專利名稱：電池單元極耳監(jiān)控器和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電壓測量設(shè)備和方法，并且更具體地，涉及監(jiān)控電池組中的電池單元的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
以包括兩個或更多個電池單元的電池組激勵電子設(shè)備很常見。例如，兩個或更多個電池單元可以串聯(lián)堆疊在一起，以產(chǎn)生激勵各種電子設(shè)備的更高的電壓。電池被監(jiān)控，從而為被激勵的裝置的用戶提供關(guān)于電池中剩余能量的量的信息。在某些應(yīng)用中，電池組的每個單元均被監(jiān)控，因?yàn)閷τ谔囟☉?yīng)用而言，每個單元的電壓可以漂移得太高或太低，或者特定的單元可以停止工作，從而影響電池組的整體性能。
監(jiān)控電池組中的電池單元的電路監(jiān)控每個單元兩端的電壓和整個串聯(lián)部分的電壓。通常，機(jī)械極耳(tab)電連接每個電池單元到監(jiān)控電路。由于諸如電池組跌落等物理?xiàng)l件，機(jī)械極耳可以隨時間變?yōu)閿嚅_。當(dāng)極耳與電池單元變?yōu)閿嚅_時，所述電路喪失監(jiān)控單獨(dú)的單元的能力。

發(fā)明內(nèi)容
一般來說，根據(jù)這些不同的實(shí)施例，電池單元極耳監(jiān)控裝置包括電連接在兩個電池單元之間的導(dǎo)電元件。該導(dǎo)電元件連接到感測電路。該感測電路包括連接的下拉電流源，從而從所述導(dǎo)電元件拉電流和/或連接的上拉電流源，從而驅(qū)動電流進(jìn)入到所述導(dǎo)電元件。電壓測量電路被連接，從而感測下拉電流源和上拉電流源工作期間的電壓。測量的電壓可以用于確定導(dǎo)電元件的狀態(tài)。例如，超過特定閾值的絕對電壓或電壓變化可以表明諸如電池單元極耳的導(dǎo)電元件正在彎曲或破裂，其可以預(yù)示電池單元極耳的破裂。超過其他閾值的絕對電壓或電壓變化可以表明導(dǎo)電元件與電池單元完全斷開。感測不同的絕對電壓和電壓變化的一種方法是推動不同的電流進(jìn)入導(dǎo)電元件和拉動不同的電流離開導(dǎo)電元件。推拉交替降低了電壓校驗(yàn)引起的電池單元不平衡，并且提供了進(jìn)行額外的電壓讀取的機(jī)會。當(dāng)檢測到不平衡時，用于推動和拉動感測電流的電流源也可以用于使電池單元進(jìn)入平衡。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例構(gòu)造的示例性電池單元極耳監(jiān)控器的電路圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例構(gòu)造的示例性電池單元極耳監(jiān)控器的電路圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例構(gòu)造的檢測固定的電壓閾值的示例性電池單元極耳監(jiān)控器的操作的流程圖。圖4-6是當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例構(gòu)造時可以在系統(tǒng)中觀察到的樣本波形。圖7是根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例構(gòu)造的檢測電壓漂移的示例性電池單元極耳監(jiān)控器的操作的流程圖。
圖8-10是當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例構(gòu)造時可以在系統(tǒng)中觀察到的樣本波形。
