CN111289939B - 电池断线检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电池断线检测电路。该电路包括N个电池，与每一电池的正极和负极相连的两条采样线之间形成检测采样区，采样恒流源与间隔设置的检测采样区对应的两条采样线相连；过充比较器与任一检测采样区对应的两条采样线相连，用于生成过充比较信号；过放比较器与任一检测采样区对应的两条采样线相连，用于生成过放比较信号；第一检测电路与第N个电池的正极对应的采样线相连，用于生成第一检测信号；第二检测电路与第N个电池的负极对应的采样线和低压供电电路相连，用于生成第二检测信号；逻辑处理电路与过充比较器、过放比较器、第一检测电路和第二检测电路相连，用于生成断线保护信号。该电路可对芯片供电端进行断线检测，且有效节省成本。

Description

电池断线检测电路

技术领域

本发明涉及电池保护技术领域，尤其涉及一种电池断线检测电路。

背景技术

目前市场主要应用的可充电电池有锂电池和铁电池，这两种电池因能量密度高，对电池的安全性有很多的要求。电池在过度充电状态下，电池能量将过剩，使电池温度上升，导致电解液分解而产生气体，会存在因内压和温度上升而导致着火或破裂的危险。电池在过度放电状态下，电解液因分解导致电芯容量特性劣化及耐久性劣化，即充放电次数降低，使电池寿命缩短。电池保护芯片是与电池相连的用于避免过度充电或者过度放电情况发生的芯片。在多节电池应用中，各节电池与电池保护芯片相连，若电池保护芯片的电压采样端子断线，则无法正常检测电池电压，即无法实现过度充电保护和过度放电保护，存在极大的应用风险，因此，需进行电池断线检测和保护。

图1示出现有电池断线检测电路的一示意图。如图1所示，电池断线检测电路包括低压供电电路10、相互串联的第一电池A、第二电池B、第三电池C和第四电池D，第一电池A的负极与接地端GND和接地采样线V0相连，第四电池D的正极为芯片供电端VCC，与低压供电电路10相连，其中，低压供电电路10用于给芯片内部提供低压和逻辑供电。第一电池A和第二电池B之间设有第一采样线V1，第二电池B和第三电池C之间设有第二采样线V2，第三电池C和第四电池D设有第三采样线V3，第四电池D的正极与第四采样线V4相连。接地采样线V0与第一采样线V1之间、第二采样线V2与第三采样线V3之间、第四采样线V4与低压供电电路10之间各设有与恒流源Ibias作为上下拉；接地采样线V0与第一采样线V1之间以及第二采样线V2和第三采样线V3之间各设有一组过充比较器OV和过放比较器OD，用于检测电池电压是否过充和过放；第一采样线V1与第二采样线V2之间以及第三采样线V3和第四采样线V4之间各设有一组过充比较器OV、过放比较器OD和断线比较器OF，用于检测电池电压是否过充、过放和断线。与非门与两个断线比较器OF相连，用于根据两个断线比较器OF输出的断线比较信号OF2/OF4,输出断线保护信号OPEN，根据断线保护信号OPEN控制充电和放电。这种电池断线检测电路需间隔设置多个断线比较器OF，在一定程度上会增大芯片面积，使得芯片成本增加。

图2示出现有电池断线检测电路的另一示意图。如图2所示，电池断线检测电路包括低压供电电路10、相互串联的第一电池A、第二电池B、第三电池C和第四电池D，第一电池A的负极与接地端GND和接地采样线V0相连，第四电池D的正极为芯片供电端VCC，与低压供电电路10相连，其中，低压供电电路10用于给芯片内部提供低压和逻辑供电。第一电池A和第二电池B之间设有第一采样线V1，第二电池B和第三电池C之间设有第二采样线V2，第三电池C和第四电池D设有第三采样线V3，第四电池D的正极与第四采样线V4相连。第一采样线V1、第二采样线V2、第三采样线V3和第四采样线V4分别通过一个恒流源Ibias与低压供电电路10相连；接地采样线V0与第一采样线V1之间、第一采样线V1与第二采样线V2之间、第二采样线V2与第三采样线V3之间、第三采样线V3和第四采样线V4之间各设有一组过充比较器OV、过放比较器OD和断线比较器OF，用于检测电池电压是否过充、过放和断线。与非门与四个断线比较器OF相连，用于根据四个断线比较器OF输出的断线比较信号OF1/OF2/OF3/OF4,输出断线保护信号OPEN，根据断线保护信号OPEN控制充电和放电。这种电池断线检测电路需所有相邻两个电池之间均设置断线比较器OF，在一定程度上会增大芯片面积，使得芯片成本增加。

上述两种电池断线检测电路均无法实现芯片供电端VCC断线的检测和关断，一旦芯片供电端VCC断线，会导致电池保护芯片无法正常工作，使得电池应用存在极大的安全隐患。

发明内容

本发明实施例提供一种电池断线检测电路，以解决现有电池断线检测电路无法实现对芯片供电端VCC进行断线检测所存在的安全隐患的问题。

本发明实施例提供一种电池断线检测电路，包括低压供电电路、N个电池和N+1条采样线，N个电池依次串联，相邻两个电池之间设有一条所述采样线，第1个电池的负极与接地端和一条所述采样线相连，第N个电池的正极与低压供电电路和一条所述采样线相连，与每一所述电池的正极和负极相连的两条所述采样线之间形成一检测采样区，还包括采样恒流源、过充比较器、过放比较器、第一检测电路、第二检测电路和逻辑处理电路；所述采样恒流源与间隔设置的所述检测采样区对应的两条所述采样线相连；所述过充比较器与任一所述检测采样区对应的两条所述采样线相连，用于生成过充比较信号；所述过放比较器与任一所述检测采样区对应的两条所述采样线相连，用于生成过放比较信号；所述第一检测电路与第N个所述电池的正极对应的所述采样线相连，用于生成第一检测信号；所述第二检测电路与第N个所述电池的负极对应的采样线和所述低压供电电路相连，用于生成第二检测信号；所述逻辑处理电路与所述过充比较器、所述过放比较器、所述第一检测电路和所述第二检测电路相连，用于对所述过充比较信号、所述过放比较信号、所述第一检测信号和所述第二检测信号进行逻辑运算，生成断线保护信号；其中，N为相互串联的电池的数量，N≥2。

