CN102810892A - 电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
一种电池管理系统，适用于一电池组。上述电池组包括以串联方式连接的多个电池芯。上述电池管理系统包括一分压器、多个开关单元以及一检测电路。每一上述开关单元耦接于上述分压器以及对应的上述电池芯的阳极之间。上述检测电路耦接于上述分压器。当一控制信号控制上述多个开关单元的一个为导通时，上述分压器分压上述开关单元所传递的一电压差以得到一分压信号，并将上述分压信号传递至上述检测电路。上述检测电路根据上述分压信号检测上述电压差。上述电压差为被导通的上述开关单元对应的上述电池芯的阳极与一接地端之间的电压差。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池管理系统，特别是涉及一种检测电池芯电压的电池管理系统。
背景技术
一般而言，电池管理系统必须分别检测出电池组(battery pack)在充电或放电时该电池组内各电池芯(battery cell)的电压，以进一步判断各电池芯是否正常，其中电池组内的多个电池芯是以串连方式相连接。
以一个包含16个电池芯的电池组为例，如果其中每个电池芯输出的最大电压为3.75V，则该电池组总共输出的最大电压高达60V。因此，在传统的电池电压量测方式中，电池管理系统必须先经过分压器将电池组内各电池芯的端点电压进行降压之后，才会通过多工选择器来选择特定的电池芯的已降压的端点电压进行量测。降压后的每一电池芯的电压信号才会符合后续电路的输入信号范围，以避免设置在集成电路内的电路元件会损坏。然而，每一电池芯皆需要一组分压器。因此，当电池组内电池芯的数量增加时，分压器的数量亦会增加。所以，电池管理系统的成本会增加。
发明内容
本发明提供一种电池管理系统，适用于一电池组，上述电池组包括以串联方式连接的多个电池芯。上述电池管理系统包括：一第一分压器；多个第一开关单元，每一上述第一开关单元耦接于对应的上述电池芯的阳极与上述第一分压器之间；以及一检测电路，耦接于上述第一分压器。当一控制信号控制上述多个第一开关单元的一个为导通时，上述第一分压器分压上述第一开关单元所传递的一第一电压差以得到一第一分压信号，并将上述第一分压信号传递至上述检测电路，上述检测电路根据上述第一分压信号检测上述第一电压差，其中上述第一电压差为被导通的上述第一开关单元对应的上述电池芯的阳极与一接地端之间的电压差。
再者，本发明提供另一种电池管理系统，适用于一电池组，上述电池组包括以串联方式连接的多个电池芯。上述电池管理系统包括：一第一开关单元，耦接于上述电池组的一第一电池芯的阳极，且上述第一开关单元包括：一第一P型晶体管，耦接于上述第一电池芯的阳极；一第一电阻，耦接于上述第一电池芯的阳极以及上述第一P型晶体管的栅极之间；以及一电流镜，耦接于上述第一P型晶体管的栅极以及上述第一电阻，用以相应于一控制信号，而从上述第一电阻汲取出一第一镜射电流，以使上述第一P型晶体管导通；以及一检测电路，耦接于上述第一开关单元，当上述控制信号控制上述第一P型晶体管导通时，上述检测电路经由上述第一开关单元而得到上述第一电池芯的阳极与一接地端之间的一第一电压差。
基于上述，本发明提供一种电池管理系统，可在不用进行电池芯的端点电压的检测动作时，使开关单元均处于不导通状态。也就是说，各电池芯与接地端无法形成导通回路，而可避免电池组产生漏电流的现象。此外，本发明提供另一种电池管理系统，适用于一电池组，电池组包括以串联方式连接的多个电池芯。电池管理系统的第一开关单元可承受高电压输入，而可直接耦接多个串联连接的电池芯所提供的高电压。
附图说明
图1显示根据本发明一实施例所述的电池组的电池管理系统；
图2显示根据本发明另一实施例所述的电池组的电池管理系统；