具體實(shí)施例方式圖I示出了示例性的實(shí)施例電路100。電路100包括電連接到第一電池單元110和第二電池單元115的導(dǎo)電元件105。導(dǎo)電元件105電連接到感測電路120。感測電路120包括連接的下拉電流源125，從而自導(dǎo)電元件105拉電流。感測電路120還包括連接的上拉電流源130，從而驅(qū)動電流進(jìn)入導(dǎo)電元件105。盡管下拉電流源125和上拉電流源130均可以僅與一個電流源工作，但是在不同的方法中，下拉電流源125和上拉電流源130中的每一個均可以包括多個獨(dú)立可控的電流源。在圖I的示例中，下拉電流源125包括第一下拉電流源127和第二下拉電流源129。在這個示例中，上拉電流源130包括第一上拉電流源132和第二上拉電流源135。在這個示例中，感測電路120包括第一控制電路140和第二控制電路145。在一種方法中,第一下拉電流源127提供大約I毫安電流，并且由第一控制電路140控制。第二下拉電流源129提供大約10微安電流，并且由第二控制電路145控制。相似地，第一上拉電流源132提供大 約I毫安電流，并且由第一控制電路140控制，以及第二上拉電流源135提供大約10微安電流，并且由第二控制電路145控制?？刂齐娐?40和145可以是基于硬件的控制器或基于固件的控制器。在一種方法中，第一控制電路140包括基于硬件的控制器，該控制器可以開啟和關(guān)閉第一上拉電流源132和第一下拉電流源127。第二控制電路145包括基于固件的控制器，該控制器可以開啟和關(guān)閉第二上拉電流源135和第二下拉電流源129。參考圖2示出了控制電路140和145的示例性方法。基于硬件的控制器240包括比較器220和222，其被連接以比較導(dǎo)電元件105的電壓和不同的閾值電壓Vthl與Vth2，將在下面詳細(xì)描述。來自比較器220和222的信號被提供給硬件邏輯元件224，例如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的硬件邏輯元件，該硬件邏輯元件反過來提供推電流控制228信號以控制第一上拉電流源132并且提供拉電流控制226信號以控制第一下拉電流源127。圖2中所示的基于固件的控制器245包括連接到模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 254的微控制器252。在該方法中，連接模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器254以從導(dǎo)電元件105接收電壓并且將那些電壓信號轉(zhuǎn)換成由微控制器252處理的數(shù)字信號。連接微控制器252以控制模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器254的操作。微控制器252還被編程和構(gòu)造為基于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器254提供的電壓數(shù)字信號，產(chǎn)生和發(fā)送推電流控制258信號，從而控制第二上拉電流源135，并且產(chǎn)生和發(fā)送拉電流控制256信號，從而控制第二下拉電流源129。開關(guān)262、264、266和268控制基于硬件的控制器240的電壓感測和電流供應(yīng)，而開關(guān)272、274、276和278控制基于固件的控制器245的電壓感測和電流供應(yīng)。再次參考圖1，感測電路100包括電壓測量電路150，其被連接以感測下拉電流源127和上拉電流源132工作期間的電壓。感測電路100包括第二電壓測量電路155，其被連接以感測下拉電流源129和上拉電流源135工作期間的電壓。在圖I的示例中，控制電路140和電壓測量電路150被連接以確定導(dǎo)電元件105的狀態(tài)。例如，電壓測量電路150可以比較下拉電流源127工作期間測量的電壓和第一電壓閾值，而電壓測量電路150可以比較上拉電流源132工作期間測量的電壓和第二電壓閾值。基于測量的電壓和固定的閾值或測量的電壓變化之間的比較，控制電路140可以確定導(dǎo)電元件105的狀態(tài)。同樣地，電壓測量電路155可以比較下拉電流源129工作期間測量的電壓和第三電壓閾值，而電壓測量電路155可以比較上拉電流源135工作期間測量的電壓和第四電壓閾值?；跍y量的電壓與固定的閾值或測量的電壓變化之間的比較，控制電路145可以確定導(dǎo)電元件105的狀態(tài)。在這個示例中，控制電路140控制上拉電流源132和下拉電流源127交替工作，從而平衡第一電池單元110和第二電池單元115上的負(fù)載。