專利名稱：電池管理系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的方案涉及電池管理系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明的方案涉及一種 用在使用電能的車輛中的電池管理系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
使用利用汽油或柴油燃料的內(nèi)燃機(jī)的車輛，由于燃燒造成空氣污染的礦 物燃料，所以會(huì)污染環(huán)境。為了減少這種污染，已經(jīng)做了很多努力來開發(fā)電 動(dòng)車輛或混合動(dòng)力車輛。電動(dòng)車輛是使用由電池產(chǎn)生的電能驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的車輛。由于電動(dòng)車輛 使用由多個(gè)可再充電電池成的電池組作為電源，所以這種電動(dòng)車輛不會(huì)產(chǎn)生 廢氣，而且只產(chǎn)生很小的噪聲?；旌蟿?dòng)力車輛是既使用內(nèi)燃機(jī)又使用電動(dòng)機(jī)的車輛。也就是說，混合動(dòng) 力車輛4吏用至少兩種能源，例如^f吏用內(nèi)燃才幾和電池發(fā)動(dòng)才幾。目前，混合動(dòng)力 車輛已經(jīng)被發(fā)展成使用內(nèi)燃機(jī)和燃料電池或者使用電池和燃料電池，以便燃 料電池通過連續(xù)供給氬氣和氧氣的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能。為了提高使用電池發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛的動(dòng)力，需要增加可再充電單電池的數(shù) 量。使用電池發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛需要一種利用單電池平衡控制方法的電池管理系統(tǒng)(BMS)，以有效地管理彼此相連的多個(gè)單電池。特別是，由于單電池?cái)?shù)量的增加，BMS的控制單元需要有多個(gè)輸入和 輸出端口。因此，控制單元的制造成本增加，而且控制單元在BMS中占用 更大的空間。以上公開在背景技術(shù)部分中的信息僅用于增進(jìn)對(duì)本發(fā)明背景的理解，因 此可能包含對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說不構(gòu)成在本國內(nèi)已知的現(xiàn)有技 術(shù)的信息。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的方案提供一種電池管理系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法，以有效且高效地管 理多個(gè)單電池。本發(fā)明的方案提供一種電池管理系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法，以隨著 電池中單電池?cái)?shù)量的增加來高效地管理單電池。進(jìn)一步地，電池管理系統(tǒng)利 用輸出端口數(shù)量少于單電池?cái)?shù)量的微控單元來有效且高效地管理多個(gè)單電池。根據(jù)本發(fā)明的方案，提供一種電池管理系統(tǒng)，以用于管理具有多個(gè)單電池的電池，該系統(tǒng)包括檢測單元、微控單元(MCU)和單電池平衡單元。 檢測單元測量多個(gè)單電池中的每個(gè)單電池的單電池電壓。MCU根據(jù)所測量 到的多個(gè)單電池電壓沖僉測需要進(jìn)行單電池平衡的單電池，并產(chǎn)生多個(gè)單電池 電壓信號(hào)以控制所檢測出的單電池的單電池平衡。單電池平衡單元根據(jù)多個(gè) 單電池電壓信號(hào)對(duì)單電池進(jìn)行平衡。多個(gè)單電池電壓信號(hào)的數(shù)量少于多個(gè)單 電池的數(shù)量，單電池平衡單元產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于多個(gè)單電池電壓信號(hào)的多個(gè)單電池 平衡信號(hào)，并且多個(gè)單電池電壓信號(hào)中的至少一個(gè)對(duì)至少兩個(gè)單電池進(jìn)行平 衡。MCU可以產(chǎn)生控制信號(hào)，所述控制信號(hào)對(duì)應(yīng)于傳送至單電池平衡單元并且單電池平衡單元可以響應(yīng)于所述控制信號(hào)接收單電池電壓信號(hào)。MCU 產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于至少兩個(gè)單電池中的一個(gè)的單電池電壓信號(hào)，以用于對(duì)至少兩個(gè) 單電池進(jìn)行平衡，并且在一時(shí)間間隔后，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于至少兩個(gè)單電池中的另 一個(gè)的另一單電池電壓信號(hào)。單電池平衡單元可以根據(jù)單電池電壓信號(hào)產(chǎn)生第一單電池平衡信號(hào)和 第二單電池平衡信號(hào)以控制單電池平衡，并且響應(yīng)于控制信號(hào)，分別將第一 單電池平衡信號(hào)和第二單電池平衡信號(hào)傳送到至少兩個(gè)單電池。通過以盡量 多的時(shí)間間隔來區(qū)分第 一和第二單電池平衡信號(hào)，單電池平衡單元可以根據(jù) 控制信號(hào)產(chǎn)生第 一單電池平衡信號(hào)和第二單電池平衡信號(hào)。單電池平衡單元
可以根據(jù)第 一單電池平衡信號(hào)或第二單電池平衡信號(hào)，對(duì)對(duì)應(yīng)于第 一單電池 平衡信號(hào)和第二單電池平衡信號(hào)的單電池進(jìn)行充電/放電。根據(jù)本發(fā)明的方案，提供一種用于管理多個(gè)單電池的電池管理系統(tǒng)，其 包括微控單元(MCU)、第一單電池平衡控制器、第二單電池平衡控制器和單電池平衡驅(qū)動(dòng)器。MCU產(chǎn)生多個(gè)單電池電壓信號(hào)和多個(gè)控制器選擇信 號(hào)，以控制單電池平衡操作，從而平衡多個(gè)單電池中的需要進(jìn)行單電池平衡 的單電池，并將所產(chǎn)生的單電池電壓信號(hào)和控制器選擇信號(hào)傳送至多個(gè)輸出 端口 。連接至MCU的第 一單電池平衡控制器根據(jù)多個(gè)控制器選擇信號(hào)中的 一個(gè)接收多個(gè)單電池電壓信號(hào)中的多個(gè)第 一 單電池電壓信號(hào)，并根據(jù)多個(gè)第 一單電池電壓信號(hào)產(chǎn)生單電池平衡信號(hào)。連接至MCU的第二單電池平衡控 制器根據(jù)多個(gè)控制器選擇信號(hào)中的 一 個(gè)接收多個(gè)單電池電壓信號(hào)中的多個(gè) 第二單電池電壓信號(hào)，并根據(jù)多個(gè)第二單電池電壓信號(hào)產(chǎn)生單電池平衡信 號(hào)。