TWI448041B - 電池單元平衡電路及平衡電池的方法 - Google Patents

電池單元平衡電路及平衡電池的方法 Download PDF

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Description

電池單元平衡電路及平衡電池的方法
本發明係有關一種平衡電路及其方法，特別關於一種電池單元平衡電路及平衡電池的方法。
作為直流電壓源的一電池組一般，包含多個串聯的電池單元。在電池組的使用過程中，反復的充放電可能會導致每個電池單元的電壓出現差異。當一個或多個電池單元的充電速度比電池組中其他電池單元的充電速度更快或者更慢，即出現不平衡的情況。
圖1所示為一種傳統的電池單元平衡電路100的示意圖。包含一第一電池單元102和一第二電池單元103在內的多個電池單元串聯連接。第一電池單元102的正端(陽極)通過一電阻108與一控制器110的一埠BAT1耦合。第一電池單元102的負端(陰極)通過一電阻106與控制器110的一埠BAT0耦合。在控制器110內，內部分路路徑(旁路路徑)與第一電池單元102並聯。內部分路路徑包含一分流控制開關104。控制器110通過一控制信號DRV1控制分流控制開關104。第二電池單元103的正端通過電阻112與控制器110的埠BAT2耦合。第二電池單元103的負端通過電阻108與控制器110的埠BAT1耦合。在控制器110內，內部分路路徑與第二電池單元103並 聯。內部分路路徑包含一分流控制開關116。控制器110通過一控制信號DRV2控制分流控制開關116。
當有不平衡的情況發生，如第一電池單元102的電壓比電池組中其他電池單元的電壓更高，控制器110導通分流控制開關104，導通流經內部分路路徑的旁路電流(分路電流)，從而使得對第一電池單元102的充電速度減緩，使得電池組各電池單元的電壓趨向於平衡。這種方法的缺點在於旁路電流產生的熱量會在控制器110內部累積，有可能損壞控制器110。
圖2所示為另一種傳統的電池單元平衡電路200的示意圖。圖2中與圖1編號相同的元件具有類似的功能。第一電池單元102的正端通過一電阻208與一控制器210的埠BAT1耦合。第一電池單元102的負端通過一電阻206與控制器210的埠BAT0耦合。外部分路路徑與第一電池單元102並聯。外部分路路徑包含串聯的電阻201和分流控制開關204(如N通道金屬氧化物半導體場效電晶體，NMOSFET)。控制器210通過一專用引腳CB1控制分流控制開關204。第二電池單元103的正端通過電阻212與控制器210的埠BAT2耦合。第一電池單元102的負端通過電阻208與控制器210的埠BAT1耦合。外部分路路徑與第二電池單元103並聯。外部分路路徑包含串聯的電阻214和分流控制開關216(如NMOSFET)。控制器210通過一專用引腳CB2控制分流控制開關216。
當有不平衡的情況發生，如第一電池單元102的電壓比電池組中其他電池單元的電壓更高，控制器210導通分流控制開關204，導通流經外部分路路徑的旁路電流，從而使得對第一電池單元102的充電速度減緩，使得電池組各電池單元的電壓趨向於平衡。這種方法的缺點在於，每一個電池單元都需要一個專用的引腳控制對應的分流控制開關(如第一電池單元102對應引腳CB1，第二電池單元103對應引腳CB3)，因而增加了製造成本。
圖3所示為另一種傳統的電池單元平衡電路300的示意圖。圖3中與圖1、圖2編號相同的元件具有類似的功能。在電池單元平衡電路300中，第一電池單元102的正端通過一電阻308與一控制器310的埠BAT1耦合，第一電池單元102的負端通過電阻306與控制器310的埠BAT0耦合。外部分路路徑與第一電池單元102並聯。外部分路路徑包含串聯的電阻301和分流控制開關(如雙極性接面電晶體302)。雙極性接面電晶體302的導通狀態由電阻306上的電壓降決定。第二電池單元103的正端通過電阻313與控制器310的埠BAT2耦合，第二電池單元103的負端通過電阻308與控制器310的埠BAT1耦合。外部分路路徑與第二電池單元103並聯。外部分路路徑包含串聯的電阻314和分流控制開關(如雙極性接面電晶體304)。雙極性接面電晶體304的導通狀態由電阻308上的電壓 降決定。
在控制器310內，內部開關312耦合於埠BAT1和BAT0之間。內部開關316耦合於埠BAT2和BAT1之間。控制器310通過控制信號DRV1控制內部開關312，通過控制信號DRV2控制內部開關316。
在圖3的電路中，為了導通第一電池單元102對應的外部分路路徑，內部開關312導通以致能電流I2 。電流I2 從第一電池單元102的正端經過電阻308和埠BAT1流入控制器310。為了導通第二電池單元103的外部分路路徑，內部開關316導通以致能一電流I3 。電流I3 從控制器310的埠BAT1流出，通過電阻308流向第二電池單元103的負端。因此，流經電阻308上的電流的方向會產生衝突。因為電流I2 和I3 的方向相反，若I2、 I3 的大小相同，則電阻308上的電壓降將為0，使得雙極性接面電晶體304無法導通。因此，傳統電池單元平衡電路300不能夠對相鄰的電池單元同時進行平衡。
此外，流經外部分路路徑的旁路電流的大小受到對應雙極性接面電晶體的基極電流的限制。若第二電池單元103不平衡，內部開關316導通，內部開關312斷開。電流I1 從第二電池單元103的正端經過電阻313、埠BAT2和內部開關316流向埠BAT1。雙極性接面電晶體304的基極電流IB 流入雙極性接面電晶體304。電流I3 通過電阻308流向第二電池單元103 的負端。流經第二電池單元103對應的外部分路路徑的旁路電流IBLD 可以表達為：I BLD =β ．I B , (1)其中，β是雙極性接面電晶體304的共射電流增益。為獲得較大的旁路電流IBLD ，基極電流IB 需要相應增大。然而，因為電流I1 為基極電流IB 和流經電阻308的電流I3 之和，較大的基極電流IB 會導致較小的電流I3 。另一方面，電流I3 需要足夠大才能在電阻308上產生足夠大的電壓降以導通雙極性接面電晶體304。因此，流經第二電池單元103對應的外部分路路徑的旁路電流IBLD 受限於雙極性接面電晶體304的基極電流IB 。