除了平衡電池單元110和115上的負(fù)載之外，在下拉電流源127和上拉電流源132之間交替允許電壓測量電路150比較正向的電壓變化和負(fù)向的電壓變化，從而確認(rèn)測量的精確度。例如，可以比較下拉電流源127工作期間進(jìn)行的測量和上拉電流源132工作期間進(jìn)行的測量，從而確定給定的測量是否處于期望范圍內(nèi)，以便可以忽略偽測量。在其他方法中，電路100不需要包括上拉電流源130和下拉電流源125兩者。例·如，如果電路100包括其他已知的負(fù)載平衡機(jī)構(gòu)，則降低了使用上拉電流源130和下拉電流源125降低負(fù)載不平衡的需求，可以實(shí)施上拉電流源130或下拉電流源125中的一個以執(zhí)行本文中描述的電壓校驗(yàn)。在該方法中，未使用的電流源的元件可以被移除或遺留在電路100之外。在利用多個電流源的另一種方法中，控制電路140周期性地操作第一下拉電流源127和/或第一上拉電流源132，從而確定導(dǎo)電元件105的電連接是否完整無損?？刂齐娐?45可以周期性地操作第二下拉電流源129和/或第二上拉電流源135，從而監(jiān)控導(dǎo)電元件105的電連接的質(zhì)量。在一個這樣的示例中，控制第一下拉電流源127將大約I毫安的電流拉出導(dǎo)電元件105達(dá)大約兩毫秒。然后，控制第一上拉電流源132以將大約I毫安的電流推入導(dǎo)電元件105達(dá)大約兩毫秒。在這個示例中，每八秒執(zhí)行一次這種校驗(yàn)。如果導(dǎo)電元件105與第一電池單元110和第二電池單元115電力地斷開，則將在當(dāng)下拉電流源127工作時出現(xiàn)的低閾值和當(dāng)上拉電流源132工作時出現(xiàn)的高閾值下通過電壓測量電路150感測所述斷開處產(chǎn)生的電壓。一旦同時滿足這些連續(xù)校驗(yàn)的低閾值和高閾值，則感測電路120將用信號表示這是斷開的導(dǎo)電元件或極耳，使得所述設(shè)備進(jìn)入故障狀態(tài)。這樣構(gòu)造之后，感測電路120應(yīng)用或拉動更大的電流，例如大約I毫安的電流，以感測電壓變化是否達(dá)到特定閾值，由此可以確定導(dǎo)電元件105已經(jīng)損壞，并且不再電接觸第一電池單元110和第二電池單元115A。可以從導(dǎo)電元件105拉動較小的電流(例如大約10微安)或?qū)⒃撦^小的電流推入導(dǎo)電兀件105,從而感測表明導(dǎo)電兀件105磨損的電壓變化。在電路100的另一個應(yīng)用中，控制電路145可以接收關(guān)于第一電池單元110和第二電池元件115的相對電荷的信息。在該方法中，控制電路145操作上拉電流源135和下拉電流源129以平衡第一電池單元110和第二電池單元115的相對電荷。在該方法中，本領(lǐng)域中已知的感測電路可以確定第一電池單元110和第二電池單元115之間的電荷的不平衡。不同方法中的感測電路可以包括與圖I中所示的控制器電路分離的控制器電路，或可以與控制電路140和/或控制電路145進(jìn)行通信。電池組中電池單元之間的這種不平衡可以導(dǎo)致不良性能，可能包括電池組的故障。因此，確定了第一電池單元110和第二電池單元115之間的電荷不平衡后，通過利用任意電流源經(jīng)由導(dǎo)電元件105推動電流或拉動電流，感測電路120可以校正第一電池單元110和第二電池單元115之間的電荷的不平衡。有選擇地推動電流進(jìn)入特定電池單元和從特定電池單元拉出電流可以起到重新平衡電池組的相對單元電荷的作用。而且，取決于不平衡量，第一下拉電流源127可以應(yīng)用更大的電流或第二下拉電流源129可以應(yīng)用更小的電流，這取決于待校正的單元中的不平衡量。圖I中所示的示例性電路100的剩余部分包括眾所周知的結(jié)合電池單元使用的用于操作感測電路120的元件。例如，電阻器171、172、173與電容器181和182 —起工作，從而濾波第一電池單元110、第二電池單元115和電池單元110與115的組合的電壓瞬變。在一些實(shí)施方式中，例如，可以省略電阻器171、172、173和電容器181與182?？