图3显示根据本发明一实施例所述的能耐高压的开关单元；
图4显示根据本发明另一实施例所述的能耐高压的开关单元；
图5显示根据本发明另一实施例所述的能耐高压的开关单元；以及
图6显示根据本发明一实施例所述的检测电路。
附图符号说明
100、200～电池管理系统；
110、210～电池组；
120、220～控制器；
130、230～检测电路；
140_1-140_6、300、400、500～开关单元；
150、260、270～分压器；
160_1-160_6～平衡单元；
240_1-240_n～第一开关单元；
250_1-250_m～第二开关单元；
310、410、510～电流镜；
312、412、512、514～电流源；
320、420、520～阻挡单元；
600～检测电路；
610～输入缓冲器；
612、614～放大器；
620～放大电路；
622～差动放大器；
630～模拟对数字转换器；
BAT1-BAT6、BATn～电池芯；
C1-C2～电容；
Ctrl、Ctrl_1-Ctrl_6、Ctrl_11-Ctrl_1n、Ctrl_21-Ctrl_2m～控制信号；
D1～二极管；
DAT～数字信号；
GND～接地端；
I1、I4～电流；
I2、I3～镜射电流；
IN、IN1、IN2～输入端
N3、N6-N9、P1-P2～晶体管；
N1、N2、N4～镜射晶体管；
V1-V6、Vn～电压差；
VD、VD1、VD2～分压信号；
Vin～输入电压；
Vout～输出电压；
VR1、VR2～可变电阻；
Vref～参考电压；
OUT～输出端；
Rout1、Rout2～等效阻抗；
R1-R4、RD1、RD2、RD3、RD4～电阻；以及
SW1-SW2～开关。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并结合附图详细说明如下。
实施例：
图1显示根据本发明一实施例所述的电池组（battery pack）110的电池管理系统100。电池组110包括多个电池芯BAT1-BAT6，且电池芯BAT1-BAT6是以串联方式连接至接地端GND。电池管理系统100包括控制器120、检测电路130、多个开关单元140_1-140_6以及分压器150。开关单元140_1-140_6为能耐高压的开关单元，且开关单元140_1-140_6的输入端分别耦接于对应的电池芯的阳极(anode)，而开关单元140_1-140_6的输出端共同耦接于分压器150。在此实施例中，开关单元140_1、140_2、140_3、140_4、140_5与140_6的输入端分别耦接于电池芯BAT1、BAT2、BAT3、BAT4、BAT5与BAT6的阳极。此外，开关单元140_1-140_6分别由来自控制器120的控制信号Ctrl_1-Ctrl_6所控制。值得注意的是，控制器120一次只会控制开关单元140_1-140_6的一个为导通，而控制其他的开关单元为不导通。在一实施例中，控制器120提供控制信号Ctrl_1来控制开关单元140_1为导通，并提供控制信号Ctrl_2-Ctrl_6来控制开关单元140_2-140_6为不导通。此时，电池芯BAT1的阳极与接地端GND之间的电压差V1会传送至分压器150。在另一实施例中，控制器120亦可提供控制信号Ctrl_2来控制开关单元140_2为导通，并提供控制信号Ctrl_1与Ctrl_3-Ctrl_6来控制开关单元140_1与140_3-140_6为不导通。此时，电池芯BAT2的阳极（亦即，电池芯BAT1的阴极）与接地端GND之间的电压差V2会传送至分压器150。由上述两个实施例的操作方式，控制单元120可通过两次操作分别取得电压差V1以及电压差V2，进而取得单一电池芯BAT1两端的电压差V1-V2。
