CN102097831B - 充放电控制电路、方法以及电池系统 - Google Patents

充放电控制电路、方法以及电池系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种充放电控制电路、方法以及电池系统。该充放电控制电路包括：驱动，用于在第一工作模式时产生脉冲信号，及在第二工作模式时产生第一信号，以控制流过电池的电流；滤波器，耦合至驱动，用于在第一工作模式时基于脉冲信号的占空比，过滤脉冲信号，并提供过滤的直流信号，以调节耦合至电池的第一开关的导通电阻，及用于在第二工作模式时，接收第一信号，提供第二信号以驱动第一开关工作在线性区，其中，第一工作模式包括小电流充电模式和小电流放电模式，第二工作模式包括正常充电模式和正常放电模式。本发明能通过同一个充电开关控制小电流充电和正常充电，并通过同一个放电开关控制小电流放电和正常放电，从而降低成本。

Description

充放电控制电路、方法以及电池系统
技术领域
本发明涉及充/放电控制电路、方法以及电池系统，尤指一种用于控制流过电池的电流的充/放电控制电路、方法以及电池系统。
背景技术
目前，电池被广泛用于给多种电子设备或系统提供电能，例如采用锂电池给笔记本电脑、电动汽车、混合动力汽车和电力工具等供电。通常需要采用一个电路控制对电池包充电和/或放电。
图1是传统的用于电池包的充/放电控制电路100。电池包包括电池110、PACK+端和PACK-端。充/放电控制电路100包括放电MOSFET 142、充电MOSFET 122、小电流放电MOSFET 144、小电流充电MOSFET 124、电阻184、电阻186和保护电路160(例如，保护集成电路)。
在充电时，充电器耦合至PACK+端和PACK-端以向电池110充电。在正常充电模式时，充电MOSFET 122控制充电电流。在小电流充电模式时，例如，当电池100的电压过低时，小电流充电MOSFET 124被完全导通从而以较小的充电电流给电池100充电，以防止电池包被损坏。电阻186用于在小电流充电模式时限制充电电流的大小。通常，在小电流充电模式时的充电电流被称为小充电电流。
在放电时，电池110放电以给耦合至PACK+端和PACK-端的负载(未图示)供电。放电MOSFET 142控制在正常放电模式时的放电电流。在小电流放电模式时，例如，当负载发生开路或短路时避免潮涌电流到负载或检测负载的状态，小电流放电MOSFET 144被完全导通以允许较小的放电电流流向负载。电阻184用于限制在小电流放电模式时的放电电流。通常，在小电流放电模式时的放电电流被称为小放电电流。
因为使用了至少四个MOSFET，所以充/放电控制电路100的成本可能较高。此外，MOSFET 122、124、142和144中的每一个MOSFET均由驱动模块162中的一个单独的驱动来驱动。换句话说，驱动模块162必须包括多个驱动，且集成保护电路160(包含驱动模块162)可能要有多个管脚以驱动这些MOSFET，这样增加了集成保护电路160的成本。此外，随着小电流充电的进行，电池110的电压升高，那么电阻186的电压降低。因此，小充电电流会降低，导致充电时间更长。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种控制流过电池的电流的充放电控制电路、方法以及电池系统，能通过同一个充电开关控制小电流充电和正常充电，并通过同一个放电开关控制小电流放电和正常放电，从而降低成本。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于控制流过电池的电流的充放电控制电路，该充放电控制电路包括：驱动和滤波器。所述驱动用于在第一工作模式时产生脉冲信号，及在第二工作模式产生第一信号，以控制流过所述电池的所述电流；所述滤波器耦合至所述驱动，用于在所述第一工作模式时基于所述脉冲信号的占空比，过滤所述脉冲信号，并提供已过滤的直流信号，以调节耦合至所述电池的第一开关的导通电阻，及用于在所述第二工作模式时，接收所述第一信号，并提供第二信号以驱动所述第一开关工作在线性区，其中，所述第一工作模式包括小电流充电模式和小电流放电模式，所述第二工作模式包括正常充电模式和正常放电模式。
