專利名稱：可充電電池監(jiān)控及平衡電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可充電電池電路，特別是一種可充電電池監(jiān)控和平衡電路。
背景技術(shù)：
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(yīng)用。包括諸如筆記本電腦、便攜式電話和個(gè)人數(shù)字助理等等電子設(shè)備上都會用到，當(dāng)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(shí)，則非常危險(xiǎn)。因此，典型的監(jiān)控和保護(hù)電路采用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，將電壓負(fù)荷轉(zhuǎn)移到一個(gè)電容上。這樣，該電容電壓就代表了該可充電電池的電壓，它可能被提供給多個(gè)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(diǎn)。
第一，該電路測量的電壓不準(zhǔn)確。舉個(gè)例子，如果流經(jīng)個(gè)別電池單元上的電流不恒定、或是由于電池內(nèi)阻或其他因素導(dǎo)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(cuò)誤的測量方法就會得出不正確的測量結(jié)果。
第二，門限電平(如高電平門限或低電平門限)不易調(diào)整。這是由于電池組類型不同，要求的高電平門限或低電平門限也不同，而相同類型的電池組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組，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(dāng)一個(gè)電池組中的電池不平衡時(shí)(如，經(jīng)過多次充放電循環(huán)后)，雖然可采用常規(guī)的放電方法來平衡電池，然而，僅當(dāng)電池在充電中接近完全充電時(shí)，才能作出放電判斷。而為了避免過量發(fā)熱，放電電流通常有限，因此，放電需要一定時(shí)間間隔。若不止一個(gè)電池需要放電，在一個(gè)充電周期內(nèi)就沒有足夠時(shí)間完成該放電任務(wù)。
因此，本領(lǐng)域需要一種能克服現(xiàn)有技術(shù)中以上缺點(diǎn)和其他缺點(diǎn)的監(jiān)控和平衡電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種精確監(jiān)控電池組中多個(gè)可充電電池電壓的監(jiān)控電路。該電路包括一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和一個(gè)處理器。ADC接收來自每個(gè)可充電電池的模擬電壓信號并將該模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為代表每個(gè)可充電電池電壓的數(shù)字信號。處理器接收該數(shù)字信號，根據(jù)至少一個(gè)數(shù)字信號而發(fā)出一個(gè)安全警報(bào)信號。
本發(fā)明提供了一種平衡電路。該平衡電路包括一個(gè)ADC，該ADC接收來自每個(gè)可充電電池的模擬電壓信號并將該模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為代表每個(gè)可充電電池電壓的數(shù)字信號。平衡電路還包括一個(gè)處理器，該處理器接收該數(shù)字信號，如果至少有兩個(gè)代表一個(gè)第一電池的第一電壓與一個(gè)第二電池的第二電壓的數(shù)字信號之差大于可充電電池平衡門限時(shí)，該處理器發(fā)出一個(gè)平衡信號。
本發(fā)明提供了一種由具有多個(gè)可充電電池的電池組供電的電子設(shè)備。該電子設(shè)備包括一個(gè)精確監(jiān)控每個(gè)可充電電池電壓的監(jiān)控電路。該監(jiān)控電路包括一個(gè)ADC，該ADC接收來自每個(gè)可充電電池的模擬電壓信號并將該模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為代表每個(gè)可充電電池電壓的數(shù)字信號。該監(jiān)控電路還包括一個(gè)處理器，該處理器接收該數(shù)字信號，根據(jù)至少一個(gè)數(shù)字信號而發(fā)出一個(gè)安全警報(bào)信號。
本發(fā)明提供了另一種由具有多個(gè)可充電電池的電池組供電的電子設(shè)備。該電子設(shè)備包括一個(gè)平衡電路，其中平衡電路包括一個(gè)ADC，該ADC接收來自每個(gè)可充電電池的模擬電壓信號并將該模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為代表每個(gè)可充電電池電壓的數(shù)字信號。平衡電路還包括一個(gè)處理器，該處理器接收該數(shù)字信號，如果至少有兩個(gè)代表一個(gè)第一電池的第一電壓與一個(gè)第二電池的第二電壓的數(shù)字信號之差大于可充電電池平衡門限時(shí)，該處理器提供一個(gè)平衡信號。
本發(fā)明提供了一種平衡電路。該平衡電路包括一個(gè)ADC，該ADC接收來自每個(gè)可充電電池的模擬電壓信號并將該模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為代表每個(gè)可充電電池電壓的數(shù)字信號。平衡電路還包括一個(gè)處理器，該處理器接收該數(shù)字信號，如果在一個(gè)第一模式期間存在電壓差，則在一個(gè)第一可充電電池的第一電壓與一個(gè)第二可充電電池的第二電壓之差大于可充電電池平衡門限之前，在一個(gè)第二模式期間發(fā)出一個(gè)預(yù)平衡信號。
本發(fā)明提供了一種平衡電池組中多個(gè)可充電電池電壓的方法。該方法包括步驟將來自一個(gè)第一電池的第一模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為代表第一模擬電壓信號的第一數(shù)字信號；將來自一個(gè)第二電池的第二模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為代表第二模擬電壓信號的第二數(shù)字信號；判斷該第一電壓值與該第二電壓值之差；將該電壓差與可充電電池平衡門限做比較；若該電壓差大于該可充電電池平衡門限，則發(fā)出一個(gè)平衡信號。
