电池模块、电流平衡方法以及电路技术

本发明专利技术提供了一种电池模块、电流平衡方法以及电路。所述电流平衡方法包括：用第一消耗电流来操作电池模块的第一控制单元，其中，电池模块还包括多个电池模组和多个对应的控制电路；用第二消耗电流来操作电池模块的第二控制单元；生成表示第一消耗电流与第二消耗电流之差的检测信号；基于检测信号生成补偿电流；以及重复生成检测信号和基于检测信号生成补偿电流的步骤直至电池模块进入平衡工作状态，其中，在平衡工作状态下没有电流流经电池模组与对应的控制电路之间的多个路径。采用本发明专利技术的技术能够使多个控制电路消耗相同的总电流，确保没有非期望的电流流经电池模组和对应的控制电路之间的多个路径。

【技术实现步骤摘要】
电池模块、电流平衡方法以及电路
本专利技术涉及电池领域，特别是涉及一种电池模块、电流平衡方法以及电路。
技术介绍
电池包通常包含多个串联的电池单元来向电子设备（例如，电动车、便携式计算机、数码相机等）供电。电池包通常配备有多个控制电路来监测每个电池单元的状态用于容量计算和电池单元保护。图1所示为现有技术的电池管理系统100的结构示意图。如图所示，电池管理系统100包含电池包102，在电池组102中，电池模组104、106、以及108串联，其中每个电池模组进一步包括多个电池单元。电池管理系统100包含控制电路114、116、以及118用于分别管理电池模组104、106、以及108。控制电路114和116通过第一路径125耦合到电池模组104和106。控制电路116和118通过第二路径127耦合到电池模组106和108。如果不同的控制电路消耗不同量的电流，则将会有非期望的电流流经第一路径125和第二路径127，这可能导致电池模组之间的失衡并且可能缩短电池包寿命。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种电池模块、电流平衡方法以及电路，能够使控制电路消耗相同的总电流，没有不希望的电流流经电池和控制电路之间的路径。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种电池模块，该电池模块包含：包括多个电池模组的电池包和对应于所述多个电池模组的多个控制电路，其中，每个控制电路进一步包括：控制单元，用于管理对应的电池模组，该控制单元由对应的消耗电流来操作；以及补偿单元，耦合到控制单元，用于生成对应的补偿电流，以使对应的消耗电流和对应的补偿电流的总和等于目标总电流，其中，多个控制电路至少包括第一控制电路和第二控制电路，第一控制电路包括用第一消耗电流来操作的第一控制单元，第二控制电路包括用第二消耗电流来操作的第二控制单元，第一控制电路基于第一消耗电流和第二消耗电流的比较结果生成第一补偿电流，第二控制电路基于第一消耗电流和第二消耗电流的比较结果生成第二补偿电流。本专利技术还提供了一种电流平衡方法，该电流平衡方法至少包括以下步骤：用第一消耗电流来操作电池模块的第一控制单元，其中，电池模块还包括多个电池模组和多个对应的控制电路；用第二消耗电流来操作电池模块的第二控制单元；生成表示第一消耗电流与第二消耗电流之差的检测信号；基于检测信号生成补偿电流；以及重复生成检测信号和基于检测信号生成补偿电流的步骤直至电池模块进入平衡工作状态，其中，在平衡工作状态下没有电流流经所述电池模组与对应的控制电路之间的多个路径。本专利技术又提供了一种电流平衡电路，该电流平衡电路包括：耦合到电池包的第一电池模组的第一控制电路和耦合到与第一电池模组串联的第二电池模组的第二控制电路，其中，第一控制电路进一步包括：用第一消耗电流来操作的第一控制单元；以及耦合到第一控制单元的第一补偿单元，用于生成第一补偿电流，以使第一消耗电流和第一补偿电流的总和等于目标总电流，第二控制电路进一步包括：用第二消耗电流来操作的第二控制单元；以及耦合到第二控制单元的第二补偿单元，用于生成第二补偿电流，以使第二消耗电流和第二补偿电流的总和等于目标总电流，其中，第一控制电路基于第一消耗电流和第二消耗电流的比较结果生成第一补偿电流，第二控制电路基于第一消耗电流和第二消耗电流的比较结果生成第二补偿电流。有利的是，本专利技术提供的电流平衡系统和电流平衡方法能够通过使用补偿单元而使控制电路消耗相同的总电流并且没有电流流经电池与控制电路之间的多个路径。附图说明以下通过对本专利技术的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本专利技术的目的、具体结构特征和优点，在附图中类似的参考标号代表类似的元件，其中：图1所示为一种现有技术的电池管理系统的结构示意图；图2所示为根据本专利技术一个实施例的电池模块的结构示意图；图3所示与本专利技术如图2所示的电池模块相关联的一个实施例的信号波形示意图；图4所示与根据本专利技术如图2所示例的电池模块相关联的另一实施例的信号波形示意图；以及图5所示为根据本专利技术一个实施例的电池模块的电流平衡方法的流程示意图。