CN115917915A - 用于电池管理***的保护电路 - Google Patents

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B·拉奇
张佳平
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Abstract

提供了用于具有保护电路的电池管理***(BMS)的***和方法。在一个示例中，一种车辆电池***可以包括：BMS，所述BMS包括切断电路，所述切断电路电耦合到所述保护电路；以及电池组，所述电池组的正极电源线电耦合到所述切断电路，其中所述保护电路可以包括电耦合到所述切断电路的控制输入的输入、电耦合到所述切断电路的输出的输出和电耦合到所述切断电路的所述输出的保护电路的控制输入中的每一者。在一些示例中，保护电路还可以包括低漏电流晶体管，所述低漏电流晶体管被配置为在检测到反向偏压电压时将切断电路维持在断开状态。通过这种方式，保护电路可以缓解切断电路的意外接通。

Description

用于电池管理***的保护电路
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年6月8日提交的名称为“用于电池管理***的保护电路(PROTECTION CIRCUIT FOR BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)”的美国临时申请号63/036,346和2020年6月23日提交的名称为“用于电池管理***的保护电路(PROTECTION CIRCUIT FORBATTERY MANAGEMENT SYSTEM)”的美国临时申请号63/042,963中的每一者的优先权。上述申请中的每一者的全部内容针对所有目的通过引用方式并入本文。
技术领域
本说明书总体上涉及一种包括保护电路的电池管理***、特别是用于车辆中的电池组的电池管理***。
背景技术和发明内容
锂离子二次(可再充电)电池通常用于电动和混合动力电动车辆的起动和供电。根据电力需求和应用，可以将多个锂离子电池组装成电池组。例如，48V电池组可以安装在电池辅助混合动力车辆(Battery-Assisted Hybrid Vehicle，BAHV)中以便在低发动机负载的操作(诸如滑行、制动和怠速)期间向BAHV提供电力。
在车辆维护或更换电池组期间，正极引线和负极引线可以从电池组断开，然后重新连接到电池组或连接到新的电池组。然而，在一些情况下，正极引线和负极引线可能会反向连接到给定电池组的接线柱。在其他情况下，在车辆工作期间，电池组的正极接线柱处可能会出现负电压降，例如电压噪声。在任一情况下，车辆的电池管理***(BatteryManagement System，BMS)中的一个或多个电力控制装置(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET))可能会意外接通，从而导致所施加的电位差的反向偏置并意外地使电池组放电。这种反向偏置可能使BMS的一个或多个电力控制装置劣化，使得驱动器电力控制装置可能不会如预期那样切换操作状态。
因此，已经开发了保护电路来缓解反向偏置电压。作为一个示例，可以将二极管与电池组串联放置，使得在施加反向偏压电压时没有电流流动。然而，二极管两端的正向电压降可能会限制驱动器IC可用的电压。作为另一个示例，附加的MOSFET可以放置在电源(正电源)线(在串联的电池组与电负载之间)或接地回路(在串联的电负载与电池组之间)中，其中附加的MOSFET的体二极管定向在电池操作期间预期电流流动的方向上。因而，当电池组错误连接/安装时，体二极管可以将反向偏置电压短路到地而提供反向偏置保护，并且体二极管本身可能在期望的电池组操作期间短路。然而，在保护电路中实施附加的MOSFET可能与驱动器IC处的进一步控制复杂性相关联，并且可能导致相应地增加成本。此外，反极性连接可能会引起更高的电流，而这些电流可能不是任何给定的MOSFET所能处理的，由此导致反向偏置电压条件不如预期。
发明人已经认识到上述问题并已经确定用于至少部分地解决它们的解决方案。在一个示例中，提供了一种车辆电池***，所述车辆电池***包括：电池管理***(BMS)，所述BMS包括切断电路，所述切断电路电耦合到反向偏置保护电路；以及电池组，所述电池组具有多个堆叠电池单元，所述电池组的正极电源线电耦合到所述切断电路，其中所述反向偏置保护电路包括电耦合到所述切断电路的控制输入的输入、电耦合到所述切断电路的输出的输出和电耦合到所述切断电路的所述输出的控制输入中的每一者。通过这种方式，可以在无需昂贵的部件或复杂的控制电路的情况下保护车辆电池***免受反向偏压电压条件的影响。
在一个示例中，提供了一种车辆电池***，所述车辆电池***具有耦合到BMS的电池组。具体地，电池组的正极电源线可以电耦合到包括在BMS中的MOSFET的漏极端子。此外，MOSFET的栅极端子和源极端子可以电耦合到反向偏置保护电路。因此，在伴随着反向偏压电压的施加的较高电流环境中，MOSFET的栅源电压(VGS)可以通过将电流引导到反向偏置保护电路中的低漏电流晶体管而维持在阈值电压(Vth)以下。因而，即使在施加反向偏压电压时，反向偏置保护电路也可以在MOSFET中维持断开状态。
在一些示例中，通过相应地调节电耦合到MOSFET的低漏电流晶体管的集电极-发射极电压(VCE)，可以将MOSFET的VGS维持在零附近。具体地，齐纳二极管可以进一步耦合到低漏电流晶体管的发射极端子和基极端子中的每一者以增加其两端的基极-发射极电压(VBE)，从而将低漏电流晶体管切换到导通状态。一旦导通，低漏电流晶体管就可以通过将VCE维持在低幅度来有效控制车辆电池***中的电压尖峰。
应当理解，提供上述发明内容是为了以简易形式引入对在详细描述中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，所述主题的范围是由详细描述之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文提及或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1A示出了示例性电池组总成的示意图。
图1B示出了示例性电池组总成的示意图，其中外部壳体的至少一部分被移除，从而暴露多个堆叠电池单元。
图2示出了包括电池管理***的车辆电池***的概括框图。
图3示出了包括在电池管理***中的保护电路的电路***的示意图。
图4示出了用于在反向偏压电压条件期间管理通过切断电路的电流流动的方法的流程图。
图5示出了BMS的示例性操作序列。
具体实施方式
以下描述涉及用于电池组(例如，用于为电动或混合动力电动车辆供电的锂离子电池组)的保护电路的***和方法。锂离子电池组可以包括以堆叠配置组装的多个锂离子电池单元。作为一个示例，锂离子电池组可以是用于起动电池辅助混合动力车辆(BAHV)或向其提供电力的48V电池组。此外，保护电路可以包括在耦合到锂离子电池组的电池管理***(BMS)中。