最后，本發(fā)明提供了一種預(yù)平衡電池組中多個(gè)可充電電池電壓的方法。該方法包括步驟將來自一個(gè)第一電池的第一模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為代表第一模擬電壓信號的第一數(shù)字信號；將來自一個(gè)第二電池的第二模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為代表第二模擬電壓信號的第二數(shù)字信號；在一個(gè)第一時(shí)間期間判斷該第一電壓值與該第二電壓值之差；將該電壓差與可充電電池平衡門限做比較；若該電壓差在第一時(shí)間期間超過了該可充電電池平衡門限，則在第二模式期間，在該第一電池的第一電壓與該第二電池的第二電壓之差大于該可充電電池平衡門限之前，發(fā)出一個(gè)預(yù)平衡信號。


圖1所示為一個(gè)由具有多個(gè)可充電電池的電池組供電的電子設(shè)備的簡化框圖，其中該電子設(shè)備具有本發(fā)明的電池監(jiān)控和平衡電路；圖2所示為用于圖1所示電子設(shè)備的監(jiān)控電路的框圖；圖3A所示為用于圖1所示電子設(shè)備的平衡電路的框圖；圖3B所示為從圖3A所示平衡電路中接收一個(gè)預(yù)平衡信號的兩個(gè)電池放電特性的示范性曲線圖；圖4所示為本發(fā)明的一個(gè)示范性電池監(jiān)控和平衡電路的詳細(xì)框圖；圖5所示為用于圖4所示放電網(wǎng)絡(luò)電路的一個(gè)放電電路的示范性電路圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示為一個(gè)由電池組102或一個(gè)DC電源104供電的電子設(shè)備100的簡化框圖。電池組102可包括多個(gè)可充電電池102-1、102-2、102-n。該電池類型可以是本技術(shù)領(lǐng)域中為人所熟知的各類可充電電池，如鋰離子電池、鎳鎘電池、鎳氫電池等等。
如果電子設(shè)備100是一個(gè)筆記本電腦，則該電子設(shè)備將包括該技術(shù)領(lǐng)域?yàn)槿怂熘亩喾N元件(圖1中未示出)。例如，筆記本電腦可包括用于將數(shù)據(jù)輸入筆記本的一個(gè)輸入設(shè)備，用于執(zhí)行指令和控制筆記本操作的一個(gè)中央處理單元(CPU)或處理器(如英特爾公司的奔騰處理器)，和用于從筆記本輸出數(shù)據(jù)的一個(gè)輸出設(shè)備(如LCD或揚(yáng)聲器)。
為給電池組102充電和/或給系統(tǒng)112供電，可將一個(gè)DC電源104連接到設(shè)備100。該DC電源104可以是一個(gè)從壁裝電源插座接收100～240V標(biāo)準(zhǔn)交流電壓并將其轉(zhuǎn)換成DC輸出電壓的AC/DC轉(zhuǎn)換器，也可以是一個(gè)可插入點(diǎn)煙器型插座的DC/DC轉(zhuǎn)換器，如“點(diǎn)煙器”型轉(zhuǎn)換器。圖1所示該DC電源104是與電子設(shè)備100分離開的，但實(shí)際上它也可以安裝在該電子設(shè)備之中。電子設(shè)備100還可以包括一個(gè)供電單元110。通常，該供電單元包括的各種元器件用來在不同的條件下監(jiān)控、控制和引導(dǎo)電能在各個(gè)電源102、104之間傳送，和將電能從電源102、104傳送至電子設(shè)備100中的系統(tǒng)112。
作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，設(shè)備100包括一個(gè)電池監(jiān)控和平衡電路108。為簡明起見，圖上所示監(jiān)控和平衡電路與供電單元110是分離開的，但實(shí)際上該監(jiān)控和平衡電路可以作為其中一部分包括在供電單元110中。該電池監(jiān)控和平衡電路108可分別起到監(jiān)控電路、平衡電路，或者兩者兼有的作用，此后將進(jìn)一步詳述。電池監(jiān)控和平衡電路108將代表每個(gè)電池102-1、102-2、102-n電壓的數(shù)字信號提供給設(shè)備的各種元件，如電池能量監(jiān)測器118。該電池能量監(jiān)測器利用該信號發(fā)出一個(gè)代表電池組102剩余使用壽命的輸出信號。
圖2所示為示范性監(jiān)控電路208的框圖，該監(jiān)控電路作為圖1所示監(jiān)控和平衡電路的監(jiān)控部分。監(jiān)控電路208通常包括一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)220和一個(gè)處理器222。ADC 220接收來自每個(gè)電池102-1、102-2、102-n的模擬電壓信號，并將該模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。處理器222接收該數(shù)字信號，根據(jù)至少其中一個(gè)數(shù)字信號發(fā)出一個(gè)安全報(bào)警信號。
作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，ADC 220可起到“平均”型ADC的作用以“平均”讀取每個(gè)電池102-1、102-2、102-n的電壓，這樣，普通讀取帶來的瞬時(shí)偏差不會對代表模擬信號的數(shù)字信號質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。舉個(gè)例子，這種瞬時(shí)偏差可以是電壓尖脈沖或者其它包括充電電流變化和流經(jīng)電池內(nèi)阻的負(fù)載電流在內(nèi)多種因素引起的快速的電壓波動。
ADC 220可包括一個(gè)或多個(gè)不同類型的ADC而起到平均型ADC的作用。例如，ADC 220可包括一個(gè)單斜率積分ADC，一個(gè)雙斜率積分ADC，或者一個(gè)∑-Δ(sigma-delta)型ADC，這里列舉一些?！?Δ(sigma-delta)型ADC通常包括一個(gè)模擬調(diào)制部分，它以非常高的采樣頻率將輸入模擬信號數(shù)字化。這個(gè)非常高的采樣頻率等于Fs乘以O(shè)SR，其中Fs是奈奎斯特頻率、OSR是過采樣比。這個(gè)過采樣的輸出可以結(jié)合成組，然后求出組的平均數(shù)。如此，代表任意電池102-1、102-2、102-n電壓的模擬信號可以采樣許多次，例如，在某種情況可采樣數(shù)千次。這樣，一些瞬時(shí)偏差的不正確采樣對由平均型ADC 220轉(zhuǎn)換出來的相關(guān)數(shù)字信號的平均信號的影響就很小。
另外，ADC 220的分辨率可以根據(jù)特殊需要而進(jìn)行調(diào)整。例如，處理器222可通過數(shù)據(jù)路徑217指示ADC 220采用期望的分辨率將來自電池102-1、102-2、102-n的電壓的模擬信號轉(zhuǎn)換成相關(guān)的數(shù)字信號。在被測模擬電壓較敏感的情況下，分辨率可調(diào)至相對較高。例如，檢測斷路電壓時(shí)可能需要較高的分辨率。