具体实施方式以下将对本专利技术的实施例给出详细的说明。尽管本专利技术通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本专利技术并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本专利技术涵盖所附权利要求所定义的专利技术精神和专利技术范围内的所有替代物、变体和等同物。另外，为了更好的说明本专利技术，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本专利技术同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、手续、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本专利技术的主旨。图2所示为根据本专利技术一个实施例的电池模块200的结构示意图。如图2所示，电池模块200包含具有多个电池模组（例如，电池模组202_1-202_3）的电池包202。为了更好地说明本专利技术，在图2中示例性地示出三个电池模组202_1-202_3，且每个电池模组中进一步包括多个串联的电池单元。然而，本专利技术并不限于此，电池包202可以包含不同数量的电池模组。电池模组202_1-202_3中的每个电池模组具有对应的控制电路。例如，电池模块200包含控制电路210_1-210_3用于分别管理电池模组202_1-202_3。控制电路210_1-210_3中的每个控制电路实时地监测对应电池模组的充电状态（StateOfCharge，简称SOC）和健康状态（StateOfHealth，简称SOH）。控制电路210_1和210_2通过包含检测单元206_1的第一路径PATH1耦合至电池模组202_1和202_2。检测单元206_1包含两个二极管D1和D2，二极管D1和D2如图2中所示地反向并联。二极管D1和D2的两端分别耦合至节点A和节点B（对应地具有电压值VA和VB）。类似地，控制电路210_2和210_3通过包含检测单元206_2的第二路径PATH2耦合至电池模组202_2和202_3。检测单元206_2包含两个二极管D3和D4，二极管D3和D4如图2中所示地反向并联。二极管D3和D4的两端分别耦合至节点C和节点D（对应地具有电压值VC和VD）。控制电路210_1包含控制单元211以及两个补偿分支221和222。补偿分支221包含运算放大器231和开关Q1（例如，P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，P-channelmetal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，简称PMOSFET）。如图2所示，运算放大器231生成控制信号DRV1来控制开关Q1。例如，如果控制信号DRV1处于第一状态（例如，数字0），则开关Q1接通。如果控制信号DRV1处于第二状态（例如，数字1），则开关Q1断开。补偿分支222包含运算放大器232和开关Q2（例如，N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，N-channelmetal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，简称NMOSFET）。如图2所示，运算放大器232生成控制信号DRV2来控制开关Q2。例如，如果控制信号DRV2处于第一状态（例如，数字1），则开关Q2接通。如果控制信号DRV1处于第二状态中（例如，数字0），则开关Q2断开。运算放大器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池模块，其特征在于，所述电池模块至少包括：电池包，所述电池包包括多个电池模组；以及对应于所述多个电池模组的多个控制电路，其中，每个控制电路进一步包括：控制单元，用于管理对应的电池模组，所述控制单元由对应的消耗电流来操作；以及补偿单元，耦合到所述控制单元，用于生成对应的补偿电流，以使所述对应的消耗电流和所述对应的补偿电流的总和等于目标总电流，其中，所述多个控制电路至少包括第一控制电路和第二控制电路，所述第一控制电路包括用第一消耗电流来操作的第一控制单元，所述第二控制电路包括用第二消耗电流来操作的第二控制单元，所述第一控制电路基于所述第一消耗电流和所述第二消耗电流的比较结果生成第一补偿电流，所述第二控制电路基于所述第一消耗电流和所述第二消耗电流的比较结果生成第二补偿电流。

【技术特征摘要】
