本發明專利技術提供的支持多串聯的動力電池管理芯片，是一種集成了均衡和測量串聯電池組每個電池單元電壓以及級聯功能的芯片，該芯片包括均衡單元、電壓測量單元和級聯單元，其中：均衡單元和級聯單元均與測量單元相連；均衡單元使用寄存器控制開關進而均衡級間電壓；電壓測量單元采用電平轉換方式配合寄存器開關的動作來測量串聯多節電池的每個電池單元兩端電壓，輸出信號給MCU的A/D采樣口；級聯單元運用I2C協議，實現對更多串聯電池組的管理。本發明專利技術解決了目前電池管理芯片功能與MCU功能重疊的缺點，充分利用MCU，有助降低芯片生產成本，提高系統效率和檢測精度，便于大規模的推廣和使用。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電池組管理芯片領域，具體是一種集成了均衡和測量串聯電池組中的 每個電池單元電壓以及級聯等功能的芯片。
技術介紹
目前，由于電池組串聯使用可以獲得一定的電壓、功率和能量等級，使得其應用非 常廣泛從日常使用的手機和筆記本電腦到未來汽車的發展方向——電動汽車，均離不開 串聯電池組。在串聯電池組的使用過程中，每個電池單元具有不一致性，這樣就使得電池在 充放電階段容易出現過充電和過放電現象。所以必須對電池組內每個電池單元的電壓進行 測量，從而達到保護串聯電池組電源的目的。現有的串聯電池組管理芯片具有多集成電流檢測、電壓檢測、溫度檢測和均衡等 多種功能，一般其造價比較昂貴。但是隨著現在MCU技術的快速發展，現在的MCU已經可以 完成諸如電流檢測和溫度檢測之類的功能，如果繼續使用傳統的芯片，將會造成MCU和電 源管理芯片的功能相重復，使MCU的功能不能充分發揮，產生極大地浪費，同時使系統價格 昂貴，不利于推廣。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是為克服上述現有技術的不足，提供一種支持多串 聯的動力電池管理芯片，以便對串聯電池組中的每一個電池單元進行精確測量。本專利技術解決其技術問題采用以下的技術方案本專利技術提供的支持多串聯的動力電池管理芯片，是一種集成了均衡和測量串聯電池組 每個電池單元電壓以及級聯功能的芯片，該芯片包括均衡單元、電壓測量單元和級聯單元， 其中均衡單元和級聯單元均與測量單元相連。所述均衡單元可以主要由均衡開關控制寄存器進行控制的均衡開關組成，該均衡 單元通過均衡開關控制寄存器內的數值的設定，決定具體每一個均衡開關的開閉，實現不 同電池單元間的均衡功能。所述均衡開關的開閉可以由八位均衡開關控制寄存器的低四位的值決定。所述電壓測量單元可以由測量開關控制寄存器進行控制的測量開關組成。該電壓 測量單元可以采用電平轉換方式，將串聯多節對地電壓轉換成每個電池單元對地電壓。所述電壓測量單元可以通過測量開關控制寄存器內的數值來設定不同測量開關 的開閉，實現不同電池單元對地電壓的測量功能。所述測量開關的開閉可以由八位測量開關控制寄存器的低四位值決定。所述級聯單元可以運用I2C協議，實現多個支持多串聯的動力電池管理芯片之間 的聯接，進而實現對更多串聯電池組的管理。所述級聯單元可以至少管理多個串聯電池組中的四節電池，同時輸入四節單節電 池的對地電壓。本專利技術與現有電池管理芯片相比，具有以下主要的優點其一.對于以往的電池電壓檢測電路，一般采用每一對開關配合一個運算放大器，這 樣就造成了運算放大器的浪費，同時降低了系統的穩定性；本專利技術針對以上電路的缺點，設 計的芯片將多項功能予以集合，既可以到達方便的測量串聯電池組各單元電壓的目的，同 時保證其性能將更加穩定，精度更高。其二.傳統的電源管理芯片，內部集成了許多功能，但是隨著MCU技術的發展，其 中已經集成了部分電池管理芯片的功能；所以本芯片在創新的基礎上，同時舍棄了一部分 能夠在MCU上實現的功能，僅僅集成了 MCU無法完成的工作，這樣使芯片的結構更加簡單、 緊湊，設計成本大大降低，便于大規模的推廣和使用。其三.本專利技術同時設計了級聯功能，較一般芯片而言增加了其拓展的功能，方便 對更多的電池單元進行電壓監測。總之，本專利技術解決了目前電池管理芯片功能與MCU功能重疊的缺點，充分利用 MCU,有助降低芯片生產成本，提高系統效率和檢測精度，便于大規模的推廣和使用。附圖說明圖1為串聯電池管理芯片原理示意圖。圖2為串聯電池管理芯片推薦連接原理圖。