CN116937740A - 电池保护电路、电池保护方法、电池组和电动工具 - Google Patents

电池保护电路、电池保护方法、电池组和电动工具 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种电池保护电路、电池保护方法、电池组和电动工具。该电池保护电路包括控制模块和保护模块，保护模块通过控制模块与电池连接；控制模块，被配置为当接收到开关控制触发信号时，断开或恢复保护模块与电池的连接；保护模块，被配置为在控制模块的控制下，断开或恢复与电池的连接。本申请提供的电路，能够延长锂离子电池欠压时间，有利于电池组的长期安全存储和待机时间的延长，且可以避免深度放电而引发的电池安全性问题的情况发生，同时电池保护电路又能快速被唤醒，让保护模块快速进入工作模式。

Description

电池保护电路、电池保护方法、电池组和电动工具
技术领域
本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池保护电路、电池保护方法、电池组和电动工具。
背景技术
智能穿戴和数码电子产品使用的可充电锂离子电池组，对于长期安全存储、延长待机时间的需求逐步提高。
相关技术中，锂离子电池加工组装后，用于保护电池的保护电路会自耗电。以单节电池为例，电池组处于开启工作状态下，保护电路的耗电量为0.99～7uA，当电池组耗电到保护板欠压后，保护电路进入休眠状态，然而保护电路会持续消耗电量，其耗电量为0.1～0.2uA不等。
保护电路自耗电将导致锂离子电池欠压时间提前，不利于电池组的长期安全存储和待机时间的延长，且深度放电容易引发电池安全性问题。
发明内容
为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种电池保护电路、电池保护方法、电池组和电动工具，能够延长锂离子电池欠压时间，有利于电池组的长期安全存储和待机时间的延长，且可以避免深度放电而引发的电池安全性问题的情况发生，同时电池保护电路又能快速被唤醒，让保护模块快速进入工作模式。
本申请第一方面提供一种电池保护电路，包括控制模块和保护模块，所述保护模块通过所述控制模块与电池连接；
所述控制模块，被配置为当接收到开关控制触发信号时，断开或恢复所述保护模块与所述电池的连接；
所述保护模块，被配置为在所述控制模块的控制下，断开或恢复与所述电池的连接。
在一实施方式中，所述开关控制触发信号包括第一触发信号和第二触发信号，所述第一触发信号为所述电池进入空闲状态后触发的信号，所述第二触发信号为所述电池进入工作状态后触发的信号；
所述控制模块，被配置为当接收到所述第一触发信号时，断开所述保护模块与所述电池的连接；或，当接收到所述第二触发信号时，恢复所述保护模块与所述电池的连接。
在一实施方式中，所述电池保护电路还包括电池组输入端口和电池组输出端口，所述控制模块包括状态控制端口；
所述电池组输入端口和所述电池组输出端口，用于接入充电设备或负载设备；
所述状态控制端口，被配置为在所述电池组输入端口和所述电池组输出端口未接入有充电设备或负载设备时，接收所述第一触发信号；或，在所述电池组输入端口和所述电池组输出端口接入有充电设备或负载设备时，接收所述第二触发信号。
在一实施方式中，所述电池保护电路还包括电池接入端口，所述控制模块还包括第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管与所述状态控制端口连接，所述第二场效应管分别与所述第一场效应管、所述电池接入接口和所述保护模块连接。
在一实施方式中，所述电池接入接口用于接入所述电池；
所述第一场效应管，被配置为在接收到所述第一触发信号时被关断；或，在接收到所述第二触发信号时被导通；
所述第二场效应管，被配置为在所述第一场效应管被关断时也被关断，以使所述保护模块与所述电池的连接断开；或，在所述第一场效应管被导通时也被导通，以使所述保护模块与所述电池的连接恢复。
在一实施方式中，所述第一场效应管的栅极与所述状态控制端口连接，所述第一场效应管的源极接地，所述第二场效应管的栅极与所述第一场效应管的漏极连接，所述第二场效应管的源极与所述电池接入端口的正极连接，所述第二场效应管的漏极与所述保护模块连接。
在一实施方式中，所述第一触发信号为低电平信号；
所述第一场效应管的栅极，被配置为在接收到所述低电平信号时被置于低电平，以控制所述第一场效应管的源极和漏极关断；
所述第二场效应管的栅极，被配置为在所述第一场效应管的源极和漏极被关断时被置于高电平，以控制所述第二场效应管的源极和漏极关断。
在另一实施方式中，所述第二触发信号为高电平信号；
所述第一场效应管的栅极，被配置为在接收到所述高电平信号时被置于高电平，以控制所述第一场效应管的源极和漏极导通；
所述第二场效应管的栅极，被配置为在所述第一场效应管的源极和漏极被导通时被置于低电平，以控制所述第二场效应管的源极和漏极导通。
本申请第二方面提供一种电池保护方法，应用于电池管理系统，所述电池管理系统包括主控芯片和电池保护电路，所述电池保护电路包括控制模块和保护模块，所述保护模块通过所述控制模块与电池连接，所述方法包括：
所述主控芯片检测所述电池的状态；
所述主控芯片根据所述电池的状态，向所述控制模块发送开关控制触发信号；
