CN215498732U - 开关模块、电池管理系统、电池包及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电池领域，公开一种开关模块、电池管理系统、电池包及用电装置。开关模块包括第一开关电路、电压转换电路、第二开关电路、控制器、第一端口及第二端口，第一开关电路分别与第一端口和第二端口连接，电压转换电路分别与控制器、第一端口及第二开关电路连接，电压转换电路根据控制器输出的第一控制信号，处理第一端口的电压，第二开关电路分别与控制器及第一开关电路连接，控制器控制第二开关电路的导通与关断，以控制第一开关电路的导通与关断。由于在导通第一开关电路时，提供给第一开关电路的驱动电压可调，因此，其能够灵活改变驱动第一开关电路的驱动能力。

Description

开关模块、电池管理系统、电池包及用电装置

技术领域

本申请实施例涉及电池领域，特别是涉及一种开关模块、电池管理系统、电池包及用电装置。

背景技术

目前，为了控制电池的输入输出，一般通过在电池正极与外接端口之间串接PMOS(P-Metal-Oxide-Semiconductor，P型金属-氧化物-半导体)或NMOS(N-Metal-Oxide-Semiconductor，N型金属-氧化物-半导体)，然后通过一个驱动控制模块控制PMOS或NMOS的导通与关断以实现电池的输入输出。

驱动控制模块基本上采用的都是专用集成芯片或带隔离电源的驱动模块，采用专用集成芯片时，驱动能力会受到专用集成芯片内部电路的制约，拓展不便，成本也比较高，而带隔离电源的驱动模块不仅成本高，而且体积也比较大，适用范围较窄。

实用新型内容

本申请实施例提供一种开关模块及电池，能够改善相关技术中驱动能力受限、成本高或体积大的技术问题。

本申请实施例为改善相关技术问题提供了如下技术方案：

在第一方面，本申请实施例提供一种开关模块，包括第一开关电路、电压转换电路、第二开关电路、控制器、第一端口、第二端口，所述第一开关电路分别与所述第一端口和所述第二端口连接，所述电压转换电路分别与所述控制器、所述第一端口和所述第二开关电路连接，所述电压转换电路用于根据所述控制器输出的第一控制信号，处理所述第一端口的电压，所述第二开关电路分别与所述控制器及所述第一开关电路连接，所述第二开关电路用于在所述控制器的控制下导通或关断，以控制所述所述第一开关电路的导通与关断。

其中，所述第二开关电路导通时，所述电压转换电路与所述第一开关电路连接，以通过所述电压转换电路输出的电压导通所述第一开关电路，所述第二开关电路断开时，所述电压转换电路与所述第一开关电路断开连接，此时，可使得所述第一开关电路关断。

在一种可选的实施方式中，所述第一开关电路包括第六NMOS管及第七NMOS管，所述第六NMOS管的源极与所述第一端口连接，所述第六NMOS管的漏极与所述第七NMOS管的漏极连接，所述第七NMOS管的源极与所述第二端口连接，所述第六NMOS管的栅极及所述第七NMOS管的栅极均与所述第二开关电路连接。

在一种可选的实施方式中，所述第一开关电路还包括第一稳压二极管、第二稳压二极管、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻及第二十六电阻，所述第一稳压二极管的阳极分别与所述第二十三电阻的一端及所述第六NMOS管的源极连接，所述第二十四电阻的一端与所述第六NMOS管的栅极连接，所述第一稳压二极管的阴极、所述第二十三电阻的另一端及所述第二十四电阻的另一端均与所述第二开关电路连接，所述第二稳压二极管的阳极分别与所述第二十五电阻的一端及所述第七NMOS管的源极连接，所述第二十六电阻的一端与所述第七NMOS管的栅极连接，所述第二稳压二极管的阴极、所述第二十五电阻的另一端及所述第二十六电阻的另一端均与所述第二开关电路连接。

在一种可选的实施方式中，所述第二开关电路包括第三NMOS管、第四NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第三二极管、第四二极管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻及第十四电阻，所述第五电阻的一端与所述控制器连接，所述第五电阻的另一端分别与所述第六电阻的一端及所述第三NMOS管的栅极连接，所述第六电阻的另一端及所述第三NMOS管的源极接地，所述第三NMOS管的漏极与所述第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端分别与所述第八电阻的一端及所述第一PMOS管的栅极连接，所述第八电阻的另一端分别与所述第一PMOS管的源极及所述第三二极管的阴极连接，所述第三二极管的阳极分别与所述电压转换电路及所述第四二极管的阳极连接，所述第一PMOS管的漏极与所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端与所述第一开关电路连接，所述第十电阻的一端与所述控制器连接，所述第十电阻的另一端分别与所述第十一电阻的一端及所述第四NMOS管的栅极连接，所述第十一电阻的另一端及所述第四NMOS管的源极接地，所述第四NMOS管的漏极与所述第十二电阻的一端连接，所述第十二电阻的另一端分别与所述第十三电阻的一端及所述第二PMOS管的栅极连接，所述第十三电阻的另一端分别与所述第二PMOS管的源极及所述第四二极管的阴极连接，所述第二PMOS管的漏极与所述第十四电阻的一端连接，所述第十四电阻的另一端与所述第一开关电路连接。

