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CN111181204A - 电池保护系统、电池保护方法和电池包 - Google Patents

电池保护系统、电池保护方法和电池包 Download PDF

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CN111181204A CN201911065870.6A CN201911065870A CN111181204A CN 111181204 A CN111181204 A CN 111181204A CN 201911065870 A CN201911065870 A CN 201911065870A CN 111181204 A CN111181204 A CN 111181204A
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Abstract

公开了电池保护系统、电池保护方法和电池包。电池保护系统包括：传感器电路，被配置为当处于激活状态时产生指示电池包温度的感测信号；第一级保护电路，被配置为产生具有在第一状态或第二状态的同步信号，当同步信号处于所述第一状态时，第一级保护电路对感测信号进行采样，并且基于所述感测信号为电池包提供第一级保护；以及由所述同步信号控制的第二级保护电路，当同步信号处于所述第二状态时，第二级保护电路对感测信号进行采样，并且基于所述感测信号为电池包提供第二级保护。由于该同步信号的作用，电池保护系统中的第一级保护电路和第二级保护电路可以共用一个传感器电路，从而减少了系统成本、印刷电路板尺寸和功耗。

Description

电池保护系统、电池保护方法和电池包
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种电池保护系统、电池保护方法和电池包。
背景技术
电池保护系统在保护电池包(PACK)免受异常状态(例如：过压状态、欠压状态、过流状态、短路状态、过热状态、或过冷状态等等)造成损坏中发挥关键作用，为电池包提供安全的应用环境。现有技术中的电池保护系统包括第一级保护电路和第二级保护电路。第一级保护电路监控电池包的状态并为其提供保护(第一级保护)。如果检测到电池包存在上述异常状态，则第一级保护电路采取对应措施(例如：关断充电开关和/或放电开关)以保护该电池包。如果第一级保护电路不起作用(例如：第一级保护电路工作在睡眠模式下，或者第一级保护电路发生故障)，则第二级保护电路可为电池包提供备用保护(第二级保护)。
图1所示为现有技术的电池包100中电池保护系统的电路示意图。该保护系统包括第一级保护电路102和第二级保护电路104。第一级保护电路102提供电能激活热敏电阻RTS1，并且通过采样热敏电阻RTS1上的感测信号来监控电池包100中的温度。类似地，第二级保护电路104提供电能激活热敏电阻RTS2，并且通过采样热敏电阻RTS2上的感测信号来监控电池包100中的温度。因此，第一级保护电路102和第二级保护电路104可以保护电池包100免受过热或过冷状态造成的损坏。
然而，现有技术的电池保护系统具有一些缺点。热敏电阻是一种相对比较昂贵的器件并且具有相对较大的尺寸。现有技术的电池保护系统包括两个热敏电阻，这不仅增加了系统的成本，还增加了系统的印刷电路板尺寸。此外，如果并行激活热敏电阻RTS1和RTS2，则还会增加系统的功耗。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种与现有技术相比，可以节约成本、印刷电路板尺寸和功耗的电池保护系统、电池保护方法和电池包。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电池保护系统，所述电池保护系统包括：传感器电路，被配置为当处于激活状态时产生指示电池包中的温度的感测信号；与所述传感器电路连接的第一级保护电路，被配置为产生具有在第一状态或第二状态的同步信号，当所述同步信号处于所述第一状态时，所述第一级保护电路对所述感测信号进行采样，并且基于所述感测信号为所述电池包提供第一级保护；以及与所述第一级保护电路和所述传感器电路连接的并且由所述同步信号控制的第二级保护电路，当所述同步信号处于所述第二状态时，所述第二级保护电路对所述感测信号进行采样，并且基于所述感测信号为所述电池包提供第二级保护。
本发明还提供了一种电池保护方法，所述电池保护方法包括：激活传感器电路以产生指示电池包中的温度的感测信号；利用与所述传感器电路连接的第一级保护电路产生具有第一状态或第二状态的同步信号，以控制与所述第一级保护电路和所述传感器电路连接的第二级保护电路；当所述同步信号处于所述第一状态时，利用所述第一级保护电路对所述感测信号进行采样；利用所述第一级保护电路基于所述感测信号为所述电池包提供第一级保护；当所述同步信号处于所述第二状态时，利用所述第二级保护电路对所述感测信号进行采样；以及利用所述第二级保护电路基于所述感测信号为所述电池包提供第二级保护。
