CN207926210U - 基于升压泵的电池管理系统及电池 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于升压泵的电池管理系统及电池，系统包括：目标回路对应的支路、以及与支路连接的升压泵；其中，支路连接在目标回路与升压泵之间连接，升压泵的输出端与目标回路的开关连接；目标回路对应的支路，用于监测目标回路中的电信号，当目标回路中的电信号满足预设的触发条件时，向升压泵发送触发信号；升压泵，用于根据触发信号输出高压控制信号，高压控制信号用于控制目标回路的开关关断。本申请提供的技术方案，能实现高压场景下的电池管理，并且本方案通过常规元器件实现，因此能够有效节省电池管理的成本。

Description

基于升压泵的电池管理系统及电池

技术领域

本申请涉及电子领域，尤其涉及一种基于升压泵的电池管理系统及电池。

背景技术

随着各类用电设备，例如终端、无人机、汽车等不断发展，其内置集成或者配置的电子模块不断增加，相应的，用电设备对电池的要求也越来越严格。例如，为了满足用电设备的供电以保证正常工作，电池需要提供越来越高的电压，通常的，会通过配置多个串联的电池以保证供电。

基于上述情况，目前的高压电池对电池管理也提出了更高的要求。具体的，电池管理(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，简称BMS)用于实现对电池的各个工作回路进行管理和维护，举例来说，电池管理可负责维护电池的充放电回路的短路保护、过温欠温保护等。然而在高压电池的场景下，对电池管理系统提出了挑战，受电池管理系统的高电压制程等方面的限制，目前还没有能够可靠地适用于高压电池的电池管理方案。

实用新型内容

本申请提供了一种基于升压泵的电池管理系统及电池，能够可靠实现适用于高压场景下的电池管理。

本申请的第一方面是为了提供一种基于升压泵的电池管理系统，包括：目标回路对应的支路、以及与所述支路连接的升压泵；其中，所述支路连接在所述目标回路与所述升压泵之间连接，所述升压泵的输出端与所述目标回路的开关连接；所述目标回路对应的支路，用于监测所述目标回路中的电信号，当所述目标回路中的电信号满足预设的触发条件时，向所述升压泵发送触发信号；所述升压泵，用于根据所述触发信号输出高压控制信号，所述高压控制信号用于控制所述目标回路的开关关断。

本申请的第二方面是为了提供一种电池，包括：如前所述的电池管理系统；所述电池管理系统连接在所述电池的正负极和所述电池的正负接口之间。

本申请提供的基于升压泵的电池管理系统及电池，包括针对不同目标回路的支路，以及与不同目标回路的支路连接的升压泵，具体的，该支路执行在监测到目标回路中的电信号满足预设的触发条件时，向升压泵发送触发信号，升压信号基于目标回路对应的支路发送的触发信号输出高压控制信号，该高压控制信号用于控制该目标回路的开关关断，从而切断该目标回路，实现对目标回路的保护和维护。可以理解，通过升压泵根据接收到的触发信号能够输出电压较高的控制信号，从而实现高压场景下的电池管理，并且本方案能够通过常规元器件实现，因此能够有效节省电池管理的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A～图1C为本申请实施例提供的电池管理系统的结构示意图；

图2A～图2E为本申请实施例提供的电池管理系统中开关的结构示意图；

图3A～图3C为本申请实施例提供的电池管理系统的电路示例图。

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、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所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1A为本申请实施例一提供的一种电池管理系统的结构示意图；参考附图1A可知，本实施例提供了一种电池管理系统，该电池管理系统用于实现高压场景下的电池管理，具体的，该电池管理系统包括：

目标回路对应的支路1、以及与支路1连接的升压泵2；其中，

支路1连接在目标回路与升压泵2之间连接，升压泵2的输出端与目标回路的开关3连接；

目标回路对应的支路1，用于监测目标回路中的电信号，当目标回路中的电信号满足预设的触发条件时，向升压泵2发送触发信号；

升压泵2，用于根据触发信号输出高压控制信号，高压控制信号用于控制目标回路的开关3关断。

其中，目标回路连接在电池的正负极(B+/B-)和电池的正负接口(PACK+/PACK-)之间，电池管理系统通过采样目标回路中的电信号，能够对电池的正负极与正负极接口之间的电信号状态进行监测，以保证电池的安全使用。具体的，图中仅以开关的控制方式为正极关断进行举例，可以理解，在其它实施方式中还可以采用负极关断的方式实现控制，相应的，开关可以设置在电池负极B-与负极接口PACK-之间。另外，图中的支路采集的为电池负极B-与负极接口PACK-的电信号，其它实施方式中，支路也可以采集电池正极B+与正极接口PACK+之间的电信号，即连接至电池正极B+与正极接口PACK+之间。

实际应用中，高压电池通常由多个电池串联组成，这些电池被称为电芯。电芯的正负极即为电池的正负极(B+/B-)。具体的，在电池使用时，需要与其它设备连接。举例来说，当需要对电池充电时，需要将电池与充电设备连接；当需要使用电池来供电时，需要将电池与用电设备连接。这就需要为电池引出与其它设备实现连接的接口，这些接口与电池的正负极连接。例如，电池的基础使用所需的正负极接口(PACK+/PACK-)，具体的，当需要使用电池来供电时，即可以将用电设备的电源正极接口与电池的正极接口PACK+连接，将用电设备的电源负极接口与电池的负极接口PACK+连接，形成放电回路，实现电池对用电设备的供电。

可选的，为了防止正极接口和负极接口之间直接导通造成的短路，如图3A～图3C所示，可以在电池的正极接口PACK+和负极接口PACK-之间连接有第三二极管D2；第三二极管D2的正极与负极接口PACK-连接，第三二极管D2的负极与正极接口PACK+连接。

