專利名稱：微功耗大容量鋰離子動(dòng)力電池組管理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微功耗大容量鋰離子動(dòng)力電池組管理裝置，用于多節(jié)大容量鋰離 子串聯(lián)電池組的充、放電保護(hù)和充電電量的均衡管理，可以保證大容量鋰離子動(dòng)力電池組 的使用安全和充電飽和度的一致。
背景技術(shù)：
鋰離子電池是近幾年發(fā)展起來(lái)的新型蓄電池，由于其在能量密度、比能量、記憶效 應(yīng)、循環(huán)壽命等方面，均優(yōu)于現(xiàn)有的其它類型的電池，得到了廣泛的應(yīng)用，特別是鋰離子電 池不會(huì)對(duì)環(huán)境形成污染，是真正的綠色能源，更是受到了人們的廣泛重視，已在移動(dòng)通信終 端、筆記本電腦的便攜式電子信息產(chǎn)品中，得到了普遍應(yīng)用。但是鋰離子電池在使用不當(dāng)時(shí) 存在著爆炸、起火等安全問(wèn)題，特別是大容量電池使用時(shí)存在的安全威脅更大，并且當(dāng)鋰離 子電池組串聯(lián)使用時(shí)，由于電池單體容量不一致，將導(dǎo)致充電終止時(shí)各電池單體的飽和度 不一致，致使整組容量隨著充放次數(shù)增加而快速衰減，導(dǎo)致了鋰離子電池在動(dòng)力能源的應(yīng) 用中受到了限制。隨著新型的電極材料的發(fā)展和制作工藝的改進(jìn)，大容量和高放電率的鋰離子電池 已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化階段，制成的電池已完全能夠滿足一些動(dòng)力能源的應(yīng)用，通過(guò)多節(jié)串聯(lián)組 合后，可以適用于諸如在電動(dòng)自行車乃至混合動(dòng)力汽車等方面的應(yīng)用，這使得鋰離子電池 在新的領(lǐng)域中擁有了異常廣闊的前景，同時(shí)也給其應(yīng)用產(chǎn)品，諸如電動(dòng)自行車和混合動(dòng)力 汽車等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著良好的促進(jìn)作用。在動(dòng)力能源應(yīng)用的領(lǐng)域中，需將多個(gè)電池單體串聯(lián)起來(lái)組成電池組。為了保證電 池組充放電時(shí)的電壓和電流不超出其要求的安全運(yùn)行范圍，并保證各節(jié)的充電飽和度一 致，需要附加一個(gè)充放電及電量均衡管理裝置，檢測(cè)電池的電壓及充放電電流，通過(guò)控制充 放電回路的通斷來(lái)保護(hù)電池組的安全，并對(duì)各節(jié)的充電量進(jìn)行控制，使其充電結(jié)束時(shí)達(dá)到 相同的充電飽和度。由于各節(jié)電池的檢測(cè)電路處于不同的電位，檢測(cè)出的控制信號(hào)需要通 過(guò)電位的遷移和邏輯組合運(yùn)算后形成總回路的控制信號(hào)，現(xiàn)有的管理模塊一般采用光電耦 合器或場(chǎng)效應(yīng)管分立元件來(lái)實(shí)現(xiàn)各節(jié)控制信號(hào)的電位遷移和邏輯組合元運(yùn)算，存在著電路 自耗電電流大、失效電壓高、抗靜電能力差、可靠性低等問(wèn)題，導(dǎo)致其安全保護(hù)作用失效，特 別是當(dāng)自耗電電流大時(shí)，放電保護(hù)后的電池在較長(zhǎng)時(shí)間放置時(shí)易產(chǎn)生虧電現(xiàn)象，導(dǎo)致電池 組形成不可逆轉(zhuǎn)的損壞。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有產(chǎn)品存在的自耗電電流大、電路失效電壓高、抗靜電能力差、可靠性 低等問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種具有極低自耗電電流和靜電放電防護(hù)能力的微功耗大容量鋰 離子動(dòng)力電池組管理裝置。