該電池單元平衡電路300不適用於對電壓較低的電池單元進行平衡。假設電阻308和電阻306的阻值相同。若第一電池單元102不平衡，控制器310利用控制信號DRV1導通內部開關312。若忽略內部開關312上的電壓降，電阻306上的電壓降僅為第一電池單元102的電壓的一半。若第一電池單元102的電壓太低，外部分路路徑上的分流控制開關(雙極性接面電晶體302)將無法導通。
本發明要解決的技術問題在於提供一種可以適用於對電壓較低的電池單元進行平衡的平衡電路及其方法。
為解決上述技術問題，本發明提供一種電池單元平衡電 路，包含：一分路路徑，與一電池單元耦合以致能該電池單元的一旁路電流；一輔助電流路徑，與該分路路徑並聯；一第三電流路徑，與該輔助電流路徑並聯；一控制器，若該電池單元為不平衡，該控制器導通該第三電流路徑以致能流經該第三電流路徑的一電流，其中，響應流經該第三電流路徑的該電流，該輔助電流路徑被導通以致能流經該輔助電流路徑的一電流，其中，響應流經該輔助電流路徑的該電流，該分路路徑被導通以致能該旁路電流。
本發明進一步提供了一種平衡電池單元的方法，其中，該方法包含：若該電池單元不平衡，導通一第一電流路徑以致能流經該第一電流路徑的一第一電流；響應該第一電流，導通與該第一電流路徑並聯的第二電流路徑以致能流經該第二電流路徑的一第二電流；響應該第二電流，導通與該第二電流路徑並聯的一分路路徑以致能從該電池單元一端經過該分路路徑流到該電池單元另一端的一旁路電流。
本發明進一步提供了一種電池單元平衡電路，包含：一電流路徑，與多個相鄰電池單元並聯，該多個相鄰電池單元包含一第一電池單元和一第二電池單元；一分路路徑，與該第一電池單元並聯；一控制器，若該第一電池單元不平衡，該控制器根據該多個相鄰電池單元的一總電壓導通該電流路徑以產生流經該電流路徑的一電流；一電阻性元件，耦合於該電流路 徑和該第一電池單元之間，其中，該電流流經該電阻性元件並在該電阻性元件上產生一電壓降，該分路路徑的一導通狀態由該電壓降決定。
本發明所述的電池單元平衡電路以及平衡電池單元的方法可以適用於對電壓較低的電池單元進行平衡。此外，在一實施例中的電池單元平衡電路能夠對相鄰的電池單元同時進行平衡。
以下將對本發明的實施例給出詳細的說明。雖然本發明將結合實施例進行闡述，但應理解這並非意指將本發明限定於這些實施例。相反地，本發明意在涵蓋由後附申請專利範圍所界定的本發明精神和範圍內所定義的各種變化、修改和均等物。
此外，在以下對本發明的詳細描述中，闡明大量的具體細節以提供針對本發明的全面理解。然而，本技術領域中具有通常知識者應理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在其他實例中，對於習知方法、流程、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明之主旨。
本發明所述的電池單元平衡電路以及平衡電池單元的方法可以適用於對電壓較低的電池單元進行平衡。此外，在本發明一實施例中的電池單元平衡電路能夠對相鄰的電池 單元同時進行平衡。本發明所述的電池單元平衡電路以及平衡電池單元的方法可以應用於各種類型的電池，比如鋰離子電池、鉛酸電池、鎳氫電池和太陽能電池等。
圖4所示為根據本發明一實施例的電池單元平衡電路400的電路圖。電池單元平衡電路400的電路圖對電池組中的電池單元CELL-1進行平衡。電池單元平衡電路400包含一分路路徑和與分路路徑並聯的一輔助電流路徑以及與輔助電流路徑並聯的一第三電流路徑。分路路徑用於導通電池單元CELL-1的旁路電流。輔助電流路徑控制分路路徑的導通狀態。第三電流路徑控制輔助電流路徑的導通狀態。
在圖4的例子中，電池單元CELL-1的正端通過電阻408與控制器402的埠BAT2耦合。電池單元CELL-1的負端通過電阻412與控制器402的埠BAT1耦合。在一實施例中，電池單元CELL-1的分路路徑包含串聯的分流控制開關406和電阻404。在一實施例中，輔助電流路徑包含串聯的開關(如雙極性接面電晶體414)和電阻416。分流控制開關406的導通狀態由電阻416上的電壓降決定。雙極性接面電晶體414的導通狀態由其基極-射極電壓VBE 決定，而VBE 等於耦合於輔助電流路徑和第三電流路徑之間的電阻408上的電壓降。第三電流路徑包含耦合於埠BAT2和BAT1之間的內部開關410。控制器402通過控制信號DRV1控制內部開關410。在圖4的例子中， 分路路徑和輔助電流路徑位於控制器402的外部，第三電流路徑位於控制器402內部。控制器402控制電池組的充放電，也能夠實現電池組的各種保護功能(如過壓保護、過流保護、欠壓保護和電池平衡)。在一實施例中，控制器402集成於電池組內部。
若電池單元CELL-1不平衡(如CELL-1的電壓高於一個門限值，或者CELL-1的電壓比電池組中其他電池單元的電壓更高)，控制器402導通第三電流路徑。在流經第三電流路徑的電流的作用下，輔助電流路徑導通，致能流經輔助電流路徑的電流。在流經輔助電流路徑的電流的作用下，分路路徑導通，致能電池單元CELL-1的旁路電流。
