專利名稱：對(duì)電光源進(jìn)行控制的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及電池監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池管理系統(tǒng)，尤其是涉及一種用于包含多個(gè)電池單元的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及電池監(jiān)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
包括多個(gè)電池單元的電池用于例如筆記本電腦，電動(dòng)車(Electrical Vehicle, EV)，混合型電動(dòng)車(Hybrid Electrical Vehicle, HEV)和能量存儲(chǔ)系統(tǒng)等各種應(yīng)用系統(tǒng)中。運(yùn)行中，電池單元可發(fā)生例如過壓或低壓等錯(cuò)誤狀態(tài)，從而損壞電池單元。圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的一種用于電池110的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)100。在圖1中，電池 110包括多個(gè)電池單元111和112。電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)100包括多個(gè)濾波器120和122，多個(gè)電壓-電流轉(zhuǎn)換器130和132，以及多個(gè)比較器140和142，從而實(shí)時(shí)地分別監(jiān)測(cè)電池單元 111-112的電池電壓。每個(gè)電壓電流轉(zhuǎn)換器130和132包括放大器和移位器(未圖示)，將每個(gè)電池的電池電壓轉(zhuǎn)換成電流。感應(yīng)電阻151和153分別與電壓-電流轉(zhuǎn)換器130和 132相連，并將電流轉(zhuǎn)換成與相應(yīng)的電池單元的電池電壓成比例的電壓。相應(yīng)的比較器將感應(yīng)電阻的電壓與參考值進(jìn)行比較，以判定相應(yīng)的電池單元是否發(fā)生錯(cuò)誤狀態(tài)(如，過壓或低壓)。監(jiān)測(cè)每一個(gè)電池單元的電池電壓都需要相應(yīng)的一組濾波器，放大器，移位器和比較器。因此，這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)能耗較大，并增加了電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)100的成本。另外，多個(gè)濾波器和感應(yīng)電阻會(huì)引起電流之間不一致，從而產(chǎn)生檢測(cè)誤差，由此影響電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)100的精確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，避免發(fā)生錯(cuò)誤狀態(tài)，以延長(zhǎng)電池壽命并提高系統(tǒng)的功效。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于電池的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述電池包括多個(gè)電池單元，所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括多個(gè)第一開關(guān)組，所述多個(gè)第一開關(guān)組分別與所述多個(gè)電池單元相連；能量存儲(chǔ)元件，所述能量存儲(chǔ)元件與所述第一開關(guān)組相連，且分別經(jīng)由所述第一開關(guān)組對(duì)所述電池單元的電池電壓進(jìn)行采樣；以及比較器，所述比較器經(jīng)由第二開關(guān)組與所述能量存儲(chǔ)元件相連，且將所述每個(gè)電池電壓與第一參考信號(hào)進(jìn)行比較，以判定是否有電池單元發(fā)生錯(cuò)誤狀態(tài)，其中，所述第二開關(guān)組與所述多個(gè)第一開關(guān)組中的一個(gè)開關(guān)組交替地閉合。本發(fā)明還提供了一種電池動(dòng)力系統(tǒng)，其包括包括多個(gè)電池單元的電池；電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與所述電池相連，且監(jiān)測(cè)所述電池單元的電池電壓，以判定是否有電池單元發(fā)生錯(cuò)誤狀態(tài)，所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括多個(gè)第一開關(guān)組，所述多個(gè)第一開關(guān)組分別與所述多個(gè)電池單元相連；能量存儲(chǔ)元件，所述能量存儲(chǔ)元件與所述第一開關(guān)組相連，且分別經(jīng)由所述第一開關(guān)組對(duì)所述電池單元的電池進(jìn)行采樣；以及比較器，所述比較器經(jīng)由第二開關(guān)組與所述能量存儲(chǔ)元件相連，且將所述每個(gè)電池電壓與第一參考信號(hào)進(jìn)行比較，以判定是否有電池單元發(fā)生所述錯(cuò)誤狀態(tài)，其中，所述第二開關(guān)組與所述多個(gè)第一開關(guān)組中的一個(gè)開關(guān)組交替地閉合；給所述電池動(dòng)力系統(tǒng)提供能量的發(fā)動(dòng)機(jī)；以及控制器電路，所述控制器電路連接在所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和所述發(fā)動(dòng)機(jī)之間，且控制所述電池給所述發(fā)動(dòng)機(jī)提供能量。