分压器150包括第一分压电阻RD1以及第二分压电阻RD2。分压器150可藉由第一分压电阻RD1以及第二分压电阻RD2对任一开关单元所传送的电压(例如上述的电压差V1或V2)进行分压，以得到对应的分压信号VD。接着，分压器150会提供分压信号VD至检测电路130的输入端IN1，而此分压信号VD的电压电平符合检测电路130的输入信号范围。此外，检测电路130的输入端IN2用以接收一固定的参考电压Vref。检测电路130便可根据分压信号VD与参考电压Vref而得到对应于输入的电压的数字信号DAT，并提供该数字信号DAT至控制器120。
以下举例说明本发明的电池管理系统100检测电池组110的一电池芯BAT1两端电压的操作。如前所述，控制器120可提供控制信号Ctrl_1来控制开关单元140_1为导通，并提供控制信号Ctrl_2-Ctrl_6来控制开关单元140_2-140_6为不导通。因此，电池芯BAT1的阳极与接地端GND之间的电压差V1将会传送至分压器150。分压器150将电压差V1分压后，传递对应电压差V1的分压信号VD至检测电路130。检测电路130便可根据此分压信号VD与参考电压Vref而得到对应于电压差V1的数字信号DAT，并提供该数字信号DAT至控制器120。接着，控制器120会提供控制信号Ctrl_2来控制开关单元140_2为导通，并提供控制信号Ctrl_1与Ctrl_3-Ctrl_6来控制开关单元140_1与为140_3-140_6为不导通。此时，电池芯BAT2的阳极（亦即，电池芯BAT1的阴极）与接地端GND之间的电压差V2会传送至分压器150。接着，分压器150会对电压差V2进行降压，以得到对应的分压信号VD。接着，检测电路130便可根据分压信号VD与参考电压Vref而得到对应于电压差V2的数字信号DAT，并提供该数字信号DAT至控制器120。于是，控制器120便可根据对应于电压差V2的数字信号DAT以及对应于电压差V1的数字信号DAT而得到电池芯BAT1的电压。值得注意的是，上述先取得对应于电压差V1的数字信号DAT后，再取得对应于电压差V2的数字信号DAT仅为一种实施方式，并非用以限制本发明。在另一种实施方式中，亦可先取得对应于电压差V2的数字信号DAT后，再取得对应于电压差V1的数字信号DAT，以量测电池芯BAT1的电压。至于其他电池芯(例如BAT2-BAT6其中之一)的电压，亦可用相同方式取得。例如，藉由将开关单元140_3、140_4、140_5与140_6分别导通，控制器120可得到电池芯BAT2、BAT3、BAT4、BAT5、BAT6的电压。换句话说，控制单元120可分别导通对应于一电池芯的开关单元，以检测该电池芯两端的电压差。此外，当控制单元120不用进行电池芯的端点电压的检测动作时，控制单元120可使各开关单元140_1-140_6均处于不导通状态。也就是说，各电池芯BAT1-BAT6与接地端GND无法形成导通回路，而可避免电池组110产生漏电流的现象。
一般而言，电池组的各电池芯的特性不会完全相同。在对电池芯进行测试之后，电池组的制造商会将电池特性相近的电池芯挑选出来(例如电池容量相似的)，并组装成电池组，以避免电池组的充放电容量会受限于容量最小的电池芯。举例来说，当容量最小的电池芯已充电至充电截止电压时，则控制器会停止对电池组进行充电。然而，电池组内的其他电池芯仍未充饱。相反地，当容量最小的电池芯被放电至放电截止电压时，则控制器会停止对电池组进行放电。然而，电池组内的其他电池芯仍存有电量，因此会造成电量没有被有效地利用。