所述控制模块响应于所述开关控制触发信号，断开或恢复所述保护模块与所述电池的连接。
在一实施方式中，所述主控芯片根据所述电池的状态，向所述控制模块发送开关控制触发信号，包括：
当所述电池的状态为空闲状态时，所述主控芯片向所述控制模块发送第一触发信号；或，当所述电池的状态为工作状态时，所述主控芯片向所述控制模块发送第二触发信号；
所述控制模块响应于所述开关控制触发信号，断开或恢复所述保护模块与所述电池的连接，包括：
所述控制模块响应于所述第一触发信号，断开所述保护模块与所述电池的连接；或，所述控制模块响应于所述第二触发信号，恢复所述保护模块与所述电池的连接。
本申请第三方面提供一种电池组，包括电池和上述的电池保护电路。
本申请第四方面提供一种电动工具，包括充电设备、负载设备和上述的电池组，所述充电设备与所述电池组连接，所述充电设备用于对所述电池组进行充电，所述负载设备与所述电池组连接，所述电池组用于为所述负载设备供电。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请提供的电池保护电路，包括控制模块和保护模块，保护模块通过控制模块与电池连接；控制模块，被配置为当接收到开关控制触发信号时，断开或恢复保护模块与电池的连接；保护模块，被配置为在控制模块的控制下，断开或恢复与电池的连接。本申请通过控制模块断开或恢复保护模块与电池的连接，从而控制保护模块的关闭、开启(工作)状态，可以解决保护模块自耗电问题，因此可以延长锂离子电池欠压时间，有利于电池组的长期安全存储和待机时间的延长，且可以避免深度放电而引发的电池安全性问题的情况发生，同时电池保护电路又能快速被唤醒，让保护模块快速进入工作模式。
进一步地，开关控制触发信号包括第一触发信号，第一触发信号为电池进入空闲状态后触发的信号；控制模块，被配置为当接收到第一触发信号时，断开保护模块与电池的连接。本申请在电池进入空闲状态后，通过控制模块控制断开保护模块与电池的连接，使得保护模块因无电源供应而不能工作，因此不消耗电量，从而可以延长锂离子电池欠压时间，有利于电池组的长期安全存储和待机时间的延长，且可以避免深度放电而引发的电池安全性问题的情况发生。
进一步地，开关控制触发信号包括第二触发信号，第二触发信号为电池进入工作状态后触发的信号；控制模块，被配置为当接收到第二触发信号时，恢复保护模块与电池的连接。本申请在电池进入工作状态后，通过控制模块恢复保护模块与电池的连接，使得保护模块因有电源供应而快速进入工作模式，从而可以快速开启保护模块对电池的保护功能。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细地描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1是本申请实施例示出的电池保护电路的整体结构框架图；
图2是本申请实施例示出的电池保护电路的电路结构示意图；
图3是本申请实施例示出的电池管理系统的系统结构示意图；
图4是本申请实施例示出的电池保护方法的流程示意图；
图5是本申请实施例示出的电池保护方法的另一流程示意图；
图6是本申请实施例示出的电池组的结构示意图；
图7是本申请实施例示出的电动工具的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的实施方式。虽然附图中显示了本申请的实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
相关技术中，无论电池组是处于空闲状态还是工作状态，保护电路会一直消耗电量，从而加速电池进入低压态，电池过于低压会出现析铜现象，严重影响电池组的寿命和安全。
针对上述问题，本申请实施例提供一种电池保护电路，电池保护电路包括控制模块和保护模块，通过控制模块断开或恢复保护模块与电池的连接，从而控制保护模块的关闭、开启(工作)状态，可以解决保护模块自耗电问题，因此可以延长锂离子电池欠压时间，有利于电池组的长期安全存储和待机时间的延长，且可以避免深度放电而引发的电池安全性问题的情况发生，同时电池保护电路又能快速被唤醒，让保护模块快速进入工作模式。
以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。
图1是本申请实施例示出的电池保护电路的整体结构框架图。该电池保护电路100可以包括控制模块1001和保护模块1002，其中，控制模块1001分别与保护模块1002和电池101连接，因此保护模块1002可以通过控制模块1001与电池101连接。
在本申请实施例中，控制模块1001，被配置为当接收到开关控制触发信号时，断开或恢复保护模块与电池的连接；
在本申请实施例中，保护模块1002，被配置为在控制模块的控制下，断开或恢复与电池的连接。
在实际应用中，控制模块1001可以提供状态控制端口CTRL，用于接入主控芯片，主控芯片可以实时检测电池101的状态。主控芯片可以根据电池的状态，生成相应的开关控制触发信号，然后可以通过状态控制端口CTRL向控制模块1001发送开关控制触发信号。