本发明还提供了一种电池系统，该电池系统包括：电池，与所述电池串联的开关，以及充放电控制电路，所述充放电控制电路耦合至所述电池和所述开关，用于选择性地工作在第一工作模式或第二工作模式，以驱动所述开关分别工作在饱和区和线性区，从而调节流过所述电池的电流；其中，所述第一工作模式包括小电流充电模式和小电流放电模式，所述第二工作模式包括正常充电模式和正常放电模式，所述充放电控制电路包括驱动和滤波器，所述驱动用于在所述第一工作模式时产生第一脉宽调制信号，所述滤波器耦合至所述驱动，用于接收所述第一脉宽调制信号，并产生基本恒定的直流信号以控制所述开关工作在所述饱和区。
本发明进一步提供了一种控制流过电池的电流的充放电控制方法，该充放电控制方法至少包括下列步骤：在第一工作模式时产生脉冲信号；过滤所述脉冲信号，并提供已过滤的直流信号，所述已过滤的直流信号的大小基本恒定，且由所述脉冲信号的占空比决定；在所述第一工作模式时，通过所述已过滤的直流信号调节与所述电池串联的开关的导通电阻；以及在第二工作模式时，驱动所述开关工作在线性区，其中，所述第一工作模式包括小电流充电模式和小电流放电模式，所述第二工作模式包括正常充电模式和正常放电模式。
与现有技术相比，本发明的充放电控制电路、电池系统以及方法通过同一个充电开关控制小电流充电和正常充电，并通过同一个放电开关控制小电流放电和正常放电，从而降低电路的成本。
附图说明
以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。
图1是传统的用于电池包的充/放电控制电路；
图2是根据本发明的一个实施例的充/放电控制电路的框图；
图3是根据本发明的一个实施例的充电控制电路的原理图；
图4是根据本发明的另一个实施例的充电控制电路的原理图；
图5是根据本发明的另一个实施例的充电控制电路的原理图；
图6是根据本发明的一个实施例的放电控制电路的原理图；
图7是根据本发明的一个实施例的电池系统；以及
图8是根据本发明的一个实施例的充/放电控制方法流程图。
具体实施方式
虽然本发明将结合以下实施例进行阐述，但应理解为这并非意指将本发明限定于这些实施例。相反，本发明旨在涵盖由所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。
本发明的实施例提供了用于控制流过电池的电流(例如，充电电流或放电电流)的充/放电控制电路。在一实施例中，充/放电控制电路中的驱动产生驱动信号以控制与电池串联的开关(例如，充电开关或放电开关)。充/放电控制电路选择性地工作在第一工作模式(例如，小电流充电模式或小电流放电模式)或第二工作模式(例如，正常充电模式或正常放电模式)以对电池进行充电或放电。在第一工作模式时，驱动信号包括脉冲信号，例如，脉宽调制信号(简称PWM信号)。滤波器过滤PWM信号，并提供已过滤且基本恒定的直流信号以调节开关的导通电阻。在第一工作模式时，流过电池的电流(例如，小电流充电电流或小电流放电电流)由PWM信号的占空比决定。有利的是，通过同一个充电开关控制小电流充电和正常充电，且通过同一个放电开关控制小电流放电和正常放电，从而降低了充/放电控制电路的成本。
图2是根据本发明的一个实施例的用于控制流过电池电流的充/放电控制电路200的框图。在图2的实施例中，充/放电控制电路200包括开关(例如，MOSFET)240、驱动220和滤波器260。电池包包括电池210、PACK+端和PACK-端。尽管图2中仅示出一个电池单元，但电池210可以包括多个电池单元。开关240和电池210串联，并控制流过电池210的电流(例如，充电电流或放电电流)。在一实施例中，充/放电控制电路200在电池包中。
驱动220通过滤波器260控制开关240，从而控制流过电池210的电流。在运行中，控制信号232输入至驱动220。驱动220基于控制信号232产生驱动信号236。在一实施例中，基于驱动信号236，电池210的运行在第一工作模式(例如，小电流充电模式或小电流放电模式)或第二工作模式(例如，正常充电模式或正常放电模式)之间切换。在第一工作模式时，驱动信号236可以是脉冲信号(例如，PWM信号)。滤波器260过滤脉冲信号，并提供已过滤的直流信号以控制开关240，其中，已过滤的直流信号基本恒定。在这里，“基本恒定”是指由于电子原件的非理想性，直流信号可能有微小波动，但所述微小波动仅在一定范围内，那么由直流信号驱动的开关的导通电阻相对比较稳定。