优选地，所述第一检测电路包括第一恒流源、分压电阻和反相器；所述第一恒流源一端与接地端相连，另一端与所述反相器和所述分压电阻相连；所述分压电阻一端与所述第一恒流源和所述反相器相连，另一端与第N个所述电池的正极对应的所述采样线相连；所述反相器一端与所述第一恒流源和所述分压电阻相连，另一端与所述逻辑处理电路相连，用于向所述逻辑处理电路输出第一检测信号。

优选地，所述第二检测电路包括控制PMOS管和第二恒流源；所述控制PMOS管的栅极与所述低压供电电路相连，源极与第N个所述电池的负极对应的所述采样线相连，漏极与所述第二恒流源和所述逻辑处理电路相连，用于接收所述低压供电电路输入的供电输入信号，生成第二检测信号；所述第二恒流源一端与接地端相连，另一端与所述控制PMOS管和所述逻辑处理电路相连，用于向所述逻辑处理电路输出所述第二检测信号。

优选地，所述逻辑处理电路包括控制与非门、N-1个采样与非门和采样或非门；所述采样或非门与所述第一检测电路和所述第二检测电路相连，用于根据所述第一检测信号和所述第二检测信号，生成供电检测信号；所述采样与非门与相邻两个所述检测采样区中的一个所述检测采样区对应的过充比较器相连，与另一个所述检测采样区对应的过放比较器相连，用于根据所述过充比较信号和所述过放比较信号，生成采样检测信号；所述控制与非门与所述采样或非门和所述采样与非门相连，用于根据所述供电检测信号和所述采样检测信号，生成断线保护信号。

优选地，所述采样恒流源与第2k+1个所述电池对应的检测采样区对应的两条所述采样线相连；第2k+1个所述采样与非门的一输入端与第2k+1个所述电池对应的检测采样区上设置的过放比较器相连，另一输入端与第2k+2个所述电池对应的检测采样区上设置的过充比较器相连；第2k个所述采样与非门的一输入端与第2k个所述电池对应的检测采样区上设置的过充比较器相连，另一输入端与第2k+1个所述电池对应的检测采样区上设置的过放比较器相连。

优选地，所述采样恒流源与第2k个所述电池对应的检测采样区对应的两条所述采样线相连；第2k+1个所述采样与非门的一输入端与第2k+1个所述电池对应的检测采样区上设置的过充比较器相连，另一输入端与第2k+2个所述电池对应的检测采样区上设置的过放比较器相连；第2k个所述采样与非门的一输入端与第2k个所述电池对应的检测采样区上设置的过放比较器相连，另一输入端与第2k+1个所述电池对应的检测采样区上设置的过充比较器相连。

优选地，所述低压供电电路包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管和供电恒流源；所述供电恒流源一端与接地端相连，另一端与所述第一NMOS管的栅极和源极相连，并与所述第四NMOS管的栅极相连；所述第一NMOS管的漏极与所述第二NMOS管的栅极和源极相连；所述第二NMOS管的漏极与所述第三NMOS管的栅极和源极相连；所述第三NMOS管的漏极和所述第四NMOS管的漏极与第N个所述电池的正极相连；所述第四NMOS管的源极与外部供电端相连；所述第二NMOS管的漏极和所述第三NMOS管的源极与所述第二检测电路相连，用于给所述第二检测电路发送供电输入信号。

优选地，所述供电恒流源包括第一耗尽管、第二耗尽管、第三耗尽管、第四耗尽管和第五耗尽管；所述第一耗尽管的源极与所述接地端相连，所述第一耗尽管的栅极和漏极与所述第二耗尽管的源极相连，所述第二耗尽管的栅极和漏极与所述第三耗尽管的源极相连，所述第三耗尽管的栅极和漏极与所述第四耗尽管的源极相连，所述第四耗尽管的栅极和漏极与第五耗尽管的源极相连，所述第五耗尽管的栅极和漏极与所述第一NMOS管的栅极和源极相连，并与所述第四NMOS管的栅极相连。

优选地，所述供电恒流源包括外部恒压模块和控制NMOS管，所述控制NMOS管的栅极与所述外部恒压模块相连，所述控制NMOS管的源极与接地端相连，所述控制NMOS管的漏极与所述第一NMOS管的栅极和源极相连，并与所述第四NMOS管的栅极相连。

