CN103762623B - 一种锂电池管理***集成电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂电池管理***集成电路，包括高压模拟检测模块，用于锂电池组电压的检测及保护控制，高压模拟检测模块包括用于检测所述锂电池组的电压的电池电压检测模块，与所述电池电压检测模块相连的低压逻辑控制模块；低压微控制器模块，处理来自所述高压模拟检测模块的数据以及对***的监控。与现有技术相比，本发明具有如下优点：大大降低了集成电路元器件数量，满足包括各型多串数锂离子电池电压检测、温度检测、充电控制、放电控制、电池容量指示、马达调速等控制保护功能，可满足多串数锂电池电动工具的保护控制应用，实现电路的极大优化，并降低了成本，提高了电路可靠性，且待机功耗低。

Description

一种锂电池管理***集成电路
技术领域
本发明涉及一种集成集成电路技术领域，具体地说是一种锂电池管理***集成电路。
背景技术
目前锂电池应用日益广阔，随着应用领域的不断深入，高串数锂电池组的应用也越来越多。随着串数的增加，元器件数量越来越多、应用电路越趋复杂，成本高，可靠性下降。串并联使用引起的问题、安全性、电池电量估算困难等，不同类型的电池特性亦相差很大。目前，电池管理***在功能性，可靠性，稳定性以及实用性等方面均有长足的进度，但采集的速度及精度还是不理想，但制造成本比较大，很难推广。电池管理***主要就是为了能提高电池的利用率，防止电池过充过放，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。
为应对不同类型电池以及不同类型负载，对于可方便参数设置、多功能、可追溯性记录等提出了更多的要求，本发明满足了以上要求，大大降低了电路元器件数量，满足包括各型多串锂离子电池电压检测、温度检测、充电控制、放电控制、电池容量指示、马达调速等控制保护功能。因此，高性能，多串数锂电池保护方案集成越来越引起重视，并可以大大降低电路成本、提高方案的标准化、缩短开发周期，因此具有很高的应用价值。
发明内容
针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是：提供一种锂电池管理***集成电路，降低电路成本，提高可靠性，缩短研发周期。
为了解决上述问题，本发明的锂电池管理***集成电路，包括高压模拟检测模块，用于锂电池组电压的检测及保护控制，该高压模拟检测模块包括：电池电压检测单元，与所述锂电池组相连，用于检测所述锂电池组的电压，连接至所述集成电路的一端口；
低压逻辑控制模块，与所述电池电压检测单元相连，并根据所检测到的外部数据对***电路进行控制与保护；
低压微控制器模块，与所述高压模拟检测模块相连，用于处理来自所述高压模拟检测模块的数据以及对整个***的监控。
优选的，所述的低压逻辑控制模块包括电流检测与保护单元，与所述电池电压检测模块相连，内部集成有大电流短路保护、负载检测、充电激活三重功能复用端口；
充放电控制单元，与所述电流检测与保护单元相连，接收所述电流检测与保护单元输出的信号，并将对应的控制信号输出至集成电路一端口，用于控制***电路MOS管的通断。
优选的，所述的低压微控制器模块包括MCU单元，用于电池电压、电流以及温度的检测，并根据参数设置进行相应控制；
模/数转换单元，用于将接收到的外部模拟信号转换成数字信号；
定时器单元，用于***定时及脉冲宽度调制控制。
优选的，所述的低压逻辑控制模块还包括看门狗定时器，用于防止MCU死机，其时钟源由内部低速RC提供；
寄存器，缓存微控制器发送出来的控制信号，输出给电池电压检测模块、电流检测与保护单元、看门狗定时器。
优选的，所述的锂电池管理***集成电路具有多个引脚，包括电池电压检测脚、微控制器电源脚、充放电MOS控制脚、电池电流检测脚、负载状态脚以及多个I/O控制脚。
优选的，所述的锂电池管理***集成电路能够检测1～6节锂电池电压，且可以通过引脚的选择实现3～6节电池的保护控制应用，也可以单独检测多串锂电池整体的电压。
优选的，所述的锂电池管理***集成电路设有直接脉冲宽度调制控制驱动MOS管的引脚，能用于DC直流串激式马达的调速控制。
优选的，所述的锂电池管理***集成电路能应用于使用了锂电池的后备电源、电动自行车电源、电动玩具电源、医疗设备电源。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：将锂电池管理***的电路集成到一片集成电路中，大大降低了集成电路元器件数量，满足包括各型多串数锂离子电池电压检测、温度检测、充电控制、放电控制、电池容量指示、马达调速等控制保护功能，可满足多串数锂电池电动工具的保护控制应用，实现电路的极大优化，并降低了成本，提高了电路可靠性，且待机功耗低。
附图说明
图1为本发明实施的锂电池管理***集成电路的内部结构示意图。
图2为本发明实施的锂电池管理***集成电路的应用电路图。
图3为本发明实施的锂电池管理***集成电路的另一种应用电路图。
具体实施方式
为了让本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步阐述。
本发明的具体实施方式一如图1所示，一种锂电池管理***集成电路，包括
高压模拟检测模块1，用于锂电池组电压的检测及保护控制，该高压模拟检测模块包括：电池电压检测单元11，与锂电池组相连，用于检测锂电池组的电压，连接至集成电路的一端口；
低压逻辑控制模块12，与电池电压检测单元11相连，并根据所检测到的外部数据对***电路进行控制与保护；
低压微控制器模块2，与高压模拟检测模块1相连，用于处理来自高压模拟检测模块1的数据以及对整个***的监控。
其中，低压逻辑控制模块12包括电流检测与保护单元121，与电池电压检测模块11相连，内部集成有大电流短路保护、负载检测、充电激活三重功能复用端口；
