一種鋰電池管理系統(tǒng)集成電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋰電池管理系統(tǒng)集成電路，包括高壓模擬檢測(cè)模塊，用于鋰電池組電壓的檢測(cè)及保護(hù)控制，高壓模擬檢測(cè)模塊包括用于檢測(cè)所述鋰電池組的電壓的電池電壓檢測(cè)模塊，與所述電池電壓檢測(cè)模塊相連的低壓邏輯控制模塊；低壓微控制器模塊，處理來(lái)自所述高壓模擬檢測(cè)模塊的數(shù)據(jù)以及對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：大大降低了集成電路元器件數(shù)量，滿足包括各型多串?dāng)?shù)鋰離子電池電壓檢測(cè)、溫度檢測(cè)、充電控制、放電控制、電池容量指示、馬達(dá)調(diào)速等控制保護(hù)功能，可滿足多串?dāng)?shù)鋰電池電動(dòng)工具的保護(hù)控制應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電路的極大優(yōu)化，并降低了成本，提高了電路可靠性，且待機(jī)功耗低。
【專利說(shuō)明】一種鋰電池管理系統(tǒng)集成電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種集成集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)是一種鋰電池管理系統(tǒng)集成電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前鋰電池應(yīng)用日益廣闊，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷深入，高串?dāng)?shù)鋰電池組的應(yīng)用也越來(lái)越多。隨著串?dāng)?shù)的增加，元器件數(shù)量越來(lái)越多、應(yīng)用電路越趨復(fù)雜，成本高，可靠性下降。串并聯(lián)使用引起的問(wèn)題、安全性、電池電量估算困難等，不同類型的電池特性亦相差很大。目前，電池管理系統(tǒng)在功能性，可靠性，穩(wěn)定性以及實(shí)用性等方面均有長(zhǎng)足的進(jìn)度，但采集的速度及精度還是不理想，但制造成本比較大，很難推廣。池管理系統(tǒng)主要就是為了能提高電池的利用率，防止電池過(guò)充過(guò)放，延長(zhǎng)電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。
[0003]為應(yīng)對(duì)不同類型電池以及不同類型負(fù)載，對(duì)于可方便參數(shù)設(shè)置、多功能、可追溯性記錄等提出了更多的要求，本發(fā)明滿足了以上要求，大大降低了電路元器件數(shù)量，滿足包括各型多串鋰離子電池電壓檢測(cè)、溫度檢測(cè)、充電控制、放電控制、電池容量指示、馬達(dá)調(diào)速等控制保護(hù)功能。因此，高性能，多串?dāng)?shù)鋰電池保護(hù)方案集成越來(lái)越引起重視，并可以大大降低電路成本、提高方案的標(biāo)準(zhǔn)化、縮短開(kāi)發(fā)周期，因此具有很高的應(yīng)用價(jià)值。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種鋰電池管理系統(tǒng)集成電路，降低電路成本，提高可靠性，縮短研發(fā)周期。
[0005]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的鋰電池管理系統(tǒng)集成電路，包括高壓模擬檢測(cè)模塊，用于鋰電池組電壓的檢測(cè)及保護(hù)控制，該高壓模擬檢測(cè)模塊包括:電池電壓檢測(cè)單元，與所述鋰電池組相連，用于檢測(cè)所述鋰電池組的電壓，連接至所述集成電路的一端口 ；
低壓邏輯控制模塊，與所述電池電壓檢測(cè)單元相連，并根據(jù)所檢測(cè)到的外部數(shù)據(jù)對(duì)外圍電路進(jìn)行控制與保護(hù)；
低壓微控制器模塊，與所述高壓模擬檢測(cè)模塊相連，用于處理來(lái)自所述高壓模擬檢測(cè)模塊的數(shù)據(jù)以及對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控。
[0006]優(yōu)選的，所述的低壓邏輯控制模塊包括電流檢測(cè)與保護(hù)單元，與所述電池電壓檢測(cè)模塊相連，內(nèi)部集成有大電流短路保護(hù)、負(fù)載檢測(cè)、充電激活三重功能復(fù)用端口 ；
充放電控制單元，與所述電流檢測(cè)與保護(hù)單元相連，接收所述電流檢測(cè)與保護(hù)單元輸出的信號(hào)，并將對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)輸出至集成電路一端口，用于控制外圍電路MOS管的通斷。