紤]到在消除VC1_CTAB電路節(jié)點(diǎn)的情況下電阻器172的影響，還可以消除電路節(jié)點(diǎn)VC1_CTAB并且僅使用用于下拉電流源和上拉電流源的電路節(jié)點(diǎn)VC1。在其他方法中可以加入額外的元件。參考圖3和圖I的示例性電路100描述了監(jiān)控電池單元極耳狀態(tài)的示例性方法。 該方法使用固定的電壓閾值來確定導(dǎo)電元件105的狀態(tài)，并且可以由基于硬件的控制電路或基于固件的控制電路執(zhí)行。方法300包括在步驟305從布置在第一電池單元110和第二電池單元115之間的導(dǎo)電元件105拉出電流。在步驟310，所述方法包括在從導(dǎo)電元件105拉出電流的同時感測第一電池單元110兩端的第一電壓。在步驟315，所述方法包括推動電流進(jìn)入布置在第一電池單元110和第二電池單元115之間的導(dǎo)電元件105，以及在步驟320，在推動電流進(jìn)入導(dǎo)電元件105的同時感測第一電池單元110兩端的第二電壓。如圖3中所示，可以按照任意順序執(zhí)行拉電流305和推電流315的步驟。換句話說，從導(dǎo)電元件105推動電流215的步驟可以在拉動電流305通過導(dǎo)電元件105之前執(zhí)行。在另一種方法中，可以跳過步驟305和310或跳過步驟315和320，使得電流被推入或拉出導(dǎo)電元件105。該方法可以伴隨其他已知的負(fù)載平衡方法的應(yīng)用。在步驟330，所述方法包括至少部分地基于第一電壓和第二電壓而確定導(dǎo)電兀件105的連接狀態(tài)?？梢灾芷谛缘亟惶孢M(jìn)行將電流305拉出導(dǎo)電元件105的步驟和將電流315推入導(dǎo)電元件105的步驟。在一個示例中，將電流305拉出導(dǎo)電元件的步驟和/或?qū)㈦娏?15推入導(dǎo)電元件的步驟可以包括以第一間隔推動或拉動第一電流和以第二間隔推動或拉動第二電流。例如，以第一間隔拉動第一電流的步驟可以包括拉動大約I毫安的電流以確定導(dǎo)電元件105是否被連接到感測電路120。以第二間隔拉動第二電流的步驟可以包括拉動大約10微安的電流以確定導(dǎo)電元件105和感測電路120之間的連接的退化。通過一種方法，確定導(dǎo)電元件105的連接狀態(tài)的步驟330至少部分地基于在步驟310測量的電壓，在步驟340，比較第一電壓和第一電壓閾值，并且在步驟350，比較在步驟320處測量的第二電壓和在步驟350處的第二電壓閾值。在步驟360，根據(jù)與第一電壓閾值相比較的第一電壓和與第二閾值相比較的第二電壓的函數(shù)而提供可連接元件105的連接狀態(tài)的指示。特定的電壓閾值可以根據(jù)特定的應(yīng)用而變化。通過示例性的方式，圖4示出了當(dāng)導(dǎo)電元件105被連接并且具有低電阻時應(yīng)用I毫安電流時期望的電流波形和電壓波形。指示符VCl和VC1_CTAB指示在應(yīng)用和測量了所呈現(xiàn)的電流和電壓的圖I中的示例性電路上的節(jié)點(diǎn)。當(dāng)從VC1_CTAB節(jié)點(diǎn)拉出I毫安電流時，VCl節(jié)點(diǎn)處的電壓不發(fā)生任何改變，并且也不與固定的低閾值Tl相交。相似地，當(dāng)將I毫安電流推入VC1_CTAB節(jié)點(diǎn)時，VCl節(jié)點(diǎn)處的電壓不發(fā)生任何改變，并且也不與固定的高閾值T2相交。因此，導(dǎo)電元件105被斷定為連接。 圖5示出了當(dāng)導(dǎo)電元件105被斷開或具有非常高的電阻時期望的電流波形和電壓波形。當(dāng)從VC1_CTAB節(jié)點(diǎn)拉出I毫安電流或?qū)毫安電流推入VC1_CTAB節(jié)點(diǎn)時，當(dāng)下拉電流源127工作(active)時，在VCl測量的電壓與固定的低閾值T1相交，并且當(dāng)上拉電流源132工作時，在VCl測量的電壓與固定的高閾值T2相交。該情況表明導(dǎo)電元件105被斷開和開啟。圖6示出了當(dāng)導(dǎo)電元件105被連接并具有中等電阻時期望的電流波形和電壓波形。