專利名稱：用于級聯(lián)以及串聯(lián)電池組管理的接口電路及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電源管理的裝置，尤其涉及一種用于級聯(lián)(cascade)以及串聯(lián)(series)電池組管理的接口電路(interface circuit)及其方法。
背景技術(shù)：
鋰聚合物(lithium polymer)或鋰鐵(lithium-1ron)電池組電池的輸出電壓通常較低，且在需要提供高電壓輸出時需對其進行級聯(lián)。當串聯(lián)電池組時，需要電池組管理電路來控制電池電壓并保護電池組。正常來說，電池組管理電路執(zhí)行電池平衡(cel 1-balance)的測量以及剩余電量(fuel-gauge)的測量。然而，電池組管理電路主要通過低電壓IC工藝制成，且串聯(lián)連接的每個電池組塊分別自帶具有不同接地的電池組管理電路。是難以從具有不同接地的電池組塊訪問數(shù)據(jù)的。因此，需要一種用于這些級聯(lián)電池組管理電路之間的通信的接口電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于級聯(lián)電池組管理的接口電路。接口電路包括主(main)微控制器、從(slave)微控制器、接收光耦合器以及發(fā)射光耦合器；主微控制器耦接到第一電池組塊(battery block)，且從微控制器耦接到第二電池組塊；接收光耦合器具有輸入端，其耦接到主微控制器的輸出端，且接收光耦合器具有輸出端，其耦接到從微控制器的輸入端；發(fā)射光耦合器具有輸入端，其耦接到從微控制器的輸出端，且發(fā)射光耦合器具有輸出端，其率禹接到主微控制器的輸入端；主微控制器使用脈沖寬度調(diào)制(pulse-width-modulation ；PWM)經(jīng)由發(fā)射光耦合器以及接收光耦合器與從微控制器通信。另一方面，本發(fā)明還提供用于串聯(lián)電池組管理的接口電路。接口電路包括主微控制器、從微控制器、接收光耦合器以及發(fā)射光耦合器；主微控制器耦接到第一電池組塊；從微控制器耦接到第二電池組塊；接收光耦合器具有輸入端，其耦接到主微控制器的輸出端，且接收光耦合器具有輸出端，其耦接到從微控制器的輸入端；發(fā)射光耦合器具有輸入端，其耦接到從微控制器的輸出端，且發(fā)射光耦合器具有輸出端，其耦接到主微控制器的輸入端；主微控制器的輸出端并聯(lián)耦接到第二接收光耦合器的輸入端；第二接收光耦合器的輸出端耦接到第二從微控制器；主微控制器的輸入端并聯(lián)耦接到第二發(fā)射光耦合器的輸出端。第二發(fā)射光耦合器的輸入端耦接到第二從微控制器。另一方面，本發(fā)明還提供用于級聯(lián)電池組管理的接口電路的方法。所述方法包括以下步驟。配置主微控制器，使其耦接到第一電池組塊；配置從微控制器，使其耦接到第二電池組塊；配置接收光耦合器，其中所述接收光耦合器具有輸入端，其耦接到主微控制器的輸出端，且所述接收光耦合器具有輸出端，其耦接到從微控制器的輸入端；配置發(fā)射光耦合器，其中所述發(fā)射光耦合器具有輸入端，其耦接到從微控制器的輸出端，且所述發(fā)射光耦合器具有輸出端，其耦接到主微控制器的輸入端；主微控制器使用脈沖寬度調(diào)制(PWM)經(jīng)由發(fā)射光耦合器以及接收光耦合器與從微控制器通信。另一方面，本發(fā)明還提供用于串聯(lián)電池組管理的接口電路的方法。所述方法包括以下步驟。配置主微控制器，使其耦接到第一電池組塊；配置從微控制器與第二從微控制器，使其分別耦接到第二電池組塊；配置接收光耦合器，其中所述接收光耦合器具有輸入端，其耦接到主微控制器的輸出端，且所述接收光耦合器具有輸出端，其耦接到從微控制器的輸入端；配置發(fā)射光耦合器，其中所述發(fā)射光耦合器具有輸入端，其耦接到從微控制器的輸出端，且所述發(fā)射光耦合器具有輸出端，其耦接到主微控制器的輸入端；配置第二接收光耦合器，其中第二接收光耦合器具有輸入端，其并聯(lián)耦接到主微控制器的輸出端，第二接收光耦合器的輸出端耦接到第二從微控制器，主微控制器的輸入端并聯(lián)耦接到第二發(fā)射光耦合器的輸出端，且第二發(fā)射光耦合器的輸入端耦接到第二從微控制器；主微控制器使用脈沖寬度調(diào)制(PWM)經(jīng)由發(fā)射光耦合器、接收光耦合器以及第二接收光耦合器與從微控制器以及第二從微控制器通信。


包含附圖以提供對本發(fā)明的進一步理解，且所述附圖并入于本說明書中，并構(gòu)成本說明書的一部分。所述