[0007]優(yōu)選的，所述的低壓微控制器模塊包括MCU單元，用于電池電壓、電流以及溫度的檢測(cè)，并根據(jù)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行相應(yīng)控制；
模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元，用于將接收到的外部模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；
定時(shí)器單元，用于系統(tǒng)定時(shí)及脈沖寬度調(diào)制控制。
[0008]優(yōu)選的，所述的低壓邏輯控制模塊還包括看門(mén)狗定時(shí)器，用于防止MCU死機(jī)，其時(shí)鐘源由內(nèi)部低速RC提供；
寄存器，緩存微控制器發(fā)送出來(lái)的控制信號(hào)，輸出給電池電壓檢測(cè)模塊、電流檢測(cè)與保護(hù)單元，看門(mén)狗定時(shí)器。
[0009]優(yōu)選的，所述的鋰電池組智能管理系統(tǒng)集成電路的具有多個(gè)引腳，包括電池電壓檢測(cè)腳、微控制器電源腳、充放電MOS控制腳、電池電流檢測(cè)腳、負(fù)載狀態(tài)腳以及多個(gè)I/O控制腳。
[0010]優(yōu)選的，所述的鋰電池管理系統(tǒng)集成電路能夠檢測(cè)I?6節(jié)鋰電池電壓，且可以通過(guò)引腳的選擇實(shí)現(xiàn)3?6節(jié)電池的保護(hù)控制應(yīng)用，也可以單獨(dú)檢測(cè)多串鋰電池整體的電壓。
[0011]優(yōu)選的，所述的鋰電池智能管理系統(tǒng)集成有直接脈沖寬度調(diào)制控制驅(qū)動(dòng)MOS管的引腳，能用于DC直流串激式馬達(dá)的調(diào)速控制。
[0012]優(yōu)選的，所述的鋰電池管理系統(tǒng)集成電路能應(yīng)用于使用了鋰鋰電池的后備電源、電動(dòng)自行車(chē)電源、電動(dòng)玩具電源、醫(yī)療設(shè)備電源。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):將鋰電池管理系統(tǒng)的電路集成到一片集成電路中，大大降低了集成電路元器件數(shù)量，滿足包括各型多串?dāng)?shù)鋰離子電池電壓檢測(cè)、溫度檢測(cè)、充電控制、放電控制、電池容量指示、馬達(dá)調(diào)速等控制保護(hù)功能，可滿足多串?dāng)?shù)鋰電池電動(dòng)工具的保護(hù)控制應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電路的極大優(yōu)化，并降低了成本，提高了電路可靠性，且待機(jī)功耗低。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明實(shí)施的鋰電池管理系統(tǒng)集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明實(shí)施的鋰電池管理系統(tǒng)集成電路的應(yīng)用電路圖。
[0016]圖3為本發(fā)明實(shí)施的鋰電池管理系統(tǒng)集成電路的另一種應(yīng)用電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了讓本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
[0018]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】一如圖1所示，一種鋰電池管理系統(tǒng)集成電路，包括 高壓模擬檢測(cè)模塊1，用于鋰電池組電壓的檢測(cè)及保護(hù)控制，該高壓模擬檢測(cè)模塊包
括:電池電壓檢測(cè)單元11，與鋰電池組相連，用于檢測(cè)鋰電池組的電壓，連接至集成電路的
一端口 ；
低壓邏輯控制模塊12，與電池電壓檢測(cè)單元11相連，并根據(jù)所檢測(cè)到的外部數(shù)據(jù)對(duì)外圍電路進(jìn)行控制與保護(hù)；
低壓微控制器模塊2，與高壓模擬檢測(cè)模塊I相連，用于處理來(lái)自高壓模擬檢測(cè)模塊I的數(shù)據(jù)以及對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控。
[0019]其中，低壓邏輯控制模塊12包括電流檢測(cè)與保護(hù)單元121，與電池電壓檢測(cè)模塊11相連，內(nèi)部集成有大電流短路保護(hù)、負(fù)載檢測(cè)、充電激活三重功能復(fù)用端口 ；
