CN101499671A

CN101499671A - 电池电压转换系统、方法及电池管理系统

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Publication number: CN101499671A
Application number: CNA2009100055766A
Authority: CN
Inventors: 栗国星; 汤小虎
Original assignee: O2Micro China Co Ltd
Current assignee: O2Micro China Co Ltd
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2029-01-20
Also published as: TW200937803A; US20090195213A1; EP2086086A3; EP2086086A2; CN101499671B; JP2009187937A; TWI369833B; US7965061B2; JP4861396B2

Abstract

本发明公开了一种电池电压转换系统、方法及电池管理系统。电池电压转换系统包括连接至多个单体电池的转换电路以及连接至转换电路的补偿电路。转换电路用于产生分别代表多个单体电池的各个电池电压的多个采样信号，其中多个采样信号中每个采样信号的电平以相同参考电平作为参考点。补偿电路用于产生经由转换电路而流过多个单体电池中至少一个单体电池的补偿电流，用于平衡分别流经多个单体电池的电流。本发明电池电压转换系统利用补偿电路产生补偿电流，并通过转换电路流过至少一个单体电池，从而使流经多个单体电池的电流相互平衡。

Description

电池电压转换系统、方法及电池管理系统

技术领域

本发明是关于一种转换系统，尤指一种电池电压转换系统、方法及电池管理系统。

背景技术

一些传统的电压比较电路需要电压微调。举例说明，如果单体电池第一端上的电压为V₁，第二端上的电压为V₂，那么第一端与第二端之间的电压可表达为：V₁₂＝V₁-V₂。为了将电压V₁₂与一个或多个参考电压进行比较，以检测单体电池的异常状态(如，电压过高或电压过低)，这些参考电压需要以一个等于V₂或者V₁的参考电平作为参考点。此外，这个参考电平可能需要根据不同的条件/情况来进行调节，这样需要大量的参考电压微调过程。在一些用于保护多个串联单体电池的传统电池保护控制器中，所有单体电池电压可能需要与一个或多个微调参考电压进行比较。这样的电池保护控制器需要大量的微调过程，因而导致成本增加。因此，可通过电压转换电路将单体电池电压转换为以地作为参考点，然后将被转换的单体电池电压与一个或多个以地作为参考点的预设电压进行比较。

图1为一种传统的电压/电压转换电路100的电路示意图。如图1所示，转换电路100包括多个单体电池102_1-102_4，其中单体电池102_1-102_4的电池电压分别为V_{102_1}、V_{102_2}、V_{102_3}和V_{102_4}。转换电路100还包括分别连接至单体电池102_1-102_4的多个开关104_1-104_4以及多个开关106_1-106_4。转换电路100还包括连接至开关104_1-104_4和开关106_1-106_4的电平转换器140。电平转换器140可以通过按顺序接通开关104_1-104_4中每个开关以及开关106_1-106_4中每个开关的方式来产生输出电压130，其中输出电压130可以代表每个单体电池102_1-102_4的电池电压V_{102_1}、V_{102_2}、V_{102_3}和V_{102_4}。举例说明，当开关104_4和106_4被接通时，电平转换器140通过运算放大器120以及电阻器112、114、116和118可以输出与单体电池102_4电压成正比的电压130。

当开关104_4和106_4被接通时，如果I₁₀₂_3为流经单体电池102_1-102_3的电流，I_{106_4}为流经开关106_4的电流，那么流经单体电池102_4的电流I_{102_4}可由下式给出：

I_{102_4}＝I_{102_3}-I_{106_4}

因此，流经单体电池102_4的电流I_{102_4}与流经单体电池102_1-102_3的电流I_{102_3}不平衡。同理，当对单体电池102_1-102_3的电压进行采样时，分别流经单体电池102_1-102_4的电流互相不平衡。