本发明还提供了一种电池包，所述电池包包括上述电池保护系统，以及与所述电池保护系统连接的电池。
本发明提供的电池保护系统、电池保护方法和电池包在同步信号的作用下，使得第一级保护电路和第二级保护电路可以共用一个传感器电路，从而减少了系统成本、印刷电路板尺寸和功耗。
附图说明
以下通过对本发明的一些实施例将结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。
图1所示为现有技术中电池保护系统的电路示意图。
图2所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统的电路示意图。
图3A所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统的模块示意图。
图3B所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统的电路示意图。
图4A所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统的模块示意图。
图4B所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统的电路示意图。
图5A所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统的模块示意图。
图5B所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统的电路示意图。
图6A所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统的模块示意图。
图6B所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统的电路示意图。
图6C所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统的电路示意图。
图6D所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统的电路示意图。
图7所示为根据本发明一个实施例的电池保护方法的流程示意图。
具体实施方式
以下将对本发明的实施例给出详细的参考。尽管本发明通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖所附权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、手续、部件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
本发明实施例提供了一种电池保护系统，该电池保护系统包括共用一个温度传感器(例如：热敏电阻)的第一级保护电路和第二级保护电路。本发明实施例还提供了一种控制(例如：同步)第一级保护电路和第二级保护电路以便它们可以共用一个温度传感器的方法。因此，可以降低电池保护系统的成本，减小其印刷电路板的尺寸，以及减少其功耗。
图2所示为根据本发明一个实施例的电池包200中电池保护系统的电路示意图。在一个实施例中，电池包200包括电池210，电池210可以包括一个或多个可充电电池单元(例如：锂离子电池单元、镍镉电池单元、铅酸电池单元、或太阳能电池单元等等)。电池包200中的电池保护系统可以保护电池210免受异常状态造成损坏。所述异常状态包括过热状况和/或过冷状况。如图2所示，所述电池保护系统包括第一级保护电路202和第二级保护电路204。
在一个实施例中，第一级保护电路202监控电池210的状态以及电池包200的温度以提供保护(第一级保护)。在第一级保护电路202不起作用的情况下(例如：第一级保护电路202工作在睡眠模式下，或者第一级保护电路202发生故障时)，第二级保护电路204为电池包200提供备用保护(第二级保护)。在一个实施例中，第一级保护电路202和第二级保护电路204共用一个温度传感器(例如：包括一个热敏电阻RTS2)。当温度传感器RTS2处于激活状态时，温度传感器RTS2上可以产生指示电池包200中的温度的感测信号VTS(例如：电压信号)。