具體而言，若電池單元CELL-1不平衡，控制器402導通內部開關410，導通流經第三電流路徑的電流。電流I1 從電池單元CELL-1的正極通過電阻408、埠BAT2、內部開關410、埠BAT1和電阻412流向CELL-1的負極。若電阻408上的電壓降(也即雙極性接面電晶體414的基極-射極電壓VBE )大於雙極性接面電晶體414的導通電壓VBJT-ON ，雙極性接面電晶體414被導通，且電流IC 流經輔助電流路徑。若電阻416的阻值較大，其上的電壓降將接近於電池單元CELL-1的電壓。在一實施例中，分流控制開關406是N通道金屬氧化物半導體場效電晶體(NMOSFET)。若電阻416上的電壓降大於分流控制開 關406的導通電壓VMOS-ON ，則分流控制開關406導通，分路路徑上致能旁路電流IBLD 。
電池單元平衡電路400的優點之一是旁路電流IBLD 的大小不受雙極性接面電晶體414基極電流的限制。通過調整電阻404的阻值，可以將旁路電流IBLD 調整到期望的範圍內。此外，電池單元平衡電路400能夠對電壓較低的電池單元進行平衡。若電阻416的阻值較大，其上的電壓降將接近於電池單元CELL-1的的電壓，因而即便電池單元CELL-1的電壓較低，分流控制開關406也能導通。
圖5所示為根據本發明一實施例的對電池單元進行平衡的方法流程圖500。圖5將結合圖4進行描述。在步驟502中，若電池單元CELL-1不平衡，第一電流路徑(如控制器402的內部電流路徑)上導通第一電流I1 。在步驟504中，在第一電流I1 的作用下，與第一電流路徑並聯的第二電流路徑(如輔助電流路徑)上導通第二電流IC 。在步驟506中，在第二電流IC 的作用下，與第二電流路徑並聯的分路路徑上導通旁路電流IBLD 。
圖6所示為根據本發明另一實施例的電池單元平衡電路600的電路圖。電池單元平衡電路600能夠利用多個相鄰電池單元的總電壓產生電流。該電流在一個電阻上產生電壓降。在此電壓降的作用下，一個電池單元對應的分路路徑導通。在 圖6的例子中，利用兩個相鄰電池單元的總電壓產生該電流。本發明不限於這種結構。電池單元平衡電路600可以利用3個或更多個電池單元的電壓來產生該電流。
在圖6的例子中，兩個相鄰的電池單元CELL-1和CELL-2與控制器602耦合。電池單元CELL-1的正端通過電阻性元件(如電阻612)與控制器602的埠BAT2耦合。電池單元CELL-1的負端通過電阻性元件(如電阻618)與控制器602的埠BAT1耦合。與電池單元CELL-1並聯的分路路徑包含電阻614和分流控制開關616。電池單元CELL-2的正端通過電阻608與控制器602的埠BAT3耦合。電池單元CELL-2的負端通過電阻612與控制器602的埠BAT2耦合。與電池單元CELL-2並聯的分路路徑包含電阻604和分流控制開關606。在控制器602內部，一條電流路徑與電池單元CELL-1、CELL-2並聯。該電流路徑包含耦合於埠BAT2和BAT1之間的內部開關620，和耦合於埠BAT3和BAT2之間的內部開關610。控制器602通過控制信號DRV1控制內部開關620，通過控制信號DRV2控制內部開關610。
若電池單元CELL-1不平衡，控制器602導通該電流路徑，並利用電池單元CELL-1、CELL-2的總電壓產生流經該電流路徑的電流。在圖6的例子中，控制器602同時導通內部開關610和內部開關620。電池單元CELL-1、CELL-2的總電壓 產生的電流流經電阻618，並在電阻618上產生電壓降。與電池單元CELL-1並聯的分路路徑的導通狀態由電阻618上的電壓降決定。具體而言，電池單元CELL-1、CELL-2的總電壓產生電流從電池單元CELL-2的正端通過電阻608、內部開關610、內部開關620、電阻618流向電池單元CELL-1的負端。假設電阻608和電阻618的阻值相同，若忽略流經電阻612的電流和內部開關610、內部開關620的阻值，則電阻618上的電壓降VR 可以表達為： 其中VCELL-1 是的CELL-1電壓，VCELL-2 是CELL-2的電壓。
電池單元平衡電路600利用兩個相鄰電池單元CELL-1、CELL-2的總電壓在電阻618上產生電壓降。即便電池單元CELL-1的電壓較低，電阻618上的電壓降VR 仍足以導通分流控制開關616。因此，電池單元平衡電路600能夠對電壓較低的電池單元進行平衡。
圖7所示為根據本發明另一實施例的電池單元平衡電路700的電路圖。電池單元平衡電路700能夠利用多個相鄰電池單元的總電壓產生電流。電流在一個電阻上產生電壓降。在此電壓降的作用下，一個電池單元對應的分路路徑導通。在圖7的例子中，利用兩個相鄰電池單元的總電壓產生該電流。本發明不限於這種結構。電池單元平衡電路700可以利用3個或 更多個電池單元的電壓來產生該電流。
在圖7的例子中，三個相鄰的電池單元CELL-1、CELL-2和CELL-3串聯。電池單元CELL-1的正端與電池單元CELL-2的負端相連。電池單元CELL-2的正端與電池單元CELL-3的負端相連。電池單元CELL-1的正端通過電阻612與控制器702的埠BAT2相連。電池單元CELL-1的負端通過電阻618與控制器702的埠BAT1相連。電池單元CELL-2的正端通過電阻608與控制器702的埠BAT3相連。電池單元CELL-2的負端通過電阻612與控制器702的埠BAT2相連。電池單元CELL-3的正端通過電阻708與控制器702的埠BAT4相連。電池單元CELL-3的負端通過電阻608與控制器702的埠BAT3相連。
在控制器702內部，第一電流路徑與電池單元CELL-1、CELL-2並聯，第二電流路徑與電池單元CELL-2、CELL-3並聯。第一電流路徑包含與電池單元CELL-1、CELL-2並聯的內部開關720。該內部開關720通過埠BAT3與電池單元CELL-2的正端耦合，通過埠BAT1與電池單元CELL-1的負端耦合。第二電流路徑包含與電池單元CELL-2、CELL-3並聯的內部開關710。該內部開關710通過埠BAT4與電池單元CELL-3的正端耦合，通過埠BAT2與電池單元CELL-2的負端耦合。