在图1中，电池管理系统100还包括多个平衡单元160_1-160_6，用以分别对电池组110内的电池芯BAT1-BAT6进行电池平衡。当控制器120检测到电池组110中任一电池芯的端点电压超出一临界值时，则控制器120会控制对应于该电池芯的平衡单元进行电池平衡。例如，在对电池组110进行充电时，该些平衡单元可旁路(by pass)不平衡的电池芯，使得不平衡的电池不会被充电或者使此不平衡电池的充电速度降低。此外，在对电池组110进行放电时，该平衡单元可消耗不平衡的电池芯的电量，以达到整体电池组110电量平衡的目的。
图2显示根据本发明另一实施例所述的电池组210的电池管理系统200。电池组210包括多个电池芯BAT1-BATn，且电池芯BAT1-BATn是以串联方式连接至接地端GND。电池管理系统200包括控制器220、检测电路230、多个第一开关单元240_1-240_n、多个第二开关单元250_1-250_m以及第一分压器260与第二分压器270。第一开关单元240_1-240_n以及第二开关单元250_1-250_m为能耐高压的开关单元。第一开关单元240_1-240_n的输入端分别耦接于对应的电池芯的阳极，而第一开关单元240_1-240_n的输出端共同耦接于第一分压器260。举例来说，第一开关单元240_1、240_2、240_3、…以及240_n的输入端分别耦接于电池芯BAT1、BAT2、BAT3与BATn的阳极。此外，第一开关单元240_1-240_n分别由来自控制器220的控制信号Ctrl_11-Ctrl_1n所控制。值得注意的是，控制器120一次只会控制第一开关单元240_1-240_n的一个为导通，而控制其他的第一开关单元为不导通。第二开关单元250_1-250_m的输入端分别耦接于除了电池芯BAT1之外的对应的电池芯的阳极，或者说第二开关单元250_1-250_m的输入端分别耦接于除了电池芯BATn之外的对应的电池芯的阴极，而第二开关单元250_1-250_m的输出端共同耦接于第二分压器270。举例来说，第二开关单元250_1、250_2、…以及250_m的输入端分别耦接于电池芯BAT2、BAT3与BATn的阳极。换言之，第二开关单元250_1、250_2、…以及250_m的输入端亦分别耦接于电池芯BAT1、BAT2与BATm的阴极（cathode）。此外，第二开关单元250_1-250_m分别由来自控制器220的控制信号Ctrl_21-Ctrl_2m所控制。同样地，控制器220一次只会控制第二开关单元250_1-250_m的一个为导通，而控制其他的第二开关单元为不导通。值得注意的是，控制器220导通耦接于一电池芯的阳极的第一开关单元时，亦会导通耦接于该电池芯的阴极的第二开关单元。举例来说，控制器220在提供控制信号Ctrl_11导通第一开关单元240_1时，会同时提供Ctrl_21来控制第二开关单元250_1呈现导通状态。此时，控制器220会分别通过控制信号Ctrl_12-Ctrl_1n与Ctrl_22-Ctrl_2m来控制第一开关单元240_2-240_n与第二开关单元250_2-250_m呈现不导通状态。因此，电池芯BAT1的阳极与接地端GND之间的电压差V1会传送至第一分压器260，而电池芯BAT2的阳极（也即，电池芯BAT1的阴极）与接地端GND之间的电压差V2会传送至第二分压器270。在一实施例中，第一分压器260包括第一分压电阻RD1以及第二分压电阻RD2，而第二分压器270包括第三分压电阻RD3以及第四分压电阻RD4。接着，第一分压器260与第二分压器270会分别对电压差V1与电压差V2进行降压，以得到对应的分压信号VD1与VD2，此分压信号VD1与VD2的电压电平符合检测电路230的输入信号范围。于是，检测电路230便可对分压信号VD1与分压信号VD2之间的电压差进行转换，以得到对应的数字信号DAT，并提供数字信号DAT至控制器220。于是，控制器220便可根据数字信号DAT而得到电池芯BAT1的电压。具体而言，藉由控制第一开关单元与第二开关单元的导通组合，控制器220可得到对应的电池芯的电压。举例来说，藉由将第一开关单元240_2以及第二开关单元250_2导通，控制器220可得到电池芯BAT2的电压。