上述电池断线检测电路中，在任一电池对应的检测采样区上设置过充比较器和过充比较器进行检测，以便根据过充比较信号和过放比较信号确定相应检测采样区的采样线是否断线，无需配置专用的断线比较器，有助于节省芯片成本并缩小芯片面积。采样恒流源与间隔设置的检测采样区对应的两条采样线相连，使得采样恒流源的数量为N/2或者(N+1)/2，避免采样恒流源的数量过多，从而有助于节省芯片成本并缩小芯片面积。第一检测电路与第N个电池的正极对应的采样线相连，用于检测第N个电池的正极对应的采样线是否断线，以形成第一检测信号。第二检测电路与第N个电池的负极对应的采样线和低压供电电路相连，用于检测第N个电池的负极与低压供电电路的连接线是否断线，以实现对芯片供电端进行断线检测，以形成第二检测信号，从而实现对芯片供电端进行检测和保护。采用逻辑处理电路对所述过充比较信号、所述过放比较信号、所述第一检测信号和所述第二检测信号进行逻辑运算，生成断线保护信号，以便根据断线保护信号进行充电控制输出和放电控制输出，以保证电池的使用安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有电池断线检测电路的一示意图；

图2是现有电池断线检测电路的另一示意图；

图3是本发明一实施例中电池断线检测电路的一示意图；

图4是本发明一实施例中电池断线检测电路的另一示意图；

图5是本发明一实施例中低压供电电路的一示意图；

图6是本发明一实施例中低压供电电路的另一示意图；

图7是本发明一实施例中低压供电电路的另一示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种电池断线检测电路，如图3和图4所示，电池断线检测电路包括低压供电电路10、N个电池和N+1条采样线，N个电池依次串联，相邻两个电池之间设有一条采样线，第1个电池的负极与接地端GND和一条采样线相连，第N个电池的正极与低压供电电路10和一条采样线相连，与每一电池的正极和负极相连的两条采样线之间形成一检测采样区，还包括采样恒流源、过充比较器OV、过放比较器OD、第一检测电路20、第二检测电路30和逻辑处理电路40；采样恒流源与间隔设置的检测采样区对应的两条采样线相连；过充比较器OV与任一检测采样区对应的两条采样线相连，用于生成过充比较信号；过放比较器OD与任一检测采样区对应的两条采样线相连，用于生成过放比较信号；第一检测电路20与第N个电池的正极对应的采样线相连，用于生成第一检测信号OF_N；第二检测电路30与第N个电池的负极对应的采样线和低压供电电路10相连，用于生成第二检测信号OF_VCC；逻辑处理电路40与过充比较器OV、过放比较器OD、第一检测电路20和第二检测电路30相连，用于对过充比较信号、过放比较信号、第一检测信号OF_N和第二检测信号OF_VCC进行逻辑运算，生成断线保护信号OPEN。

其中，N为相互串联的电池的数量，N≥2。采样线的数量比电池的数量多1，具体可以在相邻两个电池之间设置一条采样线，在第1个电池的负极与接地端GND相连的位置接入一条采样线，在第N个电池的正极与低压供电电路10相连的位置接入一条采样线，以使每一电池的正极和负极分别与一采样线相连，从而使与每一电池的正极和负极相连的两条采样线之间形成一检测采样区。

作为一示例，N为4时，电池断线检测电路包括串联的第一电池A、第二电池B、第三电池C和第四电池D，第一电池A的负极与接地端GND和接地采样线V0相连，第四电池D的正极为芯片供电端VCC，与低压供电电路10相连，低压供电电路10用于给芯片内部提供低压和逻辑供电。第一电池A的负极与接地采样线V0相连，第一电池A和第二电池B之间设有第一采样线V1，第二电池B和第三电池C之间设有第二采样线V2，第三电池C和第四电池D设有第三采样线V3，第四电池D的正极与第四采样线V4相连。本示例中，与第一电池A相连的接地采样线V0和第一采样线V1之间形成一检测采样区；与第二电池B相连的第一采样线V1和第二采样线V2之间形成一检测采样区；与第三电池C相连的第二采样线V2和第三采样线V3之间形成一检测采样区；与第四电池D相连的第三采样线V3和第四采样线V4之间形成一检测采样区。

其中，采样恒流源是用于连接检测采样区对应的两条采样线的恒流源，通过上拉作用或者下拉作用，保证电流恒定。本示例中，采样恒流源与间隔设置的检测采样区对应的两条采样线相连，即采样恒流源设置在奇数节电池对应的检测采样区之间或者设置在偶数节电池对应的检测采样区之间，使得采样恒流源的数量为N/2或者(N+1)/2，避免采样恒流源的数量过多，从而有助于节省芯片成本并缩小芯片面积。例如，采样恒流源用于连接第1、3、5……2k+1个电池对应的检测采样区对应的两条采样线；或者，采样恒流源用于连接第2、4、6……2k个电池对应的检测采样区对应的两条采样线。

图3所示的示例中，在第一电池A对应的检测采样区上设有采样恒流源IB1，在第三电池C对应的检测采样区上设有采样恒流源IB2。在第一采样线V1断线时，由于采样恒流源IB1的下拉作用，第一采样线V1的电压被拉低，第二采样线V2的电压被拉高；在第二采样线V2断线时，由于采样恒流源IB2的上拉作用，第二采样线V2的电压相对第一采样线V1的电压变高，相对于第三采样线V3的电压变低；在第三采样线V3断线时，由于采样恒流源IB2的下拉作用，使得第三采样线V3的电压被拉低，相对于第四采样线V4的电压则变高。可以理解地，采样恒流源设置在间隔设置的检测采样区上，无需每个检测采样区均设置采样恒流源，使得采样恒流源可以通过上拉或者下拉作用，使得断线位置的电压发生变化，以保障断线检测的实现，又可以有效减少芯片成本并避免芯片面积过大。

