锂电池组管理芯片、系统及电设备技术方案

本公开提供了一种锂电池组管理芯片，锂电池组包括串联连接的N个锂电池单体，包括：多路复用单元，被控制以便分别采集N个锂电池单体中的一个锂电池单体的电池电压；模数转换单元，接收电池电压，并且将电池电压转换为数字信号；第一滤波单元，用于对数字信号进行滤波处理并且生成滤波后信号；比较转换单元，用于对滤波后信号及预设电压阈值进行比较，以便生成状态信息；状态滤波单元，将状态信息转换为电压状态信号；以及开关控制模块，基于电压状态信号来生成锂电池组的充电开关及放电开关的控制信号，以控制充电开关及放电开关的导通与断开，从而控制锂电池组的充电及放电。本公开还提供了锂电池组管理系统及电设备。

【技术实现步骤摘要】
锂电池组管理芯片、系统及电设备
本公开涉及一种锂电池组管理芯片、系统及电设备。
技术介绍
锂电池对充放电要求很高，当过充、过放、过电流及短路等情况发生时，锂电池内部压力于热量大量增加，容易产生火花、燃烧甚至爆炸。因此，对锂电池组进行过充、过放电保护是必要的。目前，对于低成本独立锂电池管理芯片(不含上位机)，通常使用若干模拟比较器采样电池电压，从放电电流、温度等信息和用户配置的阈值做比较完成电池充放电控制。对用户配置支持的越灵活，比较器参考电压生成电路就越复杂，带来的功耗越大。同时，因为模拟比较器只能输出单比特信息，所以限制了更复杂的后处理算法被应用。
技术实现思路
为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种锂电池组管理芯片、系统及电设备。根据本公开的至少一个方面，一种锂电池组管理芯片，所述锂电池组包括串联连接的N个锂电池单体，包括：多路复用单元，所述多路复用单元被控制以便分别采集N个锂电池单体中的一个锂电池单体的电池电压；模数转换单元，所述模数转换单元接收所述电池电压，并且将所述电池电压转换为数字信号；第一滤波单元，所述第一滤波单元用于对所述数字信号进行滤波处理并且生成滤波后信号；比较转换单元，所述比较转换单元用于对所述滤波后信号及预设电压阈值进行比较，以便生成状态信息；状态滤波单元，所述状态滤波单元将所述状态信息转换为电压状态信号；以及开关控制模块，所述开关控制模块基于所述电压状态信号来生成所述锂电池组的充电开关及放电开关的控制信号，以控制所述充电开关及放电开关的导通与断开，从而控制所述锂电池组的充电及放电。根据本公开的至少一个实施方式，还包括信号放大单元，所述信号放大单元接收来自所述多路复用单元的一个锂电池的电池电压，并且对所述电池电压进行放大以便生成放大后信号，所述放大后信号提供至所述模数转换单元。根据本公开的至少一个实施方式，所述第一滤波单元为FIR滤波器并且数量为N个，N个第一滤波单元中的每个第一滤波单元用于分别对所述多路复用单元所采集的N个锂电池单体的每个锂电池单体的电池电压所生成的数字信号进行滤波处理。根据本公开的至少一个实施方式，所述比较转换单元的数量为N个，N个比较转换单元中的每个比较转换单元用于分别接收N个第一滤波单元中的每个第一滤波单元所输出的滤波后信号。根据本公开的至少一个实施方式，所述状态滤波单元的数量为N个，N个状态滤波单元中的每个状态滤波单元用于分别接收N个比较转换单元中的每个比较转换单元所输出的状态信息。根据本公开的至少一个实施方式，所述预设电压阈值包括过压阈值和欠压阈值，所述滤波后信号分别与所述过压阈值和欠压阈值进行比较，以便将所述滤波后信号转换为状态信息。根据本公开的至少一个实施方式，所述状态信息为单比特状态信息。根据本公开的至少一个实施方式，所述电压状态信号包括过压状态信号及欠压状态信号。根据本公开的至少一个实施方式，还包括增益控制模块，所述增益控制模块用于调整所述信号放大单元的放大增益系数。根据本公开的至少一个实施方式，所述信号放大单元及所述模数转换单元的数量为一个。根据本公开的至少一个实施方式，还包括均衡判别模块，所述均衡判别模块用于接收所述第一滤波单元所输出的滤波后信号，以判断所述N个锂电池单体的电池电压的均衡情况。根据本公开的至少一个实施方式，还包括温度传感单元、第N+1个第一滤波器、第N+1个比较转换单元、和第N+1个状态滤波单元，所述温度传感单元用于检测锂电池组温度以生成温度电压值，并且通过控制所述多路复用单元来采集所述温度传感单元的温度电压值，并且通过所述信号放大单元对所述温度电压值进行放大处理以生成放大后温度电压信号，所述模数转换单元接收所述放大后温度电压信号并且输出至所述第N+1个第一滤波器进行滤波以生成滤波后温度电压信号，第N+1个比较转换单元用于对所述滤波后温度电压信号及预设温度阈值进行比较，以便生成温度状态信息，所述第N+1个状态滤波单元将所述温度状态信息转换为温度状态信号，所述开关控制模块根据所述温度状态信号控制所述充电开关及放电开关的导通与断开。