充放電控制單元122，與所述電流檢測(cè)與保護(hù)單元121相連，接收電流檢測(cè)與保護(hù)單元121輸出的信號(hào)，并將對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)輸出至集成電路一端口，用于控制外圍電路MOS管的通斷 其中，低壓微控制器模塊包括MCU單元21，用于電池電壓、電流以及溫度的檢測(cè)，并根據(jù)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行相應(yīng)控制；
模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元22，用于將接收到的外部模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；
定時(shí)器單元23，用于系統(tǒng)定時(shí)及脈沖寬度調(diào)制控制。
[0020]其中，低壓邏輯控制模塊12還包括看門(mén)狗定時(shí)器123，用于防止MCU死機(jī)，其時(shí)鐘源由內(nèi)部低速RC提供；
寄存器124，緩存微控制器發(fā)送出來(lái)的控制信號(hào)，輸出給電池電壓檢測(cè)模塊11、電流檢測(cè)與保護(hù)單元121，看門(mén)狗定時(shí)器123。
[0021]其中，鋰電池組智能管理系統(tǒng)集成電路的具有多個(gè)引腳，包括電池電壓檢測(cè)腳、微控制器電源腳、充放電MOS控制腳、電池電流檢測(cè)腳、負(fù)載狀態(tài)腳以及多個(gè)I/O控制腳。
[0022]該鋰電池管理系統(tǒng)集成電路能夠檢測(cè)I?6節(jié)鋰電池電壓，且可以通過(guò)引腳的選擇實(shí)現(xiàn)3?6節(jié)電池的保護(hù)控制應(yīng)用，也可以單獨(dú)檢測(cè)多串鋰電池整體的電壓。
[0023]鋰電池智能管理系統(tǒng)集成有直接脈沖寬度調(diào)制控制驅(qū)動(dòng)MOS管的引腳，能用于DC直流串激式馬達(dá)的調(diào)速控制。
[0024]鋰電池管理系統(tǒng)集成電路能應(yīng)用于使用了鋰鋰電池的后備電源、電動(dòng)自行車(chē)電源、電動(dòng)玩具電源、醫(yī)療設(shè)備電源等。
[0025]圖2和圖3給出了該鋰電池管理系統(tǒng)集成電路的兩種應(yīng)用電路，其中，圖2所示為鋰電池組充放電不同端的一種應(yīng)用電路，圖3所示為鋰電池組充放電同端的一種應(yīng)用電路。所示的兩種電路均實(shí)現(xiàn)了鋰電池管理系統(tǒng)集成電路對(duì)鋰電池電壓、溫度、電流的A/D檢測(cè)、并根據(jù)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行相應(yīng)控制保護(hù)，具有電壓檢測(cè)、溫度檢測(cè)、鋰電池電流檢測(cè)、PWM控制、鋰電池電量LED指示功能。利用電壓轉(zhuǎn)換單元Ul，鋰電池電源給集成電路提供4.4V電源，無(wú)需外部電源供電。
[0026]對(duì)電壓的檢測(cè)，該鋰電池管理系統(tǒng)集成電路具有對(duì)3?6串鋰鋰電池電壓檢測(cè)保護(hù)功能，通過(guò)高壓模擬檢測(cè)電路，監(jiān)測(cè)各鋰電池單體電壓，并存儲(chǔ)于寄存器124中，通過(guò)低壓邏輯控制模塊(12)12中的ADC分支網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入低壓微控制器模塊2的ADC檢測(cè)端口，低壓微控制器模塊2定期通過(guò)寄存器124將復(fù)位信號(hào)傳輸給看門(mén)狗定時(shí)器123，從而實(shí)現(xiàn)鋰電池過(guò)壓以及欠壓保護(hù)功能。另外，將檢測(cè)到的電壓信息通過(guò)MCU單元處理后從集成電路的相應(yīng)端口輸出，相應(yīng)端口外接LED燈，從而實(shí)現(xiàn)了電量顯示功能。電池電壓檢測(cè)模塊輸出電池電壓信號(hào)，
對(duì)溫度的檢測(cè)，該鋰電池管理系統(tǒng)集成電路通過(guò)I/O 口對(duì)熱敏電阻TH進(jìn)行監(jiān)控，將監(jiān)控到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并傳送至MCU單元，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的監(jiān)控。
[0027]對(duì)電流的檢測(cè)，該鋰電池管理系統(tǒng)集成電路通過(guò)相應(yīng)的集成電路端口讀取流經(jīng)鋰電池的電流信號(hào)，然后平移至模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元，輸出的電流數(shù)字信號(hào)傳送至MCU單元，從而實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)及保護(hù)鎖定功能。