1.一种电池模块，其特征在于，所述电池模块至少包括：电池包，所述电池包包括多个电池模组；以及对应于所述多个电池模组的多个控制电路，其中，每个控制电路进一步包括：控制单元，用于管理对应的电池模组，所述控制单元由对应的消耗电流来操作；以及补偿单元，耦合到所述控制单元，用于生成对应的补偿电流，以使所述对应的消耗电流和所述对应的补偿电流的总和等于目标总电流，其中，所述多个控制电路至少包括第一控制电路和第二控制电路，所述第一控制电路包括用第一消耗电流来操作的第一控制单元，所述第二控制电路包括用第二消耗电流来操作的第二控制单元，所述第一控制电路基于所述第一消耗电流和所述第二消耗电流的比较结果生成第一补偿电流，所述第二控制电路基于所述第一消耗电流和所述第二消耗电流的比较结果生成第二补偿电流，以及其中，每个补偿单元进一步包括：第一补偿分支，用于生成第一分支电流，所述第一补偿分支包括第一运算放大器和由所述第一运算放大器的输出来控制的第一开关；以及第二补偿分支，用于生成第二分支电流，所述第二补偿分支包括第二运算放大器和由所述第二运算放大器的输出来控制的第二开关，其中，所述第一分支电流和所述第二分支电流的总和等于所述对应的补偿电流。2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，如果所述第一消耗电流大于所述第二消耗电流，则所述第二控制电路生成所述第二补偿电流以使所述第二消耗电流和所述第二补偿电流的总和等于所述目标总电流。3.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，如果所述第二消耗电流大于所述第一消耗电流，则所述第一控制电路生成所述第一补偿电流以使所述第一消耗电流和所述第一补偿电流的总和等于所述目标总电流。4.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，其中，所述第一开关为P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，如果所述第一运算放大器的所述输出处于第一状态，则接通所述第一开关，如果所述第一运算放大器的所述输出处于第二状态，则断开所述第一开关；以及所述第一开关具有内置电压偏置，如果所述第一运算放大器工作在非线性区域且所述第一运算放大器的反相输入等于它的非反相输入，则所述内置电压偏置将所述第一运算放大器的所述输出设置为所述第二状态。5.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，其中，所述第一开关为P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，如果所述第一运算放大器的所述输出处于第一状态，则接通所述第一开关，如果所述第一运算放大器的所述输出处于第二状态，则断开所述第一开关，且如果所述第一运算放大器的反相输入与它的非反相输入的电压差大于电压阈值，则所述第一运算放大器的所述输出变为所述第一状态。6.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，其中，所述第二开关为N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，如果所述第二运算放大器的所述输出处于第一状态，则接通所述第二开关，如果所述第二运算放大器的所述输出处于第二状态，则断开所述第二开关；以及所述第二开关具有内置电压偏置，如果所述第二运算放大器工作在非线性区且所述第二运算放大器的反相输入等于它的非反相输入，则所述内置电压偏置将所述第二运算放大器的所述输出设置为所述第二状态。7.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，其中，所述第二开关为N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，如果所述第二运算放大器的所述输出处于第一状态，则接通所述第二开关，如果所述第二运算放大器的所述输出处于第二状态，则断开所述第二开关，且如果所述第二运算放大器的非反相输入与它的反相输入的电压差大于电压阈值，则所述第二运算放大器的所述输出变为所述第一状态。8.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述电池模块还包括：多个检测单元，其中，每个检测单元耦合在所述第一控制电路与所述第二控制电路之间，用于生成表示所述第一消耗电流与所述第二消耗电流之差的检测信号，其中，所述第一控制电路和所述第二控制电路通过所述检测单元耦合到所述对应的电池模组，并且所述第一控制电路和所述第二控制电路基于所述检测信号分别生成对应的所述第一补偿电流和所述第二补偿电流。9.根据权利要求8所述的电池模块，其特征在于，所述每个检测单元包括反向并联连接的两个二极管。10.根据权利要求9所述的电池模块，其特征在于，所述每个检测单元通过检测所...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗国星，李岩，薛卫东，肖安全，
申请(专利权)人：凹凸电子武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42