一种电芯保护装置、FPC采样电路及电池系统的制作方法

一种电芯保护装置、fpc采样电路及电池系统
技术领域
1.本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电芯保护装置、fpc采样电路及电池系统。


背景技术：

2.随着新能源领域的发展，电池的使用越来越频繁。车用电池多采用高压体系，例如400v体系、600v体系、800v体系等，高压体系需要采用多个电芯串联实现。
3.在串联的多个电芯中，各个电芯容量的一致性较低，尤其是磷酸铁锂电芯。在放电过程中，容量较低的电芯会率先将电量耗尽。为避免该容量较低的电芯因过度放电而影响使用寿命，电池管理系统会在该容量较低的电芯电量耗尽时判定整个电池的电量已经耗尽，但是此时仍然有相当多的电量可供使用。也就是说，电池的总容量取决于容量最低的电芯，导致电池的容量利用率较低。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对现有技术中电池管理系统判定整个电池的电量已经耗尽时，仍然有相当多的电量可供使用，导致电池的容量利用率较低的问题，提供一种改善上述缺陷的电芯保护装置、fpc采样电路及电池系统。
5.一种电芯保护装置，用于电芯组，所述电芯组包括串联的多个电芯，所述电芯组还包括将当前电芯的前一个电芯和后一个电芯进行串联的保护通路；
6.所述电芯保护装置包括设于所述保护通路中的第一开关电路，所述第一开关电路包括连接所述前一个电芯的第一连接端、连接所述后一个电芯的第二连接端以及第一输入端，所述第一输入端响应于所述当前电芯的输出电压低于预设电压，使所述第一连接端与所述第二连接端自断开状态切换至导通状态。
7.在其中一个实施例中，所述第一开关电路为非门开关电路，所述第一开关电路包括控制所述第一连接端与所述第二连接端导通或断开的第一晶体管。
8.在其中一个实施例中，所述第一晶体管的工作电流为40a至100a。
9.在其中一个实施例中，所述第一晶体管的工作电流为80a。
10.在其中一个实施例中，所述第一开关电路还包括前置晶体管，所述前置晶体管的基极与所述第一输入端连接，所述前置晶体管的发射极接地，所述前置晶体管的集电极经过第一电阻与电源连接，所述第一晶体管的栅极连接于所述前置晶体管的集电极和所述第一电阻之间，所述第一晶体管的源极作为所述第一连接端，所述第一晶体管的漏极作为所述第二连接端。
11.在其中一个实施例中，所述电芯保护装置还包括比较器电路，所述比较器电路包括第二输入端、输出端和参考端，所述比较器电路的第二输入端连接所述当前电芯，所述比较器电路的参考端连接参考电源，所述比较器电路的输出端连接所述第一输入端。
12.在其中一个实施例中，所述电芯保护装置还包括分压电路，所述当前电芯通过所
述分压电路与所述比较器电路的第二输入端连接。
13.在其中一个实施例中，所述分压电路包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻的第一端连接所述当前电芯，所述第二电阻的第二端连接所述比较器电路的第二输入端，所述第二电阻的第二端还通过所述第三电阻接地。
14.在其中一个实施例中，所述电芯保护装置还包括跳接通路，所述跳接通路能够可选择地将所述分压电路与所述比较器电路跳过，从而使所述当前电芯直接与所述前置晶体管的基极电连接。
15.在其中一个实施例中，所述跳接通路包括一端连接所述当前电芯、另一端连接所述前置晶体管的基极的跳接开关，所述跳接开关与控制装置连接。
16.在其中一个实施例中，所述电芯保护装置还包括第二开关电路，所述第二开关电路设于所述前一个电芯和所述当前电芯的串接电路中或设于所述当前电芯和所述后一个电芯的串接通路中，所述第二开关电路响应于所述当前电芯的输出电压低于预设电压，自导通状态切换至断开状态。
17.一种fpc采样电路，包括如上任一实施例中所述的电芯保护装置，所述电芯保护装置集成于所述fpc采样电路上。