相反，在被測模擬電壓較不敏感的情況下，分辨率可調(diào)至相對較低。例如，檢測低壓時(shí)可能需要分辨率較低。分辨率越低，完成模擬信號到數(shù)字信號有效轉(zhuǎn)換所用的時(shí)間越短。例如，相對較高的分辨率需要15位數(shù)據(jù)，而相對較低的分辨率只需要10位數(shù)據(jù)。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的，實(shí)際所需的數(shù)據(jù)位數(shù)可以不同，這取決于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的特殊要求和ADC 220的分辨能力。
為達(dá)到期望的分辨率值，ADC 220可以是能夠根據(jù)處理器222發(fā)出的ADC控制信號的指示而調(diào)整分辨率的任何類型ADC。例如，ADC 220可以是如前詳述的∑-Δ(sigma-delta)型ADC。該∑-Δ(sigma-delta)調(diào)制器型ADC可部分根據(jù)OSR調(diào)整分辨率。通常，OSR越高，分辨率也就越高。
ADC 220也可以是逐次逼近型ADC。通常，逐次逼近型ADC概念上僅采用單一比較器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。若來自處理器220的控制信號指示期望N位的分辨率，逐次逼近型ADC將使用N個(gè)比較器操作來達(dá)到N位的分辨率。其他類型的ADC也可用于本發(fā)明的ADC 220來獲得可調(diào)的分辨率。如，單斜率或雙斜率積分型ADC，或是不同類型ADC的組合。
處理器222接收來自ADC 220的代表每個(gè)電池102-1、102-2、102-n電壓的數(shù)字信號，根據(jù)至少其中一個(gè)數(shù)字信號發(fā)出一個(gè)安全報(bào)警信號。該安全報(bào)警信號可以是一個(gè)充電報(bào)警信號或是一個(gè)放電報(bào)警信號。
在DC電源104對電池102充電期間，監(jiān)控每個(gè)電池的電壓值以防發(fā)生過電壓是相當(dāng)重要的。這是由于某些類型的電解可充電電池(如鋰離子電池)如果充電超過其正常門限值易于受損。如果來自ADC 220的數(shù)字信號指示在預(yù)定時(shí)間間隔中至少有一個(gè)電池102-1、102-2、102-n的電壓大于過電壓門限值，處理器222就會發(fā)出一個(gè)充電報(bào)警信號。這時(shí)，一些防護(hù)動作就會被執(zhí)行例如停止充電。另外，在電池組102充電時(shí)，如果來自ADC 220的其中一個(gè)數(shù)字信號指示一個(gè)電池的電壓值大于過電壓門限值，處理器222也會發(fā)出一個(gè)充電報(bào)警信號。
在電池組102放電期間，監(jiān)控電路208利用多個(gè)低電壓門限值防止電池受損，并給相關(guān)電子設(shè)備100的用戶提供適當(dāng)?shù)木妗＠纾?dāng)電池組102放電時(shí)，若來自ADC 220的數(shù)字信號指示在預(yù)定時(shí)間間隔中、至少一個(gè)電池102-1、102-2、102-n的電壓低于低電壓門限值，處理器222就會發(fā)出一個(gè)放電報(bào)警信號。這時(shí)，一些防護(hù)動作就會被執(zhí)行例如停止從該電池組供電。另外，在電池組102放電時(shí)，如果來自ADC 220的其中一個(gè)數(shù)字信號指示一個(gè)電池的電壓值低于低電壓門限值，處理器222也會發(fā)出一個(gè)放電報(bào)警信號。
除了低電壓門限值，處理器222也可采用其他高于低電壓門限值的低電壓門限，從而對即將來臨的潛在低電壓情況發(fā)出預(yù)先通知。例如，若電子設(shè)備100是一筆記本電腦，到達(dá)低壓門限卻沒有給用戶任何提示，這種情況下，用戶可能會丟失大量重要的尚未保存的數(shù)據(jù)。
因此，可以編寫一個(gè)第一低電壓門限值并將其存入系統(tǒng)100中任何可應(yīng)用的存儲器中。當(dāng)處理器222從ADC 220處接收到代表每個(gè)電池電壓的數(shù)字信號時(shí)，處理器222將該電壓與該第一低電壓門限做比較。若其中有一個(gè)電池電壓降至低于第一低電壓門限值，處理器222則通過路徑290給系統(tǒng)100的其他元件發(fā)出一個(gè)適當(dāng)?shù)男盘?。如此，就可以給電子設(shè)備100的用戶提供一個(gè)報(bào)警信息。選取第一低電壓門限可根據(jù)系統(tǒng)100的特殊需求，包括執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)所需的時(shí)間和所需的電能。
例如，若電子設(shè)備100是一筆記本電腦，第一門限電壓可取足夠高，以使在發(fā)出低電能(例如，電池102-1、102-2、102-n中有一個(gè)電池電壓低于第一門限值)通知之后，用戶在附加的時(shí)間期間仍然有足夠的電能和時(shí)間操作筆記本電腦。也可以采用另一個(gè)低于第一門限值的第二門限值提示用戶還有一較短的時(shí)間可供適當(dāng)?shù)牟僮?。例如，若任何一個(gè)電池電壓低于第二門限值，另一報(bào)警信號可用來提示用戶，在到達(dá)低電壓門限并且系統(tǒng)的電池電源被中斷之前，可能所剩時(shí)間僅夠保存和關(guān)閉筆記本電腦。
作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所有的門限值都可由處理器222調(diào)整。例如，根據(jù)采用電池的特定型號，調(diào)整高電壓門限和低電壓門限。高電壓門限值和低電壓門限值可以存儲在設(shè)備中任何種類的電子存儲介質(zhì)中。例如，處理器222可能配置有可存儲該門限值的內(nèi)部寄存器230。
另外，高電壓門限值和低電壓門限值還可根據(jù)其他影響電池充放電性能的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，例如環(huán)境溫度和電池壽命。環(huán)境溫度可通過一個(gè)溫度傳感器292提供給處理器222。
另外，采樣時(shí)間間隔也可以由處理器222調(diào)整。采樣時(shí)間間隔包括所有電池的一次采樣時(shí)間間隔和ADC 220為每個(gè)電池進(jìn)行有效數(shù)字轉(zhuǎn)換的時(shí)間。這就使得在某些情況下，處理器可以對電池進(jìn)行高頻率采樣而在其他情況下，處理器可以對電池進(jìn)行低頻率采樣。例如，在充電期間，高頻率采樣是有利的，而當(dāng)電池組102處于休眠或空閑狀態(tài)下時(shí)，低頻率采樣是有利的。例如，當(dāng)電池組102處于休眠或空閑狀態(tài)時(shí)，采樣時(shí)間間隔可以是每分鐘一次。如此，ADC 220可通過處理器222被置于休眠狀態(tài)，從而在不需要進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)節(jié)省電能。
