一种锂电池保护平衡控制芯片电路及芯片的制作方法

本技术属于电池管理，特别涉及一种锂电池保护平衡控制芯片电路及芯片。

背景技术：

1、锂电池因其能量密度高、自放电低、对环境友好以及循环寿命长等特性，广泛应用在移动便携设备、电动车辆中。由于锂电池化学性质活泼，在电池的使用过程中如果出现过充电、过放电、放电过流或者过热，会引起电池爆炸等危险。由于单体电池容量小、负载能力低，为满足实际需求，人们通过一定的连接方式将单体电池组成锂电池组。在锂电池组中，影响系统寿命的一个重要因素就是单体电池的一致性，由于单体电池间的工作温度、电池容量、内阻以及自放电的差异，随着锂电池组充放电循环次数增加，单体电池间的差异逐渐分化，进而导致锂电池组的性能降低与寿命缩短。

2、现有的锂电池保护平衡电路芯片多为独立的电池保护芯片和均衡芯片，保护功能和均衡功能分别由两个不同的芯片实现，两个系统构成元件多，电路设计复杂，成本高。因此，需要提出一种整合了锂电保护单元、锂电平衡单元及周边的信号采集电路的芯片电路构造。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种锂电池保护平衡控制芯片电路及芯片，旨在解决现有技术存在电路设计复杂及成本较高的问题。

2、为解决上述技术问题，本实用新型提出一种锂电池保护平衡控制芯片电路，包括：电压侦测模块、电池保护模块、电池平衡模块、mos驱动模块、芯片供电模块、mos驱动供电模块及外部接口；

3、所述外部接口包括输入控制接口、电压侦测接口、输出控制接口、芯片供电接口及mos驱动供电接口；

4、所述电压侦测模块的输入端与电压侦测接口连接，接收所述电压侦测接口的电压值，所述电压侦测模块的输出端分别与所述电池保护模块的输入端及电池平衡模块的输入端连接，将电池保护信号传输至所述电池保护模块，以及将电池平衡信号传输至所述电池平衡模块；

5、所述电池保护模块的电源端通过所述芯片供电模块与芯片供电接口连接，所述电池保护模块的输入端还分别连接输入控制接口的电池数量控制接口、过流保护时间控制接口、温度检测接口、电流侦测接口及负载状态接口，接收外部控制信号，所述电池保护模块的输出端与所述mos驱动模块连接，将电池保护信号传输至所述mos驱动模块；

6、所述电池平衡模块的输入端还分别连接输入控制接口的电池数量控制接口及电流侦测接口，接收电池数量信号及充放电的电流值，所述电池平衡模块的输出端将平衡信号传输至mos驱动模块；

7、所述mos驱动模块与所述mos驱动供电模块电源连接，所述mos驱动供电模块与芯片供电接口及mos驱动供电接口电源连接，所述mos驱动模块的输出端将保护控制信号及平衡控制信号传输至输出控制接口。

8、所述电压侦测模块接收每个电压侦测接口的电压值，与设定的阈值进行比较，若任一电压侦测接口的电压值高于最大阈值或者低于最小阈值，则向所述电池保护模块发送启动保护信号，由所述电池保护模块将保护信号发送至mos驱动模块，通过所述输出控制接口驱动外部mos管通断以进行电池保护；电池保护模块还根据接收的充放电电流值，若超过设定的阈值，则将保护信号发送至mos驱动模块，通过所述输出控制接口驱动外部mos管通断以进行电池保护；所述电池平衡模块根据电压侦测模块发送的电压值，计算任意两个电压值的电压差，若电压差超过设定的阈值，则向所述mos驱动模块发送平衡信号，由所述mos驱动模块驱动外部平衡电路进行电池平衡。

9、优选地，所述外部接口的电压侦测接口为v1接口、v2接口、v3接口、v4接口及v5接口，用于连接外部锂电池组中单体电池的正极，将每节单体电池的电压值传输至所述电压侦测模块。