根据本公开的至少一个实施方式，所述预设温度阈值包括充电低温阈值、充电高温阈值、放电低温阈值和放电高温阈值，根据所述锂电池组的充放电状态，将所述滤波后温度电压信号分别与所述充电低温阈值、充电高温阈值、放电低温阈值和放电高温阈值进行比较。根据本公开的至少一个实施方式，所述温度状态信号包括充电低温状态、充电高温状态、放电低温状态和放电高温状态。根据本公开的至少一个实施方式，还包括电流传感单元、第N+1个第一滤波器、第N+1个比较转换单元、和状态滤波组，所述电流传感单元用于检测所述锂电池组的充放电电流以生成表示所述充放电电流的第一电压值，并且通过控制所述多路复用单元来采集所述电流传感单元的第一电压值，并且通过所述信号放大单元对所述第一电压值进行放大处理以生成放大后第一电压信号，所述模数转换单元接收所述放大后第一电压信号并且输出至所述第N+1个第一滤波器进行滤波以生成滤波后第一电压信号，第N+1个比较转换单元用于对滤波后第一电压信号及预设电流电压阈值进行比较，以便生成电流状态信息，所述状态滤波组将所述电流状态信息转换为电流状态信号，所述开关控制模块根据所述电流状态信号控制所述充电开关及放电开关的导通与断开。根据本公开的至少一个实施方式，所述状态滤波组包括多个状态滤波器，所述多个状态滤波器对应于不同的电流阈值及响应时间，从而使得充放电电流越大响应时间越短。根据本公开的至少一个实施方式，所述状态滤波单元包括状态寄存器和计数器，当所述状态滤波单元接收的状态信息与所述状态寄存器所寄存的状态信息相反时，所述计数器加1，否则所述计数器清零，当所述计数器累加至指定响应时间阈值后，所述状态寄存器翻转。根据本公开的至少一个实施方式，所述第一滤波单元为FIR滤波器。根据本公开的至少一个实施方式，所述预设电压阈值包括过压阈值和欠压阈值，所述滤波后信号分别与所述过压阈值和欠压阈值进行比较，以便将所述滤波后信号转换为状态信息。根据本公开的至少一个实施方式，所述状态信息为单比特状态信息。根据本公开的至少一个实施方式，所述电压状态信号包括过压状态信号及欠压状态信号。根据本公开的至少一个实施方式，还包括增益控制模块，所述增益控制模块用于调整所述信号放大单元的放大增益系数。根据本公开的至少一个实施方式，还包括均衡判别模块、第一中值滤波器、及卡尔曼滤波器，所述第一中值滤波器接收来自所述模数转换单元的数字信号，进行中值滤波处理，处理后的信号提供至所述卡尔曼滤波器进行处理，并且所述卡尔曼滤波器处理后的信号提供至所述均衡判别模块，所述均衡判别模块根据所接收的信号来判断所述N个锂电池单体的电池电压的均衡情况。根据本公开的至少一个实施方式，还包括电流传感单元、第二比较转换单元、和状态滤波组，所述电流传感单元用于检测所述锂电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池组管理芯片，所述锂电池组包括串联连接的N个锂电池单体，其特征在于，包括：/n多路复用单元，所述多路复用单元被控制以便分别采集N个锂电池单体中的一个锂电池单体的电池电压；/n模数转换单元，所述模数转换单元接收所述电池电压，并且将所述电池电压转换为数字信号；/n第一滤波单元，所述第一滤波单元用于对所述数字信号进行滤波处理并且生成滤波后信号；/n比较转换单元，所述比较转换单元用于对所述滤波后信号及预设电压阈值进行比较，以便生成状态信息；/n状态滤波单元，所述状态滤波单元将所述状态信息转换为电压状态信号；以及/n开关控制模块，所述开关控制模块基于所述电压状态信号来生成所述锂电池组的充电开关及放电开关的控制信号，以控制所述充电开关及放电开关的导通与断开，从而控制所述锂电池组的充电及放电。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂电池组管理芯片，所述锂电池组包括串联连接的N个锂电池单体，其特征在于，包括：
多路复用单元，所述多路复用单元被控制以便分别采集N个锂电池单体中的一个锂电池单体的电池电压；
模数转换单元，所述模数转换单元接收所述电池电压，并且将所述电池电压转换为数字信号；
第一滤波单元，所述第一滤波单元用于对所述数字信号进行滤波处理并且生成滤波后信号；
比较转换单元，所述比较转换单元用于对所述滤波后信号及预设电压阈值进行比较，以便生成状态信息；
状态滤波单元，所述状态滤波单元将所述状态信息转换为电压状态信号；以及
开关控制模块，所述开关控制模块基于所述电压状态信号来生成所述锂电池组的充电开关及放电开关的控制信号，以控制所述充电开关及放电开关的导通与断开，从而控制所述锂电池组的充电及放电。