在一种可选的实施方式中，所述第二开关电路包括第三PMOS管、第五NMOS管、第五二极管、第六二极管、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻及第二十电阻，所述第十五电阻的一端与所述控制器连接，所述第十五电阻的另一端分别与所述第十六电阻的一端及所述第五NMOS管的栅极连接，所述第十六电阻的另一端及所述第五NMOS管的源极接地，所述第五NMOS管的漏极与所述第十七电阻的一端连接，所述第十七电阻的另一端分别与所述第十八电阻的一端及所述第三PMOS管的栅极连接，所述第十八电阻的另一端及所述第三PMOS管的源极均与所述电压转换电路连接，所述第三PMOS管的漏极分别与所述第五二极管的阳极及所述第六二极管的阳极连接，所述第五二极管的阴极与所述第十九电阻的一端连接，所述第十九电阻的另一端与所述第一开关电路连接，所述第六二极管的阴极与所述第二十电阻的一端连接，所述第二十电阻的另一端与所述第一开关电路连接。

在一种可选的实施方式中，所述电压转换电路包括升压单元，所述升压单元分别与所述控制器、所述第一端口和所述第二开关电路连接，所述升压单元用于根据所述第一控制信号，对所述第一端口的电压进行升压处理。

在一种可选的实施方式中，所述升压单元基于电荷泵电路、BOOST升压电路等。

在一种可选的实施方式中，所述第一控制信号为PWM控制信号。

在一种可选的实施方式中，所述电压转换电路还包括电压反馈单元，所述电压反馈单元分别与所述升压单元及所述控制器连接，所述电压反馈单元用于将所述升压单元的输出端电压反馈给所述控制器，以使所述控制器在所述升压单元的输出端电压大于预设电压阈值时，向所述第二开关电路输出第二控制信号，以导通所述第二开关电路。

在一种可选的实施方式中，所述第二控制信号为低电平信号或高电平信号。

在一种可选的实施方式中，所述预设电压阈值可以设置成与第一开关电路的驱动电压一致，也可以设置成略大于或略小于第一开关电路的驱动电压。

在一种可选的实施方式中，所述升压单元包括第一NMOS管、第二NMOS管、PNP三极管、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻，所述第一电阻的一端与所述控制器连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端及所述第一NMOS管的栅极连接，所述第一NMOS管的源极及所述第二电阻的另一端接地，所述第一NMOS管的漏极分别与所述第三电阻的一端、所述第二NMOS管的栅极及所述PNP三极管的基极连接，所述第二NMOS管的漏极及所述第三电阻的另一端被施加第一电压，所述第二NMOS管的源极分别与所述PNP三极管的发射极及所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端分别与所述第一二极管的阴极及所述第二二极管的阳极连接，所述第一二极管的阳极与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第一端口连接，所述第二二极管的阴极分别与所述第二电容的一端及所述第二开关电路连接，所述第二电容的另一端及所述PNP三极管的集电极接地。

在一种可选的实施方式中，所述电压反馈单元包括第二十一电阻及第二十二电阻，所述第二十一电阻的一端与所述升压单元连接，所述第二十一电阻的另一端分别与所述第二十二电阻的一端及所述控制器连接，所述第二十二电阻的另一端接地。

在一种可选的实施方式中，还包括状态反馈电路，所述状态反馈电路用于反馈所述第一开关电路的开关状态，所述状态反馈电路包括第二十七电阻及第二十八电阻，所述第二十七电阻的一端分别与所述第一开关电路及所述第二端口连接，所述第二十七电阻的另一端分别与所述第二十八电阻的一端及所述控制器连接，所述第二十八电阻的另一端接地。

在第二方面，本申请实施例还提供了一种电池管理系统，包括如上所述的开关模块以及外接端口，所述外接端口与所述开关模块的第二端口连接。

在第三方面，本申请实施例还提供了一种电池包，包括如上所述的电池管理系统以及电池单元，所述电池单元的正极与所述电池管理系统中的开关模块的第一端口连接。

在第四方面，本申请实施例还提供了一种用电装置，包括如上所述的电池包以及负载，所述电池包用于为所述负载供电。

本申请实施例的有益效果包括：提供一种开关模块、电池管理系统、电池包及用电装置。开关模块包括第一开关电路、电压转换电路、第二开关电路、控制器、第一端口及第二端口，第一开关电路分别与第一端口和第二端口连接，电压转换电路分别与控制器、第一端口及第二开关电路连接，电压转换电路根据控制器输出的第一控制信号，处理第一端口的电压，第二开关电路分别与控制器及第一开关电路连接，控制器控制第二开关电路的导通与关断，以控制第一开关电路的导通与关断。由于在导通第一开关电路时，提供给第一开关电路的驱动电压可调，因此，其能够灵活改变驱动第一开关电路的驱动能力。