本發(fā)明還提供了一種電池監(jiān)測(cè)方法，所述電池包括多個(gè)電池單元，所述電池監(jiān)測(cè)方法包括經(jīng)由能量存儲(chǔ)元件分別經(jīng)由多個(gè)第一開關(guān)組對(duì)所述多個(gè)電池單元的電池電壓進(jìn)行采樣，其中，所述多個(gè)第一開關(guān)組分別與所述多個(gè)電池單元相連，并與所述能量存儲(chǔ)元件相連；經(jīng)由第二開關(guān)組接收來自于所述能量存儲(chǔ)元件采樣的每個(gè)電池電壓，其中，所述第二開關(guān)組和所述多個(gè)第一開關(guān)組中的一個(gè)開關(guān)組交替地閉合；以及將所述每個(gè)電池電壓與第一參考信號(hào)進(jìn)行比較，以判定是否有電池單元發(fā)生錯(cuò)誤狀態(tài)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的電池監(jiān)控系統(tǒng)以及方法采用開關(guān)模式結(jié)構(gòu)，從而避免電池發(fā)生錯(cuò)誤狀態(tài)，由此，延長(zhǎng)了電池壽命并提高系統(tǒng)的功效。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，以使本發(fā)明的特性和優(yōu)點(diǎn)更為明顯。


圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的一種用于電池的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方框圖；圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于電池的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方框圖；圖3A所示為根據(jù)本發(fā)明如圖2所示實(shí)施例的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)判定過壓錯(cuò)誤狀態(tài)的時(shí)序圖；圖;3B示為根據(jù)本發(fā)明如圖2所示實(shí)施例的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)判定低壓錯(cuò)誤狀態(tài)的時(shí)序圖；圖4所示為根據(jù)本發(fā)明如圖2所示實(shí)施例的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的操作流程圖；圖5所示為根據(jù)本發(fā)明如圖2所示實(shí)施例的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行過壓驗(yàn)證的流程圖；圖6所示為根據(jù)本發(fā)明如圖2所示實(shí)施例的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行低壓驗(yàn)證的流程圖；圖7所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池動(dòng)力系統(tǒng)(例如電動(dòng)車)中，由電池給發(fā)動(dòng)機(jī)供電的方框圖。
具體實(shí)施例方式以下將對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例給出詳細(xì)的說明。雖然本發(fā)明將結(jié)合實(shí)施例進(jìn)行闡述， 但應(yīng)理解為這并非意指將本發(fā)明限定于這些實(shí)施例。相反，本發(fā)明意在涵蓋由后附權(quán)利要求項(xiàng)所界定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)所定義的各種可選項(xiàng)、可修改項(xiàng)和等同項(xiàng)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明公開了一種用于電池的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括與電池相連的開關(guān)陣列，所述開關(guān)陣列包括分別與電池中的多個(gè)電池單元相連的多個(gè)第一開關(guān)組。能量存儲(chǔ)元件(例如采樣電容)分別經(jīng)由多個(gè)第一開關(guān)組對(duì)所述多個(gè)電池單元的電池電壓進(jìn)行采樣。比較器經(jīng)由第二開關(guān)組接收采樣到的電池電壓，并將每個(gè)電池電壓與參考信號(hào)進(jìn)行比較，以判定是否有電池單元發(fā)生例如過壓或低壓等錯(cuò)誤狀態(tài)。由此， 可避免電池的錯(cuò)誤狀態(tài)，從而延長(zhǎng)電池壽命。與圖1的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有更好功效。圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于電池210的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200的方框圖。