圖3A所示為用于圖1所示電子設(shè)備的示范性平衡電路308的框圖。通常，平衡電路308包括一個(gè)ADC 320和處理器322，如圖2中詳述的。另外，處理器控制放電網(wǎng)絡(luò)電路340或是控制電荷轉(zhuǎn)移電路342，或者對兩者都進(jìn)行控制，從而平衡電池102-1、102-2、102-n的電壓，下面將進(jìn)一步詳述。
如前所述，處理器322從ADC 320處接收相關(guān)的精確代表每個(gè)電池102-1、102-2、102-n電壓的數(shù)字信號。這樣，處理器322不僅知道哪個(gè)電池電壓最高、哪個(gè)電池電壓最低，而且還知道最高電池電壓與最低電池電壓幅度之差和每個(gè)電池的電壓值。處理器322利用來自ADC 320的信息作出關(guān)于平衡電池的智能判斷，從而實(shí)現(xiàn)精確且快速的電池平衡。
首先，只要最高電壓與最低電壓之差大于某些電池的平衡門限，就可以在任何時(shí)間(在充電模式期間、放電模式期間、甚至是在空閑模式期間)作出平衡電池的判斷。在充電期間，平衡電池可有效地控制電壓較高的電池，使得電壓較低的電池有時(shí)間趕上。由于通常只要其中任何一個(gè)電池達(dá)到最終的充電電壓值，電池充電就會受到限制，而應(yīng)用本發(fā)明的方法就可以避免這一情況的發(fā)生，使得每個(gè)電池都能夠完成充電、達(dá)到最終的電壓值。否則，率先完成充電、達(dá)到最終的電壓值的電池將阻止其他電池完全充電。
處理器322反復(fù)從ADC 320接收每個(gè)電池102-1、102-2、102-n準(zhǔn)確的最新電壓讀數(shù)，一旦檢測到電壓較高的電池與電壓較低的電池之間的電壓差大于預(yù)定的電池平衡門限，處理器就指示放電網(wǎng)絡(luò)電路340執(zhí)行適當(dāng)?shù)姆烹姴僮?，或者指示電荷轉(zhuǎn)移電路342進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾姾赊D(zhuǎn)移。
在某一時(shí)間間隔期間，給一個(gè)或多個(gè)電壓較高的電池提供放電電流就可以平衡電路。該時(shí)間間隔可以重疊并行，這樣多個(gè)電池的放電操作就能在相近的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。另外，兩個(gè)或多個(gè)電池的放電起始時(shí)間實(shí)際上可以相同，從而加速放電進(jìn)程。此外，可以根據(jù)電壓較高的電池與電壓較低的電池之間的電壓差來調(diào)整電池放電電流。如此，與電壓略低于第一電池的第二電池相比，電壓相對較高的第一電池可以提供較大的放電電流進(jìn)行放電。
通常，電壓較高的電池與電壓較低的電池之間的電壓差越大，由放電網(wǎng)絡(luò)電路340提供的放電電流就越大。該放電電流的上限通常受到散熱因素的限制。另外，電壓較高的電池與電壓較低的電池之間的電壓差越小，由放電網(wǎng)絡(luò)電路340提供的放電電流就越小。
平衡電池電壓不僅在對電壓較高的電池進(jìn)行放電時(shí)產(chǎn)生，也可以在將電壓較高的電池的電荷轉(zhuǎn)移到電壓較低的電池上時(shí)產(chǎn)生。這種電荷轉(zhuǎn)移由處理器322控制，處理器322通過給開關(guān)網(wǎng)絡(luò)350發(fā)出適當(dāng)?shù)目刂菩盘?，從而通過電荷轉(zhuǎn)移電路342控制從電壓較高的電池到電壓較低的電池之間的電荷轉(zhuǎn)移。
通過從ADC 320接收數(shù)字信號，處理器322知道電池102-1、102-2、102-n中哪一個(gè)或哪幾個(gè)與其他電池電壓相比電池電壓讀數(shù)較高。這樣，處理器322指示閉合開關(guān)網(wǎng)絡(luò)350中適當(dāng)?shù)拈_關(guān)，這樣電壓較高的一個(gè)或多個(gè)電池就能將一些電荷轉(zhuǎn)移到電荷轉(zhuǎn)移電路342中。處理器322接著進(jìn)一步指示閉合開關(guān)網(wǎng)絡(luò)350中適當(dāng)?shù)拈_關(guān)，將電荷轉(zhuǎn)移電路342中的電荷轉(zhuǎn)移到電壓較低的電池。當(dāng)處理器322指示該進(jìn)程停止時(shí)，則電荷轉(zhuǎn)移進(jìn)程就會停止，例如，當(dāng)處理器得知在適當(dāng)?shù)碾姵亻g已達(dá)到適當(dāng)?shù)钠胶怆妷褐怠?br> 處理器322也可以給放電網(wǎng)絡(luò)電路340或電荷轉(zhuǎn)移電路342發(fā)出一個(gè)預(yù)平衡信號，用于在不平衡的情況發(fā)生之前啟動平衡進(jìn)程。例如，處理器322掌握著每個(gè)電池的電壓信息(以數(shù)字形式)并知道電池電壓的歷史信息，一次或多次充放電循環(huán)結(jié)束后，如果處理器322發(fā)現(xiàn)某個(gè)特定的電池總是不平衡，比如某個(gè)電池接近放電結(jié)束時(shí)電壓較低，則處理器在電壓差可被察覺之前就啟動平衡進(jìn)程。
例如，圖3B所示為21℃時(shí)鋰離子電池的容量(Ah)與電池電壓關(guān)系的示范性曲線圖，圖中示出了示范性電池A 303和電池B 305。如圖所示，直到接近放電結(jié)束、接近電壓轉(zhuǎn)折點(diǎn)307處，電池A與電池B的電壓差才開始變得明顯。若是平衡進(jìn)程等到電壓差變得明顯時(shí)才開始，那么執(zhí)行平衡進(jìn)程的時(shí)間就會很短。然而，如果處理器322從先前至少一次放電循環(huán)中得知，接近放電結(jié)束時(shí)電池A的電壓通常比電池B的電壓低，處理器322就可以在此次放電循環(huán)中及早啟動平衡進(jìn)程，而不是等到電壓差變得明顯時(shí)才開始啟動。例如，處理器可以指示將電荷從電池B和/或其他電池轉(zhuǎn)移到電荷轉(zhuǎn)移電路342，然后在放電模式早期轉(zhuǎn)移到電池A。這樣，電池A與電池B就可以保持平衡，在接近放電循環(huán)結(jié)束時(shí)，電池A與電池B之間就不會存在明顯的電壓差。
圖4所示為一個(gè)示范性的監(jiān)控和平衡電路408。電池監(jiān)控和平衡電路408包括圖2所示監(jiān)控電路208的功能和圖3所示平衡電路308的功能。通常，電路408可以包括一個(gè)ADC 420，一個(gè)處理器422，一個(gè)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)控制電路451，一個(gè)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)450，一個(gè)放電網(wǎng)絡(luò)電路440，一個(gè)驅(qū)動電路427和一個(gè)保護(hù)電路429。