本發(fā)明的示范性實施例，并與描述一起用以解釋本發(fā)明的原理。圖1展示說明根據(jù)本發(fā)明實施例的可尋址接口電路的示意圖。圖2展示說明根據(jù)本發(fā)明實施例的圖1的電路20、...、50以及60的方框圖。圖3展示根據(jù)本發(fā)明實施例的用于圖2的端子SOX以及SINX中的級聯(lián)通信的數(shù)字波形圖。圖4展示根據(jù)本發(fā)明實施例的用于端子SOX以及SINX中的串行通信的波形圖。
具體實施例方式圖1展示說明根據(jù)本發(fā)明實施例的用于級聯(lián)電池組管理的可尋址(addressable)接口電路的示意圖。電池組10_A到19_A、10_B到19_B以及10_M到19_M以串聯(lián)(series)配置或以級聯(lián)(cascade)配置連接。主電路20經(jīng)配置以用于電池組10_M到19_M的電池組管理。電池組10_11到19_11可視為第一電池組塊。主電路20的輸入端Vmi到Vmn連接到電池組10_M到19_M。從電路50也經(jīng)配置以用于電池組10_B到19_B的電池組管理。電池組10_M到19_M以及電池組10_B到19_B可視為用于耦接到從微控制器50及60的第二電池組塊。從電路50的輸入端Vbi到Vbn連接到電池組10_B到19_B。另一從電路60經(jīng)配置以用于電池組10_A到19_A的電池組管理。從電路60的輸入端Vai到Van連接到電池組10_么到19_八。主電路20具有與主機中央處理單元(CPU)通信的接口電路。從電路50具有經(jīng)由光耦合器51以及52與主電路20通信的接口電路。從電路60具有經(jīng)由光耦合器61及62與主電路20通信的接口電路。光耦合器51及61可視為接收光耦合器，且光耦合器52及62可視為發(fā)射(transmitting)光稱合器。
主電路20的輸出端SOM經(jīng)由電阻器54耦接到光耦合器52的輸入端。從電路50的輸入端SINB耦接到光耦合器52的輸出端。從電路50的輸出端SOB經(jīng)由電阻器53耦接到光稱合器51的輸入端。光稱合器51的輸出端稱接到主電路20的輸入端SINM。電阻器25連接到輸入端SI匪，用于將輸入端SI匪的電壓電平拉高。光耦合器52及62的輸入端則接收電源電壓Vcc。主電路20的輸出端SOM經(jīng)由電阻器64進一步耦接到光耦合器62的輸入端。光耦合器62的輸出端耦接到從電路60的輸入端SINA。從電路60的輸出端SOA經(jīng)由電阻器63耦接到光耦合器61的輸入端。光耦合器61的輸出端耦接到主電路20的輸入端SI匪。圖2展示說明根據(jù)本發(fā)明實施例的圖1的電路20、...、50以及60的方框圖。在根
據(jù)本發(fā)明的實施例中，電路20.....50以及60具有相同的功能結(jié)構(gòu)。以電路60為例，電路
60包含多路復用器(multiplexer ；MUX) 110，其具有耦接到電池組10_X...19_X(例如，10_A...19_A)的輸入端Vx1.VXN(例如，Va1.Van等)。多路復用器110的輸出端耦接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(analog-to-digital converter ；A/D) 120,其用于將電池組 10_X...19_X 的電池電壓轉(zhuǎn)換為與微控制器150通信的數(shù)字代碼(digital code)。微控制器(microcontroller ；MCU) 150具有耦接到光耦合器以用于通信的輸出端S0X(例如，S0A)以及輸入端SINX(例如，SINA)。微控制器150執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制來表示數(shù)據(jù)，例如，由脈沖寬度調(diào)制(PWM)表示的邏輯零或邏輯一。圖3展示根據(jù)本發(fā)明實施例的用于圖2的端子SOX以及SINX中的級聯(lián)通信的數(shù)字波形圖。與端子SOX以及SINX通信的信號為低真(low-true)信號。短周期(TO)脈沖表示邏輯零。TO周期比5微秒長，且比5微秒短的脈沖信號會被忽略。長周期(Tl)脈沖表示邏輯一(例如，Tl可比TO的三倍還長)。布置于信號TO與Tl的出現(xiàn)之間的空白周期(TN)必須比Tl周期長。因此，微控制器150可在不需要同步時鐘的情況下產(chǎn)生串行通信。圖4展示根據(jù)本發(fā)明實施例的用于端子SOX以及SINX中的串行通信的波形圖。脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號產(chǎn)生包含起始信號、結(jié)束信號以及數(shù)據(jù)信號的幀。