电池单元极耳监控器和方法技术

本发明专利技术涉及一种电池单元极耳监控装置（100），包括电连接在两个电池单元（110，115）之间的导电元件（105）。导电元件（105）连接到感测电路（120），包括被连接以从导电元件拉出电流的下拉电流源（125）和/或被连接以驱动电流进入导电元件的上拉电流源（130）。连接电压测量电路（150）以感测下拉电流源（125）和上拉电流源（130）工作期间的电压，从而被用于确定导电元件的状态。例如，超过某一固定或可变阈值的电压指示导电元件（105）正在弯曲或破裂，这可以预示导电元件的损坏。超过其他固定或可变阈值的电压指示导电元件完全断开。当检测到不平衡时，用于推动和拉动感测电流的电流源可以用于使电池单元（110，115）进入平衡。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及电压测量设备和方法，并且更具体地，涉及监控电池组中的电池单元的设备和方法。
技术介绍
以包括两个或更多个电池单元的电池组激励电子设备很常见。例如，两个或更多个电池单元可以串联堆叠在一起，以产生激励各种电子设备的更高的电压。电池被监控，从而为被激励的装置的用户提供关于电池中剩余能量的量的信息。在某些应用中，电池组的每个单元均被监控，因为对于特定应用而言，每个单元的电压可以漂移得太高或太低，或者特定的单元可以停止工作，从而影响电池组的整体性能。 监控电池组中的电池单元的电路监控每个单元两端的电压和整个串联部分的电压。通常，机械极耳(tab)电连接每个电池单元到监控电路。由于诸如电池组跌落等物理条件，机械极耳可以随时间变为断开。当极耳与电池单元变为断开时，所述电路丧失监控单独的单元的能力。
技术实现思路
一般来说，根据这些不同的实施例，电池单元极耳监控装置包括电连接在两个电池单元之间的导电元件。该导电元件连接到感测电路。该感测电路包括连接的下拉电流源，从而从所述导电元件拉电流和/或连接的上拉电流源，从而驱动电流进入到所述导电元件。电压测量电路被连接，从而感测下拉电流源和上拉电流源工作期间的电压。测量的电压可以用于确定导电元件的状态。例如，超过特定阈值的绝对电压或电压变化可以表明诸如电池单元极耳的导电元件正在弯曲或破裂，其可以预示电池单元极耳的破裂。超过其他阈值的绝对电压或电压变化可以表明导电元件与电池单元完全断开。感测不同的绝对电压和电压变化的一种方法是推动不同的电流进入导电元件和拉动不同的电流离开导电元件。推拉交替降低了电压校验引起的电池单元不平衡，并且提供了进行额外的电压读取的机会。当检测到不平衡时，用于推动和拉动感测电流的电流源也可以用于使电池单元进入平衡。附图说明图I是根据本专利技术的不同实施例构造的示例性电池单元极耳监控器的电路图；图2是根据本专利技术的不同实施例构造的示例性电池单元极耳监控器的电路图；图3是根据本专利技术的不同实施例构造的检测固定的电压阈值的示例性电池单元极耳监控器的操作的流程图。图4-6是当根据本专利技术的不同实施例构造时可以在系统中观察到的样本波形。图7是根据本专利技术的不同实施例构造的检测电压漂移的示例性电池单元极耳监控器的操作的流程图。图8-10是当根据本专利技术的不同实施例构造时可以在系统中观察到的样本波形。具体实施例方式图I示出了示例性的实施例电路100。电路100包括电连接到第一电池单元110和第二电池单元115的导电元件105。导电元件105电连接到感测电路120。感测电路120包括连接的下拉电流源125，从而自导电元件105拉电流。感测电路120还包括连接的上拉电流源130，从而驱动电流进入导电元件105。尽管下拉电流源125和上拉电流源130均可以仅与一个电流源工作，但是在不同的方法中，下拉电流源125和上拉电流源130中的每一个均可以包括多个独立可控的电流源。在图I的示例中，下拉电流源125包括第一下拉电流源127和第二下拉电流源129。在这个示例中，上拉电流源130包括第一上拉电流源132和第二上拉电流源135。在这个示例中，感测电路120包括第一控制电路140和第二控制电路145。在一种方法中,第一下拉电流源127提供大约I毫安电流，并且由第一控制电路140控制。第二下拉电流源129提供大约10微安电流，并且由第二控制电路145控制。相似地，第一上拉电流源132提供大 约I毫安电流，并且由第一控制电路140控制，以及第二上拉电流源135提供大约10微安电流，并且由第二控制电路145控制。控制电路140和145可以是基于硬件的控制器或基于固件的控制器。在一种方法中，第一控制电路140包括基于硬件的控制器，该控制器可以开启和关闭第一上拉电流源132和第一下拉电流源127。第二控制电路145包括基于固件的控制器，该控制器可以开启和关闭第二上拉电流源135和第二下拉电流源129。参考图2示出了控制电路140和145的示例性方法。基于硬件的控制器240包括比较器220和222，其被连接以比较导电元件105的电压和不同的阈值电压Vthl与Vth2，将在下面详细描述。来自比较器220和222的信号被提供给硬件逻辑元件224，例如本领域技术人员已知的硬件逻辑元件，该硬件逻辑元件反过来提供推电流控制228信号以控制第一上拉电流源132并且提供拉电流控制226信号以控制第一下拉电流源127。图2中所示的基于固件的控制器245包括连接到模拟数字转换器(ADC) 254的微控制器252。在该方法中，连接模拟数字转换器254以从导电元件105接收电压并且将那些电压信号转换成由微控制器252处理的数字信号。