電池組中每個(gè)電池各自的模擬電池電壓都可以通過開關(guān)網(wǎng)絡(luò)450直接采樣。采樣得到的模擬信號由ADC 420轉(zhuǎn)換成相關(guān)的數(shù)字信號。例如，當(dāng)采樣第一電池402-1時(shí)，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)450中的開關(guān)450a和450c閉合，同時(shí)其他開關(guān)保持?jǐn)嚅_。如此，第一電池402-1的正極通過開關(guān)450a連接到ADC 420輸入端正極，第一電池402-1的負(fù)極通過開關(guān)450c連接到ADC 420輸入端負(fù)極。開關(guān)網(wǎng)絡(luò)450中的所有開關(guān)都保持各自的位置，直到給定轉(zhuǎn)換時(shí)間過后、ADC 420完成對第一電池402-1的模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換。
類似的，第二電池402-2(通過閉合開關(guān)450b和450e并且開關(guān)網(wǎng)絡(luò)450中其他開關(guān)斷開)，第三電池402-3(通過閉合開關(guān)450d和450g并且開關(guān)網(wǎng)絡(luò)450中其他開關(guān)斷開)，第四電池402-4(通過閉合開關(guān)450f和450i并且開關(guān)網(wǎng)絡(luò)450中其他開關(guān)斷開)，以相同的方式直接與ADC 420相連，從而直接采樣電池402-2、402-3和402-4。
電荷轉(zhuǎn)移電路442可包括一個(gè)儲能元件，如，變壓器、電感線圈或電容。在示意的實(shí)施例中，采用電容443作為儲能元件。電池電荷的轉(zhuǎn)移由處理器422來控制，通過開關(guān)網(wǎng)絡(luò)450中適當(dāng)?shù)拈_關(guān)450a-450g切換，來自電壓較高的電池的電荷被暫時(shí)存儲在電容443中。接著，這些電荷又通過開關(guān)網(wǎng)絡(luò)中適當(dāng)?shù)拈_關(guān)切換被傳送至電壓較低的電池中。處理器422通過開關(guān)網(wǎng)絡(luò)控制電路451控制開關(guān)網(wǎng)絡(luò)450。
本發(fā)明的ADC 420可以用于校準(zhǔn)每個(gè)獨(dú)立電池402-1、402-2、402-3和402-4，從而補(bǔ)償任何偏差。該偏差可由許多因素造成，例如，不同的電壓梯度和不同ADC電池通道中的切換電荷注入。舉個(gè)例子，校準(zhǔn)第一電池402-1時(shí)，開關(guān)450b和450c閉合且其他開關(guān)斷開。如此，ADC 420的輸入端與第一電池402-1的虛地相連。ADC 420將該模擬信號轉(zhuǎn)換成相關(guān)的第一數(shù)字偏移信號。該第一數(shù)字偏移信號接著被存儲在任何可使用的存儲裝置中。
類似的，為校準(zhǔn)第二電池402-2，應(yīng)閉合開關(guān)450d和450e。為校準(zhǔn)第三電池402-3，應(yīng)閉合開關(guān)450f和450g。最后，為校準(zhǔn)第四電池402-4，應(yīng)閉合開關(guān)450h和450i。這樣就可以得到并存儲與電池402-1、402-2、402-3、402-4相關(guān)的四個(gè)偏移量。之后，當(dāng)ADC 420轉(zhuǎn)換相關(guān)電池的模擬信號時(shí)，處理器422可以通過減去存儲的相關(guān)電池的相關(guān)偏移值而獲取無偏移的數(shù)據(jù)。如此，對來自每個(gè)電池的模擬信號的精確測量得以進(jìn)一步提升。
保護(hù)電路429可以并入電池平衡和監(jiān)控電路408，以便監(jiān)控流進(jìn)電池組402的電流(充電模式)或從電池組402中流出的電流(放電模式)，并在各種電源的危急情況下(如，過電流或短路情況)，給處理器422發(fā)出警報(bào)，告知處理器該情況，以便采取防范措施。例如，可以將一個(gè)電流傳感元件(如感流電阻491)與電池組402相連，用于在電流值變化時(shí)，給保護(hù)電路429提供一個(gè)代表流入或流出電池組電流值的信號。若該電流值大于一個(gè)第一電流門限，(例如，感流電阻491上的壓降大于第一電流門限值乘以感流電阻的阻值)，則保護(hù)電路429通過數(shù)據(jù)路徑437給處理器422發(fā)出一個(gè)過電流報(bào)警信號。
該電流值可以大于一個(gè)第二電流門限，其中第二電流門限大于第一電流門限。這種情況下，(例如，感流電阻491上的壓降大于第二電流門限值乘以感流電阻的阻值)，則保護(hù)電路429通過數(shù)據(jù)路徑439給處理器提供一個(gè)短路報(bào)警信號。
處理器422響應(yīng)來自保護(hù)電路429的報(bào)警信號，作出判斷并發(fā)出適當(dāng)?shù)目刂菩盘栆圆扇∵m當(dāng)?shù)碾娫幢Ｗo(hù)措施。處理器422可以給驅(qū)動電路427發(fā)出一個(gè)適當(dāng)?shù)目刂菩盘?，從而打開放電開關(guān)Q1。另外，處理器422可以通過數(shù)據(jù)路徑490給主機(jī)元件發(fā)出一個(gè)信號，這樣，一些另外的元件(如，電源管理單元)就能采取任何所需的正確措施，確保電源的安全。
放電網(wǎng)絡(luò)電路440包括多個(gè)放電電路440-1、440-2、440-3和440-4，為每個(gè)相關(guān)電池402-1、402-2、402-3、402-4提供可調(diào)整的放電電流。
圖5所示為一個(gè)示范性放電電路500。如前所述，放電電路響應(yīng)一個(gè)來自處理器422的數(shù)字控制信號，從而控制來自相關(guān)電池402-1、402-2、402-3、402-4的放電電流。放電電路500包括多個(gè)開關(guān)S0、S1、SN和相關(guān)的多個(gè)電阻R、R/2、R/N。作為一個(gè)實(shí)施例，這些開關(guān)可以是具有從處理器422接收數(shù)字控制信號的控制終端或柵極引出線的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)型晶體管。來自處理器422的N位數(shù)字控制信號指示開關(guān)S0、S1、SN的通斷，從而將不同阻值的電阻R、R/2、R/N接入電路與相關(guān)的電池402-1、402-2、402-3、402-4并聯(lián)。
若期望得到較大的放電電流，來自處理器422的N位數(shù)字控制信號指示某個(gè)開關(guān)(如，開關(guān)SN)切斷某一小阻值電阻的連接(如，與相關(guān)電池并聯(lián)的電阻R/N)。如此，得到的較大放電電流就能迅速降低電壓較高的電池上的電壓。若期望相對較小的放電電流，來自處理器422的N位數(shù)字控制信號指示某個(gè)開關(guān)(如，開關(guān)S1)切斷某一大阻值電阻的連接(如，與相關(guān)電池并聯(lián)的電阻R)。如此，得到的較小放電電流就能更緩慢地降低電壓較高的電池上的電壓。
