锂离子电池的充/放电管理

由于锂离子电池在能量密度方面的优势,采用锂离子电池与采用镍镉电池和镍氢电池相比,可以降低系统的复杂度和综合成本。然而,充电系统的质量对于电池的使用寿命和工作可靠性有着重要的影响。

智能电池

目前在可充电电池的充/放电管理中，广泛使用了各种便于和MCU/CPU进行数据交换、处理的各种总线技术，例如位总线(Bitbus)、系统管理总线(SMBus)、集成电路之间数据交换总线(I2C)、通用串行总线(USB)和简单外设总线(SPI)等。

例如在笔记本电脑中,利用总线技术可以对电池电量状态,电池电量可用时间、电池剩余电量、电池是否正常等电池参数实现管理和检测,并进行有关电池工作状态数据的显示,当电池电量用完后,计算机可以自动关机,保存有关数据。同样在目前得到广泛应用的手机中,这些技术也得到了广泛应用,极大地方便了用户的使用。

有人给智能电池下的定义为:电池+电子部件+控制总线=智能电池。智能电池、SMBus和“智能电池充电器三者组成了智能电池系统(SBS)。

多节锂离子电池充/放电保护控制集成电路

由于锂离子可充电电池具有一系列优点,应用范围更加广泛,世界上一些主要的集成电路生产制造公司(例如TI、Maxim、SII、Linear、Freescal、National和Intersil公司等)纷纷推出了许多各种型号的多节锂离子电池管理用集成电路。这些公司生产的多节锂离子可充电电池管理用集成电路各具特色,性能优良,可以对每节锂离子电池的充/放电工作状态和充/放电温度进行检测和保护。其中有的采用8位MCU内核和有关锂离子电池充/放电工作状态寄存器对锂离子电池的充/放电工作状态加以寄存和分析判断,确保每节锂离子电池充足电,并延长其使用寿命。

例如日本精工公司(SII)新近推出的S-8204A/B系列3节/4节锂离子电池充/放电管理控制集成电路。S-8204A/B系列集成电路内置了高精度电压检测器和延迟电路,可用于锂离子电池和电池组的充/放电管理,具有锂离子电池充/放电温度检测、过充电、过放电、过电流保护等控制功能,可以实现对每节锂离子电池的充/放电保护控制。S-8204A/B系列集成电路具有使用简单、方便和使用外围元器件少等特点。

使用时,如果将两只S-8204A/B系列集成电路串联使用,可以实现5～8节串联锂离子电池组的充/放电保护控制。如果更多的S-8204A/B串联使用,则可以用于更多节锂离子电池充/放电保护控制的应用场合。这对电动汽车、电动工具和UPS等需要高供电电压的应用场合很具有吸引力。在这些应用场合中，常需要5～12节锂离子电池串联使用,平均供电电压范围为18～43.2V。

SII的S-8204A/B系列集成电路可分别用于P沟道MOSFET管锂离子电池组高端充/放电保护控制及N沟道MOSFET管低端锂离子电池组充/放电保护控制的应用场合。

再如TI公司推出的bq2150H锂离子电池充/放电检测和保护控制集成电路,它可以用于2～5节锂离子电池串联充/放电的应用场合,可以单独使用,并可以带5个充/放电工作状态的指示LED。

TI公司推出的UCC3957是用于3/4节锂离子电池充/放电保护的集成电路,通过内部的状态机制,可以实现对每节串联充/放电锂离子电池的过充/过放电检测保护和锂离子电池过放电电流保护。UCC3957通过对外接P沟道MOSFET管的控制实现对锂离子电池充/放电的管理,采用两级充/放电过电流管理控制。如果在锂离子电池的充/放电过程中有锂离子电池未连接,通过UCC3957的检测可以实现相应的保护控制。