連接至第 一單電池平衡控制器和第二單電池平衡控制器的單電池平衡驅(qū) 動(dòng)器接收多個(gè)第一和第二單電池平衡信號(hào)，并平衡對(duì)應(yīng)于多個(gè)單電池平衡信 號(hào)的需要進(jìn)行單電池平衡的單電池。多個(gè)第一單電池電壓信號(hào)中的一個(gè)和多 個(gè)第二單電池電壓信號(hào)中的一個(gè)通過MCU的同一輸出端口傳輸。當(dāng)多個(gè)第 一單電池電壓信號(hào)中的一個(gè)和多個(gè)第二單電池電壓信號(hào)中的一個(gè)通過MCU 的同 一 輸出端口傳輸時(shí)，從同 一 輸出端口傳輸?shù)膯坞姵仉妷盒盘?hào)可以根據(jù)多 個(gè)控制器選擇信號(hào)以 一時(shí)間間隔傳送至第 一單電池平衡控制器和第二單電 池平衡控制器，并且第一和第二單電池平衡控制器可以根據(jù)單電池電壓信號(hào) 以所述時(shí)間間隔產(chǎn)生單電池平衡信號(hào)，并將所產(chǎn)生的單電池平衡信號(hào)傳送至 單電池平衡驅(qū)動(dòng)器。第 一單電池平衡控制器可以輸出多個(gè)第 一單電池平衡信號(hào)中的對(duì)應(yīng)于 從MCU的同 一輸出端口傳送來的單電池電壓信號(hào)的那個(gè)第 一單電池平衡信 號(hào)，并且第二單電池平衡控制器可以輸出多個(gè)第二單電池平衡信號(hào)中的對(duì)應(yīng) 于以所述時(shí)間間隔從M C U的同 一 輸出端口傳送來的單電池電壓信號(hào)的那個(gè) 第二單電池平衡信號(hào)。 單電池平衡驅(qū)動(dòng)器可以包括多個(gè)開關(guān)，每個(gè)開關(guān)均具有第一端和第二 端，其中多個(gè)開關(guān)中的一個(gè)開關(guān)的第一端連接至多個(gè)單電池中的一個(gè)單電池 的正端子，多個(gè)開關(guān)中的那個(gè)開關(guān)的第二端連接至多個(gè)單電池中的那個(gè)單電 池的負(fù)端子，并且所述多個(gè)開關(guān)由多個(gè)第一和第二單電池平衡信號(hào)導(dǎo)通。電池管理系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括多個(gè)光電二極管，其響應(yīng)于多個(gè)第一和第二單 電池平衡信號(hào)發(fā)光；和多個(gè)第一晶體管，其光電耦合到多個(gè)光電二極管。開 關(guān)可以響應(yīng)于流過第一晶體管的電流導(dǎo)通。開關(guān)可以進(jìn)一步包括第二晶體 管，其包括對(duì)應(yīng)于開關(guān)兩端的第一電極和第二電極，以及接收對(duì)應(yīng)于流過第 一晶體管的電流的電壓的控制電極；第一電阻器，其具有連接至第二晶體管 的第一電極的一端，和連接至單電池的一端的另一端；和第二電阻器，其具 有連接至第二晶體管的控制電極的一端，和連接至所述單電池的另一端的另 一端。根據(jù)本發(fā)明的方案，提供一種電池管理系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法，以用于包括多 個(gè)單電池的電池，所述多個(gè)單電池包括含有至少兩個(gè)單電池的第一組單電池 和含有至少兩個(gè)單電池的第二組單電池。在該驅(qū)動(dòng)方法中，從多個(gè)單電池的 第一組和第二組中檢測需要進(jìn)行單電池平衡的單電池。然后，確定來自第一 組的需要進(jìn)行單電池平衡的第 一單電池是否與來自第二組的需要進(jìn)行單電 池平衡的第二單電池對(duì)應(yīng)。如果第一單電池與第二單電池對(duì)應(yīng)，則產(chǎn)生一個(gè) 單電池電壓信號(hào)以控制第一單電池和第二單電池的單電池平衡。相反，如果 第一單電池與第二單電池不對(duì)應(yīng)，則產(chǎn)生用于第一單電池和第二單電池的單 電池電壓信號(hào)。然后，根據(jù)單電池電壓信號(hào)對(duì)第一單電池和第二單電池進(jìn)行 平衡。在檢測單電池的操作中，可以通過對(duì)每個(gè)單電池的電壓求和并用電壓之 和除以電池中的單電池?cái)?shù)量來計(jì)算電池的平均電壓。然后，檢測出所計(jì)算出 的平均電壓與第一和第二組單電池的電壓之間的電壓差大于預(yù)定的設(shè)定點(diǎn) 的單電池。在產(chǎn)生一個(gè)單電池電壓信號(hào)的操作中，可以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于第一單電 池的單電池電壓信號(hào)，并且在一時(shí)間間隔后，可以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于第二單電池的
單電池電壓信號(hào)。在對(duì)第一和第二單電池進(jìn)行平衡的操作中，可以根據(jù)單電 池電壓信號(hào)以所述時(shí)間間隔產(chǎn)生用于第 一單電池和第二單電池的單電池平 衡信號(hào)，并且可以根據(jù)單電池平衡信號(hào)來執(zhí)行對(duì)第 一單電池和第二單電池的 單電池平ff，喿作。本發(fā)明的附加方案和/或優(yōu)點(diǎn)將部分地在以下描述中提出，并且部分地 從描述中變得清楚，或者可以通過實(shí)施本發(fā)明來獲知。


通過以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述，本發(fā)明的這些和/或其它方案和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚并更加易于理解，其中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明方案的單電池、電池管理系統(tǒng)(BMS)及其外圍 設(shè)備的示圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明方案的MCU的框圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明方案的單電池平衡單元的各元件的框圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明方案的單電池平衡單元中的第一單電池平衡控 制器所處理的波形的時(shí)序圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明方案的單電池平衡單元中的每個(gè)單電池平衡控 制器所處理的波形的時(shí)序圖；和圖6是示出根據(jù)本發(fā)明方案的單電池平衡單元中的單電池平衡驅(qū)動(dòng)器 的電路圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明的示例圖示在附圖中，其中整個(gè) 文件中相似的附圖標(biāo)記指示相似的元件。以下通過參考附圖來描述實(shí)施例， 從而闡述本發(fā)明。圖1是根據(jù)本發(fā)明方案的單電池、電池管理系統(tǒng)(BMS)及其外圍設(shè)備 的示圖。如圖1所示，車輛系統(tǒng)包括電池管理系統(tǒng)(BMS) 1、電池2、電