其中，本方案的目标回路即为在电源的正负极与电源的正负极接口之间形成的回路，例如，充放电回路、预充电回路等。不同的回路设置有相应的开关，用于控制对相应回路的导通和切断。但由于实际应用中可能出现的各种情况，例如充放电短路、充电过压、放电欠压、过温欠温等，上述简单的电池结构无法保证电池的使用安全，因此需要在电池的正负极和正负极接口之间设置保护电路，即本方案提供的电池管理系统。

具体的，本方案中为不同的目标回路配置有对应的支路，该支路用于对自身对应目标回路中的电信号进行监测，当检测到电信号满足预设的触发条件时，输出触发信号。由于本方案适用的场景为高压场景，因此需要较高电压的控制信号实现对目标回路的导通切断控制，对此，本方案中设置与不同目标回路对应的支路连接的升压泵。具体的，假设某目标回路对应的支路检测到该目标回路中的电信号满足预设的触发条件，则向升压泵发送触发信号，升压泵根据该支路发送的触发信号，向该支路对应的目标回路的开关输出高压控制信号，以控制该目标回路的开关关断，从而实现对该目标回路的保护。其中，升压泵用于对输入端接收的信号的电压进行提升后输出，其形式可以有多种，例如，升压芯片或者升压电路等。

需要说明的是，所述高压控制信号指的是，该控制信号的电压足够高以实现对高压场景下的开关控制，而控制信号的电平可以根据实际电路结构和开关的类型确定，举例来说，控制信号可以为高电平也可以为低电平。另外，开关控制的方式也可以有多种，例如，正极控制和负极控制等，具体方式可以根据实际电路中开关所在的位置和连接关系来确定。

具体的，本方案中的目标回路包括但不限于充电回路、放电回路、预充电回路等。另外，本方案中的不同支路用于实现不同类型的电路保护，例如，短路保护、过压保护、欠压保护、过温保护和欠温保护等。本方案中，目标回路的开关可以由多种结构实现，以下通过举例进行示例：

针对目标回路的开关结构，以对电池放电回路的开关进行正极控制为例，目标回路包括电池放电回路。具体的，电池放电回路的电信号流向为电池正极(B+)→正极接口(PACK+)→负极接口(PACK-)→电池负极(B-)。相应的，本实施方式中设置有与电池放电回路对应的支路，即图中的电池放电回路控制支路，支路的类型可以根据需要确定，例如，可以为短路保护支路、过流保护支路等。可选的，如图2A所示，在任一实施方式的基础上，电池放电回路的开关31包括：

第一NMOS管Q3、第一放电电阻R10、第二放电电阻R5、第三放电电阻R6和第一稳压二极管ZD1；

第一放电电阻R10的一端与升压泵2连接，第一放电电阻R10的另一端与第二放电电阻R5的一端、第三放电电阻R6的一端以及第一稳压二极管ZD1的负极连接；

第一NMOS管的栅极与第二放电电阻R5的另一端连接，第一NMOS管的源极与第三放电电阻R6的另一端、第一稳压二极管ZD1的正极以及电池的正极接口PACK+连接，第一NMOS管的漏极与电池正极B+连接。

仍针对目标回路的开关结构，以对电池充电回路的开关进行正极控制为例，目标回路包括电池充电回路。相应的，需要在电池充电回路中串联有电池充电回路的开关。

作为一种实施方式，电池充电回路的开关可以与电池放电回路的开关集成，共用同一正极接口PACK+。具体的，电池充电回路的电信号流向为正极接口(PACK+)→电池正极(B+)→电池负极(B-)→负极接口(PACK-)。相应的，本实施方式中设置有与电池充电回路对应的支路，即图中的电池充电回路控制支路，支路的类型同样可以根据需要确定，例如，可以为短路保护支路、过流保护支路等，如图2B所示，在图2A所示实施方式的基础上，电池放电回路31的开关与电池正极B+之间连接有电池充电回路的开关32；电池充电回路的开关32包括：

第二NMOS管Q2、第一充电电阻R8、第二充电电阻R4和第三充电电阻R3；

第一充电电阻R8的一端与升压泵2连接，第一充电电阻R8的另一端与第二充电电阻R4和第三充电电阻R3的一端连接；

第二NMOS管Q2的栅极与第二充电电阻R4的另一端连接，第二NMOS管的源极与第三充电电阻R3的另一端和电池正极B+连接，第二NMOS管Q2的漏极与第一NMOS管Q3的漏极连接。

作为另一种实施方式，电池充电回路的开关可以与电池放电回路的开关分开单独设置，为电池充电回路的开关配置专用的充电接口CHG。具体的，电池充电回路的电信号流向为充电接口(CHG)→电池正极(B+)→电池负极(B-)→负极接口(PACK-)。相应的，如图2C所示，在图2A所示实施方式的基础上，电池充电回路的开关32包括：

第三NMOS管Q4、第四充电电阻R54、第五充电电阻R59和第六充电电阻R53；

第四充电电阻R54的一端与升压泵2连接，第四充电电阻R54的另一端与第五充电电阻R59和第六充电电阻R53的一端连接；

第三NMOS管Q4的栅极与第五充电电阻R59的另一端连接，第三NMOS管Q4的源极与第六充电电阻R53的另一端和电池正极B+连接，第三NMOS管Q4的漏极与充电接口CHG连接。

另外，针对负极控制的情形，以对电池放电回路的开关进行负极控制为例，目标回路包括电池放电回路。可选的，如图2D所示，在任一实施方式的基础上，电池放电回路的开关31包括：第四NMOS管Q11和第四放电电阻R91；