若電池單元CELL-1不平衡，控制器702利用控制信號DRV1導通內部開關720，產生流經第一電流路徑的電流。該 電流由多個相鄰電池單元(如圖7例子中的CELL-1和CELL-2)的總電壓產生。電流流經電阻618並在電阻618上產生電壓降。與電池單元CELL-1並聯的旁路電流的導通狀態由電阻618上的電壓降決定。具體而言，當內部開關720導通，電流I21 從電池單元CELL-2的正端通過電阻608、內部開關720和電阻618流向電池單元CELL-1的負端。電流I21 由相鄰電池單元CELL-1和CELL-2的總電壓產生。電阻618上的電壓降使得分流控制開關616導通，從而使電池單元CELL-1對應的分路路徑導通。與此類似，若電池單元CELL-2不平衡，控制器702利用控制信號DRV2導通內部開關710，致能流經第二電流路徑的電流。當內部開關710導通，電流I32 從電池單元CELL-3的正端通過電阻708、內部開關710和電阻612流向電池單元CELL-2的負端。電流I32 由相鄰電池單元CELL-2和CELL-3的總電壓產生。電阻612上的電壓降使得分流控制開關606導通，從而使電池單元CELL-2對應的分路路徑導通。
當一個電池單元(如電池單元CELL-1)需要平衡，其對應的內部開關導通。因為流經對應電阻(如電阻618)上的電流是由多個相鄰電池單元(如電池單元CELL-1和CELL-2)的總電壓產生的，所以該對應電阻上的電壓降較大。因此，即便該電池單元(如電池單元CELL-1)的電壓較低，對應的分流控制開關(如分流控制開關616)仍然能夠導通。並且，因為 不存在電流方向衝突的問題，控制器702可以同時導通多個內部開關(如內部開關720和內部開關710)，從而對多個相鄰電池單元(如電池單元CELL-1和CELL-2)同時進行平衡。
圖8所示為根據本發明一實施例的對電池單元進行平衡的方法流程圖800。圖8將結合圖6和圖7進行描述。在步驟802中，利用多個相鄰電池單元(如圖6或圖7中的電池單元CELL-1和CELL-2)的總電壓產生電流。在步驟804中。該電流在電阻性元件(如圖6或圖7中的電阻618)上產生電壓降。在步驟806中，在該電壓降的作用下，多個相鄰電池單元中一個電池單元所對應的分路路徑導通。在一實施例中，與第一電池單元(如圖6中的電池單元CELL-1)並聯的第一開關(如圖6中的內部開關620)和與第二電池單元(如圖6中的電池單元CELL-2)並聯的第二開關(如圖6中的開關610)同時導通，以產生該電流。在另一實施例中，與多個相鄰電池單元(如圖7中的電池單元CELL-1和CELL-2)並聯的開關(如圖7中的開關720)導通，以產生該電流。
上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離申請專利範圍所界定的本發明精神和發明範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本領域技術人員應該理解，本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元 件、元件及其它方面有所變化。因此，在此披露之實施例僅說明而非限制，本發明之範圍由後附申請專利範圍及其合法等同物界定，而不限於此前之描述。
100‧‧‧電池單元平衡電路
102‧‧‧第一電池單元
103‧‧‧第二電池單元
104‧‧‧分流控制開關
106‧‧‧電阻
108‧‧‧電阻
110‧‧‧控制器
112‧‧‧電阻
116‧‧‧分流控制開關
200‧‧‧電池單元平衡電路
201‧‧‧電阻
204‧‧‧分流控制開關
206‧‧‧電阻
208‧‧‧電阻
210‧‧‧控制器
212‧‧‧電阻
214‧‧‧電阻
216‧‧‧分流控制開關
300‧‧‧電池單元平衡電路
301‧‧‧電阻
302‧‧‧雙極性接面電晶體
304‧‧‧雙極性接面電晶體
306‧‧‧電阻
308‧‧‧電阻
310‧‧‧控制器
312‧‧‧內部開關
313‧‧‧電阻
314‧‧‧電阻
316‧‧‧內部開關
400‧‧‧電池單元平衡電路
402‧‧‧控制器
404‧‧‧電阻
406‧‧‧分流控制開關
408‧‧‧電阻
410‧‧‧內部開關
412‧‧‧電阻
414‧‧‧雙極性接面電晶體
416‧‧‧電阻
500‧‧‧對電池單元進行平衡的方法
502~506‧‧‧步驟
600‧‧‧電池單元平衡電路
602‧‧‧控制器
604‧‧‧電阻
606‧‧‧分流控制開關
608‧‧‧電阻
610‧‧‧開關
612‧‧‧電阻
614‧‧‧電阻
616‧‧‧分流控制開關
618‧‧‧電阻
620‧‧‧內部開關
700‧‧‧電池單元平衡電路
702‧‧‧控制器
708‧‧‧電阻
710‧‧‧內部開關
720‧‧‧內部開關
800‧‧‧對電池單元進行平衡的方法
802~806‧‧‧步驟
I21 、I32 ‧‧‧電流
BAT0~BAT3‧‧‧埠
CB1~CB2‧‧‧專用引腳
CELL-1~CELL-3‧‧‧電池單元
DRV1~DRV2‧‧‧控制信號
I1 ~I3 ‧‧‧電流
IB ‧‧‧基極電流
IBLD ‧‧‧旁路電流
IC ‧‧‧電流
圖1所示為一種傳統的電池單元平衡電路的電路圖；圖2所示為另一種傳統的電池單元平衡電路的電路圖；圖3所示為又一種傳統的電池單元平衡電路的電路圖；圖4所示為根據本發明一實施例的電池單元平衡電路的電路圖；圖5所示為根據本發明一實施例的對電池單元進行平衡的方法流程圖；圖6所示為根據本發明另一實施例的電池單元平衡電路的電路圖；圖7所示為根據本發明另一實施例的電池單元平衡電路的電路圖；圖8所示為根據本發明一實施例的對電池單元進行平衡的方法流程圖。
