本申請涉及微電子技術，具體地，涉及一種過充電檢測電路和電池保護系統(tǒng)。

背景技術：

隨著人們對環(huán)境問題的關注，清潔能源的應用逐漸成為環(huán)境保護中的主流話題。電動車作為節(jié)能減排的先驅(qū)，越來越受到人們的接受和歡迎。

現(xiàn)如今，市面上常見的電動車例如電動扭扭車、電動平衡車等，主要是采用鋰電池進行供電。在電動車使用時，如出現(xiàn)剎車操作，剎車操作會導致電機中的能量反向?qū)﹄娦境潆?。如果反向充電時，電芯本身處于充滿狀態(tài)，即電芯電壓接近或等于過充電保護閾值，可能導致短時間內(nèi)電芯電壓超過過充電保護閾值，然而，現(xiàn)有技術中的電池保護芯片會及時切斷充電回路，這時電機中的能量會繼續(xù)反向充電，產(chǎn)生短時間超高電壓，此超高電壓如果超過系統(tǒng)中電路的最大耐壓，可能導致電路被擊壞。

因此，現(xiàn)有技術的電池保護系統(tǒng)容易存在電路被高壓擊壞的風險，不利于用戶的行車安全。

技術實現(xiàn)要素：

本申請實施例中提供了一種過充電檢測電路和電池保護系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術中的電池保護系統(tǒng)由于系統(tǒng)故障或異常高壓導致電路被高壓擊壞的風險，不利于用戶的行車安全的問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種過充電檢測電路，該電路包括：

電流檢測電路，檢測放電電流的變化是否大于預定變化閾值，在所述放電電流的變化大于所述預定變化閾值時，輸出第一邏輯電平的觸發(fā)信號，在所述放電電流的變化小于所述預定變化閾值時，輸出第二邏輯電平的觸發(fā)信號；

第一比較模塊，對電源電壓是否大于過充電閾值進行比較，若是，則產(chǎn)生有效的過充電報警信號，否則，產(chǎn)生無效的過充電報警信號；

計時輸出單元，在所述觸發(fā)信號為第二邏輯電平時，在所述過充電報警信號有效且持續(xù)第一預定延遲時間后輸出有效的過充電保護信號，否則，輸出無效的過充電保護信號；在所述觸發(fā)信號為第一邏輯電平時，在所述過充電報警信號有效且持續(xù)第二預定延遲時間后輸出有效的過充電保護信號，否則，輸出無效的過充電保護信號；其中，第二預定延遲時間大于第一預定延遲時間。

一種電池保護系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

如上所述的過充電檢測電路；

控制電路，基于有效的過充電保護信號，產(chǎn)生第一充電控制信號；

充電控制開關，基于所述第一充電控制信號，切斷充電。

本發(fā)明的有益效果如下：

本申請所述技術方案通過對供電回路中放電電流的下降情況進行實時檢測，在放電電流速降時，及時延長過充電保護延遲時間，以使電動車由于系統(tǒng)故障或異常高壓所導致的電機向電池反向充電的能量能夠完全被電池吸收，以減小瞬間短時高電壓對電路的沖擊，降低電壓過沖導致的電路擊毀的風險，提高用戶的行車安全。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明所述電流檢測電路的示意圖；

圖2為本發(fā)明所述開關之間的相對時序關系的示意圖；

圖3為本發(fā)明所述過充電檢測電路的示意圖；

圖4為本發(fā)明所述電池保護系統(tǒng)的示意圖。

1、第一采樣單元，2、第二采樣單元，3、電流檢測電路，4、過充電檢測電路，5、充電過流檢測電路，6、過放電檢測電路，7、放電過流檢測電路，8、控制電路。

具體實施方式

為了使本申請實施例中的技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖對本申請的示例性實施例進行進一步詳細的說明，顯然，所描述的實施例僅是本申請的一部分實施例，而不是所有實施例的窮舉。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

本發(fā)明的核心思路是對電池保護系統(tǒng)中放電電流的下降率進行實時檢測，在檢測到放電電流速降時，及時延長電池保護系統(tǒng)中過充電保護的延遲時間，以減小由于系統(tǒng)故障或異常高壓所導致的電機向電池反向充電時，瞬間高電壓對電路的沖擊，降低電壓過沖導致的電路擊毀的風險。進而，本發(fā)明實例中提供一種過充電檢測電路和電池保護系統(tǒng)，在下面進行詳細說明。