更确切地说，在第一工作模式时，基于脉冲信号的占空比，已过滤的直流信号调节开关240的导通电阻。在第一工作模式时，开关240工作在饱和区。在另一实施例中，在第二工作模式时，驱动信号236为第一直流信号(例如，逻辑高)。滤波器260接收第一直流信号，并提供第二直流信号以驱动开关240。更确切地说，第二直流信号控制开关240工作在线性区，例如，开关240完全导通。这样，在第一工作模式时流过电池210的电流小于在第二工作模式时流过电池210的电流。在另一实施例中，在第二工作模式时，驱动信号236为脉冲信号(例如，PWM信号)。在另一实施例中，驱动信号236(PWM信号)无需经过滤波器260而直接控制开关240工作在线性区。
在一实施例中，第一工作模式为小电流充电模式，第二工作模式为正常电流充电模式。这样，通过控制开关240(充电开关)，电池210可以由小充电电流或正常充电电流充电。根据驱动信号236的占空比，调节小充电电流。在另一实施例中，第一工作模式为小电流放电模式，第二工作模式为正常电流放电模式。这样，通过控制开关240(放电开关)，电池210可以由小放电电流或正常放电电流放电。根据驱动信号236的占空比，调节小放电电流。
有利的是，正常电流充电和小电流充电采用同一个充电开关。相似的，正常电流放电和小电流放电采用同一个放电开关。开关的数量减少能引起驱动的数量减少，进而减少包括驱动220的保护集成电路管脚数。因此，可以降低充/放电控制电路200的成本。此外，通过调节小电流充/放电电流以实现在不同的应用场合下安全地使用电池包的目的。
图3是根据本发明的一个实施例的用于电池的充电控制电路300的原理图。在图3的实施例中，充电控制电路300包括充电开关340、驱动320和滤波器。充电开关340可以为P型MOSFET。P型MOSFET的漏极和源极分别耦合至电池210的阳极和PACK+端，P型MOSFET的栅极经由电阻362耦合至驱动320。
驱动320接收模式选择信号334和控制信号332，并产生驱动信号336。模式选择信号334用于选择正常充电模式或小电流充电模式作为电池充电的工作模式。在正常充电模式时，控制信号332为基本恒定的直流信号(例如，逻辑高)。然而，本发明不仅限于此，在正常充电模式时，控制信号332也可以为脉冲信号(例如，PWM信号)。在小电流充电模式时，控制信号332为占空比可调的PWM信号。滤波器(例如，包括电阻327、电阻362、电阻366、电容364和充电开关340的栅极电容)接收来自驱动320的驱动信号336，并提供平滑的直流信号以控制充电开关340。充电开关340在正常充电模式时和小电流充电模式时分别工作在线性区和饱和区。
在图3的实施例中，驱动320包括或门328、缓冲324、P型MOSFET 322、N型MOSFET 326和电阻327。控制信号332输入至缓冲324以及或门328。模式选择信号334输入至或门328。驱动信号336由驱动320产生，并输出给滤波器。
滤波器包括一阶滤波器和二阶滤波器。在图3的实施例中，一阶滤波器由电阻327、电阻362、电阻366以及电容364组成。二阶滤波器由电阻327、电阻362、电阻366以及充电开关340的栅极电容组成。电阻366耦合在充电开关340的栅极和源极之间。因此，电阻366上的压降控制充电开关340的栅源电压Vgs。在一实施例中，电阻366上的压降等于充电开关340的栅源电压Vgs。
在一实施例中，在小电流充电模式时，模式选择信号334被设置为基本恒定的直流信号(例如，逻辑高)，控制信号332为PWM信号。在这种情况下，或门328的输出为逻辑高，从而关断P型MOSFET 322。控制信号332经过缓冲324以驱动N型MOSFET 326。这样，节点329输出方波形式的驱动信号336。换句话说，节点329也输出PWM信号。此外，驱动信号336的占空比由控制信号332的占空比决定。
滤波器使驱动信号336的方波平滑，以提供纹波减少的平滑的直流电压。在一实施例中，滤波器包括一阶滤波器和二阶滤波器，以平滑驱动信号336(PWM信号)，产生基本恒定的直流电压信号370。在一实施例中，直流电压信号370为电阻366上的压降，控制充电开关340的栅源电压Vgs。