400．．．電池單元平衡電路
402．．．控制器
404．．．電阻
406．．．分流控制開關
408．．．電阻
410．．．內部開關
412．．．電阻
414．．．雙極性接面電晶體
416．．．電阻
BAT1~BAT2．．．埠
CELL-1．．．電池單元
DRV1．．．控制信號
I1 ．．．電流
IBLD ．．．旁路電流
IC ．．．電流

Claims (9)

  1. 一種電池單元平衡電路，包含：一分路路徑，與一電池單元耦合以致能該電池單元的一旁路電流；一輔助電流路徑，與該分路路徑並聯；一第三電流路徑，與該輔助電流路徑並聯；一控制器，若該電池單元為不平衡，該控制器導通該第三電流路徑以致能流經該第三電流路徑的一電流，其中，響應流經該第三電流路徑的該電流，該輔助電流路徑被導通以致能流經該輔助電流路徑的一電流，其中，響應流經該輔助電流路徑的該電流，該分路路徑被導通以致能該旁路電流；其中，該輔助電流路徑包含一第一開關和一第一電阻，若該第三電流路徑導通，一電流流經該第一電阻並在該第一電阻上以產生一電壓降，該分路路徑的一導通狀態由該第一電阻上的該電壓降所決定。
  2. 如申請專利範圍第1項的電池單元平衡電路，進一步包含：一電阻，耦合於該輔助電流路徑和該第三電流路徑之間，其中，若該第三電流路徑被導通，則一電流將流經該電阻以在該電阻上產生一電壓降，且該輔助電流路徑的一導通狀態由該電阻上的產生該電壓降所決定。
  3. 如申請專利範圍第1項的電池單元平衡電路，其中，該 分路路徑包含一第二電阻和一第二開關，該第二開關的一導通狀態由該第一電阻上的該電壓降所決定。
  4. 如申請專利範圍第1項的電池單元平衡電路，其中，該第三電流路徑位於該控制器的內部，該分路路徑和該輔助電流路徑位於該控制器的外部。
  5. 一種平衡電池單元的方法，包含：若該電池單元不平衡，導通一第一電流路徑以致能流經該第一電流路徑的一第一電流；響應該第一電流，導通與該第一電流路徑並聯的一第二電流路徑以致能流經該第二電流路徑的一第二電流，該第二電流路徑包括一第一電阻；響應該第二電流，導通與該第二電流路徑並聯的一分路路徑以致能從該電池單元一端經過該分路路徑流到該電池單元另一端的一旁路電流；基於該第一電流於該第一電阻上產生一第一電壓降；以及導通該第二電流路徑以響應該第一電壓降。
  6. 如申請專利範圍第5項的平衡電池單元的方法，進一步包含：基於該第二電流於一第二電阻上產生一第二電壓降；以及導通該分路路徑以響應該第二電壓降。
  7. 一種電池單元平衡電路，包含：一電流路徑，與多個相鄰電池單元並聯，該多個相鄰電池單元包含一第一電池單元和一第二電池單元；一分路路徑，與該第一電池單元並聯；一控制器，若該第一電池單元不平衡，該控制器根據該多個相鄰電池單元的一總電壓導通該電流路徑以產生流經該電流路徑的一電流；一電阻性元件，耦合於該電流路徑和該第一電池單元之間，其中，該電流流經該電阻性元件並在該電阻性元件上產生一電壓降，該分路路徑的一導通狀態由該電壓降決定。
  8. 如申請專利範圍第7項的電池單元平衡電路，其中，該電流路徑包含與該第一電池單元並聯的一第一開關和與該第二電池單元並聯的一第二開關，其中，該控制器同時導通該第一開關和該第二開關以產生該電流。
  9. 如申請專利範圍第7項的電池單元平衡電路，其中，該電流路徑包含與該多個相鄰電池單元並聯的一開關，其中，該控制器導通該開關以產生該電流。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012205396A1 (de) 2012-04-03 2013-10-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum resistiven Zellausgleich von Batteriezellen einer Batterie, eine verfahrensgemäß gesteuerte Batterie sowie ein Kraftfahrzeug
WO2013153650A1 (ja) * 2012-04-12 2013-10-17 三菱電機株式会社 蓄電デバイス放電装置
US9136714B2 (en) * 2012-07-13 2015-09-15 Fu-Sheng Tsai Method and apparatus for performing active balancing control with aid of voltage information sharing
DE102013201450A1 (de) 2013-01-30 2014-07-31 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Ansteuerung und elektrischen Versorgung einer Zellausgleichs-Schaltungsanordnung und entsprechendes Ausgleichsverfahren
CN104283248B (zh) 2013-07-12 2016-12-28 凹凸电子（武汉）有限公司 电池模块、电流平衡方法以及电路
US9685796B2 (en) * 2015-05-18 2017-06-20 Ford Global Technologies, Llc Current balancing device for parallel battery cells in an electrified vehicle
