[发明专利]充放电开关电路、充放电控制装置、芯片及电池管理系统

说明书

本公开提供了一种充放电开关电路，用于对电池/电池的充电电流和/或放电电流进行控制，包括：第一MOS晶体管，第一MOS晶体管的栅极接收第一控制信号以便进行导通与关断，第一MOS晶体管为低耐压型MOS晶体管，第二MOS晶体管，第二MOS晶体管的栅极接收第二控制信号以便进行导通与关断，第二MOS晶体管为高耐压型MOS晶体管，以及开关，开关的一端连接第二MOS晶体管的栅极，开关的另一端连接第二MOS晶体管的源极，以便当第一MOS晶体管关断的情况下，开关导通以使得第二MOS晶体管在第一MOS晶体管关断之前进行关断或者在第一MOS晶体管关断的同时进行关断。还提供了一种充放电控制装置、芯片及电池管理系统。

技术领域

本公开涉及一种充放电开关电路、充放电控制装置、芯片及电池管理系统。

背景技术

在电池系统中，电池的过度充电和过度放电不仅会降低电池的使用寿命，严重时还会引发爆炸和火灾的安全事故。该电池例如为锂电池组等。

图1示出了根据现有技术的传统过流检测方式。

电池正常放电时，驱动单元的输出的控制信号OD和OC端口的电压通常为VDD、5V或15V左右，控制信号OD和OC分别连接到保护开关MOSFET M1和M2的栅极(G)，此时M1和M2工作在线性区，M1和M2的漏极(D)和源极(S)等效为一个导通电阻，导通电阻值为R_on。

放电电流I_dsg从P-端流向B-端，P-端的电压较高，当检测到P-端与B-端的电压差(I_dsg*R_on)达到某一限定值时，控制信号OD的电压从诸如VDD变为VB-(B-端的电压)，从而关断M1，关断放电通路。控制信号OC可仍保持诸如VDD电位，M2可仍出于开启状态。

类似地，电池正常充电时，M1、M2的栅极电压为VDD。电流从B-端流向P-端，P-端的电压较低，当B-端与P-端的电压差(I_chg*R_on)达到某一限定值，控制信号OC的电压从诸如VDD变为VB-，关断M2,切断充电通路。控制信号OD可仍保持诸如VDD电位，M1可仍处于开启状态。

在图1所示的电路结构中，在正常充电过程中，M1、M2的导通电阻R_on的串联于电池及外部充电器的回路中，所以系统充电时，因M1和M2的导通电阻引起的功率损耗P_Loss＝I_chg*[2*R_on]²，该功率损耗直接转变成了系统的发热。这样，系统充电时因M1的M2的热损耗导致的温升为ΔT＝P_Loss/(C*m)，其中C为系统比热系数，m为系统质量。

锂电池系统的安全工作温度通常在45℃左右，所以为了控制系统因为M1和M2的导通电阻的热耗散带来的系统温度升高，必须控制充电电流的最大值I_chg(max)＝P_Loss(max)/([2*R_on]²)，这样充电电流变小，势必会延长系统的充电时间。

类似地，在放电过程中，M1和M2的导通电阻R_on的串联于电池和负载(R_Load)的回路中，由M1和M2的导通电阻引起的热损耗P_Loss＝I_dsg*[2*R_on]²。该功率损耗降低了电池能量的利用效率，也限制了最大放电电流。系统放电时因M1和M2的热损耗导致的ΔT＝P_Loss/(C*m)，其中C为系统比热系数，m为系统质量。锂电池系统的安全工作温度通常在45℃左右，所以为了控制系统因为M1和M2的导通电阻的热耗散带来的系统温度升高，必须控制充电电流的最大值I_dsg(max)＝P_Loss(max)/([2*R_on]²)。这样将会限制电池系统能够输出的最大电流。