控制模块1001响应于开关控制触发信号，可以控制保护模块的关闭、开启(工作)状态。例如，控制模块1001响应于开关控制触发信号，可以断开保护模块1002与电池101的连接，进而控制保护模块1002进入零功耗模式，在零功耗模式下，保护模块1002对电池101的保护功能被关闭；或者，控制模块1001响应于开关控制触发信号，可以恢复保护模块1002与电池101的连接，进而控制保护模块1002进入工作模式，在工作模式下，保护模块1002对电池101的保护功能被开启。
相比于相关技术中的不具备关闭、开启(工作)功能的保护电路，本申请实施例提供的电池保护电路，该电池保护电路包括控制模块和保护模块，通过控制模块断开或恢复保护模块与电池的连接，从而控制保护模块的关闭、开启(工作)状态，可以解决保护模块自耗电问题，因此可以延长锂离子电池欠压时间，有利于电池组的长期安全存储和待机时间的延长，且可以避免深度放电而引发的电池安全性问题的情况发生，同时电池保护电路又能快速被唤醒，让保护模块快速进入工作模式。
在本申请实施例中，开关控制触发信号包括第一触发信号和第二触发信号，第一触发信号为电池101进入空闲状态后触发的信号，第二触发信号为电池101进入工作状态后触发的信号。
在本申请实施例中，控制模块1001，被配置为当接收到第一触发信号时，断开保护模块1002与电池101的连接；或，当接收到第二触发信号时，恢复保护模块1002与电池101的连接。
当检测到电池101不需要充电或放电时，主控芯片可以确定电池101进入空闲状态，则主控芯片可以生成第一触发信号，然后可以通过状态控制端口CTRL向控制模块1001发送第一触发信号。
控制模块1001根据接收到的第一触发信号，可以确定电池101进入空闲状态。为了保证保护模块1002在电池101进入空闲状态后不消耗电量，控制模块1001可以断开保护模块1002与电池101的连接，从而控制保护模块1002快速进入零功耗模式。在零功耗模式下，由于电池101无法供电给保护模块1002，保护模块1002因无电源供应而不能工作，因此不消耗电量，从而可以延长锂离子电池欠压时间，有利于电池组的长期安全存储和待机时间的延长，且可以避免深度放电而引发的电池安全性问题的情况发生。
当检测到电池101需要充电或放电时，例如电池101低压需要充电，或者电池101需要给负载设备供电，则主控芯片可以确定电池101进入工作状态，因此主控芯片可以生成第二触发信号，然后可以通过状态控制端口CTRL向控制模块1001发送第二触发信号。
控制模块1001根据接收到的第二触发信号，可以确定电池101进入工作状态。为了保证保护模块1002在电池101进入工作状态后能够快速被唤醒，控制模块1001可以恢复保护模块1002与电池101的连接，从而控制保护模块1002快速进入工作模式。在工作模式下，由于电池101能够供电给保护模块1002，保护模块1002因有电源供应而开启工作，因此保护模块1002可以开启对电池101的保护功能。
图2是本申请实施例示出的电池保护电路的电路结构示意图。如图2所示，电池保护电路100还包括电池组输入端口P+和电池组输出端口P-，控制模块1001包括状态控制端口CTRL。
在本申请实施例中，电池组输入端口P+和电池组输出端口P-，用于接入充电设备或负载设备。
在本申请实施例中，状态控制端口CTRL，被配置为在电池组输入端口和电池组输出端口未接入有充电设备或负载设备时，接收第一触发信号；或，在电池组输入端口和电池组输出端口接入有充电设备或负载设备时，接收第二触发信号。
在实际应用中，电池组输入端口P+用于接入充电设备的正极或负载设备的正极，电池组输出端口P-用于接入充电设备的负极或负载设备的负极。主控芯片可以通过检测电池组输入端口P+和电池组输出端口P-是否接入有充电设备或负载设备，来确定电池101的状态，进而根据电池103的状态生成相应的开关控制触发信号。
如果检测到电池组输入端口P+和电池组输出端口P-未接入有充电设备或负载设备，说明电池101不需要充电或放电，则主控芯片可以确定电池101进入空闲状态，因此主控芯片可以生成第一触发信号，然后向状态控制端口CTRL发送第一触发信号；如果检测到电池组输入端口P+和电池组输出端口P-接入有充电设备或负载设备，说明电池101需要充电或放电，则主控芯片可以确定电池101进入工作状态，因此主控芯片可以生成第二触发信号，然后向状态控制端口CTRL发送第二触发信号。
当状态控制端口CTRL接收到第一触发信号时，控制模块1001可以确定电池101进入空闲状态；或者，当状态控制端口CTRL接收到第二触发信号时，控制模块1001可以确定电池101进入工作状态。
在本申请实施例中，电池保护电路100还包括电池接入端口B+和B-。
在本申请实施例中，控制模块1001还包括开关器件例如包括第一场效应管Q3和第二场效应管Q2，第一场效应管Q3与状态控制端口CTRL连接，第二场效应管Q2分别与第一场效应管Q3、电池接入接口B+和B-和保护模块1002连接。
在图2中，保护模块1002可以包括UI、两个第三场效应管Q1、第一电容器C1、第一电阻器R1、第二电阻器R2和低阻抗电阻器RS。
进一步地，控制模块1001还可以包括第三电阻器R3、第四电阻器R4、第五电阻器R5和第二电容器C2。也即是，第一场效应管Q3、第二场效应管Q2、第三电阻器R3、第四电阻器R4、第五电阻器R5和第二电容器C2以及状态控制端口CTRL，可以构成具备关闭、开启(工作)功能的控制模块1001。
