CN102216795A - 监测电池组件的电池单体的电压的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种电池组件的电池单体电压测量装置，包括：多个多路复用器，所述多个多路复用器对应于所述电池组件的每个电池单体组而连接，并且被操作用于根据从对应电池单体组施加的参考电位来输出包括在每个电池单体组中的每个电池单体的电压信号；多个浮动电容器，所述多个浮动电容器对应于包括在每个电池单体组中的每个电池单体而连接，并且在所述多个浮动电容器上每个电池单体的电压被充电和保持；开关装置，所述开关装置用于使每个电池单体的电压被充电和保持在每个对应的浮动电容器上；以及控制器，所述控制器用于按每个电池单体组为单位来控制所述开关装置，以使得每个电池单体的电压被充电和保持在每个对应的浮动电容器上，并且控制每个多路复用器以测量保持在连接至每个对应多路复用器的每个电池单体组的每个浮动电容器上的电池单体电压。

Description

监测电池组件的电池单体的电压的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种电池组件的电池单体电压测量装置和测量方法，更具体而言，涉及一种用于按每个电池单体组为单位来测量电池组件中的多个电池单体的电压的装置和方法。
背景技术
近年来，矿物燃料的排放和环境污染备受关注，人们越来越青睐用电能来代替矿物燃料的电动车辆或混合动力车辆。
电动车辆或混合动力车辆使用大容量电池组件，且电池组件包括能重复充电和放电的多个电池单体。在电池组件的充电/放电的过程中，需要恰当地维护每个电池单体的充电状态(SOC)，并防止电池组件受到异常情况的影响，诸如受到过充电或过放电的影响。因此，需要用电池单体电压测量装置周期性测量和监测每个电池单体的电压。
图1是传统蓄电池单体电压测量装置10的电路图。
参照图1，传统蓄电池单体电压测量装置10包括浮动电容器(C)、第一开关(SW1)、第二开关(SW2)、电池单体电压测量电路20、A/D转换器30、和控制器40。
第一开关(SW1)由控制器40导通，以实现电池单体电压测量。由此，将每个电池单体(B)的电压充电到每个对应浮动电容器(C)上。充电电池单体电压之后，所有的第一开关(SW1)断开，从而在浮动电容器(C)上保持电池单体电压。
在充电和保持电池单体电压之后，根据预设的次序逐一导通第二开关(SW2)。借此，将每个浮动电容器(C)上保持的电压(电池单体电压)依次施加给电池单体电压测量电路20。
电池单体电压测量电路20测量保持在每个浮动电容器(C)上的并依次施加到其上的电压，并将对应于每个电池单体电压的模拟电压信号输出至A/D转换器30。然后，A/D转换器30将模拟电压信号转换成预定比特位的数字电压信号，并将数字电压信号输出至控制器40。
控制器40控制第一开关(SW1)和第二开关(SW2)的整体操作，并接收从A/D转换器30输出的每个电池单体(B)的数字电压信号，而且将数字电压信号存储到存储器(未示出)中。另外，控制器40利用存放在存储器中的每个电池单体(B)的电压数据来控制每个电池单体(B)的充电/放电，并进行包括防止过充电或过放电的各种电池防护操作。
电池单体电压测量电路20包括差分放大器，差分放大器用于将对应于浮动电容器(C)的两个端子之间电压的电压信号输出至A/D转换器30。但是，传统的电池单体电压测量电路20具有电池单体电压测量线路L1至L4，这些电池单体电压测量线路L1至L4用以使用一个差分放大器来测量多个电池单体(四个电池单体)的电压。
如上所述，传统的电池单体电压测量装置10具有电池单体电压测量线路L1至L4，这些电池单体电压测量线路L1至L4用以使用一个差分放大器测量四个电池单体的电压。因此，应当转换浮动电容器(C)的两个端子之间的电压的极性，从而测量偶数个电池单体的电压。为此，电池单体电压测量电路20中具有极性反向电路，这将导致电池单体电压测量装置10的电路结构很复杂。另外，使用单个差分放大器来测量多个电池单体的电压。由此，在测量上侧的电池单体的电压时，将高电位施加给差分放大器。为此，需要使用像差分放大器一样能够承受高电位的高度耐用器件。但是，高度耐用器件很昂贵，致使电池单体电压测量装置的制造成本提高。
发明内容
技术问题
设计本发明以解决现有技术的问题，因此，本发明的一方面提供了一种不使用差分放大器和极性反向电路，按每个电池单体组为单位来测量多个串联连接的电池单体的电压的装置和方法，以及包括所述装置的电池组件操作装置和电池组件。
问题的解决方法