在圖2中，電池210包括多個(gè)電池單元210_0-210_3。然而，電池210可包括其它數(shù)目的電池單元。在一個(gè)實(shí)施例中，電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200包括振蕩器220，計(jì)數(shù)器230和與振蕩器220 相連的狀態(tài)機(jī)M0。振蕩器220產(chǎn)生振蕩信號(hào)以驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器230和狀態(tài)機(jī)M0。與狀態(tài)機(jī) 240相連的計(jì)數(shù)器230計(jì)算振蕩信號(hào)的脈沖的數(shù)目，并控制狀態(tài)機(jī)M0。由引腳INPUT處輸入的控制信號(hào)控制狀態(tài)機(jī)240的閉合或斷開。狀態(tài)機(jī)240控制開關(guān)陣列250和開關(guān)組 270，依次對(duì)電池210_0-210_3的電池電壓進(jìn)行采樣，從而根據(jù)采樣的電池電壓判定電池單元210_0-210_3中是否的有電池單元發(fā)生錯(cuò)誤狀態(tài)。在圖2中，開關(guān)陣列250包括多個(gè)開關(guān)組250_0_250_3。然而，開關(guān)陣列250 可根據(jù)電池單元的數(shù)量包括其它數(shù)目的開關(guān)組。開關(guān)組250_0-250_3分別與電池單元 210_0-210_3相連，并與能量存儲(chǔ)元件(例如，采樣電容沈0)相連。在圖2中，采樣電容沈0 位于電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200的外部。在另外的實(shí)施例中，采樣電容260可集成在電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 200中。開關(guān)組250_0-250_3中的每個(gè)開關(guān)組包括第一開關(guān)和第二開關(guān)，且由狀態(tài)機(jī)240的相應(yīng)控制信號(hào)控制。例如，電池單元210_0的正極經(jīng)由開關(guān)組250_0的第一開關(guān)和引腳CS+ 與采樣電容260的第一端相連。電池單元210_0負(fù)極經(jīng)由開關(guān)組250_0的第二開關(guān)和引腳 CS-與采樣電容沈0的第二端相連。狀態(tài)機(jī)MO的控制信號(hào)控制開關(guān)組250_0中的第一開關(guān)和第二開關(guān)。開關(guān)組270包括第一開關(guān)和第二開關(guān)。開關(guān)組270中的第一開關(guān)連接在采樣電容沈0的第一端和比較器280之間。在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)組270中的第二開關(guān)連接在采樣電容260的第二端和接收參考信號(hào)的一端之間。在圖2所示的實(shí)施例中，參考信號(hào)為地。狀態(tài)機(jī)MO的控制信號(hào)控制開關(guān)組270中的第一開關(guān)和第二開關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，狀態(tài)機(jī)240交替閉合開關(guān)組250_0和開關(guān)組270。當(dāng)開關(guān)組 250_0閉合而開關(guān)組270斷開時(shí)，采樣電容260經(jīng)由開關(guān)組250_0對(duì)電池單元210_0的電池電壓進(jìn)行采樣，且電荷在采樣電容260上保持預(yù)定時(shí)間。由此，執(zhí)行了采樣-保持程序。 當(dāng)開關(guān)組250_0斷開而開關(guān)組270閉合時(shí)，電池單元210_0斷開與采樣電容沈0的連接，采樣電容沈0的電壓經(jīng)由開關(guān)組270發(fā)送給比較器觀0，以判定是否發(fā)生錯(cuò)誤狀態(tài)。開關(guān)組 250_0的電流損耗取決于采樣電容260的容抗，采樣頻率和電池單元210_0的電池電壓。有利的是，開關(guān)組250_0具有更好的功效。狀態(tài)機(jī)240根據(jù)地址選取存儲(chǔ)器201中的預(yù)定閾值。預(yù)定閾值表示例如過壓狀態(tài)或低壓狀態(tài)等錯(cuò)誤狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器201為電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器 (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory, EEPROM)。數(shù)模(Di gital to Analog, D/A)轉(zhuǎn)換器290將閾值轉(zhuǎn)換成模擬參考信號(hào)。數(shù)模轉(zhuǎn)換器290連接在存儲(chǔ)器201 和比較器280之間。在采樣-保持程序之后，狀態(tài)機(jī)240執(zhí)行比較程序。更具體地說，比較器280將電池單元210_0的電池電壓與表示預(yù)設(shè)閾值的模擬參考信號(hào)進(jìn)行比較，以判定電池單元210-0是否發(fā)生例如過壓狀態(tài)或低壓狀態(tài)等錯(cuò)誤狀態(tài)。如果電池單元210_0發(fā)生錯(cuò)誤狀態(tài)，狀態(tài)機(jī)240通過引腳OUTPUT通知外部裝置。