具体地，保护电路可以在例如由于反极性事件而施加意外的反向偏置电压时将切断电路维持在断开状态。切断电路可以包括场效应晶体管(Field-Effect Transistor，FET)中的一者或多者，诸如金属氧化物半导体FET(MOSFET)、结型栅FET(Junction gateField-Effect Transistor，JFET)等、其他类型的晶体管，或它们的组合。在一个示例中，切断电路可以是单个MOSFET。在附加或替代示例中，保护电路可以包括低漏电流晶体管，诸如双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)，其可以通过在将反向偏压电压施加到MOSFET的源极端子时维持接近零的集电极-发射极电压(VCE)将MOSFET的栅源电压(VGS)维持在阈值电压(Vth)以下。通过这种方式，可以保护切断电路以及因此BMS和锂离子电池组免受通过诸如由于负电噪声或正极引线和负极引线误耦合到锂离子电池组的接线柱导致的反极性情况引起的电压尖峰的影响。
如本文所使用，当指代电路的两个部件时，除非另有说明，否则“耦合”可以指代“电耦合”。因此，当指代电路的两个部件时，“直接耦合”可以指代这两个部件电耦合，且除了电导体(诸如导线和/或母线)之外没有任何电部件(例如，电阻器、晶体管、电容器等)设置在这两个部件之间。另外，被描述为“导通”的晶体管允许电流流过晶体管，而被描述为“断开”的晶体管阻止电流流过晶体管。
图1A描绘了用于车辆***的示例性电池组总成。图1B描绘了外部壳体的至少一部分被移除使得包括多个堆叠的锂离子电池单元的电池组被暴露的电池组总成。电池组可以包括在图2的示例性车辆电池***中，其中电池组可以耦合到BMS。BMS可以包括保护电路，其示例性电路***在图3中进行了描绘。在一些示例中，保护电路可以被配置为在没有接收到接通请求时将BMS的切断电路维持在断开状态。在附加或替代示例中，保护电路可以被配置为即使接收到接通请求也将切断电路的至少一个部件维持在断开状态，使得可以阻止电流从多个堆叠的锂离子电池单元中的一者或多者流到电负载。因此，在图4中提供了一种用于管理通过切断电路的电流流动的方法，例如，所述方法可以包括将切断电路维持在断开状态。在图5中提供了用于管理通过切断电路和保护电路的电流流动的BMS的示例性操作序列。
现在参考图1A，示出了描绘电池组总成102的示意图100。电池组总成102可以被配置用于起动车辆(诸如电动车辆或混合动力电动车辆)或为车辆供电。例如，电池组总成102可以包括48V电池组，所述电池组包括多个锂离子电池单元(如下面参考图1B详细描述的)。
多个锂离子电池单元可以以堆叠配置布置并且可移除地封闭在外部壳体104内。因此，外部壳体104可以由具有低电导率的材料(诸如塑料或其他聚合物)构成，以便减少车辆内的短路事件。外部壳体104(其在图1A中被描绘为矩形棱柱)可以被模制为间隙配合到车辆中，使得电池组总成102可以与车辆的一个或多个部件(诸如一个或多个发动机部件)进行面共享接触。
外部壳体104可以被进一步配置为包括用于电池组总成102的接口部件的开口或腔。例如，外部壳体104可以被配置为暴露正极接线柱106和负极接线柱108，例如，它们可以各自是无引线端子。即，正极接线柱106和负极接线柱108可以嵌件模制在外部壳体104上的适当位置。在车辆内，正极接线柱106和负极接线柱108可以分别电耦合到正极引线和负极引线，使得电池组总成102可以与车辆的电负载形成闭合电路，使得可以将电力提供给车辆。
正极接线柱106和负极接线柱108可以被配置有不同的颜色、形状、符号等，以便指示接线柱106、108中的哪个接线柱是正极并且哪个接线柱是负极。例如，正极接线柱106可以为红色并用加号(+)表示，并且负极接线柱108可以为黑色并且用减号(-)表示。然而，在一些情况下，正极引线和负极引线可能错误地误耦合，使得正极引线可以耦合到负极接线柱108，并且负极引线可以耦合到正极接线柱106。在这种情况下，可能导致施加的电位差的反向偏压，并且电池组总成102可能会在没有任何保护的情况下意外放电。因此并且如下面参考图2和图3所讨论的，电池组总成102可以包括具有反向偏置保护电路的BMS，其中BMS可以耦合到多个锂离子电池单元和电负载。通过这种方式，BMS的MOSFET可以在施加反向偏压电压期间维持关断，使得可以缓解各个电池单元和BMS的劣化。
在一些示例中，外部壳体104可以被配置为暴露网络管理接口110。在一个示例中，网络管理接口110可以经由有线或无线连接通信地耦合到车辆的本地互连网络(LocalInterconnect Network，LIN)112。因此，在一些示例中，网络管理接口110可以包括物理连接器以用于与固定到从LIN总线延伸的导线的互补连接器匹配。
在一些示例中，外部壳体104可以包括可移除地固定到外壳底座114b的顶盖114a。因而，可以暂时移除顶盖114a以更换或诊断多个锂离子电池单元中的一者或多者。
现在参考图1B，示出了描绘电池组152的示意图150。在一些示例中，电池组152可以包括在图1A的电池组总成102中，其中顶盖114a已从电池组总成102移除，从而暴露可移除地固定到外壳底座114b的多个锂离子电池单元154。因此，应当理解，每个锂离子电池单元154可以表示基本单元，由此可以构造任意大小、任意功率且具有任意数量的锂离子电池单元154的电池组。还应当理解，在图1B中未描绘的其他实施方案可以包括仅具有一个锂离子电池单元的电池组。
在一些示例中，多个锂离子电池单元154可以被布置成堆叠配置，其中多个锂离子电池单元154中的每一者可以是棱柱袋电化学电池。因而，多个锂离子电池单元154中的每一者可以包括浸没在液体电解质中的正电极和负电极，其中正电极、负电极和电解质中的每一者可以被气密袋封闭。
此外，多个锂离子电池单元154中的每一者可以暴露正电极接线片156和负电极接线片158，它们可以被配置为分别耦合到正电极和负电极。因此，多个锂离子电池单元154中的每一者可以电耦合到上面参考图1A详细描述的正极接线柱106和负极接线柱108。在一些示例中，多个锂离子电池单元154可以通过一条或多条母线(图1B中未示出)彼此串联和/或并联电耦合，其中所述一条或多条母线可以各自电耦合到多个锂离子电池单元154上的多个电极接线片156、158。一条或多条母线可以进一步电耦合到接线柱106、108中的一者，使得多个锂离子电池单元154可以电耦合到接线柱106、108，由此为***(例如，车辆)提供电力。
电池组152的每个锂离子电池单元154可以彼此相同。此外，锂离子电池单元154的总数和电池组152的电耦合配置(例如，并联计数和串联计数)中的每一者可以定义其电特性和性能额定值。作为一个示例，电池组152可以被配置为‘4S4P’配置，其在四个子组中具有16个锂离子电池单元154，其中所述子组可以串联电耦合，并且其中每个子组中的四个锂离子电池单元154可以并联电耦合。在一些示例中，锂离子电池单元154的总数可以是奇数。在其他示例中，锂离子电池单元154的总数可以是偶数。