在一实施例中，直流电压信号370驱动充电开关340工作在饱和区，流过充电开关340的电流的大小由充电开关340的栅源极电压Vgs决定。换句话说，通过调节电阻366的直流电压信号370，进而调节充电开关340的导通电阻，其中，直流电压信号370的电压等于充电开关340的栅源电压Vgs。在一实施例中，直流电压信号370由驱动信号336的占空比决定，而驱动信号336的占空比由控制信号332的占空比决定。这样，在小电流充电模式时，流过充电开关340的小电流充电电流由控制信号332的占空比决定。
随着小电流充电的进行，电池210的电压增加。当电池210的电压达到预设值，对电池210的充电切换至正常充电模式。在一实施例中，在正常充电模式时，控制信号332被设置为基本恒定的直流电压(例如，逻辑高)，模式选择信号334被设置为基本恒定的直流电压(例如，逻辑低)。在这种情况下，或门328的输出为逻辑高，从而关断P型MOSFET 322。控制信号332(逻辑高)经过缓冲324，导通N型MOSFET 326。这样，与充电开关340的栅电压Vgs相等的直流电压信号370的电压由如下等式得出：
V370＝Vgs＝VPACK+*R1/(R1+R2+R3)，(1)
其中，V370为直流电压信号370的电压、VPACK+为PACK+端的电压、R1、R2和R3分别为电阻366、电阻362和电阻327的阻值。在一实施例中，直流电压信号370驱动充电开关340工作在线性区(例如，完全导通)。
在另一实施例中，在正常充电模式时，控制信号332为PWM信号，模式选择信号334被设置为基本恒定的直流电压(例如，逻辑高)。在这种情况下，或门328的输出为逻辑高，从而关断P型MOSFET 322。控制信号332(PWM信号)经过缓冲324驱动N型MOSFET 326。这样，节点329输出驱动信号336，例如，PWM信号。在一实施例中，在正常充电模式时，无需经过电阻362和电容364，驱动信号236直接控制充电开关340工作在线性区(例如，完全导通)。
在一实施例中，为了终止对电池210的充电，控制信号332被设置为逻辑低，模式选择信号334被设置为逻辑低。在这种情况下，或门328的输出为逻辑低，从而导通P型MOSFET 322。这样，P型MOSFET 322的导通电阻与电阻362、电阻366并联，且相对比较小。这样，包括P型MOSFET 322、电阻362、电阻366、电容364的RC时间常数相对比较小。因此，驱动充电开关340的栅源电压Vgs能较快地降低到一定值，从而关断充电开关340。
在一实施例中，根据充电开关340的栅极电容和PWM信号的频率，调节电阻362和电阻366的阻值，以及电容364的电容值，进一步减少直流电压信号370的纹波。
有利的是，根据控制信号332，可以通过同一个充电开关340控制对电池210的正常充电和小电流充电。使用单个驱动320控制充电开关340。这样，降低充电控制电路300的面积和成本。此外，通过采用和图3相似的结构来控制电池包的放电，从而降低电池包放电控制电路的成本。
图4是根据本发明的另一个实施例的用于电池的充电控制电路400的原理图。和图3标号相同的元件功能相似。在图4的实施例中，充电控制电路400包括充电开关340、驱动420和滤波器。
在图4的实施例中，驱动420包括或门328、缓冲324、P型MOSFET 322、N型MOSFET 326、电阻327、反相器424、或非门428和N型MOSFET 426。控制信号332输入至或门328、缓冲324以及反相器424。模式选择信号334输入至或门328以及或非门428。反相器424输出信号至或非门428。N型MOSFET 426的漏极和源极分别耦合至节点329和N型MOSFET 326的源极。N型MOSFET 426的栅极耦合至或非门428的输出。
如图4所示的充电控制电路400的小电流充电的运行和图3中的相似，在这里不再赘述。有利的是，在一实施例中，在正常充电模式时，通过使用反相器424、或非门428以及N型MOSFET 426，较快地导通充电开关340。在正常充电模式时，控制信号332被设置为基本恒定的电压(例如，逻辑高)，模式选择信号334被设置为基本恒定的电压(例如，逻辑低)。这样，或非门428的输出电压被拉高。相应地，N型MOSFET426的栅极电压被拉高，从而导通N型MOSFET 426。相对较小的N型MOSFET 426的导通电阻与电阻327以及N型MOSFET 326的导通电阻并联。这样，包括电阻327、N型MOSFET 326和N型MOSFET 426、电阻362和电阻366以及电容364的电路的RC时间常数相对较小。驱动充电开关340的栅源电压Vgs以较快的速度增大，从而导通充电开关340。