18.在其中一个实施例中，所述电芯保护装置以印刷电路的形式集成于所述fpc采样电路上。
19.一种电池系统，包括电芯组及如上任一实施例中所述的fpc采样电路，所述fpc采样电路至少包括第一连接端口和第二连接端口，所述第一连接端口和第二连接端口分别与所述当前电芯的正负极柱电连接，和/或，所述第一连接端口与连接所述当前电芯的正极柱和所述前一个电芯的负极柱的连接片电连接，所述第二连接端口与连接所述当前电芯的负极柱和所述后一个电芯的正极柱的连接片电连接。
20.上述电芯保护装置、fpc采样电路及电池系统，在电芯组放电过程中，各个第一开关电路处于断开状态，使得各个电芯串联并正常放电。当至少一个电芯故障时，其输出电压降低至低于预设电压，此时该当前电芯对应的第一开关电路由断开状态切换至导通状态，从而使得前一个电芯通过保护通路直接与后一个电芯串联，进而断开故障电芯，避免因单个电芯损坏导致整个电芯组无法正常输出。
21.或者，随着放电的继续各个电芯的电量逐步降低。当至少一个电芯的电量较低(例如电芯的电量低于5％)时，该电量较低的电芯的输出电压会低于一预设电压，此时该电量较低的电芯即为当前电芯，与该当前电芯对应的第一开关电路由断开状态切换至导通状态，从而使得前一个电芯通过保护通路直接与后一个电芯串联，避免该电量较低的电芯(即当前电芯)继续放电，且其它电芯能够继续放电，如此在确保不影响各个电芯的使用寿命的前提下大大提高了电池系统的容量利用率。
附图说明
22.图1为本发明一实施例中电芯组的结构示意图；
23.图2为本发明一实施例中电芯保护装置的电路结构图。
具体实施方式
24.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
25.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
26.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
27.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
29.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
30.请参阅图1及图2，本发明一实施例提供了一种电池系统，包括电芯组和fpc(flexible printed circuit，柔性电路板)采样电路。该电芯组包括串联的多个电芯。该多个电芯中任意电芯均可作为当前电芯12，电芯组还包括将当前电芯12的前一个电芯12a和后一个电芯12b进行串联的保护通路19。
31.fpc采样电路包括电芯保护装置，该电芯保护装置以印刷电路的形式集成于fpc采样电路上。电芯保护装置设于保护通路19中，以控制保护通路19的断开或导通。当当前电芯12正常放电的过程中，当前电芯12的输出电压高于或等于一预设电压，此时电芯保护装置控制该保护通路19断开，使得当前电芯12与其前一个电芯12a和后一个电芯12b依次串联，确保当前电芯12能够继续正常放电。当当前电芯12的电量较低时，当前电芯12的输出电压小于该预设电压，此时电芯保护装置控制该保护通路19导通，使得前一个电芯12a与后一个
电芯12b通过保护通路19直接串联，即将当前电芯12与电芯组的放电回路断开，使得当前电芯12停止放电。
32.需要说明的是，电芯组包括串联的n个电芯，每个电芯均能够作为当前电芯12，即电芯组包括与n个电芯一一对应的n个保护通路19，每个保护通路19均连接有电芯保护装置，每个电芯保护装置用于控制与其连接的保护通路19的导通或断开，从而实现在任一电芯的输出电压低于预设电压时停止放电，即实现对每一个电芯均进行保护，避免过度放电而影响使用寿命。其中，n为大于1的正整数，i为正整数且1＜i＜n。