多个锂离子电池单元154可以通过带(band)160保持在堆叠配置中。如图所示，一个或多个带160可以包围多个锂离子电池单元154，以便阻止各个锂离子电池单元154相对于彼此移位。
现在参考图2，示出了描绘车辆电池***202的概括框图200。车辆电池***202可以包括电池组204(诸如图1B的电池组152)，电池组204包括一个或多个锂离子电池单元222。如图所示，正极电源线252可以将电池组204的正极端经由BMS 208耦合到电负载206(例如，皮带集成式起动发电机、集成式起动发电机等)，并且接地回路254可以将电负载206耦合到电池组204的负极端。具体地，电池组204的正极电源线252可以耦合到切断电路210的输入256a，并且切断电路210的输出256c可以耦合到电负载206。此外，切断电路210的控制输入256b可以经由保护电路214耦合到BMS 208的驱动器集成电路(IntegratedCircuit，IC)212。因此，驱动器IC 212可通信地耦合到控制器272，所述控制器可以将机器可读指令存储在非暂时性存储装置上，所述机器可读指令可由控制器272执行以启用BMS208的各种功能，诸如接收和传输开关请求、监测车辆电池***202等。应当理解，尽管控制器272在图2中被描绘为包括在驱动器IC 212内，但是在其他示例中，控制器272可以位于驱动器IC 212的外部。如图进一步所示，正极接线柱216可以耦合到将BMS 208耦合到电负载206的线路，并且负极接线柱218可以耦合到将电负载206耦合到电池组204的线路(接地回路254)【另外或者替代地，正极接线柱216和负极接线柱218可以经由相应的母线(图2中未示出)耦合到BMS 208】。因此，应当理解，电负载206可以位于电池组204的外部。
切断电路210可以经由输入256a、控制输入256b和输出256c耦合到车辆电池***202中的其他部件。因而，控制输入256b处的电压相对于输出256c处的电压可以控制切断电路210的操作状态。例如，如果控制输入256b和输出256c两端的相对电压小于阈值操作电压，则切断电路210可以处于断开状态。相反，如果控制输入256b和输出256c两端的相对电压大于或等于阈值操作电压，则切断电路210可以处于导通状态。通过这种方式，切断电路210可以充当开关以取决于施加到控制输入256b的电压而选择性地允许电流从输入256a流到输出256c。
切断电路210可以包括FET中的一者或多者，诸如MOSFET或JFET、其他类型的晶体管，或者它们的组合。在一些示例中，切断电路210可以是单个MOSFET，诸如n沟道增强型MOSFET、p沟道增强型MOSFET等。在这样的示例中，输入256a可以是漏极端子，控制输入256b可以是栅极端子，并且输出256c可以是源极端子。因此，作为示例性实施方案，切断电路210的操作可以在下文中被描述为具有漏极端子256a、栅极端子256b和源极端子256c的MOSFET210的操作。
具体地，MOSFET 210可以在零栅源电压(VGS)下处于断开状态。因此，将MOSFET 210切换到导通状态可能取决于栅极端子256b处的电压(VG)相对于源极端子256c处的电压(VS)，即，VGS。如果VGS高于MOSFET 210的Vth，则MOSFET 210可以从断开状态切换到导通状态。当处于导通状态时，MOSFET 210可以允许电流从漏极端子256a流到源极端子256c。相反，当处于断开状态时，MOSFET 210可以阻止电流流过其中。
在电池工作期间，驱动器IC 212可以接收到接通请求，并且可以输出VGS(大于Vth)以将MOSFET 210切换到导通状态。然而，在一些情况下，MOSFET 210可能在没有来自驱动器IC 212的任何反馈的情况下意外地从断开状态切换到导通状态。例如，较高的电流或短路电压分布可能由反极性事件、车辆电池***202中的负电噪声等生成。
具体地，MOSFET 210的意外切换可能来自任何会产成显著负的VS的事件，因为负VS可能导致正VGS，如等式(1)所暗示的：
VGS＝VG–VS   (1)
仅作为一个示例，如果VG为零且VS为负值，则VGS为正值，并且如果VGS的正值大于Vth，则MOSFET 210可以导通。
因此，本文提供了一种用于在车辆电池***中的意外电压尖峰期间将MOSFET维持在断开状态的保护电路。例如，保护电路214可以被包括在BMS 208中以通过在短路或高电流情况期间耗散在车辆电池***202中积累的能量来保护MOSFET 210免于意外接通。因此，保护电路214可以通过维持VG和VS接近零或基本上为零来控制MOSFET 210的栅极端子256b和源极端子256c，使得VGS的幅度可以被维持在较低值并且不超过Vth(“基本上”在本文中可以用作表示“有效地”的限定词)。
对于不包括本文所述的反向偏置保护电路的电路，驱动器IC 212中包括的电荷泵处的电流可能泄放以补偿反向偏置条件期间MOSFET 210处的漏电流。因此，车辆电池***202可能失去电荷泵处的累积电荷，使得驱动器IC 212可能无法有效地向车辆电池***202的各个部分供应电流(例如，当实际接收到接通请求时无法接通MOSFET 210)。因此，当在MOSFET 210处生成突然的负VS时，从电荷泵中汲取的电流可能非期望地恶化。
相反，在本公开中，一旦检测到负VS高于阈值VS，保护电路214就阻止电荷泵泄放。具体地并且如下面参考图3详细讨论的，可以经由一对串联二极管在保护电路214中提供电流路径以允许电流流到MOSFET 210的栅极端子256b。
为了维持VGS小于Vth，保护电路214还可以包括布置在栅极端子256b与源极端子256c之间的可切换电流路径。可切换电流路径可以包括晶体管或开关装置，诸如BJT，其可以响应于检测到意外的负VS而维持降低MOSFET 210处的VGS以维持MOSFET 210处于断开状态。因此，通过减少电荷泵处的电流消耗并阻止MOSFET 210在没有任何接通请求的情况下接通，保护电路214可以缓解BMS 208和电池组204中的一个或多个锂离子电池单元220的劣化，由此允许BMS 208继续预期功能，诸如保护电池组204免于深度放电。
通过这种方式，BMS 208可以被配置为在切断电路210的输出256c处(例如，MOSFET210的源极端子256c处)检测到反向偏压电压时使电流流过保护电路214的可切换电流路径。BMS 208还可以被配置为响应于在切断电路210的输出端256c处(例如，在MOSFET 210的源极端子256c处)不存在反向偏压电压而阻止电流通过可切换电流路径。
应当理解，尽管在图2中描绘了单个MOSFET 210，但是BMS 208可以包括MOSFET阵列。因此，本公开的各方面可以应用于MOSFET阵列中的每个MOSFET，使得可以保护MOSFET阵列中的每个MOSFET免于意外接通。
现在参考图3，示出了描绘包括在BMS 308中的反向偏置保护电路314(在本文中也被称为保护电路314)的一个示例的电路***的示意图300。在一些示例中，参考图3描述的一个或多个部件可以被替换到上面参考图2描述的车辆电池***202中。例如，图2的BMS208和图3的BMS 308可以是相同的或等效的电路。图3的电路中的部件编号与它们结合于图3中一致。
