[發明專利]電池管理電路、電池管理系統、電動載具及電池管理方法

在審

• 申請號: 202111503821.3
• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號: CN114024355A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 馬斌嚴
• 申請（專利權）人: 馬力達科技（南京）股份有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;B60L58/18;B60L3/00;B60L3/04;H01M10/42;H01M10/44
• 代理公司: 上海隆天律師事務所 31282
• 代理人: 高彥

1.一種電池管理電路，其特征在于，包括：

一供電接口，供耦接至負載，包括：一正極輸出端和一負極輸出端；多個支路；其中，每個支路包括：一電池接口、一支路開關單元及一電流偵測單元；

所述電池接口，供耦接于一電池單元，包括：電池正極連接端，供耦接所述電池單元的正極以及所述供電接口的正極輸出端；以及，電池負極連接端，供耦接所述電池單元的負極，并經所述支路開關單元及電流偵測單元耦接至所述多個支路的一共接端；所述共接端耦接于所述負極輸出端并接地；

所述支路開關單元，包括：一開關元件及一二極管元件；所述開關元件包括：分別耦接于所述電池負極端和電流偵測單元的兩端，以及用于控制所述兩端通或斷的控制端；所述二極管元件與開關元件在所述兩端并聯，且二極管元件的導通方向指向所述電池負極連接端；其中，所述二極管在所述支路開關單元斷開時的正向偏置電壓作用下導通形成所述支路的第一導電路徑，或者在受到由電池間電壓差產生的反向偏置電壓作用時截止以斷開所述第一導電路徑；所述支路開關單元導通時形成替代所述第一導電路徑的第二導電路徑；

所述電流偵測單元，用于偵測所述支路中電流以產生第一輸出信號；一控制單元，耦接各所述支路中的電流偵測單元以根據各第一輸出信號得到各條支路中電流的電流值，且通過一開關控制驅動電路耦接于各所述支路中支路開關單元的控制端；所述控制單元，用于響應于一所述支路中電流值達到一第一電流閾值以上，輸出令對應的支路開關單元導通的第一驅動信號；或者，響應于一所述支路中電流值降低至至少一第二電流閾值以下，輸出令對應的支路開關單元斷開的第二驅動信號。

2.根據權利要求1所述的電池管理電路，其特征在于，所述支路開關單元包括一第一NMOS，所述第一NMOS的源極耦接于所述電流偵測單元，所述第一NMOS的漏極耦接于所述電池負極連接端；所述二極管元件為第一NMOS的寄生二極管。

3.根據權利要求1所述的電池管理電路，其特征在于，還包括：

一主路開關單元，耦接在所述共接端和負極輸出端之間的主路中，并耦接于所述控制單元，以在控制單元啟動時受控導通；

其中，所述主路開關單元包括緩啟動電路以用于其緩慢地導通或斷開。

4.根據權利要求3所述的電池管理電路，其特征在于，所述主路開關單元包括一第二NMOS，其源極耦接于所述共接端，漏極耦接于所述負極輸出端，柵極耦接于所述控制單元所控制的一緩啟動驅動電路，所述緩啟動驅動電路根據所述控制單元的驅動信號緩慢改變用于導通或斷開所述主路開關單元的驅動電壓。

5.根據權利要求4所述的電池管理電路，其特征在于，所述緩啟動驅動電路還包括：電容、或電容與電阻的組合，耦接在所述第二NMOS的柵極和漏極之間。

6.根據權利要求1所述的電池管理電路，其特征在于，還包括：多個開關控制驅動電路；其中，每個所述開關控制驅動電路，耦接在所述控制單元與一支路中的所述支路開關單元的控制端之間，用于根據接收到的第一驅動信號或第二驅動信號向所述支路開關單元的控制端輸出對應的第一驅動電壓或第二驅動電壓。

7.根據權利要求1所述的電池管理電路，其特征在于，還包括：多個電壓偵測模塊；其中，每個所述電壓偵測模塊耦接在一支路中的一參考點與所述控制單元之間，用于偵測參考點的電壓以產生第二輸出信號；所述控制單元，用于根據各第二輸出信號得到各所述支路中參考點的電壓值，并比較在至少兩個支路所得到的電壓值之間的電壓差，并以所述電壓差低于預設電壓閾值作為導通其中一個待導通支路中的支路開關單元的參考條件。

8.根據權利要求1所述的電池管理電路，其特征在于，所述電池接口與電池單元之間通過可熱插拔方式耦接。

9.一種電池管理系統，其特征在于，包括：

如權利要求1至8中任一項所述的電池管理電路。

10.一種電動載具，其特征在于，包括：如權利要求9所述的電池管理系統。

11.一種電池管理方法，其特征在于，應用于如權利要求1至8中任一項所述的電池管理電路；所述電池管理方法包括：

當所述電池管理電路的第一支路耦接第一電池單元，所述控制單元驅動主路開關單元導通其所在的主路；其中，所述主路耦接在所述共接端和負極輸出端之間；

響應于所述第一支路中電流偵測單元所偵測的電流值達到一第一電流閾值以上，所述控制單元輸出令第一支路中的支路開關單元導通的第一驅動信號，形成替代所述第一導電路徑的第二導電路徑，以形成第一電池單元在所述供電接口的供電輸出；

當所述電池管理電路的第二支路接入一第二電池單元時，若所述第二電池單元低于所述第一電池單元的電壓，則第二支路中的第一導電路徑被限制導通；

當所述第二電池單元與所述第一電池單元間電壓差消除時，所述第二支路形成第一導電路徑；

響應于所述第二支路中電流偵測單元所偵測的電流值達到第一電流閾值以上，所述控制單元輸出令第二支路中的支路開關單元導通的第一驅動信號，形成替代所述第二支路的第一導電路徑的第二導電路徑，以形成所述第二電池單元和第一電池單元在所述供電接口的并聯輸出；以及

響應于一當前支路中電流偵測單元所偵測的電流降低至至少一第二電流閾值以下，所述控制單元輸出令所述當前支路中的支路開關單元斷開的第二驅動電壓，斷開所述當前支路的第二導電路徑以停止相應電池單元對所述供電接口的供電輸出。