除此之外，转换电路100只能按顺序地对每个单体电池102_1-102_4进行电压采样，这样不能满足很多应用中所需要的同时对多个单体电池电压采样的要求。

图2为一种传统的电压/电流转换电路200的电路示意图。如图2所示，转换电路200包括多个单体电池202_1-202_4，以及分别与单体电池202_1-202_4并联的多个电压/电流转换器212_1-212_4。如图2所示，转换器212_2-212_4中的每个转换器分别包括对应的运算放大器204_2、204_3或204_4，对应的P沟道场效应管(p-channel metal-oxide-semiconductorfield-effect transistor，PMOSFET，简称为PMOS管)206_2、206_3或206_4，以及对应的电阻器208_2、208_3或208_4。转换器212_1包括电阻器208_1。转换器212_1-212_4可以分别将单体电池202_1-202_4的各个电池电压转换为电流I_{208_1}、I_{208_2}、I_{208_3}和I_{208_4}。比如说，流经电阻器208_i的电流I_{208_i}可由下式给出：

I_{208_i}＝V_{202_i}/R_{208_i}

其中，V_{202_i}是单体电池202_i的电压，以及R_{208_i}是电阻器208_i的阻值(i＝1，2，3，4)。

如图2所示，I_{204_2}、I_{204_3}和I_{204_4}分别为运算放大器204_2-204_4的工作电流，以及I_{208_1}、I_{208_2}、I_{208_3}和I_{208_4}分别为流经电阻器208_1-208_4的电流。如果电压V_{202_1}、V_{202_2}、V_{202_3}和V_{202_4}等于同一个电压值V₂₀₂，以及电阻器R_{208_1}、R_{208_2}、R_{208_3}和R_{208_4}等于同一个阻值R₂₀₈，那么电流I_{208_1}、I_{208_2}、I_{208_3}和I_{208_4}可等于同一个电流值I₂₀₈(I₂₀₈＝V₂₀₂/R₂₀₈)。此外，运算放大器204_2-204_4的工作电流I_{204_2}、I_{204_3}和I_{204_4}可以等于同一个电流值I₂₀₄。因此，流经单体电池202_1-202_4的电流I_{202_1}、I_{202_2}、I_{202_3}和I_{202_4}可分别由以下等式给出：

I_{202_4}＝I_{204_4}+I_{208_4}+I_{204_3}+I_{204_2}

＝3*I₂₀₄+I₂₀₈；

I_{202_3}＝I_{202_4}+I_{208_3}

＝3*I₂₀₄+2*I₂₀₈；

I_{202_2}＝I_{202_3}+I_{208_2}

＝3*I₂₀₄+3*I₂₀₈；以及

I_{202_1}＝I_{202_2}+I_{208_1}

＝3^*I₂₀₄+4^*I₂₀₈。

因此，分别流经单体电池202_1-202_4的电流I_{202_1}、I_{202_2}、I_{202_3}和I_{202_4}相互不平衡。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种电池电压转换系统、方法及电池管理系统，以同时对多个单体电池的电压进行采样，并且流经多个单体电池的电流可以相互平衡。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电池电压转换系统，其包括连接至多个单体电池的转换电路，用于产生分别代表所述多个单体电池各个电池电压的多个采样信号，其中所述多个采样信号中每个采样信号的电平以相同参考电平作为参考点；以及连接至所述转换电路的补偿电路，用于产生经由所述转换电路而流过所述多个单体电池中至少一个单体电池的补偿电流，用于平衡分别流经所述多个单体电池的电流。

本发明还提供了一种电池电压转换方法，包括产生分别代表多个单体电池各个电池电压的多个采样信号，其中所述多个采样信号中每个采样信号的电平以相同参考电平作为参考点；根据所述多个采样信号中至少一个采样信号来产生流过所述多个单体电池中至少一个单体电池的补偿电流；以及由所述补偿电流来平衡分别流经所述多个单体电池的电流。

