电池管理和保护系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于电池管理和保护的系统。电池保护电路可包括电源半导体开关和控制集成电路(IC)。所述电池保护电路可用来调节电池的充电和/或放电，并进一步基于所述保护IC的保护跳闸点(例如过流检测点)来防止所述电池在安全工作区域之外运行。所述保护IC可用来校准保护跳闸点，以补偿所述电源半导体开关的导通电阻(RSSon)的工艺和温度变化。

【技术实现步骤摘要】
电池管理和保护系统
本专利技术涉及电池管理系统，具体涉及包括保护集成电路(IC)的电池保护电路，所述保护集成电路(IC)被配置成可校准保护跳闸点以补偿电池保护电路的电源半导体开关的导通电阻的工艺和温度变化。
技术介绍
存在多种电池监测系统。例如，电池管理系统可用来管理电池(单电池或电池组)，例如通过如下方式进行管理：监控电池状态、计算和报告辅助数据、保护电池、控制电池的环境和/或平衡电池的充电/放电。一些电池管理系统可以监测由各种参数表示的电池状态，包括但不限于电压(例如总电压、周期性抽头的电压或各个单元的电压)、温度(例如平均温度、冷却进气温度、冷却出气温度或各个单元的温度)、充电状态(SOC)或放电深度(DOD)，从而指示电池的充电电平以及流入和/或流出电池的电流。一些电池管理系统包括用来防止电池在预定安全工作范围之外运行的保护机制。电池保护机制变得越来越重要，在技术进步以及许多日常消费品依赖于可充电电池(例如锂离子电池)供电时尤为如此。如果锂离子电池(例如)过充电，可能会发生强烈的放热反应，导致起火的可能性增大，使用户面临危险状况。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于电池管理和保护的系统，该系统包括：电源；以及保护该电源的保护电路，该保护电路基于该保护电路中元件的工作特性来进行校准。本专利技术提供一种用于电池管理和保护的设备，该设备包括：电源半导体开关；以及用于至少基于保护跳闸点来控制该电源半导体开关的保护集成电路，该保护集成电路基于该电源半导体开关的工作特性来进行校准。本专利技术提供一种用于电池管理和保护的方法，该方法包括：组装设备，该设备至少包括保护集成电路和电源半导体开关；至少对于该电源半导体开关确定其工作特性；以及基于该工作特性来校准该保护集成电路。附图说明从下面对与要求保护的主题相符的实施例的详细描述中，要求保护的主题的特征和优点将变得清楚，应该参照附图来理解这些详细描述，其中：图1示出了常规电池保护电路图；图2A-2D示出了常规电池保护电路图的实施例；图3示出了与本专利技术相符的示例性电池保护电路图；图4示出了根据一个实施例的示例性多芯片模块(MCM)的透视图，其包括图3中的电池保护电路的保护集成电路(IC)和电源半导体开关；图5和6示出了图4的MCM的多个部分的不同视图；图7示出了图3的电池保护电路的示例性保护IC的引脚；图8示出了图4的MCM的示例性封装引脚。图9示出了与本专利技术相符的电池保护电路的可选配置；图10示出了根据一个实施例的示例性MCM的示例性透视图，其包括图9中的电池保护电路的保护IC和电源半导体开关；图11示出了与本专利技术相符的保护IC的示例性芯片配置；图12示出了图9的电池保护电路的示例性保护IC引脚；以及图13示出了与本专利技术相符的电池管理和保护系统的示例性操作。虽然下面的具体实施方式将参照实例性实施例进行，但是这些实施例的多个替代形式、修改形式和变型对于本领域技术人员来说将是清楚的。具体实施方式总体来说，本专利技术涉及电池保护电路，该电池保护电路包括电源半导体开关和电源集成电路(IC)的集成。所述电池保护电路用来调节电池的充电和/或放电，并进一步基于(至少部分地基于)保护IC的保护跳闸点(例如过流检测点)防止电池工作在安全工作区域外。所述保护IC可用来校准保护跳闸点，以补偿电源半导体开关的源到源导通电阻(RSSon)的工艺和温度变化。电源半导体开关可以包含(例如)双n沟道金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFE)，其包括两个耦接的MOSFET开关，其中保护IC用来控制MOSFET开关从而控制流入和/或流出电池的电流。可以用每个MOSFET开关的RSSon来设计所述保护IC，因为可基于每个MOSFET的实际RSSon对保护跳闸点进行校准(例如通过微调技术)。电池保护电路可用来提供过放电电压保护、过充电电压保护、过放电电流保护、过充电电流保护和短路保护中的至少一者。如本文更详细地描述的那样，基于每个MOSFET的实际RSS来校准保护跳闸点导致电池充电和/或放电过程中检测电流时的准确性提高，从而导致电池效率和性能提高，例如移动设备的通话时间增长。作为另外的有益效果，与目前通用的电池保护机制相比，与本专利技术相符的电池保护电路可以在尺寸上减小，如本文更详细地描述的那样。