本示例中，任一检测采样区对应的两条采样线之间设有一过充比较器OV，用于采样检测采样区对应的电池两端的电池采样电压，以便根据电池采样电压与过充基准阈值进行比较，以确定是否存在过充状态，若存在过充状态，则过充比较器OV输出高电平的过充比较信号。

本示例中，任一检测采样区对应的两条采样线之间设有一过放比较器OD，用于采样检测采样区对应的电池两端的电池采样电压，以便根据电池采样电压与过放基准阈值进行比较，以确定是否存在过放状态，若存在过放状态，则过放比较器OD输出高电平的过放比较信号。

本示例中，第一检测电路20是与第N个电池的正极对应的采样线相连的检测电路，用于检测第N个电池的正极对应的采样线是否断线的检测电路。可以理解地，第一检测电路20与第N个电池的正极通过采样线相连，以检测第N个电池的正极对应的采样线是否断线，从而输出相应的第一检测信号OF_N，因此，第一检测信号OF_N是用于反映第N个电池的正极的采样线是否断线的信号。如图3和图4所示，第一检测电路20与第四电池D的正极对应的采样线相连，用于检测第四电池D的正极对应的采样线是否断线，输出第一检测信号OF_N。

本示例中，第二检测电路30是与第N个电池的负极对应的采样线和低压供电电路10相连的检测电路，用于检测低压供电电路10与第N个电池的正极之间的连接线是否断线，由于第N个电池的正极与芯片供电端VCC相连，则第二检测电路30是用于检测芯片供电端VCC是否断线的检测电路。如图3和图4所示，第二检测电路30与第四电池D的负极对应的采样线相连(即与第三电池C的正极对应的采样线相连)，并与低压供电电路10相连，用于检测低压供电电路10与第N个电池的正极之间的连接线是否断线，即用于检测芯片供电端VCC是否断线，输出第二检测信号OF_VCC。

本示例中，逻辑处理电路40是与过充比较器OV、过放比较器OD、第一检测电路20和第二检测电路30相连的用于进行逻辑处理的电路，具体是用于对过充比较器OV输出过充比较信号、过放比较器OD输出的过放比较信号、第一检测电路20输出的第一检测信号OF_N和第二检测电路30输出的第二检测信号OF_VCC进行逻辑运算，生成断线保护信号OPEN。

本实施例所提供的电池断线检测电路中，在任一电池对应的检测采样区上设置过充比较器OV和过充比较器OV进行检测，以便根据过充比较信号和过放比较信号确定相应检测采样区的采样线是否断线，无需配置专用的断线比较器OF，有助于节省芯片成本并缩小芯片面积。采样恒流源与间隔设置的检测采样区对应的两条采样线相连，使得采样恒流源的数量为N/2或者(N+1)/2，避免采样恒流源的数量过多，从而有助于节省芯片成本并缩小芯片面积。第一检测电路20与第N个电池的正极对应的采样线相连，用于检测第N个电池的正极对应的采样线是否断线，以形成第一检测信号OF_N。第二检测电路30与第N个电池的负极对应的采样线和低压供电电路10相连，用于检测第N个电池的负极与低压供电电路10的连接线是否断线，以实现对芯片供电端VCC进行断线检测，以形成第二检测信号OF_VCC，从而实现对芯片供电端VCC进行检测和保护。采用逻辑处理电路40对过充比较信号、过放比较信号、第一检测信号OF_N和第二检测信号OF_VCC进行逻辑运算，生成断线保护信号OPEN，以便根据断线保护信号OPEN进行充电控制输出和放电控制输出，以保证电池的使用安全。

在一实施例中，第一检测电路20包括第一恒流源IB3、分压电阻R0和反相器inv；第一恒流源IB3一端与接地端GND相连，另一端与反相器inv和分压电阻R0相连；分压电阻R0一端与第一恒流源IB3和反相器inv相连，另一端与第N个电池的正极对应的采样线相连；反相器inv一端与第一恒流源IB3和分压电阻R0相连，另一端与逻辑处理电路40相连，用于向逻辑处理电路40输出第一检测信号OF_N。

如图3和图4所示，N为4时，第N个电池的正极对应的采样线为第四采样线V4，第一恒流源IB3的一端与接地端GND相连，另一端通过分压电阻R0与第四采样线V4相连；反相器inv一端与分压电阻R0和第一恒流源IB3相连，另一端与逻辑处理电路40相连，用于向逻辑处理电路40输出第一检测信号OF_N。例如，在第四采样线V4断线时，第一恒流源IB3对接地端GND下拉，以将第四采样线V4的电压直接拉低至低电平，并将低电平信号输出给反相器inv；反相器inv接收到低电平信号之后，将其反转为高电平的第一检测信号OF_N，此时，反相器inv向逻辑处理电路40输出的第一检测信号OF_N为高电平1，由此可知，在第四采样线V4断线时，第一检测信号OF_N为高电平1；反之，在第四采样线V4不断线时，第一检测信号OF_N为低电平0，以实现对第N个电池的正极对应的采样线进行断线检测。

在一实施例中，第二检测电路30包括控制PMOS管PM0和第二恒流源IB4；控制PMOS管PM0的栅极与低压供电电路10相连，源极与第N个电池的负极对应的采样线相连，漏极与第二恒流源IB4和逻辑处理电路40相连，用于接收低压供电电路10输入的供电输入信号IN_VCC，生成第二检测信号OF_VCC；第二恒流源IB4一端与接地端GND相连，另一端与控制PMOS管PM0和逻辑处理电路40相连，用于向逻辑处理电路40输出第二检测信号OF_VCC。