本发明还提供了一种电池管理系统，其包括连接至多个单体电池的转换电路，用于产生分别代表所述多个单体电池各个电池电压的多个采样信号，其中所述多个采样信号中每个采样信号的电平以相同参考电平作为参考点；连接至所述转换电路的补偿电路，用于产生经由所述转换电路而流过所述多个单体电池中至少一个单体电池的补偿电流，用于平衡分别流经所述多个单体电池的电流；以及处理器，用于接收所述多个采样信号，以及根据所述多个采样信号来产生控制信号以控制所述多个单体电池。

与现有技术相比，本发明电池电压转换系统利用补偿电路产生补偿电流，并通过转换电路流过至少一个单体电池，从而使流经多个单体电池的电流相互平衡。

以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明，以使本发明的特性和优点更为明显。

附图说明

图1为一种传统的电压/电压转换电路的电路示意图。

图2为一种传统的电压/电流转换电路的电路示意图。

图3A为根据本发明的一个实施例的转换系统的示例性方框图。

图3B为根据本发明的一个实施例的转换系统的示例性电路图。

图4为根据本发明的一个实施例的电池电压转换的示例性方法流程图。

图5为根据本发明的一个实施例的电池管理系统的示例性方框图。

具体实施方式

以下将对本发明的实施例给出详细的说明。虽然本发明将结合实施例进行阐述，但应理解这并非意指将本发明限定于这些实施例。相反，本发明意在涵盖由后附权利要求项所界定的本发明精神和范围内所定义的各种可选项、可修改项和等同项。

此外，在以下对本发明的详细描述中，为了提供一个针对本发明的完全的理解，阐明了大量的具体细节。然而，本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外的一些实例中，对于大家熟知的方案、流程、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明之主旨。

在一个实施例中，本发明提供了一种电池电压转换系统，可用于对多个单体电池电压进行同时采样。在这些单体电池电压被采样的同时，分别流经这些单体电池的电流可以相互平衡。更具体地说，多个转换器(例如，电压/电流转换器、电压/电压转换器、电压/频率转换器、电压/温度转换器等等)可以分别与多个单体电池并联，因而可以同时将这些单体电池的电压分别转换成多个采样信号(例如，采样电压、采样电流、采样频率、采样温度等等)。在一个实施例中，多个采样信号可以分别代表多个单体电池的电压。此外，在该转换系统中可应用补偿电流以平衡分别流经多个单体电池的电流。

图3A为根据本发明的一个实施例的转换系统300的示例性方框图。转换系统300可以包括连接至多个单体电池302_1-302_4的转换电路320，用于产生分别代表单体电池302_1-302_4各个电池电压的多个采样信号322_1-322_4。在一个实施例中，采样信号322_1-322_4中每个采样信号的电平以相同参考电平V_REF作为参考点。在如图3A所示的实施例中，转换系统300包括四个单体电池。然而，转换系统300还可以包括任何数目的单体电池。

在如图3A所示的实施例中，转换电路320可以包括分别并联于单体电池302_1-302_4的多个转换器320_1-320_4。每个转换器320_1-320_4可以产生采样信号322_1-322_4中一个对应的采样信号。

在一个实施例中，采样信号322_1-322_4可以是多个采样电流I_{322_1}、I_{322_2}、I_{322_3}和I_{322_4}(如图3B所示)。更具体地说，在一个实施例中，每个转换器320_1-320_4可以将对应的单体电池302_1-302_4的电压转换成一个电流I_{322_1}、I_{322_2}、I_{322_3}或I_{322_4}。由转换器320_1-320_4所产生的电流I_{322_1}、I_{322_2}、I_{322_3}和I_{322_4}可以分别代表(正比于)单体电池302_1-302_4的各个电池电压。在另一个实施例中，采样信号322_1-322_4可以是多个采样电压。比如说，转换后的电流I_{322_1}、I_{322_2}、I_{322_3}和I_{322_4}可以分别流经对应的电阻器(未显示在图3A中)以转换为对应的采样电压。