如图2所示，第三电阻器R3与第二场效应管Q2并联；第四电阻器R4的一端与状态控制端口CTRL连接，另一端与第一场效应管Q3连接；第五电阻器R5和第二电容器C2分别与第一场效应管Q3并联。
作为一示例，第三电阻器R3的电阻值可以设置为100KΩ，第四电阻器R4的电阻值可以设置为1KΩ，第五电阻器R5的电阻值可以设置为100KΩ，第二电容器C2的电容值可以设置为0.1μF，本申请实施例对此不作出限定。
在本申请实施例中，电池接入接口B+和B-用于接入电池101。
在本申请实施例中，第一场效应管Q3，被配置为在接收到第一触发信号时被关断；或，在接收到第二触发信号时被导通。
在本申请实施例中，第二场效应管Q2，被配置为在第一场效应管被关断时也被关断，以使保护模块与电池的连接断开；或，在第一场效应管被导通时也被导通，以使保护模块与电池的连接恢复。
状态控制端口CTRL接收到第一触发信号后，可以向第一场效应管Q3发送第一触发信号。第一场效应管Q3在接收到第一触发信号时可以被关断，由于第一场效应管Q3被关断，第二场效应管Q2也可以被关断。
由于第二场效应管Q2的一端与电池接入接口B+和B-连接，另一端与保护模块1002连接，并且电池接入接口B+和B-用于接入电池101，因此在第二场效应管Q2被关断后，保护模块1002与电池101的连接断开，使得保护模块1002进入零功耗模式。在零功耗模式下，由于电池101无法供电给保护模块1002，保护模块1002因无电源供应而不能工作，因此不消耗电量。
状态控制端口CTRL接收到第二触发信号后，可以向第一场效应管Q3发送第二触发信号。第一场效应管Q3在接收到第二触发信号时可以被导通，由于第一场效应管Q3被导通，第二场效应管Q2也可以被导通。
由于第二场效应管Q2的一端与电池接入接口B+和B-连接，另一端与保护模块1002连接，并且电池接入接口B+和B-用于接入电池101，因此在第二场效应管Q2被导通后，保护模块1002与电池101的连接恢复，使得保护模块1002进入工作模式。在工作模式下，由于电池101能够供电给保护模块1002，保护模块1002因有电源供应而开启工作，因此保护模块1002对电池101的保护功能可以被开启。
在本申请实施例中，第一场效应管Q3的栅极与状态控制端口CTRL连接，第一场效应管Q3的源极接地，第二场效应管Q2的栅极与第一场效应管Q3的漏极连接，第二场效应管Q2的源极与电池接入端口的正极B+连接，第二场效应管Q2的漏极与保护模块1002连接。
其中，第一场效应管Q3可以是N型场效应管(NMOS)，第二场效应管Q2可以是P型场效应管(PMOS)。在图2的场效应管(Q1、Q2、Q3)中，G表示栅极，S表示源极，D表示漏极。因此，第一场效应管Q3的栅极(G)通过第二电阻器R4与状态控制端口CTRL连接，第一场效应管Q3的源极(S)接地，第二场效应管Q2的栅极(G)与第一场效应管Q3的漏极(D)连接，第二场效应管Q2的源极(S)与电池接入端口的正极(B+)连接，第二场效应管Q2的漏极(D)与保护模块1002连接。
在本申请实施例中，第一触发信号为低电平信号。
在本申请实施例中，第一场效应管Q3的栅极，被配置为在接收到低电平信号时被置于低电平，以控制第一场效应管的源极和漏极关断。
在本申请实施例中，第二场效应管Q2的栅极，被配置为在第一场效应管的源极和漏极被关断时被置于高电平，以控制第二场效应管的源极和漏极关断。
由于第一触发信号是低电平信号，因此第一场效应管Q3的栅极(G)在接收到低电平信号时被置于低电平。
由于第一场效应管Q3是NMOS，因此在第一场效应管Q3的栅极(G)被置于低电平时，基于NMOS的特性，可以控制第一场效应管Q3的源极(S)和漏极(D)关断。
由于第一场效应管Q3的源极(S)接地，当第一场效应管Q3的源极(S)和漏极(D)被关断时，相当于第二场效应管Q2的栅极(G)不接地，因此第二场效应管Q2的栅极(G)被置于高电平。
由于第二场效应管Q2是PMOS，因此在第二场效应管Q2的栅极(G)被置于高电平时，基于PMOS的特性，可以控制第二场效应管Q2的源极(S)和漏极(D)关断。
由于第二场效应管Q2的源极(S)与电池接入接口的正极(B+)连接，第二场效应管Q2的漏极(D)与保护模块1002连接，因此在第二场效应管Q2的源极(S)和漏极(D)被关断后，相当于电池101的正极不能供电给保护模块1002，保护模块1002因无电源供应而不能工作，因此不消耗电量。
在本申请实施例中，第二触发信号为高电平信号。
在本申请实施例中，第一场效应管Q3的栅极，被配置为在接收到高电平信号时被置于高电平，以控制第一场效应管的源极和漏极导通。
在本申请实施例中，第二场效应管Q2的栅极，被配置为在第一场效应管的源极和漏极被导通时被置于低电平，以控制第二场效应管的源极和漏极导通。
由于第二触发信号是高电平信号，因此第一场效应管Q3的栅极(G)在接收到高电平信号时被置于高电平。
由于第一场效应管Q3是NMOS，因此在第一场效应管Q3的栅极(G)被置于高电平时，基于NMOS的特性，可以控制第一场效应管Q3的源极(S)和漏极(D)导通。
由于第一场效应管Q3的源极(S)接地，当第一场效应管Q3的源极(S)和漏极(D)被导通时，相当于第二场效应管Q2的栅极(G)接地，因此第二场效应管Q2的栅极(G)被置于低电平。
由于第二场效应管Q2是PMOS，因此在第二场效应管Q2的栅极(G)被置于低电平时，基于PMOS的特性，可以控制第二场效应管Q2的源极(S)和漏极(D)导通。