本發(fā)明提供了一種過充電檢測電路4，該電路包括電流檢測電路3、第一比較模塊和計時輸出單元；具體的，

如圖1所示，所述電流檢測電路3檢測放電電流的變化是否大于預定變化閾值，在所述放電電流的變化大于所述預定變化閾值時，輸出第一邏輯電平的觸發(fā)信號，在所述放電電流的變化小于所述預定變化閾值時，輸出第二邏輯電平的觸發(fā)信號。該電流檢測電路3包括：第一采樣單元1、第二采樣單元2、加法器和第二比較模塊。所述第一采樣單元1基于第一時鐘控制信號周期性的采樣檢測端的電壓得到第一采樣信號，其中所述檢測端的電壓的大小能夠反映所述放電電流的大小。所述第二采樣單元2基于第二時鐘控制信號周期性的采樣所述檢測端的電壓得到第二采樣信號。所述加法器將第二采樣信號與預定電壓值相加得到參考信號。本方案中，所述第一采樣單元1包括：依次與采樣檢測端串聯(lián)連接的第一開關K1和第一電容C1；所述第一開關K1和第一電容C1的連接點作為第一采樣單元1的輸出端，輸出第一采樣信號。所述第二采樣單元2包括：依次與采樣檢測端串聯(lián)連接的第二開關K2和第二電容C2；所述第二開關K2和第二電容C2的連接點作為第二采樣單元2的輸出端，輸出第二采樣信號；與此同時，所述第二開關K2和第二電容C2的連接點與加法器的第一輸入端連接，所述加法器的第二輸入端與外部參考電壓源VR連接；所述加法器的輸出端，輸出參考信號。其中，分別用于控制第一開關K1和第二開關K2的第一時鐘控制信號CK1和第二時鐘控制信號CK2是兩個相互存在時間間隔Ta的脈沖信號，該時間間隔Ta可以通過經(jīng)驗或者實際情況設定。如圖2所示，CK2比CK1延遲一段時間。

所述第二比較模塊采用比較器com，將第一采樣信號與所述參考信號進行比較，若第一采樣信號大于參考信號，則表示所述放電電流的變化大于所述預定變化閾值，輸出第一邏輯電平的觸發(fā)信號，若第一采樣信號小于第二采樣信號，則表示所述放電電流的變化小于所述預定變化閾值，輸出第二邏輯電平的觸發(fā)信號。其中，基于所述預定電壓值確定所述預定變化閾值。

本方案中，所述電流檢測電路進一步包括：鎖存模塊，基于第三時鐘控制信號周期性的鎖存所述第二比較模塊輸出的觸發(fā)信號。即，周期性的將電流檢測電路3的輸出信號鎖存為高電平的TD信號或低電平的TD信號。本方案中，所述第一時鐘控制信號、第二時鐘控制信號和第三時鐘控制信號的周期是相同的。

如圖1所示，當CK1為高電平時，第一開關K1導通，將電壓信號輸入端的輸入信號VI的電壓采樣到第一電容C1上，此時，第一電容C1的電壓信號VC1作為第一采樣信號；當CK2為高電平時，第二開關K2導通，將電壓信號輸入端的輸入信號VI的電壓采樣到第二電容C2上，第二電容C2的電壓信號VC2作為第二采樣信號，第二采樣信號通過加法器將其與一個參考電壓信號VR相加，產(chǎn)生參考信號VCR；比較器com比較第一采樣信號VC1與參考信號VCR的電壓大小。比較器com的輸出結果compo由上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器鎖存到輸出信號TD。CK1、CK2、CK3的相對時序關系如圖4所示。CK3的高電平脈沖相對CK2的高電平脈沖存在一定延遲，CK2的高電平脈沖相對CK1的高電平脈沖存在一定延遲。假設CK2的高電平脈沖相對CK1的高電平脈沖延遲為Ta，則比較器com中對于輸入信號VI的下降率閾值為VR/Ta。即當輸入電壓信號VI的下降斜率超過VR/Ta時，compo信號為高電平，被鎖存到的TD信號為高電平。反之，即當輸入電壓信號VI的下降斜率低于VR/Ta時，compo信號為低電平，被鎖存到的TD信號為低電平。