转换后的电流I_{322_1}、I_{322_2}、I_{322_3}和I_{322_4}可由采样电路/监控器(未显示在图3A中)采样/监控。因此，转换系统300可用于同时采样/监控多个单体电池302_1-302_4的各个电池电压。

电流I_{322_1}、I_{322_2}、I_{322_3}和I_{322_4}也可流入比较器(或者胜者优胜网络，winner-take-all network)中，用于检测单体电池302_1-302_4的异常状态(例如，过度充电状态、过度放电状态)。在一个实施例中，电流I_{322_1}、I_{322_2}、I_{322_3}和I_{322_4}也可分别流过对应的电阻器，从而被转换成多个采样电压，然后每个采样电压可以与参考电压进行比较，以检测单体电池的异常状态。因此，转换系统300可用于单体电池302_1-302_4的电池保护应用中。其次，转换系统300可应用于单体电池平衡系统中。

除此之外，转换系统300可以包括连接至转换电路320的补偿电路330，用于产生经由转换电路320而流过单体电池302_1-302_4中至少一个单体电池的补偿电流I_MP1，以平衡分别流经单体电池302_1-302_4的电流(如图3A中所示的I_{302_1}、I_{302_2}、I_{302_3}和I_{302_4})。在一个实施例中，补偿电流I_Mp1可以经由转换电路320而流过单体电池302_1-302_4中至少一个顶部单体电池302_4。在所披露的一个实施例中，电池包可以包括多个单体电池，而所谓顶部单体电池是指与该电池包的正极最接近的那个单体电池。有利的是，转换系统300可以同时采样单体电池302_1-302_4各个电池的电压，并且流经单体电池302_1-302_4的电流可以相互平衡。

图3B为根据本发明的一个实施例的转换系统300’的示例性电路图。图3B与图3A中标记相同的元件具有相似的功能，在此对这些元件不复赘述。如图3B所示，每个转换器320_2-320_4可以包括并联于对应的单体电池302_2-302_4的运算放大器304_2-304_4，连接在对应运算放大器304_2-304_4与对应单体电池302_2-302_4之间的电阻器308_2-308_4，以及连接在对应运算放大器304_2-304_4与对应电阻器308_2-308_4之间的开关(例如，MOS管306_2-306_4)。在一个实施例中，转换器320_1包括电阻器308_1和电阻器314。

在一个实施例中，由于运算放大器304_4正极输入端上的电压可以被强制等于其负输入端上的电压，所以电阻器308_4的电压等于单体电池302_4的电压V_{302_4}。假设电阻器308_4的阻值为R₃₀₈，那么流经电阻器308_4的采样电流I_{322_4}可由以下等式给出：

I_{322_4}＝V_{302_4}/R₃₀₈ (1a)

同理，电阻器308_3和308_2可以有同样的阻值R₃₀₈，由此可得以下等式：

I_{322_3}＝V_{302_3}/R₃₀₈ (1b)

I_{322_2}＝V_{302_2}/R₃₀₈ (1c)

其中V_{302_3}是单体电池302_3的电压，而V_{302_2}是单体电池302_2的电压。在一个实施例中，电阻器308_1的阻值R_{308_1}加上电阻器314的阻值R₃₁₄可以等于R₃₀₈，由此可得：

I_{322_1}＝V_{302_1}/R₃₀₈ (1d)

其中V_{302_1}是单体电池302_1的电压。因此，采样电流I_{322_1}、I_{322_2}、I_{322_3}和I_{322_4}可以分别代表(正比于)单体电池302_1-302_4的电压V_{302_1}、V_{302_2}、V_{302_3}和V_{302_4}。

在一个实施例中，每个采样电流I_{322_1}、I_{322_2}、I_{322_3}和I_{322_4}可以通过对应的电阻器(例如，电阻器380_1与314、电阻器315、316、317)被转换成对应的电压(表示为V₁、V₂、V₃或V₄)。因此，图3A中所示的每个采样信号322_1-322_4可以分别为正比于对应单体电池302_1-302_4电压V_{302_1}、V_{302_2}、V_{302_3}或V_{302_4}的采样电压V₁、V₂、V₃或V₄。

