用于电池包的电池管理系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于电池包的电池管理系统及方法。所述系统包括电池模块和控制器。控制器包括电压检测和控制电路以及电压/电流转换器。电池模块中的电池单元电压转换成电流，并产生在一个或多个逻辑器件输入端检测的电压。检测的电压值由电压/电流转换器的输出电流和阈值电流决定。控制器接收一个或多个逻辑器件的输出，并根据逻辑器件的输出控制电池单元的充放电。本发明专利技术可以更灵活地检测多种阈值情况，而且每个保护阈值都可以得到精确的控制，且不受温度变化，工艺变化等等的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可重复充电的电池领域，特别是涉及一种用于电池单元充放电控制的电池单元电压检测电路。
技术介绍
在过去几十年中，人们对电子设备(例如，用于各种应用的电源)有着越来越浓的兴趣。电源需求的增长导致了对电池包(例如，可重复充电的电池包)研究的进一步深入。电池包包括多个串联连接的电池单元。当其中一个电池单元受损时，整个电池包的寿命将会缩短。而且任意两个电池单元之间的不均衡也将会缩短电池包的寿命。图I是 现有铅酸电池包100的示意图。由于其结构简单，铅酸电池包100主要应用于低耗设备中。除此之外，电池包也可以使用锂离子电池。电池包100包括多个串联连接的电池模块101-104。每个电池模块101-104还可以包括六个电池单元111-116和两个电极120和129。电池包中每个电池单元的电压都需要进行单独监控。这样的监控可以更精确地控制电池单元的充电和放电,而且当电池单元的电流电压处于过压(Over Voltage，简称为0V)状况或低压(Under Voltage，简称为UV)状况时，可以阻止电池单元充电或放电。当电池单元电压过低时，尤其是锂离子电池，会有类似内部短路的故障发生。因此，当电池单元的电压值过低时，理想的充放电控制电路会阻止进一步的充电或放电。同时,如果电池单元的输出电压过高，应当停止对过压电池单元的进一步充电，从而预防过压电池单元受损或爆炸。现有技术采用复杂的带有放大器和电压感应电阻的电压转换器或者可选的，通过直接利用MOSFET的阈值电压来检查电池单元的电压是否过低。这种现有技术成本高，功耗高。另外，现有技术由于过于简单而不适合设计需求。而且更进一步，当使用MOSFET的阈值电压来检查单个电池单元的输出电压时，MOSFET的阈值电压不够灵活，不能满足多种需求。而且MOSFET的阈值电压会随着工艺的变化和温度的变化等等而变化。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于电池包的电池管理系统，包括电池模块；以及耦合至一个或多个所述电池模块的控制器，所述控制器包括电压/电流转换器，用于将所述电池模块的输出电压转换成电流；一个或多个逻辑器件，所述一个或多个逻辑器件的输入电压取决于所述电压/电流转换器的输出电流和阈值电流；所述控制器用来根据所述一个或多个逻辑器件的输出信号对所述电池模块的充电和放电中的至少一种进行控制。本专利技术所述的用于电池包的电池管理系统，所述电池模块包括多个电池单元。本专利技术所述的用于电池包的电池管理系统，所述一个或多个逻辑器件还用于接收多个输入电压，其中，所述多个输入电压分别取决于所述阈值电流和与多个电池单元中每个电池单元的输出电压相对应的来自所述电压/电流转换器的输出电流。本专利技术所述的用于电池包的电池管理系统，所述电压/电流转换器包括金属氧化物半导体场效应晶体管。本专利技术所述的用于电池包的电池管理系统，所述电池包包括多个电池模块，其中所述多个电池模块的充电和放电由多个分别对应的控制器控制。本专利技术所述的用于电池包的电池管理系统，所述电池包包括多个电池模块，其中所述多个电池模块的充电和放电由单个控制器控制。本专利技术所述的用于电池包的电池管理系统，所述阈值电流是过压阈值电流、低压阈值电流和充电允许阈值电流中的一种。本专利技术所述的用于电池包的电池管理系统，所述电压/电流转换器的所述金属氧 化物半导体场效应晶体管的开关参考电压包括过压阈值电压、低压阈值电压和充电允许阈值电压，所述过压阈值电压、所述低压阈值电压和所述充电允许阈值电压分别用来产生可选的过压阈值电流、低压阈值电流和充电允许阈值电流。本专利技术所述的用于电池包的电池管理系统，所述电压/电流转换器的所述金属氧化物半导体场效应晶体管的开关参考电压用来产生多个阈值电流，其中所述阈值电流不受工艺变化或温度变化的影响。本专利技术所述的用于电池包的电池管理系统，所述一个或多个逻辑器件包括或非门和与非门中的至少一种。本专利技术所述的用于电池包的电池管理系统，当所述电压/电流转换器的所述输出电流大于所述阈值电流时，所述一个或多个逻辑器件的输入是逻辑高输入信号，以及当所述电压/电流转换器的所述输出电流小于所述阈值电流时，所述一个或多个逻辑器件的输入是逻辑低输入信号。本专利技术还提供一种用于控制电池包的电池管理方法，包括将电池模块的输出电压转换成输出电流；将所述输出电流与阈值电流比较；对输入信号实现逻辑运算，其中所述输入信号取决于所述输出电流与所述阈值电流的比较结果；以及根据所述逻辑运算的输出信号对所述电池模块的充电和放电中的至少一种进行控制。本专利技术所述的用于控制电池包的电池管理方法，所述电池模块包括多个电池单J Li ο本专利技术所述的用于控制电池包的电池管理方法，所述输入信号取决于所述输出电流与所述阈值电流的比较结果更具体为所述多个输入信号分别取决于所述阈值电流和与多个电池单元中每个电池单元的输出电压对应的输出电流的比较结果。