如图3所示，BMS 308还可以包括切断电路310(例如，MOSFET或其他已知晶体管)和驱动器IC 312，它们各自耦合到保护电路314。MOSFET 310可以包括漏极端子356a(输入)、栅极端子356b(控制输入，其可以控制MOSFET 310的操作状态)和源极端子356c(输出)。漏极端子或输入356a可以经由正极电源线352直接耦合到电池组(图3中未示出)的正极端子。栅极端子或控制输入356b可以通过保护电路314耦合到驱动器IC312。源极端子或输出356c可以直接耦合到保护电路314。源极端子356c还可以直接耦合到正极电池输出端子316，并且端子316直接耦合到(外部)电负载306。电负载306也可以经由接地回路354直接耦合到电池组的负电池输出端子。应当理解，电负载306可以位于电池组外部(即，电负载306可以不是电池组的一部分)。如图进一步所示，两个或更多个电导体或导线的各种接头可以分别由节点370a、370b、370c、370d、370e、370f、370g、370h、370i、370j和370k表示。如下文所述，虚线方向箭头382描绘了在正常电路操作期间MOSFET 310的预期接通期间的示例性电流流动。即，方向箭头382描绘了在端子316处不存在反向偏压时当MOSFET 310处于导通状态并且保护电路314的低漏电流晶体管358处于断开状态时的示例性电流流动。
MOSFET 310还可以包括体二极管356d。在一些情况下，例如，在反极性事件期间或者当电池***中已经累积了显著的负电噪声并且保护电路314不存在时，当MOSFET 310处于断开状态时，可以在体二极管356d两端施加反向偏压。然后可以触发体二极管356d，从而意外地将MOSFET 310从断开状态切换到导通状态。
在施加反向偏压电压并且不存在保护电路314的此类事件期间，电池***中可能会形成较高的电流分布。因此，可能积累大量能量，并且所积累的能量可以经由电池***中的最弱(即，阻力最小)通道耗散。例如，在没有保护电路314的情况下，较高电流可能通过体二极管356d到达接地，因此使MOSFET 310过载。因此，本文提供保护电路314以用于控制这种高电流。如下文详细讨论的并且如上面参考图2所例示的，保护电路314可以通过将MOSFET 310的VG和VS中的每一者维持接近或基本上处于0V来保护MOSFET 310免受反向偏压电压的影响。因此，虚线方向箭头384描绘在反向偏压电压条件期间的示例性电流流动，其中电流可以被重定向通过保护电路314，如下文所述。即，方向箭头384描绘了当MOSFET 310处于断开状态并且保护电路314的低漏电流晶体管358处于导通状态时的示例性电流流动。因此，电流路径被示为从接地366开始，并且它通过二极管364a和364b、通过电阻器362a和362b、通过二极管364d、通过电阻器362c、通过晶体管358、通过节点370e，并在电负载306处结束。
如图所示，驱动器IC 312可以被设置有三个管脚368a、368b和368c，使得可以改变其输出的时序。具体地，管脚368a可以用于接通MOSFET 310，管脚368b可以用于关断MOSFET310，并且管脚368c可以用作用于控制MOSFET 310的VGS的参考管脚。因而，管脚368a可以提供可以被输送到MOSFET 310的栅极端子356b以将MOSFET 310接通的电压(例如，5V)，管脚368b可以将VG拉至接地，并且管脚368c可以耦合到MOSFET 310的源极端子356c以参考VS。在一些示例中，管脚368a的开关机制可能比368b的开关机制更慢。即，耦合在管脚368a与MOSFET 310之间的电阻器362a的电阻可以高于耦合在管脚368b与MOSFET 310之间的电阻器362b的电阻。
在没有保护电路314的情况下，当施加显著的负VS时，VGS可以增加到高于MOSFET310的Vth的正值。然而，保护电路314可以通过将VG和VS维持接近或基本上处于0V来保护MOSFET 310，由此维持MOSFET 310的断开状态。可以提供保护电路314的两个主要特征来保护BMS 308的各种部件，由此保护整个电池***的各种部件：二极管364a、364b和364f以从接地366馈送电流，以及低漏电流晶体管358以将MOSFET 310的VGS维持在Vth以下(如方向箭头384所示)。
例如，当施加反向偏置电压时，二极管364f可以阻止过量电流经由耦合在管脚368c与MOSFET 310的源极端子356c之间的电阻器362g从所述管脚汲取到所述源极端子。具体地，电流可以替代地经由二极管364f从接地366馈送，如方向箭头384所示。如图所示，在一些示例中，二极管364f可以是肖特基二极管，因为肖特基二极管可以具有相对较低的正向电压降，使得二极管364f可以更接近接地366。此外，当MOSFET 310被可控地切换到导通状态时，将二极管364f配置为如图所示方向可以阻止电流流回接地366。另外，电阻器362f和362g可以并联设置以限制来自管脚368c的电流，从而当检测到负VS时维持管脚368c的电压接近零并且在预期的电池操作期间维持所述电压接近参考值。当MOSFET 310断开时，由于电负载306的电感特征，电流可以继续通过端子316流到电负载306。因此，节点370j可以具有负电压。为了维持电流流到电负载306并且不从管脚368c汲取电流，提供二极管364f和节点370i以形成新的电路路径以向电负载306提供电流。
类似地并且如图进一步所示，二极管364a和364b可以串联耦合，以阻止经由耦合在驱动器IC 312内的电荷泵320与MOSFET 310的栅极端子356b之间的管脚368a和电阻器362a从所述电荷泵向所述栅极端子汲取过量电流。具体地，当意外检测到负VS时，电流可以替代地经由二极管364a和364b从接地366馈入，如方向箭头384所示。因而，二极管364a和364b可以是低漏电流二极管，从而在意外的电池操作期间提供低漏电流。通过这种方式，可以保护驱动器IC 312以及由此BMS 308对电池***的可控性。此外，当电荷泵320响应于驱动器IC 312处的接通请求而提供电流时，将二极管364a和364b配置为如图所示定向可以阻止电流流回接地366，如方向箭头382所示。
在一些示例中并且如图进一步所示，驱动器IC 312可通信地耦合到控制器372，所述控制器可以将机器可读指令存储在非暂时性存储装置上，所述机器可读指令可由控制器372执行以启用BMS 308的各种功能性，诸如接收和传输开关请求、监测电池***等。应当理解，尽管控制器372在图3中被描绘为包括在驱动器IC 312内，但是在其他示例中，控制器372可以定位于驱动器IC 312的外部。
当在MOSFET 310的源极端子356c处检测到反向偏压电压(即，负VS)时，所生成的电流可以通过二极管364f(例如，经由电阻器362f)从接地366向节点370f和低漏电流晶体管358馈送。在一些示例中，二极管364e可以是齐纳二极管或瞬态电压抑制(Transient-Voltage Suppression，TVS)二极管，使得二极管364e可以将其两端的电压钳位在设定值，诸如8.5V。