本方案中，對于電流檢測電路3的工作原理如下：

如圖4所示，本方案中，電流檢測電路3通過采樣檢測端輸入的信號VI是圖4中A點的電壓，即圖中電阻Ri的右端A點，該電流檢測電路3的地端連接到圖4中的GND，即圖中電阻Ri的左端。電路分析中，一般情況下，地電位被認為等于0伏，則VI的電壓應該為電阻Ri上的電壓降。當電池外接負載放電時，電流流向VM，電流經(jīng)過開關MC和開關MD流向節(jié)點A，再經(jīng)過電阻Ri流向地(GND)。因此，當電池外接負載放電時，節(jié)點A的電壓(即VI的電壓)大于地節(jié)點(GND)電壓。根據(jù)歐姆定律，VI的電壓等于I*Ri，其中，I為負載放電電流，Ri為電阻Ri的電阻值，因此，VI的電壓反映了負載放電電流的大小。因此，通過判斷電壓VI的下降斜率大小，即可判斷負載放電電流下降斜率的大小。進一步的，如圖1所示，假設當前為T1時刻，此時CK1信號為高電平，第一開關K1導通，將輸入電壓VI在T1時刻的電壓值VI(t＝T1)采樣至電容C1上；假設T1時刻已過，當前到達T2時刻，此時CK2信號為高電平，第二開關K2導通，將輸入電壓VI在T2時刻的電壓值VI(t＝T2)采樣至電容C2上。由此可知，采樣信號VC1(電容C1的電壓)＝VI(t＝T1)，VC2(電容C2的電壓)＝VI(t＝T2)。參考信號VCR的電壓＝VI(t＝T2)+VR，其中，VR為參考電壓(即圖1中VR節(jié)點的電壓)。比較器比較參考信號VCR的電壓和采樣信號VC1的大小，即實際上比較的是：VI(t＝T2)+VR和VI(t＝T1)的電壓值大??；通過等效變換，上述比較也可以等效比較的是：

VI(t＝T2)+VR-VI(t＝T2)和VI(t＝T1)-VI(t＝T2)，

通過進一步等效變換，上述比較等效于比較的是：

VR和VI(t＝T1)-VI(t＝T2)的大小關系。

對所述VR和VI(t＝T1)-VI(t＝T2)同時除以時間(T2-T1)，即上述比較等效比較的是：

VR/(T2-T1)和[VI(t＝T1)-VI(t＝T2)]/(T2-T1)。

到此，可以得知VR/(T2-T1)即為本發(fā)明中的所述的下降斜率閾值，其中，CK1和CK2間的脈沖間隔Ta就等于(T2-T1)；而[VI(t＝T1)-VI(t＝T2)]/(T2-T1)的則指的是VI信號在T1～T2時間段的電壓下降斜率。

所以，上述參考信號和采樣信號的比較，實際上等效于在比較T1～T2時間段的電壓下降斜率與下降斜率閾值VR/(T2-T1)之間的關系。而對于下降斜率閾值VR/(T2-T1)，則可以是根據(jù)實際設計的需要進行調(diào)整的常數(shù)。

實際電路設計中，CK3的延遲時間要求并不高，由于采樣過程需要一定時間使得采樣電壓比較穩(wěn)定后，再進行比較，因此，如圖2所示，可以將CK3設計為相對CK2存在一點延遲時間。更加優(yōu)選的方案，CK3相對于CK2的延遲時間可以接近于0。

如圖3所示，所述第一比較模塊采用預設有過充電閾值的比較器，該比較器對電源電壓是否大于過充電閾值進行比較，若是，則產(chǎn)生有效的過充電報警信號，否則，產(chǎn)生無效的過充電報警信號。

所述計時輸出單元采用計時器，該計時器在所述觸發(fā)信號為第二邏輯電平時，在所述過充電報警信號有效且持續(xù)第一預定延遲時間后輸出有效的過充電保護信號，否則，輸出無效的過充電保護信號；在所述觸發(fā)信號為第一邏輯電平時，在所述過充電報警信號有效且持續(xù)第二預定延遲時間后輸出有效的過充電保護信號，否則，輸出無效的過充電保護信號；其中，第二預定延遲時間大于第一預定延遲時間。其中，所述第一邏輯電平的觸發(fā)信號通過鎖存模塊將電流檢測電路3的輸出鎖存到低電平的TD信號；所述第二邏輯電平的觸發(fā)信號通過鎖存模塊將電流檢測電路3的輸出鎖存到高電平的TD信號。

如圖3所示，所述過充電檢測電路4中的計時器基于電流檢測電路3輸出的高電平TD信號或低電平TD信號，判斷充電回路中充電電流變化是否大于預定變化閾值；若電流檢測電路3輸出的是高電平TD信號，則當前供電回路中電流下降率大于預定變化閾值，此時為陡變的情況，并延長預先設定的過充電保護延遲時間，延長后的過充電保護延遲時間即為第二預定延遲時間；若電流檢測電路3輸出的是低電平TD信號，則當前供電回路中的電流下降率小于所述預定變化閾值，此時為正常波動范圍，并保持或恢復預先設定過充電保護的延遲時間，預先設定過充電保護的延遲時間即為第一預訂延遲時間。與此同時，預設有過充電閾值的比較器比較輸入電壓VDD與過充電閾值的關系，產(chǎn)生輸出信號Comp。本方案中，預設的過充電閾值是由一個內(nèi)置的參考電壓實現(xiàn)。當VDD電壓大于過充電閾值電壓時，Comp為高電平的過充電報警信號；當VDD電壓小于過充電閾值電壓時，Comp為低電平信號。當Comp為高電平的過充電報警信號時，則觸發(fā)計時器，并在充電報警信號的有效狀態(tài)達到計時器延遲時間時，輸出有效的過充電保護信號；當Comp為低電平信號時，即產(chǎn)生無效的過充電報警信號時，則不觸發(fā)計時器輸出過充電報警信號。