图1示出了常规电池保护电路100。如图所示，电池保护电路100可以包括(除了其他元件以外)含有两个MOSFET开关106(a)、106(b)的双n沟道MOSFET104和保护IC102。在所公开的电路中，除非控制IC102允许，MOSFET106(b)可以防止电流流入电池(例如，接于保护IC102的充电输出(CO))，而MOSFET106(a)可以防止电流流出电池(例如，接于保护IC102的放电输出(DO))。图2A-2D示出了常规电池保护电路的其他实施例；如图2A所示，电池保护电路200a公开了一种保护电池的分立方法，而图2B的电池保护电路200b通过加入传感电阻器R来提高这种分立的方法。图2C的电池保护电路200c公开了一种MCM方法(例如，其中分立元件(例如MOSFET)包含在单片封装中)，并且图2D的电路200d将MCM方法与外部传感电阻器R相结合。然而，电池保护电路200a-200d各自都存在缺点。例如，电路200a和200c中示出的分立方法通常由于(例如)分立元件的不可预测的实际特性而表现出较差的保护跳闸点准确性。虽然在电路200b和200d中加入传感电阻器R可以改善保护断路的准确性，但加入传感电阻器R也会增加成本，增加制造所需的空间，而且还可能引起总体功率损耗。一般来讲，使用分立MOSFET开关的客户对于传感电阻器R引起的功率损耗几乎没有或毫无容忍度。此外，该行业由不同的IC供应商和MOSFET供应商提供服务，使得几乎没有(即使有也极少)积极性来解决目前的电池保护电路的准确性不足问题。随着电子设备(例如平板电脑和智能电话)越来越高的功率需求，对于与保护准确性相关联的损耗的容忍度越来越低。电池供电的移动电子设备的目前趋势是，要求更高的放电和充电电流(例如最高至5A～8A)，这部分地是由于多核系统和针对此类设备的快速充电需求引起的。此外，移动电子设备(例如轻薄的平板电脑和智能手机)在尺寸上更小，因此需要更小的元件，可容纳更少元件等，使得减少元件数量和/或尺寸的集成解决方案变得有价值。。图3示出了与本专利技术相符的电池保护电路300。如图所示，电路300可以至少包括保护IC302和包含两个MOSFET开关306(a)和306(b)的双n沟道MOSFET304。如前所述，电池保护电路300可用来调节电池的充电和/或放电，并进一步基于(至少部分地基于)保护IC302的保护跳闸点(例如过流检测点)防止电池工作在安全工作区域外。保护IC302可用来控制MOSFET开关306(a)和306(b)，从而控制流入和/或流出电池的电流。为清楚起见，现就图3的电路图中示出的连接件(例如引脚)进行说明。VDD表示连接于正电源输入以向保护IC302供电的连接引脚。VSS用作保护IC302的参考点，并且可以连接于电池的负端子。VDT表示用于检测过流和/或是否存在电池充电器的引脚。P+是电池组的正端子，P-是电池组的负端子。GDC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电池管理和保护的系统，所述系统包括：电源；以及保护所述电源的保护电路，所述保护电路基于所述保护电路中元件的工作特性来进行校准。

【技术特征摘要】
2013.06.01 US 61/830,0951.一种用于电池管理和保护的系统，所述系统包括：电源；以及保护所述电源的保护电路，其中，所述保护电路包括：至少两个金属氧化物半导体场效晶体管开关和保护集成电路，所述保护集成电路控制至少两个金属氧化物半导体场效晶体管开关以控制流向所述电源的电流和流出所述电源的电流；以及所述保护集成电路至少基于对所述至少两个金属氧化物半导体场效晶体管开关中的至少一者测得的源到源导通状态电阻在所述保护电路中设定过流检测点，并至少基于所述过流检测点控制所述至少两个金属氧化物半导体场效晶体管开关。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述保护电路包括多芯片模块。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述源到源导通状态电阻由所述保护集成电路在所述保护电路工作过程中测量。4.根据权利要求2所述的系统，其中所述源到源导通状态电阻在所述多芯片模块制造过程中测量。5.一种用于电池管理和保护的设备，所述设备包括：电源半导体开关；以及用于至少基于过流检测点来控制所述电源半导体开关的保护集成电路，所述保护集成电路基于对所述电源半导体开关测得的源到源导通状态电阻来进行校准。6.根据权利要求5所述的设备，其中所述电源半导体开关包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·安德烈斯·莫雷诺，约瑟夫·D·蒙塔尔博，尹成根，R·杨，
申请(专利权)人：快捷半导体苏州有限公司，快捷半导体公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32