33.请继续参见图1和图2，电芯保护装置包括设于保护通路19中的第一开关电路s。该第一开关电路s包括连接前一个电芯12a的第一连接端s1、连接后一个电芯12b的第二连接端s2以及第一输入端s3。第一开关电路s的第一输入端s3响应于当前电芯12的输出电压低于预设电压，使第一开关电路s的第一连接端s1与第二连接端s2自断开状态切换至导通状态。
34.需要说明的是，电芯在放电过程中其输出电压会跟随电量的减小而发生变化，例如当电量从95％减少至5％的过程中电芯的输出电压的变化曲线为一条平直线，即电芯的输出电压较为稳定，约为3.2v。当电量低于5％后电芯的输出电压急剧降低。基于此，可选定一预设电压，当电芯的输出电压高于或等于该预设电压时，表明该电芯的电量在95％至5％之间，能够正常进行放电。当电芯的输出电压低于该预设值时，表明该电芯的电量在5％以下，需要停止放电，否则将严重影响该电芯的使用寿命。
35.上述电芯保护装置，在电芯组放电过程中，各个第一开关电路s处于断开状态，使得各个电芯串联并正常放电，且随着放电的继续各个电芯的电量逐步降低。当至少一个电芯的电量较低(例如电芯的电量低于5％)时，该电量较低的电芯的输出电压会低于一预设电压，此时该电量较低的电芯即为当前电芯12，与该当前电芯12对应的第一开关电路s由断开状态切换至导通状态，从而使得前一个电芯12a通过保护通路19直接与后一个电芯12b串联，避免该电量较低的电芯(即当前电芯12)继续放电，且其它电芯能够继续放电，如此在确保不影响各个电芯的使用寿命的前提下大大提高了电池系统的容量利用率。
36.需要说明的是，在放电的过程中，当电芯组中的任一电芯发生故障时，该发生故障的电芯的输出电压降低至小于预设电压，此时该发生故障的电芯即为当前电芯12，与该当前电芯12对应的第一开关电路s由断开状态切换至导通状态，从而使得前一个电芯12a直接通过保护通路19与后一个电芯12b串联，避免该发生故障的电芯(即当前电芯12)继续在放电电路中，且其它电芯能够继续放电，使得电芯组仍然能够正常放电，避免因部分电芯发生故障而导致整个电池组不能正常放电。
37.本技术的实施例中，第一开关电路s为非门开关电路。第一开关电路s包括控制第一连接端s1与第二连接端s2导通或断开的第一晶体管20。如此，当当前电芯12的输出电压高于或等于预设电压时，第一晶体管20控制第一连接端s1与第二连接端s2断开，使得当前电芯12能够正常放电。当当前电芯12的输出电压低于预设电压时，第一晶体管20控制第一连接端s1与第二连接端s2导通，使得当前电芯12停止放电，而其它电芯能够正常放电。优选地，第一晶体管20的工作电流为40a至100a。该第一晶体管20可以是mosfet管。
38.具体的来说，该第一晶体管20的工作电流优选设置为80a，如此，分别对应400v平台，600v平台和800v平台的功率分别为32kw，48kw和64kw，以上预留的功率可使车辆满足约
80km/h的最高极速，满足高速公路工况下的应急需要。另外，能够满足以上工作电流的mosfet成本较低，有利于降低整体成本。
39.在一些实施例中，第一开关电路s还包括前置晶体管30。该前置晶体管30的基极与第一输入端s3连接，该前置晶体管30的发射极接地，该前置晶体管30的集电极经过第一电阻r1与电源连接。第一晶体管20的栅极连接于前置晶体管30的集电极和第一电阻r1之间，第一晶体管20的源极作为上述第一连接端s1，第一晶体管20的漏极作为上述第二连接端s2。
40.如此，当当前电芯12的输出电压高于或等于预设电压时，由第一输入端s3引入至前置晶体管30的基极的电信号为高电平，使得前置晶体管30的集电极与发射极导通，即电源直接接地，进而使得引入至第一晶体管20的栅极的电信号为低电平，确保第一晶体管20的源极与漏极断开，即第一连接端s1与第二连接端s2断开，此时连接前一个电芯12a和后一个电芯12b的保护通路19断开，当前电芯12能够正常放电。