2.如权利要求1所述的锂电池组管理芯片，其特征在于，还包括信号放大单元，所述信号放大单元接收来自所述多路复用单元的一个锂电池的电池电压，并且对所述电池电压进行放大以便生成放大后信号，所述放大后信号提供至所述模数转换单元。


3.如权利要求2所述的锂电池组管理芯片，其特征在于，所述第一滤波单元为FIR滤波器并且数量为N个，N个第一滤波单元中的每个第一滤波单元用于分别对所述多路复用单元所采集的N个锂电池单体的每个锂电池单体的电池电压所生成的数字信号进行滤波处理。


4.如权利要求3所述的锂电池组管理芯片，其特征在于，所述比较转换单元的数量为N个，N个比较转换单元中的每个比较转换单元用于分别接收N个第一滤波单元中的每个第一滤波单元所输出的滤波后信号。


5.如权利要求4所述的锂电池组管理芯片，其特征在于，所述状态滤波单元的数量为N个，N个状态滤波单元中的每个状态滤波单元用于分别接收N个比较转换单元中的每个比较转换单元所输出的状态信息。


6.如权利要求5所述的锂电池组管理芯片，其特征在于，所述预设电压阈值包括过压阈值和欠压阈值，所述滤波后信号分别与所述过压阈值和欠压阈值进行比较，以便将所述滤波后信号转换为状态信息。