10、优选地，所述外部接口的输入控制接口为：

11、sbn接口，所述sbn接口用于设置外部锂电池组中串联的单体电池数量，将电池数量信号传输至所述电池保护模块及电池平衡模块；

12、sbt接口，所述sbt接口用于设置外部锂电池组的待机平衡关断时间，将待机平衡关断时间信号传输至所述电池平衡模块；

13、ntc接口，所述ntc接口用于接入热敏电阻进行锂电池组温度检测，传输温度信号至所述电池保护模块；

14、tfi接口，所述tfi接口用于设置过流保护时间的调节电容，传输调节电容的电容量信号至所述电池保护模块；

15、vm接口，所述vm接口用于感应外部负载状态，传输负载状态至所述电池保护模块；

16、ben接口，所述ben接口用于接收平衡功能使能信号，传输平衡使能信号至所述电池平衡模块；

17、frq接口，所述frq接口用于接收平衡基准频率，传输平衡基准频率信号至所述电池平衡模块。

18、优选地，所述外部接口的输出控制接口为：

19、do接口，所述do接口为放电mos控制接口，用于接收所述mos驱动模块输出的放电控制信号；

20、co接口，所述co接口为充电mos控制接口，用于接收所述mos驱动模块输出的充电控制信号；

21、drn接口，所述drn接口平衡pwm输出b相接口，用于接收所述mos驱动模块输出的pwm信号；

22、drp接口，所述drp接口平衡pwm输出a相接口，用于接收所述mos驱动模块输出的pwm信号。

23、优选地，所述sbn接口与串联一路电流控制电路的电源vdd并联后，经过一个运放连接至所述电池保护模块及电池平衡模块的输入端。

24、优选地，所述tfi接口及ntc接口分别与串联一路电流控制电路的电源vdd并联后，经过一个运放连接至所述电池保护模块的输入端。

25、优选地，所述ben接口及frq接口分别与串联一路电流控制电路的电源vdd并联后，经过一个运放连接至所述电池平衡模块的输入端。

26、相应的，本实用新型还提出一种锂电池保护平衡控制芯片，所述芯片使用上述的芯片电路。

27、与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：

28、1.本实用新型所述的一种锂电池保护平衡控制芯片电路在一个芯片中集成了电池电压侦测模块、电池电流侦测模块、电池保护模块、电池平衡模块及mos驱动电路，使得锂电池组保护板的设计更加小型化，大大精简外围配置，有效提高锂电池组保护板的设计效率，节约设计成本。

29、2.本实用新型所述的一种锂电池保护平衡控制芯片电路设计了包括sbn接口、sbt接口、ntc接口、tfi接口、vm接口、ben接口、frq接口的多个输入控制接口，可动态调节各项控制参数，比如过流保护时间、串联的单体电池数量、电池待机平衡关断时间、平衡基准频率，使得采用本实用新型所述芯片的锂电池组保护板的使用更加灵活，适用范围更广。

技术特征：

1.一种锂电池保护平衡控制芯片电路，其特征在于，包括：电压侦测模块(1)、电池保护模块(2)、电池平衡模块(3)、mos驱动模块(4)、芯片供电模块(5)、mos驱动供电模块(6)及外部接口(7)；

2.根据权利要求1所述的一种锂电池保护平衡控制芯片电路，其特征在于，所述外部接口(7)的电压侦测接口为v1接口、v2接口、v3接口、v4接口及v5接口，用于连接外部锂电池组中单体电池的正极，将每节单体电池的电压值传输至所述电压侦测模块(1)。

3.根据权利要求2所述的一种锂电池保护平衡控制芯片电路，其特征在于，所述外部接口(7)的输入控制接口为：

4.根据权利要求2所述的一种锂电池保护平衡控制芯片电路，其特征在于，所述外部接口(7)的输出控制接口为：

5.根据权利要求3所述的一种锂电池保护平衡控制芯片电路，其特征在于，所述sbn接口与串联一路电流控制电路的电源vdd并联后，经过一个运放连接至所述电池保护模块(2)及电池平衡模块(3)的输入端。

6.根据权利要求3所述的一种锂电池保护平衡控制芯片电路，其特征在于，所述tfi接口及ntc接口分别与串联一路电流控制电路的电源vdd并联后，经过一个运放连接至所述电池保护模块(2)的输入端。

7.根据权利要求3所述的一种锂电池保护平衡控制芯片电路，其特征在于，所述ben接口及frq接口分别与串联一路电流控制电路的电源vdd并联后，经过一个运放连接至所述电池平衡模块(3)的输入端。

8.一种锂电池保护平衡控制芯片，其特征在于，所述芯片包括如权利要求1-7任一项所述的芯片电路。

技术总结
本技术公开了一种锂电池保护平衡控制芯片电路及芯片，芯片电路包括：电压侦测模块、电池保护模块、电池平衡模块、MOS驱动模块、芯片供电模块、MOS驱动供电模块及外部接口；电压侦测模块输出端分别与电池保护模块的及电池平衡模块的输入端连接，电池保护模块的电源端通过芯片供电模块与外部供电接口连接，电池保护模块的输出端与MOS驱动模块连接，电池平衡模块的输出端连接所述MOS驱动模块，MOS驱动模块通过所述MOS驱动供电模块外部供电接口连接，输出端连接所述外部接口的输出控制接口。功能模块集中于一个芯片，使得锂电池组保护板的设计更加小型化，大大精简外围配置，有效提高锂电池组保护板的设计效率，节约设计成本。

技术研发人员：黄连福,侯俊
受保护的技术使用者：深圳市猿芯半导体有限责任公司
技术研发日：20230306
技术公布日：2024/1/13