在上述实施例中，控制器220可通过导通分别耦接于一电池芯阳极与阴极的第一开关单元以及第二开关单元，以量测单一电池芯的电压，但本发明不限于此。在另一实施例中，控制器220可藉由导通对应于不同电池芯的第一开关单元以及第二开关单元，以量测多个串接电池芯的电压。例如，藉由将第一开关单元240_1以及第二开关单元250_2导通，控制器220可量测到电池芯BAT1与BAT2同时可提供的电压。此外，如先前所描述，电池管理系统200亦可包括多个平衡单元（未绘示），用以分别根据控制器220量测到的电池芯电压对电池组210内的电池芯BAT1-BATn进行电池平衡。
图3显示根据本发明一实施例所述的能耐高压的开关单元300。该开关单元300可为图1的开关单元140_1~140_6的一实施方式，亦可为图2的开关单元240_1~240_n以及开关单元250_1~240_m的一实施方式。开关单元300包括电流镜310、晶体管P1、电阻R1以及阻挡单元320，其中晶体管P1为漏极端可耐高压的高压P型晶体管。电阻R1耦接于开关单元300的输入端IN以及晶体管P1的栅极之间。晶体管P1耦接于输入端IN以及阻挡单元320之间。阻挡单元320耦接于晶体管P1以及开关单元300的输出端OUT之间。阻挡单元320仅允许电信号由输入端IN传递至输出端OUT，而不允许电信号由输出端OUT传递至输入端IN。藉此可防止由输出端OUT流向至晶体管P1的逆流电流，而可保护晶体管P1不会被逆流电流损坏。在此实施例中，阻挡单元320包括二极管D1，其中二极管D1的阳极耦接于晶体管P1而二极管D1的阴极耦接于输出端OUT。当然，阻挡单元320并非开关单元300的必要原件，在本发明其它实施例的开关单元300中，也可以不包括阻挡单元320。电流镜310包括电流源312、开关SW1、镜射晶体管N1与N2。此镜射晶体管N2为漏极端可耐高压的高压N型晶体管。在一实施例中，镜射晶体管N1亦可以为漏极端可耐高压的高压N型晶体管。电流源312耦接于供应电压VDD，用以提供电流I1。开关SW1耦接于电流源312以及镜射晶体管N1的漏极之间，且该开关SW1根据一控制信号Ctrl呈现导通状态或不导通状态。镜射晶体管N1的漏极与源极分别耦接于开关SW1以及接地端GND，且镜射晶体管N1的漏极与栅极均耦接于镜射晶体管N2的栅极。镜射晶体管N2的漏极与源极分别耦接于晶体管P1的栅极以及接地端GND。在一实施例中，此能耐高压的开关单元300可应用于图1的电池管理系统100或图2中的电池管理系统200。当图1的控制器120或图2的控制器220提供控制信号Ctrl来导通开关单元300时，开关SW1会被导通。镜射晶体管N2的栅极电压即为镜射晶体管N1的漏极电压，此时镜射晶体管N1的漏极电压为VDD，而可导通镜射晶体管N2。于是，根据来自电流源312的电流I1，电流镜310可产生镜射电流I2。此电流I1与镜射电流I2的比例是由镜射晶体管N1与N2的尺寸（长/宽比）所决定。
当晶体管P1的栅极对源极电压大于晶体管P1的临界电压时（即VGS_P1=(Vin-I2×R1)>∣Vth_P1∣），晶体管P1会被导通。于是，输入端IN上的输入电压Vin会经由阻挡单元320被传送至输出端OUT，其中输入电压Vin耦接于开关单元300的电压。在此实施例中，阻挡单元320内的二极管D1的顺向偏压约为0.7V。如先前所描述，开关单元300的输出端OUT耦接于分压器。因此，当开关单元300导通时，开关单元300会经由输出端OUT提供输出电压Vout给后续的分压器（例如图1的分压器150或是图2的第一分压器260或第二分压器270）。