在一个实施例中，每个采样电压V₁、V₂、V₃和V₄是以相同的参考电平Vref作为参考点。因此，每个采样电压V₁、V₂、V₃和V₄可与以该相同参考电平Vref作为参考点的参考电压进行比较，以实现电池保护/管理的目的。因此，本发明可以避免使用多个微调参数，并且可以减少因微调过程所需要的成本。参考电平Vref可以为地电平，而本发明可以只需对参考电平Vref进行微调。

在图3B所示的实施例中，补偿电路330可以包括连接至转换电路320的转换器338，用于接收至少一个采样信号(例如，采样信号322_1)，并根据接收到的采样信号来产生参考电流I_MP0。此外，补偿电路330还可以包括连接至转换器338的电流源340(例如，参考电流源、镜像电流源)，用于接收参考电流I_MP0，并根据参考电流I_MP0来产生补偿电流I_MP1。如图3B所示的实施例中，MOS管342和344的栅极电压V_BP可作为运算放大器304_2-304_4的偏置电压来使用。

更具体地说，转换器338可以包括连接至转换器320_1的运算放大器332，连接在运算放大器332和转换器320_1之间的电阻器334，以及连接在电阻器334和运算放大器332之间的开关336(例如，MOS管)。在图3B所示的实施例中，运算放大器332的正输入端上电压被强制等于其负输入端上的电压，由此可得以下等式：

I_{322_1}*R₃₁₄＝I_MP0*R₃₃₄ (2)

其中R₃₃₄是电阻器334的阻值。那么，电流I_MP0由下式可得：

I_MP0＝I_{322_1}*R₃₁₄/R₃₃₄ (3)

在一个实施例中，电流源340可以是一个镜像电流源。因此，补偿电流I_Mp1由下式可得：

I_MP1＝I_MP0＝I_{322_1}*R₃₁₄/R₃₃₄ (4)

在一个实施例中，I_{304_2}、I_{304_3}和I_{304_4}可以分别为运算放大器304_2-304_4的工作电流，并且I₃₃₂可以为运算放大器332的工作电流。所谓运算放大器的工作电流指的是流经运算放大器的电源端到其悬浮地的电流。转换器320_4可以包括并联于上部单体电池302_4的运算放大器304_4，其中运算放大器304_4的工作电流I_{304_4}可以流入下部单体电池302_2的正极。与此类似，转换器320_3可以包括并联于上部单体电池302_3的运算放大器304_3，其中运算放大器304_3的工作电流I_{304_3}可以流入下部单体电池302_1的正极。此外，在图3B所示的实施例中，补偿电流I_MP1可以经由转换电路320而流过单体电池302_1-302_4中至少一个顶部单体电池302_4。

因此，分别流经单体电池302_1-302_4的电流可由以下等式获得：

I_{302_1}＝I_{322_1}+I_{322_2}+I_{322_3}+I_{322_4}+I_{304_2}+I₃₃₂+I_MP0 (5a)

I_{302_2}＝I_{302_1}+I_{304_3}-I_{322_1} (5b)

I_{302_3}＝I_{302_2}+I_{304_4}-I_{322_2} (5c)

I_{302_4}＝I_{302_3}+I_MP1-I_{322_3} (5d)

在一个实施例中，电流I_{304_3}可以被设计成等于电流I_{322_1}，并且电流I_{304_4}可以被设计成等于电流I_{322_2}。根据等式(4)可知，当R₃₁₄＝R₃₃₄时，电流I_MP1可以等于电流I_{322_1}。如果单体电池电压V_{302_1}、V_{302_2}、V_{302_3}和V_{302_4}可以等于相同的电压值V₃₀₂，则采样电流I_{322_1}、I_{322_2}、I_{322_3}和I_{322_4}可以等于相同的电流值I₃₂₂(I₃₂₂＝V₃₀₂/R₃₀₈)。根据等式(5a)、(5b)、(5c)和(5d)，可得以下等式：