當(dāng)從VC1_CTAB節(jié)點(diǎn)拉出I毫安電流或?qū)毫安電流推入VC1_CTAB節(jié)點(diǎn)時，當(dāng)下拉電流源127工作時，在VCl測量的電壓改變，但不與固定的低閾值相交，當(dāng)上拉電流源132工作時，在VCl測量的電壓改變，但不與固定的高閾值相交。因?yàn)槲闯^固定的閾值，因此所述系統(tǒng)斷定導(dǎo)電元件105被連接。將參考圖7和圖I的示例性電路100描述監(jiān)控電池單元極耳狀態(tài)的另一種示例性 方法。該方法使用可變電壓閾值來確定導(dǎo)電元件105的狀態(tài)并且由基于硬件的控制電路或基于固件的控制電路使用。所述方法700包括在步驟702的第一電池單元110兩端的初始電壓的測量。隨后，比較電壓測量值和該初始電壓，從而確定導(dǎo)電元件105的狀態(tài)。在步驟705，所述方法包括從布置在第一電池單元110和第二電池單元115之間的導(dǎo)電元件105拉出電流。在步驟710，所述方法包括感測通過從導(dǎo)電元件105拉出電流引起的第一電池單元110兩端的電壓降。在步驟715，所述方法包括推動電流進(jìn)入布置在第一電池單元110和第二電池單元115之間的導(dǎo)電元件105，并且在步驟720，感測通過推動電流進(jìn)入導(dǎo)電元件105引起的第一電池單元110兩端的電壓升。如圖7中所示，拉電流705的步驟和推電流715的步驟可以按照任意順序執(zhí)行。換句話說，推動電流715進(jìn)入導(dǎo)電元件105的步驟可以在拉電流705經(jīng)過導(dǎo)電元件705之前執(zhí)行。在另一種方法中，跳過步驟705和710或步驟715和720，使得電流被拉出導(dǎo)電元件105或被推入導(dǎo)電元件105;該方法可以伴隨其他已知的負(fù)載平衡方法的應(yīng)用。在步驟703，所述方法包括至少部分地基于步驟710處感測的電壓降和步驟720處感測的電壓升而確定導(dǎo)電元件105的連接狀態(tài)。通過一種方法，確定連接狀態(tài)包括將第一電壓和初始電壓之間的差值與第一閾值相比較，從而在步驟740進(jìn)行第一比較，并且將第二電壓和所述初始電壓之間的差值與第二電壓閾值相比較，從而在步驟750進(jìn)行第二比較。通過一種方法，基于最新測量的電壓確定第一閾值和第二閾值，使得閾值測量一個電流源的特定工作期間總的電壓改變。在步驟760，所述方法包括根據(jù)第一比較和第二比較提供導(dǎo)電元件的連接狀態(tài)的指示。在這樣一個示例中，基于固件的控制電路145可以命令從中心極耳或?qū)щ娫?05拉出10微安電流達(dá)大約8毫秒。然后，控制電路145關(guān)閉下拉電流源129達(dá)大約10毫秒，接著控制電路145控制第二上拉電流源135提供10微安電流給導(dǎo)電元件105達(dá)大約8毫秒。如果導(dǎo)電元件105部分?jǐn)嚅_，那么控制電路145能夠檢測由于從導(dǎo)電元件105拉出10微安電流或?qū)?0微安電流推入導(dǎo)電兀件105而移動的導(dǎo)電兀件105的電壓。該移動電壓指示布置在第一電池單元Iio和第二電池單元115之間的導(dǎo)電元件105或中心極耳上的磨損。
通過示例的方式，圖8示出了當(dāng)在導(dǎo)電元件105被連接并且具有低電阻時應(yīng)用10微安電流時期望的電流波形和電壓波形。指示符VCl和VC1_CTAB指示圖I的示例性電路上的節(jié)點(diǎn)，其中應(yīng)用和測量所呈現(xiàn)的電流和電壓。當(dāng)從VC1_CTAB節(jié)點(diǎn)拉出十微安電流時，VCl節(jié)點(diǎn)處的電壓不從初始電壓發(fā)生任何改變并且也不與可變低閾值T3相交。相似地，當(dāng)將10微安電流推入VC1_CTAB節(jié)點(diǎn)時，VCl節(jié)點(diǎn)處的電壓不發(fā)生任何改變并且不與可變高閾值T4相交。因此，導(dǎo)電元件105被斷定為連接。圖9示出了當(dāng)導(dǎo)電元件105被斷開或具有非常高的電阻時期望的一組可行的電流波形和電壓波形。