本發(fā)明采用的方案是采用微功耗單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路檢測(cè)電池單體電壓， 采用帶電平遷移控制的HCMOS模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)個(gè)單節(jié)控制信號(hào)的電平遷移和邏輯組合運(yùn)算，控制電池組總充放電回路的通斷；利用微功耗單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路的充電保護(hù)和釋放 狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，通過(guò)HCMOS模擬開(kāi)關(guān)和MOS管控制每節(jié)電池充電保護(hù)后進(jìn)入小電流放電狀態(tài)， 實(shí)現(xiàn)間歇式的均衡控制；采用MOS管的源極跟隨電路實(shí)現(xiàn)負(fù)載回路電流值的采樣與電壓限 制，利用微功耗單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路的電流及短路檢測(cè)功能實(shí)現(xiàn)過(guò)電流及短路保護(hù)； 采用MOS管的源極跟隨電路和高耐壓低壓差模擬電源穩(wěn)壓器(LDO)從整電池組取電，構(gòu)成 所有電池單體耗電均衡的公共控制部分的微功耗電源供應(yīng)電路；采用TVS管為電池管理裝 置提供靜電放電防護(hù)。本發(fā)明的有益效果是1、采用微功耗單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路和HCMOS電路構(gòu)成電池單體的檢測(cè)和控 制信號(hào)的電平遷移與邏輯組和運(yùn)算電路，大幅度地降低了電池組管理裝置的自耗電電流 (小于80 μ A)，僅為現(xiàn)有同類產(chǎn)品5%以下，可延長(zhǎng)電池組的儲(chǔ)存時(shí)間10倍以上；2、具有過(guò)放電休眠功能，對(duì)于已經(jīng)進(jìn)入過(guò)放電保護(hù)的電池組，整個(gè)裝置進(jìn)入休眠 狀態(tài)，整機(jī)電流下降至30 μ A以下，有效地避免電池組在過(guò)放電保護(hù)之后，因充電不及時(shí)導(dǎo) 致電池電量耗盡，造成電池組不可逆轉(zhuǎn)的損壞；3、控制回路采用整電池組取電供應(yīng)，可保證各電池單體的自耗電流保持平衡，避 免部分電池耗電過(guò)多導(dǎo)致電量飽和度失衡；4、采用微功耗單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路和HCMOS電路構(gòu)成電池單體的檢測(cè)和控 制信號(hào)的電平遷移與邏輯組和運(yùn)算電路，電路的失效電壓低，電池電壓檢測(cè)精度高，穩(wěn)定可
罪；5、利用電池保護(hù)電路的充電保護(hù)和釋放狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，控制均衡回路進(jìn)行間歇式均 衡工作，有效地降低了均衡電路的發(fā)熱量，可長(zhǎng)時(shí)間工作，延緩裝置老化，提高可靠性；6、采用MOS管的源極跟隨電路和電阻分壓實(shí)現(xiàn)負(fù)載回路電壓限制與電流值的采 樣，可以任意設(shè)定過(guò)載電流的保護(hù)閥值；7、采用TVS管為電池管理裝置提供靜電放電防護(hù)，具有靜電放電保護(hù)能力，保護(hù) 電路內(nèi)部充放電大功率MOS管在拔插充電器或開(kāi)關(guān)負(fù)載時(shí)，免受靜電沖擊電壓的損害。