如果電池單元210_0未發(fā)生錯(cuò)誤狀態(tài)，狀態(tài)機(jī)240對(duì)其它電池單元210_1-210_3分別執(zhí)行采樣-保持和比較程序，直到電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200監(jiān)測(cè)了電池210中的所有電池單元的電池電壓。有利的是，電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200采用了開關(guān)模式結(jié)構(gòu)。電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200閉合開關(guān)陣列250中的相應(yīng)的開關(guān)組，對(duì)相應(yīng)的電池單元的電池電壓進(jìn)行采樣。電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200還閉合開關(guān)組270，將采樣到的電池電壓與參考信號(hào)進(jìn)行比較，以保護(hù)電池單元210_0-210_3， 避免發(fā)生錯(cuò)誤狀態(tài)。由此，延長(zhǎng)了電池壽命。另外，電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200具有更好的功效。圖3A所示為根據(jù)本發(fā)明如圖2所示實(shí)施例的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200判定過壓錯(cuò)誤狀態(tài)的時(shí)序圖；圖3B所示為根據(jù)本發(fā)明如圖2所示實(shí)施例的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200判定低壓錯(cuò)誤狀態(tài)的時(shí)序圖。圖3A和圖;3B將結(jié)合圖2進(jìn)行描述。如圖3A所示，波形301表示過壓閾值的模擬參考信號(hào)Sovo波形303表示過壓釋放閾值的模擬參考信號(hào)Sciv KEmsE。波形320表示電池210中電池單元的電池電壓。波形340 顯示了比較器觀0的輸出信號(hào)，表示電池單元是否發(fā)生過壓狀態(tài)。比較器280分別將電池電壓與模擬參考信號(hào)^和模擬參考信號(hào)Sw KEmsE進(jìn)行比較。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)電池電壓大于模擬參考信號(hào)Sw且在預(yù)定的過壓延遲時(shí)間之后仍大于模擬參考信號(hào)Sciv _ASE時(shí)，比較器280的輸出信號(hào)為邏輯高，表示發(fā)生了過壓狀；否則，比較器280的輸出信號(hào)為邏輯低，表示未發(fā)生過壓狀態(tài)。相似地，如圖;3B所示，波形302表示低壓閾值的模擬參考信號(hào)SOT。波形304表示低壓釋放閾值的模擬參考信號(hào)Suv KaEASE。波形360表示電池210中的電池單元的電池電壓。 波形380顯示了比較器觀0的輸出信號(hào)，表示電池單元是否發(fā)生低壓狀態(tài)。比較器觀0分別將電池電壓與模擬參考信號(hào)Sw和模擬參考信號(hào)Sw KEmsE進(jìn)行比較。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)電池電壓小于模塊參考信號(hào)Suv且在預(yù)定的低壓延遲時(shí)間之后仍小于模擬參考信號(hào)Suv iEASE 時(shí)，比較器280的輸出信號(hào)為邏輯低，表示發(fā)生了低壓狀態(tài)；否則，比較器280的輸出信號(hào)為邏輯高，表示未發(fā)生低壓狀態(tài)。圖4所示為根據(jù)本發(fā)明如圖2所示實(shí)施例的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200的操作流程圖400。 圖4結(jié)合圖2、圖3A和圖;3B進(jìn)行描述。在步驟411中，電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200啟動(dòng)。在步驟420中，狀態(tài)機(jī)240將參數(shù)C設(shè)為初始值，如0。在步驟420中，在狀態(tài)機(jī)MO的控制下，開關(guān)組270斷開，而開關(guān)組250_C閉合。在步驟422的回路延遲時(shí)間之后，采樣電容260經(jīng)由開關(guān)組250_C對(duì)電池單元210_C 進(jìn)行采樣，并將表示電池電壓V。s的電荷保持預(yù)定時(shí)間。由此，執(zhí)行了采樣-保持程序。在預(yù)定延遲時(shí)間之后，在步驟431中，在狀態(tài)機(jī)240控制下，開關(guān)組250_(斷開，而開關(guān)組270閉合。在步驟433的采樣延遲之后，將電池電壓Vcs發(fā)送給比較器觀0。在步驟 440中，狀態(tài)機(jī)240選取存儲(chǔ)器201的地址，并根據(jù)地址讀取過壓閾值。數(shù)模轉(zhuǎn)換器290將過壓閾值從數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬參考信號(hào)Sciv。在步驟422中，比較器280將電池電壓Vcs與模擬參考信號(hào)Sov進(jìn)行比較。如果Vcs大于Sciv，轉(zhuǎn)到步驟451中進(jìn)行過壓驗(yàn)證。