连接微控制器252以控制模拟数字转换器254的操作。微控制器252还被编程和构造为基于模拟数字转换器254提供的电压数字信号，产生和发送推电流控制258信号，从而控制第二上拉电流源135，并且产生和发送拉电流控制256信号，从而控制第二下拉电流源129。开关262、264、266和268控制基于硬件的控制器240的电压感测和电流供应，而开关272、274、276和278控制基于固件的控制器245的电压感测和电流供应。再次参考图1，感测电路100包括电压测量电路150，其被连接以感测下拉电流源127和上拉电流源132工作期间的电压。感测电路100包括第二电压测量电路155，其被连接以感测下拉电流源129和上拉电流源135工作期间的电压。在图I的示例中，控制电路140和电压测量电路150被连接以确定导电元件105的状态。例如，电压测量电路150可以比较下拉电流源127工作期间测量的电压和第一电压阈值，而电压测量电路150可以比较上拉电流源132工作期间测量的电压和第二电压阈值。基于测量的电压和固定的阈值或测量的电压变化之间的比较，控制电路140可以确定导电元件105的状态。同样地，电压测量电路155可以比较下拉电流源129工作期间测量的电压和第三电压阈值，而电压测量电路155可以比较上拉电流源135工作期间测量的电压和第四电压阈值。基于测量的电压与固定的阈值或测量的电压变化之间的比较，控制电路145可以确定导电元件105的状态。在这个示例中，控制电路140控制上拉电流源132和下拉电流源127交替工作，从而平衡第一电池单元110和第二电池单元115上的负载。除了平衡电池单元110和115上的负载之外，在下拉电流源127和上拉电流源132之间交替允许电压测量电路150比较正向的电压变化和负向的电压变化，从而确认测量的精确度。例如，可以比较下拉电流源127工作期间进行的测量和上拉电流源132工作期间进行的测量，从而确定给定的测量是否处于期望范围内，以便可以忽略伪测量。在其他方法中，电路100不需要包括上拉电流源130和下拉电流源125两者。例·如，如果电路100包括其他已知的负载平衡机构，则降低了使用上拉电流源130和下拉电流源125降低负载不平衡的需求，可以实施上拉电流源130或下拉电流源125中的一个以执行本文中描述的电压校验。在该方法中，未使用的电流源的元件可以被移除或遗留在电路100之外。在利用多个电流源的另一种方法中，控制电路140周期性地操作第一下拉电流源127和/或第一上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.14 US 12/687,1731.一种电池单元极耳监控电路，其电连接到导电元件，所述导电元件电连接到第一电池单元和第二电池单元，所述电路包括 电流源，其被连接以从所述导电元件拉出电流或驱动电流进入所述导电元件； 控制器电路，其被连接以控制所述电流源的操作；以及 电压测量电路，其被连接以感测所述电流源工作期间的电压； 其中连接所述控制器电路，从而至少部分地基于电压测量值而确定所述导电元件的状态。2.根据权利要求I所述的电路，其中所述电流源包括被连接以从所述导电元件拉出电流的下拉电流源以及被连接以驱动电流进入所述导电元件的上拉电流源。3.根据权利要求2所述的电路，其中所述下拉电流源包括第一下拉电流源和第二下拉电流源；并且其中所述上拉电流源包括第一上拉电流源和第二上拉电流源。4.根据权利要求3所述的电路，其中所述控制器电路周期性地操作所述第一下拉电流源和第一上拉电流源，从而确定所述导电元件的电连接是否完好。5.根据权利要求3所述的电路，其中所述控制器电路周期性地操作所述第二下拉电流源和第二上拉电流源，从而监控所述导电元件的电连接的质量。6.根据权利要求2所述的电路，其中所述控制器电路控制所述上拉电流源和所述下拉电流源交替工作，从而平衡所述第一电池单元和所述第二电池单元上的负载。7.根据权利要求2所述的电路，其中所述控制器电路比较所述下拉电流源工作期间的电压和固定或可变的第一电压阈值；并且其中所述控制器电路比较所述上拉电流源工作期间的电压和固定或可变的第二电压阈值。8.根据权利要求2所述的电路，其中所述控制器电路接收关于所述第一电池单元和所述第二电池单元的相对电荷的信息；并且所述控制器电路操作所述上拉电流源和所述下拉电流源，从而平衡所述第一电池单元和所述第二电池单元的相对电荷。9.根据权利要求I所述的电路， 其中所述电流源包括 第一下拉电流源，其被连接以在第一时间量内周期性地从所述导电元件拉出第一电流； 第一上拉电流源，其被连接以在大约所述第一时间量内周期性地将近似等于所述第一电流的电流推入所述导电元件； 第二下拉电流源，其被连接以在第二时间量内周期性地从所述导电元件拉出第二电流；以及 第二上拉电流源，其被连接以在大约所述第二时间量内周期性地驱动近似等于所述第二电流的电流进入所述导电元件； 其中连接所述控制器电路以控制所述第一下拉电流源、所述第一上拉电流源、所述第二下拉电流源和所述第二上拉电流源的工作； 其中连接所述电压测量电路，从而感测所述第一下拉电流源、所述第一上拉电流源、所述第二下拉电流源和所述第二上拉电流源工作期间的电压；以及其中连接所述控制器电路，从而至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·R·库珀，W·张，K·W·斯考特，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：
国别省市：