附圖1是采用微功耗單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路和HCMOS模擬開(kāi)關(guān)構(gòu)成的微功耗大 容量鋰離子動(dòng)力電池組管理裝置的電路原理圖；附圖2是利用帶電平遷移控制電路的HCMOS模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)電平遷移和邏輯組和運(yùn) 算的原理說(shuō)明具體實(shí)施例方式本裝置由多節(jié)結(jié)構(gòu)相同且串聯(lián)連接的檢測(cè)、電平遷移和邏輯組合運(yùn)算、均衡控制 單元電路和公共控制部分組成。如圖1所示，任一節(jié)(第i節(jié))檢測(cè)、電平遷移和邏輯組合運(yùn)算、均衡控制單元電 路分別由微功耗單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路Ui 1、帶電平遷移控制的HCMOS模擬開(kāi)關(guān)Ui2、M0S 管Ti 1和電阻Ri 1構(gòu)成，其微功耗單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路Ui 1并聯(lián)在各電池單體兩端，檢 測(cè)本節(jié)電池的電壓，產(chǎn)生充電過(guò)電壓保護(hù)信號(hào)COi和放電欠電壓保護(hù)DOi控制信號(hào)，分別接至HCMOS模擬開(kāi)關(guān)電路Ui2的兩個(gè)模擬開(kāi)關(guān)的常開(kāi)(NO)引腳上，對(duì)應(yīng)的兩路模擬開(kāi)關(guān)的常 閉引腳(NC)接至第i節(jié)電池的負(fù)端VBi-Ι、公共引腳(COM)輸出的信號(hào)接至第i-Ι節(jié)模擬 開(kāi)關(guān)電路Ui-12的控制引腳(CON)、控制引腳(CON)接受來(lái)自上一節(jié)電路相應(yīng)的控制信號(hào) Ci+Ι和Di+1，HCMOS模擬開(kāi)關(guān)電路Ui2的正電源引腳VDD接至第i+Ι節(jié)電池的正端VBi+1， 接地引腳VSS接至第i節(jié)電池的正端VBi，負(fù)電源引腳VEE接至第i節(jié)電池的負(fù)端VBi-I。微功耗單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路Ui 1輸出的COi信號(hào)同時(shí)還接入第i-Ι節(jié)模擬 開(kāi)關(guān)Ui-12的一個(gè)控制端(CON)，控制其公共輸出端(COM)的輸出電平，當(dāng)COi為高電平時(shí) 通過(guò)其常開(kāi)引腳(NO)接至低電平VBi-1，當(dāng)COi為低電平時(shí)通過(guò)其常閉引腳(NC)接至高 電平VBi，該信號(hào)輸出至MOS管Til的柵極，當(dāng)該節(jié)電池電壓超過(guò)充電保護(hù)電壓時(shí)控制MOS 管Til導(dǎo)通，接通放電電阻Ri2，對(duì)該節(jié)電池進(jìn)行放電，當(dāng)?shù)陀诔潆姳Ｗo(hù)電壓的釋放電壓時(shí) 控制MOS管Til截止，斷開(kāi)放電電阻，實(shí)現(xiàn)間歇式充電均衡。采用帶電平遷移控制電路的HCMOS模擬開(kāi)關(guān)電路(涉及到的集成電路包括 74HC4053、54HC4053、74LV4053、54LV4053、74LVC4053、54LVC4053、74HC2G53、54HC2G53、 74LV2G53、54LV2G53、74LVC2G53、54LVC2G53、74HC1G53、54HC1G53、74LV1G53、54LV1G53、 74LVC1G53、54LVC1G53)實(shí)現(xiàn)各單節(jié)電池控制信號(hào)的電平遷移和邏輯組合運(yùn)算，其原理說(shuō)明 參見(jiàn)圖2，來(lái)自第i+Ι節(jié)電池的充電控制信號(hào)Ci+Ι或放電控制信號(hào)Di+Ι接至第i節(jié)HCMOS 模擬開(kāi)關(guān)電路Ui2的控制端(C0N)，該信號(hào)的電平范圍是VBi VBi+Ι，由于該模擬開(kāi)關(guān)電 路的控制端帶有電平遷移功能，可以控制從模擬開(kāi)關(guān)電路Ui2的負(fù)電源VEE (對(duì)應(yīng)電路電位 VBi-Ι)到正電源VDD(對(duì)應(yīng)電路電位VBi+Ι)之間任意電平信號(hào)的通斷轉(zhuǎn)換，當(dāng)來(lái)自上一級(jí) 的控制信號(hào)為低電平VBi時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)Ui2的常閉端(NC)導(dǎo)通，公共端(COM)被接至電位 