由于第二场效应管Q2的源极(S)与电池接入接口的正极(B+)连接，第二场效应管Q2的漏极(D)与保护模块1002连接，因此在第二场效应管Q2的源极(S)和漏极(D)被导通后，相当于电池101的正极能够供电给保护模块1002，保护模块1002因有电源供应而开启工作，因此保护模块1002可以开启对电池101的保护功能。
本申请实施例提供的控制模块，可以应用于单节、多节锂离子电池在无控制关闭、开启锂离子电池保护功能的电路中，在电池进入空闲状态后，通过向控制模块输入低电平信号即可控制保护模块进入零功耗模式，使得保护模块对电池的保护功能关闭，在电池进入工作状态后，通过向控制模块输入高电平信号即可控制保护模块进入工作模式，使得保护模块对电池的保护功能开启，因此控制模块具有通用性强的优点。
此外，本申请实施例提供的控制模块，可以包括第一场效应管Q3、第二场效应管Q2、第三电阻器R3、第四电阻器R4、第五电阻器R5和第二电容器C2以及状态控制端口CTRL，可见，控制模块的外围扩展器件少，成本低，因此控制模块具有低成本的优点。
此外，除了可以通过主控芯片检测电池组输入端口P+和电池组输出端口P-是否接入有充电设备或负载设备，来决定向状态控制端口CTRL输入高电平信号还是低电平信号，本申请实施例也可以通过其他方式直接向状态控制端口CTRL输入高电平信号或低电平信号，本申请实施例对此不作出限定。
在本申请实施例中，保护功能可以包括以下至少一种：
充电过电压保护功能、放电欠压保护功能、充电过电流保护功能、放电过电流保护功能和短路保护功能。
保护模块1002可以由UI、两个第三场效应管Q1、第一电容器C1、第一电阻器R1、第二电阻器R2和低阻抗电阻器RS构成。
作为一示例，第一电容器C1的电容值可以设置为0.1μF，第一电阻器R1的电阻值可以设置为330Ω，第二电阻器R2的电阻值可以设置为470Ω，低阻抗电阻器RS的电阻值可以设置为10mΩ，本申请实施例对此不作出限定。
其中，UI可以是指可充电锂离子电池保护IC(Integrated Circuit，集成电路)，UI可以用于检测电池保护电路当前的电压、电流、时间等参数，以此来控制两个第三场效应管Q1的开关状态。因此，在保护模块1002中，U1为主要耗电器件。
如图2所示，UI可以包括VSS端、VDD端、VINI端、VM端、CO端、DO端。其中，VSS端用于接地或电池负极，VDD端用于接电池正极或场效应管漏极，VINI端和VM端可以是过流检测端，CO端用于控制充电回路，DO端用于控制放电回路。
其中，两个第三场效应管Q1均可以是NMOS，可以选择接入CO端的第三场效应管Q1作为充电控制开关管，以及可以选择接入DO端的第三场效应管Q1作为放电控制开关管。
在工作模式下，保护电路1002可以通过UI检测连接在VDD端与VSS端之间的电池电压以及VINI端与VSS端之间的电压，来控制充电和放电。其中，电池电压在过放检测电压以上且在过充检测电压以下的范围内、VINI端的电压在充电过流检测电压以上且在放电过流检测电压以下的范围内的情况下，充电控制开关管和放电控制开关管的双方均被打开。这种状态可以称为通常状态，电池101可以自由地进行充电和放电，无需启动对电池的保护功能。
在本申请实施例中，保护模块1002，还被配置为在电池充电时，检测连接在VDD端与VSS端之间的电池电压；若检测到电池电压大于过充检测电压，且持续时间大于过充检测延时时间，则确定电池处于过充电状态；对电池进行充电过电压保护。
在电池连接充电设备进行充电时，保护模块1002可以通过UI检测连接在VDD端与VSS端之间的电池电压，如果检测到电池充电大于过充检测电压，且电池充电大于过充检测电压的持续时间超过过充检测延时时间，则可以确定电池处于过充电状态，此时保护模块1002可以对电池进行充电过电压保护。例如，保护模块1002可以关闭充电控制开关管，以使电池停止充电，并且可以使电池连接负载设备开启放电，当电池电压小于过充检测电压时，即可解除过充电状态。
作为一示例，过充检测电压的设置范围可以是3.5V～4.6V，过充检测延时时间的设置范围可以是256ms～1.0s，本申请实施例对此不作出限定。
在本申请实施例中，保护模块1002，还被配置为在电池放电时，检测连接在VDD端与VSS端之间的电池电压；若检测到电池电压小于过放检测电压，且持续时间大于过放检测延时时间，则确定电池处于过放电状态；对电池进行放电欠压保护。
在电池连接负载设备进行放电时，保护模块1002可以通过UI检测连接在VDD端与VSS端之间的电池电压，如果检测到电池充电小于过放检测电压，且电池充电小于过放检测电压的持续时间超过过放检测延时时间，则可以确定电池处于过放电状态，此时保护模块1002可以对电池进行放电欠压保护。例如，保护模块1002可以关闭放电控制开关管，以使电池停止放电，休眠功能起作用，电流消耗降低到休眠时的电流消耗，即可解除过放电状态。另外，可以使电池连接充电设备开启充电，即可解除休眠功能。
作为一示例，过放检测电压的设置范围可以是2.0V～3.0V，过放检测延时时间的设置范围可以是32ms～256ms，本申请实施例对此不作出限定。
在本申请实施例中，保护模块1002，还被配置为在电池充电时，检测VM端的电压；若检测到VM端的电压小于充电过流检测电压，且持续时间大于充电过流检测延时时间，则确定电池处于充电过流状态；对电池进行充电过电流保护。
