多節鋰電池串聯電池組充放電管理的集成電路的製作方法
2023-07-16 04:48:56
專利名稱：多節鋰電池串聯電池組充放電管理的集成電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及屬於鋰離子電池保護集成電路，特別是一種解決多節鋰電池串聯 電池組充放電管理的集成電路。
背景技術：
目前，鋰離子電池因能量密度高、體積小、重量輕，在可攜式電子產品中得到廣泛 的應用。鋰離子電池在使用過程中有一定的要求，過度放電會降低電池壽命，過度充電在降 低電池壽命的同時，還會引起電池發鼓，甚至爆炸，因此需要專門保護集成電路來管理鋰離 子電池充放電。隨著可攜式電子產品對電池電壓和容量要求越來越高，多節電池串聯的應 用場合越來越多，多節電池串聯使用時能夠提供的功率更大，放電時產生的熱量也越大，電 池包溫度的升高會使的重放電管理的難度更大。充放電電流過大，會顯著的影響電池的使 用壽命，甚至造成線路板起火燒毀，有很大的安全隱患，這對電池組的充放電管理提出了更 高的要求。目前市場上普通採用通過檢測充放電迴路中MOS管上的壓降來實現對充放電回 路中最大允許放電電流値的檢測，從而達到管理電池組充放電的目的，保證其使用安全。圖1為充放電迴路中電流檢測的電路示意圖，晶片工作過程簡單說明通過VM、VCC端子檢測鋰電池充放電MOS管Pl和P2上的電壓差，將檢測到的電壓 差與晶片內部預置的基準參考電壓進行比較。若檢測到的電壓差小於預置的基準參考電壓，則通過DO、CO端子控制外置P型 MOSFET (P1、P2)導通，允許電池進行充放電。若檢測到的電壓差大於預置的基準參考電壓，則通過DO、CO端子控制外置P型 MOSFET (P1、P2)關斷，禁止電池進行充放電，實現對電池組的保護。上述方案的缺點1.電池在充放電過程中，MOS管上的功率損耗會造成MOS管的溫度發生顯著變化， 導致MOS管的導通內阻變化很大，則會使得充放電迴路中最大允許的放電電流値發生變 化，影響該電池組的使用安全。由於該方案無法檢測MOS的內阻變化情況，故無法對其變化 做出相應的調整。2.由於多節鋰電池保護IC的充放電管理基準參考電壓已預置，需要外置P型 MOSFET與之匹配使用，限制了 P型MOSFET的類型。3.溫度的過高，使的MOS管允許的最大額定功率降低，在大電流放電時容易造成 MOS管損壞，造成電池包失效。本發明人針對現有鋰離子電池組的充放電管理存在的問題，設計出一種優化方
案，本案由此產生。
實用新型內容本實用新型的目的就是提供一種多節鋰電池串聯電池組充放電管理的集成電路，實時檢測MOS管的內阻變化，保證電池組最大允許充放電電流値的穩定不變，MOSFET的選 型不受限制，增加系統的安全性，提高檢測精度。為了解決上述方案，本實用新型採用的技術方案是多節鋰電池串聯電池組充放電管理的集成電路，該集成電路包括晶片供電電源 端子VCC，放電迴路電流檢測端子VM，晶片地電位端子GND，外置MOSFET充電控制端子C0， 外置MOSFET放電控制端子D0，本實用新型的關鍵點是設置有充檢流電阻電壓檢測端子CS， 通過檢流電阻連接到晶片地電位端子GND，檢測MOS管的內阻變化。所述集成電路內部包括以下各個單元電壓採樣單元用來採集檢流電阻電壓檢測端子CS和充放電迴路電流檢測端子 VM兩端檢測的電壓；基準單元預設比較參考電壓，設定迴路最大允許充放電電流；比較器單元對檢流電阻電壓檢測端子CS檢測電壓與基準參考電壓進行比較，並 給出判斷結果；邏輯控制單元比較器單元的判斷結果通過邏輯運算，控制充放電MOSFET的導通 或關斷。在上述基礎上還可以進一步包括電壓運算單元對檢流電阻電壓檢測端子CS和充放電迴路電流檢測端子VM兩端 檢測得到的電壓進行運算，得出MOS管補償溫度係數；溫度保護單元預設有溫度預設值T0，結合溫度補償係數得出溫度保護閾值，並 給出溫度判斷結果，送入邏輯控制單元中。