如果Vcs等于或小于Sciv，轉(zhuǎn)到步驟460中，由狀態(tài)機(jī)240選取存儲(chǔ)器201的地址，并根據(jù)地址讀取低壓閾值。數(shù)模轉(zhuǎn)換器290將低壓閾值轉(zhuǎn)換成模擬參考信號(hào)SOT。在步驟462中，比較器280將電池電壓V。s與模擬參考信號(hào)Sot進(jìn)行比較。如果V。s小于Suv，轉(zhuǎn)到步驟471中進(jìn)行低壓驗(yàn)證。如果V。s等于或大于Sw，轉(zhuǎn)到在步驟480中，將參數(shù)C加1。在步驟482中，將參數(shù)C的值與電池210中的電池單元的總數(shù)N進(jìn)行比較。如果C小于N，轉(zhuǎn)到步驟491中，由狀態(tài)機(jī)240斷開開關(guān)組270并閉合開關(guān)組250_C。隨后，流程圖400回到步驟422，對(duì)下一電池單元進(jìn)行采樣-保護(hù)和比較程序，即分別對(duì)其它電池單元進(jìn)行采樣-保護(hù)和比較程序，直到參數(shù)C等于N。如果參數(shù)C等于N，流程圖400回到步驟 420，電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200啟動(dòng)新的周期，以監(jiān)測(cè)電池單元。圖5所示為根據(jù)本發(fā)明如圖2所示實(shí)施例的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200進(jìn)行過壓驗(yàn)證的流程圖451。圖5結(jié)合圖2至圖4進(jìn)行描述。在步驟511中，啟動(dòng)過壓驗(yàn)證。在步驟521中，狀態(tài)機(jī)240選取存儲(chǔ)器201的地址， 并根據(jù)地址讀取過壓釋放閾值。數(shù)模轉(zhuǎn)換器290將過壓釋放閾值轉(zhuǎn)換成模擬參考信號(hào)Sw release"在步驟531中，在狀態(tài)機(jī)MO的控制下，開關(guān)組270斷開，而開關(guān)組250_C閉合。采樣電容260對(duì)電池單元210_C的電池電壓進(jìn)行采樣，并將電荷保持預(yù)定時(shí)間。在步驟541 的過壓延遲時(shí)間之后，在步驟551中，開關(guān)組250_(斷開，而開關(guān)組270閉合。在步驟561 中，將Vcs與Shease進(jìn)行比較，以判定是否發(fā)生過壓狀態(tài)。如果Vcs大于S EASE，轉(zhuǎn)到步驟 571，由狀態(tài)機(jī)240經(jīng)由引腳OUTPUT告知外部裝置電池單元210_C發(fā)生過壓狀態(tài)。隨后，流程圖451回到步驟531。如果Vcs小于Sciv KElEASE，轉(zhuǎn)到步驟581，電池單元210_C未發(fā)生過壓狀態(tài)。隨后，流程圖451回到圖4中的步驟480，將參數(shù)C加1。圖6所示為根據(jù)本發(fā)明如圖2所示實(shí)施例的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200進(jìn)行的低壓驗(yàn)證的流程圖471。圖6結(jié)合圖2至圖4進(jìn)行描述。在步驟610中，啟動(dòng)低壓驗(yàn)證。在步驟620中，狀態(tài)機(jī)240選取存儲(chǔ)器240的地址， 并根據(jù)地址讀取低壓釋放閾值。數(shù)模轉(zhuǎn)換器290將低壓釋放閾值轉(zhuǎn)換成模擬參考信號(hào)Sot release°在步驟630中，在狀態(tài)機(jī)240的控制下，開關(guān)組270斷開，而開關(guān)組250_C閉合。采樣電容260對(duì)電池單元210_(進(jìn)行采樣，并將電荷保持預(yù)定時(shí)間。在步驟640的低壓延遲時(shí)間之后，在步驟650中，開關(guān)組250_(斷開，而開關(guān)組270閉合。在步驟660中，將Vcs與
KaEASE進(jìn)行比較，以判定是否發(fā)生低壓狀態(tài)。如果Vcs小于Suv—iEASE，轉(zhuǎn)到步驟670，由狀態(tài)機(jī)240經(jīng)由引腳OUTPUT告知外部裝置電池單元210_C發(fā)生低壓狀態(tài)。隨后，流程圖471 回到步驟630。如果Ves大于S EASE，轉(zhuǎn)到步驟680，電池單元210_C未發(fā)生低壓狀態(tài)。隨后，流程圖471回到圖4中的步驟480，將參數(shù)C加1。圖7所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)700 (例如電動(dòng)車)中，由電池701給發(fā)動(dòng)機(jī)707供電的方框圖。圖7結(jié)合圖2至圖6進(jìn)行描述。在一個(gè)實(shí)施例中，電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200和電池701可集成在電池包中。控制器電路 705控制電池701給發(fā)動(dòng)機(jī)707的供電。電動(dòng)車或混合電動(dòng)車包括電池701，電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 200，控制器電路705和發(fā)動(dòng)機(jī)707。有利的是，電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200采用開關(guān)模式結(jié)構(gòu)以及采樣-保持和比較技術(shù)，對(duì)電池單元的電池電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)。