其中，控制PMOS管PM0是与低压供电电路10、第N个电池的负极对应的采样线、第二恒流源IB4和逻辑处理电路40相连的PMOS管。如图3和图4所示，N为4时，第四电池D的负极对应的采样线为第三采样线V3，控制PMOS管PM0的栅极与低压供电电路10相连，用于接收低压供电电路10输入的供电输入信号IN_VCC；控制PMOS管PM0的源极与第三采样线V3相连，控制PMOS管PM0的漏极与第二恒流源IB4和逻辑处理电路40相连，用于根据低压供电电路10的供电输入信号IN_VCC。例如，在低压供电电路10与第四电池D的正极之间的连接线断线时，即芯片供电端VCC断线，由于第二恒流源IB4的下拉作用，使得芯片供电端VCC的电压被下拉至低电平0，确保供电输入信号IN_VCC也为低电平0，此时，控制PMOS管PM0导通，输出高电平的第二检测信号OF_VCC；反之，在芯片供电端VCC不断线时，输出低电平的第二检测信号OF_VCC，以实现对芯片供电端VCC进行断线检测。

在一实施例中，逻辑处理电路40包括控制与非门、N-1个采样与非门和1个采样或非门；采样或非门与第一检测电路20和第二检测电路30相连，用于根据第一检测信号OF_N和第二检测信号OF_VCC，生成供电检测信号；采样与非门与相邻两个检测采样区中的一个检测采样区对应的过充比较器OV相连，与另一个检测采样区对应的过放比较器OD相连，用于根据过充比较信号和过放比较信号，生成采样检测信号；控制与非门与采样或非门和采样与非门相连，用于根据供电检测信号和采样检测信号，生成断线保护信号OPEN。

其中，采样或非门是与第一检测电路20和第二检测电路30相连的或非门，即用于实现逻辑或非的逻辑门；若采样或非门的输入均为低电平0，则其输出为高电平1；若采样或非门的输入中至少有一个为高电平1，则其输出低电平0。如图3和图4所示的示例中，采样或非门Nor1的输入为第一检测信号OF_N和第二检测信号OF_VCC；在第N个电池的正极对应的采样线断线时，第一检测信号OF_N为高电平1，在第N个电池的正极对应的采样线不断线时，第一检测信号OF_N为低电平0；在芯片供电端VCC断线时，第二检测信号OF_VCC为高电平1，在芯片供电端VCC不断线时，第二检测信号OF_VCC为低电平0；因此，在第一检测信号OF_N和第二检测信号OF_VCC中至少有一个为高电平1时，采样或非门Nor1输出的供电检测信号为低电平0，以判断第N个电池的正极对应的采样线或者芯片供电端VCC断线。

其中，采样与非门是与过充比较器OV和过放比较器OD相连的与非门，即用于实现逻辑与非的逻辑门；若采样与非门的输入均为高电平1，则其输出为低电平0，若采样与非门的输入中至少有一个为低电平0，则其输出为高电平1。本示例中，采样与非门的输入为过充比较信号和过放比较信号，具体为设置在相邻两个检测采样区上的过充比较器OV输入的过充比较信号和过放比较器OD输入的过放比较信号。例如，若采样与非门的一个输入为第二电池B对应的检测采样区上的过充比较器OV输入的过充比较信号OV2，则另一个输入为第一电池A对应的检测采样区上的过放比较器OD输入的过放比较信号OD1，或者为第三电池C对应的检测采样区上的过放比较器OD输入的过放比较信号OD3。本示例中，由于与间隔设置的检测采样区对应的两条采样线上设有采样恒流源，利用采样恒流源的上拉或者下拉作用，使得设置在相邻两个电池之间的采样线断线时，相邻两个检测采样区中的一个检测采样区的过充比较器OV输出的过充比较信号为高电平1，另一个检测采样区的过放比较器OD输出的过放比较信号为高电平1。因此，在采样与非门输入的过充比较信号和过放比较信号均为高电平1时，其输出的采样检测信号为低电平，以判断相邻两个检测采样区之间的采样线断线。

其中，控制与非门是与采样或非门和N-1个采样与非门相连，用于对采样或非门输入的供电检测信号和N-1个采样与非门输入的采样检测信号进行逻辑处理，在供电检测信号和N-1个采样检测信号中的至少一个为低电平0时，说明存在至少一处断线，此时，其输出的断线保护信号OPEN为高电平1，基于断线保护信号OPEN进行充电控制输出停止和放电控制输出停止，即禁止充电或者放电，以达到保障电池安全的目的；在供电检测信号和N-1个采样检测信号均为高电平1时，说明不存在断线，此时，其输出的断线保护信号OPEN为低电平0，基于断线保护信号OPEN进行充电控制输出和放电控制输出，以实现充电或者放电控制。

在一实施例中，采样恒流源与第2k+1个电池对应的检测采样区对应的两条采样线相连；第2k+1个采样与非门的一输入端与第2k+1个电池对应的检测采样区上设置的过放比较器OD相连，另一输入端与第2k+2个电池对应的检测采样区上设置的过充比较器OV相连；第2k个采样与非门的一输入端与第2k个电池对应的检测采样区上设置的过充比较器OV相连，另一输入端与第2k+1个电池对应的检测采样区上设置的过放比较器OD相连。

本示例中，采样恒流源与第2k+1个电池对应的检测采样区对应的两条采样线相连，即采样恒流源与奇数节电池对应的检测采样区对应的两条采样线相连，如图3所示，第一电池A对应的检测采样区上设有采样恒流源IB1，第三电池C对应的检测采样区上设有采样恒流源IB2，用于实现对相邻两个电池之间采样线的电压进行上拉或下拉。