VBi-Ι，該電位對(duì)應(yīng)于下一級(jí)控制信號(hào)的低電平；當(dāng)來(lái)自上一級(jí)的控制信號(hào)為高電平VBi+1 時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)Ui2的常開(kāi)端(NO)接通，公共端(COM)被接至本節(jié)微功耗單節(jié)鋰離子電池保 護(hù)電路Uil的CO或DO輸出端，其輸出的電位取決于第i節(jié)電路Uil輸出的控制信號(hào)COi 或DOi的電平當(dāng)Uil輸出為低電平VBi-I時(shí)，公共端(COM)輸出的電位為VBi-1，該電位 對(duì)應(yīng)于下一級(jí)控制信號(hào)的低電平，當(dāng)該節(jié)檢測(cè)電路輸出高電平電平VBi時(shí)，公共端(COM)輸 出的電位為VBi，該電位對(duì)應(yīng)于下一級(jí)控制信號(hào)的高電平，因此，來(lái)自第i+Ι節(jié)控制信號(hào)的 電平范圍為VBi VBi+Ι，通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)電路Ui2轉(zhuǎn)換后輸出的控制信號(hào)電平范圍轉(zhuǎn)換成為 VBi-I VBi，來(lái)自第i+Ι節(jié)的控制信號(hào)電平被遷移降低了一節(jié)電池的電平，而且，當(dāng)?shù)趇節(jié) 電池檢測(cè)電路輸出低電平時(shí)，不管來(lái)自上一級(jí)的控制信號(hào)Ci+Ι或Di+Ι是高電平VBi+Ι還 是低電平VBi，模擬開(kāi)關(guān)電路Ui2的公共端輸出的均為低電位VBi-Ι，對(duì)應(yīng)于下一節(jié)模擬開(kāi) 關(guān)電路Ui-12控制端(CON)信號(hào)的的低電平，此低電平信號(hào)將使下一節(jié)模擬開(kāi)關(guān)Ui-12的 公共端(COM)通過(guò)常閉端(NC)接至低電位，從而使低電平控制信號(hào)一直傳送至最低一節(jié)模 擬開(kāi)關(guān)電路U12的公共輸出端(C0M)，由此可見(jiàn)，所有串聯(lián)在一起的微功耗單節(jié)鋰離子電池 保護(hù)電路中輸出的控制信號(hào)CO或DO只要有一節(jié)輸出低電平，都將使最低一節(jié)模擬開(kāi)關(guān)U12 公共端(COM)的輸出為低電平，只有所有的微功耗單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路輸出的控制信 號(hào)CO或DO都是高電平時(shí)，最低一節(jié)模擬開(kāi)關(guān)電路U12的對(duì)應(yīng)的公共端(COM)的才能輸出 高電平，從而通過(guò)HCMOS模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)了信號(hào)“與”邏輯組合運(yùn)算。采用帶電平遷移控制電路的HCMOS模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)各節(jié)控制信號(hào)的電平遷移和邏 輯組合運(yùn)算的有益之處是
1、控制信號(hào)CO和DO的電平遷移和邏輯組合運(yùn)算電路的工作電流極低(典型值 < 10 μ A)，從而實(shí)現(xiàn)電池管理裝置的微功耗工作；2、電路工作穩(wěn)定，工作溫度范圍寬(_40°C +85°C或_55°C +125°C )，滿足工業(yè) 級(jí)產(chǎn)品的溫度范圍要求；3、所有的輸入輸出端均具有箝位保護(hù)電路，耐靜電沖擊，電路的可靠性高。