流傳感器3、馬達(dá)控制單元(MTCU) 4、轉(zhuǎn)換器5和電動(dòng)發(fā)電機(jī)6。電池2包括多個(gè)子組2a-2h,在子組中多個(gè)單電池串聯(lián)連接。在圖1中 示出，電池2具有8個(gè)子組2a-2h,并且子組2a-2h中的每一個(gè)都包括多個(gè) 單電池。不過，本發(fā)明不局限于此。電池2可以包括更多或更少數(shù)量的子組， 并且每個(gè)子組可以包括更多或更少數(shù)量的單電池。進(jìn)一步地，單電池可以串 聯(lián)或并聯(lián)排列，并且電池2可以表示多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)排列的電池2。電池2 的輸出端子連接到轉(zhuǎn)換器5。電流傳感器3測量電池2的輸出電流，并將所測到的電流l命出至BMS 1 的檢測單元20。電流傳感器3可以利用霍爾器件來測量電流。這種電流傳 感器3可以是輸出與所測量到的電流相對(duì)應(yīng)的模擬電流信號(hào)的霍爾變流器 (Hall CT),或者是輸出與流過被置于負(fù)載線路上的電阻器的電流值相對(duì) 應(yīng)的電壓信號(hào)的分流電阻器。BMS 1包括單電池平衡單元10、檢測單元20和微控單元(MCU) 30。 單電池平衡單元10對(duì)每個(gè)單電池的電量狀態(tài)進(jìn)行平衡。也就是說，單電池 平衡單元10對(duì)具有相對(duì)較高電量狀態(tài)的單電池進(jìn)行放電，而對(duì)具有相對(duì)較 低電量狀態(tài)的單電池進(jìn)行充電。才全測單元20測量電池的電壓V、電池電流I和電池溫度T，并將它們 傳送給MCU 30。 MCU 30通過累加電池2中的各單電池的電壓并用累加結(jié) 果除以電池2中的單電池的數(shù)量來計(jì)算所有單電池的平均電壓。然后，MCU 30將所計(jì)算的平均電壓與電池2中的每個(gè)單電池的電壓進(jìn)行比較。如果平 均電壓與每個(gè)單電池的電壓之差的絕對(duì)值大于預(yù)定的設(shè)定點(diǎn)電壓，那么 MCU 30向單電池平衡單元10傳送控制信號(hào)來執(zhí)行單電池平衡操作，從而 對(duì)單電池的電量狀態(tài)進(jìn)行平衡。根據(jù)本發(fā)明方案的控制信號(hào)包括單電池電壓 Dl-D32、單電池平衡啟動(dòng)信號(hào)SO、第一控制器選擇信號(hào)Sl和第二控制器選 擇信號(hào)S2。 MCU30產(chǎn)生單電池電壓信號(hào)Dl-D32、單電池平衡啟動(dòng)信號(hào)SO、 第一控制器選擇信號(hào)Sl和第二控制器選擇信號(hào)S2,并通過35個(gè)輸入和輸 出端口將所產(chǎn)生的信號(hào)傳送至單電池平衡單元10。 MCU30利用來自檢測單 元20的電壓V、電池電流I和電池溫度T來估計(jì)電池2的電量狀態(tài)(SOC) 和電池2的良好狀態(tài)(SOH),并且控制電池的充電操作和放電操作。MTCU4基于有關(guān)車輛的加速器、減速器和當(dāng)前速度的信息來分析車輛 的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，并確定諸如轉(zhuǎn)矩水平的必要信息。具體地說，車輛的驅(qū)動(dòng)狀態(tài) 包括車輛已點(diǎn)火的接通(KEY ON)狀態(tài)、車輛已熄火的切斷(KEY OFF) 狀態(tài)、勻速驅(qū)動(dòng)狀態(tài)和加速驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。MTCU4控制電動(dòng)發(fā)電機(jī)6的輸出， 以使其與轉(zhuǎn)矩信息一致。也就是說，MTCU4控制轉(zhuǎn)換器5的切換操作，從 而控制電動(dòng)發(fā)電機(jī)6的輸出，以使其與轉(zhuǎn)矩信息一致。MTCU 4接收從MCU 30傳送的電池2的SOC,并控制電池2以使其具有一 目標(biāo)SOC,例如55 % 。 例如，如果MCU 30中的SOC小于約55 % ，則MTCU 4控制轉(zhuǎn)換器5的切 換，以沿著到電池2的方向輸出電流，從而對(duì)電池2充電。相反，如果SOC 大于約55% ,則MTCU 4控制轉(zhuǎn)換器5的切換，以沿著到電動(dòng)發(fā)電機(jī)6的 方向l命出電流，從而對(duì)電池2it電。轉(zhuǎn)換器5基于來自MTCU4的控制信號(hào)對(duì)電池進(jìn)行充電和放電。電動(dòng)發(fā) 電機(jī)6基于從MTCU 4傳送來的轉(zhuǎn)矩信息，利用電池2的電能來驅(qū)動(dòng)車輛。 因此，MTCU4根據(jù)SOC來對(duì)電池2充以與可充電量相等的電量或使電池2 釋放與可放電量相等的電量，以避免電池2被過充電或過放電。因此，電池 2可以被有效地使用更長的時(shí)間。由于電池2安裝到車輛中之后，很難測量 電池2的實(shí)際SOC，所以BMS 1需要利用一全測單元20所測到的電池電壓和 溫度來準(zhǔn)確估計(jì)SOC，并將所估計(jì)的SOC傳送至MTCU 4。圖2是根據(jù)本發(fā)明方案的MCU的框圖，其中MCU產(chǎn)生單電池平衡控 制信號(hào)D1-D32、 S0、 S1和S2，并將這些信號(hào)從MCU 30傳送至單電池平衡 單元10。在圖2中，電池2被描述成包括40個(gè)單電池，而MCU30被描述 成利用35個(gè)輸入和輸出端口將單電池電壓信號(hào)Dl-D32、單電池平衡啟動(dòng)信 號(hào)S0、第一控制器選擇信號(hào)Sl和第二控制器選擇信號(hào)S2傳送至單電池平 衡單元10。不過，本發(fā)明不局限于此。單電池電壓信號(hào)和控制器選擇信號(hào) 的數(shù)量可以根據(jù)單電池的數(shù)量有所變化。根據(jù)本發(fā)明的方案，單電池平衡啟
動(dòng)信號(hào)S0、第一控制器選擇信號(hào)S1、第二控制器選擇信號(hào)S2、單電池電壓信號(hào)D1-D32和單電池平衡信號(hào)CB1-CB40都是具有恒定電平電壓的信號(hào)， 以控制和執(zhí)行單電池平衡操作。如圖2所示，MCU 30包括電池平均電壓計(jì)算器310、單電池平衡確定 單元320、單電池平衡控制信號(hào)發(fā)生器330和單電池平衡控制信號(hào)傳送單元 331。 MCU 30產(chǎn)生總共35個(gè)控制信號(hào)，并將所產(chǎn)生的35個(gè)控制信號(hào)傳送 至單電池平衡單元10。電池平均電壓計(jì)算器310通過累加每個(gè)單電池的電壓并用累加結(jié)果除 以單電池?cái)?shù)量(例如，在本示例中為40)來計(jì)算所有單電池的平均電壓。單電池平衡確定單元320將從檢測單元20傳送來的每個(gè)單電池的電壓 與從電池平均電壓計(jì)算器310傳送來的所計(jì)算出的平均電壓進(jìn)行比較。單電 池平衡確定單元320檢測出電壓高于或低于平均電壓的單電池。