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仅作为示例性说明，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是本申请实施例提供一种用电装置的结构示意图；

图2是图1中提供一种电池包的结构示意图；

图3是图2中提供一种电池管理系统的结构示意图；

图4是图3中提供一种开关模块的原理框图；

图5是图3中提供另一种开关模块的原理框图；

图6是图4或图5中提供一种电压转换电路的结构示意图；

图7是本申请实施例提供一种开关模块的电路结构示意图；

图8是本申请实施例提供另一种开关模块的电路结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施方式，对本申请进行更详细的说明。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，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“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。

此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供一种用电装置1000的结构示意图。如图1所示，用电装置1000包括电池包100及负载200。电池包100可为负载200供电，以使得用电装置1000能够进行工作。其中，用电装置1000可以为任意可使用电池供电的装置或设备，例如无人飞行器、储能产品、电动车、电动工具，以及等等。

具体地，如图2所示，电池包100包括电池管理系统10及电池单元20，电池管理系统10与电池单元20可通过CAN总线连接。

电池包100相当于一个储能系统，电池单元20作为该储能系统的能量储存单元，其中，电池单元20可以由多个电池所组成，电池单元20被配置为将电池各种实时的运行状态信息，例如电池电压、电流、温度、保护量等等，通过CAN总线上传至电池管理系统10，并且接收来自电池管理系统10的控制指令。电池管理系统10配置为接收并监测来自电池单元20各种实时的运行状态信息，并将这些信息传递至外部，或者，将这些信息进行处理以评估电池单元20的状态以及进行对电池进行安全保护等等。

在一些实施例中，如图3所示，电池管理系统10包括开关模块11和外接端口12。

开关模块11包括第一端口11A和第二端口11B，第一端口11A与电池单元20的正极连接，第二端口11B与外接端口12连接，外接端口12还与负载200连接，开关模块11可导通或断开电池单元20为负载200供电的回路。

请参阅图4，如图4所示，开关模块11还包括第一开关电路111、电压转换电路112、第二开关电路113及控制器114。

第一端口11A与电池单元20的正极连接，当第一端口11A与电池单元20的正极连接时，第一端口11A可被施加电池单元20的正极电压B+(即第一端口11A的电压，下面关于“第一端口11A的电压B+”的描述均以电池单元20的正极电压B+为例)。

第二端口11B与电池管理系统10的外接端口12连接。

第一开关电路111分别与第一端口11A及第二端口11B连接，可导通或断开第一端口11A与第二端口11B之间的连接。第一开关电路111导通时，电池单元20的正极电压可通过第一开关电路111输出给外接端口12，然后外接端口12将电池单元20的正极电压传输到负载200。

电压转换电路112分别与控制器114、第一端口11A以及第二开关电路113连接，电压转换电路112可根据控制器114输出的第一控制信号，对第一端口11A的电压B+进行处理。

第二开关电路113分别与控制器114及第一开关电路111连接，控制器114可向第二开关电路113输出控制信号，以控制第二开关电路113导通或关断。

在第二开关电路导通时，电压转换电路112与第一开关电路111连接，此时，通过经过处理后的第一端口11A的电压B+提供给第一开关电路111，以导通第一开关电路111；在第二开关电路关断时，电压转换电路112与第一开关电路断开连接，此时，第一开关电路111由于未得到驱动电压而关断。

控制器114可以为任意通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、单片机、ARM(Acorn RISC Machine)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。还有，控制器114还可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。控制器114也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP和/或任何其它这种配置。

在一些实施例中，如图5所示，开关模块11还包括状态反馈电路115。状态反馈电路115分别与第二端口11B和控制器114连接，状态反馈电路115用来检测第二端口11B的电压，控制器114根据第二端口11B的电压判断第一开关电路111的工作状态，第一开关电路111的工作状态包括正常导通状态、异常导通状态、正常关断状态和异常关断状态。

具体地，如图7所示，状态反馈电路115包括第二十七电阻R27及第二十八电阻R28。

第二十七电阻R27的一端与第二端口11B连接，第二十七电阻R27的另一端分别与第二十八电阻R28的一端及控制器114的控制引脚C连接，第二十八电阻R28的另一端接地。

在本实施例中，状态反馈电路115可通过检测第二端口11B的电压并将该电压反馈给控制器114，从而方便控制器114根据该电压判断第一开关电路的111的开关状态，当获取到该电压指示第一开关电路111的开关状态为异常状态时，控制器114将作关断处理。例如，当执行导通第一开关电路111的操作时，若第一开关电路111驱动成功，第二端口11B的电压几乎等于第一端口11A的电压B+，而当第二端口11B与第一端口11A的电压B+差异较大时，可认为第一开关电路111未能驱动成功，此时，控制器114控制第二开关电路113关断。

在一些实施例中，如图6所示，电压转换电路112包括升压单元1121及电压反馈单元1122。

升压单元1121分别与控制器114、第一端口11A和第二开关电路113连接，升压单元1121与第二开关电路113的连接节点为11C，升压单元1121用于根据第一控制器信号，对第一端口11A的电压B+进行升压处理，以在连接节点11C处得到可驱动第一开关电路111导通的驱动电压。