公共控制部分包括由MOS管T3、T4、T6、施密特反相器U1、電阻R4、R5、R6以及穩(wěn) 壓管DZ2構(gòu)成的充放電控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，MOS管Tl、T2和電阻Rl、R2構(gòu)成的電流檢測(cè)電 路，MOS管T5、低壓差穩(wěn)壓器(LDO)U2、電阻R3、穩(wěn)壓管DZl構(gòu)成的電源供應(yīng)電路，公共控制 部分包括由MOS管T3、T4、T6、施密特反相器U1、電阻R4、R5、R6以及穩(wěn)壓管DZ2構(gòu)成的充 放電控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，MOS管Tl、T2和電阻Rl、R2構(gòu)成的電流檢測(cè)電路，MOS管T5、低壓 差穩(wěn)壓器(LDO)U2、電阻R3、穩(wěn)壓管DZl構(gòu)成的電源供應(yīng)電路，單向TVS管DZ3A或/與雙向 TVS管DZ3B或/與兩個(gè)單向TVS管DZ3C和DZ3D或/與兩個(gè)單向TVS管DZ3E和DZ3F構(gòu)成 的靜電放電保護(hù)電路組成。公共控制部分的充放電控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路的MOS管T4、T3分別將經(jīng)由HCMOS模擬 開(kāi)關(guān)電平遷移和邏輯組合運(yùn)算出Cl和Dl信號(hào)放大至OV VCC的電平范圍，Cl信號(hào)被放 大后經(jīng)MOS管Τ6倒相后驅(qū)動(dòng)大功率MOS管Τ7，控制充電回路的通斷，Dl信號(hào)被放大后經(jīng)施 密特觸倒相器Ul整形后驅(qū)動(dòng)大功率MOS管Τ8，控制放電回路的通斷。公共控制部分的電流檢測(cè)回路中MOS管Tl的柵極由施密特觸倒相器Ul整形后驅(qū) 動(dòng)，在正常放電狀態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓為高電平，Tl導(dǎo)通，Rl的一端接至電池組負(fù)極GND，流過(guò)充 放電回路中大功率MOS管Τ7、Τ8的電流由于其漏源極間電阻而產(chǎn)生壓降，該電壓信號(hào)經(jīng)MOS 管Τ2限壓和電阻Rl、R2分壓后送至第1節(jié)微功耗單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路Ull的CS端， 當(dāng)流過(guò)Τ6、Τ7的漏源極之間的放電電流產(chǎn)生的壓降信號(hào)經(jīng)Rl、R2分壓后超過(guò)Ull的過(guò)放 電流檢測(cè)電壓或短路檢測(cè)電壓并相應(yīng)地延遲一定的時(shí)間后，Ull的DO端輸出低電平控制信 號(hào)，經(jīng)U12、T3、U1進(jìn)行傳輸、運(yùn)算、放大整形后，在Tl和T7的柵極上產(chǎn)生低電平關(guān)斷信號(hào)， 關(guān)斷MOS管Tl和放電控制回路的大功率MOS管T8，切斷電流檢測(cè)回路和電池組放電回路， 當(dāng)流過(guò)T7、T8漏源極之間的充電電電流產(chǎn)生的壓降經(jīng)T2限壓和R1、R2分壓后低于Ull的 過(guò)充電流檢測(cè)電壓并延遲一定時(shí)間后，Ull的CO端輸出低電平，經(jīng)U12、T4、T5進(jìn)行傳輸、運(yùn) 算、放大和倒相后，關(guān)斷T7的柵極驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)，使充電回路的控制大功率MOS管T7關(guān)斷， 切斷充電回路。采用MOS管T1在放電保護(hù)時(shí)同時(shí)切斷電流檢測(cè)回路的有益之處是降低在電路進(jìn) 入放電保護(hù)時(shí)電流檢測(cè)回路的電流消耗，特別是在過(guò)放電保護(hù)時(shí)，由于微功耗單節(jié)鋰離子 電池保護(hù)電路Ull內(nèi)部將CS的電位上拉至電池正極電位VB1，使電流檢測(cè)回路的限壓MOS 管T2關(guān)斷，放電回路的電流進(jìn)一步降低至1μ A以下，可以顯著地延長(zhǎng)已處于過(guò)放電狀態(tài)的 電池組的存放時(shí)間。公共控制部分的電源供應(yīng)電路中的MOS管Τ5的柵極接至第5或6或7節(jié)電池的 正極電位VB5/VB6/VB7，漏極接至電池組的最高一節(jié)(第η節(jié))電池的正極VBn，源極極接 至由低壓差穩(wěn)壓器(LDO)U2(涉及的集成電路電路有HT71XX、HT71XX-1、HT75XX、HT75XX-1 系列穩(wěn)壓電路)輸入端，U2的接地端通過(guò)穩(wěn)壓管DZl接地，DZl的偏置電流接至輸出端R3 提供，輸出端輸出電壓VCC，用于施密特反相器Ul和放電控制驅(qū)動(dòng)回路T6的電源供應(yīng)。
