于第三节点N3的电压，其中，r12为第十二电阻R12的电阻值，r11为第十一电阻R11的电阻值。

当第一节点N1的电压大于第一电压阈值，第三节点N3的电压小于或等于第二电压阈值时，第一可控稳压源U1导通，第二可控稳压源U2断开。第二可控稳压源U2不起作用。实现充电唤醒的过程可参考上述实施例对图4的描述，这里不再赘述。在各电压均精确到小数点后第一位的应用中，第一节点N1的电压大于第一电压阈值的最小电压值为2.6V。电压下限值为：2.6V/r10*(r10+r9)。

需要说明的是，当第一可控稳压源U1与第二可控稳压源U2选型相同时，第一电压阈值与第二电压阈值相等。

当第三节点N3的电压大于第二电压阈值时，第二可控稳压源U2导通，以将第一节点N1与充电负极端子C-短接，第一节点N1的电压接近为0，第一可控稳压源U1断开。唤醒支路20停止输出唤醒信号至控制器2000。在各电压均精确到小数点后第一位的应用中，第三节点N3的电压大于第二电压阈值的最小电压值为2.6V。电压上限值为：2.6V/r12*(r12+r11)。

综上，当充电正极端子C+与充电负极端子C-之间的充电电压VIN满足以下公式：2.6V/r10*(r10+r9)≤VIN＜2.6V/r12*(r12+r11)，该充电唤醒电路100能够输出唤醒信号至控制器200。

请参照图9，图9为本申请另一实施例提供的充电唤醒电路100的电路结构示意图。如图9所示，充电唤醒电路100还包括防反接支路50。防反接支路50包括第一开关Q1、第四电阻R4和第五电阻R5。

其中，第一开关Q1的第一端电连接于充电正极端子C+，第一开关Q1的第二端电连接于第一分压支路10以及第四电阻R4的第一端，第四电阻R4的第二端以及第五电阻R5的第一端电连接于第一开关Q1的第三端，第五电阻R5的第二端电连接于充电负极端子C-。

具体地，在充电正极端子C+与充电负极端子C-正确接入充电设备时，即充电正极端子C+与充电设备的正极连接，充电负极端子C-与充电设备的负极连接时，充电电压通过第一开关Q1的体二极管输入至第四电阻R4的第一端，并由第四电阻R4和第五电阻R5进行分压。第四电阻R4与第五电阻R5之间的连接端的电压为第一开关Q1的输入电压，第一开关Q1导通。充电电压为第一分压支路10、唤醒支路20、钳位支路30与第三分压支路40供电。

在充电正极端子C+与充电负极端子C-与接入充电设备反接时，即充电正极端子C+与充电设备的负极连接，充电负极端子C-与充电设备的正极连接时，第一开关Q1的体二极管反向截止，第一开关Q1也保持断开。充电正极端子C+与充电负极端子C-之间无法形成回路。从而，实现了防充电设备反接的功能。并且，第一开关Q1采用了PMOS管实现防反接功能，在第一开关Q1导通时基本不会产生压降，进而不会影响到上述实施例中的电压上限值与电压下限值的精度。

其中，图9中示例性示出了第一开关Q1的一种结构。第一开关Q1为PMOS管，PMOS管的漏极对应第一开关Q1的第一端，源极对应第二端，栅极对应第三端。

除此之外，第一开关Q1还可以采用其他任意合适的开关，例如绝缘栅双极晶体管、集成栅极换向晶闸管、栅极可关断晶闸管、结栅场效应晶体管、MOS控制晶闸管、氮化镓基功率器件、碳化硅基功率器件、可控硅、信号继电器中的至少一种。

在另一实施例中，该防反接支路50还包括第二稳压二极管D2。

其中，第二稳压二极管D2的阳极电连接于第一开关Q1的第三端，第二稳压二极管D2的阴极电连接于第一开关Q1的第二端。

具体地，当第一开关Q1的第三端与第二端之间的电压大于第二稳压二极管D2的稳压值时，第二稳压二极管D2被反向击穿，第二稳压二极管D2两端的电压基本保持不变，此时第二稳压二极管D2两端的电压即为第二稳压二极管D2的稳压值。第二稳压二极管D2两端的电压即为第一开关Q1的第三端与第二端之间的电压，从而实现了将第一开关Q1的第三端与第二端之间的电压进行钳位，并钳位于第二稳压二极管D2的稳压值，以降低第一开关Q1因其第三端与第二端之间的电压过大而损坏。

图10还示例性示出了本申请实施例所提供的另一种防反接支路50的电路结构。

如图10所示，防反接支路50包括第一二极管D3。第一二极管D3的阳极电连接于充电正极端子C+，第一二极管D3的阴极电连接于第一分压支路10。

具体地，在充电正极端子C+与充电负极端子C-正确接入充电设备时，第一二极管D3正向导通。充电电压通过第一二极管D3为第一分压支路10、唤醒支路20、钳位支路30与第三分压支路40供电。

在充电正极端子C+与充电负极端子C-与接入充电设备反接时，第一二极管D3反向截止。充电正极端子C+与充电负极端子C-之间无法形成回路。从而，实现了防充电设备反接的功能。

需要说明的是，在充电正极端子C+与充电负极端子C-正确接入充电设备，以使第一二极管D3正向导通时，第一二极管D3存在导通压降。此时，输入至第一分压支路10、唤醒支路20、钳位支路30与第三分压支路40的电压为充电设备所提供的充电电压与第一二极管D3导通压降之间的差值。

同时，上述实施例中的电压上限值与电压下限值也应加上第一二极管D3导通压降。如上述实施例中的电压上限值2.6V/r10*(r10+r9)与电压下限值2.6V/r12*(r12+r11)，应更正为电压上限值2.6V/r10*(r10+r9)+VD3与电压下限值2.6V/r12*(r12+r11)+VD3。

