三／四節(jié)串聯(lián)鋰電池保護系統(tǒng)設計
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
1 系統(tǒng)概述
該保護系統(tǒng)采用精工電子三／四節(jié)串聯(lián)鋰離子可充電電池專用充、放電保護IC S-8254構(gòu)建一級保護。S-8254系列內(nèi)置高精度電壓檢測電路和延遲電路，針對各節(jié)電池進行高精度電壓檢測，實現(xiàn)單節(jié)過充電保護和單節(jié)過放電保護，并具備三段過電流檢測功能，通過外接電容可設置過充電檢測延遲時間、過放電檢測延遲時間和過電流檢測延遲時間1(過電流檢測延遲時間2和過電流檢測延遲時間3在芯片內(nèi)部被固定)。該系統(tǒng)采用精工電子S-8244系列內(nèi)置高精度電壓檢測電路和延遲電路的鋰離子可充電電池二級保護專用IC實現(xiàn)電池的單節(jié)二級充電保護，其保護延遲時間可通過外接電容的容值來設置。
圖1為四節(jié)電池串聯(lián)使用時的保護系統(tǒng)原理圖。
S-8254通過SEL端子可以實現(xiàn)電池三節(jié)串聯(lián)用或四節(jié)串聯(lián)用的切換；S-8244則通過電阻R22短路第四節(jié)電池電壓檢測端子VCC3和VSS即可用作三節(jié)電池串聯(lián)使用時的二級保護。
2 各保護功能的實現(xiàn)
S-8254系列充、放電保護電壓和過電流檢測電壓以50 mV為進階單位，S-8244系列過充電檢測電壓以5 mV為進階單位，系統(tǒng)根據(jù)不同場合的使用需求，可以選擇相應適合的型號?，F(xiàn)以圖1保護系統(tǒng)為例，采用S-8254AAVFT和S-8244AAPFN作為保護IC，具體說明各保護功能的實現(xiàn)過程。
2．1 過放電保護
通常狀態(tài)下，S-8254放電控制用端子DOP為VSS(電池4的負電壓)電位，放電MOS管QDISl，QDIS2處于導通狀態(tài)，系統(tǒng)可正常進行放電工作。當檢測到某節(jié)電池電壓低于2．7 V(VDLn)，且這種狀態(tài)保持在TDL(TDL時間由過放電檢測延遲端子CDT外接電容CS決定)以上時，DOP端子的電壓變?yōu)閂DD(電池1的正電壓)電位，放電MOS管關閉，停止放電，這種狀態(tài)稱為過放電狀態(tài)。進入過放電狀態(tài)后，VMP端子電壓經(jīng)電阻R3由負載下拉至VDD／2以下，S-8254轉(zhuǎn)為休眠狀態(tài)；斷開負載后，VMP端子電壓經(jīng)電阻R9、充電MOS管QCHRl和QCHR2由VDD上拉至VDD／2以上且低于VDD，S-8254退出休眠狀態(tài)。當所有電池電壓都在3．0 V(VDUn)以上時，過放電狀態(tài)被解除，系統(tǒng)恢復正常放電工作。
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