JP6628517B2 (ja) * 2015-07-30 2020-01-08 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置及び電池セルのセル電圧均等化方法
CN105337356B (zh) * 2015-11-18 2019-12-27 华润矽威科技（上海）有限公司 一种电压均衡电路
CN105305564B (zh) * 2015-11-27 2018-03-23 上海空间电源研究所 锂离子蓄电池组单体电池均衡电路及均衡方法
TWI583096B (zh) * 2016-06-16 2017-05-11 盧昭正 電池充電保護裝置
US10032508B1 (en) * 2016-12-30 2018-07-24 Intel Corporation Method and apparatus for multi-level setback read for three dimensional crosspoint memory
JP2018117438A (ja) * 2017-01-17 2018-07-26 太陽誘電株式会社 リチウムイオンキャパシタを備えた電源モジュール
CN107895983B (zh) * 2017-11-30 2019-12-24 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池均衡方法与装置、计算机可读存储介质、电池管理装置与运载工具
JP7395235B2 (ja) * 2020-02-03 2023-12-11 エイブリック株式会社 充放電制御回路及びこれを備えたバッテリ装置
US11987147B2 (en) 2020-11-21 2024-05-21 Flux Power, Inc. System and method for controlling the state of charge of a battery to increase the useful life of a battery pack
WO2023230937A1 (zh) * 2022-05-31 2023-12-07 北京小米移动软件有限公司 电池均衡电路和电池均衡方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201001870A (en) * 2008-06-20 2010-01-01 Grand Gem Semiconductor Co Ltd The battery charging controller and battery module thereof
TW201034338A (en) * 2009-02-11 2010-09-16 O2Micro Inc Circuit and method for cell balancing and battery management system

Family Cites Families (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4418310A (en) * 1981-11-18 1983-11-29 Hobart Brothers Company Battery charger control circuit
US5268630A (en) * 1992-05-04 1993-12-07 Black & Decker Inc. Method and apparatus for varying the sample rate of a fast battery charger
US5284719A (en) * 1992-07-08 1994-02-08 Benchmarq Microelectronics, Inc. Method and apparatus for monitoring battery capacity
DE69331492T2 (de) * 1992-10-23 2002-08-29 Sony Corp Batteriesatz
JP2939689B2 (ja) 1993-03-15 1999-08-25 日本電池株式会社 有機電解液二次電池・組電池の監視・制御装置
US5825155A (en) * 1993-08-09 1998-10-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Battery set structure and charge/ discharge control apparatus for lithium-ion battery
ZA952456B (en) * 1994-03-28 1996-03-29 John York Seymour A method and apparatus for processing batteries
JP3279071B2 (ja) 1994-06-29 2002-04-30 日産自動車株式会社 組電池の充電装置
JPH08123587A (ja) * 1994-10-27 1996-05-17 Canon Inc 携帯型情報処理装置
US5633573A (en) * 1994-11-10 1997-05-27 Duracell, Inc. Battery pack having a processor controlled battery operating system
US5652501A (en) * 1994-12-12 1997-07-29 Unitrode Corporation Voltage sensor for detecting cell voltages