在一个实施例中，第一级保护电路202经由通信信道224与第二级保护电路204连接，并且在通信信道224中产生同步信号SSYN。通信信道224可以包括但不限于信号线、互联集成电路(I2C)接口、或通用异步收发器(UART)接口等等。同步信号SSYN用于同步第一级保护电路202和第二级保护电路204，使得第一级保护电路202和第二级保护电路204可以共用一个温度传感器RTS2，并且第一级保护电路202和第二级保护电路204不会互相干扰。同步信号SSYN可以包括一个控制信号或者多个控制，用于控制第二级保护电路204，并且可以具有第一状态或第二状态。举例说明，同步信号SSYN在第一状态下可以是一个具有逻辑高电平(或逻辑低电平)的控制信号；在第二状态下可以是一个具有逻辑低电平(或逻辑高电平)的控制信号。再举例说明，同步信号SSYN包括一组控制信号(例如：一组数字信号)，这些控制信号在同步信号SSYN处于第一状态时具有一种逻辑电平组合，在同步信号SSYN处于第二状态时具有另一种逻辑电平组合。
在一个实施例中，当第一级保护电路202需要采样感测信号VTS时，同步信号SSYN被设置为第一状态。当同步信号SSYN处于第一状态时，电池保护系统激活温度传感器RTS2以向第一级保护电路202提供感测信号VTS。温度传感器RTS2可以由第一级保护电路202或第二级保护电路204激活。第一级保护电路202对感测信号VTS进行采样，并且基于感测信号VTS为电池包200提供第一级保护。举例说明，如果感测信号VTS指示电池包200处于过热状态，则第一级保护电路202采取对应措施(例如：关断充电开关CHG_FET和/或放电开关DSG_FET)以保护电池包200。再举例说明，如果感测信号VTS指示电池包200处于过冷状态，则第一级保护电路202采取对应措施(例如：禁用某些操作或功能)以保护电池包200。此外，当同步信号SSYN处于第一状态时，第二级保护电路204不对感测信号VTS进行采样。在另一个实施例中，当第一级保护电路202不对感测信号VTS进行采样时(例如：当第一级保护电路202处于睡眠模式时)，同步信号SSYN被设置为第二状态。当同步信号SSYN处于第二状态时，第二级保护电路204激活温度传感器RTS2以产生感测信号VTS。第二级保护电路204还对感测信号VTS进行采样，并且基于感测信号VTS为电池包200提供第二级保护。第二级保护电路204可以以相对较低的一个预设频率(例如：1Hz、0.5Hz、或2Hz等等)来激活温度传感器RTS2，并且以所述预设频率对感测信号VTS进行采样，从而降低系统功耗。此外，当同步信号SSYN处于第二状态时，第一级保护电路202不对感测信号VTS进行采样。在一个实施例中，第一级保护电路202采样感测信号VTS的频率(例如：当同步信号SSYN处于第一状态时)远高于第二级保护电路204采样感测信号VTS的频率(例如：当同步信号SSYN处于第二状态时)。
以下结合图3A、图3B、图4A、图4B、图5A、图5B、图6A、图6B、图6C和图6D对同步第一级保护电路202和第二级保护电路204的方法的一些举例进行描述。利用这些方法，第一级保护电路202和第二级保护电路204可以共用温度传感器RTS2。
图3A所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统300的模块示意图。图3A中的第一级保护电路302和第二级保护电路304可以是图2中的第一级保护电路202和第二级保护电路204的举例。以下结合图2对图3A进行描述。
图3A举例中的温度传感器电路包括热敏电阻RTS2和与热敏电阻RTS2连接的电阻器RREFA。电阻器RREFA和热敏电阻RTS2构成了一个分压器。电池保护系统300可以通过在电阻器RREFA和热敏电阻RTS2上施加预设电压(例如：VPRE1或VPRE2)来激活所述温度传感器电路，从而在电阻器RREFA和热敏电阻RTS2的连接节点326处产生感测信号VTS。连接节点326处的感测信号VTS可以指示电池包中的温度。举例说明，热敏电阻RTS2具有负温度系数。因此，如果温度升高，则热敏电阻RTS2的阻值减小；如果温度降低，则该阻值增大。因此，如果温度升高，则连接节点326处的感测信号VTS的电平降低；如果温度降低，则感测信号VTS的电平升高。
在图3A的示例中，第一级保护电路302包括提供第一预设电压VPRE1的电压源322，第二级保护电路304包括提供第二预设电压VPRE2的电压源320。当同步信号SSYN处于第二状态时，第一级保护电路302将第一预设电压VPRE1与温度传感器电路断开，第二级保护电路304以上述预设频率(例如：1Hz、0.5Hz、或2Hz等等相对较低的频率)将第二预设电压VPRE2连接至温度传感器电路。第二级保护电路304还以该预设频率采样感测信号VTS。当同步信号SSYN处于第一状态时，第一级保护电路302将第一预设电压VPRE1连接至温度传感器电路，并保持其连接状态，使得第一级保护电路302能够以相对较高的频率对感测信号VTS进行采样。此外，第二级保护电路304将第二预设电压VPRE2与温度传感器电路断开。