I_{302_4}＝I_{302_3}＝I_{302_2}＝I_{302_1}＝4*I₃₂₂+(I_{304_2}+I₃₃₂+I_MP0) (6)

因此，分别流经单体电池302_1-302_4的电流I_{302_1}、I_{302_2}、I_{302_3}和I_{302_4}可以相互平衡。有利的是，补偿电流I_MP1可以正比于至少一个采样信号(例如，采样电流I_{322_1})。工作电流I_{304_4}可以正比于单体电池302_2的电压V_{302_2}。工作电流I_{304_3}可以正比于单体电池302_1的电压V_{302_1}。在一个实施例中，工作电流I_{304_2}可以被设计成等于但不限于电流I₃₂₂。

在图3B所示的实施例中，补偿电路330可以产生流经顶部单体电池302_4的补偿电流I_MP1。然而，依据单体电池的不同数目和不同应用，补偿电路330也可以产生多个补偿电流，用于平衡分别流经这些单体电池的电流。举例说明，补偿电路330可以产生流经位于顶部的两个单体电池的补偿电流。

在一个实施例中，电流源340可以为一个参考电流源。该参考电流源340可以包括宽长比为W₁/L₁的MOS管342，以及宽长比为W₀/L₀的MOS管344。参考电流源340可以输出电流值为K*I_MP0的补偿电流I_MP1。其中，参数K可由W₁/L₁和W₀/L₀确定。那么，根据等式(4)，可得以下等式：

I_MP1＝I_{322_1}*k*R₃₁₄/R₃₃₄ (7)

因此，通过调节参考电流源340的参数K，例如，当k*R₃₁₄/R₃₃₄＝1时，补偿电流I_MP1也可以等于I_{322_1}。

图4为根据本发明的一个实施例的电池电压转换的示例性方法流程图400。以下将结合图3A和3B对图4进行描述。

在步骤402中，转换电路320可以产生分别代表多个单体电池302_1-302_4的各个电池电压V_{302_1}、V_{302_2}、V_{302_3}和V_{302_4}的多个采样信号322_1-322_4。其中每个采样信号322_1-322_4的电平是以相同的参考电平Vref作为参考点的。比如说，参考电平Vref可以为地电平。

更具体地说，采样信号322_1-322_4可以由分别并联于单体电池302_1-302_4的转换器320_1-320_4来产生。每个采样信号322_1-322_4可以包括正比于对应单体电池电压V_{302_1}、V_{302_2}、V_{302_3}或V_{302_4}的采样电压V₁、V₂、V₃或V₄。每个采样电压V₁、V₂、V₃或V₄可以与至少一个以参考电平Vref作为参考点的参考电压进行比较。

在步骤404中，补偿电路330可以根据采样信号322_1-322_4中的至少一个采样信号来产生流过单体电池302_1-302_4中至少一个单体电池(例如，顶部单体电池302_4)的补偿电流I_MP1。举例说明，转换器338可以根据采样信号322_1来产生参考电流I_MP0，而连接至转换器338的电流源340则可根据参考电流I_MP0来产生补偿电流I_MP1。

转换器320_1-320_4中的一个转换器可以包括并联于单体电池302_1-302_4中的一个上部单体电池的运算放大器，其中该运算放大器的工作电流流入单体电池302_1-302_4中的一个下部单体电池的正极。工作电流可以正比于下部单体电池电压。此外，补偿电流I_MP1可以正比于补偿电路330接收到的采样信号(例如，采样信号322_1)。结果，如步骤406中所述，可由补偿电流I_MP1来平衡分别流经多个单体电池302_1-302_4的电流。