电压反馈单元1122分别与升压单元1121及控制器114连接，电压反馈单元1122可将升压单元1121的输出端(连接节点11C)电压反馈给控制器114，控制器114将该反馈过来的电压与预设电压阈值进行比较，在该反馈过来的电压小于预设电压阈值时，控制器114调整输出给升压单元1121的第一控制信号(例如调整输出给升压单元1121的PWM控制信号的占空比)，以抬升升压单元1121的输出端电压。在升压单元1121的输出端电压大于预设电压阈值时，向第二开关电路113输出第二控制信号，以导通第二开关电路113，进而导通升压单元1121与第一开关电路111之间的连接，此时，将升压单元1121将已达到预设电压阈值的电压提供给第一开关电路111，以可靠地导通第一开关电路111。

在本实施例中，只有当升压单元1121对第一端口11A的电压B+进行升压的电压大于预设电压阈值时，才将该电压提供给第一开关电路111，确保第一开关电路111能够可靠导通，避免出现第一开关电路111的驱动电压不足造成的异常或不安全导通的情况。并且，通过根据实际需求设置预设电压阈值，可使得提供给第一开关电路111的驱动电压时可调的，进而可灵活调整驱动第一开关电路111的驱动能力，拓展性强。

具体地，如图7所示，升压单元1121包括第一NMOS管NM1、第二NMOS管NM2、PNP三极管Q1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3及第四电阻R4。

第一电阻R1的一端与控制器114的控制引脚A连接，第一电阻R1的另一端分别与第二电阻R2的一端及第一NMOS管NM1的栅极连接，第一NMOS管NM1的源极及第二电阻R2的另一端接地，第一NMOS管NM1的漏极分别与第三电阻R3的一端、第二NMOS管NM2的栅极及PNP三极管Q1的基极连接，第二NMOS管NM2的漏极及第三电阻R3的另一端被施加第一电压V1，第二NMOS管NM2的源极分别与PNP三极管Q1的发射极及第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端分别与第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阳极连接，第一二极管D1的阳极与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端与第一端口11A连接，第二二极管D2的阴极分别与第二电容C2的一端及第二开关电路113连接，第二电容C2的另一端及PNP三极管Q1的集电极接地。

在本实施例中，进行升压时，控制器114的控制引脚A输出PWM信号，当PWM信号为高电平时，第一NMOS管NM1导通，第二NMOS管NM2关断，从而PNP三极管Q1导通，第一端口11A的电压B+给第一电容C1充电；当PWM信号为低电平时，第一NMOS管NM1关断，PNP三极管Q1关断，第二NMOS管NM2导通，于是，第一电容C1、第一二极管D1及第二二极管D2连接节点11C处的电压相当于在第一端口11A的电压B+的基础上加上第一电压V1的值，即V1+V_B+，可以理解的是，第一电压V1决定了对第一端口11A的电压B+进行升压的升压幅度，于是，对第一端口11A的电压B+完成升压后，连接节点11C处的电压近似等于V1+V_B+，此时，若该电压大于预设电压阈值，控制器114控制第二开关电路113导通，以将该电压作为驱动电压提供给第一开关电路111，从而导通第一开关电路111。

其中，第二NMOS管NM2与PNP三极管Q1为高频互补开关，升压时与第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电容C2一起构成升压整流结构。

因此，本实施例将第一电压V1作为参考电压，通过调整该参考电压V1的值，可以灵活调整提供给第一开关电路111的驱动电压，从而方便调整驱动第一开关电路111的驱动能力，以便拓展。

如图7所示，电压反馈单元1122包括第二十一电阻R21及第二十二电阻R22。

第二十一电阻R21的一端与驱动电压输出节点11C连接，第二十一电阻R21的另一端分别与第二十二电阻R22的一端及控制器114的控制引脚B连接，第二十二电阻R22的另一端接地。

通过利用第二十一电阻R21与第二十二电阻R22连接点处的电压实时反馈给控制器114，以便控制器114获取升压单元1121输出的电压大小，并根据该电压大小，向第一NMOS管NM1输出PWM控制信号，以反馈地调整升压单元1121输出的电压。

在一些实施例中，如图7所示，第一开关电路111包括第六NMOS管NM6及第七NMOS管NM7。

第六NMOS管NM6的源极与第一端口11A连接，第六NMOS管NM6的漏极与第七NMOS管NM7的漏极连接，第七NMOS管NM7的源极与第二端口11B连接，第六NMOS管NM6的栅极及第七NMOS管NM7的栅极均与第二开关电路113连接。