如果所計(jì)算 的平均電壓與每個(gè)單電池的電壓之差的絕對(duì)值大于預(yù)定的設(shè)定點(diǎn)電壓，那么 單電池平衡確定單元320將與所檢測出的單電池有關(guān)的信息傳送至單電池 平衡控制信號(hào)發(fā)生器330。根據(jù)本發(fā)明的方案，與單電池有關(guān)的信息是用于 從電池2的40個(gè)單電池CELL1 -CELL40中識(shí)另'j出電壓高于或低于平均電壓 (即超出由預(yù)定的設(shè)定點(diǎn)電壓定義的電壓范圍)的單電池的信息。單電池信 息包括與所檢測出的單電池的位置有關(guān)的信息。單電池平衡控制信號(hào)發(fā)生器330包括單電池平衡控制信號(hào)傳送單元 331。單電池平衡控制信號(hào)發(fā)生器330基于來自單電池平衡確定單元320的 與所檢測出的單電池有關(guān)的信息，產(chǎn)生32個(gè)單電池電壓信號(hào)Dl-D32、單電 池平衡啟動(dòng)信號(hào)SO、第一控制器選擇信號(hào)Sl和第二控制器選擇信號(hào)S2。具體而言，單電池平衡啟動(dòng)信號(hào)SO是控制單電池平衡單元10從MCU 30接收控制信號(hào)D1-D32以及S1和S2以用于單電池平衡的信號(hào)。第一控制 器選擇信號(hào)Sl和第二控制器選擇信號(hào)S2是用于有效地管理40個(gè)單電池的 單電池平衡的信號(hào)。不過，這種系統(tǒng)不局限于40個(gè)單電池，待平衡的單電 池的數(shù)量可以大于MCU 30平衡這些單電池所用的輸入和輸出端口的數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明方案的BMS 1將單電池CELL l-CELL32分成第一組單電池，將 單電池CELL33-CELL40分成第二組單電池。第一控制器選擇信號(hào)Sl對(duì)應(yīng) 于第一組單電池，第二控制器選擇信號(hào)S2對(duì)應(yīng)于第二組單電池。也就是說， 如果檢測出需要進(jìn)行單電池平衡的單電池的位置處于包括單電池CELL l-CELL 32的第一組單電池中，那么第一控制器選擇信號(hào)Sl與所檢測出的 單電池的單電池電壓信號(hào)D1-D32—起被傳送至單電池平衡單元10。然后， 單電池平衡單元10通過檢測第 一控制器選擇信號(hào)S1識(shí)別出需要進(jìn)行單電池 平衡的單電池是第一組單電池CELL l-CELL 32中的某一單電池，并且基于 單電池電壓信號(hào)D1-D32準(zhǔn)確地選擇所檢測出的需要進(jìn)行單電池平衡的單電 池。類似地，如果檢測出需要進(jìn)行單電池平衡的單電池的位置處于包括單電 池CELL 33-CELL 40的第二組單電池中，那么第二控制器選擇信號(hào)S2與相 應(yīng)的單電池電壓信號(hào)Dl-D8 —起被傳送至單電池平衡單元10。單電池平衡 單元10通過檢測第二控制器選擇信號(hào)S2識(shí)別出所檢測出的需要進(jìn)行單電池 平衡的單電池是第二組單電池CELL 33-CELL 40中的某一單電池，并且基 于單電池電壓信號(hào)Dl-D8準(zhǔn)確地選擇所檢測出的需要進(jìn)行單電池平衡的單 電池。單電池平衡控制信號(hào)傳送單元331將單電池電壓信號(hào)Dl-D32、單電池 平衡啟動(dòng)信號(hào)SO、第一控制器選擇信號(hào)Sl和第二控制器選擇信號(hào)S2傳送 至單電池平衡單元10，以用于單電池平衡。特別地，單電池平衡控制信號(hào) 傳送單元331以恒定的時(shí)間間隔傳送第一控制器選擇信號(hào)Sl和第二控制器 選擇信號(hào)S2。因此，如果需要進(jìn)行單電池平衡的單電池處于整個(gè)40個(gè)單電 池CELL l-CELL 40中的第 一組單電池CELL l-CELL 32中，那么單電池平 衡控制信號(hào)傳送單元331就將需要進(jìn)行單電池平衡的單電池的單電池電壓 信號(hào)Dl-D32傳送至單電池平衡單元10,同時(shí)傳送第一控制器選擇信號(hào)Sl。 類似地，如果需要進(jìn)行單電池平衡的單電池處于第二組單電池CELL 33-DELL 40中，那么單電池平衡控制信號(hào)傳送單元331就將需要進(jìn)行單電 池平衡的單電池的單電池電壓信號(hào)Dl-D8傳送至單電池平衡單元10,同時(shí)
傳送第二控制器選擇信號(hào)S2。以下,將描述根據(jù)本發(fā)明方案的單電池平衡單元10。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明方案的單電池平衡單元10的各元件的框圖。單電池平衡單元10包括第一單電池平衡控制器110、第二單電池平衡 控制器120和單電池平衡驅(qū)動(dòng)器130。單電池平衡單元IO從MCU 30接收 總共35個(gè)控制信號(hào)，即單電池電壓信號(hào)D1-D32,以及單電池平衡啟動(dòng)信號(hào) SO、第一控制器選擇信號(hào)Sl和第二控制器選擇信號(hào)S2。當(dāng)單電池平衡啟動(dòng) 信號(hào)SO從高電平變成低電平時(shí)，單電池平衡單元10中的第一單電池平衡控 制器110和第二單電池平衡控制器120被控制，以接收單電池電壓信號(hào) D1-D32以及第一控制器選擇信號(hào)Sl和第二控制器選擇信號(hào)S2,從而用于 單電池平4軒。第一單電池平衡控制器110包括4個(gè)單電池平衡信號(hào)發(fā)生器111-114。 第一單電池平衡控制器110從MCU30接收32個(gè)單電池電壓信號(hào)Dl-D32、 單電池平衡啟動(dòng)信號(hào)SO和第一控制器選擇信號(hào)Sl，并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所接收到 的單電池電壓信號(hào)D1-D32的單電池平衡信號(hào)CB1-CB32。具體而言，第一 單電池平衡控制器110由單電池平衡啟動(dòng)信號(hào)SO來控制，以接收單電池電 壓信號(hào)Dl-D32和第一控制器選擇信號(hào)Sl。第一單電池平衡控制器110在第 一控制器選擇信號(hào)Sl具有高電平電壓的時(shí)間段內(nèi)接收單電池電壓信號(hào) Dl-D32，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所接收到的單電池電壓信號(hào)D1-D32的單電池平衡信號(hào) CB1-CB32，并將所產(chǎn)生的單電池平衡信號(hào)CB1-CB32傳送至單電池平衡驅(qū) 動(dòng)器130。第二單電池平衡控制器120包括第五單電池平衡信號(hào)發(fā)生器121,其從 MCU 30接收8個(gè)單電池電壓信號(hào)Dl-D8、單電池平4軒啟動(dòng)信號(hào)SO和第二 控制器選擇信號(hào)S2，并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所接收到的8個(gè)單電池電壓信號(hào)Dl-D8 的單電池平衡信號(hào)CB33-CB40。具體而言，第二單電池平衡控制器120由 單電池平衡啟動(dòng)信號(hào)SO來控制，以接收單電池電壓信號(hào)Dl-D8和第二控制 器選擇信號(hào)S2。第二單電池平衡控制器120在第二控制器選擇信號(hào)S2具有