在一实施例中，通过采用和图4相似的结构，可以相对较快地导通放电开关。
图5是根据本发明的另一实施例的用于电池的充电控制电路500的原理图。和图3标号相同的元件功能相似。在图5的实施例中，充电控制电路500包括充电开关540、驱动320、滤波器、开关542、电阻566以及电阻562。在一实施例中，开关542为小信号模型MOSFET，充电开关540为功率MOSFET。
在图5的实施例中，充电开关540为N型MOSFET。充电开关540的源极和漏极分别耦合至PACK-端和电池210的阴极。充电开关540的栅极耦合至电阻562和电阻566的公共节点。
在图5的实施例中，开关542为P型MOSFET。开关542的源极和漏极分别耦合至PACK+端和电阻566。开关542的栅极耦合至包括电阻327、电阻362、电阻366、电容364以及开关542的栅极电容的滤波器。控制信号332控制开关542和充电开关540。
在一实施例中，在小电流充电模式时，模式选择信号334被设置为基本恒定的电压(例如，逻辑高)，控制信号332为PWM信号。这样，驱动信号336也是PWM信号。和图3中的直流电压信号370相似，滤波器过滤驱动信号336，以提供基本恒定的直流电压信号570。在图5的实施例中，经过电阻366的直流电压信号570的电平等于开关542的栅源电压Vgs。在一实施例中，直流电压信号570驱动开关542工作在饱和区。流过开关542的电流由控制信号332的占空比决定。由于流过开关542的电流流向电阻562，因此电阻562上的电压由控制信号332决定的，且等于开关540的栅源电压Vgs。在一实施例中，电阻562上的电压驱动充电开关540工作在饱和区。这样，在小电流充电模式时，流过充电开关540的小电流充电电流由控制信号332的占空比决定。
在一实施例中，在正常充电模式时，控制信号332被设置为基本恒定的电压(例如，逻辑高)，模式选择信号334被设置为基本恒定的电压(例如，逻辑低)。在这种情况下，或门328的输出为逻辑高，从而关断P型MOSFET 322。控制信号332通过缓冲324导通N型MOSFET 326。这样，在电阻366上产生基本恒定的直流电压信号570。在一实施例中，直流电压信号570驱动开关542工作在线性区。流过开关542的电流产生电阻562上的压降。在一实施例中，电阻562上的压降驱动充电开关540工作在线性区。
在另一实施例中，在正常充电模式时，控制信号332为PWM信号，模式选择信号334被设置为基本恒定的电压(例如，逻辑高)。在这种情况下，或门328的输出为逻辑高，从而关断P型MOSFET 322。控制信号332(PWM信号)通过缓冲324以驱动N型MOSFET 326。这样，节点329输出也为PWM信号的驱动信号336。在一实施例中，在正常充电模式时，无需通过电阻362和电容364，驱动信号336直接控制开关542工作在线性区(例如，完全开通)。流过开关542的电流产生电阻562上的压降。在一实施例中，电阻562上的压降驱动充电开关540工作在线性区。
在一实施例中，通过采用和图5相似的结构以及N型MOSFET的放电开关，可以控制电池的放电。
图6是根据本发明的一个实施例的用于电池的放电控制电路600的原理图。和图3标号相同的元件功能相似。在图6的实施例中，放电控制电路600包括放电开关640、驱动620和滤波器。放电开关640为N型MOSFET。放电开关640的漏极和源极分别耦合至PACK-端和电池610的阴极。放电开关640的栅极通过电阻362耦合至驱动620。
在图6的实施例中，驱动620包括或非门628、反相器624、N型MOSFET 622、P型MOSFET 626和电阻627。控制信号632输入至反相器624以及或非门628。模式选择信号634输入至或非门628。由驱动620产生的驱动信号636输出至包括电阻627、电阻362、电阻366、电容364以及放电开关640的栅极电容的滤波器。
在小电流放电模式时，模式选择信号634被设置为基本恒定的直流电压(例如，逻辑高)，控制信号632为PWM信号。在这种情况下，驱动620在节点629输出的驱动信号636为方波。换句话说，驱动信号636也为PWM信号。此外，驱动信号636的占空比由控制信号632的占空比决定。