來自處理器422的電池放電控制信號也可以提供給電池能量監(jiān)測器，以便給電池能量監(jiān)測器提供準(zhǔn)確的電池放電信息。例如，提供給電池放電電路440-1、440-2、440-3、440-4的N位控制信號就可以提供給相關(guān)的電池能量監(jiān)測器。這樣，電池能量監(jiān)測器也就能知道哪個(gè)電池402-1、402-2、402-3、402-4正在放電以及每個(gè)電池相關(guān)的放電電流。因此，在計(jì)算充電容量時(shí)考慮放電電流，電池能量監(jiān)測器就能作出更可靠的計(jì)算，從而判定電池剩余壽命。
在此所述的實(shí)施例只是采用本發(fā)明的其中幾個(gè)，本發(fā)明并不受限于此。顯而易見，還存在其它本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的并不脫離本發(fā)明精神和范圍的實(shí)施例。這些也是本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一個(gè)平衡電路包括一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC，該ADC接收來自多個(gè)電池中每個(gè)電池的模擬電壓信號并將所述每個(gè)模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成代表每個(gè)所述電池電壓的數(shù)字電壓信號；一個(gè)處理器，該處理器接收每個(gè)所述數(shù)字信號，如果至少有兩個(gè)代表一個(gè)第一電池的第一電壓與一個(gè)第二電池的第二電壓的所述數(shù)字信號之差大于一個(gè)電池平衡門限，則該處理器發(fā)出一個(gè)平衡信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡電路，其特征在于所述平衡電路進(jìn)一步包括一個(gè)接收所述平衡信號，響應(yīng)所述平衡信號給所述多個(gè)電池中的任意一個(gè)電池提供放電電流的放電網(wǎng)絡(luò)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平衡電路，其特征在于所述放電網(wǎng)絡(luò)電路在所述第二電池的第二電壓大于所述第一電池的第一電壓時(shí)給所述第二電池提供一個(gè)第一放電電流，所述放電網(wǎng)絡(luò)電路在第一時(shí)間間隔應(yīng)用所述第一放電電流將所述第二電壓值降至實(shí)際上等于第一電壓的電壓值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平衡電路，其特征在于一個(gè)第三電池有一個(gè)第三電壓，所述第三電壓大于所述第一電壓，所述第三電壓大于所述第二電壓，所述放電網(wǎng)絡(luò)電路在一個(gè)第二時(shí)間間隔將所述第一放電電流應(yīng)用在所述第三電池，從而將所述第三電壓值降至實(shí)際上等于第一電壓的電壓值，其中所述第一時(shí)間間隔與第二時(shí)間間隔至少有一部分重疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平衡電路，所述第一時(shí)間間隔有第一起始時(shí)間，所述第二時(shí)間間隔有第二起始時(shí)間，其特征在于所述第一起始時(shí)間實(shí)際上等于所述第二起始時(shí)間并且所述第二時(shí)間間隔比所述第一時(shí)間間隔長。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平衡電路，其特征在于所述放電網(wǎng)絡(luò)電路提供的所述放電電流可以通過響應(yīng)來自處理器的所述平衡信號而被調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的平衡電路，其特征在于一個(gè)第三電池有一個(gè)第三電壓，其中所述第二電壓大于所述第一電壓且差值為第一差值，所述第三電壓大于所述第一電壓且差值為第二差值，所述第二差值大于所述第一差值，其中所述放電網(wǎng)絡(luò)電路將一個(gè)第一放電電流提供給所述第二電池、將一個(gè)第二放電電流提供給所述第三電池，所述第二放電電流比所述第一放電電流大。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的平衡電路，其特征在于所述放電網(wǎng)絡(luò)電路包括與多個(gè)電池中每個(gè)電池相關(guān)的多個(gè)放電電路，所述多個(gè)放電電路中至少一個(gè)放電電路包括一個(gè)具有連接在所述第一開關(guān)接線端的一個(gè)第一電阻元件的第一開關(guān)，所述第一電阻元件有一個(gè)第一電阻值；一個(gè)具有連接在所述第二開關(guān)接線端的一個(gè)第二電阻元件的一個(gè)第二開關(guān)，所述第二電阻元件有一個(gè)第二電阻值，所述第二電阻值小于所述第一電阻值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的平衡電路，其特征在于若所述第一開關(guān)導(dǎo)通并且所述第二開關(guān)斷開，則將一個(gè)第一放電電流提供給一個(gè)相關(guān)電池，若所述第一開關(guān)斷開并且所述第二開關(guān)導(dǎo)通，則將一個(gè)第二放電電流提供給所述相關(guān)電池，其中所述第二放電電流大于所述第一放電電流。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡電路，其特征在于所述平衡信號被發(fā)送至一個(gè)電荷轉(zhuǎn)移電路，該電荷轉(zhuǎn)移電路響應(yīng)所述平衡信號，轉(zhuǎn)移所述多個(gè)電池間的電荷。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的平衡電路，其特征在于所述電荷轉(zhuǎn)移電路在所述第二電壓大于所述第一電壓時(shí)，將所述第二電池的電荷轉(zhuǎn)移到所述第一電池。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的平衡電路，其特征在于所述電荷轉(zhuǎn)移電路包括一個(gè)儲能元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的平衡電路，其特征在于所述電荷轉(zhuǎn)移電路包括一個(gè)電容器。