高電平電壓的時(shí)間段內(nèi)接收單電池電壓信號(hào)D1-D8,產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所接收到的 單電池電壓信號(hào)Dl-D8的單電池平衡信號(hào)CB33-CB40,并將所產(chǎn)生的單電 池平衡信號(hào)CB33-CB40傳送至單電池平衡驅(qū)動(dòng)器130。由于本發(fā)明的示范性實(shí)施例中單電池的數(shù)量局限為40個(gè)，所以第二單 電池平衡控制器120只包括單個(gè)單電池平衡信號(hào)發(fā)生器121,這不同于第一 單電池平衡控制器110,它包括第一單電池平衡信號(hào)發(fā)生器111-第四單電池 平衡信號(hào)發(fā)生器114。不過，本發(fā)明不局限于此。第二單電池平衡控制器120 的數(shù)量可以根據(jù)電池2中配置的單電池?cái)?shù)量有所增加。如果第二單電池平衡-控制器120與第一單電池平衡控制器IIO具有相同的結(jié)構(gòu)，那么可以控制總 共64個(gè)單電池。也就是說，MCU30可以利用35個(gè)輸入和輸出端口來控制 最多64個(gè)單電池的單電池平衡。如果電池2具有多于64個(gè)的單電池，那么 可以通過降低單電池電壓信號(hào)D1-D32的數(shù)量并增加單電池平衡單元10中 的單電池平衡控制器的數(shù)量，利用MCU30的有限的輸入和輸出端口來有效 地管理單電池。以下，將參考圖4和圖5描述根據(jù)本發(fā)明方案的用于執(zhí)行單電池平衡操 作的單電池平衡控制信號(hào)的時(shí)序圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明方案的單電池平衡單元中的第一單電池平衡控制器 所處理的波形的時(shí)序圖。也就是說，圖4示出當(dāng)單電池CELL8和CELL15 的電壓高于或低于所有單電池CELL 1-CELL40的平均電壓(即超出預(yù)定的 設(shè)定點(diǎn)電壓或范圍所定義的容許電壓)時(shí)的每個(gè)單電池平衡控制信號(hào)的波 形。單電池平衡單元10中的第一單電池平衡控制器IIO從MCU 30接收單 電池平衡啟動(dòng)信號(hào)SO、第一控制器選擇信號(hào)Sl以及單電池電壓信號(hào)D8和 D15，并產(chǎn)生用于各單電池的單電池平衡信號(hào)CB8-CB15。第一單電池平衡控制器110中的第一單電池平衡信號(hào)發(fā)生器111被控 制，以在施加單電池平衡啟動(dòng)信號(hào)SO的時(shí)刻Tl時(shí)，接收第一控制器選擇信 號(hào)Sl和單電池電壓信號(hào)D8。在第一控制器選擇信號(hào)Sl被施加以高電平脈
沖的時(shí)段MlonJ內(nèi)，檢測出具有高電平脈沖的單電池電壓信號(hào)D8。第一 單電池平衡信號(hào)發(fā)生器111在單電池電壓信號(hào)D8下降的時(shí)刻Tll,產(chǎn)生低 電平的單電池平衡信號(hào)CB8。第一單電池平衡控制器110中的第二單電池平 衡信號(hào)發(fā)生器112被控制，以在施加單電池平衡啟動(dòng)信號(hào)S0的時(shí)刻Tl時(shí)， 接收第一控制器選擇信號(hào)Sl和單電池電壓信號(hào)D15。在第一控制器選擇信 號(hào)Sl被施加以高電平脈沖的時(shí)段Mlon_l內(nèi)，施加具有高電平脈沖的單電 池電壓信號(hào)D15。然后，第二單電池平衡信號(hào)發(fā)生器112在單電池電壓信號(hào) D15下降的時(shí)刻T21,產(chǎn)生低電平的單電池平衡信號(hào)CB15。 MCU30產(chǎn)生具 有高電平脈沖時(shí)段Mlon一2和Mlon一3的第一控制器選擇信號(hào)Sl以及高電 平脈沖的單電池電壓信號(hào)D8和D15，并將所產(chǎn)生的第一控制器選擇信號(hào)Sl 傳送至單電池平衡單元10，從而結(jié)束單電池平衡。在結(jié)束CELL8的單電池 平衡之后，第一單電池平衡信號(hào)發(fā)生器111在第一控制器選擇信號(hào)Sl被施 加以高電平脈沖的時(shí)段Mlon—2內(nèi)，檢測出具有高電平脈沖的單電池電壓信 號(hào)D8。第一單電池平衡信號(hào)發(fā)生器111在單電池電壓信號(hào)D8下降的時(shí)刻 T12,產(chǎn)生高電平的單電池平衡信號(hào)CB8，從而結(jié)束單電池平衡。類似地， 在CELL 15的單電池平衡結(jié)束以后，第二單電池平衡信號(hào)發(fā)生器112在第 一控制器選擇信號(hào)Sl被施加以高電平脈沖的時(shí)段Mlon—3,施加具有高電平 脈沖的單電池電壓信號(hào)D15。在單電池電壓信號(hào)D15下降的時(shí)刻T22,產(chǎn)生 高電平的單電池平衡信號(hào)CB 15，從而結(jié)束單電池平衡。圖5是根據(jù)本發(fā)明方案的單電池平衡單元中的第一單電池平衡控制器 110和第二單電池平衡控制器120所處理的波形的時(shí)序圖。也就是說，圖5 示出當(dāng)單電池CELL 8和CELL 40的電壓高于或低于所有單電池CELL l-CELL40的平均電壓，即超出預(yù)定的設(shè)定點(diǎn)電壓或范圍所定義的容許電壓) 時(shí)，各單電池平衡控制信號(hào)的波形。為了對(duì)單電池CELL 8和CELL 40進(jìn)行平衡，單電池平衡單元10中的 第一單電池平衡控制器IIO從MCU 30接收單電池平衡啟動(dòng)信號(hào)S0、第一 控制器選擇信號(hào)Sl和單電池電壓信號(hào)D8,并產(chǎn)生針對(duì)單電池CELL8的單 電池電壓信號(hào)CB8。單電池平衡單元10中的第二單電池平衡控制器120從 MCU 30接收單電池平衡啟動(dòng)信號(hào)SO、第二控制器選擇信號(hào)S2和單電池電 壓信號(hào)D8，并產(chǎn)生單電池電壓信號(hào)CB40。因?yàn)閱坞姵仉妷盒盘?hào)D8專用于 單電池CELL 8和CELL 40，所以第 一和第二單電池平衡控制器都從MCU 30 接收單電池電壓信號(hào)D8。例如，如果對(duì)單電池CELL 8和CELL 39進(jìn)行平 衡，那么第一單電池平衡控制器110將接收單電池電壓信號(hào)D8,而第二單 電池平衡控制器120將接收單電池電壓信號(hào)D7。第一單電池平衡控制器110的第一單電池平衡信號(hào)發(fā)生器111被控制， 以在施加單電池平衡啟動(dòng)信號(hào)SO的時(shí)刻Tl，，接收第一控制器選擇信號(hào)SI 和單電池電壓信號(hào)D8。在第一控制器選擇信號(hào)SI被施加以高電平脈沖的時(shí) 段Mlon—l，內(nèi)，施加具有高電平脈沖的單電池電壓信號(hào)D8。