滤波器过滤驱动信号636(PWM信号)以提供基本恒定的直流电压信号670。在图6的实施例中，直流电压信号670经过电阻366，这样其电平等于放电开关640的栅源电压Vgs。在一实施例中，直流电压信号670驱动放电开关640工作在饱和区，其中流过放电开关640的电流由直流电压信号670的占空比决定。直流电压信号670由驱动信号636的占空比决定，而驱动信号636的占空比由控制信号632的占空比决定。这样，在小电流放电模式时，流过放电开关640的小电流放电电流由控制信号632的占空比决定。
随着放电的进行，当电池610的电压降低到预设值，电池610切换到正常放电模式。在正常放电模式时，控制信号632被设置为基本恒定的电压(例如，逻辑高)，模式选择信号634被设置为基本恒定的电压(例如，逻辑低)。在这种情况下，N型MOSFET 622关断，P型MOSFET626导通。这样，经过电阻366，产生等于放电开关640的栅源电压Vgs且基本恒定的直流电压信号670。在一实施例中，直流电压信号670驱动放电开关640工作在线性区。
在另一个实施例中，在正常放电模式时，控制信号632为PWM信号，模式选择信号634被设置为逻辑高。在这种情况下，驱动620在节点629输出驱动信号636，例如PWM信号。在一实施例中，在正常放电模式时，无需经过电阻362和电容364，驱动信号636直接控制放电开关640工作在线性区。
在一实施例中，和图4中包括反相器424、或非门428以及N型MOSFET 426的路径相似的额外路径被添加在驱动630中，从而相对较快地导通放电开关640。
图7是根据本发明的一个实施例的电池系统700。以下将结合图2、图3和图6对图7进行描述。在图7的实施例中，电池系统700包括含有多个电池单元的电池包710、充电开关740、放电开关742、保护电路720、滤波器760和滤波器762以及电阻730。在图7的实施例中，保护电路720进一步包括驱动单元722、控制逻辑724、处理器726、监测模块(例如，多路选择器728)、电压模数转换器(Voltage Analog-to-Digital Converter，简称VADC)729和电流模数转换器(CUrrentAnalog-to-Digital Converter，简称CADC)727。电池系统700通过PACK+端和PACK-端口耦至充电器或负载。
保护电路720中的驱动单元722产生充电控制信号(例如，图3中的驱动信号336)以控制充电开关740，如图3所述，以正常充电模式或小电流充电模式对电池包710充电。相似的，驱动单元722产生放电控制信号(例如，图6中的驱动信号636)以控制放电开关742，如图6所述，电池包710以正常放电模式或小电流放电模式放电。
在一实施例中，监测模块728输出表示电池包710中单个电池单元状态的监测信号。例如，监测模块728产生表示电池包710中单个电池单元电压的模拟电压信号。电阻730产生表示流过电池包710的电流的模拟电流信号。VADC 729和CADC 727分别将模拟信号转换成数字信号，并将数字信号输出至处理器726。处理器726基于数字信号发送指令至控制逻辑724。耦合至处理器726的控制逻辑724基于指令产生驱动控制信号(例如，图2中的控制信号232)，并提供驱动控制信号至驱动单元722。驱动单元722产生充/放电控制信号(例如，图3中的驱动信号336和图6中的驱动信号636)以分别驱动充电开关740和放电开关742。如图3所述，滤波器760过滤充电控制信号，并提供基本恒定的直流电压信号以控制充电开关740。如图6所述，滤波器762过滤放电控制信号，并提供基本恒定的直流电压信号以控制放电开关742。
在小电流充/放电模式时，控制逻辑724产生的驱动控制信号为PWM信号。有利的是，基于监测信号，调节PWM信号的占空比以调节小电流充电/放电电流。
在一实施例中，基于流过电池包710的监测电流，调节PWM信号的占空比。例如，若监测到流过电阻730的电流大于预设电流IPRE加上迟滞电流IHYS，处理器726发送命令给控制逻辑724，相应的，减小控制逻辑724产生的PWM信号的占空比。若监测到流过电阻730的电流小于预设电流IPRE减去迟滞电流IHYS，相应地，增加控制逻辑724产生的PWM信号的占空比。在一实施例中，若监测到流过电阻730的电流在(IPRE-IHYS)和(IPRE+IHYS)范围之间，占空比保持不变。