US5628630A (en) * 1994-12-15 1997-05-13 Univ. Of Alabama At Birmingham Design process for skeletal implants to optimize cellular response
US5691742A (en) * 1995-05-24 1997-11-25 Dell U.S.A., L.P. Software battery gauge for portable computers
US5656915A (en) * 1995-08-28 1997-08-12 Eaves; Stephen S. Multicell battery pack bilateral power distribution unit with individual cell monitoring and control
US5646503A (en) * 1995-10-04 1997-07-08 Motorola, Inc. Method for balancing power sources and structure therefor
US5648717A (en) * 1995-12-22 1997-07-15 Motorola, Inc. Battery charge gauge with current integrator and method for guaging battery charge
AU3803097A (en) * 1996-07-17 1998-02-09 Duracell Inc. Battery operating system
JPH10164765A (ja) 1996-11-25 1998-06-19 Yamaha Motor Co Ltd 電池駆動装置、電池管理装置および外部機器のコントローラ
JPH10191574A (ja) * 1996-12-26 1998-07-21 Japan Tobacco Inc 充電装置
JP3330295B2 (ja) * 1996-12-26 2002-09-30 東芝電池株式会社 二次電池の補正回路
JP3454657B2 (ja) * 1997-01-30 2003-10-06 三洋電機株式会社 二次電池の残存容量検出方法
US6157169A (en) * 1997-04-30 2000-12-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Monitoring technique for accurately determining residual capacity of a battery
US5889385A (en) * 1997-08-19 1999-03-30 Advanced Charger Technology, Inc. Equalization of series-connected cells of a battery using controlled charging and discharging pulses
US5952815A (en) * 1997-07-25 1999-09-14 Minnesota Mining & Manufacturing Co. Equalizer system and method for series connected energy storing devices
US5894212A (en) * 1997-09-19 1999-04-13 Tarrytown Consulting, Inc. Discharge monitoring and isolating system for batteries
JP3458740B2 (ja) 1998-04-09 2003-10-20 株式会社豊田中央研究所 組電池の充電装置および放電装置
US6037751A (en) * 1998-07-01 2000-03-14 Gnb Technologies, Inc. Method and apparatus for charging batteries
JP3870577B2 (ja) 1998-09-14 2007-01-17 株式会社デンソー 組電池のばらつき判定方法及びバッテリ装置
JP2001086656A (ja) * 1999-07-09 2001-03-30 Fujitsu Ltd バッテリ監視装置
US6114835A (en) * 1999-07-26 2000-09-05 Unitrode Corporation Multi-cell battery pack charge balancing circuit
KR100639731B1 (ko) * 1999-09-03 2006-10-31 엘지전자 주식회사 배터리 팩 및 배터리 팩의 작동방법
US6150795A (en) * 1999-11-05 2000-11-21 Power Designers, Llc Modular battery charge equalizers and method of control
JP3638109B2 (ja) * 2000-02-07 2005-04-13 Ｎｅｃトーキン栃木株式会社 電池パック
JP3827136B2 (ja) 2000-03-24 2006-09-27 株式会社リコー 充放電保護回路、該充放電保護回路を組み込んだバッテリーパック、該バッテリーパックを用いた電子機器