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的平衡電路，其特征在于所述平衡電路進(jìn)一步包括一個(gè)連接所述電池組和所述ADC的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，所述處理器控制所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)將所述第二電池連接到所述儲能元件，從而將電荷從所述第二電池轉(zhuǎn)移到所述儲能元件，所述處理器控制所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)將所述第一電池連接到所述儲能元件，從而將所述電荷從所述儲能元件轉(zhuǎn)移到所述第一電池。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的平衡電路，其特征在于一個(gè)第三電池有一個(gè)第三電壓，所述第三電壓大于所述第一電壓，并且其中所述電荷轉(zhuǎn)移電路將來自所述第三電池的電荷和所述第二電池的電荷轉(zhuǎn)移到所述第一電池。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡電路，其特征在于所述平衡信號是在所述電源處在放電模式下發(fā)出的。
17.可由電池組驅(qū)動并且具有多個(gè)電池的電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括一個(gè)平衡電路，所述平衡電路包括一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC，該ADC接收來自多個(gè)電池中每個(gè)電池的模擬電壓信號并將所述每個(gè)模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成代表每個(gè)所述電池電壓的數(shù)字電壓信號；一個(gè)處理器，該處理器接收每個(gè)所述數(shù)字信號，如果至少有兩個(gè)代表一個(gè)第一電池的第一電壓與一個(gè)第二電池的第二電壓的所述數(shù)字信號之差大于一個(gè)電池平衡門限，則該處理器發(fā)出一個(gè)平衡信號。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子設(shè)備，其特征在于所述電子設(shè)備進(jìn)一步包括一個(gè)接收所述平衡信號并且給所述多個(gè)電池中的每個(gè)電池提供放電電流、以響應(yīng)所述平衡信號的放電網(wǎng)絡(luò)電路。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電子設(shè)備，其特征在于所述放電網(wǎng)絡(luò)電路在所述第二電池的第二電壓大于所述第一電池的第一電壓時(shí)給所述第二電池提供一個(gè)第一放電電流，所述放電網(wǎng)絡(luò)電路在第一時(shí)間間隔應(yīng)用所述第一放電電流將所述第二電壓值降至實(shí)際上等于第一電壓的電壓值。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電子設(shè)備，其特征在于一個(gè)第三電池有一個(gè)第三電壓，所述第三電壓大于所述第一電壓，所述第三電壓大于所述第二電壓，所述放電網(wǎng)絡(luò)電路在一個(gè)第二時(shí)間間隔將所述第一放電電流應(yīng)用在所述第三電池，從而將所述第三電壓值降至實(shí)際上等于第一電壓的電壓值，其中所述第一時(shí)間間隔與第二時(shí)間間隔至少有一部分重疊。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電子設(shè)備，所述第一時(shí)間間隔有第一起始時(shí)間，所述第二時(shí)間間隔有第二起始時(shí)間，其特征在于所述第一起始時(shí)間實(shí)際上等于所述第二起始時(shí)間并且所述第二時(shí)間間隔比所述第一時(shí)間間隔長。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電子設(shè)備，其特征在于所述放電網(wǎng)絡(luò)電路提供的所述放電電流可以通過響應(yīng)來自處理器的所述平衡信號而被調(diào)整。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電子設(shè)備，其特征在于一個(gè)第三電池有一個(gè)第三電壓，其中所述第二電壓大于所述第一電壓且差值為第一差值，所述第三電壓大于所述第一電壓且差值為第二差值，其中所述第二差值大于所述第一差值，其中所述放電網(wǎng)絡(luò)電路將一個(gè)第一放電電流提供給所述第二電池，將一個(gè)第二放電電流提供給所述第三電池，所述第二放電電流比所述第一放電電流大。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電子設(shè)備，其特征在于所述放電網(wǎng)絡(luò)電路包括與多個(gè)電池中每個(gè)電池相關(guān)的多個(gè)放電電路，所述多個(gè)放電電路中至少一個(gè)放電電路包括一個(gè)具有連接在所述第一開關(guān)接線端的一個(gè)第一電阻元件的第一開關(guān)，所述第一電阻元件有第一電阻值；和一個(gè)具有連接在所述第二開關(guān)接線端的一個(gè)第二電阻元件的第二開關(guān)，所述第二電阻元件有第二電阻值，所述第二電阻值小于所述第一電阻值。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電子設(shè)備，其特征在于若所述第一開關(guān)導(dǎo)通并且所述第二開關(guān)斷開，則將一個(gè)第一放電電流提供給一個(gè)相關(guān)電池，若所述第一開關(guān)斷開并且所述第二開關(guān)導(dǎo)通，則將一個(gè)第二放電電流提供給所述相關(guān)電池，其中所述第二放電電流大于所述第一放電電流。
