[发明专利]电池保护芯片和电池保护板

说明书

本发明公开一种电池保护芯片和电池保护板。该电池保护芯片包括第一启动比较器、电流源电路和可变延时电路，第一启动比较器与过流检测端相连，用于基于过流检测端的检测电压和第一短路基准电压，形成第一控制信号；电流源电路与过流检测端相连，用于基于过流检测端的检测电压形成延时控制电流；可变延时电路与第一启动比较器和电流源电路相连，用于基于第一控制信号和延时控制电流，调整短路延时时间并输出短路保护信号。该电池保护芯片可以实现根据过流检测端的检测电压实时调整短路延时时间，以使短路延时时间匹配短路时电流的上升速度，保障短路保护效果。

技术领域

本发明涉及电池保护技术领域，尤其涉及一种电池保护芯片和电池保护板。

背景技术

锂电池具有高性能、高密度、小体积和轻重量等特性，使其近年来一直是便携式产品电池的首选，与其他电池不同，为保证锂电池正常安全工作，需设置与锂电池相连的电池保护板，用于确保锂电池不处于过充、过放、过流和短路等异常状态，该电池保护板上设有电池保护芯片、功率开关管及其周边阻容元件等。在储能系统和电动车等实际应用中，为保证用电设备具有足够的电压和续航时间，使得用电设备上配置的电池组往往需要多并或多串，以提高电池组的容量。

图1示出现有电池保护板的一示意图。如图1所示，电池保护板设置在电池组B1/B2……BN的两端，包括电池保护芯片U1、与电池保护芯片U1的过放保护输出端DO相连的放电功率晶体管M1、与电池保护芯片U1的过充保护输出端CO相连的充电功率晶体管M2和与电池保护芯片U1的过流检测端VINI相连的取样电阻RS，取样电阻RS的一端与接地端VSS相连，另一端与串联的放电功率晶体管M1和充电功率晶体管M2相连；放电功率晶体管M1与放电回路(图中未示出)相连，用于根据过放保护输出端DO输出的驱动控制信号，控制放电回路工作；充电功率晶体管M2与充电回路(图中未示出)相连，用于根据过充保护输出端CO输出的驱动控制信号，控制充电回路工作。电池保护芯片U1包括与过流检测端VINI相连的短路比较器CMP0、与短路比较器CMP0相连的固定延时电路11、与固定延时电路11相连的逻辑处理电路12、与逻辑处理电路12和过放保护输出端DO相连的过放驱动电路13、以及与逻辑处理电路12和过充保护输出端CO相连的过充驱动电路14。

上述电池保护芯片U1可以实现短路保护，其实现原理如下：随着流经取样电阻RS的电压逐渐增大，使得电池保护芯片U1的过流检测端VINI的检测电压会逐渐上升，短路比较器CMP0将检测电压与内部预设的短路保护电压阈值Vref进行比较，当检测电压超过短路保护电压阈值Vref时，短路比较器CMP0的输出由高电平转为低电平，以启动固定延时电路11；基于固定延时电路11形成短暂延时(一般为预先设置的短路延时时间，如300us)；若在短暂延时之后，检测电压仍高于短路保护电压阈值Vref，则通过逻辑处理电路12和过放驱动电路13的作用，使得过放保护输出端DO的驱动控制信号由高电平转换为低电平，控制放电功率晶体管M1关闭，以切断放电回路，从而实现短路保护目的。

上述电池保护芯片U1实现短路保护时存在如下不足：首先，当电池容量较大的电池组短路时，电流上升速度非常快，通常100us左右即可达到峰值，而传统电池保护芯片U1短路延时时间一般为固定延时时间(如300us)，无法匹配电流上升速度，使其短路保护效果较差；其次，由于大电流放电需同时考虑散热的要求，使得放电功率晶体管M1一般为多个大功率MOSFET并联使用，此时，寄生电容较大，会导致放电功率晶体管M1关断时间较长，若放电功率晶体管M1不能及时关闭，将造成放电回路烧毁或者电池电芯起火等安全隐患；而且，若直接将短路延时时间做短或者去除延时，会导致过流检测端VINI易受到外部信号干扰，或者部分应用要求较大启动电流时无法正常启动。

发明内容

本发明实施例提供一种电池保护芯片和电池保护板，以解决现有电池保护芯片中短路延时时间无法匹配电池短路时电流上升速度的问题。