在另一实施例中，基于电池包710上监测到的电压，调节PWM信号的占空比。例如，若监测模块728监测到的电压增加，则增加小电流充电模式时的PWM信号的占空比。
图8是根据本发明的一个实施例的控制流过电池的电流的充/放电控制方法的流程图800。以下将结合图2和图7对图8进行描述。
在步骤802，在第一工作模式(例如，小电流充电或小电流放电模式)时，产生脉冲信号。在一实施例中，驱动220基于控制信号332产生脉冲信号(例如，PWM信号)。在一实施例中，在第一工作模式时，输入到驱动220的控制信号232为脉冲信号(例如，PWM信号)。此外，脉冲信号的占空比由控制信号232的占空比决定，并可基于电池的电流或电池的电压进行调节。
在步骤804，过滤所述脉冲信号，以提供已过滤的直流信号。在一实施例中，已过滤的直流信号的电平基本恒定，且由驱动信号236的占空比决定，且驱动信号236的占空比由控制信号232的占空比决定。
在步骤806，在第一工作模式时，调节与电池210相串联的开关(例如，开关240)的导通电阻。在一实施例中，已过滤的直流信号控制开关240的栅源电压Vgs。更确切的说，已过滤的直流信号基于驱动信号236的占空比调节开关240的导通电阻。这样，开关240工作在饱和区，且根据驱动信号236的占空比调节流过开关240的电流。
在步骤808，在第二工作模式(例如，正常充电或正常放电模式)时，驱动开关(例如，开关240)工作在线性区(例如，完全开通)。在一实施例中，驱动220基于控制信号232产生驱动信号236。驱动信号236为基本恒定的直流信号(例如，逻辑高)。此外，驱动信号236也可为脉冲信号(例如，PWM信号)。所以，通过控制开关240工作在饱和区或线性区，以控制流过电池210的电流。有利的是，本发明通过同一个充电开关控制小电流充电和正常充电，同一个放电开关控制小电流放电和正常放电。这样，降低了充/放电控制电路的成本。
上文具体实施方式和附图仅为本发明之常用实施例。显然，在不脱离所附权利要求书所界定的本发明精神和保护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，本发明之范围由所附权利要求及其合法等同物界定，而不限于此前之描述。

Claims (23)

1.一种充放电控制电路，用于控制流过电池的电流，其特征在于，所述充放电控制电路至少包括：
驱动，用于在第一工作模式时产生脉冲信号，及在第二工作模式时产生第一信号，以控制流过所述电池的所述电流；以及
滤波器，耦合至所述驱动，用于在所述第一工作模式时基于所述脉冲信号的占空比，过滤所述脉冲信号，并提供已过滤的直流信号，以调节耦合至所述电池的第一开关的导通电阻，及用于在所述第二工作模式时接收所述第一信号，并提供第二信号以驱动所述第一开关工作在线性区，
其中，所述第一工作模式包括小电流充电模式和小电流放电模式，所述第二工作模式包括正常充电模式和正常放电模式。
2.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于，所述第一工作模式时的所述电流小于所述第二工作模式时的所述电流。
3.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于，所述驱动还用于接收表示所述充放电控制电路在所述第一工作模式或所述第二工作模式的模式选择信号。
4.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于，所述驱动还用于接收控制信号，其中，在所述第一工作模式时，所述控制信号包括脉宽调制信号，在所述第二工作模式时，所述控制信号包括基本恒定的直流信号。
5.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于，所述滤波器包括：所述第一开关的栅极电容以及与所述栅极电容串联的电阻。
6.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于，所述驱动还用于接收控制信号，其中，在所述第一工作模式时，所述控制信号包括第一脉宽调制信号，在所述第二工作模式时，所述控制信号包括第二脉宽调制信号。