充放电控制单元122，与所述电流检测与保护单元121相连，接收电流检测与保护单元121输出的信号，并将对应的控制信号输出至集成电路一端口，用于控制***电路MOS管的通断
其中，低压微控制器模块包括MCU单元21，用于电池电压、电流以及温度的检测，并根据参数设置进行相应控制；
模/数转换单元22，用于将接收到的外部模拟信号转换成数字信号；
定时器单元23，用于***定时及脉冲宽度调制控制。
其中，低压逻辑控制模块12还包括看门狗定时器123，用于防止MCU死机，其时钟源由内部低速RC提供；
寄存器124，缓存微控制器发送出来的控制信号，输出给电池电压检测模块11、电流检测与保护单元121，看门狗定时器123。
其中，锂电池管理***集成电路具有多个引脚，包括电池电压检测脚、微控制器电源脚、充放电MOS控制脚、电池电流检测脚、负载状态脚以及多个I/O控制脚。
该锂电池管理***集成电路能够检测1～6节锂电池电压，且可以通过引脚的选择实现3～6节电池的保护控制应用，也可以单独检测多串锂电池整体的电压。
锂电池管理***集成电路设有直接脉冲宽度调制控制驱动MOS管的引脚，能用于DC直流串激式马达的调速控制。
锂电池管理***集成电路能应用于使用了锂电池的后备电源、电动自行车电源、电动玩具电源、医疗设备电源等。
图2和图3给出了该锂电池管理***集成电路的两种应用电路，其中，图2所示为锂电池组充放电不同端的一种应用电路，图3所示为锂电池组充放电同端的一种应用电路。所示的两种电路均实现了锂电池管理***集成电路对锂电池电压、温度、电流的A/D检测、并根据参数设置进行相应控制保护，具有电压检测、温度检测、锂电池电流检测、PWM控制、锂电池电量LED指示功能。利用电压转换单元U1，锂电池电源给集成电路提供4.4V电源，无需外部电源供电。
对电压的检测，该锂电池管理***集成电路具有对3～6串锂电池电压检测保护功能，通过高压模拟检测电路，监测各锂电池单体电压，并存储于寄存器124中，通过低压逻辑控制模块（12）12中的ADC分支网络进入低压微控制器模块2的ADC检测端口，低压微控制器模块2定期通过寄存器124将复位信号传输给看门狗定时器123，从而实现锂电池过压以及欠压保护功能。另外，将检测到的电压信息通过MCU单元处理后从集成电路的相应端口输出，相应端口外接LED灯，从而实现了电量显示功能。电池电压检测模块输出电池电压信号，
对温度的检测，该锂电池管理***集成电路通过I/O口对热敏电阻TH进行监控，将监控到的模拟信号转换成数字信号，并传送至MCU单元，从而实现对温度的监控。
对电流的检测，该锂电池管理***集成电路通过相应的集成电路端口读取流经锂电池的电流信号，然后平移至模/数转换单元，输出的电流数字信号传送至MCU单元，从而实现短路保护及保护锁定功能。
以上所述为本发明的较佳实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。需要说明的是，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种锂电池管理***集成电路，其特征在于：包括
高压模拟检测模块（1），用于锂电池组电压的检测及保护控制，该高压模拟检测模块包括：电池电压检测单元（11），与所述锂电池组相连，用于检测所述锂电池组的电压，连接至所述集成电路的一端口；
低压逻辑控制模块（12），与所述电池电压检测单元（11）相连，并根据所检测到的外部数据对***电路进行控制与保护；
低压微控制器模块（2），与所述高压模拟检测模块（1）相连，用于处理来自所述高压模拟检测模块（1）的数据以及对整个***的监控；
所述的低压逻辑控制模块（12）包括
电流检测与保护单元（121），与所述电池电压检测模块（11）相连，内部集成有大电流短路保护、负载检测、充电激活三重功能复用端口；
充放电控制单元（122），与所述电流检测与保护单元（121）相连，接收所述电流检测与保护单元（121）输出的信号，并将对应的控制信号输出至集成电路一端口，用于控制***电路MOS管的通断。
2.根据权利要求1所述的锂电池管理***集成电路，其特征在于：所述的低压微控制器模块（2）包括MCU单元（21），用于电池电压、电流以及温度的检测，并根据参数设置进行相应控制；
模/数转换单元（22），用于将接收到的外部模拟信号转换成数字信号；
定时器单元（23），用于***定时及脉冲宽度调制控制。
3.根据权利要求2所述的锂电池管理***集成电路，其特征在于：所述的低压逻辑控制模块（12）还包括看门狗定时器（123），用于防止MCU死机，其时钟源由内部低速RC提供；
寄存器（124），缓存微控制器发送出来的控制信号，输出给电池电压检测模块（11）、电流检测与保护单元（121）、看门狗定时器（123）。
4.根据权利要求3所述的锂电池管理***集成电路，其特征在于：所述的锂电池管理***集成电路具有多个引脚，包括电池电压检测脚、微控制器电源脚、充放电MOS控制脚、电池电流检测脚、负载状态脚以及多个I/O控制脚。
5.根据权利要求4所述的锂电池管理***集成电路，其特征在于：所述的锂电池管理***集成电路能够检测1～6节锂电池电压，且可以通过引脚的选择实现3～6节电池的保护控制应用，也可以单独检测多串锂电池整体的电压。
6.根据权利要求5所述的锂电池管理***集成电路，其特征在于：所述的锂电池管理***集成电路设有直接脉冲宽度调制控制驱动MOS管的引脚，能用于DC直流串激式马达的调速控制。
7.根据权利要求6所述的锂电池管理***集成电路，其特征在于：所述的锂电池管理***集成电路能应用于使用了锂电池的后备电源、电动自行车电源、电动玩具电源、医疗设备电源。
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