起始信號(S)與結(jié)束信號(E)之間展示為可用的數(shù)據(jù)可以是命令(COM)、地址(ADR)或數(shù)據(jù)(DAT)。換句話說，數(shù)據(jù)信號是與命令(COM)、地址(ADR)和/或數(shù)據(jù)(DAT)的結(jié)合。因此，圖1的主電路20分別經(jīng)由光耦合器52以及62將數(shù)據(jù)發(fā)送到從電路50以及60。從電路50經(jīng)由光耦合器51向主電路20答復(r印Iy)數(shù)據(jù)。從電路60經(jīng)由光耦合器61向主電路20答復數(shù)據(jù)。從電路50或從電路60僅響應于主電路20所指定的地址(SDR)而向主電路20答復。從主電路20發(fā)送的數(shù)據(jù)將與從電路50以及60進行通信。在一段時間內(nèi)，將僅允許從電路50以及60中的一者向主電路20答復數(shù)據(jù)。因此，光耦合器52以及62的輸入端可由主電路20進行并聯(lián)驅(qū)動。光耦合器51以及61的輸出端可并聯(lián)耦接到主電路20。雖然已詳細地描述了本發(fā)明及其優(yōu)勢，但應理解，在不脫離本發(fā)明的精神及范圍的情況下，可在本文中進行各種改變、替代以及更改。即，本發(fā)明中所包含的論述的意圖在于用作基本描述。應理解，特定的論述 可能不會詳盡描述所有可行的實施例，而是隱含了許多替代?？赡懿粫浞纸忉尡景l(fā)明的一般本質(zhì)，且可能不會明確展示每個特征或元件可如何實際地表示更寬泛的功能或表示多種多樣的替代或等效元件。且，這些內(nèi)容隱含地包含于本發(fā)明中。描述或術(shù)語的意圖均不在于限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于級聯(lián)電池組管理的接口電路，其特征在于，包括: 主微控制器，其耦接到第一電池組塊； 從微控制器，其耦接到第二電池組塊； 接收光耦合器，所述接收光耦合器具有輸入端，其耦接到所述主微控制器的輸出端，且所述接收光耦合器具有輸出端，其耦接到所述從微控制器的輸入端；以及 發(fā)射光耦合器，所述發(fā)射光耦合器具有輸入端，其耦接到所述從微控制器的輸出端，且所述發(fā)射光耦合器具有輸出端，其耦接到所述主微控制器的輸入端， 其中，所述主微控制器使用脈沖寬度調(diào)制經(jīng)由所述發(fā)射光耦合器以及所述接收光耦合器與所述從微控制器通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接口電路，其特征在于脈沖寬度調(diào)制信號表示邏輯零或邏輯o
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接口電路，其特征在于脈沖寬度調(diào)制信號產(chǎn)生包含起始信號、結(jié)束信號以及數(shù)據(jù)的幀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接口電路，其特征在于所述主微控制器的所述輸出端并聯(lián)耦接到另一接收光耦合器的輸入端，且所述另一接收光耦合器的輸出端耦接到第二從微控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接口電路，其特征在于所述主微控制器的所述輸入端并聯(lián)耦接到另一發(fā)射光耦合器的輸出端，且所述另一發(fā)射光耦合器的輸入端耦接到第二從微控制器。
6.一種用于串聯(lián)電池組管理的接口電路，其特征在于，包括: 主微控制器，其耦接到第一電池組塊； 從微控制器以及第二從微控制器，其分別耦接到第二電池組塊； 接收光耦合器，所述接收光耦合器具有輸入端，其耦接到所述主微控制器的輸出端，且所述接收光耦合器具有輸出端，其耦接到所述從微控制器的輸入端； 發(fā)射光耦合器，所述發(fā)射光耦合器具有輸入端，其耦接到所述從微控制器的輸出端，且所述發(fā)射光耦合器具有輸出端，其耦接到所述主微控制器的輸入端；以及 第二接收光耦合器，所述第二接收光耦合器具有輸入端，其并聯(lián)耦接到所述主微控制器的所述輸出端，其中所述第二接收光耦合器的輸出端耦接到所述第二從微控制器，所述主微控制器的所述輸入端并聯(lián)耦接到第二發(fā)射光耦合器的輸出端，且所述第二發(fā)射光耦合器的輸入端耦接到所述第二從微控制器，其中所述主微控制器使用脈沖寬度調(diào)制經(jīng)由所述發(fā)射光耦合器、所述接收光耦合器以及所述第二接收光耦合器與所述從微控制器以及所述第二從微控制器通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的接口電路，其特征在于脈沖寬度調(diào)制信號表示邏輯零或邏輯 一 o