其中，第六NMOS管NM6作为充电MOS管，第七NMOS管NM7作为放电MOS管。

在电池单元20正常进行充放电时，第六NMOS管NM6和第七NMOS管NM7需要同时导通，然而，当电池单元20出现过放电时，需要执行放电保护，此时，需要关断放电MOS管(第七NMOS管NM7)并且维持充电MOS管(第六NMOS管NM6)的导通，于是，此时可以对电池单元20充电(充电电流可以流经第七NMOS管NM7的体二极管和第六NMOS管NM6)；当电池单元20出现过充电时，需要执行充电保护，此时，需要关断充电MOS管(第六NMOS管NM6)，并且维持放电MOS管(第七NMOS管NM7)的导通，于是，此时电池单元20可以放电(放电电流流经第六NMOS管NM6的体二极管和第七NMOS管NM7)。因此，需要单独对第六NMOS管NM6和第七NMOS管NM7的导通与关断进行控制。当然，取决于不同应用和设计需要，在电池单元20出现过充电或过放电时，可以控制第六NMOS管NM6和第七NMOS管NM7同时关断。

为了控制升压单元1121输出的电压传输到第六NMOS管NM6的栅极和第七NMOS管NM7的栅极，以对第六NMOS管NM6和第七NMOS管NM7的导通与关断进行同步控制，在一些实施例中，如图7所示，第二开关电路113包括第三PMOS管PM3、第五NMOS管NM5、第五二极管D5、第六二极管D6、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19及第二十电阻R20。

第十五电阻R15的一端与控制器114的控制引脚D连接，第十五电阻R15的另一端分别与第十六电阻R16的一端及第五NMOS管NM5的栅极连接，第十六电阻R16的另一端及第五NMOS管NM5的源极接地，第五NMOS管NM5的漏极与第十七电阻R17的一端连接，第十七电阻R17的另一端分别与第十八电阻R18的一端及第三PMOS管PM3的栅极连接，第十八电阻R18的另一端及第三PMOS管PM3的源极均与电压转换电路112连接，第三PMOS管PM3的漏极分别与第五二极管D5的阳极及第六二极管D6的阳极连接，第五二极管D5的阴极与第十九电阻R19的一端连接，第十九电阻R19的另一端与第六NMOS管NM6的栅极连接，第六二极管D6的阴极与第二十电阻R20的一端连接，第二十电阻R20的另一端与第七NMOS管NM7的栅极连接。

在本实施例中，当控制器114的控制引脚D输出高电平时，第五NMOS管NM5导通，从而第三PMOS管PM3导通，以将电压转换电路112输出的电压(连接节点11C处的电压)传输到第六NMOS管NM6的栅极和第七NMOS管NM7的栅极；当控制器114的控制引脚D输出低电平时，第五NMOS管NM5关断，从而第三PMOS管PM3关断，以断开连接节点11C与第六NMOS管NM6的栅极和第七NMOS管NM7的栅极的连接。

因此，本实施例中第二开关电路113可根据控制器114输出的控制信号来同步控制驱动电压传输到第六NMOS管NM6的栅极和第七NMOS管NM7的栅极，进而控制第六NMOS管NM6与第七NMOS管NM7的导通与关断。

与图7所示的实施例不同的是，图8所示的实施例能够单独地对第六NMOS管NM6和第七NMOS管NM7的导通与关断进行控制，例如控制第六NMOS管NM6导通的同时控制第七NMOS管NM7关断，或者，控制第七NMOS管NM7导通的同时控制第六NMOS管NM6关断，以控制两个方向的电流，具体地，如图8所示，第二开关电路113包括第三NMOS管NM3、第四NMOS管NM4、第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13及第十四电阻R14。

通过第三NMOS管NM3、第一PMOS管PM1、第三二极管D3、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9来控制驱动电压输出节点11C的电压传输到第六NMOS管NM6。

第五电阻R5的一端与控制器114的控制引脚E连接，第五电阻R5的另一端分别与第六电阻R6的一端及第三NMOS管NM3的栅极连接，第六电阻R6的另一端及第三NMOS管NM3的源极接地，第三NMOS管NM3的漏极与第七电阻R7的一端连接，第七电阻R7的另一端分别与第八电阻R8的一端及第一PMOS管PM1的栅极连接，第八电阻R8的另一端分别与第一PMOS管PM1的源极及第三二极管D3的阴极连接，第三二极管D3的阳极分别与电压转换电路112及第四二极管D4的阳极连接，第一PMOS管PM1的漏极与第九电阻R9的一端连接，第九电阻R9的另一端与第六NMOS管NM6的栅极连接。

此处，当控制器114的控制引脚E输出高电平时，第三NMOS管NM3导通，从而第一PMOS管PM1导通，进而导通电压转换电路112的输出端(连接节点11C)与第六NMOS管NM6的栅极之间的连接；当控制器114的控制引脚E输出低电平时，第三NMOS管NM3关断，从而第一PMOS管PM1关断，进而断开连接节点11C与第六NMOS管NM6的栅极之间的连接。

通过第四NMOS管PM4、第二PMOS管PM2、第四二极管D4、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13及第十四电阻R14来控制电压转换电路112输出的电压传输到第七NMOS管NM7。