然后，第一單 電池平衡信號(hào)發(fā)生器111在被施加以第一控制器信號(hào)SI的高電平脈沖的時(shí) 段Mlon—l，內(nèi)所施加的單電池電壓信號(hào)D8下降的時(shí)刻Tll，，產(chǎn)生低電平的 單電池平衡信號(hào)CB8。類似地，第二單電池平衡控制器120中的第五單電池 平衡信號(hào)發(fā)生器121被控制，以在施加單電池平衡啟動(dòng)信號(hào)SO的時(shí)刻Tl'， 接收第二控制器選擇信號(hào)S2和單電池電壓信號(hào)D8。然后，在預(yù)定的時(shí)間間 隔(大約為T21，和Tll，之差)后所施加的第二控制器選擇信號(hào)S2施加以高 電平脈沖的時(shí)段M2on—l，內(nèi)，施加具有高電平脈沖的單電池電壓信號(hào)D8。 接著，第五單電池平衡信號(hào)發(fā)生器121在被施加以第二控制器信號(hào)S2的高 電平脈沖的時(shí)段M2on一l，內(nèi)所施加的單電池電壓信號(hào)D8的下降時(shí)刻T21'， 產(chǎn)生低電平的單電池平衡信號(hào)CB40。 MCU 30產(chǎn)生在時(shí)段Mlon—2'內(nèi)為高 電平脈沖的第一控制器選擇信號(hào)Sl、在時(shí)段M2on—2'內(nèi)為高電平脈沖的第 二控制器選擇信號(hào)S2和具有高電平脈沖的單電池電壓信號(hào)D8，并將所產(chǎn)生 的信號(hào)傳送到單電池平衡單元10，從而結(jié)束單電池平衡操作。在結(jié)束CELL 8的單電池平衡操作之后，第一平衡控制器110的第一單電池平衡信號(hào)發(fā)生 器111在第一控制器選擇信號(hào)Sl具有高電平脈沖的時(shí)段Mlon—2，內(nèi)，檢測 出具有高電平脈沖的單電池電壓信號(hào)D8。在單電池電壓信號(hào)D8下降的時(shí)刻 T12'，產(chǎn)生高電平的單電池平衡信號(hào)CB8,從而結(jié)束單電池平衡操作。類似 地，在CELL 40的單電池平衡操作結(jié)束后，第二單電池平衡控制器120的 第五單電池平衡信號(hào)發(fā)生器121在第二控制器選擇信號(hào)S2被施加以高電平 脈沖的時(shí)段M2on一2，內(nèi)，沖企測出具有高電平脈沖的單電池電壓信號(hào)D8。在 單電池電壓信號(hào)D8下降的時(shí)刻T22，，產(chǎn)生高電平的單電池平衡信號(hào)CB40， 從而結(jié)束單電池平衡操作。圖6是單電池平衡單元10中的單電池平衡驅(qū)動(dòng)器130的電路圖，單電 池平衡驅(qū)動(dòng)器130通過接收從第一單電池平衡控制器IIO和第二單電池平衡 控制器120輸出的單電池平衡信號(hào)CB1-CB40，來控制單電池平衡操作。單 電池平衡驅(qū)動(dòng)器130的單電池平衡驅(qū)動(dòng)電路連接到電池2中的單電池CELL l-CELL 40的正端子(+ )和負(fù)端子(-)，并通過接收單電池平衡信號(hào) CB1-CB40來執(zhí)行單電池平衡操作。當(dāng)單電池CELL l-CELL 40中的單電池CELL 8的電壓高于或低于所有 單電池CELL 1 -CELL 40的平均電壓，即超出預(yù)定的設(shè)定點(diǎn)電壓或范圍所定 義的容許電壓時(shí)，單電池平衡單元10中的單電池平衡驅(qū)動(dòng)器130從第一單 電池平衡控制器IIO中的第一單電池平衡信號(hào)發(fā)生器lll接收單電池平衡信 號(hào)CB8,并執(zhí)行單電池CELL 8的單電池平衡操作。具體而言，在單電池平衡信號(hào)CB8于圖5的時(shí)刻Tll，下降之后且保持 低電平的時(shí)段Til'-T12，內(nèi)，光電二極管PD被單電池平衡驅(qū)動(dòng)器130的 VDD與單電池平衡信號(hào)CB8的電壓差偏置，從而發(fā)光。然后，晶體管Q2 對(duì)應(yīng)于光電二極管PD所產(chǎn)生的光電流而導(dǎo)通。從單電池CELL 8的正端子 (+ )輸出的部分電流通過導(dǎo)通的晶體管Q2施加到電阻器R3，而晶體管Ql 由于在電阻器R3處產(chǎn)生的電壓差而導(dǎo)通。因此，單電池CELL8沿著放電 路徑被平衡，此時(shí)電流從單電池CELL 8的正端子(+ )通過電阻器R2流 經(jīng)導(dǎo)通的晶體管Ql的集電極C直到發(fā)射極E。盡管單電池平衡驅(qū)動(dòng)器130 示出為包括光電二極管PD、晶體管Ql和Q2以及電阻器R1-R5,但是單電 池平衡驅(qū)動(dòng)器130不局限于此。例如，不使用光電二極管PD,而是可以使
用直接電連接到晶體管Q2的基極B的二極管來導(dǎo)通晶體管Q2。進(jìn)一步地， 可以轉(zhuǎn)變晶體管Ql和Q2的極性，或者可以用場效應(yīng)晶體管來替換。根據(jù)本發(fā)明的各方案，如果單電池CELL 8和CELL 40的電壓高于或低 于所有單電池CELL 1-CELL40的平均電壓，即超出預(yù)定的設(shè)定點(diǎn)電壓或范 圍所定義的容許電壓時(shí)，那么單電池平衡單元10中的第一和第二單電池平 衡控制器從MCU 30接收單一單電池電壓信號(hào)D8 ，為單電池CELL 8和CELL 40產(chǎn)生單電池平衡信號(hào)CB8和CB40,并執(zhí)行用于對(duì)單電池CELL 8和CELL 40進(jìn)行平衡的單電池平衡操作。由于單電池電壓信號(hào)D1-D32中的每一個(gè)能 對(duì)至少兩個(gè)單電池進(jìn)行平衡，所以具有超過40個(gè)單電池的電池的單電池平 衡，可以利用MCU30的有限數(shù)量的輸入和輸出端口有效地進(jìn)行管理。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的若干實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng) 該理解，在不偏離本發(fā)明的原則和精神的情況下可以對(duì)實(shí)施例進(jìn)行改變，而 本發(fā)明的范圍限定在權(quán)利要求書及其等同替換中。根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例，MCU產(chǎn)生少于電池中的單電池?cái)?shù)量的單電 池電壓信號(hào)。所產(chǎn)生的每個(gè)單電池電壓信號(hào)被傳送至單電池平衡單元，并用 于對(duì)至少兩個(gè)單電池進(jìn)行平衡。因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的BMS可以利用 MCU的有限數(shù)量的輸入和輸出端口來有效地管理具有多個(gè)單電池的電池 常規(guī)地，根據(jù)電池中的單電池?cái)?shù)量的增加，MCU需要有更多數(shù)量的輸 入和輸出端口，因此增加了 MCU的制造成本，并且在BMS中需要更大的 空間。根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例，由于按照原樣來使用常規(guī)MCU的有限的 輸入和輸出端口，所以可以避免制造成本增加，而且也不必占用BMS較大 的空間。因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的BMS可以有效地管理具有多個(gè)待平衡 的單電池的電池。