本发明可提供一种电池组件的电池单体电压测量装置，包括：多个多路复用器，所述多路复用器对应于电池组件的每个电池单体组而连接，并被操作以基于从对应电池单体组施加的参考电位而输出包括在每个电池单体组中的每个电池单体的电压信号；多个浮动电容器，所述浮动电容器对应于包括在每个电池单体组中的每个电池单体而连接，且每个电池单体的电压被充电和保持在所述浮动电容器上；开关装置，所述开关装置用于使得能把每个电池单体的电压充电和保持在每个对应浮动电容器上；以及控制器，所述控制器用于按每个电池单体组为单位来控制开关装置，以使得能把每个电池单体的电压充电和保持在每个对应浮动电容器上，并控制每个多路复用器以测量保持在连接至每个对应多路复用器的每个电池单体组的每个浮动电容器上的电池单体电压。
优选地，每个多路复用器可具有参考电位输入端子，参考电位从对应的电池单体组被施加给所述参考电位输入端子。
优选地，多路复用器基于参考电位输出每个浮动电容器的两个端子之间的电压差作为每个对应电池单体的电压信号。
优选地，每个多路复用器包括用于输出保持在每个浮动电容器上的电池单体电压的缓冲器。本发明中，可将缓冲器构造成运算放大器。
优选地，根据本发明的装置还可包括用于将经由每个多路复用器输出的电池单体电压信号转换成数字电压信号的A/D转换器，并且所述A/D转换器接收从每个多路复用器输出的电池单体电压信号，将电池单体电压信号转换成数字电压信号，并将数字电压信号输出至控制器。
本发明中，开关装置可包括第一开关，其用于在每个浮动电容器的低电位端子与每个对应电池单体的阳极端子之间建立连接或解除其间的连接；以及第二开关，用于在每个浮动电容器的高电位端子与每个对应电池单体的阴极端子之间建立连接或解除其间的连接，以及在第一开关的末端与电池单体电压测量线路之间建立连接或解除其间的连接。
根据本发明，控制器以每个电池单体组为单位导通第一开关，且在此状态下，同时或相继地导通第二开关，从而将每个电池单体的电压充电到每个对应浮动电容器上。此外，控制器接着断开第一开关和第二开关，以将每个电池单体的电压保持在每个对应浮动电容器上。
本发明中，控制器使得能同时或相继地进行每个电池单体组的电池单体电压的充电和保持。
优选地，上述参考电位可以是对应电池单体组的最低电位。
根据本发明的另一方面，本发明还可提供一种电池管理系统，以及包括如上所述的电池组件的电池单体电压测量装置的电池组件操作装置和电池组件。
根据本发明的另一方面，本发明还可提供一种电池组件的电池单体电压测量方法，包括(a)将包括在电池组件的每个电池单体组中的每个电池单体的电压充电和保持在每个对应浮动电容器上；(b)相继地选择多个多路复用器，每个多路复用器连接至每个对应电池单体组；以及(c)基于从对应电池单体组施加的参考电位来测量保持在连接至所选多路复用器的电池单体组的每个浮动电容器上的电池单体电压。
附图说明
附图示出了本发明的优选实施例，并结合本发明的具体描述一起被用于进一步理解本发明的精神，而不应将本发明局限于附图所示。其中
图1是传统电池单体电压测量装置的电路图。
图2是根据本发明优选实施例的电池组件的电池单体电压测量装置的电路图。
图3是根据本发明优选实施例的电池组件的电池单体电压测量方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图详本发明的优选实施例。在说明之前，应理解的是，不应将说明书和权利要求所使用的术语看作是局限于一般和词典意思，而应以本发明人能够为术语限定适当的最佳说明的原则为基础，基于与本发明的技术方面相对应的含义和概念来解释这些术语。因此，本文所作的描述内容只是出于举例目的的优选示例，而非意在限制本发明的范围，所以应理解的是，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可对本发明做出各种等同更改和改型。
图2是根据本发明优选实施例的电池组件的电池单体电压测量装置的电路图。
