[发明专利]集成器件及电池/电池组管理芯片

说明书

本公开提供了一种集成器件，集成器件用于检测和控制电池/电池组的充电电流和放电电流，其中通过第一连接端和第二连接端为电池/电池组进行充电和放电，集成器件集成有：充放电MOS晶体管，充放电MOS晶体管为一个MOS晶体管，并且串联在电池/电池组与第一连接端之间的或者电池/电池组与第二连接端之间的电流路径上，通过控制充放电MOS晶体管来控制充电和放电；以及电流检测MOS晶体管，电流检测MOS晶体管用于检测流过充放电MOS晶体管的充电电流和/或放电电流。本公开还提供了一种电池管理芯片。

技术领域

本公开涉及一种集成器件及电池/电池组管理芯片。

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MOS晶体管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Ron。

放电电流Idsg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(Idsg*Ron)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(Ichg*Ron)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Ron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PLoss＝Ichg*[2*Ron]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＝PLoss/(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Ichg(max)＝PLoss(max)/([2*Ron]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Ron的串联于电池和负载的回路中，由M1和M2的导通电阻引起的热损耗PLoss＝Idsg*[2*Ron]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＝PLoss/(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Idsg(max)＝PLoss(max)/([2*Ron]²)。这样将会限制电池系统能够输出的最大电流。

此外，还需要对电池的充放电电流进行检测，以保证电池的安全。在现有技术中，可以通过增加单独的检测电阻来进行实现，也可以通过检测充放电MOSFET的导通电阻来进行实现。通过外接电阻的方式将带来增加管脚等不利的情况。通过检测MOSFET的导通电阻来测量电流的方式中，各个MOSFET的工艺和设计参数不一，并且其也会受到温度的干扰等。因此如何高精度地对电池的充放电电流进行检测为所要解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种集成器件及电池/电池组管理芯片。