本示例中，第2k+1个采样与非门的一输入端与第2k+1个电池对应的检测采样区上设置的过放比较器OD相连，另一输入端与第2k+2个电池对应的检测采样区上设置的过充比较器OV相连。例如，第1个采样与非门Nand1的一输入端与第一电池A对应的检测采样区上设置的过放比较器OD相连，用于接收过放比较信号OD1，另一输入端与第二电池B对应的检测采样区上设置的过充比较器OV相连，用于接收过充比较信号OV2，以输出采样检测信号。作为一示例，在第一采样线V1断线时，由于采样恒流源IB1的下拉作用，第一采样线V1的电压被拉低，第二采样线V2的电压相对被拉高，此时，第一电池A对应的检测采样区上的过放比较器OD输出的过放比较信号OD1为高电平；相应地，第二电池B对应的检测采样区上的过充比较器OV输出的过充比较信号OV2为高电平，因此，在过放比较信号OD1和过充比较信号OV2同时为高电平时，通过采样与非门Nand1的处理，输出的采样检测信号为低电平，可认定第一采样线V1断线。又例如，第3个采样与非门Nand3的一输入端与第三电池C对应的检测采样区上设置的过放比较器OD相连，用于接收过放比较信号OD3，另一输入端与第四电池D对应的检测采样区上设置的过充比较器OV相连，用于接收过充比较信号OV4，以输出采样检测信号。作为一示例，在第三采样线V3断线时，由于采样恒流源IB2的下拉作用，使得第三采样线V3的电压被拉低，相对于第四采样线V4的电压则变高，此时，第三电池C对应的检测采样区上的过放比较器OD输出的过放比较信号OD3为高电平；相应地，第四电池D对应的检测采样区上的过充比较器OV输出的过充比较信号OV4为高电平，因此，在过放比较信号OD3和过充比较信号OV4同时为高电平时，通过采样与非门Nand3的处理，输出的采样检测信号为低电平，可认定第一采样线V1V3断线。

第2k个采样与非门的一输入端与第2k个电池对应的检测采样区上设置的过充比较器OV相连，另一输入端与第2k+1个电池对应的检测采样区上设置的过放比较器OD相连。例如，第2个采样与非门Nand2的一输入端与第二电池B对应的检测采样区上设置的过充比较器OV相连，用于接收过充比较信号OV2，另一输入端与第三电池C对应的检测采样区上设置的过放比较器OD相连，用于接收过放比较信号OD3，以输出采样检测信号。在第二采样线V2断线时，由于采样恒流源IB2的上拉作用，第二采样线V2的电压相对第一采样线V1的电压变高，相对于第三采样线V3的电压变低；第二电池B对应的检测采样区上的过充比较器OV输出的过充比较信号OV2为高电平；相应地，第三电池C对应的检测采样区上的过放比较器OD输出的过放比较信号OD3为高电平，因此，在过充比较信号OV2和过放比较信号OD3同时为高电平时，通过采样与非门Nand2的处理，输出的采样检测信号为低电平，可认定第二采样线V2断线。

在一实施例中，采样恒流源与第2k个电池对应的检测采样区对应的两条采样线相连；第2k+1个采样与非门的一输入端与第2k+1个电池对应的检测采样区上设置的过充比较器OV相连，另一输入端与第2k+2个电池对应的检测采样区上设置的过放比较器OD相连；第2k个采样与非门的一输入端与第2k个电池对应的检测采样区上设置的过放比较器OD相连，另一输入端与第2k+1个电池对应的检测采样区上设置的过充比较器OV相连。

本示例中，采样恒流源与第2k个电池对应的检测采样区对应的两条采样线相连，即采样恒流源与偶数节电池对应的检测采样区对应的两条采样线相连，如图4所示，第二电池B对应的检测采样区上设有采样恒流源IB1，第四电池D对应的检测采样区上设有采样恒流源IB2，用于实现对相邻两个电池之间采样线的电压进行上拉或下拉。

在第一采样线V1断线时，由于采样恒流源IB1的上拉作用，第一采样线V1的电压被拉高，第二采样线V2的电压相对被拉低，此时，第1个采样与非门Nand1的一输入端与第一电池A对应的检测采样区上设置的过充比较器OV相连，用于接收过充比较器OV输入的过充比较信号OV1，该过充比较信号OV1为高电平；并且，第1个采样与非门Nand1的另一输入端与第二电池B对应的检测采样区上设置的过放比较器OD相连，用于接收过放比较器OD输入的过放比较信号OD2，该过放比较信号OD2为高电平；因此，在过充比较信号OV1和过放比较信号OD2同时为高电平时，通过采样与非门Nand1的处理，输出的采样检测信号为低电平，可认定第一采样线V1断线。

在第二采样线V2断线时，由于采样恒流源IB1的下拉作用，第二采样线V2的电压被拉低，第三采样线V3的电压相对被拉高，此时，第二电池B对应的检测采样区上的过放比较器OD输出的过放比较信号OD2为高电平；相应地，第三电池C对应的检测采样区上的过充比较器OV输出的过充比较信号OV3为高电平，因此，在过放比较信号OD2和过充比较信号OV3同时为高电平时，通过采样与非门Nand2的处理，输出的采样检测信号为低电平，可认定第二采样线V2断线。