在一些示例中，低漏电流晶体管358可以是BJT，其包括输入(例如，集电极)端子360a、控制输入(例如，基极)端子360b和输出(例如，发射极)端子360c。可以经由二极管364e在节点370f处生成相对于源极电压VS大约8.5伏的电压，该电压可以经由通过电阻器362e和362d形成的分压器降低，从而允许电流流入基极端子360b，由此将晶体管358从断开状态切换到导通状态。
如图所示，二极管364e的阳极可以耦合到发射极端子360c，并且二极管364e的阴极可以直接耦合到节点370f。因而，二极管364e的阳极可以具有比发射极端子360c更高的电压，并且二极管364e可以用于稳定低漏电流晶体管358的基极-发射极电压(VBE)。
因此，当意外生成负VS时，低漏电流晶体管358可以经由负VS接通，从而增加其VBE。因此，低漏电流晶体管358可以被认为是允许电流如方向箭头384所示从二极管364a和364b流向源极端子356c的开关。电流可以通过电阻器362a流到电阻器362b，然后流到二极管364d，然后流到电阻器362c，然后流过晶体管358，之后到达直接耦合到源极端子356c的节点370k。电流允许VG接近VS，由此阻止MOSFET 310接通。
具体地，一旦低漏电流晶体管358导通，MOSFET 310的VG就可以被快速地拉低至低漏电流晶体管358的发射极电压(VE)。由于发射极端子360c可以耦合到MOSFET 310的源极端子356c，因此MOSFET 310的VGS可以经由低漏电流晶体管358的VCE来维持。因此，当集电极端子360a和发射极端子360c两端的VCE下降到例如小于1V时，VGS可以维持在小于Vth的值，并且MOSFET 310可以保持在断开状态。
另一方面，在预期的电池操作期间，低漏电流晶体管358可以被关断，并且管脚368a可以供应电压以提高MOSFET 310的VG以将MOSFET 310接通。当MOSFET 310接通时，电流可以从漏极端子356a流到源极端子356c并流到电负载306。MOSFET 310可以经由管脚368b关断。当MOSFET 310被切换到导通时，可以阻止电流从漏极端子356a流到源极端子356c。通过这种方式，包括低漏电流晶体管358的可切换电流路径可以电耦合到MOSFET310，所述可切换电流路径布置在MOSFET 310的栅极端子356b与MOSFET 310的源极端子356c之间。
在一些示例中，二极管364c和364d可以进一步被提供作为阻流二极管，以维持电流分别经由管脚368b流向驱动器IC 312和经由电阻器362c流向低漏电流晶体管358的方向。因此并且如图所示，当MOSFET 310被可控地关断时，二极管364c可以定向在电流经由管脚368b传递到驱动器IC 312的期望方向上，并且二极管364d可以定向在电流经由电阻器362c传递到低漏电流晶体管358的期望方向上，以保护MOSFET 310免受传递到源极端子356c的意外反向偏压电压的影响。在一个示例中，二极管364c和364d中的每一者可以是具有相对较低的正向电压降的二极管，诸如肖特基二极管。
通过这种方式，电流可以响应于负VS施加到节点370e而从耦合到MOSFET 310的栅极端子356b的节点370b和370c流到耦合到MOSFET 310的源极端子356c的节点370d和370e，而跨栅极端子356b流到源极端子356c的电流被阻止。因此，源极端子356c处的负电压可以阻止MOSFET 310接通。这种电流可以通过激活设置在节点370b和370c与节点370d和370e之间的低漏电流晶体管358来实现。在一些示例中，电流可以从接地366通过二极管364a和364b流到节点370b和370c。然而，响应于没有向节点370e施加负VS，电流可能无法从节点370b和370c流到节点370d和370e。如方向箭头382和384所示，响应于负VS施加到节点370e，无论MOSFET310是接通还是关断，电流都可以沿着线路394经过端子316和电负载306中的每一者传递到接地回路354。
在一些示例中，即使接收到接通请求，由示意图300描绘的电路***也可以在车辆电池***中实施以阻止MOSFET 310接通。作为一个示例，MOSFET 310可以是布置成阵列的多个MOSFET中的一者。MOSFET 310中的一者可以电耦合到电池组中的多个锂离子电池单元中的一者。在一些示例中，当接收到接通请求时，锂离子电池单元的一部分可以用于向车辆电池***提供电力，并且剩余部分可以通过保护电路314保持断开。
现在参考图4，示出了描绘用于向电池切断提供反向偏压保护的方法400的流程图。反向偏压保护可以经由图2和图3中所示的电路***提供。通常，在车辆电池***中施加反向偏压电压期间，诸如由于意外的反极性事件或累积的负电噪声，切断电路可能处于意外接通的风险中。在其中切断电路是MOSFET的特定示例中，如果MOSFET的VGS增加到MOSFET的Vth以上(例如，经由足够负的VS)，则MOSFET可能会意外接通，从而潜在地放电并使车辆电池***劣化。
下面关于图1A至图3中描绘的***和部件描述了方法400。例如，在一些示例中，方法400可以在图2的BMS 208或图3的BMS 308中实施。在这样的示例中，方法400的步骤或其一部分可以表示在物理世界中经由硬件装置(诸如BMS 208或BMS 308的一个或多个部件)采取的动作。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，方法400可以用其他***和部件来实施。还应当理解，参考方法400讨论的各个步骤可以在本公开的范围内添加、移除、替换或互换。
方法400可以开始于图4的402处，其中方法400可以包括对在正极电池端子处检测到反向偏压电压或对切断电路的意外接通作出响应。如果未检测到反向偏压电压或意外接通，则可以进行期望的电池操作。具体地，方法400可以前进到404，其中方法400可以包括确定是在驱动器IC处还是在耦合到驱动器IC的控制器处接收到接通请求。具体地，接通请求可以是用于将BMS的切断电路从断开状态切换到导通状态的命令。如果未接收到接通请求，则方法400可以返回到402。
如果接收到接通请求，则方法400可以前进到406，其中方法400可以包括通过接通BMS的切断电路和闭合车辆电池***的电池电路来接通电池组以向车辆供电。具体地，正极电源线可以将来自电池组的电力提供给车辆的(外部)电负载。然而，应当理解，即使接收到接通请求，例如当车辆电池***中积累负电噪声时，反向偏置保护电路也可以缓解车辆电池***的劣化。方法400然后可以结束。
返回到402，如果检测到反向偏压电压或意外接通，则可以进行电池操作保护。具体地，反向偏置保护电路可以阻止切断电路将电池单元耦合到电负载，由此缓解车辆电池***的劣化。