US6329796B1 (en) * 2000-07-25 2001-12-11 O2 Micro International Limited Power management circuit for battery systems
US6285161B1 (en) * 2000-09-11 2001-09-04 O2 Micro International Limited Battery cell charging system having voltage threshold and bleeder current generating circuits
US6694129B2 (en) * 2001-01-12 2004-02-17 Qualcomm, Incorporated Direct conversion digital domain control
JP2002223525A (ja) 2001-01-26 2002-08-09 Yuasa Corp 充放電装置
DE10104981A1 (de) * 2001-02-03 2002-08-08 Varta Geraetebatterie Gmbh Verfahren zur Überwachung der Betriebssicherheit von wiederaufladbaren Li-Zellen
JP2002243771A (ja) 2001-02-15 2002-08-28 Seiko Instruments Inc 電池電圧検出回路
JP3696124B2 (ja) * 2001-05-17 2005-09-14 三洋電機株式会社 組電池の電圧検出回路
JP4605952B2 (ja) * 2001-08-29 2011-01-05 株式会社日立製作所 蓄電装置及びその制御方法
KR20030021666A (ko) 2001-09-07 2003-03-15 엘지이노텍 주식회사 배터리 팩
US6744394B2 (en) * 2002-05-10 2004-06-01 02Micro International Limited High precision analog to digital converter
US6906500B2 (en) * 2002-11-14 2005-06-14 Fyre Storm, Inc. Method of operating a switching power converter
TW571452B (en) * 2002-12-13 2004-01-11 Quanta Comp Inc Charging-type electrical potential balance device
US7081737B2 (en) * 2003-06-19 2006-07-25 O2Micro International Limited Battery cell monitoring and balancing circuit
JP4148162B2 (ja) * 2004-03-05 2008-09-10 株式会社デンソー 回路システム
JP4513426B2 (ja) * 2004-06-15 2010-07-28 トヨタ自動車株式会社 温度センサの異常検出方法、および電源装置
US20060091854A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-04 Yi-Chang Chen Power monitoring and balancing device
JP2006254650A (ja) * 2005-03-14 2006-09-21 Mitsumi Electric Co Ltd 電池保護回路
JP4888041B2 (ja) * 2006-02-16 2012-02-29 株式会社デンソー 組電池の電圧調整装置
US7466104B2 (en) * 2006-10-13 2008-12-16 O2 Micro International Limited System and method for balancing cells in a battery pack with selective bypass paths
CN101409457B (zh) * 2007-10-08 2010-12-01 凹凸科技（中国）有限公司 充电电池组均衡电路及方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201001870A (en) * 2008-06-20 2010-01-01 Grand Gem Semiconductor Co Ltd The battery charging controller and battery module thereof
TW201034338A (en) * 2009-02-11 2010-09-16 O2Micro Inc Circuit and method for cell balancing and battery management system

Also Published As

Publication number Publication date
CN102195314B (zh) 2013-04-10
US8872478B2 (en) 2014-10-28
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US20110109269A1 (en) 2011-05-12
CN102195314A (zh) 2011-09-21

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