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的接口電路，其特征在于脈沖寬度調(diào)制信號產(chǎn)生包含起始信號、結(jié)束信號以及數(shù)據(jù)的幀。
9.一種用于級聯(lián)電池組管理的接口電路的方法，其特征在于，包括: 配置主微控制器，使其耦接到第一電池組塊； 配置從微控制器，使其耦接到第二電池組塊；配置接收光耦合器，其中所述接收光耦合器具有輸入端，其耦接到所述主微控制器的輸出端，且所述接收光耦合器具有輸出端，其耦接到所述從微控制器的輸入端； 配置發(fā)射光耦合器，其中所述發(fā)射光耦合器具有輸入端，其耦接到所述從微控制器的輸出端，且所述發(fā)射光耦合器具有輸出端，其耦接到所述主微控制器的輸入端；以及 由所述主微控制器使用脈沖寬度調(diào)制經(jīng)由所述發(fā)射光耦合器以及所述接收光耦合器與所述從微控制器通信。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于脈沖寬度調(diào)制信號表示邏輯零或邏輯一。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于脈沖寬度調(diào)制信號產(chǎn)生包含起始信號、結(jié)束信號以及數(shù)據(jù)的幀。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括: 配置另一接收光耦合器，其中所述主微控制器的所述輸出端并聯(lián)耦接到所述另一接收光耦合器的輸入端，且所述另一接收光耦合器的輸出端耦接到第二從微控制器。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括: 配置另一發(fā)射光耦合器，其中所述主微控制器的所述輸入端并聯(lián)耦接到所述另一發(fā)射光耦合器的輸出端，且所述另一發(fā)射光耦合器的輸入端耦接到第二從微控制器。
14.一種用于串聯(lián)電池組管理的接口電路的方法，其特征在于，包括: 配置主微控制器，使其耦接到第一電池組塊； 配置從微控制器以及第二從微控制器，使其分別耦接到第二電池組塊； 配置接收光耦合器，其中所述接收光耦合器具有輸入端，其耦接到所述主微控制器的輸出端，且所述接收光耦合器具有輸出端，其耦接到所述從微控制器的輸入端； 配置發(fā)射光耦合器，其中所述發(fā)射光耦合器具有輸入端，其耦接到所述從微控制器的輸出端，且所述發(fā)射光耦合器具有輸出端，其耦接到所述主微控制器的輸入端； 配置第二接收光耦合器，其中所述第二接收光耦合器具有輸入端，其并聯(lián)耦接到所述主微控制器的所述輸出端，所述第二接收光耦合器的輸出端耦接到所述第二從微控制器，所述主微控制器的所述輸入端并聯(lián)稱接到第二發(fā)射光耦合器的輸出端，且所述第二發(fā)射光耦合器的輸入端耦接到所述第二從微控制器；以及 由所述主微控制器使用脈沖寬度調(diào)制經(jīng)由所述發(fā)射光耦合器、所述接收光耦合器以及所述第二接收光耦合器與所述從微控制器以及所述第二從微控制器通信。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于脈沖寬度調(diào)制信號表示邏輯零或邏輯一。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于脈沖寬度調(diào)制信號產(chǎn)生包含起始信號、結(jié)束信號以及數(shù)據(jù)的幀。
全文摘要
提供一種用于級聯(lián)以及串聯(lián)電池組管理的接口電路及其方法。用于級聯(lián)電池組管理的接口電路包括主微控制器、從微控制器、接收光耦合器及發(fā)射光耦合器；主微控制器耦接到第一電池組塊；從微控制器耦接到第二電池組塊；接收光耦合器具有輸入端，其耦接到主微控制器的輸出端，且接收光耦合器具有輸出端，其耦接到從微控制器的輸入端；發(fā)射光耦合器具有輸入端，其耦接到從微控制器的輸出端，且發(fā)射光耦合器具有輸出端，其耦接到主微控制器的輸入端；主微控制器使用脈沖寬度調(diào)制經(jīng)由發(fā)射光耦合器以及接收光耦合器以與從微控制器通信。
文檔編號H02J7/00GK103178580SQ201310054699
公開日2013年6月26日 申請日期2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月20日
發(fā)明者楊大勇 申請人:崇貿(mào)科技股份有限公司