方法400可以前进到408，其中方法400可以包括经由反向偏置保护电路中的低漏电流晶体管向切断电路的输出馈送电流(例如，来自接地的电流)。在一些示例中，低漏电流晶体管可以是BJT，并且切断电路可以是MOSFET，使得其集电极端子可以耦合到MOSFET的栅极端子(控制输入)并且其发射极端子可以耦合到MOSFET的源极端子(输出)。低漏电流晶体管的发射极端子可以进一步耦合到齐纳二极管的阳极，并且低漏电流晶体管的基极端子可以耦合到齐纳二极管的阴极。在其他示例中，可以采用TVS二极管。
在410处，方法400可以包括经由齐纳二极管增加低漏电流晶体管的VBE以接通低漏电流晶体管。此外，通过将齐纳二极管的阴极和阳极分别耦合到低漏电流晶体管的基极端子和发射极端子，可以将VBE钳位到设定值，例如小于8.5V。
在412处，方法400可以包括经由减小低漏电流晶体管的VCE来将切断电路维持在断开状态。具体地，一旦低漏电流晶体管接通，集电极与发射极端子两端的电压(即，VCE)可能会降低到低值并维持处于低值，例如小于1V。因此，通过将切断电路的控制输入耦合到低漏电流晶体管的集电极端子并将切断电路的输出耦合到低漏电流晶体管的发射极端子，可以相应地维持切断电路的控制输入与切断电路的输出之间的电压差。在其中切断电路是MOSFET的示例中，MOSFET的栅极端子可以耦合到低漏电流晶体管的集电极端子，并且MOSFET的源极端子可以耦合到低漏电流晶体管的发射极端子。VGS可以经由激活晶体管来维持。通过这种方式，VGS可以维持在MOSFET的Vth以下，使得MOSFET可以维持在断开状态。方法400然后可以返回到402。
现在参考图5，示出了描绘图1A至图3的车辆电池***的两个示例性操作序列的时间线500。具体地，车辆电池***可以被配置有耦合到一个或多个保护电路的一个或多个切断电路，诸如一个或多个MOSFET。给定的切断电路可以响应于由车辆电池***接收到的接通请求而接通，这可以允许电流流过给定的切断电路以向其中可以实施车辆电池***的车辆供电。然而，在一些示例中，当反向偏压电压被施加到给定的切断电路的输出时，给定的切断电路可能处于断开状态。在这样的示例中，耦合到给定的切断电路的保护电路可以包括低漏电流晶体管，诸如双极结型晶体管(BJT)。当接通时，低漏电流晶体管可以被配置为维持施加在给定的切断电路的控制输入和输出两端的电压，使得给定的切断电路不会被意外地接通。通过这种方式，保护电路可以通过降低切断电路***意外激活的可能性来缓解车辆电池***的劣化。在一些示例中，车辆电池***可以包括上面分别参考图2和图3描述的BMS 208或BMS 308。
时间线500在实线曲线501和503处描绘了切断电路状态，在实线曲线511和513处描绘了施加到切断电路的输出(例如，源极)的电压，在实线曲线521和523处描绘了切断电路的控制输入和输出之间的电压差，在实线曲线531和533处描绘了低漏电流晶体管状态，在实线曲线541和543处描绘了低漏电流晶体管的VBE，并且在实线曲线551和553处描绘了低漏电流晶体管的VCE。另外，虚线曲线522和524表示施加在控制输入和输出两端的电压的第一阈值电压，此时，切断电路状态可以在断开状态与导通状态之间切换。应当理解，当切断电路包括MOSFET时，施加到输出的电压(曲线511和513)可以是MOSFET的VS，控制输入和输出两端的电压差(曲线521和523)可以是MOSFET的VGS，并且第一阈值电压(曲线522和524)可以是MOSFET的Vth。
所有曲线都随时间描绘并沿横坐标绘制，其中时间从横坐标的左到右增加。此外，由上面讨论的每条曲线表示的因变量沿着相应的纵坐标绘制，其中因变量从给定纵坐标的底部到顶部增加(除非另有说明或示出)。
在t1处，车辆电池***的第一示例性操作序列可以开始。在t1与t2之间，切断电路状态(曲线501)和低漏电流晶体管状态(曲线531)中的每一者可以处于断开状态。在t2处，例如，由于反向偏压电压条件，可以在切断电路的输出(曲线511)处检测到负电压。响应于在输出处检测到负电压，可以将电流重定向到耦合到低漏电流晶体管的齐纳二极管(或TVS二极管)。
在t3处，低漏电流晶体管可以从断开状态切换到导通状态(曲线531)。电流因此可以流过低漏电流晶体管而不是切断电路，因为低漏电流晶体管可以耦合到电阻比切断电路低的电流路径。
因此，在t3之后，VCE可以从第一值显著降低到第二值，然后维持在第二值(曲线551)。例如，VCE可以从约12V降低到小于1V(例如，接近或基本上等于0V)，然后维持在此处。此外，VBE可能在小于由齐纳二极管钳位的值(曲线541)处增加并趋于平稳。例如，VBE可以增加到约0.7V。此外，在与所描绘示例相对应的车辆电池***中，切断电路的控制输入可以耦合到低漏电流晶体管的集电极端子，并且切断电路的输出可以耦合到低漏电流晶体管的发射极端子。因此，可以维持控制输入和输出两端的电压差(曲线521)，例如，小于第一阈值电压(曲线522)。例如，控制输入和输出两端的电压差可以相应地维持在小于1V(例如，接近或基本上为0V)。通过这种方式，保护电路可以阻止控制输入和输出两端的电压差达到第一阈值电压，使得切断电路可以保持在断开状态(曲线501)。在t3与t4之间，延长的时间间隔由横坐标中的中断指示，在此期间，切断电路的输出处的负电压的原因(诸如反向偏压电压条件)可以结束。
在t4处，车辆电池***的第二示例性操作序列可以开始。因此，在t4与t5之间，切断电路状态(曲线503)和低漏电流晶体管状态(曲线533)中的每一者都可以处于断开状态。
在t5处，车辆电池***可以接收到针对切断电路的接通请求，并且可以将电压施加到切断电路的控制输入。因此，在t5与t6之间，切断电路的控制输入和切断电路的输出两端的电压差可能增加(曲线523)，直到在t6处达到第一阈值电压(曲线524)并且切断电路从断开状态切换到导通状态。控制输入和输出两端的电压差可能继续增加到恒定电压值。相应地，在t6之后，施加到切断电路的输出的电压可以增加到恒定(正)电压值(曲线513)。
在第二示例性操作序列期间，低漏电流晶体管的VBE和VCE中的每一者保持在接近或基本上处于0V的恒定电压值(分别为曲线543和553)。因此，在第二示例性操作序列期间VBE没有达到第二阈值电压(曲线544)，并且低漏电流晶体管保持处于断开状态(曲线533)。通过这种方式，在一些示例中，保护电路可以不响应于车辆电池***接收到对切断电路的接通请求而被激活。
通过这种方式，提供了一种车辆电池***，所述车辆电池***包括电池组，所述电池组耦合到电池管理***(BMS)，其中BMS可以包括反向偏置保护电路以用于在施加反向偏压电压期间将切断电路维持在断开状态。在一些示例中，切断电路可以包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。具体地，除非在BMS处接收到接通请求，否则MOSFET的栅源电压(VGS)可以维持在阈值电压(Vth)以下。在一些示例中，MOSFET可以耦合到低漏电流晶体管，诸如双极结型晶体管，使得MOSFET的VGS可以由低漏电流晶体管的集电极-发射极电压(VCE)来维持。通过这种方式将MOSFET耦合到反向偏置保护电路的技术效果是，在反向偏压电压条件期间，可以保护MOSFET并且由此保护整个车辆电池***免于劣化。此外，反向偏置保护电路可以在没有诸如附加MOSFET或高度复杂的控制电路的昂贵部件的情况下实施。