權(quán)利要求
1、一種電池管理系統(tǒng)，用于管理具有多個(gè)單電池的電池，包括檢測單元，其用于測量所述多個(gè)單電池中的每個(gè)單電池的單電池電壓；微控單元(MCU)，其用于根據(jù)所測量到的多個(gè)單電池電壓來檢測需要進(jìn)行單電池平衡的單電池，并產(chǎn)生多個(gè)單電池電壓信號(hào)以控制所檢測出的單電池的單電池平衡；和單電池平衡單元，其用于根據(jù)所述多個(gè)單電池電壓信號(hào)執(zhí)行單電池平衡操作，以對(duì)所檢測出的單電池進(jìn)行平衡，其中，所述多個(gè)單電池電壓信號(hào)的數(shù)量少于所述多個(gè)單電池的數(shù)量，所述單電池平衡單元產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)單電池電壓信號(hào)的多個(gè)單電池平衡信號(hào)，并且所述多個(gè)單電池電壓信號(hào)中的至少一個(gè)對(duì)所述多個(gè)單電池中的至少兩個(gè)單電池進(jìn)行平衡。
2、 如權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述MCU產(chǎn)生多個(gè)控制器選擇信號(hào)，所述控制器選擇信號(hào)對(duì)應(yīng)于傳送至 所述單電池平衡單元的所述多個(gè)單電池電壓信號(hào)中一個(gè)對(duì)所述多個(gè)單電池中的 至少兩個(gè)單電池進(jìn)行平衡的電壓信號(hào)，并且所述單電池平衡單元響應(yīng)于所述多個(gè)控制器選擇信號(hào)接收該單電池電壓信
3、 如權(quán)利要求2所述的電池管理系統(tǒng)，其中所述MCU產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述至 少兩個(gè)單電池中一單電池的那個(gè)單電池電壓信號(hào)，以對(duì)所述至少兩個(gè)單電池進(jìn)行平衡，并且在一時(shí)間間隔后，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述至少兩個(gè)單電池中其它單電池 的那個(gè)單電池電壓信號(hào)。
4、 如權(quán)利要求3所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述單電池平衡單元根據(jù)所述單電池電壓信號(hào)產(chǎn)生第一單電池平衡信號(hào)和 第二單電池平衡信號(hào)以控制單電池平衡，并且響應(yīng)于所述多個(gè)控制器選擇信號(hào)，分別將該第 一單電池平衡信號(hào)和該第二 單電池平衡信號(hào)傳送至所述至少兩個(gè)單電池。
5、 如權(quán)利要求4所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述單電池平衡單元通過以 盡量長的時(shí)間間隔來區(qū)分所述第 一單電池平衡信號(hào)和所述第二單電池平衡信 號(hào)，來根據(jù)所述多個(gè)控制器選擇信號(hào)產(chǎn)生所述第一單電池平衡信號(hào)和所述第二 單電池平衡信號(hào)。
6、 如權(quán)利要求5所述的電池管理系統(tǒng)，其中所述單電池平衡單元根據(jù)所述 第一單電池平衡信號(hào)或所述第二單電池平衡信號(hào)，對(duì)對(duì)應(yīng)于所述第一單電池平 衡信號(hào)和所述第二單電池平衡信號(hào)的單電池進(jìn)行充電/放電。
7、 一種用于管理多個(gè)單電池的電池管理系統(tǒng)，包括 微控單元(MCU)，其用于產(chǎn)生多個(gè)單電池電壓信號(hào)、多個(gè)控制器選擇信號(hào)和至少一個(gè)單電池平衡啟動(dòng)信號(hào)，以控制單電池平衡操作從而對(duì)所述多個(gè)單電池中的單電池的電壓進(jìn)行平衡，并用于將所產(chǎn)生的單電池電壓信號(hào)和控制信 號(hào)傳送至多個(gè)輸出端口；連接至該MCU的第一單電池平衡控制器，其用于根據(jù)所述多個(gè)控制器選 擇信號(hào)中一控制器選擇信號(hào)接收第一組多個(gè)單電池電壓信號(hào)，并且根據(jù)所述第一組多個(gè)單電池電壓信號(hào)產(chǎn)生第一組多個(gè)單電池平衡信號(hào)；連接至該MCU的第二單電池平衡控制器，其用于根據(jù)所述多個(gè)控制器選 擇信號(hào)中另一控制器選擇信號(hào)接收第二組多個(gè)單電池電壓信號(hào)，并且根據(jù)所述 第二組多個(gè)單電池電壓信號(hào)產(chǎn)生第二組多個(gè)單電池平衡信號(hào)；和連接至該第 一單電池平衡控制器和該第二單電池平衡控制器的單電池平衡 驅(qū)動(dòng)器，其用于接收所述第一組多個(gè)單電池平衡信號(hào)和所述第二組多個(gè)單電池其中，所述第一組多個(gè)單電池電壓信號(hào)之一和所述第二組多個(gè)單電池電壓 信號(hào)之一通過所述MCU的多個(gè)輸出端口之一傳輸。
8、 如權(quán)利要求7所述的電池管理系統(tǒng)，其中，在所述第 一組多個(gè)單電池電壓信號(hào)中的 一個(gè)單電池電壓信號(hào)和所述第二組 多個(gè)單電池電壓信號(hào)中的一個(gè)單電池電壓信號(hào)通過所述MCU的多個(gè)輸出端口 中的同一輸出端口傳輸時(shí)，根據(jù)所述多個(gè)控制器選擇信號(hào)，將所述傳輸自多個(gè)輸出端口中的同 一輸出 端口的單電池電壓信號(hào)以一時(shí)間間隔分開地分別傳送至所述第一單電池平衡控制器和所述第二單電池平衡控制器，并且所述第 一單電池平衡控制器和所述第二單電池平衡控制器分別根據(jù)所述以 一時(shí)間間隔分開的、所述第一組多個(gè)單電池電壓信號(hào)中那個(gè)單電池電壓信號(hào)和 所述第二組多個(gè)單電池電壓信號(hào)中那個(gè)單電池電壓信號(hào)，產(chǎn)生所述第一組多個(gè) 單電池平衡信號(hào)中的一個(gè)單電池平衡信號(hào)和所述第二組多個(gè)單電池平衡信號(hào)中 的一個(gè)單電池平衡信號(hào)，并將所產(chǎn)生的單電池平衡信號(hào)傳送至所述單電池平衡 驅(qū)動(dòng)器。
9、 如權(quán)利要求8所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述第 一單電池平衡控制器從所述MCU的多個(gè)輸出端口中的同 一輸出端 口傳送所述第 一組多個(gè)單電池平衡信號(hào)中那個(gè)單電池平衡信號(hào)，所述第二單電池平衡控制器在所述時(shí)間間隔之后，從所述MCU的多個(gè)輸 出端口中的同 一輸出端口傳送所述第二組多個(gè)單電池平衡信號(hào)中那個(gè)單電池平 衡信號(hào)。