第四NMOS管Q11的栅极与升压泵2和第四放电电阻R91的一端连接，第四NMOS管Q11的源极与电池负极B-和第四放电电阻R91的另一端连接，第四NMOS管Q11的漏极与电池的负极接口PACK-连接。

仍作为负极控制下的一种实施方式，电池充电回路的开关可以与电池放电回路的开关集成，共用同一负极接口PACK-。可选的，如图2E所示，在图2D所示实施方式的基础上，电池放电回路31的开关与负极接口PACK-之间连接有电池充电回路的开关32；电池充电回路的开关32包括：

第五NMOS管Q10、第六NMOS管Q12、第七充电电阻R95、第八充电电阻R94、第九充电电阻R92、第二二极管D10和第二稳压管ZD3；

第六NMOS管Q12的栅极接地，第六NMOS管Q12的源极与第七充电电阻R95的一端连接；第六NMOS管Q12的漏极与升压泵连接；第七充电电阻R95的另一端与第八充电电阻R94的一端和第二二极管D10的正极连接；

第八充电电阻R94的另一端与第九充电电阻R92的一端、第二二极管D10的负极以及第二稳压管ZD3的负极连接；

第五NMOS管的栅极与第八充电电阻R94的另一端连接，第五NMOS管的源极与第九充电电阻R92的另一端、第二稳压管ZD3的正极以及电池的负极接口PACK-连接，第五NMOS管的漏极与第四NMOS管Q11的漏极连接。

具体的，本方案中MOS管的类型可以根据实际电路确定，可选的，可以为增强型MOS管。此外，除了充放电回路，实际应用中，为了提高电池的使用寿命，通常还会涉及到电池的预充电过程，因此本方案针对预充电回路同样提供电池管理。相应的，目标回路还包括预充电回路，具体的，由于预充电回路与电池充电回路共用回路，电信号的流向也相同，区别仅在于本方案中预充电回路有自己对应的开关，相应的，针对预充电回路的不同类型的电池管理，可以通过不同类型的支路控制预充电回路的开关实现。本方案中，针对同一类型的支路，预充电回路与电池充电回路对应同一支路，以短路保护支路为例，预充电回路对应的短路保护支路与电池充电回路对应的短路保护支路为同一支路。

可选的，针对预充电回路的开关，在一种实施方式中，在与电池充电回路相关的任一实施方式的基础上，如图2B所示，预充电回路的开关33包括：

第一PMOS管Q1、第一预充电电阻R9、第二预充电电阻R2和第三预充电电阻R1；

第一预充电电阻R9的一端与升压泵2连接；

第一PMOS管Q1的栅极与第一预充电电阻R9的另一端和第二预充电电阻R2的一端连接，第一PMOS管Q1的源极与第一NMOS管Q3的漏极和第二预充电电阻R2的另一端连接，第一PMOS管Q1的漏极与第三预充电电阻R1的一端连接；

第三预充电电阻R1的另一端与电池充电回路的开关32中NMOS管的源极连接。

具体的，本实施方式提供的预充电回路的开关与电池充电回路的开关之间的连接关系，既可以适用于共用负极接口PACK-的情形(参见图2B或图3A)，也可以适用于分别对应单独接口的情形(参见图2C或图3C)。

需要说明的是，上述实施方式仅是为目标回路的开关结构进行的举例说明，其它能够实现对目标回路导通和切断控制的开关结构也可应用于本方案。实际应用中，单个目标回路的开关数量可以为多个，这多个开关可以采用并联的连接方式。

此外，为了实现电路中的信号优化，还可以设置不同的优化电路。上述各模块电路也可以通过多种具体电路实现。例如，所述电池管理系统还可以包括：第六电阻R15和第二电容C5；其中，

第六电阻R15的一端与第二电容C5的一端和升压泵2连接，第六电阻R15的另一端与电池的正极接口PACK+连接；

第二电容C5的另一端接地。

具体的，以升压泵型号为BQ76200为例，第六电阻R15的一端可以与升压泵的第11管脚，即PACK管脚连接。通过设置本实施方式的电路，能够有效过滤干扰信号，提高电池管理的可靠性。

实际应用中，用于实现目标回路电信号监测的支路可以通过多种电路结构实现。可选的，如图1B所示，在实施例一的基础上，支路1可以包括：信号采样电路11、信号放大电路12、以及信号处理电路13；其中，

信号采样电路11连接在目标回路与信号放大电路12的输入端之间，信号放大电路12的输出端与信号处理电路13的输入端连接，信号处理电路13的输出端与升压泵2连接；

信号采样电路11，用于对目标回路中的电信号进行采样；

信号放大电路12，用于对信号采样电路11采样的电信号进行放大，并将放大后的电信号输出给信号处理电路13；

信号处理电路13，用于当检测到接收到的电信号满足预设的触发条件时，向升压泵2发送触发信号。

具体的，某目标回路对应的支路的信号采样电路11对目标回路中的电信号进行采样，信号放大电路12对信号采样电路11采样获得的电信号进行放大，并将放大后的电信号传输给信号处理电路13，信号处理电路13接收到来自信号放大电路12传输来的电信号后，检测该电信号是否满足预设的触发条件，这里的触发条件可以根据不同的保护功能确定，例如，对于短路保护可以将对应的触发条件设定为电信号大小大于预设的阈值；对于过压保护可以将对应的触发条件设定为电芯电压超过预设的上限阈值等。信号处理电路13检测到电信号满足触发条件时，则说明需要对当前目标回路进行保护，相应的，信号处理电路13会向升压泵发送触发信号，升压泵根据接收到的触发信号，向该目标回路的开关发送高压控制信号，以切断该目标回路，实现保护。