當(dāng)從VC1_CTAB節(jié)點(diǎn)拉出10微安電流或?qū)?0微安電流推入VC1_CTAB節(jié)點(diǎn)時，當(dāng)下拉電流源129工作時，在VCl處測量的電壓與可變低閾值T3相交，并且當(dāng)上拉電流源132工作時，在VCl處測量的電壓與可變高閾值T4相交。該情況指示導(dǎo)電元件105被斷開和開啟。根據(jù)該示例可以看到，低閾值T3和高閾值T4測量應(yīng)用來自電流源的電流期間的電壓差值或改變。因此，自開始應(yīng)用來自下拉電流源132的電流時的電壓測量高閾值T4。圖10示出了當(dāng)導(dǎo)電元件105被連接并且具有中等電阻時期望的一組可行的電流 波形和電壓波形。在這個示例中，和圖5的示例不同，當(dāng)下拉電流源129工作時，在VCl節(jié)點(diǎn)處測量的電壓與低閾值T3相交，當(dāng)上拉電流源135工作時，在VCl節(jié)點(diǎn)處測量的電壓與高閾值T4相交。這反映了在這個示例中應(yīng)用的更小的閾值差值。而且，所述閾值可以是可變的，從而測試不同的狀態(tài)。因此，當(dāng)與特定閾值相交時，可以確定所述電阻的大小，并且由此確定導(dǎo)電元件105的磨損量。再次參考圖1，用于執(zhí)行該方法的特定示例性電路包括電連接到第一電池單元110和第二電池單元115并且電連接到感測電路120的導(dǎo)電元件105。所述感測電路120包括第一下拉電流源127和第一上拉電流源132，所述第一下拉電流源127被連接以在第一時間量內(nèi)周期性地從導(dǎo)電元件105拉出第一電流，所述第一上拉電流源132被連接以在大約第一時間量內(nèi)周期性地將近似等于第一電流的電流推入導(dǎo)電元件105。第二下拉電流源129被連接以在第二時間量內(nèi)周期性地從導(dǎo)電元件105拉出第二電流，并且第二上拉電流源135被連接以在大約第二時間量內(nèi)周期性地驅(qū)動近似等于第二電流的電流進(jìn)入導(dǎo)電元件105。在這個示例中，第一電流是大約I毫安，而第二電流是大約10微安。第一控制電路140被連接，從而控制第一下拉電流源127、第一上拉電流源132的操作，以及第二控制電路145被連接，從而控制第二下拉電流源129和第二上拉電流源135的操作。第一電壓測量電路150被連接以感測第一下拉電流源127、第一上拉電流源132工作期間的電壓，并且第二電壓測量電路155被連接以感測第二下拉電流源129和第二上拉電流源135工作期間的電壓?？刂齐娐?40和145被連接，從而至少部分地基于測量電壓而確定導(dǎo)電元件105的狀態(tài)，使得控制電路140和145比較第一下拉電流源127和第一上拉電流源132中至少一個的工作期間的電壓與第一電壓閾值，并且控制電路140和145比較第二下拉電流源129和第二上拉電流源135中至少一個的工作期間的電壓與第二電壓閾值。在這個示例中，至少一個基于硬件的控制電路140控制第一下拉電流源127和第一上拉電流源132，并且至少一個基于固件的控制電路145控制第二下拉電流源129和第二上拉電流源135?？刂齐娐?45也可以構(gòu)造為接收關(guān)于第一電池單元110和第二電池單元115的相對電荷的信息，并且其中控制電路145操作第二上拉電流源135和第二下拉電流源129，從而平衡第一電池單元110和第二電池單元115的相對電荷。在這樣構(gòu)造之后，本文中描述的電池單元極耳監(jiān)控電路可以確定兩個電池單元之間的連接極耳何時斷開，以及電池單元極耳何時顯示可以預(yù)示電池單元極耳的破損的磨損標(biāo)記。不同形式的電路也能夠有選擇地將電流推入電池單元極耳和將電流拉出電池單元極耳，從而當(dāng)電池單元電荷變得不平衡時，平衡電池組中的電池單元的電荷。