图5为根据本发明的一个实施例的电池管理系统500的示例性方框图。图5中与图3A和图3B中标记相同的元件具有相似的功能，在此对这些元件不复赘述。

如图5所示，电池管理系统500包括转换电路320、补偿电路330和处理器508。处理器508可以接收采样信号322_1-322_4，并根据采样信号322_1-3224来产生控制信号，例如，518、522、524等，以控制单体电池302_1-302_4。电源502(例如，适配器)可用于对单体电池302_1-302_4充电，并且/或者对负载504(例如，系统负载)供电。负载504也可以由单体电池302_1-302_4来供电。

在一个实施例中，如果电源502(例如，适配器)可以使用，则可利用电源502对单体电池302_1-302_4充电，并且/或者对系统负载504供电。当电源502正在对单体电池302_1-302_4进行充电时，处理器508可以通过接收采样信号322_1-322_4以监控单体电池302_1-302_4的状态。如果发现异常状态(例如，电池过度充电状态)，处理器508可以产生控制信号522去断开充电开关512以对电池进行保护。

在另一个实施例中，如果电源502不可使用，系统负载504可由单体电池302_1-302_4来供电。当单体电池302_1-302_4正在对系统负载504进行供电时，处理器508可以通过接收采样信号322_1-322_4以监控单体电池302_1-302_4的状态。如果发现异常状态(例如，电池过度放电状态)，处理器508可以产生控制信号524去断开放电开关514以对电池进行保护。

除此之外，如果处理器508检测到单体电池302_1-302_4的电压不平衡，处理器508可以产生控制信号518用于控制单体电池302_1-302_4之间的电压平衡。如果处理器508检测到所有单体电池302_1-302_4均为满充，控制信号518也可用于终止电池充电过程。

因此，本发明提供了一种可以同时将多个单体电池的电压转换成多个采样信号的转换系统。有利的是，分别流经多个单体电池的电流可以相互平衡。该转换系统可以用于很多应用中，例如，电池管理系统、电池电压采样/监控系统、电池充电/放电系统、电池保护系统等等。

虽然之前的说明和附图描述了本发明的实施例，应当理解在不脱离后附权利要求书所界定的本发明原理的精神和发明范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化。因此，在此披露之实施例仅用于说明而非限制，本发明之范围由后附权利要求及其合法等同物界定，而不限于此前之描述。

Claims

1.一种电池电压转换系统，其特征在于，包括：

连接至多个单体电池的转换电路，用于产生分别代表所述多个单体电池各个电池电压的多个采样信号，其中所述多个采样信号中每个采样信号的电平以相同参考电平作为参考点；以及

连接至所述转换电路的补偿电路，用于产生经由所述转换电路而流过所述多个单体电池中至少一个单体电池的补偿电流，用于平衡分别流经所述多个单体电池的电流。

2.根据权利要求1所述的电池电压转换系统，其特征在于，所述补偿电流经由所述转换电路而流过所述多个单体电池中至少一个顶部单体电池。

3.根据权利要求1所述的电池电压转换系统，其特征在于，所述补偿电路包括：

连接至所述转换电路的转换器，用于接收所述多个采样信号中至少一个采样信号，并根据所述至少一个采样信号来产生参考电流；以及

连接至所述转换器的电流源，用于接收所述参考电流，并根据所述参考电流来产生所述补偿电流。

4.根据权利要求3所述的电池电压转换系统，其特征在于，所述补偿电流正比于所述至少一个采样信号。

5.根据权利要求1所述的电池电压转换系统，其特征在于，所述转换电路包括分别并联于所述多个单体电池的多个转换器，其中所述多个转换器中每个转换器产生所述多个采样信号中一个对应的采样信号。

6.根据权利要求5所述的电池电压转换系统，其特征在于，所述多个转换器中的一个转换器包括并联于所述多个单体电池中的上部单体电池的运算放大器，其中所述运算放大器的工作电流流入所述多个单体电池中的下部单体电池的正极。