41.当当前电芯12的输出电压低于预设电压时，由第一输入端s3引入至前置晶体管30的基极的电信号为低电平，使得前置晶体管30的集电极与发射极断开，进而使得由电源引入至第一晶体管20的栅极的电信号为高电平，确保第一晶体管20的源极与漏极导通，即第一连接端s1与第二连接端s2导通，此时连接前一个电芯12a和后一个电芯12b的保护通路19导通，当前电芯12停止放电，而其它的电芯能够正常放电。
42.由此，该前置晶体管30以及其配套电路能够实现非门开关的效果，即当输入一个高电平时，能够反向输出低电平，而在输入低电平时，则能够反向输出一个高电平。
43.具体到实施例中，电芯保护装置还包括比较器电路m，该比较器电路m包括第二输入端m1、输出端m2和参考端m3。比较器电路m的第二输入端m1连接当前电芯12，比较器电路m的参考端m3连接参考电源，比较器电路m的输出端m2连接第一输入端s3。如此，比较器电路m将引入至第二输入端m1的电压与由参考电源引入至参考端m3的电压进行比较。当引入第二输入端m1的电压大于或等于引入参考端m3的电压时，表明当前电芯12的输出电压高于或等于预设电压，此时比较器电路m通过输出端m2向第一输入端s3发送高电平，使得第一连接端s1与第二连接端s2断开，进而连接前一个电芯12a和后一个电芯12b的保护通路19断开，当前电芯12能够正常放电。当引入至第二输入端m1的电压小于引入参考端m3的电压时，表明当前电芯12的输出电压小于预设电压，此时比较器电路m通过输出端m2向第一输入端s3发送低电平，使得第一连接端s1与第二连接端s2导通，此时连接前一个电芯12a和后一个电芯12b的保护通路19导通，当前电芯12停止放电，而其它的电芯能够正常放电。
44.进一步地，电芯保护装置还包括分压电路n，当前电芯12通过分压电路n与比较器电路m的第二输入端m1连接。如此，当前电芯12的输出电压通过分压电路n呈比例的降低之后再引入至比较器电路m的第二输入端m1，从而确保引入至比较器电路m的第二输入端m1的电压在比较器电路m的工作电压范围之内，避免因引入比较器电路m的电压超出其工作电压范围而烧坏比较器电路m。可选地，分压电路n包括第二电阻r2和第三电阻r3。第二电阻r2的第一端连接当前电芯12，第二电阻r2的第二端连接比较器电路m的第二输入端m1，第二电阻r2的第二端还通过第三电阻r3接地，从而利用第二电阻r2和第三电阻r3实现分压。
45.因此，通过设置该比较器电路m以及该分压电路n能够控制调节该预设电压，使该电芯保护装置能够在预设电压落入电压变动范围时执行开关动作。
46.需要说明的是，该比较器电路m优选设置成可控跳接的，具体的来说，即用户可以主动选择跳过或不跳过该比较器电路m，当该比较器电路m被跳过时，则只有在当前电芯12发生故障的情况下才会执行跳开当前电芯12的操作，而在比较器电路m未被跳过时，则在当前电芯12电量消耗达到预定范围时才会执行跳开当前电芯12的操作。采用这种操作可降低电芯进入深放电循环的次数，有利于提高电芯寿命。并且，客户也能够在有需求时选择接入比较器电路m来实现续航增长的效果。
47.在本实施例中，该跳接动作通过跳接通路(图中未显示)来执行。跳接通路包括一端连接当前电芯、另一端连接前置晶体管30的基极的跳接开关，该跳接开关与控制装置连接，用户可通过控制装置手动控制跳接开关的断开和连接。当跳接开关连接时，跳接通路能够将分压电路n与比较器电路m跳过，使当前电芯直接与前置晶体管30的基极电连接，此时仅在电芯故障时第一开关电路s才会启动跳过故障电芯，此时第一开关电路s仅起到保险作用。
48.而当跳接开关断开时，当前电芯经分压电路n和比较器电路m连接第一开关电路s，在当前电芯12的输出电压低于预设电压时即可将其跳接，此时该第一开关电路s还起到延长当前电芯使用时间的效果。
49.需要说明的是，第一开关电路s处于导通状态时，由于第一开关电路s自身具有一定的阻值(2毫欧至4毫欧)，同时当前电芯12也存在内阻，因此当前电芯12依然存在一定程度的放电，从而导致电量进一步被消耗，存在影响当前电芯12使用寿命的风险。为了克服该缺陷，在一些实施例中，电芯保护装置还包括第二开关电路k，该第二开关电路k设于前一个电芯12a和当前电芯12的串接电路中或设于当前电芯12和后一个电芯12b的串接通路中。该第二开关电路k响应于当前电芯12的输出电压低于预设电压，自导通状态切换至断开状态，从而使得当前电芯12与前一个电芯12a或后一个电芯12b断开连接，确保当前电芯12彻底与电芯组的放电回路断开。