在此，输入端IN上的输入电压Vin与输出端OUT上的输出电压Vout会有固定的压差（大约0.7V）。藉由提供控制信号Ctrl来导通开关单元300，控制器可得到耦接于开关单元300的电压。此外，当控制信号Ctrl控制开关SW1为不导通时，镜射晶体管N2的栅极电压即为镜射晶体管N1的漏极电压，此时镜射晶体管N1的漏极电压为0，因此镜射晶体管N2不导通，于是电流镜310无法产生镜射电流I2，于是晶体管P1不会被导通。因此，开关单元300为不导通，而耦接于开关单元300的电池芯的端点电压就不会被传送至后续的分压器。
在本发明另一实施例中，电流镜310还包括一晶体管N3，晶体管N3的漏极与源极分别耦接镜射晶体管N1及N2的栅极以及接地端GND。当开关SW1为导通时，晶体管N3的栅极G会耦接一低电位(例如为0伏特)控制信号，而使得晶体管N3不导通。当开关SW1为不导通时，晶体管N3的栅极G会耦接一高电位(例如为5伏特)控制信号，使得晶体管N3导通，从而严格保证此时镜射晶体管N2的栅极电压为0而不导通。
图4显示根据本发明另一实施例所述的能耐高压的开关单元400。相较于图3的开关单元300，其差异在于图4的阻挡单元420包括晶体管P2以及电阻R2。晶体管P2耦接于晶体管P1以及输出端OUT之间，且晶体管P2为漏极端可耐高压的高压P型晶体管。而电阻R2耦接于输出端OUT以及晶体管P2的栅极之间。此外，相较于图3的电流镜310，图4的电流镜410还包括镜射晶体管N4，此镜射晶体管N4为漏极端可耐高压的N型高压晶体管。镜射晶体管N4的漏极与源极分别耦接于晶体管P2的栅极以及接地端GND。在图4中，当控制信号Ctrl将开关SW1导通时，镜射晶体管N2的栅极电压以及镜射晶体管N4的栅极电压即为镜射晶体管N1的漏极电压，此时镜射晶体管N1的漏极电压为VDD，而可导通镜射晶体管N2以及镜射晶体管N4。因此，电流镜410可根据来自电流源412的电流I1产生镜射电流I2与I3，其中电流I1与镜射电流I2与I3的比例是由镜射晶体管N4、N2与N1的尺寸（长/宽比）所决定。
当晶体管P1的栅极对源极电压大于晶体管P1的临界电压时（即VGS_P1=(Vin-I2×R1)>∣Vth_P1∣），晶体管P1会被导通。同样地，当晶体管P2的栅极对源极电压大于晶体管P2的临界电压（即VGS_P21=(Vin-I3×R2)>∣Vth_P2∣），晶体管P2会被导通。于是，输入端IN上的输入电压Vin会被传送至输出端OUT，其中输入电压Vin耦接于开关单元400的电压。如先前所描述，开关单元400的输出端OUT耦接于分压器。因此，当开关单元400导通时，开关单元400会经由输出端OUT提供输出电压Vout给后续的分压器，其中输出电压Vout的电压电平会相同于输入电压Vin。藉由提供控制信号Ctrl来导通开关单元400，控制器可得到耦接于开关单元400的电池芯的端点电压。此外，当控制信号Ctrl控制开关SW1为不导通时，镜射晶体管N2和N4的栅极电压即为镜射晶体管N1的漏极电压，此时镜射晶体管N1的漏极电压为0，因此镜射晶体管N2和N4不导通，于是电流镜410无法产生镜射电流I2与I3，于是晶体管P1与P2不会被导通。因此，开关单元400为不导通，而耦接于开关单元400的电池芯的端点电压就不会被传送至后续的分压器。
在图4中，晶体管P1与晶体管P2为背靠背连接（即晶体管P1与P2的漏极分别耦接于输入端IN以及输出端OUT），因此当晶体管P1与晶体管P2为不导通时，可避免电流会流经晶体管P1与P2的寄生PN结（PNjunction）。