在一个示例中，一种车辆电池***包括：电池管理***，所述电池管理***包括MOSFET；电池组，所述电池组具有多个堆叠电池单元，所述电池组的正极电源线耦合到所述MOSFET；以及反向偏置保护电路，所述反向偏置保护电路耦合到所述MOSFET，所述反向偏置保护电路包括低漏电流晶体管，所述低漏电流晶体管被配置为将所述MOSFET的栅源电压(VGS)维持在所述MOSFET的阈值电压(Vth)以下。
在另一个示例中，一种车辆电池***包括：电池管理***(BMS)，所述BMS包括切断电路，所述切断电路电耦合到反向偏置保护电路；以及电池组，所述电池组具有多个堆叠电池单元，所述电池组的正极电源线电耦合到所述切断电路，并且其中所述反向偏置保护电路包括电耦合到所述切断电路的控制输入的输入、电耦合到所述切断电路的输出的输出和电耦合到所述切断电路的所述输出的控制输入中的每一者。所述车辆电池***的第一示例还包括其中所述反向偏置保护电路的输入、所述反向偏置保护电路的输出和所述反向偏置保护电路的控制输入包括在所述反向偏置保护电路的可切换电流路径中，所述可切换电流路径布置在所述切断电路的控制输入与所述切断电路的输出之间。所述车辆电池***的第二示例(任选地包括所述车辆电池***的第一示例)还包括其中所述BMS被配置为在所述切断电路的输出处检测到反向偏压电压时使电流流过所述可切换电流路径，并且其中所述BMS被进一步配置为响应于在所述切断电路的输出处不存在所述反向偏压电压而阻止电流流过所述可切换电流路径。所述车辆电池***的第三示例(任选地包括所述车辆电池***的第一示例和第二示例中的一者或多者)还包括其中所述反向偏置保护电路包括一个或多个二极管，所述一个或多个二极管被配置为在检测到所述反向偏压电压时将所述电流馈送到所述可切换电流路径。所述车辆电池***的第四示例(任选地包括所述车辆电池***的第一示例至第三示例中的一者或多者)还包括其中所述反向偏置保护电路的输入、所述反向偏置保护电路的输出以及所述反向偏置保护电路的控制输入包括在耦合到齐纳二极管的低漏电流晶体管中，所述齐纳二极管被配置为通过增加所述低漏电流晶体管的基极-发射极电压(VBE)来接通所述低漏电流晶体管。所述车辆电池***的第五示例(任选地包括所述车辆电池***的第一示例至第四示例中的一者或多者)还包括其中所述低漏电流晶体管和所述切断电路被配置为使得当所述低漏电流晶体管接通时，所述低漏电流晶体管的集电极-发射极电压(VCE)减小所述切断电路的控制输入和所述切断电路的输出两端的电压。所述车辆电池***的第六示例(任选地包括所述车辆电池***的第一示例至第五示例中的一者或多者)还包括其中当所述低漏电流晶体管接通时，所述低漏电流晶体管的VCE降低到并维持小于1V。所述车辆电池***的第七示例(任选地包括所述车辆电池***的第一示例至第六示例中的一者或多者)还包括其中所述BMS包括驱动器集成电路，所述驱动器集成电路经由三个管脚电耦合到所述反向偏置保护电路。所述车辆电池***的第八示例(任选地包括所述车辆电池***的第一示例至第七示例中的一者或多者)还包括其中所述三个管脚包括：第一管脚，所述第一管脚被配置为将所述切断电路切换到导通状态；第二管脚，所述第二管脚被配置为将所述切断电路切换到断开状态；以及第三管脚，所述第三管脚被配置为参考管脚以用于控制所述切断电路的控制输入和所述切断电路的输出两端的所述电压。
在又另一个示例中，一种电池管理***包括：保护电路，所述保护电路包括低漏电流结型晶体管；以及MOSFET，所述MOSFET包括漏极端子、栅极端子和源极端子，所述漏极端子直接耦合到具有多个电池单元的电池组的正极电源线，所述源极端子直接耦合到电负载和所述低漏电流结型晶体管中的每一者，并且所述栅极端子耦合到所述低漏电流结型晶体管，其中所述保护电路被配置为响应于反向偏压电压施加到所述源极端子而将所述MOSFET维持在其断开状态。所述电池管理***的第一示例还包括其中所述低漏电流结型晶体管包括集电极端子、基极端子和发射极端子，其中所述低漏电流结型晶体管的集电极端子经由第一电阻器和第一二极管中的每一者耦合到所述MOSFET的栅极端子，并且其中所述低漏电流结型晶体管的发射极端子直接耦合到所述MOSFET的源极端子。所述电池管理***的第二示例(任选地包括所述电池管理***的第一示例)还包括其中所述保护电路包括第二二极管，其中所述第二二极管是齐纳二极管，其中所述发射极端子进一步耦合到所述第二二极管的阳极，其中所述基极端子经由第二电阻器耦合到所述第二二极管的阴极，并且其中所述第二二极管被配置为响应于所述反向偏压电压施加到所述源极端子通过增加所述低漏电流结型晶体管的基极-发射极电压(VBE)来将所述低漏电流结型晶体管切换到其导通状态。所述电池管理***的第三示例(任选地包括所述电池管理***的第一示例和第二示例中的一者或多者)还包括其中所述第一二极管耦合到所述集电极端子以响应于所述反向偏压电压施加到所述源极端子而维持流向所述低漏电流结型晶体管的电流方向。所述电池管理***的第四示例(任选地包括所述电池管理***的第一示例至第三示例中的一者或多者)还包括其中维持所述MOSFET处于其断开状态包括降低和维持所述低漏电流结型晶体管的集电极-发射极电压(VCE)，所述MOSFET通过相应地维持所述MOSFET的栅源电压(VGS)低于所述MOSFET的阈值电压(Vth)而进一步维持在其断开状态。所述电池管理***的第五示例(任选地包括所述电池管理***的第一示例至第四示例中的一者或多者)还包括其中降低和维持所述低漏电流结型晶体管的VCE包括将所述VCE降低到1V以下并将所述VCE维持在1V以下。所述电池管理***的第六示例(任选地包括所述电池管理***的第一示例至第五示例中的一者或多者)还包括驱动器集成电路，所述驱动器集成电路耦合到所述保护电路，其中所述驱动器集成电路被配置为响应于接收到经由耦合到所述驱动器集成电路的控制器生成的接通请求而将所述MOSFET切换到其导通状态。所述电池管理***的第七示例(任选地包括所述电池管理***的第一示例至第六示例中的一者或多者)还包括其中所述驱动器集成电路包括第一输出、第二输出和第三输出，其中所述第一输出被配置为上拉所述栅极端子的电压(VG)，所述第二输出被配置为将所述VG拉至接地，并且所述第三输出被配置为调节所述源极端子的电压(VS)。所述电池管理***的第八示例(任选地包括所述电池管理***的第一示例至第七示例中的一者或多者)还包括其中两个二极管耦合到所述驱动器集成电路的第一输出以响应于所述反向偏压电压施加到所述源极端子而将电流馈送到所述栅极端子。所述电池管理***的第九示例(任选地包括所述电池管理***的第一示例至第八示例中的一者或多者)还包括其中二极管耦合到所述驱动器集成电路的第二输出以在所述VG被拉至接地时维持流向所述驱动器集成电路的电流方向。所述电池管理***的第十示例(任选地包括所述电池管理***的第一示例至第九示例中的一者或多者)还包括其中二极管耦合到所述驱动器集成电路的第三输出以响应于所述反向偏压电压施加到所述源极端子而将电流馈送到所述源极端子。