更具体地说，图3B所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统300的电路示意图。以下结合图2和图3A对图3B进行描述。在图3B的示例中，第一级保护电路302包括同步信号产生电路312(以下简称为：同步电路312)、电压源322、开关318和反相器316。图3B中所示的元件312、322、318和316仅为举例说明，本发明不限于此。第二级保护电路304包括电压源320、开关308、比较器306，以及由电阻器R1和R2构成的参考电压分压器。
在一个实施例中，第一级保护电路302中的同步电路312可以产生控制信号314，以控制同步信号SSYN的状态并且控制开关318。举例说明，控制信号314可以将同步信号SSYN设置为第二状态，并且关断开关318。控制信号314也可以将同步信号SSYN设置为第一状态，并且接通开关318。在一个实施例中，当同步信号SSYN处于第二状态时，开关318可以将第一预设电压VPRE1与温度传感器电路断开，同步信号SSYN可以接通第二级保护电路304中的开关308并且启用比较器306。当开关308接通时，温度传感器电路(例如：由电阻器RREFA和热敏电阻RTS2构成的分压器)和参考电压分压器(例如：由电阻器R1和R2构成的分压器)接收相同的供电电压VPRE2。因此，如果热敏电阻RTS2与电阻器RREFA的阻值比(例如：RTS2/RREFA)等于电阻器R2与电阻器R1的阻值比(例如：R2/R1)，则连接节点326处的感测电压VTS可以等于电阻器R1和R2的连接节点处的参考电压VTSREF。在一个实施例中，电阻值R1、R2和RREFA可以被适当地设置使得当电池包的温度等于(或者约等于)过热阈值时，阻值比RTS2/RREFA等于(或者约等于)阻值比R2/R1。因此，如果电池包的温度小于过热阈值，则阻值比RTS2/RREFA大于阻值比R2/R1，感测电压VTS相应地大于参考电压VTSREF。如果电池包的温度大于过热阈值，则阻值比RTS2/RREFA小于阻值比R2/R1，感测电压VTS相应地小于参考电压VTSREF。比较器306可以将感测电压VTS与参考电压VTSREF进行比较，并根据比较结果产生保护信号TPRO。如果感测电压VTS小于参考电压VTSREF，则保护信号TPRO可以通知第二级保护电路304采取措施以保护电池包免受过热状态的损坏。
在一个实施例中，当同步信号SSYN处于第一状态时，开关318可以将第一预设电压VPRE1连接至温度传感器电路，同步信号SSYN可以关断第二级保护电路304中的开关308并且禁用比较器306。因此，温度传感器电路由第一预设电压VPRE1激活以产生感测信号VTS，并且感测信号VTS由第一级保护电路302的监控端A/D接收。第一级保护电路302可以包括与监控端A/D连接的模数转换器电路(未在图中示出)，该模数转换器电路可以将感测信号VTS转换为第一级保护电路302可读的数字信号。因此，第一级保护电路302可以根据感测信号VTS判断电池包温度是否过热或过冷，从而为电池包提供保护。
图4A所示为根据本发明另一个实施例的电池保护系统400的模块示意图。图4A中的第一级保护电路402和第二级保护电路404可以是图2中的第一级保护电路202和第二级保护电路204的举例。以下结合图2和图3A对图4A进行描述。
类似于图3A举例中的温度传感器电路，图4A中的温度传感器电路包括热敏电阻RTS2和电阻器RREFA，两者构成一个分压器。电池保护系统400可以通过在电阻器RREFA和热敏电阻RTS2上施加预设电压VPRE来激活温度传感器电路，从而产生感测信号VTS以指示电池包中的温度。
在图4A的示例中，第二级保护电路404包括提供预设电压VPRE的电压源420。当同步信号SSYN处于第二状态时，第二级保护电路404以上述预设频率(例如：1Hz、0.5Hz、2Hz等等相对较低的频率)将预设电压VPRE连接至温度传感器电路，并且以该预设频率采样感测信号VTS。当同步信号SSYN处于第一状态时，第二级保护电路404保持预设电压VPRE与温度传感器电路连接，并且第一级保护电路402对感测信号VTS进行采样。
更具体地说，图4B所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统400的电路示意图。以下结合图2和图4A对图4B进行描述。在图4B的示例中，第一级保护电路402包括同步信号产生电路412(以下简称为：同步电路412)，该同步电路412产生同步信号SSYN并且控制同步信号SSYN的状态。第二级保护电路404包括电压源420、开关408、比较器406、逻辑电路416，以及由电阻器R1和R2构成的参考电压分压器。逻辑电路416可接收同步信号SSYN，并根据同步信号SSYN控制开关408和比较器406。