在第三采样线V3断线时，由于采样恒流源IB2的上拉作用，第三采样线V3的电压被拉高，第四采样线V4的电压相对被拉低，此时，第3个采样与非门Nand3的一输入端与第三电池C对应的检测采样区上设置的过充比较器OV相连，用于接收过充比较器OV输入的过充比较信号OV3，该过充比较器OV3为高电平；并且，第3个采样与非门Nand3的另一输入端与第四电池D对应的检测采样区上设置的过放比较器OD相连，用于接收过放比较器OD输入的过放比较信号OD4，该过放比较信号OD4为高电平；因此，在过充比较信号OV3和过放比较信号OD4同时为高电平时，通过采样与非门Nand3的处理，输出的采样检测信号为低电平，可认定第三采样线V3断线。

在一实施例中，如图5所示，低压供电电路10包括第一NMOS管nm1、第二NMOS管nm2、第三NMOS管nm3、第四NMOS管nm4和供电恒流源IB5；供电恒流源IB5一端与接地端GND相连，另一端与第一NMOS管nm1的栅极和源极相连，并与第四NMOS管nm4的栅极相连；第一NMOS管nm1的漏极与第二NMOS管nm2的栅极和源极相连；第二NMOS管nm2的漏极与第三NMOS管nm3的栅极和源极相连；第三NMOS管nm3的漏极和第四NMOS管nm4的漏极与第N个电池的正极相连；第四NMOS管nm4的源极与外部供电端VPA相连；第二NMOS管nm2的漏极和第三NMOS管nm3的源极与第二检测电路30相连，用于给第二检测电路30发送供电输入信号IN_VCC。

本示例中，第三NMOS管nm3的漏极和第四NMOS管nm4的漏极与第N个电池的正极相连，即第三NMOS管nm3的漏极和第四NMOS管nm4的漏极与芯片供电端VCC相连，第二NMOS管nm2的漏极和第三NMOS管nm3的源极与第二检测电路30的控制PMOS管PM0相连，用于给第二检测电路30的控制PMOS管PM0发送供电输入信号IN_VCC，以便根据供电输入信号IN_VCC检测低压供电电路10与第N个电池的正极的连接线是否断线，即用于检测芯片供电端VCC是否断线。

作为一示例，在芯片供电端VCC断线时，由于供电恒流源IB5的作用，使得芯片供电端VCC的电压被下拉至低电平，使得供电输入信号IN_VCC相对于芯片供电端VCC更低的低电平，此时，控制PMOS管PM0导通，使得第二检测电路30向逻辑处理电路40输出的第二检测信号OF_VCC被上拉至高电平，此时，采样或非门Nor1反转为低电平，从而检测出芯片供电端VCC断线，以便根据最终形成的断线保护信号OPEN控制停止充电和放电。

在一实施例中，如图6所示，供电恒流源IB5包括第一耗尽管nd1、第二耗尽管nd2、第三耗尽管nd3、第四耗尽管nd4和第五耗尽管nd5；第一耗尽管nd1的源极与接地端GND相连，第一耗尽管nd1的栅极和漏极与第二耗尽管nd2的源极相连，第二耗尽管nd2的栅极和漏极与第三耗尽管nd3的源极相连，第三耗尽管nd3的栅极和漏极与第四耗尽管nd4的源极相连，第四耗尽管nd4的栅极和漏极与第五耗尽管nd5的源极相连，第五耗尽管nd5的栅极和漏极与第一NMOS管nm1的栅极和源极相连，并与第四NMOS管nm4的栅极相连。

本示例中，供电恒流源IB5由第一耗尽管nd1、第二耗尽管nd2、第三耗尽管nd3、第四耗尽管nd4和第五耗尽管nd5串联形成的恒流源，耗尽管的Vth为负值，当VGS＝0时，IDS为恒定电流，即流经串联的第一NMOS管nm1、第二NMOS管nm2和第三NMOS管nm3的电流为恒定电流。当芯片供电端VCC断线时，使得供电输入信号IN_VCC相对于芯片供电端VCC更低的低电平，第一耗尽管nd1、第二耗尽管nd2、第三耗尽管nd3、第四耗尽管nd4和第五耗尽管nd5串联形成的恒流源会产生一个基准电压VR，使得第四NMOS管nm4的源极与外部供电端VPA被钳位输出一个低压，为低压供电电路10和逻辑处理电路40供电。

在一实施例中，如图7所示，供电恒流源IB5包括外部恒压模块和控制NMOS管nm5，控制NMOS管nm5的栅极与外部恒压模块相连，控制NMOS管nm5的源极与接地端GND相连，控制NMOS管nm5的漏极与第一NMOS管nm1的栅极和源极相连，并与第四NMOS管nm4的栅极相连。

本示例中，外部恒压模块与控制NMOS管nm5相连，通过外部恒压模块和控制NMOS管nm5配合形成一个由外部恒压模块控制的恒流源。即通过外部恒压模块和控制NMOS管nm5配合，以确保流经串联的第一NMOS管nm1、第二NMOS管nm2和第三NMOS管nm3的电流为恒定电流，使得芯片供电端VCC断线时，使得供电输入信号IN_VCC相对于芯片供电端VCC更低的低电平，从而保证芯片供电端VCC断线检测的可行性。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电池断线检测电路，包括低压供电电路、N个电池和N+1条采样线，N个所述电池依次串联，相邻两个所述电池之间设有一条所述采样线，第1个电池的负极与接地端和一条所述采样线相连，第N个电池的正极与低压供电电路和一条所述采样线相连，与每一所述电池的正极和负极相连的两条所述采样线之间形成一检测采样区，其特征在于，还包括采样恒流源、过充比较器、过放比较器、第一检测电路、第二检测电路和逻辑处理电路；所述采样恒流源与间隔设置的所述检测采样区对应的两条所述采样线相连；所述过充比较器与任一所述检测采样区对应的两条所述采样线相连，用于生成过充比较信号；所述过放比较器与任一所述检测采样区对应的两条所述采样线相连，用于生成过放比较信号；所述第一检测电路与第N个所述电池的正极对应的所述采样线相连，用于生成第一检测信号；所述第二检测电路与第N个所述电池的负极对应的采样线和所述低压供电电路相连，用于生成第二检测信号；所述逻辑处理电路与所述过充比较器、所述过放比较器、所述第一检测电路和所述第二检测电路相连，用于对所述过充比较信号、所述过放比较信号、所述第一检测信号和所述第二检测信号进行逻辑运算，生成断线保护信号；其中，N为相互串联的电池的数量，N≥2。