其中，所述信号放大电路的结构可以有多种，例如，所述信号放大电路包括但不限于放大器、放大集成电路(Integrated Circuit，简称IC)等。不同类型的支路中采用的信号放大电路也可以不同。所述升压泵的信号也可以根据需要选择，例如，型号为BQ76200的升压泵。

通过本实施方式，能够实现支路对目标回路中电信号的监测，当满足触发条件时，触发升压泵向目标回路的开关发送高压控制信号，以及时切断目标回路，实现电池管理。

优选的，针对不同类型的电路保护，还可以考虑相应的延时保护方案，以提高电池管理的稳定性和可靠性。

具体的，针对短路保护，由于短路对电池造成的损伤较为严重，因此可以设定低延时保护。对于其它保护，例如，过压、欠压、过温、欠温保护等，由于其造成的影响较小，并且有时也可能存在误保护的情形，因此，可以设定高延时保护。相应的，如图1C所示，在图1B所示实施方式的基础上，支路1还包括：

连接在信号采样电路11与信号处理电路13之间的延时电路14；

延时电路14，用于将接收到的电信号经延时后传输给信号处理电路13。

其中，延时电路的电路结构可以有多种，例如，RC延时电路等。具体的，某目标回路对应的支路中，在电信号自信号采样电路11开始传输后，且在信号处理电路13接收到电信号之前，连接在信号采样电路11与信号处理电路13之间的延时电路14会对自身接收到的电信号进行延时传输，即将自身接收到的电信号经过一定的延时时间后传输至下一电路。

通过设定延时保护，既可避免因电信号在短时内大幅变化带来的不良影响，另外对于一些可以在短时内消除的触发条件，通过设定延时保护还可以避免误保护，保证电池使用的稳定性。

本实施例提供的基于升压泵的电池管理系统，包括针对不同目标回路的支路，以及与不同目标回路的支路连接的升压泵，具体的，该支路执行在监测到目标回路中的电信号满足预设的触发条件时，向升压泵发送触发信号，升压信号基于触发信号输出高压控制信号，以控制该目标回路的开关关断，从而切断该目标回路，实现对目标回路的保护和维护。可以理解，通过升压泵根据接收到的触发信号能够输出电压较高的控制信号，从而实现高压场景下的电池管理，并且本方案能够通过常规元器件实现，因此能够有效节省电池管理的成本。

具体的，如上述实施例所说的，不同的支路能够实现不同类型的电池管理。下面结合说明书附图对本方案提供的电池管理系统中不同目标回路对应的不同支路进行示例说明，可以理解，不同类型支路对应的实施方式可以单独实施也可以结合实施：

实际应用中，可以对电池进行短路保护。针对短路保护，在一种实施方式中，支路1可以包括短路保护支路，具体的，目标回路的短路保护支路用于监测该目标回路是否发生短路，并且，针对短路保护可以设定短时延保护。优选的，在图1C所示实施方式的基础上：

短路保护支路的信号处理电路为比较器，短路保护支路的信号放大电路的输出端与比较器的同相输入端连接；短路保护支路的延时电路为RC延时电路；

比较器，具体用于当检测到同相输入端接收的电信号高于反向输入端接收的基准信号时，向升压泵发送触发信号。

具体的，信号采样电路采集目标回路的电流信号，然后通过信号放大电路(例如，放大器U3A和U3C)把信号放大，再通过比较器将放大后的信号与预设的基准信号进行比较，如果信号超过基准信号就对外输出触发信号给升压泵，该触发信号可以为高电平信号，最后升压泵基于该触发信号完成将目标回路的开关关断。通过以上一系列流程达到短路保护的目的。本实施方式中，采用由硬件电路搭建的延时电路，能够适用于短路保护这种微秒(μs)级别的保护处理，在实现短路保护的基础上，进一步实现延时保护。

其中，延时保护的时间可以根据实际电路结构和保护需要设定。延时保护的时间也可以通过调整延时电路的数量来进行调整。优选的，在一种实施方式中，延时电路可以包括：

连接在信号放大电路和比较器之间的第一延时电路、以及连接在比较器和升压泵之间的第二延时电路；其中，

第一延时电路包括第一延时电阻和第一延时电容，第一延时电阻的一端与信号放大电路的输出端连接，第一延时电阻的另一端与第一延时电容的一端和比较器的同相输入端连接，第一延时电容的另一端接地；

第二延时电路包括第二延时电阻和第二延时电容，第二延时电阻的一端与比较器的输出端连接，第二延时电阻的另一端与第二延时电容的一端和升压泵连接，第二延时电容的另一端接地。

具体的，信号采样电路11采集目标回路的电流信号，然后通过信号放大电路12把信号放大，经第一延时电路延时传输给比较器与预设的基准信号进行比较，如果信号超过基准信号，比较器13对外输出触发信号，该触发信号经第二延时电路再次延时传输给升压泵2，最后升压泵2基于接收到的触发信号完成将目标回路的开关关断。本实施方式中通过设置多级延时，能够实现对延时时间的精确控制。

可以理解，支路中延时电路的数量可以为一个也可以为多个，具体的，在支路中设置多个延时电路可以实现多级延时。本实施方式，通过在短路保护支路上设置多级延时电路，便于调整延时时间，实现延时时间的精确控制，提高短路保护的可靠性。

进一步优选的，为了防止信号逆流产生的不利影响，还可以在比较器和第二延时电路之间连接第一二极管；其中，第一二极管的正极与比较器的输出端连接，第一二极管的负极与第二延时电阻的一端连接。

此外，针对短路保护，信号采样的方式也可以有多种。优选的，在前述与短路保护支路相关的任一实施方式的基础上，短路保护支路的信号采样电路11包括第一电阻和第二电阻；其中，