第十电阻R10的一端与控制器114的控制引脚F连接，第十电阻R10的另一端分别与所述第十一电阻R11的一端及第四NMOS管NM4的栅极连接，第十一电阻R11的另一端及第四NMOS管NM4的源极接地，第四NMOS管NM4的漏极与第十二电阻R12的一端连接，第十二电阻R12的另一端分别与第十三电阻R13的一端及第二PMOS管PM2的栅极连接，第十三电阻R13的另一端分别与第二PMOS管PM2的源极及第四二极管D4的阴极连接，第二PMOS管PM2的漏极与第十四电阻R14的一端连接，第十四电阻R14的另一端与第七NMOS管NM7的栅极连接。

此处，当控制器114的控制引脚F输出高电平时，第四NMOS管NM4导通，从而第二PMOS管PM2导通；当控制器14的控制引脚F输出低电平时，第四NMOS管NM4关断，从而第二PMOS管PM2关断。

因此，图8所示的实施例能够实现单独地对第六NMOS管NM6和第七NMOS管NM7的导通与关断进行控制，因而可控制两个方向(充电电流方向和放电电流方向)电流。

为了对第六NMOS管NM6和第七NMOS管NM7进行保护，在一些实施例中，如图7或图8所示，第一开关电路11还包括第一稳压二极管Z1、第二稳压二极管Z2、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25及第二十六电阻R26。

第一稳压二极管Z1的阳极分别与第二十三电阻R23的一端及第六NMOS管NM6的源极连接，第二十四电阻R24的一端与第六NMOS管NM6的栅极连接，第一稳压二极管Z1的阴极、第二十三电阻R23的另一端及第二十四电阻R24的另一端均与第二开关电路113连接。

第一稳压二极管Z1可实现第六NMOS管NM6的栅极与源极之间的过压保护，第二十三电阻R23可给第六NMOS管NM6的结电容放电，避免第六NMOS管NM6误导通，第二十四电阻R24为限流电阻，可限制流经第六NMOS管NM6的电流。

第二稳压二极管Z2的阳极分别与第二十五电阻R25的一端及第七NMOS管NM7的源极连接，第二十六电阻R26的一端与第七NMOS管NM7的栅极连接，第二稳压二极管Z2的阴极、第二十五电阻R25的另一端及第二十六电阻R26的另一端均与第二开关电路113连接。

第二稳压二极管Z2可实现第七NMOS管NM7的栅极与源极之间的过压保护，第二十五电阻R25可给第七NMOS管NM7的结电容放电，避免第七NMOS管NM7误导通，第二十六电阻R26为限流电阻，可限制流经第七NMOS管NM7的电流。

下面对图7所示的实施例的工作过程进行详细说明。

需要控制第六NMOS管NM6和第七NMOS管NM7导通时，控制器114的控制引脚A输出PWM信号，以将连接节点11C的电压升至V1+V_B+，并且，通过电压反馈电路1122将连接节点11C电压反馈给控制器114，当控制器114判断连接节点11C的电压小于预设电压阈值时，调整输出的PWM信号，从而调整连接节点11C的电压，当连接节点11C的电压大于预设阈值时，控制器114的控制引脚D输出高电平，第五NMOS管NM5导通，从而第三PMOS管PM3导通，以将此时的连接节点11C的电压作为驱动电压传输到第六NMOS管NM6的栅极和第七NMOS管NM7的栅极，于是，第六NMOS管NM6和第七NMOS管NM7导通。同时，通过状态反馈电路115检测第二端口11B的电压，若第二端口11B的电压几乎等于第一端口11A的电压B+，表示第六NMOS管NM6和第七NMOS管NM7正常导通，驱动成功；若第二端口11B的电压与第一端口11A的电压B+相差较大，则表示第六NMOS管NM6和第七NMOS管NM7非正常导通，驱动失败，此时，控制器114的控制引脚D向第五NMOS管NM5的栅极输出低电平信号，以关断第五NMOS管NM5，进而使得第六NMOS管NM6和第七NMOS管NM7关断。

需要控制第六NMOS管NM6和第七NMOS管NM7关断时，控制器114的控制引脚D输出低电平，关断第五NMOS管NM5，从而关断第三PMOS管PM3，以断开电压转换电路112与第六NMOS管NM6的栅极和第七NMOS管NM7的栅极之间的连接，然后通过状态反馈电路115检测第二端口11B的电压，若第二端口11B的电压几乎等于0V电压，表示第六NMOS管NM6和第七NMOS管NM7正常关断，关断成功；若第二端口11B的电压与0V相差较大，则表示第六NMOS管NM6和第七NMOS管NM7非正常关断，关断失败，此时，控制器114向外部发送故障信息，以提醒用户。