具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本專利技術作進一步說明，但并不局限于下面所述內容。本專利技術提供的支持多串聯的動力電池管理芯片，其結構如圖1所示，包括均衡單 元，電壓測量單元，以及級聯單元。其中均衡單元和級聯單元均與測量單元相連。所述動力電池管理芯片有二十八個引腳，其中有五個作為串聯電池的信號輸入 端，四個作為平衡信號的輸入端，兩個分別作為芯片電源的正和負，兩個接分壓電阻，兩個 為級聯管腳，八個測量開關控制寄存器引腳和四個均衡開關控制寄存器引腳均與MCU相 連，一個為輸出引腳。所述均衡單元主要由均衡開關控制寄存器進行控制的均衡開關組成，如圖1所 示，該均衡單元通過均衡開關控制寄存器內的數值的設定，進而決定具體每一個均衡開關 的開閉，實現不同電池單元間的均衡功能。均衡開關的開閉由八位均衡開關寄存器低四位 的值決定。所述電壓測量單元由測量開關控制寄存器進行控制的測量開關組成，其采用電平 轉換方式，將串聯多節對地電壓轉換成每個電池單元對地電壓。上述電壓測量單元通過測量開關控制寄存器進行控制的方法是依據電平轉化方 式以及測量開關寄存器，通過八位測量開關寄存器內數值的設定，設定不同測量開關的開 閉，實現不同電池單元對地電壓的測量功能。所述級聯單元運用I2C協議，實現多個動力電池管理芯片之間的聯結，從而可以達 到對更多串聯電池組的管理和測量的功能。該級聯單元由內部控制芯片和外部連接引腳組 成，其中當一個芯片的級聯引腳與另一個芯片的級聯引腳相連后，就可以實現兩個芯片的 連接，達到對芯片擴展的功能。本專利技術提供的動力電池管理芯片，至少可以管理多節串聯電池組中的四節電池， 同時輸出四節單節電池的對地電壓。本專利技術提供的動力電池管理芯片，還設有兩個重要組成部分P溝道的MOS管和運 算放大器。其中，MOS管與運算放大器相連。運算放大器與測量開關相連。本專利技術提供的動力電池管理芯片(簡稱芯片)，其推薦連接電路如圖2所示。下面 具體介紹在推薦連接電路下芯片的工作過程。在初始狀態下，按圖2連接完畢后，測量開關寄存器和均衡開關寄存器內的數值 全為0，這樣雖然芯片按推薦電路接入電路，但它也處于獨立的狀態，同時與之連接的電阻 不消耗電池電能。當需要實現均衡時，可以按照實際情況選取均衡電阻的數量和阻值，連入電路 后，MCU發出相應的控制信號，使均衡開關寄存器后四位的值發生變化，這樣就使均衡開關 SB1-SB4做出相應的變化，如當MCU發出信號的值為0x01時就使開關SBl閉合，均衡電阻接 入電路實現均衡功能。在測試狀態下，MCU發出信號控制使測量開關寄存器的值發生變化，這樣就使測量 開關S1-S8做出相應的動作，例如當MCU發出信號的數值為0x03時就使開關Sl和S2閉合，這樣串聯電池 組的BTl單元通過電阻Rl與芯片聯接，由運放和P溝道的MOS管的特性可以 得出，此時MOS管導通，流過電阻Rl的電流與流過電阻R5的電流相等，這樣有= Rn+^TL - 成立，于是當附=肪時就可以得到 ΚΓ\+ - 。這樣就使用了一種相對簡單的方法實現了對串聯電池組中一個電池電池單元的電壓值的采樣，其精確 性高，同時數據直接便于處理和下一步的編程使用。得到U輸出以后可以將模擬信號直接輸入到MCU中，通過MCU自帶的A/D轉換功 能就可以得到所需要的串聯電池組這一單元的對地電壓，這樣既不需要在芯片中集成A/D 轉換功能，同時可以達到達到測量的目的，大大節約了成本。當使用級聯功能時，通過級聯引腳將若干片串聯電池組管理芯片聯接在一起，這 樣就可以實現對更多串聯電池組的測量與管理，大大提高了其擴展性。需要說明的是，圖2電路僅為本專利技術推薦的電路聯接方式，在未脫離本專利技術思路 前提下，對芯片中的原件做出本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種支持多串聯的動力電池管理芯片，其特征是一種集成了均衡和測量串聯電池組每個電池單元電壓以及級聯功能的芯片，該芯片包括均衡單元、電壓測量單元和級聯單元，其中：均衡單元和級聯單元均與測量單元相連。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊勝兵，王帥，趙允喜，蘇延霞，
申請(專利權)人：武漢理工大學，
類型：發明
國別省市：83
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