因此，意圖覆蓋在具有所有或僅一些所述特征或步驟的示例性實(shí)施例的內(nèi)容中描述的具有一個或更多個特征或步驟的不同組合的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，許多其他實(shí)施例和變型也可以落入本發(fā)明要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電池單元極耳監(jiān)控電路，其電連接到導(dǎo)電元件，所述導(dǎo)電元件電連接到第一電池單元和第二電池單元，所述電路包括 電流源，其被連接以從所述導(dǎo)電元件拉出電流或驅(qū)動電流進(jìn)入所述導(dǎo)電元件； 控制器電路，其被連接以控制所述電流源的操作；以及 電壓測量電路，其被連接以感測所述電流源工作期間的電壓； 其中連接所述控制器電路，從而至少部分地基于電壓測量值而確定所述導(dǎo)電元件的狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路，其中所述電流源包括被連接以從所述導(dǎo)電元件拉出電流的下拉電流源以及被連接以驅(qū)動電流進(jìn)入所述導(dǎo)電元件的上拉電流源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中所述下拉電流源包括第一下拉電流源和第二下拉電流源；并且其中所述上拉電流源包括第一上拉電流源和第二上拉電流源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其中所述控制器電路周期性地操作所述第一下拉電流源和第一上拉電流源，從而確定所述導(dǎo)電元件的電連接是否完好。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其中所述控制器電路周期性地操作所述第二下拉電流源和第二上拉電流源，從而監(jiān)控所述導(dǎo)電元件的電連接的質(zhì)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中所述控制器電路控制所述上拉電流源和所述下拉電流源交替工作，從而平衡所述第一電池單元和所述第二電池單元上的負(fù)載。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中所述控制器電路比較所述下拉電流源工作期間的電壓和固定或可變的第一電壓閾值；并且其中所述控制器電路比較所述上拉電流源工作期間的電壓和固定或可變的第二電壓閾值。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中所述控制器電路接收關(guān)于所述第一電池單元和所述第二電池單元的相對電荷的信息；并且所述控制器電路操作所述上拉電流源和所述下拉電流源，從而平衡所述第一電池單元和所述第二電池單元的相對電荷。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路， 其中所述電流源包括 第一下拉電流源，其被連接以在第一時間量內(nèi)周期性地從所述導(dǎo)電元件拉出第一電流； 第一上拉電流源，其被連接以在大約所述第一時間量內(nèi)周期性地將近似等于所述第一電流的電流推入所述導(dǎo)電元件； 第二下拉電流源，其被連接以在第二時間量內(nèi)周期性地從所述導(dǎo)電元件拉出第二電流；以及 第二上拉電流源，其被連接以在大約所述第二時間量內(nèi)周期性地驅(qū)動近似等于所述第二電流的電流進(jìn)入所述導(dǎo)電元件； 其中連接所述控制器電路以控制所述第一下拉電流源、所述第一上拉電流源、所述第二下拉電流源和所述第二上拉電流源的工作； 其中連接所述電壓測量電路，從而感測所述第一下拉電流源、所述第一上拉電流源、所述第二下拉電流源和所述第二上拉電流源工作期間的電壓；以及其中連接所述控制器電路，從而至少部分地基于測量的電壓而確定所述導(dǎo)電元件的狀態(tài)，使得所述控制器電路比較所述第一下拉電流源和所述第一上拉電流源中至少一個的工作期間的電壓和固定或可變的第一電壓閾值，并且所述控制器電路比較所述第二下拉電流源和所述第二上拉電流源中至少一個的工作期間的電壓和固定或可變的第二電壓閾值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電路，其中所述控制器電路接收關(guān)于所述第一電池單元和所述第二電池單元的相對電荷的信息；并且所述控制器電路操作所述第二上拉電流源和所述第二下拉電流源，從而平衡所述第一電池單元和所述第二電池單元的相對電荷。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電路，其中所述第一電流是大約I毫安，而所述第二電流是大約10微安。