50.如此，在电芯组放电的过程中，当当前电芯12因电量较低导致其输出电压低于预设电压时，第一开关电路s的第一连接端s1和第二连接端s2导通，使得前一个电芯12a和后一个电芯12b直接串联；同时，第二开关电路k由导通状态切换至断开状态，使得当前电芯12与前一个电芯12a或后一个电芯12b完全断开，从而确保当前电芯12停止放电，其它电芯能够继续正常放电。
51.进一步地，当前电芯12的正极柱通过第一连接片14与前一个电芯12a的负极柱连接，当前电芯12的负极柱通过第二连接片16与后一个电芯12b的正极柱连接，从而使得前一个电芯12a、当前电芯12和后一个电芯12b依次串联。
52.第一开关电路s的第一连接端s1连接在第一连接片14上，第一开关电路s的第二连接端s2连接在第二连接片16上，使得第一开关电路s的第一连接端s1与第二连接端s2导通时，前一个电芯12a与后一个电芯12b之间的保护通路19导通；第一开关电路s的第一连接端s1与第二连接端s2断开时，前一个电芯12a与后一个电芯12b之间的保护通路19断开。
53.第二开关电路k设于第一连接片14与当前电芯12的正极柱之间，通过第二开关电路k在导通状态与断开状态之前切换，实现第一连接片14与当前电芯12的正极柱之间的导通或断开。或者，第二开关电路k设于第二连接片16与当前电芯12的负极柱之间，通过第二开关电路k在导通状态与断开状态之前切换，实现第二连接片16与当前电芯12的负极柱之
间的导通或断开。
54.具体到实施例中，第二开关电路k具有第三连接端k1、第四连接端k2和第三输入端k3。该第三连接端k1与第一连接片14连接，第四连接端k2与当前电芯12的正极柱连接；或者，第三连接端k1与第二连接片16连接，第四连接端k2与当前电芯12的负极柱连接。第三输入端k3与比较器电路m的输出端m2连接。第二开关电路k的第三输入端k3响应于当前电芯12的输出电压小于预设电压，使得第二开关电路k的第三连接端k1与第四连接端k2断开。
55.如此，在电芯组放电过程中，当当前电芯12的输出电压大于或等于预设电压时，第一开关电路s的第一连接端s1与第二连接端s2断开，同时第二开关电路k的第三连接端k1与第四连接端k2导通，使得当前电芯12连接在电芯组的放电回路中并正常放电。当当前电芯12的输出电压小于预设电压时，第一开关电路s的第一连接端s1与第二连接端s2导通，同时第二开关电路k的第三连接端k1与第四连接端k2断开，使得当前电芯12与电芯组的放电回路断开而停止放电，其它电芯串联且能够正常放电，进而能够保证当前电芯12寿命不受到影响。
56.进一步地，第二开关电路k包括第二晶体管40。该第二晶体管40的栅极与比较器电路m的输出端m2连接，第二晶体管40的源极作为上述第三连接端k1，第二晶体管40的漏极作为上述第四连接端k2。可选地，第二晶体管40可以是mosfet管。
57.如此，在电芯组放电的过程中，当当前电芯12的输出电压大于或等于预设电压时，比较器电路m的输出端m2输出的电信号为高电平，该高电平引入至前置晶体管30的基极后使得引入至第一晶体管20的栅极的电信号为低电平，进而使得第一晶体管20的源极和漏极断开，即第一开关电路s的第一连接端s1与第二连接端s2断开；同时引入至第二晶体管40的栅极的电信号为高电平，使得第二晶体管40的源极和漏极导通，即第二开关电路k的第三连接端k1与第四连接端k2导通。此时，在第一开关电路s和第二开关电路k的作用下，当前电芯12正常放电。