在一个实施例中，当同步信号SSYN处于第二状态时，逻辑电路416可以以上述预设频率接通开关408，并且以该预设频率使能比较器406。因此，第二级保护电路404能够以该预设频率采样感测信号VTS。当同步信号SSYN处于第二状态时，第一级保护电路402不对感测信号VTS进行采样。当同步信号SSYN处于第一状态时，逻辑电路416保持开关408导通，并且第一级保护电路402对感测信号VTS进行采样。当同步信号SSYN处于第一状态时，逻辑电路416可以(但不是必须)禁用比较器406以减少功耗。
虽然在图4B的实施例中公开了逻辑电路416，但是在另一个实施例中，逻辑电路416可以省略。举例说明，如上所述，通信信道224可以包括I2C接口、UART接口、或者类似的其他接口，并且通信信道224中的同步信号SSYN可以包括一组信号。该组信号可以包括控制开关408的信号和控制比较器406的信号。因此，可以省略逻辑电路416。
图5A所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统500的模块示意图。图5A中的第一级保护电路502和第二级保护电路504可以是图2中的第一级保护电路202和第二级保护电路204的举例。以下结合图2对图5A进行描述。
在图5A的示例中，温度传感器电路包括热敏电阻RTS2。电池保护系统500可以通过产生流过热敏电阻RTS2的预设电流(例如：IPRE1或IPRE2)来激活热敏电阻RTS2，从而在热敏电阻RTS2上产生感测信号VTS(例如：电压信号)。热敏电阻RTS2上的检测信号VTS可以指示电池包中的温度。举例说明，热敏电阻RTS2具有负温度系数。因此，如果温度升高，则热敏电阻RTS2的阻值减小；如果温度降低，则热敏电阻RTS2的阻值增大。因此，如果温度升高，则连接节点326处的感测信号VTS的电平降低；如果温度降低，则该电平升高。
在图5A的示例中，第一级保护电路502包括电流源522，用于提供流过热敏电阻RTS2的第一预设电流IPRE1，第二级保护电路504包括电流源520，用于提供流过热敏电阻RTS2的第二预设电流IPRE2。当同步信号SSYN处于第二状态时，第一级保护电路502禁用第一预设电流IPRE1，第二级保护电路504以上述预设频率(例如：1Hz、0.5Hz、或2Hz等等相对较低的频率)产生第二预设电流IPRE2。第二级保护电路504还以该预设频率采样感测信号VTS。当同步信号SSYN处于第一状态时，第一级保护电路502产生第一预设电流IPRE1并保持第一预设电流IPRE1流过热敏电阻RTS2，从而使第一级保护电路502可以对感测信号VTS以相对较高的频率进行采样。此外，第二级保护电路504禁用第二预设电流IPRE2。
更具体地说，图5B所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统500的电路示意图。以下结合图2和图5A对图5B进行描述。在图5B的示例中，第一级保护电路502包括同步信号产生电路512(以下简称为：同步电路512)、电流源522、开关518和反相器516。图5B中所示的元件512、522、518和516仅为举例说明，本发明不限于此。第二级保护电路504包括电流源520(例如：一种镜像电流源)、开关电路508和比较器506。第二级保护电路504还包括与参考电阻RREFB连接的参考端TREF。
在一个实施例中，第一级保护电路502中的同步电路512可以产生控制信号514，以控制同步信号SSYN的状态并且控制开关518。举例说明，控制信号514可以将同步信号SSYN设置为第二状态并且关断开关518。控制信号514也可以将同步信号SSYN设置为第一状态并且接通开关518。在一个实施例中，当同步信号SSYN处于第二状态时，开关518可以禁用第一预设电流IPRE1，同步信号SSYN可以接通第二级保护电路504中的开关电路508并且启用比较器506。当开关电路508接通时(例如：电路508中的两个开关接通时)，热敏电阻RTS2和参考电阻RREFB可以分别接收第二预设电流IPRE2和参考电流IREF。更具体地说，电流源520可以产生参考电流IREF和第二预设电流IPRE2。电流源520还可以控制第二预设电流IPRE2与参考电流IREF成比例关系。举例说明，第二预设电流IPRE2可以被配置为等于参考电流IREF。因此，如果热敏电阻RTS2的阻值等于参考电阻RREFB的阻值，则热敏电阻RTS2上的感测电压VTS可以等于参考电阻RREFB上的参考电压VTREF。在一个实施例中，可以选择具有特定阻值的参考电阻RREFB使得当电池包的温度等于(或者约等于)过热阈值时，热敏电阻RTS2的阻值可以等于(或者约等于)参考电阻RREFB的阻值。因此，如果电池包的温度小于过热阈值，则热敏电阻RTS2的阻值大于参考电阻RREFB的阻值，从而使检测电压VTS大于参考电压VTREF。如果电池包的温度大于过热阈值，则热敏电阻RTS2的阻值小于参考电阻RREFB的阻值，从而使检测电压VTS小于参考电压VTREF。比较器506可以将感测电压VTS与参考电压VTREF进行比较，并根据比较结果产生保护信号TPRO。如果感测电压VTS小于参考电压VTREF，则保护信号TPRO可以通知第二级保护电路504采取相应措施以保护电池包免受因过热状态造成的损坏。