12.—種監(jiān)控電池單元狀態(tài)的方法，所述方法包括 從布置在第一電池單元和第二電池單元之間的導(dǎo)電元件拉出電流； 在從所述導(dǎo)電元件拉出電流的同時感測所述第一電池單元兩端的第一電壓； 將電流推入布置在所述第一電池單元和所述第二電池單元之間的導(dǎo)電元件； 在將電流推入所述導(dǎo)電元件的同時感測所述第一電池單元兩端的第二電壓；以及 至少部分地基于所述第一電壓和第二電壓確定所述導(dǎo)電元件的連接狀態(tài)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中將電流推入所述導(dǎo)電元件和從所述導(dǎo)電元件拉出電流的步驟被周期性地交替進(jìn)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中至少部分地基于所述第一電壓和第二電壓確定所述導(dǎo)電元件的連接狀態(tài)的步驟包括 比較所述第一電壓和第一電壓閾值； 比較所述第二電壓和第二電壓閾值；以及 根據(jù)與所述第一電壓閾值相比較的第一電壓和與所述第二閾值相比較的第二電壓的函數(shù)提供所述導(dǎo)電元件的連接狀態(tài)的指示。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中至少部分地基于所述第一電壓和第二電壓確定所述導(dǎo)電元件的連接狀態(tài)的步驟包括 將所述第一電壓和初始電壓之間的差值與第一閾值相比較，從而進(jìn)行第一比較； 將所述第二電壓和所述初始電壓之間的差值與第二電壓閾值相比較，從而進(jìn)行第二比較；以及 根據(jù)所述第一比較和所述第二比較提供所述導(dǎo)電元件的連接狀態(tài)的指示。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中將電流推入所述導(dǎo)電元件的步驟包括以第一間隔推動第一電流和以第二間隔推動第二電流。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中以第一間隔推動第一電流的步驟包括推動大約I毫安的電流以確定所述導(dǎo)電元件是否連接到感測電路；并且其中以第二間隔推動第二電流的步驟包括推動大約10微安的電流以確定所述導(dǎo)電元件和所述感測電路之間的連接的退化。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括確定所述第一電池單元和第二電池單元之間的電荷的不平衡；以及通過經(jīng)由所述導(dǎo)電元件推動電流或拉動電流而校正所述第一電池單元和第二電池單元之間的電荷的不平衡。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池單元極耳監(jiān)控裝置(100)，包括電連接在兩個電池單元(110，115)之間的導(dǎo)電元件(105)。導(dǎo)電元件(105)連接到感測電路(120)，包括被連接以從導(dǎo)電元件拉出電流的下拉電流源(125)和/或被連接以驅(qū)動電流進(jìn)入導(dǎo)電元件的上拉電流源(130)。連接電壓測量電路(150)以感測下拉電流源(125)和上拉電流源(130)工作期間的電壓，從而被用于確定導(dǎo)電元件的狀態(tài)。例如，超過某一固定或可變閾值的電壓指示導(dǎo)電元件(105)正在彎曲或破裂，這可以預(yù)示導(dǎo)電元件的損壞。超過其他固定或可變閾值的電壓指示導(dǎo)電元件完全斷開。當(dāng)檢測到不平衡時，用于推動和拉動感測電流的電流源可以用于使電池單元(110，115)進(jìn)入平衡。
文檔編號G01R31/36GK102834997SQ201080065473
公開日2012年12月19日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者J·R·庫珀, W·張, K·W·斯考特 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司