因此，電池701可避免錯(cuò)誤狀態(tài)。 由此，延長(zhǎng)電池701的壽命，并提高系統(tǒng)700的可靠性，從而改善電動(dòng)車或混合電動(dòng)車系統(tǒng)的功效，并降低污染物和溫室氣體的排放以及對(duì)原始資源的依賴。因此，本發(fā)明所述的用于電池的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)判定電池中的電池單元是否發(fā)生錯(cuò)誤狀態(tài)。所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括多個(gè)第一開關(guān)組。第一開關(guān)組分別與分別與電池單元相連， 并與能量存儲(chǔ)元件相連。在運(yùn)行中，狀態(tài)機(jī)交替地閉合所述多個(gè)第一開關(guān)組中的一個(gè)開關(guān)組和第二開關(guān)組。由此，能量存儲(chǔ)元件分別經(jīng)由所述多個(gè)第一開關(guān)組中的一個(gè)開關(guān)組對(duì)電池單元的電池電壓進(jìn)行采樣，并將電池電壓經(jīng)由第二開關(guān)組發(fā)送給比較器。電池電壓與一個(gè)或多個(gè)閾值進(jìn)行比較，以判定相應(yīng)的電池單元是否發(fā)生錯(cuò)誤狀態(tài)。有利的是，由于采用開關(guān)模式結(jié)構(gòu)以及采樣-保護(hù)和比較技術(shù)檢測(cè)電池單元的電池電壓，電池單元避免了錯(cuò)誤狀態(tài)，從而延長(zhǎng)電池壽命。另外，電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有更好的功效。上文具體實(shí)施方式
和附圖僅為本發(fā)明之常用實(shí)施例。顯然，在不脫離后附權(quán)利要求書所界定的本發(fā)明精神和保護(hù)范圍的前提下可以有各種增補(bǔ)、修改和替換。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)具體的環(huán)境和工作要求在不背離發(fā)明準(zhǔn)則的前提下在形式、結(jié)構(gòu)、布局、比例、材料、元素、組件及其它方面有所變化。因此，在此披露之實(shí)施例僅用于說明而非限制，本發(fā)明之范圍由后附權(quán)利要求及其合法等同物界定，而不限于此前之描述。
權(quán)利要求
1.一種用于電池的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述電池包括多個(gè)電池單元，其特征在于，所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括多個(gè)第一開關(guān)組，所述多個(gè)第一開關(guān)組分別與所述多個(gè)電池單元相連； 能量存儲(chǔ)元件，所述能量存儲(chǔ)元件與所述第一開關(guān)組相連，且分別經(jīng)由所述第一開關(guān)組對(duì)所述電池單元的電池電壓進(jìn)行采樣；以及比較器，所述比較器經(jīng)由第二開關(guān)組與所述能量存儲(chǔ)元件相連，且將所述每個(gè)電池電壓與第一參考信號(hào)進(jìn)行比較，以判定是否有電池單元發(fā)生錯(cuò)誤狀態(tài)，其中，所述第二開關(guān)組與所述多個(gè)第一開關(guān)組中的一個(gè)開關(guān)組交替地閉合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括狀態(tài)機(jī)，所述狀態(tài)機(jī)與所述第一開關(guān)組和所述第二開關(guān)組相連，且控制所述第二開關(guān)組和所述多個(gè)第一開關(guān)組中的一個(gè)開關(guān)組交替地閉合，所述狀態(tài)機(jī)還與所述比較器相連， 并接收所述比較器的比較結(jié)果，以判定是否發(fā)生所述錯(cuò)誤狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括 存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器與所述狀態(tài)機(jī)相連，且存儲(chǔ)表示所述錯(cuò)誤狀態(tài)的閾值；以及數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器與所述存儲(chǔ)器和所述比較器相連，且將所述閾值轉(zhuǎn)換成所述第一參考信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括 