在电池连接充电设备进行充电时，由于充电电流在额定值以上，会导致VM端的电压降低到充电过流检测电压以下，因此保护模块1002在通过UI检测VM端的电压时，如果检测到VM端的电压小于充电过流检测电压，且VM端的电压小于充电过流检测电压的持续时间超过充电过流检测延时时间，则可以确定电池处于充电过流状态，此时保护模块1002可以对电池进行充电过电流保护。例如，保护模块1002可以关闭充电控制开关管，以使电池停止充电，当VM端的电压恢复到0.35V(典型值)以上时，即可解除充电过电流状态。
作为一示例，充电过流检测电压的设置范围可以是-0.1V～-0.01V，充电过流检测延时时间的设置范围可以是4ms～128ms，本申请实施例对此不作出限定。
在本申请实施例中，保护模块1002，还被配置为在电池放电时，检测VINI端的电压；若检测到VINI端的电压大于放电过流检测电压，且持续时间大于放电过流检测延时时间，则确定电池处于放电过流状态或短路状态；对电池进行放电过电流保护或短路保护。
在电池连接负载设备进行放电时，当放电电流达到额定值以上时，会导致VINI端的电压上升到放电过流检测电压以上，因此保护模块1002在通过UI检测VINI端的电压时，如果检测到VINI端的电压大于放电过流检测电压，且VINI端的电压大于放电过流检测电压的持续时间超过放电过流检测延时时间，则可以确定电池处于放电过流状态或短路状态，此时保护模块1002可以对电池进行放电过电流保护或短路保护。例如，保护模块1002可以关闭放电控制开关管，以使电池停止放电，并且可以使电池连接充电设备开启充电，即可解除放电过流状态或短路状态。
作为一示例，放电过流检测电压的设置范围可以是0.01V～0.1V，放电过流检测延时时间的设置范围可以是4ms～128ms，本申请实施例对此不作出限定。
需说明的是，上述保护功能均是在保护模块1002进入工作模式后才可被开启。
从该示例可以看出，本申请提供的电池保护电路，包括控制模块和保护模块，保护模块通过控制模块与电池连接；控制模块，被配置为当接收到开关控制触发信号时，断开或恢复保护模块与电池的连接；保护模块，被配置为在控制模块的控制下，断开或恢复与电池的连接。本申请通过控制模块断开或恢复保护模块与电池的连接，从而控制保护模块的关闭、开启(工作)状态，可以解决保护模块自耗电问题，因此可以延长锂离子电池欠压时间，有利于电池组的长期安全存储和待机时间的延长，且可以避免深度放电而引发的电池安全性问题的情况发生，同时电池保护电路又能快速被唤醒，让保护模块快速进入工作模式。
进一步地，开关控制触发信号包括第一触发信号，第一触发信号为电池进入空闲状态后触发的信号；控制模块，被配置为当接收到第一触发信号时，断开保护模块与电池的连接。本申请在电池进入空闲状态后，通过控制模块断开保护模块与电池的连接使得保护模块因无电源供应而不能工作，因此不消耗电量，从而可以延长锂离子电池欠压时间，有利于电池组的长期安全存储和待机时间的延长，且可以避免深度放电而引发的电池安全性问题的情况发生。
进一步地，开关控制触发信号包括第二触发信号，第二触发信号为电池进入工作状态后触发的信号；控制模块，被配置为当接收到第二触发信号时，恢复保护模块与电池的连接。本申请在电池进入工作状态后，通过控制模块恢复保护模块与电池的连接，使得保护模块因有电源供应而快速进入工作模式，从而可以快速唤醒保护模块对电池的保护功能。
进一步地，在保护模块进入工作模式后，通过保护模块可以实时检测电池是否处于异常状态，其中，异常状态包括过充电状态、过放电状态、充电过流状态、放电过流状态、短路状态中的至少一种。当电池处于过充电状态时，开启保护模块对电池的充电过电压保护功能；当电池处于过放电状态时，开启保护模块对电池的放电欠压保护功能；当电池处于充电过流状态时，开启保护模块对电池的充电过电流保护功能；当电池处于放电过流状态时，开启保护模块对电池的放电过电流保护功能；当电池处于短路状态时，开启保护模块对电池的短路保护功能，从而有效保护处于工作状态的电池。
与前述应用功能实现电路实施例相对应，本申请还提供了一种电池保护方法、电池组、电动工具及相应的实施例。
图3是本申请实施例示出的电池管理系统的系统结构示意图。如图3所示，电池管理系统10可以包括主控芯片102和电池保护电路100，电池保护电路100可以包括控制模块1001和保护模块1002，保护模块1002可以通过控制模块1001与电池101连接。
图4是本申请实施例示出的电池保护方法的流程示意图。该方法可以应用于图3中的电池管理系统10。
参见图4，本申请的电池保护方法，包括：
S410，主控芯片检测电池的状态。
S411，主控芯片根据电池的状态，向控制模块发送开关控制触发信号。
S412，控制模块响应于开关控制触发信号，断开或恢复保护模块与电池的连接。
图5是本申请实施例示出的电池保护方法的另一流程示意图。该方法可以应用于图3中的电池管理系统10。
参见图5，本申请的电池保护方法，包括：
S510，主控芯片检测电池的状态，分别进入S511a或S511b。
S511a，当电池的状态为空闲状态时，主控芯片向控制模块发送第一触发信号。
S512a，控制模块响应于第一触发信号，断开保护模块与电池的连接。