7.如权利要求6所述的锂电池组管理芯片，其特征在于，所述状态信息为单比特状态信息。


8.如权利要求7所述的锂电池组管理芯片，其特征在于，所述电压状态信号包括过压状态信号及欠压状态信号。


9.如权利要求2所述的锂电池组管理芯片，其特征在于，还包括增益控制模块，所述增益控制模块用于调整所述信号放大单元的放大增益系数。


10.如权利要求2所述的锂电池组管理芯片，其特征在于，所述信号放大单元及所述模数转换单元的数量为一个。


11.如权利要求1至10中任一项所述的锂电池组管理芯片，其特征在于，还包括均衡判别模块，所述均衡判别模块用于接收所述第一滤波单元所输出的滤波后信号，以判断所述N个锂电池单体的电池电压的均衡情况。


12.如权利要求2至10中任一项所述的锂电池组管理芯片，其特征在于，还包括温度传感单元、第N+1个第一滤波器、第N+1个比较转换单元、和第N+1个状态滤波单元，所述温度传感单元用于检测锂电池组温度以生成温度电压值，并且通过控制所述多路复用单元来采集所述温度传感单元的温度电压值，并且通过所述信号放大单元对所述温度电压值进行放大处理以生成放大后温度电压信号，所述模数转换单元接收所述放大后温度电压信号并且输出至所述第N+1个第一滤波器进行滤波以生成滤波后温度电压信号，第N+1个比较转换单元用于对所述滤波后温度电压信号及预设温度阈值进行比较，以便生成温度状态信息，所述第N+1个状态滤波单元将所述温度状态信息转换为温度状态信号，所述开关控制模块根据所述温度状态信号控制所述充电开关及放电开关的导通与断开。


13.如权利要求12所述的锂电池组管理芯片，其特征在于，所述预设温度阈值包括充电低温阈值、充电高温阈值、放电低温阈值和放电高温阈值，根据所述锂电池组的充放电状态，将所述滤波后温度电压信号分别与所述充电低温阈值、充电高温阈值、放电低温阈值和放电高温阈值进行比较。


14.如权利要求13所述的锂电池组管理芯片，其特征在于，所述温度状态信号包括充电低温状态、充电高温状态、放电低温状态和放电高温状态。


15.如权利要求2至10中任一项所述的锂电池组管理芯片，其特征在于，还包括电流传感单元、第N+1个第一滤波器、第N+1个比较转换单元、和状态滤波组，所述电流传感单元用于检测所述锂电池组的充放电电流以生成表示所述充放电电流的第一电压值，并且通过控制所述多路复用单元来采集所述电流传感单元的第一电压值，并且通过所述信号放大单元对所述第一电压值进行放大处理以生成放大后第一电压信号，所述模数转换单元接收所述放大后第一电压信号并且输出至所述第N+1个第一滤波器进行滤波以生成滤波后第一电压信号，第N+1个比较转换单元用于对滤波后第一电压信号及预设电流电压阈值进行比较，以便生成电流状态信息，所述状态滤波组将所述电流状态信息转换为电流状态信号，所述开关控制模块根据所述电流状态信号控制所述充电开关及放电开关的导通与断开。


16.如权利要求15所述的锂电池组管理芯片，其特征在于，所述状态滤波组包括多个状态滤波器，所述多个状态滤波器对应于不同的电流阈值及响应时间，从而使得充放电电流越大响应时间越短。


17.如权利要求1至10中任一项所述的锂电池组管理芯片，其特征在于，所述状态滤波单元包括状态寄存器和计数器，当所述状态滤波单元接收的状态信息与所述状态寄存器所寄存的状态信息相反时，所述计数器加1，否则所述计数器清零，当所述计数器累加至指定响应时间阈值后，所述状态寄存器翻转。


18.如权利要求2所述的锂电池组管理芯片，其特征在于，所述第一滤波单元为FIR滤波器。


19.如权利要求18所述的锂电池组管理芯片，其特征在于，所述预设电压阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：周号，
申请(专利权)人：珠海迈巨微电子有限责任公司，
类型：新型
国别省市：广东;44