第一电阻串联在目标回路中；

第二电阻的一端与第一电阻先接收到目标回路中电信号的一端连接，第二电阻的另一端与信号放大电路的输入端连接。

具体的，不同目标回路中的电信号流向可能不同。以充电回路和放电回路为例，这两者的电信号流向相反。因此，本实施方式中，基于目标回路中电信号的流向确定第二电阻的连接位置，实现对目标回路中电信号的采样。

本实施方式中的信号采样电路，能够实现短路保护下的电信号采样，并且电路结构简单，集成度高。

需要说明的是，本实施例中的短路保护支路可以针对不同的目标回路进行设置。例如，可以设置电池充电回路对应的短路保护支路，在目标回路包括预充电回路时，预充电回路与电池充电回路对应的短路保护支路为同一短路保护支路。另外，还可以设置电池放电回路对应的短路保护支路，在不冲突的前提下，不同目标回路的不同类型的支路对应的实施方式可以单独实施也可以结合实施。

本实施例提供的电池管理系统，包括目标回路对应的短路保护支路，以及与短路保护支路连接的升压泵，具体的，某目标回路的短路保护支路执行在监测到目标回路中的电信号超过预设的基准信号时，向升压泵发送触发信号，升压信号基于触发信号输出高压控制信号，控制该目标回路的开关关断，从而切断该目标回路，实现对目标回路的短路保护，进而实现高压场景下的电池管理。

实际应用中，还可以对电池进行过流保护。针对过流欠流保护，在一种实施方式中，支路1可以包括过流保护支路，具体的，目标回路的过流保护支路用于监测该目标回路中的电流大小是否过大，并且，针对过流保护支路可以设定高延时保护，这里的高延时是相对短路保护的低延时来说的。优选的，在任一实施方式的基础上：

过流保护支路的信号处理电路为微处理器；

过流保护支路的信号采样电路包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻以及第一电容；第三电阻串联在目标回路中；第四电阻的一端连接第三电阻的一端；第五电阻的一端连接第三电阻的另一端；

过流保护支路的信号放大电路包括：第一信号放大电路和第二信号放大电路；第四电阻的另一端与第一信号放大电路的输入端和第一电容的一端连接；第五电阻的另一端与第二信号放大电路的输入端和第一电容的另一端连接；第一信号放大电路和第二信号放大电路的输出端与微处理器连接；

微处理器，具体用于根据第一信号放大电路和第二信号放大电路输出的电信号，当检测到目标回路中的电流大小超过预设的阈值时，向升压泵发送触发信号。

具体的，信号采样电路11采集第三电阻两端的电压，然后分别通过第一信号放大电路和第二信号放大电路将信号以一定的放大倍数放大后(为了匹配微处理器，放大后的信号不能超过微处理器的供电电压，例如，3.3V)，传输给微处理器；微处理器把两个放大后的信号的差值再除以第三电阻的电阻值就可得到目标回路的电流大小，具体的，差值的正负还可以标示电流的流向，以确定当前的目标回路，进而确定需要控制的开关。举例来说，如果微处理器计算出目标回路中的电流大小超过预设的阈值，则经过延时之后微处理器输出触发信号给升压泵，进而关断目标回路的开关，达到过流保护的目的。

其中，微处理器可以为单片机。基于上述原理，微处理器还可以控制预充电电路的导通和切断，以型号为BQ76200的升压泵举例来说：当需要进行预充电时，微处理器向升压泵的第8管脚(PCHG_EN管脚)发送导通触发信号，该导通触发信号可以为低电平信号，相应的，升压泵的第14管脚(PCHG管脚)会输出低电平信号，该低电平信号为高压信号，具体的，PCHG管脚与预充电回路的开关连接，从而控制预充电回路的开关打开，进行预充电。当需要关闭预充电时，微处理器则向升压泵的PCHG_EN管脚发出相反的切断触发信号，例如，一个高电平信号，从而控制预充电回路的开关关断，从而关闭预充电。本实施方式中，由于微处理器本身的信号处理即存在一定的延迟，因此，微处理器本身即可作为信号处理电路与延时电路的集成，采用微处理器，能够适用于充放电过流、充电过压、放电欠压、过温欠温等这种秒(s)级别的保护处理，能够采用较少的元件即可实现电路保护和延时保护，减小电池管理系统的体积。

需要说明的是，本实施例中的过流保护支路同样可以针对不同的目标回路进行设置。例如，可以设置电池充电回路对应的过流保护支路，还可以设置电池放电回路对应的过流保护支路，在一种实施方式中，电池充电回路和电池放电回路可以共用同一过流保护支路，以提高电路集成度，减小电池管理系统的体积。在不冲突的前提下，不同目标回路的不同类型的支路对应的实施方式可以单独实施也可以结合实施。

此外，基于微处理器，还能够实现对目标回路的充电过压、放电欠压、以及过温欠温保护。

针对过温欠温保护，前述的微处理器，还可以用于当检测到目标回路中的电芯温度超过预设的范围时，向所述升压泵发送触发信号。具体的，微处理器中可以集成有温度传感器，该温度传感器可以采集电池的电芯温度，微处理器根据采集获得的电芯温度，当该电芯温度超过一定的范围，例如，低于预设的温度下限值，或者高于预设的温度上限值时，向升压泵发送触发信号，以关断当前目标回路的开关。

实际应用中，各目标回路都可能存在过温欠温的问题，因此，当微处理器检测到电芯温度超出预设的范围时，可通过信号采样电路检测出当前的目标回路，例如，当前目标回路可以为电池充电回路、电池放电回路等，进而确定需要关断的开关。