在一个实施例中，当同步信号SSYN处于第一状态时，开关518可以将电流源522与热敏电阻RTS2连接，同步信号SSYN可以关断第二级保护电路504中的开关电路508并且禁用比较器506。因此，热敏电阻RTS2被第一预设电流IPRE1激活以产生感测信号VTS，并且感测信号VTS由第一级保护电路502的监控端A/D接收。第一级保护电路502可以包括与监控端A/D连接的模数转换器电路(未在图中示出)，用于将感测信号VTS转换为第一级保护电路502可读的数字信号。因此，第一级保护电路502可以基于感测信号VTS判断电池温度是否出现过热或者过冷状态，以此来保护电池包。
图6A所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统600的模块示意图。图6A中的第一级保护电路602和第二级保护电路604可以是图2中的第一级保护电路202和第二级保护电路204的举例。以下结合图2和图5A对图6A进行描述。
类似于图5A中的温度传感器电路，在图6A的示例中，温度传感器电路包括热敏电阻RTS2。电池保护系统600可以通过产生流过热敏电阻RTS2的预设电流IPRE来激活温度传感器电路中的热敏电阻RTS2，从而在热敏电阻RTS2上产生感测信号VTS。
在图6A的示例中，第二级保护电路604包括提供预设电流IPRE的电流源620。当同步信号SSYN处于第二状态时，第二级保护电路604以上述预设频率(例如：1Hz、0.5Hz、或2Hz等等相对较低的频率)产生预设电流IPRE，并且在该预设频率下采样感测信号VTS。当同步信号SSYN处于第一状态时，第二级保护电路604保持预设电流IPRE流过热敏电阻RTS2，并且第一级保护电路602对感测信号VTS进行采样。
更具体地说，图6B所示为根据本发明一个实施例的电池保护系统600的电路示意图。以下结合图2和图6A对图6B进行描述。在图6B的示例中，第一级保护电路602包括同步信号产生电路612(以下简称为：同步电路612)，用于产生同步信号SSYN并且控制同步信号SSYN的状态。第二级保护电路604包括电流源620(例如：镜像电流镜)、开关电路608、比较器606和逻辑电路616。逻辑电路616可以接收同步信号SSYN并且根据同步信号SSYN控制开关电路608和比较器606。
在一个实施例中，当同步信号SSYN处于第二状态时，逻辑电路616可以以上述预设频率(例如：相对较低的频率)接通开关电路608，并且以该预设频率使能比较器606。因此，第二级保护电路604可以在该预设频率下采样感测信号VTS。当同步信号SSYN处于第二状态时，第一级保护电路602不对感测信号VTS进行采样。当同步信号SSYN处于第一状态时，逻辑电路616可以使开关电路608保持导通，并且第一级保护电路602对感测信号VTS进行采样。当同步信号SSYN处于第一状态时，逻辑电路616可以(但不是必须)禁用比较器606以减少功耗。
虽然在图6B的实施例中公开了逻辑电路616，但是在另一个实施例中可以省略逻辑电路616。举例说明，如上所述，通信信道224可以包括I2C接口、UART接口、或者类似的其他接口，并且通信信道224中的同步信号SSYN可以包括一组信号。该组信号可以包括控制开关电路608的信号和控制比较器606的信号。因此，可以省略逻辑电路616。
在图6B的示例中，电流源620可以是一种高精度电流源(例如：带隙基准电流源)，并且可以产生高精度的预设电流IPRE，该预设电流IPRE可以在周围环境(例如：环境温度)变化的情况下保持恒定。因此，第一级保护电路602可以从热敏电阻RTS2接收高精度的感测信号VTS，将高精度的感测信号VTS与保护阈值(例如：在第一级保护电路602内部产生的一个阈值信号)进行比较以检测是否有异常的温度状态，从而有效地保护电池包。
在另一个实施例中，电流源620可以是一种常规电流源(例如：一种较低成本的电流源)。如果环境温度改变，则由电流源620产生的预设电流IPRE和参考电流IREF可能会稍微改变。在这样的一个实施例中，第一级保护电路602接收感测信号VTS和参考电压VTREF，并且将感测信号VTS与参考电压VTREF进行比较以检测异常温度状况。即使预设电流IPRE和参考电流IREF可能会随环境温度变化而略有变化，但是预设电流IPRE仍然基本上等于参考电流IREF，因此第一级保护电路602仍可以有效地保护电池包。以下结合图6C和图6D进行举例说明。