S511b，当电池的状态为工作状态时，主控芯片向控制模块发送第二触发信号。
S512b，控制模块响应于第二触发信号，恢复保护模块与电池的连接。
在一实施方式中，电池保护电路还包括电池组输入端口和电池组输出端口；主控芯片检测电池的状态，可以包括：
主控芯片检测电池组输入端口和电池组输出端口是否接入有充电设备或负载设备；若检测到电池组输入端口和电池组输出端口未接入有充电设备或负载设备，则主控芯片确定电池的状态为空闲状态；或，若检测到电池组输入端口和电池组输出端口接入有充电设备或负载设备，则主控芯片确定电池的状态为工作状态。
在一实施方式中，控制模块包括状态控制端口；当电池的状态为空闲状态时，主控芯片向控制模块发送第一触发信号，可以包括：
当电池的状态为空闲状态时，主控芯片向状态控制端口发送第一触发信号。
在另一实施方式中，控制模块包括状态控制端口；当电池的状态为工作状态时，主控芯片向控制模块发送第二触发信号，可以包括：
当电池的状态为工作状态时，主控芯片向状态控制端口发送第二触发信号。
在一实施方式中，电池保护电路还包括电池接入端口，电池接入接口用于接入电池，控制模块还包括第一场效应管和第二场效应管，第一场效应管与状态控制端口连接，第二场效应管分别与第一场效应管、电池接入接口和保护模块连接；控制模块响应于第一触发信号，断开保护模块与电池的连接，可以包括：
控制模块响应于第一触发信号，依次关断第一场效应管和第二场效应管，以使保护模块与电池的连接断开。
在另一实施方式中，电池保护电路还包括电池接入端口，电池接入接口用于接入电池，控制模块还包括第一场效应管和第二场效应管，第一场效应管与状态控制端口连接，第二场效应管分别与第一场效应管、电池接入接口和保护模块连接；控制模块响应于第二触发信号，恢复保护模块与电池的连接，可以包括：
控制模块响应于第二触发信号，依次导通第一场效应管和第二场效应管，以使保护模块与电池的连接恢复。
在一实施方式中，第一场效应管的栅极与状态控制端口连接，第一场效应管的源极接地，第二场效应管的栅极与第一场效应管的漏极连接，第二场效应管的源极与电池接入端口的正极连接，第二场效应管的漏极与保护模块连接，第一触发信号为低电平信号；控制模块响应于第一触发信号，依次关断第一场效应管和第二场效应管，可以包括：
控制模块响应于低电平信号，将第一场效应管的栅极置于低电平，以控制第一场效应管的源极和漏极关断；控制模块将第二场效应管的栅极置于高电平，以控制第二场效应管的源极和漏极关断。
在另一实施方式中，第一场效应管的栅极与状态控制端口连接，第一场效应管的源极接地，第二场效应管的栅极与第一场效应管的漏极连接，第二场效应管的源极与电池接入端口的正极连接，第二场效应管的漏极与保护模块连接，第二触发信号为高电平信号；控制模块响应于第二触发信号，依次导通第一场效应管和第二场效应管，可以包括：
控制模块响应于高电平信号，将第一场效应管的栅极置于高电平，以控制第一场效应管的源极和漏极导通；控制模块将第二场效应管的栅极置于低电平，以控制第二场效应管的源极和漏导通。
在一实施方式中，保护功能可以包括以下至少一种：
充电过电压保护功能、放电欠压保护功能、充电过电流保护功能、放电过电流保护功能和短路保护功能。
在一实施方式中，保护模块包括VDD端和VSS端；在工作模式下，保护模块对电池的保护功能被开启之后，该方法还可以包括：
在电池充电时，保护模块检测连接在VDD端与VSS端之间的电池电压；若检测到电池电压大于过充检测电压，且持续时间大于过充检测延时时间，则保护模块确定电池处于过充电状态；保护模块对电池进行充电过电压保护。
在一实施方式中，在工作模式下，保护模块对电池的保护功能被开启之后，该方法还可以包括：
在电池放电时，保护模块检测连接在VDD端与VSS端之间的电池电压；若检测到电池电压小于过放检测电压，且持续时间大于过放检测延时时间，则保护模块确定电池处于过放电状态；保护模块对电池进行放电欠压保护。
在一实施方式中，保护模块还包括VM端；在工作模式下，保护模块对电池的保护功能被开启之后，该方法还可以包括：
在电池充电时，保护模块检测VM端的电压；若检测到VM端的电压小于充电过流检测电压，且持续时间大于充电过流检测延时时间，则保护模块确定电池处于充电过流状态；保护模块对电池进行充电过电流保护。
在一实施方式中，保护模块还包括VINI端；在工作模式下，保护模块对电池的保护功能被开启之后，该方法还可以包括：
在电池放电时，保护模块检测VINI端的电压；若检测到VINI端的电压大于放电过流检测电压，且持续时间大于放电过流检测延时时间，则保护模块确定电池处于放电过流状态或短路状态；保护模块对电池进行放电过电流保护或短路保护。
上述方法可应用于图3中的电池管理系统10，电池管理系统10包括主控芯片102和电池保护电路100，该方法具备电池保护电路100的有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的电池保护电路100。
图6是本申请实施例示出的电池组的结构示意图。
参见图6，电池组600包括上述的电池103和上述的电池保护电路100。
图7是本申请实施例示出的电动工具的结构示意图。
参见图7，电动工具700包括充电设备701、负载设备702和上述的电池组600，充电设备701可以与电池组600连接，充电设备701可以用于对电池组600进行充电，负载设备702可以与电池组600连接，电池组600可以用于为负载设备702供电。