参照图2，根据本发明的电池组件的电池单体电压测量装置100：包括电池组件110、多个多路复用器(MUX1，…，MUXn)、多个浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)、开关装置120(M1S1-1至M1S1-4，M1S2-1至M1S2-4，…，MnS1-1至MnS1-4，以及MnS2-1至MnS2-4)和控制器140。电池组件110具有多个串联连接的电池单体(M1B1至M1B4，…，MnB1至MnB4)。这些电池单体(M1B1至M1B4，…，MnB1至MnB4)包括第一电池单体组(M1B1至M1B4，将其统称为M1)至第n电池单体组(MnB1至MnB4，将其统称为Mn)。每个电池单体组(M1，…，Mn)具有预定数量的电池单体，例如是四个电池单体。多路复用器(MUX1，…，MUXn)对应于每个电池单体组(M1，…，Mn)而安装。浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)对应于每个电池单体组(M1，…，Mn)中的多个电池单体(M1B1至M1B4，…，MnB1至MnB4)中的每一个而安装。每个电池单体(M1B1至M1B4，…，MnB1至MnB4)的电压被充电和保持在每个对应浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)上。开关装置120被选择性导通/断开，以将电池单体电压充电和保持在浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)上。控制器140以每个电池单体组(M1，…，Mn)为单位来控制开关装置120，以使得能将每个电池单体(M1B1至M1B4，…，MnB1至MnB4)的电压充电和保持在每个对应浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)上，以预定次序选择多路复用器(MUX1，…，MUXn)，并控制选定的多路复用器(MUX1，…，MUXn)来测量保持在连接至所选多路复用器(MUX1，…，MUXn)的电池单体组(M1，…，Mn)的每个浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)上的电池单体电压。
可供选择地，可将A/D转换器130安装在控制器140与多路复用器(MUX1，…，MUXn)之间，用以将电池单体电压信号转换成数字电压信号，其中，电池单体电压信号被保持在对应电池单体组(M1，…，Mn)的每个浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)上，并从每个多路复用器(MUX1，…，MUXn)被输出。在此情况下，保持在每个浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)上的电池单体电压经由A/D转换器130依次被施加给控制器140。
开关装置120包括第一开关(M1S1-1至M1S1-4，…，MnS1-1至MnS1-4)和第二开关(M1S2-1至M1S2-4，…，MnS2-1至MnS2-4)。第一开关(M1S1-1至M1S1-4，…，MnS1-1至MnS1-4)在每个浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)的低电位端子与每个对应电池单体的阳极端子之间建立连接或解除其间的连接。第二开关(M1S2-1至M1S2-4，…，MnS2-1至MnS2-4)在每个浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)的高电位端子与每个对应电池单体的阴极端子之间建立连接或解除其间的连接，以及在第一开关(M1S1-1至M1S1-4，…，MnS1-1至MnS1-4)的末端与电池单体电压测量线路(L)之间建立连接或解除其间的连接。
基于第一电池单体组(M1)中的每个电池(M1B1至M1B4)详细说明由根据本发明的电池组件的电池单体电压测量装置100进行的电池单体电压测量。
首先，控制器140导通第一电池单体组(M1)的第一开关(M1S1-1至M1S1-4)，以使得每个浮动电容器(M1C1至M1C4)的低电位端子与每个对应电池单体(M1B1至M1B4)的阳极端子相连。在第一开关(M1S1-1至M1S1-4)导通的同时，控制器140导通第二开关(M1S2-1至M1S2-4)，以使得每个浮动电容器(M1C1至M1C4)的高电位端子与每个对应电池单体(M1B1至M1B4)的阴极端子相连。与此同时，可同时或相继地导通第二开关(M1S2-1至M1S2-4)。然后，每个电池单体(M1B1至M1B4)的阳极端子和阴极端子分别被电连接至每个对应浮动电容器(M1C1至M1C4)的低电位端子和高电位端子，以将每个电池单体(M1B1至M1B4)的电位施加给每个对应的浮动电容器(M1C1至M1C4)。例如，假设每个电池单体的电压为4V，则将0V的电位施加给对应于第一电池单体(M1B1)的浮动电容器(M1C1)的低电位端子，并将4V的电位施加给浮动电容器(M1C1)的高电位端子，以此将4V的充电电压充电到浮动电容器(M1C1)上。