本申请实施例还提供了一种用电装置，如图11所示，用电装置3包括电池包1和负载2。其中，电池包1可以包括上述任一实施例中的充电唤醒电路，负载2可以为用电装置3中的用电器件。

用电装置3可以为任意合适的需要电池包供电的装置，例如无人机、储能产品、电动工具、两轮车等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种充电唤醒电路，其特征在于，包括：

第一分压支路，所述第一分压支路电连接于充电正极端子与充电负极端子之间，所述第一分压支路被配置为对所述充电正极端子与所述充电负极端子之间的电压分压；

第一可控稳压源，所述第一可控稳压源的参考端子与所述第一分压支路电连接于第一节点，所述第一可控稳压源被配置为响应于所述第一节点的电压大于第一电压阈值时导通；

其中，所述第一节点的电压通过所述第一分压支路生成；

唤醒支路，所述唤醒支路分别与所述充电正极端子、所述第一可控稳压源以及地电连接，所述唤醒支路被配置为响应于所述第一可控稳压源导通而导通，输出唤醒信号至控制器；

第一电阻，所述唤醒支路通过所述第一电阻与所述第一可控稳压源电连接。

2.根据权利要求1所述的充电唤醒电路，其特征在于，所述充电唤醒电路还包括钳位支路；

所述钳位支路电连接于所述充电正极端子与所述充电负极端子之间，且所述钳位支路与所述唤醒支路电连接于第二节点，所述钳位支路被配置为将所述第二节点的电压钳位于第一电压；

其中，所述第一电压小于或等于所述第一可控稳压源的耐压值。

3.根据权利要求2所述的充电唤醒电路，其特征在于，所述钳位支路包括第二分压支路；

所述第二分压支路包括两个相互串联的第二电阻和第三电阻，所述第二电阻和所述第三电阻串联于所述充电正极端子与所述充电负极端子之间，所述唤醒支路电连接于所述第二电阻与所述第三电阻之间的所述第二节点；

其中，所述第二节点的电压通过第二分压支路生成。

4.根据权利要求3所述的充电唤醒电路，其特征在于，所述钳位支路还包括第一稳压二极管；

所述第一稳压二极管电连接于所述第二节点与所述充电负极端子之间，并与所述第三电阻并联。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的充电唤醒电路，其特征在于，所述充电唤醒电路还包括第三分压支路与第二可控稳压源；

所述第三分压支路电连接于所述充电正极端子与所述充电负极端子之间，所述第三分压支路被配置为对所述充电正极端子与所述充电负极端子之间的电压分压；

所述第二可控稳压源的控制端与所述第三分压支路电连接于第三节点，所述第二可控稳压源还通过所述第一节点与所述第一可控稳压源电连接，所述第二可控稳压源被配置为响应于所述第三节点的电压大于第二电压阈值时导通；

其中，所述第三节点的电压通过所述第三分压支路生成，所述第一可控稳压源还被配置为响应于所述第二可控稳压源导通而断开。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的充电唤醒电路，其特征在于，所述充电唤醒电路还包括防反接支路；

所述防反接支路包括第一二极管，所述第一二极管的阳极电连接于所述充电正极端子，所述第一二极管的阴极电连接于所述第一分压支路；

或者，

所述防反接支路包括第一开关、第四电阻和第五电阻；

其中，所述第一开关的第一端电连接于所述充电正极端子，所述第一开关的第二端电连接于所述第一分压支路以及所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端以及所述第五电阻的第一端电连接于所述第一开关的第三端，所述第五电阻的第二端电连接于所述充电负极端子。

7.根据权利要求6所述的充电唤醒电路，其特征在于，所述防反接支路还包括第二稳压二极管；

所述第二稳压二极管的阳极电连接于所述第一开关的第三端，所述第二稳压二极管的阴极电连接于所述第一开关的第二端。

8.根据权利要求2所述的充电唤醒电路，其特征在于，所述唤醒支路包括第二开关、第三开关、第六电阻、第七电阻与第八电阻；

所述第二开关、所述第六电阻以及所述第七电阻串联于所述第二节点与地之间，所述第二开关还通过所述第一电阻与所述第一可控稳压源电连接；

所述第三开关的第一端电连接于所述第六电阻与所述第七电阻之间的第四节点，所述第三开关的第二端接地，所述第三开关的第三端通过所述第八电阻与电源连接，所述第三开关的第三端还被配置为与所述控制器电连接；

其中，所述第七电阻的第一端通过所述第四节点与所述第三开关的第一端电连接，所述第七电阻的第二端与所述第三开关的第二端电连接后接地。

9.根据权利要求1所述的充电唤醒电路，其特征在于，所述第一分压支路包括两个相互串联的第九电阻和第十电阻，所述第九电阻和所述第十电阻串联于所述充电正极端子与所述充电负极端子之间，所述第一可控稳压源的参考端子电连接于所述第九电阻与所述第十电阻之间的所述第一节点。

10.根据权利要求5所述的充电唤醒电路，其特征在于，所述第三分压支路包括两个相互串联的第十一电阻和第十二电阻，所述第十一电阻和所述第十二电阻串联于所述充电正极端子与所述充电负极端子之间，所述第二可控稳压源的参考端子电连接于所述第十一电阻与所述第十二电阻之间的所述第三节点。

11.一种电池管理系统，其特征在于，包括控制器以及如权利要求1-15任意一项所述的充电唤醒电路；

所述充电唤醒电路与所述控制器电连接。

12.一种电池包，其特征在于，包括电芯模组和权利要求11所述的电池管理系统。

13.一种用电装置，其特征在于，包括负载以及如权利要求12所述的电池包，所述电池包用于为所述负载供电。

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