在又另一个示例中，一种用于管理通过电池组切断电路的电流流动的方法包括使电流从耦合到所述电池组切断电路的控制输入的第一节点流到耦合到所述电池组切断电路的输出的第二节点，同时响应于负电压施加到所述第二节点而阻止电流经过所述控制输入流到所述输出。所述方法的第一示例还包括响应于在所述第二节点处不存在所述负电压而不使所述电流从所述第一节点流到所述第二节点。所述方法的第二示例(任选地包括所述方法的第一示例)还包括其中通过激活晶体管来实现所述电流从所述第一节点流到所述第二节点。所述方法的第三示例(任选地包括所述方法的第一示例和第二示例中的一者或多者)还包括其中所述电流通过流过两个二极管而从接地流到所述晶体管。
以下权利要求特别指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一种”元件或“第一”元件或其等同物。此类权利要求应当被理解为包括一个或多个此类元件的引入，从而既不要求也不排除两个或更多个此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修订或通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而被要求保护。此类权利要求与原权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (15)

1.一种车辆电池***，其包括：
电池管理***BMS，所述BMS包括电耦合到反向偏置保护电路的切断电路；以及
电池组，所述电池组具有多个堆叠电池单元，所述电池组的正极电源线电耦合到所述切断电路，
其中所述反向偏置保护电路包括电耦合到所述切断电路的控制输入的输入、电耦合到所述切断电路的输出的输出和电耦合到所述切断电路的所述输出的控制输入中的每一者。
2.根据权利要求1所述的车辆电池***，其中所述反向偏置保护电路的所述输入、所述反向偏置保护电路的所述输出和所述反向偏置保护电路的所述控制输入被包括在所述反向偏置保护电路的可切换电流路径中，所述可切换电流路径布置在所述切断电路的所述控制输入与所述切断电路的所述输出之间。
3.根据权利要求2所述的车辆电池***，其中所述BMS被配置为在所述切断电路的所述输出处检测到反向偏置电压时使电流流过所述可切换电流路径，并且
其中所述BMS被进一步配置为响应于在所述切断电路的所述输出处不存在所述反向偏置电压而阻止电流流过所述可切换电流路径，
任选地其中所述反向偏置保护电路包括一个或多个二极管，所述一个或多个二极管被配置为在检测到所述反向偏置电压时将所述电流馈送到所述可切换电流路径。
4.根据前述权利要求中任一项所述的车辆电池***，其中所述反向偏置保护电路的所述输入、所述反向偏置保护电路的所述输出以及所述反向偏置保护电路的所述控制输入被包括在耦合到齐纳二极管的低漏电流晶体管中，所述齐纳二极管被配置为通过增加所述低漏电流晶体管的基极-发射极电压VBE来导通所述低漏电流晶体管。
5.根据权利要求4所述的车辆电池***，其中所述低漏电流晶体管和所述切断电路被配置为使得当所述低漏电流晶体管接通时，所述低漏电流晶体管的集电极-发射极电压VCE减小所述切断电路的所述控制输入和所述切断电路的所述输出两端的电压，
任选地，其中当所述低漏电流晶体管导通时，所述低漏电流晶体管的所述VCE降低到并维持为小于1V。
6.根据前述权利要求中任一项所述的车辆电池***，其中所述BMS包括驱动器集成电路，所述驱动器集成电路经由三个管脚电耦合到所述反向偏置保护电路。
7.根据权利要求8所述的车辆电池***，其中所述三个管脚包括：
第一管脚，所述第一管脚被配置为将所述切断电路切换到导通状态；
第二管脚，所述第二管脚被配置为将所述切断电路切换到断开状态；以及
第三管脚，所述第三管脚被配置为参考管脚以用于控制所述切断电路的所述控制输入和所述切断电路的所述输出两端的所述电压。
8.一种电池管理***，其包括：
保护电路，所述保护电路包括低漏电流结型晶体管；以及
金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，所述MOSFET包括漏极端子、栅极端子和源极端子，
所述漏极端子直接耦合到具有多个电池单元的电池组的正极电源线，
所述源极端子直接耦合到电负载和所述低漏电流结型晶体管中的每一者，并且
所述栅极端子耦合到所述低漏电流结型晶体管，
其中所述保护电路被配置为响应于反向偏置电压施加到所述源极端子而将所述MOSFET维持在其断开状态。
9.根据权利要求8所述的电池管理***，其中所述低漏电流结型晶体管包括集电极端子、基极端子和发射极端子，
其中所述低漏电流结型晶体管的所述集电极端子经由第一电阻器和第一二极管中的每一者耦合到所述MOSFET的所述栅极端子，并且
其中所述低漏电流结型晶体管的所述发射极端子直接耦合到所述MOSFET的所述源极端子。
10.根据权利要求9所述的电池管理***，其中所述第一二极管耦合到所述集电极端子，以响应于所述反向偏置电压施加到所述源极端子而维持流向所述低漏电流结型晶体管的电流方向，或者
其中所述保护电路包括第二二极管，
其中所述第二二极管是齐纳二极管，
其中所述发射极端子耦合到所述第二二极管的阳极，
其中所述基极端子经由第二电阻器耦合到所述第二二极管的阴极，并且
其中所述第二二极管被配置为响应于所述反向偏置电压施加到所述源极端子，通过增加所述低漏电流结型晶体管的基极-发射极电压VBE来将所述低漏电流结型晶体管切换到其导通状态。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的电池管理***，其中维持所述MOSFET处于其断开状态包括将所述低漏电流结型晶体管的集电极-发射极电压VCE降低到低于1V并将所述VCE维持为低于1V，通过相应地维持所述MOSFET的栅源电压VGS低于所述MOSFET的阈值电压Vth而进一步维持所述MOSFET在其断开状态。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的电池管理***，其还包括驱动器集成电路，所述驱动器集成电路耦合到所述保护电路，其中所述驱动器集成电路被配置为响应于接收到经由耦合到所述驱动器集成电路的控制器生成的接通请求，而将所述MOSFET切换到其导通状态。
13.一种用于管理通过电池组切断电路的电流流动的方法，所述方法包括：
响应于负电压被施加到第二节点，使电流从耦合到所述电池组切断电路的控制输入的第一节点流到耦合到所述电池组切断电路的输出的所述第二节点，同时阻止电流经过所述控制输入流到所述输出。
14.根据权利要求13所述的方法，其还包括响应于在所述第二节点处不存在所述负电压而不使所述电流从所述第一节点流到所述第二节点。
15.根据权利要求13和14中任一项所述的方法，其中通过激活晶体管来使所述电流从所述第一节点流到所述第二节点，
任选地其中所述电流通过流过两个二极管而从接地流到所述晶体管。
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