2.如权利要求1所述的电池断线检测电路，其特征在于，所述第一检测电路包括第一恒流源、分压电阻和反相器；所述第一恒流源一端与接地端相连，另一端与所述反相器和所述分压电阻相连；所述分压电阻一端与所述第一恒流源和所述反相器相连，另一端与第N个所述电池的正极对应的所述采样线相连；所述反相器一端与所述第一恒流源和所述分压电阻相连，另一端与所述逻辑处理电路相连，用于向所述逻辑处理电路输出第一检测信号。

3.如权利要求1所述的电池断线检测电路，其特征在于，所述第二检测电路包括控制PMOS管和第二恒流源；所述控制PMOS管的栅极与所述低压供电电路相连，源极与第N个所述电池的负极对应的所述采样线相连，漏极与所述第二恒流源和所述逻辑处理电路相连，用于接收所述低压供电电路输入的供电输入信号，生成第二检测信号；所述第二恒流源一端与接地端相连，另一端与所述控制PMOS管和所述逻辑处理电路相连，用于向所述逻辑处理电路输出所述第二检测信号。

4.如权利要求1所述的电池断线检测电路，其特征在于，所述逻辑处理电路包括控制与非门、N-1个采样与非门和1个采样或非门；所述采样或非门与所述第一检测电路和所述第二检测电路相连，用于根据所述第一检测信号和所述第二检测信号，生成供电检测信号；所述采样与非门与相邻两个所述检测采样区中的一个所述检测采样区对应的过充比较器相连，与另一个所述检测采样区对应的过放比较器相连，用于根据所述过充比较信号和所述过放比较信号，生成采样检测信号；所述控制与非门与所述采样或非门和所述采样与非门相连，用于根据所述供电检测信号和所述采样检测信号，生成断线保护信号。

5.如权利要求4所述的电池断线检测电路，其特征在于，所述采样恒流源与第2k+1个所述电池对应的检测采样区对应的两条所述采样线相连；第2k+1个所述采样与非门的一输入端与第2k+1个所述电池对应的检测采样区上设置的过放比较器相连，另一输入端与第2k+2个所述电池对应的检测采样区上设置的过充比较器相连；第2k个所述采样与非门的一输入端与第2k个所述电池对应的检测采样区上设置的过充比较器相连，另一输入端与第2k+1个所述电池对应的检测采样区上设置的过放比较器相连。

6.如权利要求4所述的电池断线检测电路，其特征在于，所述采样恒流源与第2k个所述电池对应的检测采样区对应的两条所述采样线相连；第2k+1个所述采样与非门的一输入端与第2k+1个所述电池对应的检测采样区上设置的过充比较器相连，另一输入端与第2k+2个所述电池对应的检测采样区上设置的过放比较器相连；第2k个所述采样与非门的一输入端与第2k个所述电池对应的检测采样区上设置的过放比较器相连，另一输入端与第2k+1个所述电池对应的检测采样区上设置的过充比较器相连。

7.如权利要求1所述的电池断线检测电路，其特征在于，所述低压供电电路包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管和供电恒流源；所述供电恒流源一端与接地端相连，另一端与所述第一NMOS管的栅极和源极相连，并与所述第四NMOS管的栅极相连；所述第一NMOS管的漏极与所述第二NMOS管的栅极和源极相连；所述第二NMOS管的漏极与所述第三NMOS管的栅极和源极相连；所述第三NMOS管的漏极和所述第四NMOS管的漏极与第N个所述电池的正极相连；所述第四NMOS管的源极与外部供电端相连；所述第二NMOS管的漏极和所述第三NMOS管的源极与所述第二检测电路相连，用于给所述第二检测电路发送供电输入信号。

8.如权利要求7所述的电池断线检测电路，其特征在于，所述供电恒流源包括第一耗尽管、第二耗尽管、第三耗尽管、第四耗尽管和第五耗尽管；所述第一耗尽管的源极与所述接地端相连，所述第一耗尽管的栅极和漏极与所述第二耗尽管的源极相连，所述第二耗尽管的栅极和漏极与所述第三耗尽管的源极相连，所述第三耗尽管的栅极和漏极与所述第四耗尽管的源极相连，所述第四耗尽管的栅极和漏极与第五耗尽管的源极相连，所述第五耗尽管的栅极和漏极与所述第一NMOS管的栅极和源极相连，并与所述第四NMOS管的栅极相连。

9.如权利要求7所述的电池断线检测电路，其特征在于，所述供电恒流源包括外部恒压模块和控制NMOS管，所述控制NMOS管的栅极与所述外部恒压模块相连，所述控制NMOS管的源极与接地端相连，所述控制NMOS管的漏极与所述第一NMOS管的栅极和源极相连，并与所述第四NMOS管的栅极相连。

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