本方案中，第二預定延遲時間＝第一預定延遲時間+延長的時間量；所述第二預定延遲時間>系統(tǒng)故障或異常高壓所產(chǎn)生的高壓持續(xù)時間。其中，所述系統(tǒng)故障情況包括：異常低溫、異常高溫或者其他能夠產(chǎn)生短時間超高電壓的故障情況。所述異常高壓包括：急剎車等狀態(tài)突變狀況所產(chǎn)生的短時間超高電壓的異常情況。

本方案中，對于計時器的控制，可以通過本領域公知的技術手段，通過TD信號控制減小用于產(chǎn)生計時時鐘的振蕩器的充電電流來實現(xiàn)。

如圖4所示，本發(fā)明進一步提供了一種電池保護系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括由上述過充電檢測電路4、控制電路8和充電控制開關MC組成的充電控制回路。

過充電檢測電路4檢測電池電壓是否超過過充電檢測閾值，若是，則產(chǎn)生有效的過充電報警信號，否則，產(chǎn)生無效的過充電報警信號；與此同時，根據(jù)當前供電回路中的電流變化情況，延長或保持預先設定的過充電保護延遲時間，并根據(jù)延長或保持的充電保護延遲時間，輸出有效的過充電保護信號；控制電路8根據(jù)有效的過充電保護信號，產(chǎn)生充電控制信號C01，最后充電控制開關MC基于充電控制信號C01，切斷充電，實現(xiàn)禁止充電的功能。

本方案中，所述電池保護系統(tǒng)進一步包括：充電過流檢測電路5、過放電檢測電路6和放電過流檢測電路7。

所述充電過流檢測電路5用于判斷連接在電池供電回路中的上的電壓是否小于充電過流檢測閾值，若小于充電過流檢測閾值，則產(chǎn)生第三觸發(fā)信號；所述控制電路8，進一步根據(jù)所述第三觸發(fā)信號，產(chǎn)生充電控制信號C01；所述充電控制開關MC基于充電控制信號C01，切斷充電。

所述過放電檢測電路6用于判斷電池電壓是否低于過放電檢測閾值，若低于過放電檢測閾值，則產(chǎn)生第四觸發(fā)信號；所述放電過流檢測電路7用于判斷連接在電池供電回路中的上的電壓是否大于放電過流檢測閾值，若大于放電過流檢測閾值，則產(chǎn)生第五觸發(fā)信號；

所述控制電路8，進一步根據(jù)所述過放電檢測電路6產(chǎn)生的第四觸發(fā)信號，或，根據(jù)所述放電過流檢測電路7產(chǎn)生的第五觸發(fā)信號，產(chǎn)生放電控制信號D01；

放電控制開關MD，基于所述放電控制信號D01，切斷放電。

如圖4所示，過放電檢測電路6檢測電池電芯電壓(即VDD和G之間的電壓)是否低于過放電檢測閾值，如果低于，通過控制電路8輸出低電平的控制信號DO1，切斷充電控制開關MD，從而實現(xiàn)禁止放電的功能。充電過流檢測電路5通過檢測電阻Ri上的電壓降(即A點和G點的電壓差)，當小于充電過流檢測閾值時，通過控制電路8輸出低電平的控制信號CO1，切斷充電控制開關MC，從而實現(xiàn)禁止充電的功能。放電過流檢測電路7通過檢測電阻Ri上的電壓降(即A點和G點的電壓差)，當大于放電過流檢測閾值時，通過控制電路8輸出低電平的控制信號DO1，切斷放電控制開關MD，從而實現(xiàn)禁止放電的功能。當放電電流下降率檢測電路3檢測到放電電流下降斜率超過一定閾值，則控制過充電檢測電路4延長過充電保護延遲時間；過充電檢測電路4檢測電池電芯電壓(即VDD和G之間的電壓)是否超過過充電檢測閾值，如果超過過充電保護延遲時間，通過控制電路8輸出低電平的控制信號CO1，切斷充電控制開關MC，從而實現(xiàn)禁止充電的功能。

本領域內(nèi)的技術人員應明白，本申請的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本申請可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本申請可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。

本申請是參照根據(jù)本申請實施例的方法、設備(系統(tǒng))、和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合?？商峁┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備的處理器以產(chǎn)生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

盡管已描述了本申請的優(yōu)選實施例，但本領域內(nèi)的技術人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本申請范圍的所有變更和修改。

顯然，本領域的技術人員可以對本申請進行各種改動和變型而不脫離本申請的精神和范圍。這樣，倘若本申請的這些修改和變型屬于本申請權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本申請也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。