电池监控和平衡电路制造技术

一个监控多个电池的电路，包括多个温度感应器，一个模／数转换器（ＡＤＣ）和一个处理器，所述多个温度感应器用来感应多个电池的温度并且输出多个相应的模拟电压信号，所述模／数转换器（ＡＤＣ）接收多个模拟温度电压信号，并且把每个模拟温度电压信号转换成数字信号，当所述数字信号中的某个数字信号超出预设的范围时，所述处理器产生一个警报信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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釆用开关网络， 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 同类型的电池包釆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。
技术实现思路
本专利技术提供一种监控电路，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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。附图说明本专利技术可以参照如下附图理解。图1所示为本专利技术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 有本专利技术的电池监控和平衡电路；图2所示为本专利技术的一个具体实施例的用于图l所示电子设备的 监控电路的框图3A所示为本专利技术的一个具体实施例的用于图l所示电子设备 的平衡电路的框图3B所示为本专利技术的一个具体实施例的从图3A所示平衡电路中接收一个预平衡信号的两个电池单元放电特性的示范性曲线图4所示为本专利技术的一个具体实施例的本专利技术的示范性电池监 控和平衡电路的详细框图5所示为本专利技术的一个具体实施例的用于图4所示放电网络电 路的一个放电电路的示范性电路图6所示为本专利技术的另 一个具体实施例的电子设备的简化框8图7所示为本专利技术的一个具体实施例的用于图6所示电子设备的 平衡电路的框图8所示为本专利技术的另一个具体实施例的本专利技术的示范性电池 监控和平衡电路的详细框图9所示为本专利技术的一个具体实施例的用于图8所示放电网络电 路的一个放电电路的示范性电路图。具体实施例方式图1所示为一个由电池包102或一个DC电源104供电的电子i殳 备100的简化框图。电池包102可包括多个可充电电池102-1、 102-2、 102-n。所述电池类型可以是本
中为人所熟知的各类可充电电 池，如锂离子电池、镍镉电池、镍氢电池等等。如果电子设备IOO是一个笔记本电脑，则所述电子设备将包括所 述
为人所熟知的多种元件(图1中未示出)。例如，笔记本 电脑可包括用于将数据输入笔记本的一个输入设备，用于执行指令 和控制笔记本操作的一个中央处理单元(CPU)或处理器(如英特尔 公司的奔腾处理器)，和用于从笔记本输出数据的一个输出设备(如 LCD或扬声器)。为给电池包102充电和/或给系统112供电，可将一个DC电源 104连接到设备100。所述DC电源104可以是一个从壁装电源插座 接收100-240V标准交流电压并将其转换成DC输出电压的AC/DC转 换器，也可以是一个可插入点烟器型插座的DC/DC转换器，如点烟 器型转换器。图1所示所述DC电源104是与电子设备100分离开 的，但在另外的实施方式中，它也可以安装在所述电子设备之中。电 子设备100还可以包括一个供电单元110。通常，所述供电单元包括 的各种元器件用来在不同的条件下监控、控制和引导电能在各个电源 102、 104之间传送，和将电能从电源102、 104传送至电子i史备100 中的系统112。作为本专利技术的一个优选实施例，设备100包括一个电池监控和平衡电路108。为简明起见，图上所示监控和平衡电路与供电单元110 是分离开的，但实际上所述监控和平衡电路可以作为其中一部分包括 在供电单元110中。所述电池监控和平衡电路108可分别起到监控电 路、平衡电路，或者两者兼有的作用，此后将进一步详述。电池监控 和平衡电路108将代表每个电池102-1、 102-2、 102-n电压的数字信 号提供给设备的各种元件，如电池能量监控器118。所述电池能量监 控器利用所述信号发出一个代表电池包1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种监控电路，用来监控一个电池包中的多个电池单元，其特征在于，包括：　　　　多个温度感应器，用来感应所述多个电池单元的温度，并发出多个相应的模拟温度电压信号；　　　　一个ＡＤＣ（模／数转换器），用来接收所述多个模拟温度电压信号，并把所述每个模拟温度电压信号转换成相应的数字信号；　　　　一个处理器，当所述的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。

【技术特征摘要】
US 2007-4-24 11/789,5301.一种监控电路，用来监控一个电池包中的多个电池单元，其特征在于，包括多个温度感应器，用来感应所述多个电池单元的温度，并发出多个相应的模拟温度电压信号；一个ADC(模/数转换器)，用来接收所述多个模拟温度电压信号，并把所述每个模拟温度电压信号转换成相应的数字信号；一个处理器，当所述的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。2. 根据权利要求1所述的监控电路，其特征在于，还包括 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时，所述的处理 器产生所述的警报信号。3. 根据权利要求1所述的监控电路，其特征在于，所述预设范围 由 一个过温度门限和一个低温度门限所限定。4. 根据权利要求3所述的监控电路，其特征在于，所述过温度 门限是可调节的。5. 根据权利要求l所述的监控电路，其特征在于，所述ADC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。6. 根据权利要求5所述的监控电路，其特征在于，当所述多个 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 处理器产生所述警报信号。7. 根据权利要求6所述的监控电路，其特征在于 压范围由一个过电压门限和一个低电压门限所限定。8. 根据权利要求7所述的监控电路，其特征在于 信号产生时， 一个预设的迟滞值会减小所述过电压门限9. 根据权利要求8所述的监控电路，其特征在于 滞值与所述的电池包电流有关。10. 根据权利要求7所述的监控电路，其特征在于 门限是可调节的。11. 根据权利要求l所述的监控电路，其特征在于 开关网络，将所述多个温度感应器分别连接到所述ADC。12. 根据权利要求11所述的监控电路，其特征在于，所述开关 网络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，其中所述正极输入终端和所述 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。13. 根据权利要求11所述的监控电路，其特征在于，所述开关 网络包括多个由所述处理器控制的开关，以便把所述多个电池单元分 别连接到所述ADC。14. 一种电子设备，其利用多个电池单元组成的电池包...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖安全，盛开义，栗国星，刘柳胜，
申请(专利权)人：凹凸电子武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]