通过本实施方式，能够实现高压场景下的过温欠温保护等电池管理，并且电路结构简单，成本较小。

另外，针对充电过压保护，由于过压问题仅存在于充电的情形，因此，相应的，目标回路包括电池充电回路。前述的微处理器U2，还可以用于当检测到充电回路中的电芯电压超过预设的上限阈值时，向所述升压泵发送触发信号。针对放电欠压保护，同样的，欠压问题仅存在于放电的情形，因此，相应的，目标回路包括电池放电回路。前述的微处理器，还可以用于当检测到放电回路中的电芯电压低于预设的下限阈值时，向所述升压泵发送触发信号。

通过本实施方式，能够实现高压场景下的充电过压保护、放电欠压保护等电池管理，并且电路结构简单，成本较小。

本实施例提供的电池管理系统，包括目标回路对应的过流保护支路，以及与过流保护支路连接的升压泵，具体的，某目标回路的过流保护支路执行在监测到目标回路中的电流大小超过一定阈值时，向升压泵发送触发信号，升压信号基于触发信号输出高压控制信号，控制该目标回路的开关关断，从而切断该目标回路，实现对目标回路的过流保护，进而实现高压场景下的电池管理。此外，基于本实施例的结构，还能够实现高压场景下的过温欠温、过压欠压等电池管理和维护。

总之，本申请基于升压泵，利用一些常规元件组成电池管理系统中针对不同目标回路的支路，该支路用于基于不同的电池管理保护进行相应监测，具体的，可以利用微处理器监视充放电过流、充电过压、放电欠压、过温欠温等高延时的保护功能。由于使用的是常规元件，整个方案的成本可以降低很多。并且本申请采用微处理器加硬件保护电路的架构，使用起来比较灵活，方便。此外，本申请中使用升压泵控制目标回路的开关，可以理解，基于本方案实现的电池管理所支持的最大电压通过借助升压泵的驱动能力，能够得到很大程度的提升，从而实现高压场景下的电池管理。

需要说明的是，本申请中用于实现不同类型电池管理的支路的具体结构可以有多种实施方式，本申请在此不对其进行限制，为了更详细直观的说明系统的运作流程，分别以BQ76200升压泵为基础搭建如图3A、图3B和图3C的实例说明：

具体的，如图3A所示，图3A为本申请提供的一种电池管理系统的电路结构图，该电池管理系统采用正极关断的方式。该电池管理系统包括比较器U3B所在的电池充电回路的短路保护支路和比较器U3D所在电池放电回路的短路保护支路、以及微处理器MCU所在的过流保护支路；所述短路保护支路和过流保护支路均与升压泵U1的输入端连接；

其中，R22为串联在主回路的检测电阻，U3A为充电短路信号的放大器，U3B为充电短路信号的比较器，U3C为放电短路信号的放大器，U3D为放电短路信号的比较器，U1为升压泵。当充电的时候电流由PACK+流经B+、B-最后到PACK-，由此可见在R22的左侧R20电阻上会产生一个电压信号，又由于R22的阻值一般较小，所以在R20上产生的电压也比较小，这是就需要利用U3A把信号放大(这个放大的倍数可以通过调整R11和R12的阻值来实现)，放大后的信号经过R14和C4组成的RC延时电路然后传递给比较器U3B，如果这个信号大于基准电压(图中为3.3V)，在U3B的第7脚就会产生一个高电平，再经过二极管D1和R13和C3组成的RC延时电路到达升压泵U1的第4管脚(CHG_EN管脚)，然后升压泵U1的第16脚(CHG)产生一个高压低电平进而把电池充电回路的开关Q2关掉。

上述电池充电回路的短路保护支路中，延时时间＝U3A动作的时间+R14和C4组成的RC延时+U3B动作的延时+R13和C3组成的RC延时+U1动作的延时。由于U3A动作的时间，U3B动作的延时，U1动作的延时这三个芯片的延时时间都很短基本可以忽略，所以电池充电回路的短路保护支路的延时基本上可以认为是两个RC电路产生的延时，这个延时时间可以通过调整RC的值来改变。同理放电的时候，电流由PACK+流经PACK-、B-最后到B+,这时电池放电回路对应的短路保护支路，即R21所在的支路执行类似上述步骤的流程，即当放电信号达到超过基准信号时控制电池放电回路的开关D3关断。

另外，针对微处理器MCU所在的过流保护支路进行示例说明：可以看出过流保护支路和短路保护支路的差别在于，短路保护支路的信号处理电路为比较器，而过流保护支路的信号处理电路为微处理器。下面，仍结合图3A阐述过流保护支路的信号处理流程：

如图3A，R22的两端的电压信号分别被信号放大电路U4A和U4B以一定的放大倍数放大(实际应用中，放大后的信号电压不能超过微处理器的供电电压3.3V)，然后由微处理器MCU采集这两个信号。微处理器MCU把采集到两个电压信号的差值除以R22的电阻值就可得到目标回路(例如，电池充电回路或电池放电回路)的电流，差值的正负标示电流的流向，即标示当前目标回路为电池充电回路还是电池放电回路。如果电流大小超过设定的阈值，则经过延时之后微处理器MCU输出一个低电平给升压泵，进而关断目标回路的开关，达到过流保护的目的。另外，在过压欠压保护和过温欠温保护中，电压，温度的监测也可由微处理器执行。

具体的，图3B为图3A提供的电池管理系统采用负极关断方式下的电路结构图，其中，图3B中各目标回路对应的支路与图3A一致，区别在于，图3B中电池充电回路的开关Q10和电池放电回路的开关Q11采用负极控制的方式，而图3A中电池充电回路的开关Q2、预充电回路的开关Q1和电池放电回路的开关Q3采用正极控制。图3C为图3A提供的电池管理系统采用充电接口和正极接口单独控制时的电路结构图，同样的，图3C中各目标回路对应的支路与图3A一致，区别在于，图3C中电池充电回路的开关Q4和预充电回路开关Q1对应的接口为专门的充电接口CHG，与电池放电回路的开关Q5对应的负极接口PACK-分别单独设置，而图3A中上述目标回路的开关共用同一负极接口PACK-。