图6C所示为根据本发明另一个实施例的电池保护系统600的电路示意图。以下结合图2、图6A和图6B对图6C进行描述。在图6C的示例中，电池保护系统600包括与第一级保护电路602的A/D端子(例如：模数转换器的输入端)连接的选择器628(例如：多路复用器)。选择器628从热敏电阻RTS2接收感测信号VTS，从参考电阻RREFB接收参考电压VTREF，并且在第一级保护电路602所产生的选择信号630的控制下，选择性地将感测信号VTS或者参考电压VTREF输出给第一级保护电路602。例如，当选择信号630为逻辑高电平(或逻辑低电平)时，第一级保护电路602可以接收感测信号VTS；当选择信号630为逻辑低电平(或逻辑高电平)时，第一级保护电路602可以接收参考电压VTREF。因此，第一级保护电路602可以通过选择器628和A/D端子接收感测信号VTS和参考电压VTREF。
图6D所示为根据本发明另一个实施例的电池保护系统600的电路示意图。以下结合图2、图6A和图6B对图6D进行描述。在图6D的示例中，第一级保护电路602包括接收感测信号VTS的监控端A/D1和接收基准电压VTREF的监控端A/D2。
图7所示为根据本发明一个实施例的电池保护方法700的流程示意图。以下结合图2、图3A、图3B、图4A、图4B、图5A、图5B、图6A、图6B、图6C和图6D对图7进行描述。
在步骤702，温度传感器电路(例如：包括热敏电阻RTS2)被激活以产生指示电池包200中的温度的感测信号VTS。
在步骤704，第一级保护电路(例如：202、302、402、502或602)产生具有第一状态或者第二状态的同步信号SSYN，以控制与所述第一级保护电路和温度传感器电路连接的第二级保护电路(例如：204、304、404、504或604)。
在步骤706，当同步信号SSYN处于第一状态时，第一级保护电路对感测信号VTS进行采样。
在步骤708，第一级保护电路基于感测信号VTS为电池包提供第一级保护。
在步骤710，当同步信号SSYN处于第二状态时，第二级保护电路对感测信号VTS进行采样。
在步骤712，第二级保护电路基于感测信号VTS为电池包提供第二级保护。
综上所述，本发明的实施例提供了第一级保护电路和第二级保护电路共用一个温度传感器的电池保护系统。举例说明，第一级保护电路产生同步信号以使第一级保护电路和第二级保护电路的操作同步。当同步信号处于第一状态时，第一级保护电路对温度感测信号进行采样，而当同步信号处于第二状态时，第二级保护电路对该温度感测信号进行采样。由于第一级保护电路和第二级保护电路共用一个温度传感器，所以减少了电池保护系统的成本和印刷电路板尺寸，并且降低了电池保护系统的功耗。
在此使用的措辞和表达都是用于说明而非限制，使用这些措辞和表达并不将在此图示和描述的特性的任何等同物(或部分等同物)排除在发明范围之外，在权利要求的范围内可能存在各种修改。其它的修改、变体和替换物也可能存在。因此，权利要求旨在涵盖所有此类等同物。

Claims (17)

1.一种电池保护系统，所述电池保护系统包括：
传感器电路，被配置为当处于激活状态时产生指示电池包中的温度的感测信号；
与所述传感器电路连接的第一级保护电路，被配置为产生具有在第一状态或第二状态的同步信号，当所述同步信号处于所述第一状态时，所述第一级保护电路对所述感测信号进行采样，并且基于所述感测信号为所述电池包提供第一级保护；以及
与所述第一级保护电路和所述传感器电路连接的并且由所述同步信号控制的第二级保护电路，当所述同步信号处于所述第二状态时，所述第二级保护电路对所述感测信号进行采样，并且基于所述感测信号为所述电池包提供第二级保护。
2.根据权利要求1所述的电池保护系统，其中，当所述同步信号处于所述第二状态时，所述第二级保护电路以预设频率激活所述传感器电路并且以所述预设频率对所述感测信号进行采样；当所述同步信号处于所述第一状态时，所述电池保护系统将所述传感器电路保持在激活状态以向所述第一级保护电路提供所述感测信号。
3.根据权利要求2所述的电池保护系统，其中，所述传感器电路包括：热敏电阻；以及
与所述热敏电阻连接的电阻器，其中，所述电池保护系统通过在所述电阻器和所述热敏电阻上施加预设电压来激活所述传感器电路，并且其中，所述感测信号包括在所述电阻器和所述热敏电阻的连接节点处的电压信号。
4.根据权利要求3所述的电池保护系统，其中，当所述同步信号处于所述第二状态时，所述第一级保护电路将第一预设电压与所述传感器电路断开，并且所述第二级保护电路以所述预设频率将第二预设电压连接至所述传感器电路；当所述同步信号处于所述第一状态时，所述第一级保护电路将所述第一预设电压与所述传感器电路保持连接，并且所述第二级保护电路将所述第二预设电压与所述传感器电路断开。