下面对图8所示的实施例的工作过程进行详细说明。

需要控制第六NMOS管NM6或第七NMOS管NM7导通时，控制器114的控制引脚A输出PWM信号，以将连接节点11C的升至V1+V_B+，并且，通过电压反馈电路1122将连接节点11C的电压反馈给控制器114，当连接节点11C的电压大于预设电压阈值时：此时，若要控制第六NMOS管NM6导通，则控制器114的控制引脚E输出高电平，第三NMOS管NM3导通，从而第一PMOS管PM1导通，以将此时的连接节点11C的电压作为驱动电压传输到第六NMOS管NM6的栅极，于是，第六NMOS管NM6导通，同时，通过状态反馈电路115检测第二端口11B的电压，若第二端口11B的电压几乎等于第一端口11A的电压B+，表示第六NMOS管NM6正常导通，驱动成功，若第二端口11B的电压与第一端口11A的电压B+相差较大，则表示第六NMOS管NM6非正常导通，驱动失败，此时，控制器114的控制引脚E向第三NMOS管NM3的栅极输出低电平信号，以关断第三NMOS管NM3，进而使得第六NMOS管NM6关断；此时，若要控制第七NMOS管NM7导通，则控制器114的控制引脚F输出高电平，第四NMOS管NM4导通，从而第二PMOS管PM2导通，以将此时的连接节点11C的电压作为驱动电压传输到第七NMOS管NM7的栅极，于是，第七NMOS管NM7导通，同时，通过状态反馈电路115检测第二端口11B的电压，若第二端口11B的电压几乎等于第一端口11A的电压B+，表示第七NMOS管NM7正常导通，驱动成功，若第二端口11B的电压与第一端口11A的电压B+相差较大，则表示第七NMOS管NM7非正常导通，驱动失败，此时，控制器114的控制引脚F向第四NMOS管NM4的栅极输出低电平信号，以关断第四NMOS管NM4，进而使得第七NMOS管NM7关断。

在第六NMOS管NM6导通后，需要控制第六NMOS管NM6关断时，控制器114的控制引脚E输出低电平，第三NMOS管NM3关断，从而第一PMOS管PM1关断，以断开连接节点11C与第六NMOS管NM6的栅极之间的连接，然后通过状态反馈电路115检测第二端口11B的电压，若第二端口11B的电压几乎等于0V电压，表示第六NMOS管NM6正常关断，关断成功；若第二端口11B的电压与0V相差较大，则表示第六NMOS管NM6非正常关断，关断失败，此时，控制器114向外部发送故障信息，以提醒用户。

在第七NMOS管NM7导通后，需要控制第七NMOS管NM7关断时，控制器114的控制引脚F输出低电平，第四NMOS管NM4关断，从而第二PMOS管PM2关断，以断开连接节点11C与第七NMOS管NM7的栅极之间的连接，然后通过状态反馈电路115检测第二端口11B的电压，若第二端口11B的电压几乎等于0V电压，表示第七NMOS管NM7正常关断，关断成功；若第二端口11B的电压与0V相差较大，则表示第七NMOS管NM7非正常关断，关断失败，此时，控制器114向外部发送故障信息，以提醒用户。

最后要说明的是，本申请可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本申请内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。并且在本申请的思路下，上述各技术特征继续相互组合，并存在如上所述的本申请不同方面的许多其它变化，均视为本申请说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本申请所附权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种开关模块，其特征在于，包括第一开关电路、电压转换电路、第二开关电路、控制器、第一端口、第二端口；

所述第一开关电路分别与所述第一端口和所述第二端口连接；

所述电压转换电路分别与所述控制器、所述第一端口和所述第二开关电路连接，所述电压转换电路用于根据所述控制器输出的第一控制信号，处理所述第一端口的电压；

所述第二开关电路分别与所述控制器及所述第一开关电路连接，所述第二开关电路用于在所述控制器的控制下导通或关断，以控制所述第一开关电路的导通与关断。

2.根据权利要求1所述的开关模块，其特征在于，所述电压转换电路包括升压单元；

所述升压单元分别与所述控制器、所述第一端口和所述第二开关电路连接，所述升压单元用于根据所述第一控制信号，对所述第一端口的电压进行升压处理。

3.根据权利要求2所述的开关模块，其特征在于，所述电压转换电路还包括电压反馈单元；

所述电压反馈单元分别与所述升压单元及所述控制器连接，所述电压反馈单元用于将所述升压单元的输出端电压反馈给所述控制器，以使所述控制器在所述升压单元的输出端电压大于预设电压阈值时，向所述第二开关电路输出第二控制信号，以导通所述第二开关电路。

4.根据权利要求2所述的开关模块，其特征在于，所述升压单元包括第一NMOS管、第二NMOS管、PNP三极管、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻；

所述第一电阻的一端与所述控制器连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端及所述第一NMOS管的栅极连接，所述第一NMOS管的源极及所述第二电阻的另一端接地，所述第一NMOS管的漏极分别与所述第三电阻的一端、所述第二NMOS管的栅极及所述PNP三极管的基极连接，所述第二NMOS管的漏极及所述第三电阻的另一端被施加第一电压，所述第二NMOS管的源极分别与所述PNP三极管的发射极及所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端分别与所述第一二极管的阴极及所述第二二极管的阳极连接，所述第一二极管的阳极与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第一端口连接，所述第二二极管的阴极分别与所述第二电容的一端及所述第二开关电路连接，所述第二电容的另一端及所述PNP三极管的集电极接地。