将4V的电位施加给对应于第二电池单体(M1B2)的浮动电容器(M1C2)的低电位端子，并将8V的电位施加给浮动电容器(M1C2)的高电位端子，以此将4V的充电电压充电到浮动电容器(M1C2)上。将8V的电位施加给对应于第三电池单体(M1B3)的浮动电容器(M1C3)的低电位端子，并将12V的电位施加给浮动电容器(M1C3)的高电位端子，以此将4V的充电电压充电到浮动电容器(M1C3)上。将12V的电位施加给对应于第四电池单体(M1B4)的浮动电容器(M1C4)的低电位端子，并将16V的电位施加给浮动电容器(M1C4)的高电位端子，以此将4V的充电电压充电到浮动电容器(M1C4)上。
接着，在将电池单体电压充电到第一电池单体组(M1)的浮动电容器(M1C1至M1C4)上时，控制器140断开所有的第一开关(M1S1-1至M1S1-4)和第二开关(M1S2-1至M1S2-4)，以解除每个电池单体(M1B1至M1B4)的阴极端子和阳极端子与每个对应的浮动电容器(M1C1至M1C4)的低电位端子和高电位端子之间的连接。然后，每个浮动电容器(M1C1至M1C4)与每个对应电池单体(M1B1至M1B4)以及相邻的浮动电容器绝缘，从而将电池单体电压保持在浮动电容器(M1C1至M1C4)上。
可在整个电池单体组中同时进行浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)的电池单体电压充电和保持，或者可以相继地以每一电池单体组为单位进行。
在如上所述地将每个电池单体(M1B1至M1B4，…，MnB1至MnB4)的电压充电和保持在每个对应浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)上时，控制器140以预定次序选择多路复用器(MUX1，…，MUXn)。
接着，控制器140控制所选定的多路复用器(MUX1，…，MUXn)，以测量保持在对应电池单体组(M1，…，Mn)的每个浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)上的电池单体电压。为此，多路复用器(MUX1，…，MUXn)具有缓冲器(未示出)，该缓冲器用于输出保持在浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)上的电池单体电压。
参考电位从对应电池单体组被施加给缓冲器。缓冲器基于参考电位来测量并输出保持在浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)的低电位端子与高电位端子之间的电池单体电压。优选地，参考电位可以是对应电池单体组的最低电位。但是，本发明并不限于此。确切地说，缓冲器使得每个浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)的低电位端子与参考电位(GNDref_1至GNDref_n)相连，基于基准电压(GNDref_1至GNDref_n)测量每个浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)的两个端子之间的电压差，并输出电池单体电压信号。这里，参考电位(GNDref_1至GNDref_n)被设置到多路复用器的参考电位输入端子中。在对应电池单体组(M1，…，Mn)中的电池单体的电位中，任一电位，优选为最低电位，或者具有最低电位的电池单体的阳极端子上的电压被施加给参考电位输入端子。缓冲器可被构造成普通运算放大器，而非差分放大器，而且能够直接测量每个浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)的电池单体电压。例如，包括在最低多路复用器(MUX1)中的缓冲器基于参考电位(GNDref_1)而同时或相继地测量对应于每个浮动电容器(M1C1至M1C4)中的电荷量的充电电压，并输出每个对应电池单体(M1B1至M1B4，…，MnB1至MnB4)的电压信号。除了将参考电位变为GNDref_2至GNDref_n之外，将此电池单体电压测量方法同样地应用于上多路复用器(MUX2至MUXn)。
A/D转换器130把从多路复用器(MUX1，…，MUXn)输出的每个电池单体(M1B1至M1B4，…，MnB1至MnB4)的模拟电压信号转换成预定比特位的数字电压信号，并把数字电压信号输出至控制器140。
