[發明專利]電池監控和平衡電路

有效

• 申請號: 200810093184.5
• 申請日: 2008-04-24
• 公開（公告）號: CN101295881A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 肖安全;盛開義;栗國星;劉柳勝
• 申請（專利權）人: 凹凸電子（武漢）有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 秦晨

技術領域

本發明涉及一個電池監控和平衡電路，特別是一個直接把模擬電池電壓電平數字化為相應的數字信號，并使用所述數字信號產生智能保護和平衡指令的電池監控和平衡電路。

背景技術

多單元可充電電池因其電壓輸出較高以及容量較大而被廣泛應用。包括諸如筆記本電腦、便攜式電話和個人數字助理等等電子設備上都會用到，當然也不限于此。某些種類的可充電電池(例如，鋰離子電池)，若充電到大大高于其正常充電范圍或放電到低于其正常充電范圍時，則非常危險。因此，典型的監控和保護電路采用開關網絡，將電壓負荷轉移到一個電容上。這樣，所述電容電壓就代表了所述可充電電池的電壓，它可能被提供給多個比較器，與各種門限電平(如高電平門限和低電平門限)做比較。

這種方案有一些缺點。

第一，所述電路測量的電壓不準確。舉個例子，如果流經個別電池單元上的電流不恒定、或是由于電池內阻或其他因素導致電池電壓波動，抽樣電壓就不能正確指示電池電壓。這樣，基于這種錯誤的測量方法就會得出不正確的測量結果。

第二，門限電平(如高電平門限或低電平門限)不易調整。這是由于電池包類型不同，要求的高電平門限或低電平門限也不同，而相同類型的電池包采用了不同的制造方法，要求的高電平門限和低電平門限也會不同。例如，對于同一類型的電池包，一種制造方法需要3.0V的低電壓門限，而另一種制造方法則需要2.5V的高電壓門限。

第三，當一個電池包中的電池不平衡時(如，經過多次充放電循環后)，雖然可采用常規的放電方法來平衡電池，然而，僅當電池在充電中接近完全充電時，才能作出放電判斷。而為了避免過量發熱，放電電流通常有限，因此，放電需要一定時間間隔。若不止一個電池需要放電，在一個充電周期內就沒有足夠時間完成所述放電任務。

因此，本領域需要一種能克服現有技術中以上缺點和其他缺點的監控和平衡電路。

發明內容

本發明提供一種監控電路，用來監控一個電池包中的多個電池單元。所述監控電路包括多個溫度感應器、模/數轉換器(ADC)以及處理器。其中：溫度感應器用來感應所述的多個電池單元的溫度，并發出多個相應的模擬溫度電壓信號；模/數轉換器(ADC)用來接收所述的多個模擬溫度電壓信號，并把所述的每個模擬溫度電壓信號轉換成相應的獨立數字信號；當所述的獨立數字信號超出一個預設范圍時，所述處理器產生一個警報信號。

本發明還提供一種監控電路，所述監控電路包括一個電流感應器，其連接到所述電池包，用來感應與所述電池包有關的電流值，當所述的電流值大于一個過電流門限值時，所述的處理器產生所述的警報信號。其中，所述的預設范圍由一個可調節的過溫度門限值和一個低溫度門限值所限定。

本發明還提供一種監控電路，所述監控電路包括一個ADC用來接收來自所述多個電池單元的多個電池電壓模擬信號，并輸出多個相應的電池電壓數字信號，當所述的多個電池電壓數字信號中的某一信號超出一個預設的電壓范圍時，所述的處理器產生所述的警報信號。其中，所述的預設電壓范圍由一個過電壓門限值和一個低電壓門限值所限定，當所述的警報信號產生時，一個預設的遲滯值會減小所述的過電壓門限值，所述的預設遲滯值與所述的電池包電流有關，且所述低電壓門限值也是可以調節的。

本發明還提供一種監控電路，所述監控電路包括一個開關網絡，所述開關網絡包括多個由前述處理器控制的開關，以把所述多個電池單元分別連接到所述ADC，并且所述ADC有一個正極輸入終端和一個負極輸入終端，其中所述的正極輸入終端和所述的負極輸入終端連接到所述多個電池單元中某一個電池單元的虛擬接地端，產生一個偏移信號以校準所述ADC。

本發明還提供一種電子設備，其利用多個電池單元組成的電池包驅動負載，所述電子設備包括：多個溫度感應器，用來感應所述多個電池單元的溫度，并輸出多個相應的模擬溫度電壓信號；一個模/數轉換器(ADC)，用來接收所述多個模擬溫度電壓信號，并把所述的各個模擬溫度電壓信號轉換成獨立的數字信號；一個處理器，當所述的獨立數字信號超出一個預設范圍時，產生一個警報信號以終止所述電池的充電或放電過程。

附圖說明

本發明可以參照如下附圖理解。

圖1所示為本發明的一個具體實施例的一個由具有多個可充電電池單元的電池包供電的電子設備的簡化框圖，其中所述電子設備具有本發明的電池監控和平衡電路；

圖2所示為本發明的一個具體實施例的用于圖1所示電子設備的監控電路的框圖；

圖3A所示為本發明的一個具體實施例的用于圖1所示電子設備的平衡電路的框圖；