5.根据权利要求1所述的开关模块，其特征在于，所述第二开关电路包括第三NMOS管、第四NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第三二极管、第四二极管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻及第十四电阻；

所述第五电阻的一端与所述控制器连接，所述第五电阻的另一端分别与所述第六电阻的一端及所述第三NMOS管的栅极连接，所述第六电阻的另一端及所述第三NMOS管的源极接地，所述第三NMOS管的漏极与所述第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端分别与所述第八电阻的一端及所述第一PMOS管的栅极连接，所述第八电阻的另一端分别与所述第一PMOS管的源极及所述第三二极管的阴极连接，所述第三二极管的阳极与所述电压转换电路及所述第四二极管的阳极连接，所述第一PMOS管的漏极与所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端与所述第一开关电路连接；

所述第十电阻的一端与所述控制器连接，所述第十电阻的另一端分别与所述第十一电阻的一端及所述第四NMOS管的栅极连接，所述第十一电阻的另一端及所述第四NMOS管的源极接地，所述第四NMOS管的漏极与所述第十二电阻的一端连接，所述第十二电阻的另一端分别与所述第十三电阻的一端及所述第二PMOS管的栅极连接，所述第十三电阻的另一端分别与所述第二PMOS管的源极及所述第四二极管的阴极连接，所述第二PMOS管的漏极与所述第十四电阻的一端连接，所述第十四电阻的另一端与所述第一开关电路连接。

6.根据权利要求1所述的开关模块，其特征在于，所述第二开关电路包括第三PMOS管、第五NMOS管、第五二极管、第六二极管、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻及第二十电阻；

所述第十五电阻的一端与所述控制器连接，所述第十五电阻的另一端分别与所述第十六电阻的一端及所述第五NMOS管的栅极连接，所述第十六电阻的另一端及所述第五NMOS管的源极接地，所述第五NMOS管的漏极与所述第十七电阻的一端连接，所述第十七电阻的另一端分别与所述第十八电阻的一端及所述第三PMOS管的栅极连接，所述第十八电阻的另一端及所述第三PMOS管的源极均与所述电压转换电路连接，所述第三PMOS管的漏极分别与所述第五二极管的阳极及所述第六二极管的阳极连接，所述第五二极管的阴极与所述第十九电阻的一端连接，所述第十九电阻的另一端与所述第一开关电路连接，所述第六二极管的阴极与所述第二十电阻的一端连接，所述第二十电阻的另一端与所述第一开关电路连接。

7.根据权利要求3所述的开关模块，其特征在于，所述电压反馈单元包括第二十一电阻及第二十二电阻；

所述第二十一电阻的一端与所述升压单元连接，所述第二十一电阻的另一端分别与所述第二十二电阻的一端及所述控制器连接，所述第二十二电阻的另一端接地。

8.根据权利要求1所述的开关模块，其特征在于，所述第一开关电路包括第六NMOS管及第七NMOS管；

所述第六NMOS管的源极与所述第一端口连接，所述第六NMOS管的漏极与所述第七NMOS管的漏极连接，所述第七NMOS管的源极与所述第二端口连接，所述第六NMOS管的栅极及所述第七NMOS管的栅极均与所述第二开关电路连接。

9.根据权利要求8所述的开关模块，其特征在于，所述第一开关电路还包括第一稳压二极管、第二稳压二极管、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻及第二十六电阻；

所述第一稳压二极管的阳极分别与所述第二十三电阻的一端及所述第六NMOS管的源极连接，所述第二十四电阻的一端与所述第六NMOS管的栅极连接，所述第一稳压二极管的阴极、所述第二十三电阻的另一端及所述第二十四电阻的另一端均与所述第二开关电路连接；

所述第二稳压二极管的阳极分别与所述第二十五电阻的一端及所述第七NMOS管的源极连接，所述第二十六电阻的一端与所述第七NMOS管的栅极连接，所述第二稳压二极管的阴极、所述第二十五电阻的另一端及所述第二十六电阻的另一端均与所述第二开关电路连接。

10.根据权利要求1至9任一项所述的开关模块，其特征在于，还包括状态反馈电路，所述状态反馈电路用于反馈所述第一开关电路的开关状态；

所述状态反馈电路包括第二十七电阻及第二十八电阻；

所述第二十七电阻的一端分别与所述第一开关电路及所述第二端口连接，所述第二十七电阻的另一端分别与所述第二十八电阻的一端及所述控制器连接，所述第二十八电阻的另一端接地。

11.一种电池管理系统，其特征在于，包括如权利要求1至10任一项所述的开关模块；以及

外接端口，所述外接端口与所述开关模块的第二端口连接。

12.一种电池包，其特征在于，包括如权利要求11所述的电池管理系统；以及

电池单元，所述电池单元的正极与所述电池管理系统中的开关模块的第一端口连接。

13.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求12所述的电池包；以及

负载，所述电池包用于为所述负载供电。

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