58.当当前电芯12的输出电压低于预设电压时，比较器电路m的输出端m2输出的电信号为低电平，该低电平引入至前置晶体管30的基极后使得引入至第一晶体管20的栅极的电信号为高电平，进而使得第一晶体管20的源极和漏极导通，即第一开关电路s的第一连接端s1与第二连接端s2导通；同时引入至第二晶体管40的栅极的电信号为低电平，使得第二晶体管40的源极和漏极断开，即第二开关电路k的第三连接端k1与第四连接端k2断开。此时，在第一开关电路s和第二开关电路k的作用下，当前电芯12与电芯组的放电回路断开，停止放电。
59.在一些实施例中，电池系统还包括与比较器电路m的第二输入端m1连接的bms(battery management system，电池管理系统)。该bms用于在电芯组进行充电时，向比较器电路m的第二输入端m1引入一启动电压。该启动电压大于或等于引入至比较器电路m的参考端m3的电压，以使比较器电路m的输出端m2输出的电信号为高电平，进而使得第一开关电路s的第一连接端s1与第二连接端s2断开，第二开关电路k的第三连接端k1与第四连接端k2导通，确保当前电芯12接入电芯组的充电回路中而进行充电。
60.当然，在充电过程中为了确保电芯组中的各个电芯均能够进行充电，并不仅限于采用bms控制第一开关电路s断开和第二开关电路k导通的方式。在另一些实施例中，电芯保护装置还包括电压引入电路50，该电压引入电路50连接在充电器与比较器电路m的第二输
入端m1之间。当充电器接通充电电源并向电芯组充电时，电压引入电路50向比较器电路m的第二输入端m1引入一启动电压。该启动电压大于或等于引入至比较器电路m的参考端m3的电压，以使比较器电路m的输出端m2输出的电信号为高电平，进而使得第一开关电路s的第一连接端s1与第二连接端s2断开，第二开关电路k的第三连接端k1与第四连接端k2导通，确保当前电芯12接入电芯组的充电回路中而进行充电。需要说明的是，该电压引入电路50可采用分压电路等，只要能够向比较器电路m的第二输入端m1引入合适的电压即可，在此不作限定。
61.基于上述电池系统，本技术还提供一种用电设备。该用电设备包括上述任一实施例中所述的电池系统，并能够由上述电池系统提供电能。其中，用电设备可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具、电动工具、储能设备、游乐设备、电梯和升降设备等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具或电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等；储能设备可以是储能墙、基站储能、集装箱储能等等；游乐设备可以是旋转木马、跳楼机等等。对于纯电动汽车而言，上述电池系统可以作为驱动电源，从而替代化石燃料提供驱动动力。
62.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
63.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种电芯保护装置，用于电芯组，所述电芯组包括串联的多个电芯，其特征在于，所述电芯组还包括将当前电芯(12)的前一个电芯(12a)和后一个电芯(12b)进行串联的保护通路(19)；所述电芯保护装置包括设于所述保护通路(19)中的第一开关电路(s)，所述第一开关电路(s)包括连接所述前一个电芯(12a)的第一连接端(s1)、连接所述后一个电芯(12b)的第二连接端(s2)以及第一输入端(s3)，所述第一输入端(s3)响应于所述当前电芯(12)的输出电压低于预设电压，使所述第一连接端(s1)与所述第二连接端(s2)自断开状态切换至导通状态。2.根据权利要求1所述的电芯保护装置，其特征在于，所述第一开关电路(s)为非门开关电路，所述第一开关电路(s)包括控制所述第一连接端(s1)与所述第二连接端(s2)导通或断开的第一晶体管(20)；和/或所述第一晶体管(20)的工作电流为40a至100a；和/或所述第一晶体管(20)的工作电流为80a。3.