由此，控制器140把从A/D转换器130输出的每个电池单体(M1B1至M1B4，…，MnB1至MnB4)的数字电压信号存储到存储器(未示出)中。如此，完成每个电池单体(M1B1至M1B4，…，MnB1至MnB4)的电池单体电压测量。控制器140能利用每个电池单体(M1B1至M1B4，…，MnB1至MnB4)的数字电压信号来控制每个电池单体的充电/放电，或者能进行各种电池防护，例如，防止过充电或过放电。
可将执行上述操作的控制器140实现为微处理器或者半导体芯片，该微处理器能够执行编程为根据本发明的电池组件的电池单体电压测量方法的源代码，在上述半导体芯片中，根据本发明的电池组件的电池单体电压测量方法的控制模式被组合成逻辑电路。但是，本发明不限于此。
同时，可在提供有来自电池组件的电源的电池组件操作装置中使用根据本发明的电池组件的电池单体电压测量装置。
例如，电池单体电压测量装置可包括在提供有来自电池的操作电源的各种电子设备中，例如笔记本电脑、手机、个人多媒体生成器等等。
除此以外，可在具有电池的各种动力系统，如矿物燃料车辆、电动车辆、混合动力车辆、电动自行车等等中使用电池单体电压测量装置。
此外，根据本发明的电池单体电压测量装置可包括在电池管理系统(BMS)中，该电池管理系统控制电池组件的充电/放电，并防止电池组件受到异常情况的影响，例如，受到过充电或过放电的影响。
此外，本领域的技术人员清楚的是，可将根据本发明的电池单体电压测量装置模块化到PCB电路或专用集成电路(ASIC)中，或者安装在电池组件中。
图3是根据本发明优选实施例的电池组件的电池单体电压测量方法的流程图。
接下来参照图3详细描述根据本发明优选实施例的电池组件的电池单体电压测量方法。
首先，在步骤S10中，控制器140确定电池单体电压测量周期是否到达。这里，可以任意设定电池单体电压测量周期。
如果电压测量周期到达，则在步骤S20中，控制器140将电池单体组索引号k赋予每个电池单体组(M1，…，Mn)，借此以每个电池单体组(M1，…，Mn)为单位将电池单体电压充电到每个对应浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)上。控制器140将电池单体组索引号k初始化为1。
步骤S30中，控制器140导通第k个电池单体组的第一开关(MkS1-1至MkS1-4)，而且在此状态下，同时或以预定次序导通第二开关(MkS2-1至MkS2-4)，以将每个电池单体(MkB1至MkB4)的电压充电到每个对应的浮动电容器(MkC1至MkC4)上。此时，电池单体组索引号k被初始化为1，因此，在步骤S30中，将第一电池单体组(M1)中的每个电池单体(M1B1至M1B4)的电压充电到每个对应的浮动电容器(M1C1至M1C4)上。
在步骤S40中，控制器140确定电池单体组索引号k是否等于电池单体组(M1，…，Mn)的总数。
如果电池单体组索引号k不等于电池单体组(M1，…，Mn)的总数，则在步骤S45中，控制器140将电池单体组索引号k增加1，并将处理跳转到步骤S30。然后，重复步骤S30、S40和S45，直到电池单体组索引号k等于电池单体组(M1，…，Mn)的总数，以便将全部电池单体组(M1，…，Mn)的每个电池单体电压充电到每个对应的浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)上。也就是说，假设电池单体组的总数为n，控制器140反复执行步骤S30、S40和S45，以从第二电池单体组到第n电池单体组将每个电池单体的电压充电到每个对应的浮动电容器上。
尽管上述实施例说明了以每个电池单体组(M1，…，Mn)为单位将电池单体电压依次充电到浮动电容器上，但本领域的技术人员清楚的是，可在所有的电池单体组(M1，…，Mn)中同时进行电池单体电压的充电。
当电池单体组索引号k等于电池单体组(M1，…，Mn)的总数时，在步骤S50中，控制器140断开所有的第一开关(M1S1-1至M1S1-4，…，MnS1-1至MnS1-4)和第二开关(M1S2-1至M1S2-4，…，MnS2-1至MnS2-4)，从而将每个电池单体电压保持在每个浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)上。
然后，在步骤S60中，控制器140将多路复用器索引号m赋予每个多路复用器(MUX1，…，MUXn)，以经由每个多路复用器(MUX1，…，MUXn)依次测量电池单体电压，其中，将每个电池单体电压保持在每个对应的浮动电容器(M1C1至M1C4，…，MnC1至MnC4)上。控制器140将多路复用器索引号m初始化为1。