7.根据权利要求6所述的电池电压转换系统，其特征在于，所述工作电流正比于所述下部单体电池的电压。

8.根据权利要求1所述的电池电压转换系统，其特征在于，所述多个采样信号中每个采样信号包括一个采样电压，所述采样电压正比于所述多个单体电池中一个对应单体电池的电压。

9.根据权利要求8所述的电池电压转换系统，其特征在于，所述采样电压与以所述相同参考电平作为参考点的参考电压进行比较。

10.根据权利要求1所述的电池电压转换系统，其特征在于，所述相同参考电平为地电平。

11.一种对多个单体电池的多个电池电压进行转换的方法，其特征在于，所述转换方法包括：

产生分别代表所述多个单体电池各个电池电压的多个采样信号，其中所述多个采样信号中每个采样信号的电平以相同参考电平作为参考点；

根据所述多个采样信号中至少一个采样信号来产生流过所述多个单体电池中至少一个单体电池的补偿电流；以及

由所述补偿电流来平衡分别流经所述多个单体电池的电流。

12.根据权利要求11所述的转换方法，其特征在于，所述产生补偿电流的步骤包括：

根据所述至少一个采样信号来产生参考电流；以及

根据所述参考电流来产生所述补偿电流。

13.根据权利要求11所述的转换方法，其特征在于，所述补偿电流正比于所述至少一个采样信号。

14.根据权利要求11所述的转换方法，其特征在于，所述多个采样信号由分别并联于所述多个单体电池的多个转换器产生。

15.根据权利要求14所述的转换方法，其特征在于，所述多个转换器中的一个转换器包括并联于所述多个单体电池中的上部单体电池的运算放大器，其中所述运算放大器的工作电流流入所述多个单体电池中的下部单体电池的正极。

16.根据权利要求15所述的转换方法，其特征在于，所述工作电流正比于所述下部单体电池的电压。

17.根据权利要求11所述的转换方法，其特征在于，所述多个采样信号中每个采样信号包括一个采样电压，所述采样电压正比于所述多个单体电池中一个对应单体电池的电压。

18.根据权利要求17所述的转换方法，其特征在于，还包括：

将所述采样电压与以所述相同参考电平作为参考点的参考电压进行比较。

19.根据权利要求11所述的转换方法，其特征在于，所述相同参考电平为地电平。

20.一种电池管理系统，其特征在于，包括：

连接至多个单体电池的转换电路，用于产生分别代表所述多个单体电池各个电池电压的多个采样信号，其中所述多个采样信号中每个采样信号的电平以相同参考电平作为参考点；

连接至所述转换电路的补偿电路，用于产生经由所述转换电路而流过所述多个单体电池中至少一个单体电池的补偿电流，用于平衡分别流经所述多个单体电池的电流；以及

处理器，用于接收所述多个采样信号，并根据所述多个采样信号来产生控制信号以控制所述多个单体电池。

21.根据权利要求20所述的电池管理系统，其特征在于，所述补偿电流经由所述转换电路而流过所述多个单体电池中至少一个顶部单体电池。

22.根据权利要求20所述的电池管理系统，其特征在于，所述补偿电路包括：

23.根据权利要求20所述的电池管理系统，其特征在于，所述转换电路包括分别并联于所述多个单体电池的多个转换器，其中所述多个转换器中每个转换器产生所述多个采样信号中一个对应的采样信号。

24.根据权利要求23所述的电池管理系统，其特征在于，所述多个转换器中的一个转换器包括并联于所述多个单体电池中的上部单体电池的运算放大器，其中所述运算放大器的工作电流流入所述多个单体电池中的下部单体电池的正极。

25.根据权利要求24所述的电池管理系统，其特征在于，所述工作电流正比于所述下部单体电池的电压。

26.根据权利要求20所述的电池管理系统，其特征在于，所述多个采样信号中每个采样信号包括一个采样电压，所述采样电压正比于所述多个单体电池中一个对应单体电池的电压。

27.根据权利要求26所述的电池管理系统，其特征在于，所述采样电压与以所述相同参考电平作为参考点的参考电压进行比较。