以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (12)

1.一种电池保护电路，其特征在于，包括控制模块和保护模块，所述保护模块通过所述控制模块与电池连接；
所述控制模块，被配置为当接收到开关控制触发信号时，断开或恢复所述保护模块与所述电池的连接；
所述保护模块，被配置为在所述控制模块的控制下，断开或恢复与所述电池的连接。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关控制触发信号包括第一触发信号和第二触发信号，所述第一触发信号为所述电池进入空闲状态后触发的信号，所述第二触发信号为所述电池进入工作状态后触发的信号；
所述控制模块，被配置为当接收到所述第一触发信号时，断开所述保护模块与所述电池的连接；或，当接收到所述第二触发信号时，恢复所述保护模块与所述电池的连接。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电池保护电路还包括电池组输入端口和电池组输出端口，所述控制模块包括状态控制端口；
所述电池组输入端口和所述电池组输出端口，用于接入充电设备或负载设备；
所述状态控制端口，被配置为在所述电池组输入端口和所述电池组输出端口未接入有充电设备或负载设备时，接收所述第一触发信号；或，在所述电池组输入端口和所述电池组输出端口接入有充电设备或负载设备时，接收所述第二触发信号。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述电池保护电路还包括电池接入端口，所述控制模块还包括第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管与所述状态控制端口连接，所述第二场效应管分别与所述第一场效应管、所述电池接入接口和所述保护模块连接。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述电池接入接口用于接入所述电池；
所述第一场效应管，被配置为在接收到所述第一触发信号时被关断；或，在接收到所述第二触发信号时被导通；
所述第二场效应管，被配置为在所述第一场效应管被关断时也被关断，以使所述保护模块与所述电池的连接断开；或，在所述第一场效应管被导通时也被导通，以使所述保护模块与所述电池的连接恢复。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第一场效应管的栅极与所述状态控制端口连接，所述第一场效应管的源极接地，所述第二场效应管的栅极与所述第一场效应管的漏极连接，所述第二场效应管的源极与所述电池接入端口的正极连接，所述第二场效应管的漏极与所述保护模块连接。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第一触发信号为低电平信号；
所述第一场效应管的栅极，被配置为在接收到所述低电平信号时被置于低电平，以控制所述第一场效应管的源极和漏极关断；
所述第二场效应管的栅极，被配置为在所述第一场效应管的源极和漏极被关断时被置于高电平，以控制所述第二场效应管的源极和漏极关断。
8.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第二触发信号为高电平信号；
所述第一场效应管的栅极，被配置为在接收到所述高电平信号时被置于高电平，以控制所述第一场效应管的源极和漏极导通；
所述第二场效应管的栅极，被配置为在所述第一场效应管的源极和漏极被导通时被置于低电平，以控制所述第二场效应管的源极和漏导通。
9.一种电池保护方法，其特征在于，应用于电池管理系统，所述电池管理系统包括主控芯片和电池保护电路，所述电池保护电路包括控制模块和保护模块，所述保护模块通过所述控制模块与电池连接，所述方法包括：
所述主控芯片检测所述电池的状态；
所述主控芯片根据所述电池的状态，向所述控制模块发送开关控制触发信号；
所述控制模块响应于所述开关控制触发信号，断开或恢复所述保护模块与所述电池的连接。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述主控芯片根据所述电池的状态，向所述控制模块发送开关控制触发信号，包括：
当所述电池的状态为空闲状态时，所述主控芯片向所述控制模块发送第一触发信号；或，当所述电池的状态为工作状态时，所述主控芯片向所述控制模块发送第二触发信号；
所述控制模块响应于所述开关控制触发信号，断开或恢复所述保护模块与所述电池的连接，包括：
所述控制模块响应于所述第一触发信号，断开所述保护模块与所述电池的连接；或，所述控制模块响应于所述第二触发信号，恢复所述保护模块与所述电池的连接。
11.一种电池组，其特征在于，包括电池和权利要求1至8任一项所述的电池保护电路。
12.一种电动工具，其特征在于，包括充电设备、负载设备和权利要求11所述的电池组，所述充电设备与所述电池组连接，所述充电设备用于对所述电池组进行充电，所述负载设备与所述电池组连接，所述电池组用于为所述负载设备供电。
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