[0028]以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。需要說(shuō)明的是，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰電池管理系統(tǒng)集成電路，其特征在于:包括 高壓模擬檢測(cè)模塊(I )，用于鋰電池組電壓的檢測(cè)及保護(hù)控制，該高壓模擬檢測(cè)模塊包括:電池電壓檢測(cè)單元(11)，與所述鋰電池組相連，用于檢測(cè)所述鋰電池組的電壓，連接至所述集成電路的一端口； 低壓邏輯控制模塊(12 )，與所述電池電壓檢測(cè)單元(11)相連，并根據(jù)所檢測(cè)到的外部數(shù)據(jù)對(duì)外圍電路進(jìn)行控制與保護(hù)； 低壓微控制器模塊(2 )，與所述高壓模擬檢測(cè)模塊(I)相連，用于處理來(lái)自所述高壓模擬檢測(cè)模塊(I)的數(shù)據(jù)以及對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池管理系統(tǒng)集成電路，其特征在于:所述的低壓邏輯控制模塊(12)包括 電流檢測(cè)與保護(hù)單元(121)，與所述電池電壓檢測(cè)模塊(11)相連，內(nèi)部集成有大電流短路保護(hù)、負(fù)載檢測(cè)、充電激活三重功能復(fù)用端口 ； 充放電控制單元(122)，與所述電流檢測(cè)與保護(hù)單元(121)相連，接收所述電流檢測(cè)與保護(hù)單元(121)輸出的信號(hào)，并將對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)輸出至集成電路一端口，用于控制外圍電路MOS管的通斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰電池管理系統(tǒng)集成電路，其特征在于:所述的低壓微控制器模塊(2)包括MCU單元(21)，用于電池電壓、電流以及溫度的檢測(cè)，并根據(jù)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行相應(yīng)控制； 模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元(22 )，用于將接收到的外部模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 定時(shí)器單元(23)，用于系統(tǒng)定時(shí)及脈沖寬度調(diào)制控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰電池管理系統(tǒng)集成電路，其特征在于:所述的低壓邏輯控制模塊(12)還包括看門(mén)狗定時(shí)器(123)，用于防止MCU死機(jī)，其時(shí)鐘源由內(nèi)部低速RC提供； 寄存器(124),緩存微控制器發(fā)送出來(lái)的控制信號(hào),輸出給電池電壓檢測(cè)模塊(11)、電流檢測(cè)與保護(hù)單元(121)，看門(mén)狗定時(shí)器(123)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰電池組管理系統(tǒng)集成電路，其特征在于:所述的鋰電池組智能管理系統(tǒng)集成電路的具有多個(gè)引腳，包括電池電壓檢測(cè)腳、微控制器電源腳、充放電MOS控制腳、電池電流檢測(cè)腳、負(fù)載狀態(tài)腳以及多個(gè)I/O控制腳。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰電池管理系統(tǒng)集成電路，其特征在于:所述的鋰電池管理系統(tǒng)集成電路能夠檢測(cè)I?6節(jié)鋰電池電壓，且可以通過(guò)引腳的選擇實(shí)現(xiàn)3?6節(jié)電池的保護(hù)控制應(yīng)用，也可以單獨(dú)檢測(cè)多串鋰電池整體的電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰電池組智能管理系統(tǒng)集成電路，其特征在于:所述的鋰電池智能管理系統(tǒng)集成有直接脈沖寬度調(diào)制控制驅(qū)動(dòng)MOS管的引腳，能用于DC直流串激式馬達(dá)的調(diào)速控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰電池管理系統(tǒng)集成電路，其特征在于:所述的鋰電池管理系統(tǒng)集成電路能應(yīng)用于使用了鋰鋰電池的后備電源、電動(dòng)自行車(chē)電源、電動(dòng)玩具電源、醫(yī)療設(shè)備電源。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK103762623SQ201310715217
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】李潤(rùn)朝 申請(qǐng)人:惠州市藍(lán)微電子有限公司