[发明专利]用于电池包的电池管理系统及方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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1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：OV)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。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种用于电池包的电池管理系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。