本申请提供的基于升压泵的电池管理系统，包括针对不同目标回路的支路，以及与不同目标回路的支路连接的升压泵，具体的，该支路执行在监测到目标回路中的电信号满足预设的触发条件时，向升压泵发送触发信号，升压信号基于目标回路对应的支路发送的触发信号输出高压控制信号，该高压控制信号用于控制该目标回路的开关关断，从而切断该目标回路，实现对目标回路的保护和维护。可以理解，通过升压泵根据接收到的触发信号能够输出电压较高的控制信号，从而实现高压场景下的电池管理，并且本方案能够通过常规元器件实现，因此能够有效节省电池管理的成本。

本申请实施例还提供一种电池，该电池包括：如前述任一实施方式所述的电池管理系统；所述电池管理系统连接在所述电池的正负极和所述电池的正负接口之间。

本实施例提供的电池中，电池管理系统包括针对不同目标回路的支路，以及与不同目标回路的支路连接的升压泵，具体的，该支路执行在监测到目标回路中的电信号满足预设的触发条件时，向升压泵发送触发信号，升压信号基于目标回路对应的支路发送的触发信号输出高压控制信号，该高压控制信号用于控制该目标回路的开关关断，从而切断该目标回路，实现对目标回路的保护和维护。可以理解，通过升压泵根据接收到的触发信号能够输出电压较高的控制信号，从而实现高压场景下的电池管理，并且本方案能够通过常规元器件实现，因此能够有效节省电池管理的成本。

Claims (22)

1.一种基于升压泵的电池管理系统，其特征在于，包括：目标回路对应的支路、以及与所述支路连接的升压泵；其中，

所述支路连接在所述目标回路与所述升压泵之间连接，所述升压泵的输出端与所述目标回路的开关连接；

所述目标回路对应的支路，用于监测所述目标回路中的电信号，当所述目标回路中的电信号满足预设的触发条件时，向所述升压泵发送触发信号；

所述升压泵，用于根据所述触发信号输出高压控制信号，所述高压控制信号用于控制所述目标回路的开关关断。

2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述支路包括：信号采样电路、信号放大电路、以及信号处理电路；其中，

所述信号采样电路连接在所述目标回路与所述信号放大电路的输入端之间，所述信号放大电路的输出端与所述信号处理电路的输入端连接，所述信号处理电路的输出端与所述升压泵连接；

所述信号采样电路，用于对目标回路中的电信号进行采样；

所述信号放大电路，用于对信号采样电路采样的电信号进行放大，并将放大后的电信号输出给所述信号处理电路；

所述信号处理电路，用于当检测到接收到的电信号满足预设的触发条件时，向所述升压泵发送所述触发信号。

3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述支路还包括：连接在所述信号采样电路与所述信号处理电路之间的延时电路；

所述延时电路，用于将接收到的电信号经延时后传输给所述信号处理电路。

4.根据权利要求3所述的电池管理系统，其特征在于，所述支路包括短路保护支路。

5.根据权利要求4所述的电池管理系统，其特征在于，所述短路保护支路的信号处理电路为比较器，所述短路保护支路的信号放大电路的输出端与所述比较器的同相输入端连接；所述短路保护支路的延时电路为RC延时电路；

所述比较器，具体用于当检测到同相输入端接收的电信号高于反向输入端接收的基准信号时，向所述升压泵发送触发信号。

6.根据权利要求5所述的电池管理系统，其特征在于，所述延时电路包括：连接在所述信号放大电路和所述比较器之间的第一延时电路、以及连接在所述比较器和所述升压泵之间的第二延时电路；其中，

所述第一延时电路包括第一延时电阻和第一延时电容，所述第一延时电阻的一端与所述信号放大电路的输出端连接，所述第一延时电阻的另一端与所述第一延时电容的一端和所述比较器的同相输入端连接，所述第一延时电容的另一端接地；

所述第二延时电路包括第二延时电阻和第二延时电容，所述第二延时电阻的一端与所述比较器的输出端连接，所述第二延时电阻的另一端与所述第二延时电容的一端和所述升压泵连接，所述第二延时电容的另一端接地。

7.根据权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于，所述比较器与所述第二延时电路之间还连接有第一二极管；其中，

所述第一二极管的正极与所述比较器的输出端连接，所述第一二极管的负极与所述第二延时电阻的一端连接。

8.根据权利要求4所述的电池管理系统，其特征在于，所述短路保护支路的信号采样电路包括第一电阻和第二电阻；其中，

所述第一电阻串联在所述目标回路中；

所述第二电阻的一端与所述第一电阻先接收到目标回路中电信号的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述信号放大电路的输入端连接。

9.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述支路包括过流保护支路。

10.根据权利要求9所述的电池管理系统，其特征在于，所述过流保护支路的信号处理电路为微处理器；

所述过流保护支路的信号采样电路包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻以及第一电容；所述第三电阻串联在所述目标回路中；所述第四电阻的一端连接所述第三电阻的一端；所述第五电阻的一端连接所述第三电阻的另一端；

所述过流保护支路的信号放大电路包括第一信号放大电路和第二信号放大电路；所述第四电阻的另一端与所述第一信号放大电路的输入端和所述第一电容的一端连接；所述第五电阻的另一端与所述第二信号放大电路的输入端和所述第一电容的另一端连接；所述第一信号放大电路和所述第二信号放大电路的输出端与所述微处理器连接；