5.根据权利要求3所述的电池保护系统，其中，当所述同步信号处于所述第二状态时，所述第二级保护电路以所述预设频率将所述预设电压连接至所述传感器电路；当所述同步信号处于所述第一状态时，所述第二级保护电路将所述预设电压和所述传感器电路保持连接。
6.根据权利要求2所述的电池保护系统，其中，所述传感器电路包括：
热敏电阻，其中，所述电池保护系统通过产生流过所述热敏电阻的预设电流来激活所述热敏电阻，并且其中，所述感测信号包括所述热敏电阻上的电压。
7.根据权利要求6所述的电池保护系统，其中，当所述同步信号处于所述第二状态时，所述第一级保护电路禁用第一预设电流，并且所述第二级保护电路以所述预设频率产生流过所述热敏电阻的第二预设电流；当所述同步信号处于所述第一状态时，所述第一级保护电路保持所述第一预设电流流过所述热敏电阻，并且所述第二级保护电路禁用所述第二预设电流。
8.根据权利要求6所述的电池保护系统，其中，当所述同步信号处于所述第二状态时，所述第二级保护电路以所述预设频率产生所述预设电流；当所述同步信号处于所述第一状态时，所述第二级保护电路保持所述预设电流流过所述热敏电阻。
9.一种电池保护方法，所述电池保护方法包括：
激活传感器电路以产生指示电池包中的温度的感测信号；
利用与所述传感器电路连接的第一级保护电路产生具有第一状态或第二状态的同步信号，以控制与所述第一级保护电路和所述传感器电路连接的第二级保护电路；
当所述同步信号处于所述第一状态时，利用所述第一级保护电路对所述感测信号进行采样；
利用所述第一级保护电路基于所述感测信号为所述电池包提供第一级保护；
当所述同步信号处于所述第二状态时，利用所述第二级保护电路对所述感测信号进行采样；以及
利用所述第二级保护电路基于所述感测信号为所述电池包提供第二级保护。
10.根据权利要求9所述的电池保护方法，其中，所述电池保护方法还包括：
当所述同步信号处于所述第二状态时，利用所述第二级保护电路以预设频率激活所述传感器电路；
当所述同步信号处于所述第二状态时，利用所述第二级保护电路以所述预设频率对所述感测信号进行采样；以及
当所述同步信号处于所述第一状态时，将所述传感器电路保持在激活状态以向所述第一级保护电路提供所述感测信号。
11.根据权利要求10所述的电池保护方法，其中，所述传感器电路包括热敏电阻和与所述热敏电阻连接的电阻器，并且其中，所述电池保护方法还包括：
通过在所述电阻器和所述热敏电阻上施加预设电压来激活所述传感器电路，其中，所述感测信号包括在所述电阻器和所述热敏电阻的连接节点处的电压信号。
12.根据权利要求11所述的电池保护方法，其中，所述电池保护方法还包括：
当所述同步信号处于所述第二状态时，利用所述第一级保护电路将第一预设电压与所述传感器电路断开；
当所述同步信号处于所述第二状态时，利用所述第二级保护电路以所述预设频率将第二预设电压连接至所述传感器电路；
当所述同步信号处于所述第一状态时，利用所述第一级保护电路将所述第一预设电压与所述传感器电路保持连接；以及
当所述同步信号处于所述第一状态时，利用所述第二级保护电路将所述第二预设电压与所述传感器电路断开。
13.根据权利要求11所述的电池保护方法，其中，所述电池保护方法还包括：
当所述同步信号处于所述第二状态时，利用所述第二级保护电路以所述预设频率将所述预设电压连接至所述传感器电路；以及
当所述同步信号处于所述第一状态时，利用所述第二级保护电路将所述预设电压与所述传感器电路保持连接。
14.根据权利要求10所述的电池保护方法，其中，所述传感器电路包括热敏电阻，并且其中，所述电池保护方法还包括：
通过产生流过所述热敏电阻的预设电流来激活所述热敏电阻，其中，所述感测信号包括所述热敏电阻上的电压。
15.根据权利要求14所述的电池保护方法，其中，所述电池保护方法还包括：
当所述同步信号处于所述第二状态时，利用所述第一级保护电路禁用第一预设电流；
当所述同步信号处于所述第二状态时，利用所述第二级保护电路以所述预设频率产生流过所述热敏电阻的第二预设电流；
当所述同步信号处于所述第一状态时，利用所述第一级保护电路保持所述第一预设电流流过所述热敏电阻；以及
当所述同步信号处于所述第一状态时，利用所述第二级保护电路禁用所述第二预设电流。
16.根据权利要求14所述的电池保护方法，其中，所述电池保护方法还包括：
当所述同步信号处于所述第二状态时，利用所述第二级保护电路以所述预设频率产生所述预设电流；以及
当所述同步信号处于所述第一状态时，利用所述第二级保护电路保持所述预设电流流过所述热敏电阻。
17.一种电池包，其中，所述电池包包括权利要求1至8中任一项所述的电池保护系统，以及与所述电池保护系统连接的电池。
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