振蕩器，所述振蕩器與所述狀態(tài)機(jī)相連，且產(chǎn)生振蕩信號(hào)以驅(qū)動(dòng)所述狀態(tài)機(jī)；以及計(jì)數(shù)器，所述計(jì)數(shù)器與所述振蕩器相連，且計(jì)算所述振蕩信號(hào)的脈沖數(shù)目，以控制所述狀態(tài)機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，如果所述電池電壓大于所述第一參考信號(hào)，且在延遲時(shí)間之后，所述電池電壓仍大于第二參考信號(hào)，則所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)判定發(fā)生所述錯(cuò)誤狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，如果所述電池電壓小于第三參考信號(hào)，且在延遲時(shí)間之后，所述電池電壓仍小于第四參考信號(hào)，則所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)判定發(fā)生所述錯(cuò)誤狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述每個(gè)第一開關(guān)組包括第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述第一開關(guān)連接在所述每個(gè)電池單元的正極與所述能量存儲(chǔ)元件的第一端之間，所述第二開關(guān)連接在所述每個(gè)電池單元的負(fù)極與所述能量存儲(chǔ)元件的第二端之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二開關(guān)組包括第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述第一開關(guān)連接在所述能量存儲(chǔ)元件的第一端和所述比較器之間，所述第二開關(guān)連接在所述能量存儲(chǔ)元件的第二端和參考端之間。
9.一種電池動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述電池動(dòng)力系統(tǒng)包括 包括多個(gè)電池單元的電池；電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與所述電池相連，且監(jiān)測(cè)所述電池單元的電池電壓， 以判定是否有電池單元發(fā)生錯(cuò)誤狀態(tài)，所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括多個(gè)第一開關(guān)組，所述多個(gè)第一開關(guān)組分別與所述多個(gè)電池單元相連； 能量存儲(chǔ)元件，所述能量存儲(chǔ)元件與所述第一開關(guān)組相連，且分別經(jīng)由所述第一開關(guān)組對(duì)所述電池單元的電池進(jìn)行采樣；以及比較器，所述比較器經(jīng)由第二開關(guān)組與所述能量存儲(chǔ)元件相連，且將所述每個(gè)電池電壓與第一參考信號(hào)進(jìn)行比較，以判定是否有電池單元發(fā)生所述錯(cuò)誤狀態(tài)，其中，所述第二開關(guān)組與所述多個(gè)第一開關(guān)組中的一個(gè)開關(guān)組交替地閉合；給所述電池動(dòng)力系統(tǒng)提供能量的發(fā)動(dòng)機(jī)；以及控制器電路，所述控制器電路連接在所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和所述發(fā)動(dòng)機(jī)之間，且控制所述電池給所述發(fā)動(dòng)機(jī)提供能量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括狀態(tài)機(jī)，所述狀態(tài)機(jī)與所述第一開關(guān)組和所述第二開關(guān)組相連，且控制所述第二開關(guān)組和所述第一開關(guān)組中的一個(gè)開關(guān)組交替閉合，所述狀態(tài)機(jī)還與所述比較器相連，并接收所述比較器的比較結(jié)果，以判定是否發(fā)生所述錯(cuò)誤狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器與所述狀態(tài)機(jī)相連，且存儲(chǔ)表示所述錯(cuò)誤狀態(tài)的閾值；以及數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器與所述存儲(chǔ)器和所述比較器相連，且將所述閾值轉(zhuǎn)換成所述第一參考信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括振蕩器，所述振蕩器與所述狀態(tài)機(jī)相連且，產(chǎn)生振蕩信號(hào)以驅(qū)動(dòng)所述狀態(tài)機(jī)；以及計(jì)數(shù)器，所述計(jì)數(shù)器與所述振蕩器相連，且計(jì)算所述振蕩信號(hào)的脈沖的數(shù)目，以控制所述狀態(tài)機(jī)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，如果所述電池電壓大于所述第一參考信號(hào)，且在延遲時(shí)間之后，所述電池電壓仍大于第二參考信號(hào)，則所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)發(fā)生所述錯(cuò)誤狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，如果所述電池電壓小于第三參考信號(hào)，且在延遲時(shí)間之后，所述電池電壓仍小于第四參考信號(hào)，則所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)判定發(fā)生所述錯(cuò)誤狀態(tài)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述每個(gè)第一開關(guān)組包括第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述第一開關(guān)連接在所述每個(gè)電池單元的正極和所述能量存儲(chǔ)元件的第一端之間，所述第二開關(guān)連接在所述每個(gè)電池單元的負(fù)極和所述能量存儲(chǔ)元件的第二端之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述第二開關(guān)組包括第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述第一開關(guān)連接在所述能量存儲(chǔ)元件的第一端和所述比較器之間，所述第二開關(guān)連接在所述能量存儲(chǔ)元件的第二端和參考端之間。