步骤S70中，控制器140控制第m个多路复用器，以测量保持在连接至第m个多路复用器(MUXm)的每个浮动电容器上的电池单体电压。随后，第m个多路复用器将对应于每个电池单体电压的模拟电压信号输出至A/D转换器130。接着，A/D转换器130将从第m个多路复用器输出的模拟电压信号依次转换成预定比特的数字电压信号，并将数字电压信号输出至控制器140。控制器随后将数字电压信号存储到存储器中。此时，多路复用器索引号m被初始化为1，且因此在该步骤(S70)中，经由第一多路复用器(MUX1)测量并存储保持在每个浮动电容器(M1C1至M1C4)上的每个电池单体电压。为此，包括在第一多路复用器(MUX1)中的缓冲器基于参考电位(GNDref_1)同时或相继地测量对应于每个浮动电容器(M1C1至M1C4)中的电荷量的充电电压，并将对应于每个电池单体(M1B1至M1B4)的电压的模拟电压信号输出至A/D转换器130。除了将参考电位变为GNDref_2至GNDref_n之外，将此电池单体电压测量方法同样地应用于上多路复用器(MUX2至MUXn)。在步骤S80中，控制器140确定多路复用器索引号m是否等于多路复用器(MUX1，…，MUXn)的总数。
如果多路复用器索引号m不等于多路复用器(MUX1，…，MUXn)的总数，则在步骤S85中，控制器140将多路复用器索引号m增加1，并将处理跳转到步骤S70。随后，控制器140重复步骤S70、S80和S85，直到多路复用器索引号m等于多路复用器(MUX1，…，MUXn)的总数，从而测量所有的电池单体电压，并将其存储到存储器中。也就是说，假设多路复用器的总数为n，在重复步骤S70、S80和S85的同时，控制器140依次选择第二多路复用器至第n多路复用器，在选择的多路复用器中测量充电到每个浮动电容器上的电池单体电压，并将电池单体电压存储到存储器中。尽管上述实施例示出，在步骤S60到步骤S85中，控制器140以每个多路复用器(MUX1，…，MUXn)为单位测量电池单体电压，但本领域的技术人员清楚的是，控制器140可同时控制全部多路复用器(MUX1，…，MUXn)，以同时测量每个多路复用器(MUX1，…，MUXn)中相同编号的电池单体电压。步骤S90中，控制器140确定是否继续测量电池组件的电池单体电压。如果电池组件正处于使用状态，则继续电池单体电压测量是可能的。为继续测量电池单体电压，控制器140将处理跳转到步骤S10，并进行下一测量周期的电池单体电压测量。反之，为终止电池单体电压测量，控制器140终止处理。
尽管附图中未示出，但本领域的技术人员清楚的是，控制器140可参照存储在存储器中的每个电池单体的电压值来控制每个电池单体的充电/放电，或者可以执行包括防止过充电或过放电的各种电池防护操作。
上面参照具体示例和附图对本发明进行了详细描述。但是，本文所作的说明只是出于举例说明目的的优选示例，而非旨在限制本发明的范围，所以应理解的是，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可对本发明做出各种等同更改和改型。
工业实用性
根据本发明的电池组件的电池单体电压测量装置在不使用差分放大器和极性反向电路的情况下，能直接测量电池组件中的多个电池单体中的每一个电池单体的电压，这使得装置的电路构造很简易。而且，本发明以每个电池单体组为单位测量多个电池单体的电压，从而提高电池单体电压测量的效率。

Claims (22)

1.一种电池组件的电池单体电压测量装置，包括：
多个多路复用器，所述多个多路复用器对应于所述电池组件的每个电池单体组而连接，并且被操作用于根据从对应电池单体组施加的参考电位来输出包括在每个电池单体组中的每个电池单体的电压信号；
多个浮动电容器，所述多个浮动电容器对应于包括在每个电池单体组中的每个电池单体而连接，并且在所述多个浮动电容器上每个电池单体的电压被充电和保持；
开关装置，所述开关装置用于使每个电池单体的电压被充电和保持在每个对应的浮动电容器上；以及
控制器，所述控制器用于按每个电池单体组为单位来控制所述开关装置，以使得每个电池单体的电压被充电和保持在每个对应的浮动电容器上，并且控制每个多路复用器以测量连接至每个对应多路复用器的每个电池单体组的每个浮动电容器上保持的电池单体电压。
2.根据权利要求1所述的电池组件的电池单体电压测量装置，
其中，每个多路复用器具有参考电位输入端子，从对应的电池单体组施加参考电位给所述参考电位输入端子。
3.根据权利要求1所述的电池组件的电池单体电压测量装置，
其中，所述多路复用器基于所述参考电位输出每个浮动电容器的两个端子之间的电压差作为每个对应电池单体的电压信号。
4.根据权利要求1所述的电池组件的电池单体电压测量装置，