本专利技术所述的用于控制电池包的电池管理方法，所述电池包包括多个电池模块，其中所述多个电池模块的充电和放电由多个分别对应的控制器控制。本专利技术所述的用于控制电池包的电池管理方法，所述电池包包括多个电池模块，其中所述多个电池模块的充电和放电由单个控制器控制。本专利技术所述的用于控制电池包的电池管理方法，所述阈值电流是过压阈值电流、低压阈值电流和充电允许阈值电流中的一种。本专利技术所述的用于控制电池包的电池管理方法，所述方法还包括选择阈值电流，其中可选的阈值电流是过压阈值电流、低压阈值电流和充电允许阈值电流中的一种。本专利技术所述的用于控制电池包的电池管理方法，所述选择的阈值电流不受工艺变化或温度变化的影响。本专利技术所述的用于控制电池包的电池管理方法，所述逻辑运算包括或非门和与非门中的至少一种。本专利技术所述的用于控制电池包的电池管理方法，当所述输出电流大于所述阈值电流时，所述逻辑运算的输入信号是逻辑高输入信号，以及当所述输出电流小于所述阈值电流时，所述逻辑运算的输入信号是逻辑低输入信号。本专利技术提供了用于电池包的电池管理系统，该系统包括电压/电流转换器及一个或多个逻辑器件等等。通过将电池单元的电压转换成电流，并将转换电流与预设阈值电流进行比较，从而确定逻辑器件的输入信号，根据逻辑器件的输出信号来控制电池包的充电和放电。其中阈值电流包括过压阈值、低压阈值和充电允许阈值。这样可以更灵活地检测 多种阈值情况，而且每个保护阈值都可以得到精确的控制，且不受温度变化，工艺变化等等的影响。以下结合附图对本专利技术的技术方案进行详细的说明，以使本专利技术的特性和优点更为明显。图I是一种现有技术的电池包简化示意图；图2是一种现有技术的电池单元电压检测和放电控制电路简化示意图；图3是一种现有技术的电池单元电压检测和充电控制电路简化示意图；图4是根据本专利技术一个实施例的带有电池充放电控制电路的电池单元电压检测电路简化不意图；图5是根据本专利技术一个实施例的带有可变电压阈值的电池单元电压检测电路的部分简化示意图；图6是根据本专利技术一个实施例的方法步骤流程图。具体实施例方式以下将对本专利技术的实施例给出详细的说明。在以下对本专利技术的详细描述中，为了提供一个针对本专利技术的完全的理解，阐明了大量的具体细节。然而，本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本专利技术同样可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于电池包的电池管理系统，其特征在于，所述系统包括：电池模块；耦合至一个或多个所述电池模块的控制器，所述控制器包括：电压/电流转换器，用于将所述电池模块的输出电压转换成电流；一个或多个逻辑器件，所述一个或多个逻辑器件的输入电压取决于所述电压/电流转换器的输出电流和阈值电流；所述控制器用来根据所述一个或多个逻辑器件的输出信号对所述电池模块的充电和放电中的至少一种进行控制。

【技术特征摘要】
2011.06.16 US 13/162,4481.用于电池包的电池管理系统，其特征在于，所述系统包括 电池模块； 耦合至一个或多个所述电池模块的控制器，所述控制器包括 电压/电流转换器，用于将所述电池模块的输出电压转换成电流； 一个或多个逻辑器件，所述一个或多个逻辑器件的输入电压取决于所述电压/电流转换器的输出电流和阈值电流； 所述控制器用来根据所述一个或多个逻辑器件的输出信号对所述电池模块的充电和放电中的至少一种进行控制。2.根据权利要求I所述的用于电池包的电池管理系统，其特征在于，所述电池模块包括多个电池单元。3.根据权利要求2所述的用于电池包的电池管理系统，其特征在于，所述一个或多个逻辑器件还用于接收多个输入电压，其中，所述多个输入电压分别取决于所述阈值电流和与多个电池单元中每个电池单元的输出电压相对应的来自所述电压/电流转换器的输出电流。4.根据权利要求I所述的用于电池包的电池管理系统，其特征在于，所述电压/电流转换器包括金属氧化物半导体场效应晶体管。5.根据权利要求I所述的用于电池包的电池管理系统，其特征在于，所述电池包包括多个电池模块，其中所述多个电池模块的充电和放电由多个分别对应的控制器控制。6.根据权利要求I所述的用于电池包的电池管理系统，其特征在于，所述电池包包括多个电池模块，其中所述多个电池模块的充电和放电由单个控制器控制。7.根据权利要求I所述的用于电池包的电池管理系统，其特征在于，所述阈值电流是过压阈值电流、低压阈值电流和充电允许阈值电流中的一种。8.根据权利要求4所述的用于电池包的电池管理系统，其特征在于，所述电压/电流转换器的所述金属氧化物半导体场效应晶体管的开关参考电压包括过压阈值电压、低压阈值电压和充电允许阈值电压，所述过压阈值电压、所述低压阈值电压和所述充电允许阈值电压分别用来产生可选的过压阈值电流、低压阈值电流和充电允许阈值电流。9.根据权利要求4所述的用于电池包的电池管理系统，其特征在于，所述电压/电流转换器的所述金属氧化物半导体场效应晶体管的开关参考电压用来产生多个阈值电流，其中所述阈值电流不受工艺变化或温度变化的影响。10.根据权利要求I所述的用于电池包的电池管理系统，其特征在于，所述一个或多个逻辑器件包括或非门和与非门中的至少一种。11.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗国星，
申请(专利权)人：凹凸电子武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：