[发明专利]带有智能低电压控制电路的电池单元均衡的系统和方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种用于电池单元均衡的电路，尤其是关于一种用于在充电过程中对多个电池单元或多节串联电池进行均衡的电路及方法。

背景技术

现有技术图1阐述了一种现有的用于均衡电池22中的电池单元的典型系统。此系统包括了一个用于各电池单元21的与电阻23相联接的继电器24，以及一个用于电池22的电压监控电路25。电压监控电路25监控每个电池单元21上的电压。如果电池22中某个电池单元21的电压高于其他电池单元，将开启继电器24以释放相应电池单元21的电量。当电池单元21处于均衡状态时，继电器24将被关闭。然而，继电器消耗了大量能量并且其开关速率较低，尤其是与其它器件相比，继电器的体积较大，需要占用较多地PCB板空间。

选择方法之一是采用能量开关代替继电器以均衡电池单元。然而，此解决方法需要更多复杂的高电压控制电路，从而需要更大的芯片面积，尤其是对于多个电池单元进行电压均衡。此外，此解决方法采用一种固定的控制模式，将不能进行灵活的电池单元均衡控制。

现有技术图2阐述了另一种用于均衡锂离子电池组10的电池单元电压的系统。用于每个电池单元10-1、10-2和10-3的电池单元均衡电路包括一个电阻20，一个晶体管22和一个控制电路24。电阻20和晶体管22串联连接，他们的引脚分别与电池单元10-1、10-2和10-3的两端相连。每个控制电路24控制晶体管22的导通状态。这样即可实现电池单元10-1、10-2和10-3的两端通过电阻22进行短路放电。

现有技术图3阐述了控制电路24的详细电路结构。控制电路24包括一个振荡电路30，一个比较器26，2个分别连接相应的电池单元10-1、10-2和10-3的正负极的输入引脚28和32，以及1个与相应的晶体管22的栅极相联接的输出引脚34。

振荡器30生成一个振荡于预定电压范围的锯齿波电压。振荡器30将输出一个等于锯齿波电压和引脚32(电池单元10-1、10-2或10-3的负极)电压值总和的电压。比较器26用于比较引脚28(电池单元10-1、10-2或10-3的正极)的电压值和振荡器30的输出电压值的大小，并输出一个比较信号以表示电池单元10-1、10-2或10-3上的电压值是否超过了振荡器30的预定电压范围。若电池单元10-1、10-2或10-3上的电压值超过了振荡器30的预定电压范围，来自比较器26的控制输出34，作为一种脉宽调制信号，将开启对应的晶体管22从而导通旁路电流。

然而，前述现有技术图3中的均衡模式由设定于振荡器的预定电压范围所确定。因此，这个现有方法缺乏灵活性以适应不同种类的电池的预定电压范围。此外，在现有技术图3中，需要昂贵的高精度比较器以实现良好的电池单元均衡。

发明内容

本发明提供了一个在充电时均衡电池单元的系统和方法。依照本发明的一个实施例，一个电池单元均衡系统包括含多个电池单元；包括一组个用于各电池单元的外部旁路通道；包括一组个用于各电池单元的内部旁路通道；包括一个用于为各电池单元接收使能信号的输入引脚；包括一个用于为各电池单元接收选择信号的输入引脚；并且包括以及一个用于产生配置信号的电池均衡单元，以导通各电池单元的外部旁路通道或内部旁路通道。使能信号用于为各电池单元导通旁路电流，选择信号用于选择外部旁路通道或内部旁路通道。电池均衡单元用于接收来自输入引脚的信号，并且产生一个配置信号以控制外部旁路通道或内部旁路通道的导通状态。

附图说明

以下附图中类似标号表示类似组件，后文具体实施方式结合以下附图进行，将使得本发明之特性和优点显而易见。

图1为一种依照现有技术进行电池均衡的系统的方块图。

图2为一种依照现有技术进行锂离子电池均衡的系统的方决图

图3为一种图2中控制电路的详细电路构造图

图4所示为一个本发明实施例的系统方块图，该系统通过采用低电压电池均衡单元以均衡锂离子电池单元。

图5所示为图4中低电压电池均衡单元的一个详细电路结构图。

图6所示为一个本发明实施例的具有过电压保护的M-stage选择电路的电路图。

图7所示为本发明一个实施例的另一种系统方块图，该系统通过采用低电压电池均衡单元以均衡锂离子电池单元。

图8所示为图7中低电压电池均衡单元的一种详细电路结构图。

图9所示为一个本发明实施例的采用电池单元均衡系统的示例性监控和均衡系统的方块图。

具体实施方式