17.一種電池監(jiān)測(cè)方法，所述電池包括多個(gè)電池單元，其特征在于，所述電池監(jiān)測(cè)方法包括經(jīng)由能量存儲(chǔ)元件分別經(jīng)由多個(gè)第一開關(guān)組對(duì)所述多個(gè)電池單元的電池電壓進(jìn)行采樣，其中，所述多個(gè)第一開關(guān)組分別與所述多個(gè)電池單元相連，并與所述能量存儲(chǔ)元件相連；經(jīng)由第二開關(guān)組接收來自于所述能量存儲(chǔ)元件采樣的每個(gè)電池電壓，其中，所述第二開關(guān)組和所述多個(gè)第一開關(guān)組中的一個(gè)開關(guān)組交替地閉合；以及將所述每個(gè)電池電壓與第一參考信號(hào)進(jìn)行比較，以判定是否有電池單元發(fā)生錯(cuò)誤狀態(tài)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電池監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述電池監(jiān)測(cè)方法還包括 從存儲(chǔ)器中獲取表示所述錯(cuò)誤狀態(tài)的閾值；以及經(jīng)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器將所述閾值轉(zhuǎn)換成所述第一參考信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電池監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，如果所述電池電壓大于所述第一參考信號(hào)，且在延遲時(shí)間之后，所述電池電壓仍大于第二參考信號(hào)，則判定發(fā)生所述錯(cuò)誤狀態(tài)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電池監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，如果所述電池電壓小于第三參考信號(hào)，且在延遲時(shí)間之后，所述電池電壓仍小于第四參考信號(hào)，則判定發(fā)生所述錯(cuò)誤狀態(tài)。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電池監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述每個(gè)第一開關(guān)組包括第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述第一開關(guān)連接在所述每個(gè)電池的正極和所述能量存儲(chǔ)元件的第一端之間，所述第二開關(guān)連接在所述每個(gè)電池單元的負(fù)極和所述能量存儲(chǔ)元件的第二端之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電池監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述第二開關(guān)組包括第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述第一開關(guān)連接在所述能量存儲(chǔ)元件的第一端和所述比較器之間，所述第二開關(guān)連接在所述能量存儲(chǔ)元件的第二端和參考端之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于電池的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述電池包括多個(gè)電池單元。所述電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括與電池相連的開關(guān)陣列，所述開關(guān)陣列包括分別與電池中的多個(gè)電池單元相連的多個(gè)第一開關(guān)組；能量存儲(chǔ)元件(例如采樣電容)分別經(jīng)由多個(gè)第一開關(guān)組對(duì)所述多個(gè)電池單元的電池電壓進(jìn)行采樣；比較器經(jīng)由第二開關(guān)組接收采樣到的電池電壓，并將每個(gè)電池電壓與參考信號(hào)進(jìn)行比較，以判定是否有電池單元發(fā)生例如過壓或低壓等錯(cuò)誤狀態(tài)。采用本發(fā)明可避免電池的錯(cuò)誤狀態(tài)，從而延長(zhǎng)電池壽命，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有更好功效。
文檔編號(hào)H01M10/42GK102447139SQ20101057829
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者吳進(jìn)興, 威廉·丹森, 康斯坦丁·布克, 斯蒂芬·美瑞努, 法拉維斯·盧浦 申請(qǐng)人:凹凸電子(武漢)有限公司