根据权利要求2所述的电芯保护装置，其特征在于，所述第一开关电路(s)还包括前置晶体管(30)，所述前置晶体管(30)的基极与所述第一输入端(s3)连接，所述前置晶体管(30)的发射极接地，所述前置晶体管(30)的集电极经过第一电阻(r1)与电源连接，所述第一晶体管(20)的栅极连接于所述前置晶体管(30)的集电极和所述第一电阻(r1)之间，所述第一晶体管(20)的源极作为所述第一连接端(s1)，所述第一晶体管(20)的漏极作为所述第二连接端(s2)。4.根据权利要求3所述的电芯保护装置，其特征在于，所述电芯保护装置还包括比较器电路(m)，所述比较器电路(m)包括第二输入端(m1)、输出端(m2)和参考端(m3)，所述比较器电路(m)的第二输入端(m1)连接所述当前电芯(12)，所述比较器电路(m)的参考端(m3)连接参考电源，所述比较器电路(m)的输出端(m2)连接所述第一输入端(s3)；和/或所述电芯保护装置还包括分压电路(n)，所述当前电芯(12)通过所述分压电路(n)与所述比较器电路(m)的第二输入端(m1)连接；和/或所述分压电路(n)包括第二电阻(r2)和第三电阻(r3)，所述第二电阻(r2)的第一端连接所述当前电芯(12)，所述第二电阻(r2)的第二端连接所述比较器电路(m)的第二输入端(m1)，所述第二电阻(r2)的第二端还通过所述第三电阻(r3)接地。5.如权利要求4所述的电芯保护装置，其特征在于，所述电芯保护装置还包括跳接通路，所述跳接通路能够可选择地将所述分压电路(n)与所述比较器电路(m)跳过，从而使所述当前电芯(12)直接与所述前置晶体管(30)的基极电连接。6.如权利要求5所述的电芯保护装置，其特征在于，所述跳接通路包括一端连接所述当前电芯(12)、另一端连接所述前置晶体管(30)的基极的跳接开关，所述跳接开关与控制装置连接。7.根据权利要求1所述的电芯保护装置，其特征在于，所述电芯保护装置还包括第二开关电路(k)，所述第二开关电路(k)设于所述前一个电芯(12a)和所述当前电芯(12)的串接通路中或设于所述当前电芯(12)和所述后一个电芯(12b)的串接通路中，所述第二开关电路(k)响应于所述当前电芯(12)的输出电压低于预设电压，自导通状态切换至断开状态。8.一种fpc采样电路，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的电芯保护装置，所述电芯保护装置集成于所述fpc采样电路上。
9.如权利要求8所述的fpc采样电路，其特征在于，所述电芯保护装置以印刷电路的形式集成于所述fpc采样电路上。10.一种电池系统，其特征在于，包括电芯组及如权利要求9所述的fpc采样电路，所述fpc采样电路至少包括第一连接端口和第二连接端口，所述第一连接端口和第二连接端口分别与所述当前电芯(12)的正负极柱电连接，和/或，所述第一连接端口与连接所述当前电芯(12)的正极柱和所述前一个电芯(12a)的负极柱的连接片电连接，所述第二连接端口与连接所述当前电芯(12)的负极柱和所述后一个电芯(12b)的正极柱的连接片电连接。

技术总结
本发明涉及一种电芯保护装置、FPC采样电路及电池系统。该电芯保护装置包括设于保护通路中的第一开关电路，第一开关电路包括连接前一个电芯的第一连接端、连接后一个电芯的第二连接端以及第一输入端，第一输入端响应于当前电芯的输出电压低于预设电压，使第一连接端与第二连接端自断开状态切换至导通状态。如此，当至少一个电芯的电量较低时，该电量较低的电芯的输出电压会低于一预设电压，此时该电量较低的电芯即为当前电芯，与该当前电芯对应的第一开关电路由断开状态切换至导通状态，从而使得前一个电芯通过保护通路直接与后一个电芯串联，避免该电量较低的电芯继续放电，且其它电芯能够继续放电。电芯能够继续放电。电芯能够继续放电。


技术研发人员：陈成 孙世强
受保护的技术使用者：上海兰钧新能源科技有限公司
技术研发日：2023.07.25
技术公布日：2023/10/5