10、 如權(quán)利要求9所述的電池管理系統(tǒng)，其中所述單電池平衡驅(qū)動(dòng)器包括 多個(gè)開關(guān)，每個(gè)開關(guān)都具有第一端和第二端，其中所述多個(gè)開關(guān)中一個(gè)開關(guān)的第一端連接至所述多個(gè)單電池中一個(gè)單電池的正端子上，所述多個(gè)開關(guān)中 那個(gè)開關(guān)的第二端連接至所述多個(gè)單電池中那個(gè)單電池的負(fù)端子上，并且所述 多個(gè)開關(guān)由所述第一組多個(gè)單電池平衡信號(hào)和所述第二組多個(gè)單電池平^H言號(hào) 來導(dǎo)通。
11、 如權(quán)利要求IO所述的電池管理系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 多個(gè)光電二極管，它們響應(yīng)于所述第一組多個(gè)單電池平衡信號(hào)和所述第二組多個(gè)單電池平衡信號(hào)來發(fā)光；和多個(gè)第一晶體管，它們光電耦合到所述多個(gè)光電二極管上，其中，所述多個(gè)開關(guān)中的一個(gè)開關(guān)響應(yīng)于流過所述多個(gè)第一晶體管中一第一晶體管的電流來導(dǎo)通。
12、 如權(quán)利要求11所述的電池管理系統(tǒng)，其中所述多個(gè)開關(guān)中的每個(gè)開關(guān)均包括第二晶體管，其包括對(duì)應(yīng)于所述開關(guān)兩端的第一電極和第二電極、以及接 收與流過所述第一晶體管的電流對(duì)應(yīng)的電壓的控制電極；第一電阻器，其具有連接至該第二晶體管的第一電極上的第一端、和連接 至所述多個(gè)單電池中一單電池的第一端上的第二端；和第二電阻器，其具有連接至該第二晶體管的控制電極上的第一端、和連接 至該單電池的第二端上的第二端。
13、 一種電池管理系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法，該電池管理系統(tǒng)用于包括多個(gè)單電池 的電池，所述多個(gè)單電池包括含有至少兩個(gè)單電池的第 一組單電池和含有至少 兩個(gè)單電池的第二組單電池，該方法包括從所述多個(gè)單電池的第一組和第二組中檢測需要進(jìn)行單電池平衡的單電池；確定第 一組中需要進(jìn)行單電池平衡的第 一單電池是否與第二組中需要進(jìn)行 單電池平衡的第二單電池共用控制單元的輸出端口 ；如果該第一單電池與該第二單電池共用該輸出端口 ，則產(chǎn)生一個(gè)單電池電 壓信號(hào)來控制該第 一單電池和該第二單電池的單電池平衡；如果該第一單電池不與該第二單電池共用該輸出端口 ，則產(chǎn)生針對(duì)該第一 單電池的第一單電池電壓信號(hào)和針對(duì)該第二單電池的第二單電池電壓信號(hào)；并 且根據(jù)所述單電池電壓信號(hào)來對(duì)該第 一單電池和該第二單電池進(jìn)行平衡。
14、 如權(quán)利要求13所述的驅(qū)動(dòng)方法，其中所述檢測單電池的步驟進(jìn)一步包括通過對(duì)所述多個(gè)單電池中各單電池的電壓求和并用各單電池電壓之和除以 所述多個(gè)單電池的單電池?cái)?shù)量來計(jì)算電池的平均電壓；并且檢測具有一包括所計(jì)算的平均電壓與各單電池電壓之差的電壓差的單電 池，其中當(dāng)所述電壓差大于一預(yù)定的設(shè)定點(diǎn)時(shí)，檢測出所檢測的單電池。
15、 如權(quán)利要求13所述的驅(qū)動(dòng)方法，其中所述產(chǎn)生一個(gè)單電池電壓的步驟 進(jìn)一步包括產(chǎn)生與所述第一單電池對(duì)應(yīng)的那個(gè)單電池電壓信號(hào)，并在一時(shí)間 間隔后再產(chǎn)生與所述第二單電池對(duì)應(yīng)的那個(gè)單電池電壓信號(hào)。
16、 如權(quán)利要求13所述的驅(qū)動(dòng)方法，其中所述進(jìn)行平衡的步驟進(jìn)一步包括 根據(jù)所述單電池電壓信號(hào)，產(chǎn)生以 一時(shí)間間隔分開的針對(duì)所述第 一單電池的單電池平衡信號(hào)和針對(duì)所述第二單電池的單電池平衡信號(hào)；并且根據(jù)所述單電池平衡信號(hào)，執(zhí)行對(duì)所述第 一單電池和所述第二單電池的單 電池平衡操作。
17、 如權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其中所述單電池平衡單元包括 多個(gè)單電池平衡控制器，以從MCU接收所述多個(gè)單電池電壓信號(hào)。
18、 如權(quán)利要求17所述的電池管理系統(tǒng)，其中所述MCU將對(duì)所述多個(gè)單 電池中的至少兩個(gè)單電池進(jìn)行平衡的所述多個(gè)單電池電壓信號(hào)中的至少 一個(gè)傳 送至所述多個(gè)單電池平衡控制器中的至少兩個(gè)單電池平衡控制器。
19、 如權(quán)利要求18所述的電池管理系統(tǒng)，其中所述至少兩個(gè)單電池平衡控 制器中的每個(gè)均產(chǎn)生單電池平衡信號(hào)，以傳送至所述多個(gè)單電池中的對(duì)應(yīng)單電 池。
20、 如權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其中所述MCU產(chǎn)生單電池平銜-啟動(dòng)信號(hào)以控制所述單電池平衡單元。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電池管理系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法，以用于管理包括多個(gè)單電池的電池。電池管理系統(tǒng)包括檢測單元、MCU和單電池平衡單元。檢測單元測量多個(gè)單電池的單電池電壓。MCU根據(jù)所測量到的多個(gè)單電池電壓來檢測需要進(jìn)行單電池平衡的單電池，并產(chǎn)生多個(gè)單電池電壓信號(hào)以控制所檢測出的單電池的單電池平衡。單電池平衡單元根據(jù)多個(gè)單電池電壓信號(hào)來對(duì)單電池進(jìn)行平衡，并且單電池電壓信號(hào)的數(shù)量少于單電池的數(shù)量。單電池平衡單元產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于多個(gè)單電池電壓信號(hào)的多個(gè)單電池平衡信號(hào)，并且單電池電壓信號(hào)中的至少一個(gè)對(duì)電池中的至少兩個(gè)單電池進(jìn)行平衡。
文檔編號(hào)H02J7/02GK101162792SQ200710151398
公開日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2007年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月12日
發(fā)明者尹韓碩, 徐世旭, 林啟鐘 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社