采用MOS管T5和低壓差穩(wěn)壓器(LDO) U2給公共控制回路的施密特反相器Ul和 MOS管T6供電的有益之處是降低總控制回路的電流消耗，并使公共控制回路的供電電流 來(lái)自于電池組所有的電池，每節(jié)電池都消耗相同的電流。靜電放電保護(hù)電路的TVS管可采用以下四種電路形式中的一種或兩種或三種或 四種的組合1、采用單向的TVS管(DZ3A)并聯(lián)于電池組的正輸出端VBn與電池組管理裝置的 負(fù)輸出端P-之間；2、采用雙向的TVS管(DZ3B)并聯(lián)于電池組管理裝置的負(fù)輸出端P-與電池組的負(fù) 極GND之間。3、采用兩個(gè)陰極接在一起的單向TVS管DZ3C和DZ3D，其陽(yáng)極分別接至電池組的負(fù) 極GND和電池組管理裝置的負(fù)輸出端P-；4、采用兩個(gè)陽(yáng)極接在一起的單向TVS管DZ3E和DZ3F，其陰極分別接至電池組的負(fù) 極GND和電池組管理裝置的負(fù)輸出端P-。采用上述四種連接方法接入TVS管的有益之處是可以防止電池組在插入或拔下 充電器和接入或移除負(fù)載時(shí)因靜電放電擊穿用于控制充放電回路通斷的大功率MOS管T7 和T8。
權(quán)利要求
一種微功耗大容量鋰離子動(dòng)力電池組管理裝置，由多節(jié)結(jié)構(gòu)相同且串聯(lián)連接的電池檢測(cè)、電平遷移和邏輯組合運(yùn)算、均衡電路單元和公共控制部分組成，其特征在于任一節(jié)(第i節(jié))電池檢測(cè)、電平遷移和邏輯組合運(yùn)算、均衡控制單元電路由微功耗單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路Ui1、帶電平遷移控制的CMOS模擬開(kāi)關(guān)Ui2、MOS管Ti1和電阻Ri1構(gòu)成的均衡電路組成，公共控制部分包括由MOS管T1、T2和電阻R1、R2構(gòu)成的電流檢測(cè)電路，MOS管T3、T4、T6、施密特反相器U1、電阻R4、R5、R6以及穩(wěn)壓管DZ2構(gòu)成的充放電控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，MOS管T5、低壓差穩(wěn)壓器(LDO)U2、電阻R3、穩(wěn)壓管DZ1構(gòu)成的電源供應(yīng)電路，單向TVS管DZ3A或雙向DZ3B或兩個(gè)單向TVS管DZ3C和DZ3D或兩個(gè)單向TVS管DZ3E和DZ3F或由它們的兩種或三種或四種的組合構(gòu)成的靜電放電保護(hù)電路組成。
2.如權(quán)利要求1所述的微功耗大容量鋰離子動(dòng)力電池組管理裝置，其特征在于任一 節(jié)(第i節(jié))電池檢測(cè)、電平遷移和邏輯組合運(yùn)算、均衡控制單元電路的微功耗單節(jié)鋰離子 電池保護(hù)電路Uil的V端和G端分別接至第i節(jié)電池的正極和負(fù)極，Uil的充放電保護(hù)輸 出端CO和DO分別接至CMOS模擬開(kāi)關(guān)電路Ui2的兩路模擬開(kāi)關(guān)的常開(kāi)端(NO)，對(duì)應(yīng)的兩 路常閉端(NC)接至本節(jié)電池負(fù)極電位VBi-Ι，兩路公共端(COM)接至下一節(jié)模擬開(kāi)關(guān)電路 Ui-12的控制端(CON)，本節(jié)兩路模擬開(kāi)關(guān)的控制輸入端(CON)接至上一級(jí)模擬開(kāi)關(guān)Ui+12 的兩路模擬開(kāi)關(guān)的公共端(COM)。
3.如權(quán)利要求1所述的微功耗大容量鋰離子動(dòng)力電池組管理裝置，其特征在于公共 控制部分的電流檢測(cè)電路的MOS管Tl的源極接至電池組的負(fù)極，柵極接至施密特反相器Ul 的并聯(lián)在一起的輸出端，漏極接至Rl的一端，Rl的另一端與R2的一端相連后，接至Ull的 CS端，R2的另一端與MOS管T2的源極相接，T2的柵極接至第一節(jié)電池的正極VB1，漏極接 至電池組管理裝置的負(fù)輸出端P-。