本實用新型對多節鋰電池串聯電池組充放電管理的控制方法是1、在基準單元中預設基準電壓Vref ；2、通過檢流電阻電壓檢測端子CS對檢流電阻R上的電壓Vl進行檢測；3、將得到的電壓值Vl與預設Vref送入比較器單元中進行比較，若Vl大於Vref， 則通過邏輯控制單元，關斷外置MOSFET ；若Vl小於Vref，則通過邏輯控制單元，打開外置 M0SFET，使其導通。本控制方法還可以結合溫度保護措施1、通過充放電迴路電流檢測端子VM對MOSFET上的電壓VM進行檢測；2、將Vl和VM送入電壓運算單元，計算V2=VM-VCC，得出MOSFET (P1、P2)上的電 壓差，通過V2計算得到溫度補償係數a =V2/V1 ；3、在溫度保護單元中預設溫度預設值T0，計算出溫度保護閾值Tl= ΤΟ/a ；4、M0S管上的溫度達到溫度保護閾值Tl，則通過邏輯控制單元，關斷外置M0SFET， 切斷充/放電流，降低系統溫度。採用本實用新型具有如下諸多優勢1、在集成電路中設有充檢流電阻電壓檢測端子CS，實時檢測MOS管的內阻變化， 根據內阻變化來自動調節預設值，保證電池組最大允許充放電電流值的穩定不變。2、放電管理基準參考電壓預置後可以隨內阻變化進行調節，因此MOSFET的選型 不再受其內阻變化的限制。3、增設溫度保護單元，對MOSFET進行溫度保護，增加系統的安全性。[0037]4、本實用新型大大提高了檢測精度高。
圖1是現有充放電迴路中電流檢測的電路示意圖；圖2是本實用新型較佳實施例的結構示意圖；圖3是本實用新型較佳實施例的內部具體電路框架圖；圖4是本實用新型較佳實施例的邏輯流程圖。
具體實施方式
結合圖2 圖4，對本實用新型較佳實施例做進一步詳細說明。多節鋰電池串聯電池組充放電管理的集成電路，該集成電路主要具有如下接線端 子。表 權利要求1.多節鋰電池串聯電池組充放電管理的集成電路，該集成電路包括晶片供電電源端 子VCC，放電迴路電流檢測端子VM，晶片地電位端子GND，外置MOSFET充電控制端子⑶，外 置MOSFET放電控制端子D0，其特徵在於晶片上設置有充檢流電阻電壓檢測端子CS，通過 檢流電阻連接到晶片地電位端子GND，檢測MOS管的內阻變化。
2.如權利要求1所述的多節鋰電池串聯電池組充放電管理的集成電路，其特徵在於 所述集成電路內部包括以下各個單元電壓採樣單元用來採集檢流電阻電壓檢測端子CS和充放電迴路電流檢測端子VM兩 端檢測的電壓；基準單元預設比較參考電壓，設定迴路最大允許充放電電流； 比較器單元對檢流電阻電壓檢測端子CS檢測電壓與基準參考電壓進行比較，並給出 判斷結果；邏輯控制單元比較器單元的判斷結果通過邏輯運算，控制充放電MOSFET的導通或關斷。
3.如權利要求1或2所述的多節鋰電池串聯電池組充放電管理的集成電路，其特徵在 於所述集成電路內部還可以進一步包括電壓運算單元對檢流電阻電壓檢測端子CS和充放電迴路電流檢測端子VM兩端檢測 得到的電壓進行運算，得出MOS管補償溫度係數；溫度保護單元預設有溫度預設值T0，結合溫度補償係數得出溫度保護閾值，並給出 溫度判斷結果，送入邏輯控制單元中。
專利摘要本實用新型主要公開了一種多節鋰電池串聯電池組充放電管理的集成電路，該集成電路包括晶片供電電源端子VCC，放電迴路電流檢測端子VM，晶片地電位端子GND，外置MOSFET充電控制端子CO，外置MOSFET放電控制端子DO，晶片上設置有充檢流電阻電壓檢測端子CS，通過檢流電阻連接到晶片地電位端子GND，檢測MOS管的內阻變化。本實用新型實時檢測MOS管的內阻變化，保證電池組最大允許充放電電流値的穩定不變，MOSFET的選型不受限制，增加系統的安全性，提高檢測精度。
文檔編號H02J7/00GK201937301SQ20112000174
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月6日 優先權日2011年1月6日
發明者田劍彪 申請人:田劍彪