在另一实施例中，电流镜410还包括一晶体管N3，晶体管N3的漏极与源极分别耦接镜射晶体管N2及N4的栅极以及接地端GND。当开关SW1为导通时，晶体管N3的栅极G会耦接一低电位(例如为0伏特)控制信号，而使得晶体管N3不导通。当开关SW1为不导通时，晶体管N3的栅极G会耦接一高电位(例如为5伏特)控制信号，使得晶体管N3导通，从而严格保证此时镜射晶体管N2及N4的栅极电压为0而不导通。
在图4中，由于晶体管的通道长度调变效应（又称高阶效应（Earlyeffect））的影响，电池芯的端点电压的变动会导致电流镜410所产生的镜射电流I2与I3会有些许差异。因此可通过降低通道长度调变效应而使镜射电流I2与I3之间的差异降低。
有鉴于此，本发明提供一种可降低通道长度调变效应的开关单元。图5显示根据本发明另一实施例所述的能耐高压的开关单元500。开关单元500包括晶体管P1、电阻R1、阻挡单元520以及迭接电流镜510。迭接电流镜510包括电流源512与514、镜射晶体管N1、N2和N4、晶体管N5、N7和N9以及晶体管N6。其中迭接电流镜510可降低通道长度调变效应的影响，提高晶体管P1的栅极与接地端GND之间的等效阻抗值Rout1，以及提高晶体管P2的栅极与接地端GND之间的等效阻抗值Rout2。如此，可在电池芯的端点电压的有变动时，使镜射电流I2与I3维持在一固定值。在迭接电流镜510中，电流源512与514皆耦接于供应电压VDD，其中电流源512用以提供电流I1而电流源514用以提供电流I4。开关SW1耦接于电流源512以及晶体管N6的漏极之间，而开关SW2耦接于电流源514以及晶体管N5的漏极之间。晶体管N5的源极耦接于接地端GND，且晶体管N5的栅极与漏极耦接于晶体管N6的栅极。晶体管N6的源极耦接于镜射晶体管N1的漏极，且晶体管N6的栅极耦接于晶体管N7与晶体管N9的栅极。镜射晶体管N1的栅极与源极分别耦接于开关SW1以及接地端GND。晶体管N7的漏极与源极分别耦接于晶体管P1的栅极以及镜射晶体管N2的漏极，而晶体管N9的漏极与源极分别耦接于晶体管P2的栅极以及镜射晶体管N4的漏极。镜射晶体管N2的栅极与源极分别耦接于晶体管N1的栅极以及接地端GND，而镜射晶体管N4的栅极与源极分别耦接于晶体管N1的栅极以及接地端GND。其余电性连接关系如图5所示，就不在此赘述。在此实施例中，镜射晶体管N1、N2以及N4为可变通道长度的晶体管，其可增加通道长度，从而降低通道长度调变效应而使镜射电流I2与I3之间的差异降低。此外，开关SW1与SW2同时由控制信号Ctrl所控制。当控制信号Ctrl将开关SW1与SW2同时导通时，迭接电流镜510可根据来自电流源514的电流I4，而产生偏压信号来控制晶体管N6、N7以及N9的栅极。此外，当开关SW1与SW2同时被导通时，镜射晶体管N2与镜射晶体管N4的栅极电压即为晶体管N6的漏极电压，此时晶体管N6的漏极电压为VDD，而可导通镜射晶体管N2与镜射晶体管N4。同时地，迭接电流镜510即可根据来自电流源512的电流I1而产生镜射电流I2与I3，其中电流I1与镜射电流I2与I3的比例是由镜射晶体管N1、N2与N4的尺寸（长/宽比）所决定。
当晶体管P1与P2被导通时，输入端IN上的输入电压Vin会被传送至输出端OUT，其中输入电压Vin耦接于开关单元500的电池芯的端点电压。如先前所描述，开关单元500的输出端OUT耦接于分压器。因此，当开关单元500导通时，开关单元500会经由输出端OUT提供输出电压Vout给后续的分压器，其中输出电压Vout的电压电平会相同于输入电压Vin。藉由提供控制信号Ctrl来导通开关单元500，控制器可得到耦接于开关单元500的电池芯的端点电压。在此实施例中，晶体管P1与P2为漏极端可耐高压的高压P型晶体管，N7与N9为漏极端可耐高压的高压N型晶体管。而镜射晶体管N1、N2及N4，晶体管N5及N6均可以普通电压的N型晶体管实现。