所述微处理器，具体用于根据所述第一信号放大电路和所述第二信号放大电路输出的电信号，当检测到所述目标回路中的电流大小超过预设的阈值时，向所述升压泵发送触发信号。

11.根据权利要求10所述的电池管理系统，其特征在于，

所述微处理器，还用于当检测到目标回路中的电芯温度超过预设的范围时，向所述升压泵发送触发信号。

12.根据权利要求10所述的电池管理系统，其特征在于，

所述目标回路包括电池充电回路；所述微处理器，还用于当检测到充电回路中的电芯电压超过预设的上限阈值时，向所述升压泵发送触发信号；和/或，

所述目标回路包括电池放电回路；所述微处理器，还用于当检测到放电回路中的电芯电压低于预设的下限阈值时，向所述升压泵发送触发信号。

13.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述目标回路包括电池放电回路；所述电池放电回路的开关包括：第一NMOS管、第一放电电阻、第二放电电阻、第三放电电阻和第一稳压二极管；

所述第一放电电阻的一端与所述升压泵连接，所述第一放电电阻的另一端与所述第二放电电阻的一端、所述第三放电电阻的一端以及所述第一稳压二极管的负极连接；

所述第一NMOS管的栅极与所述第二放电电阻的另一端连接，所述第一NMOS管的源极与所述第三放电电阻的另一端、所述第一稳压二极管的正极以及电池的正极接口连接，所述第一NMOS管的漏极与电池正极连接。

14.根据权利要求13所述的电池管理系统，其特征在于，所述目标回路还包括电池充电回路，所述电池放电回路的开关与电池正极B+之间连接有所述电池充电回路的开关；所述电池充电回路的开关包括：第二NMOS管、第一充电电阻、第二充电电阻和第三充电电阻；

所述第一充电电阻的一端与所述升压泵连接，所述第一充电电阻的另一端与所述第二充电电阻和所述第三充电电阻的一端连接；

所述第二NMOS管的栅极与所述第二充电电阻的另一端连接，所述第二NMOS管的源极与所述第三充电电阻的另一端和电池正极连接，所述第二NMOS管的漏极与所述第一NMOS管的漏极连接。

15.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述目标回路还包括电池充电回路；所述电池充电回路的开关包括：第三NMOS管、第四充电电阻、第五充电电阻和第六充电电阻；

所述第四充电电阻的一端与所述升压泵连接，所述第四充电电阻的另一端与所述第五充电电阻和所述第六充电电阻的一端连接；

所述第三NMOS管的栅极与所述第五充电电阻的另一端连接，所述第三NMOS管的源极与所述第六充电电阻的另一端和电池正极连接，所述第三NMOS管的漏极与充电接口连接。

16.根据权利要求14所述的电池管理系统，其特征在于，所述目标回路还包括预充电回路，所述预充电回路与所述电池充电回路对应同一支路；所述预充电回路的开关包括：第一PMOS管、第一预充电电阻、第二预充电电阻和第三预充电电阻；

所述第一预充电电阻的一端与所述升压泵连接；

所述第一PMOS管的栅极与所述第一预充电电阻的另一端和所述第二预充电电阻的一端连接，所述第一PMOS管的源极与所述第一NMOS管的漏极和所述第二预充电电阻的另一端连接，所述第一PMOS管的漏极与所述第三预充电电阻的一端连接；

所述第三预充电电阻的另一端与所述电池充电回路的开关中NMOS管的源极连接。

17.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述目标回路包括电池放电回路；所述电池放电回路的开关包括：第四NMOS管和第四放电电阻；

所述第四NMOS管的栅极与所述升压泵和所述第四放电电阻的一端连接，所述第四NMOS管的源极与电池负极和所述第四放电电阻的另一端连接，所述第四NMOS管的漏极与电池的负极接口连接。

18.根据权利要求17所述的电池管理系统，其特征在于，所述目标回路还包括电池充电回路；所述电池放电回路的开关与所述负极接口之间连接有电池充电回路的开关；所述电池充电回路的开关包括：第五NMOS管、第六NMOS管、第七充电电阻、第八充电电阻、第九充电电阻、第二二极管和第二稳压管；

所述第六NMOS管的栅极接地，所述第六NMOS管的源极与所述第七充电电阻的一端连接；所述第六NMOS管的漏极与所述升压泵连接；所述第七充电电阻的另一端与所述第八充电电阻的一端和所述第二二极管的正极连接；

所述第八充电电阻的另一端与所述第九充电电阻的一端、所述第二二极管的负极以及所述第二稳压管的负极连接；

所述第五NMOS管的栅极与所述第八充电电阻的另一端连接，所述第五NMOS管的源极与所述第九充电电阻的另一端、所述第二稳压管的正极以及电池的负极接口连接，所述第五NMOS管的漏极与第四NMOS管的漏极连接。

19.根据权利要求1-18中任一项所述的电池管理系统，其特征在于，电池的正极接口和负极接口之间连接有第三二极管；

所述第三二极管的正极与负极接口连接，所述第三二极管的负极与正极接口连接。

20.根据权利要求1-18中任一项所述的电池管理系统，其特征在于，所述系统还包括：第六电阻和第二电容；

所述第六电阻的一端与所述第二电容的一端和所述升压泵连接，所述第六电阻的另一端与电池的正极接口连接；

所述第二电容的另一端接地。

21.根据权利要求1-18中任一项所述的电池管理系统，其特征在于，所述目标回路的开关有多个，且所述目标回路的多个开关并联。

22.一种电池，其特征在于，包括：如权利要求1-21中任一项所述的电池管理系统；

所述电池管理系统连接在所述电池的正负极和所述电池的正负接口之间。