[發明專利]用于電池包的電池管理系統及方法

無效

• 申請號: 201110332019.2
• 申請日: 2011-10-27
• 公開（公告）號: CN102832651A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 栗國星
• 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: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

技術領域

本發明涉及一種可重復充電的電池領域，特別是涉及一種用于電池單元充放電控制的電池單元電壓檢測電路。

背景技術

在過去幾十年中，人們對電子設備(例如，用于各種應用的電源)有著越來越濃的興趣。電源需求的增長導致了對電池包(例如，可重復充電的電池包)研究的進一步深入。

電池包包括多個串聯連接的電池單元。當其中一個電池單元受損時，整個電池包的壽命將會縮短。而且任意兩個電池單元之間的不均衡也將會縮短電池包的壽命。圖1是現有鉛酸電池包100的示意圖。由于其結構簡單，鉛酸電池包100主要應用于低耗設備中。除此之外，電池包也可以使用鋰離子電池。

電池包100包括多個串聯連接的電池模塊101-104。每個電池模塊101-104還可以包括六個電池單元111-116和兩個電極120和129。

電池包中每個電池單元的電壓都需要進行單獨監控。這樣的監控可以更精確地控制電池單元的充電和放電，而且當電池單元的電流電壓處于過壓(Over?Voltage，簡稱為：OV)狀況或低壓(Under?Voltage，簡稱為：UV)狀況時，可以阻止電池單元充電或放電。當電池單元電壓過低時，尤其是鋰離子電池，會有類似內部短路的故障發生。因此，當電池單元的電壓值過低時，理想的充放電控制電路會阻止進一步的充電或放電。同時，如果電池單元的輸出電壓過高，應當停止對過壓電池單元的進一步充電，從而預防過壓電池單元受損或爆炸。

現有技術采用復雜的帶有放大器和電壓感應電阻的電壓轉換器或者可選的，通過直接利用MOSFET的閾值電壓來檢查電池單元的電壓是否過低。這種現有技術成本高，功耗高。另外，現有技術由于過于簡單而不適合設計需求。而且更進一步，當使用MOSFET的閾值電壓來檢查單個電池單元的輸出電壓時，MOSFET的閾值電壓不夠靈活，不能滿足多種需求。而且MOSFET的閾值電壓會隨著工藝的變化和溫度的變化等等而變化。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種用于電池包的電池管理系統及方法。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種用于電池包的電池管理系統，包括：電池模塊；以及耦合至一個或多個所述電池模塊的控制器，所述控制器包括：電壓/電流轉換器，用于將所述電池模塊的輸出電壓轉換成電流；一個或多個邏輯器件，所述一個或多個邏輯器件的輸入電壓取決于所述電壓/電流轉換器的輸出電流和閾值電流；所述控制器用來根據所述一個或多個邏輯器件的輸出信號對所述電池模塊的充電和放電中的至少一種進行控制。

本發明所述的用于電池包的電池管理系統，所述電池模塊包括多個電池單元。

本發明所述的用于電池包的電池管理系統，所述一個或多個邏輯器件還用于接收多個輸入電壓，其中，所述多個輸入電壓分別取決于所述閾值電流和與多個電池單元中每個電池單元的輸出電壓相對應的來自所述電壓/電流轉換器的輸出電流。

本發明所述的用于電池包的電池管理系統，所述電壓/電流轉換器包括金屬氧化物半導體場效應晶體管。

本發明所述的用于電池包的電池管理系統，所述電池包包括多個電池模塊，其中所述多個電池模塊的充電和放電由多個分別對應的控制器控制。

本發明所述的用于電池包的電池管理系統，所述電池包包括多個電池模塊，其中所述多個電池模塊的充電和放電由單個控制器控制。

本發明所述的用于電池包的電池管理系統，所述閾值電流是過壓閾值電流、低壓閾值電流和充電允許閾值電流中的一種。

本發明所述的用于電池包的電池管理系統，所述電壓/電流轉換器的所述金屬氧化物半導體場效應晶體管的開關參考電壓包括過壓閾值電壓、低壓閾值電壓和充電允許閾值電壓，所述過壓閾值電壓、所述低壓閾值電壓和所述充電允許閾值電壓分別用來產生可選的過壓閾值電流、低壓閾值電流和充電允許閾值電流。

本發明所述的用于電池包的電池管理系統，所述電壓/電流轉換器的所述金屬氧化物半導體場效應晶體管的開關參考電壓用來產生多個閾值電流，其中所述閾值電流不受工藝變化或溫度變化的影響。

本發明所述的用于電池包的電池管理系統，所述一個或多個邏輯器件包括或非門和與非門中的至少一種。

本發明所述的用于電池包的電池管理系統，當所述電壓/電流轉換器的所述輸出電流大于所述閾值電流時，所述一個或多個邏輯器件的輸入是邏輯高輸入信號，以及當所述電壓/電流轉換器的所述輸出電流小于所述閾值電流時，所述一個或多個邏輯器件的輸入是邏輯低輸入信號。