其中，每个所述多路复用器包括用于输出保持在每个浮动电容器上的电池单体电压的缓冲器。
5.根据权利要求4所述的电池组件的电池单体电压测量装置，
其中，所述缓冲器被构造成运算放大器。
6.根据权利要求1所述的电池组件的电池单体电压测量装置，还包括：
A/D转换器，所述A/D转换器用于把经由每个多路复用器输出的电池单体电压信号转换成数字电压信号，
其中，所述A/D转换器接收从每个多路复用器输出的电池单体电压信号，把所述电池单体电压信号转换成数字电压信号，并输出所述数字电压信号给所述控制器。
7.根据权利要求1所述的电池组件的电池单体电压测量装置，
其中，所述开关装置包括：
第一开关，用于在每个浮动电容器的低电位端子与每个对应电池单体的阳极端子之间建立连接或解除其间的连接；以及
第二开关，用于在每个浮动电容器的高电位端子与每个对应电池的阴极端子之间建立连接或解除其间的连接，以及在所述第一开关的末端与电池单体电压测量线路之间建立连接或解除其间的连接。
8.根据权利要求1所述的电池组件的电池单体电压测量装置，
其中，所述控制器按每个电池单体组为单位导通第一开关，且在此状态下，同时或相继地导通第二开关，从而每个电池单体的电压被充电到每个对应浮动电容器上。
9.根据权利要求1所述的电池组件的电池单体电压测量装置，
其中，在每个电池单体的电压按每个电池单体组为单位被充电到每个对应浮动电容器上的状态下，所述控制器断开第一开关和第二开关，从而每个电池单体的电压被保持在每个对应浮动电容器上。
10.根据权利要求8或9所述的电池组件的电池单体电压测量装置，
其中，所述控制器使得同时或相继地进行每个电池单体组的电池单体电压的充电和保持。
11.根据权利要求1所述的电池组件的电池单体电压测量装置，
其中，所述参考电位是对应电池单体组的最低电位。
12.一种包括权利要求1至权利要求11的任一项所限定的电池组件的电池单体电压测量装置的电池管理系统。
13.一种包括权利要求1至权利要求11的任一项所限定的电池组件的电池单体电压测量装置的电池组件操作装置。
14.一种包括权利要求1至权利要求11的任一项所限定的电池组件的电池单体电压测量装置的电池组件。
15.一种电池组件的电池单体电压测量方法，包括：
(a)把包括在所述电池组件的每个电池单体组中的每个电池单体的电压充电和保持在每个对应浮动电容器上；
(b)相继地选择多个多路复用器，每个所述多路复用器连接至每个对应电池单体组；以及
(c)基于从所述对应电池单体组施加的参考电位来测量连接至所选定多路复用器的电池单体组中的每个浮动电容器上保持的电池单体电压。
16.根据权利要求15所述的电池组件的电池单体电压测量方法，
其中所述步骤(a)包括：
按每个电池单体组为单位，分别在每个浮动电容器的低电位端子和高电位端子与每个对应电池单体的阳极端子和阴极端子之间建立连接，以把每个电池单体的电压充电到每个对应浮动电容器上；以及
按每个电池单体组为单位，解除每个浮动电容器的低电位端子和高电位端子与每个对应电池单体的阳极端子和阴极端子之间的连接，以把每个电池单体的电压保持在每个对应浮动电容器上。
17.根据权利要求16所述的电池组件的电池单体电压测量方法，
其中，在每个电池单体组包括的多个电池单体上同时或相继地进行电池单体电压充电的步骤。
18.根据权利要求16所述的电池组件的电池单体电压测量方法，
其中，在每个电池单体组包括的多个电池单体上同时或相继地进行电池单体电压保持的步骤。
19.根据权利要求15所述的电池组件的电池单体电压测量方法，
其中，在步骤(c)，
同时控制所有的多路复用器，以经由每个所述多路复用器同时测量相同编号的电池单体的电压。
20.根据权利要求15所述的电池组件的电池单体电压测量方法，
其中，在步骤(c)，
相继地选择所述多路复用器，以及
测量连接至所选定的多路复用器的电池单体组包括的多个电池单体的电压。
21.根据权利要求15所述的电池组件的电池单体电压测量方法，
其中所述步骤(c)包括：
利用所选定的多路复用器的缓冲器，基于从对应电池单体组施加的参考电位来输出对应于每个电池单体的浮动电容器的两个端子之间的电压差作为电池单体电压信号；
接收所输出的所述电池单体电压信号，并把所述电池单体电压信号转换成数字电压信号；以及
接收所转换的所述数字电压信号，并把所述数字电压信号存储到存储器中。
22.根据权利要求15所述的电池组件的电池单体电压测量方法，
其中，所述参考电位是对应电池单体组的最低电位。
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