4.如權(quán)利要求1所述的微功耗大容量鋰離子動(dòng)力電池組管理裝置，其特征在于公共 控制部分的充放電控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路的MOS管T3、T4的柵極分別接至U12的兩個(gè)公共端 (COM)，源極接至電池組的負(fù)端GND，T3的漏極接至R5和施密特反相器Ul并連在一起的輸 入端，Ul的輸出端并聯(lián)在一起接至MOS管T8的柵極，T8源極接至電池組的負(fù)極GND，漏極 與MOS管T7的源極連接，T4的漏極接至R4和P型MOS管T6的柵極，T6的漏極接至MOS管 T7的柵極、R6的一端和穩(wěn)壓管DZ2的陰極，T7的源極、R6的另一端和DZ2的陽(yáng)極接在一起 接至電池組管理裝置的負(fù)輸出端P-。
5.如權(quán)利要求1所述的微功耗大容量鋰離子動(dòng)力電池組管理裝置，其特征在于公共 控制部分的電源供應(yīng)電路的MOS管T5的柵極接至電池組第5或6或7節(jié)電池的正極VB5/ VB6/VB7,T5的漏極接至第η節(jié)電池的正極VBn，源極接至低壓降穩(wěn)壓器(LD0)U2的輸入端， U2的輸出端接至R3、R4、R5的一端以及MOS管T6的漏極、施密特反相器Ul的電源端。
6.如權(quán)利要求1所述的微功耗大容量鋰離子動(dòng)力電池組管理裝置，其特征在于公共 控制部分的放靜電放電保護(hù)電路可由四種連接形式的一種或二種或三種或四種組合(1) 單向TVS管DZ3A陰極接至第η節(jié)電池的正極VBn，陽(yáng)極接至電池組管理裝置的負(fù)輸出端P-，(2)雙向TVS管DZ3B的一端接電池組管理裝置的負(fù)輸出端P-，另一端接電池組的負(fù)極GND，(3)兩個(gè)陰極接在一起的單向TVS管DZ3C和DZ3D，其陽(yáng)極分別接至電池組的負(fù)極GND和電 池組管理裝置的負(fù)輸出端P-，(4)兩個(gè)陽(yáng)極接在一起單向TVS管DZ3E和DZ3F，陰極分別接 至電池組的負(fù)極GND和電池組管理裝置的負(fù)輸出端P-。
全文摘要
一種微功耗大容量鋰離子動(dòng)力電池組管理裝置，用于多節(jié)串聯(lián)的鋰離子動(dòng)力電池組的充放電保護(hù)和充電均衡管理，通過(guò)采用微功耗單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路和帶電平遷移控制的CMOS模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)電池電壓的檢測(cè)、控制信號(hào)電平的遷移和邏輯組合運(yùn)算，控制電池組總充放電回路的通斷，實(shí)現(xiàn)充放電保護(hù)，利用單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路的充電保護(hù)和釋放，控制電池充電保護(hù)后進(jìn)行放電，實(shí)現(xiàn)間歇式的均衡控制，采用MOS管的源極跟隨電路采樣負(fù)載回路的電流信號(hào)，并利用單節(jié)鋰離子電池保護(hù)電路的過(guò)電流及短路檢測(cè)功能實(shí)現(xiàn)過(guò)電流及短路保護(hù)，采用MOS管的源極跟隨電路和高耐壓低壓降穩(wěn)壓器構(gòu)成公共控制部分的電源供應(yīng)電路，采用TVS實(shí)現(xiàn)裝置的靜電放電保護(hù)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK101888097SQ200910015508
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2009年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月13日
發(fā)明者蘭成章, 劉曉軍 申請(qǐng)人:山東大學(xué)威海分校