[发明专利]电池监控和平衡电路

说明书

技术领域

本发明涉及一个电池监控和平衡电路，特别是一个直接把模拟电池电压电平数字化为相应的数字信号，并使用所述数字信号产生智能保护和平衡指令的电池监控和平衡电路。

背景技术

多单元可充电电池因其电压输出较高以及容量较大而被广泛应用。包括诸如笔记本电脑、便携式电话和个人数字助理等等电子设备上都会用到，当然也不限于此。某些种类的可充电电池(例如，锂离子电池)，若充电到大大高于其正常充电范围或放电到低于其正常充电范围时，则非常危险。因此，典型的监控和保护电路采用开关网络，将电压负荷转移到一个电容上。这样，所述电容电压就代表了所述可充电电池的电压，它可能被提供给多个比较器，与各种门限电平(如高电平门限和低电平门限)做比较。

这种方案有一些缺点。

第一，所述电路测量的电压不准确。举个例子，如果流经个别电池单元上的电流不恒定、或是由于电池内阻或其他因素导致电池电压波动，抽样电压就不能正确指示电池电压。这样，基于这种错误的测量方法就会得出不正确的测量结果。

第二，门限电平(如高电平门限或低电平门限)不易调整。这是由于电池包类型不同，要求的高电平门限或低电平门限也不同，而相同类型的电池包采用了不同的制造方法，要求的高电平门限和低电平门限也会不同。例如，对于同一类型的电池包，一种制造方法需要3.0V的低电压门限，而另一种制造方法则需要2.5V的高电压门限。

第三，当一个电池包中的电池不平衡时(如，经过多次充放电循环后)，虽然可采用常规的放电方法来平衡电池，然而，仅当电池在充电中接近完全充电时，才能作出放电判断。而为了避免过量发热，放电电流通常有限，因此，放电需要一定时间间隔。若不止一个电池需要放电，在一个充电周期内就没有足够时间完成所述放电任务。

因此，本领域需要一种能克服现有技术中以上缺点和其他缺点的监控和平衡电路。

发明内容

本发明提供一种监控电路，用来监控一个电池包中的多个电池单元。所述监控电路包括多个温度感应器、模/数转换器(ADC)以及处理器。其中：温度感应器用来感应所述的多个电池单元的温度，并发出多个相应的模拟温度电压信号；模/数转换器(ADC)用来接收所述的多个模拟温度电压信号，并把所述的每个模拟温度电压信号转换成相应的独立数字信号；当所述的独立数字信号超出一个预设范围时，所述处理器产生一个警报信号。

本发明还提供一种监控电路，所述监控电路包括一个电流感应器，其连接到所述电池包，用来感应与所述电池包有关的电流值，当所述的电流值大于一个过电流门限值时，所述的处理器产生所述的警报信号。其中，所述的预设范围由一个可调节的过温度门限值和一个低温度门限值所限定。

本发明还提供一种监控电路，所述监控电路包括一个ADC用来接收来自所述多个电池单元的多个电池电压模拟信号，并输出多个相应的电池电压数字信号，当所述的多个电池电压数字信号中的某一信号超出一个预设的电压范围时，所述的处理器产生所述的警报信号。其中，所述的预设电压范围由一个过电压门限值和一个低电压门限值所限定，当所述的警报信号产生时，一个预设的迟滞值会减小所述的过电压门限值，所述的预设迟滞值与所述的电池包电流有关，且所述低电压门限值也是可以调节的。

本发明还提供一种监控电路，所述监控电路包括一个开关网络，所述开关网络包括多个由前述处理器控制的开关，以把所述多个电池单元分别连接到所述ADC，并且所述ADC有一个正极输入终端和一个负极输入终端，其中所述的正极输入终端和所述的负极输入终端连接到所述多个电池单元中某一个电池单元的虚拟接地端，产生一个偏移信号以校准所述ADC。

本发明还提供一种电子设备，其利用多个电池单元组成的电池包驱动负载，所述电子设备包括：多个温度感应器，用来感应所述多个电池单元的温度，并输出多个相应的模拟温度电压信号；一个模/数转换器(ADC)，用来接收所述多个模拟温度电压信号，并把所述的各个模拟温度电压信号转换成独立的数字信号；一个处理器，当所述的独立数字信号超出一个预设范围时，产生一个警报信号以终止所述电池的充电或放电过程。

附图说明

本发明可以参照如下附图理解。

图1所示为本发明的一个具体实施例的一个由具有多个可充电电池单元的电池包供电的电子设备的简化框图，其中所述电子设备具有本发明的电池监控和平衡电路；

图2所示为本发明的一个具体实施例的用于图1所示电子设备的监控电路的框图；

图3A所示为本发明的一个具体实施例的用于图1所示电子设备的平衡电路的框图；