7.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于，所述驱动至少包括：
第二开关，用于接收控制信号；以及
电阻，耦合至所述第二开关，用于根据所述控制信号，在所述第一工作模式时提供所述脉冲信号，在所述第二工作模式时提供所述第一信号。
8.根据权利要求7所述的充放电控制电路，其特征在于，在所述第一工作模式时，所述控制信号包括脉宽调制信号，在所述第二工作模式时，所述控制信号包括基本恒定的直流信号。
9.根据权利要求7所述的充放电控制电路，其特征在于，在所述第一工作模式时，所述控制信号包括第一脉宽调制信号，在所述第二工作模式时，所述控制信号包括第二脉宽调制信号。
10.根据权利要求7所述的充放电控制电路，其特征在于，所述驱动还包括：
第三开关，耦合至所述第一开关和所述滤波器，用于产生耦合至所述滤波器的导通电阻，其中，所述第三开关导通以关闭流过所述电池的所述电流。
11.根据权利要求7所述的充放电控制电路，其特征在于，所述驱动还包括：
第三开关，用于产生与所述电阻以及所述第二开关并联的导通电阻，其中，所述第三开关导通以启动流过所述电池的所述电流。
12.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于，基于所述电池的状态调节所述脉冲信号的所述占空比。
13.一种电池系统，其特征在于，所述电池系统至少包括：
电池；
与所述电池串联的开关；以及
充放电控制电路，耦合至所述电池和所述开关，用于选择性地工作在第一工作模式或第二工作模式，以驱动所述开关分别工作在饱和区和线性区，从而调节流过所述电池的电流，其中，所述第一工作模式包括小电流充电模式和小电流放电模式，所述第二工作模式包括正常充电模式和正常放电模式，所述充放电控制电路至少包括：
驱动，用于在所述第一工作模式时产生第一脉宽调制信号；以及
滤波器，耦合至所述驱动，用于接收所述第一脉宽调制信号，并产生基本恒定的直流信号以控制所述开关工作在所述饱和区。
14.根据权利要求13所述的电池系统，其特征在于，基于所述电池的状态调节所述第一脉宽调制信号的占空比。
15.根据权利要求13所述的电池系统，其特征在于，所述电池系统还包括：
电流监测电路，耦合至所述电池，用于产生表示流过所述电池的所述电流的信号；以及
电压监测电路，耦合至所述电池，用于产生表示所述电池的电压的信号。
16.根据权利要求13所述的电池系统，其特征在于，所述滤波器包括：所述开关的栅极电容以及与所述栅极电容串联的电阻。
17.根据权利要求13所述的电池系统，其特征在于，所述驱动还用于接收控制信号，其中，在所述第一工作模式时，所述控制信号包括脉宽调制信号，在所述第二工作模式时，所述控制信号包括基本恒定的直流信号。
18.根据权利要求13所述的电池系统，其特征在于，所述驱动还用于接收表示所述充放电控制电路在所述第一工作模式或所述第二工作模式的模式选择信号。
19.根据权利要求13所述的电池系统，其特征在于，所述驱动还用于接收控制信号，其中，在所述第一工作模式时，所述控制信号包括第二脉宽调制信号，在所述第二工作模式，所述控制信号包括第三脉宽调制信号。
20.一种充放电控制方法，用于控制流过电池的电流，其特征在于，所述充放电控制方法至少包括：
在第一工作模式时产生脉冲信号；
过滤所述脉冲信号，并提供已过滤的直流信号，所述已过滤的直流信号的大小基本恒定，且由所述脉冲信号的占空比决定；
在所述第一工作模式时，通过所述已过滤的直流信号调节与所述电池串联的开关的导通电阻；以及
在第二工作模式时，驱动所述开关工作在线性区，
其中，所述第一工作模式包括小电流充电模式和小电流放电模式，所述第二工作模式包括正常充电模式和正常放电模式。
21.根据权利要求20所述的充放电控制方法，其特征在于，所述充放电控制方法还包括：
基于所述电池的电流，调节所述脉冲信号的所述占空比。
22.根据权利要求20所述的充放电控制方法，其特征在于，所述充放电控制方法还包括：
基于所述电池的电压，调节所述脉冲信号的所述占空比。
23.根据权利要求20所述的充放电控制方法，其特征在于，所述脉冲信号包括脉宽调制信号。
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