26.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子設(shè)備，其特征在于所述電子設(shè)備進(jìn)一步包括一個(gè)用于響應(yīng)所述平衡信號，轉(zhuǎn)移所述多個(gè)電池間電荷的電荷轉(zhuǎn)移電路。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的電子設(shè)備，其特征在于所述電荷轉(zhuǎn)移電路在所述第二電壓大于所述第一電壓時(shí)，將所述第二電池的電荷轉(zhuǎn)移到所述第一電池。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的電子設(shè)備，其特征在于所述電荷轉(zhuǎn)移電路包括一個(gè)儲能元件。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的電子設(shè)備，其特征在于所述電荷轉(zhuǎn)移電路包括一個(gè)電容器。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的電子設(shè)備，其特征在于所述平衡電路進(jìn)一步包括一個(gè)連接所述電池組和所述ADC的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，所述處理器控制所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)將所述第二電池連接到所述儲能元件，從而將電荷從所述第二電池轉(zhuǎn)移到所述儲能元件，所述處理器控制所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)將所述第一電池連接到所述儲能元件，從而將所述電荷從所述儲能元件轉(zhuǎn)移到所述第一電池。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的電子設(shè)備，其特征在于一個(gè)第三電池有一個(gè)第三電壓，所述第三電壓大于所述第一電壓，并且其中所述電荷轉(zhuǎn)移電路將來自所述第三電池的電荷和所述第二電池的電荷轉(zhuǎn)移到所述第一電池。
32.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子設(shè)備，其特征在于所述平衡信號是在所述電池處在放電模式下發(fā)出的。
33.一個(gè)平衡電路包括一個(gè)接收來自多個(gè)電池中每個(gè)電池的模擬電壓信號并將所述每個(gè)模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成代表每個(gè)所述電池電壓的數(shù)字電壓信號的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC；一個(gè)處理器，該處理器接收所述每個(gè)數(shù)字信號，若在一個(gè)第一模式期間一個(gè)第一電池的第一電壓與一個(gè)第二電池的第二電壓存在電壓差，則在一個(gè)第二模式期間，在該電壓差大于電池平衡門限之前，發(fā)出一個(gè)預(yù)平衡信號。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的平衡電路，其特征在于所述第一模式是所述電池組的一個(gè)第一放電模式，所述第二模式是所述電池組的一個(gè)第二放電模式。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的平衡電路，其特征在于所述第一模式是所述電池組的一個(gè)第一充電模式，所述第二模式是所述電池組的一個(gè)第二充電模式。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的平衡電路，其特征在于所述預(yù)平衡信號被發(fā)送至一個(gè)電荷轉(zhuǎn)移電路，該電荷轉(zhuǎn)移電路響應(yīng)所述預(yù)平衡信號，在所述多個(gè)電池間轉(zhuǎn)移電荷。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的平衡電路，其特征在于所述電荷轉(zhuǎn)移電路在第一模式期間所述第二電壓大于所述第一電壓時(shí)，將來自所述第二電池的電荷轉(zhuǎn)移到所述第一電池。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的平衡電路，其特征在于所述電荷轉(zhuǎn)移電路包括一個(gè)儲能元件。
39.一種平衡電池組中多個(gè)電池電壓的方法，所述方法包括步驟將來自一個(gè)第一電池的第一模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成代表所述第一模擬電壓信號的第一數(shù)字信號；將來自一個(gè)第二電池的第二模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成代表所述第二模擬電壓信號的第二數(shù)字信號；判定所述第一電壓值與所述第二電壓值之差；將所述電壓差與電池平衡門限比較；若所述電壓差大于所述電池門限，則發(fā)出一個(gè)平衡信號。
40.一種預(yù)平衡電池組中多個(gè)電池電壓的方法，所述方法包括步驟將來自一個(gè)第一電池的第一模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成代表所述第一模擬電壓信號的第一數(shù)字信號；將來自一個(gè)第二電池的第二模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成代表所述第二模擬電壓信號的第二數(shù)字信號；判定所述第一電壓值與所述第二電壓值之差；將所述電壓差與電池平衡門限比較；若在一個(gè)第一時(shí)間期間所述電壓差超過電池平衡門限，則在一個(gè)第二時(shí)間期間，在所述第一電壓與所述第二電壓之差超過電池平衡門限之前，發(fā)出一個(gè)預(yù)平衡信號。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于所述第一時(shí)間期間是所述電池組的一個(gè)第一放電模式，所述第二時(shí)間期間是所述電池組的一個(gè)第二放電模式。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于所述第一時(shí)間期間是所述電池組的一個(gè)第一充電模式，所述第二時(shí)間期間是所述電池組的一個(gè)第二充電模式。
全文摘要
準(zhǔn)確監(jiān)控來自電池組的多個(gè)電池中每個(gè)電池電壓的監(jiān)控電路包括一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)和一個(gè)處理器。ADC接收來自多個(gè)電池中每個(gè)電池的模擬電壓信號并將每個(gè)模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)確代表每個(gè)電池電壓的數(shù)字電壓信號。處理器接收該數(shù)字信號并且根據(jù)其中至少一個(gè)信號提供一安全警報(bào)信號。ADC的分辨率是可調(diào)的。若至少其中兩個(gè)數(shù)字信號表明兩個(gè)電池的電壓差大于電池平衡門限，平衡電路則提供一個(gè)平衡信號。并且本發(fā)明提供了包括該監(jiān)控電路和平衡電路的電子設(shè)備。本發(fā)明還提供了多種方法。
文檔編號H02J7/34GK101060253SQ20071010100
公開日2007年10月24日 申請日期2004年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月19日
發(fā)明者劉柳勝, 栗國星 申請人:美國凹凸微系有限公司