在其它实施例中，迭接电流镜510还包括晶体管N3和N8，晶体管N3和N8与图3和图4的晶体管N3的作用相同，在此不再赘述。
图6显示根据本发明一实施例所述的检测电路600，该检测电路600可为图1的检测电路130或图2的检测电路230的一实施方式。检测电路600包括输入缓冲器（input buffer）610、放大电路620以及模拟对数字转换器（ADC）630。输入缓冲器610包括放大器612与614。放大器612的正输入端耦接于检测电路600的输入端IN1，而放大器612的负输入端耦接于放大器612的输出端。放大器614的正输入端耦接于检测电路600的输入端IN2，而放大器614的负输入端耦接于放大器614的输出端。在此实施例中，由于放大器612与614具有高输入阻抗，所以不会对由分压器所提供的分压信号造成衰减。此外，放大电路620包括可变电阻VR1与VR2、电阻R3与R4、电容C1与C2以及差动放大器622，其中可变电阻VR1与VR2具有相同的电阻值，而电阻R3与R4具有相同的电阻值。可变电阻VR1耦接于差动放大器622的正输入端以及放大器612的输出端之间，而可变电阻VR2耦接于差动放大器622的负输入端以及放大器614的输出端之间。电容C1以及电阻R3耦接于差动放大器622的正输入端以及负输出端之间，用以对来自放大器612的信号进行滤波。电容C2以及电阻R4耦接于差动放大器622的负输入端以及正输出端之间，用以对来自放大器614的信号进行滤波。在放大电路620中，藉由控制可变电阻VR1（VR2）与电阻R3（R4）的比例，可调整放大电路620的增益值。此外，藉由放大电路620，检测电路600的输入端IN1与输入端IN2的电压差会在一共模点上形成差动信号对，并传送至模拟对数字转换器630。接着，模拟对数字转换器630可对差动信号对进行转换，而产生数字信号DAT。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作若干的更动与润饰，因此本发明的保护范围是以本发明的权利要求为准。
Claims (20)
1.一种电池管理系统，适用于一电池组，上述电池组包括以串联方式连接的多个电池芯，包括：
一第一分压器；
多个第一开关单元，每一上述第一开关单元耦接于对应的上述电池芯的阳极与上述第一分压器之间；以及
一检测电路，耦接于上述第一分压器，当一控制信号控制上述多个第一开关单元的一个为导通时，上述第一分压器分压上述第一开关单元所传递的一第一电压差以得到一第一分压信号，并将上述第一分压信号传递至上述检测电路，上述检测电路根据上述第一分压信号检测上述第一电压差，
其中上述第一电压差为被导通的上述第一开关单元对应的上述电池芯的阳极与一接地端之间的电压差。
2.如权利要求1所述的电池管理系统，其中当上述控制讯号控制上述多个第一开关单元的一个为导通时，其余上述第一开关单元均不导通。
3.如权利要求1所述的电池管理系统，其中每一上述第一开关单元包括：
一第一P型晶体管，耦接于对应的上述电池芯的阳极与上述第一分压器之间；
一第一电阻，耦接于对应的上述电池芯的阳极以及上述第一P型晶体管的栅极之间；以及
一电流镜，耦接于上述第一P型晶体管的栅极以及上述第一电阻，用以相应于上述控制信号，而从上述第一电阻汲取出一第一镜射电流，以使上述第一P型晶体管导通。
4.如权利要求3所述的电池管理系统，其中每一上述第一开关单元还包括一阻挡单元，耦接于上述第一分压器与该第一P型晶体管之间，其中上述阻挡单元包括：
一二极管，具有一阳极耦接于上述第一P型晶体管，以及一阴极耦接于上述第一分压器。
5.如权利要求3所述的电池管理系统，其中上述电流镜电路包括：
一电流源；
一第一开关，用以接受上述控制信号，使上述第一开关导通或不导通；
一第一镜射晶体管，耦接于上述第一开关以及上述接地端之间；以及
一第二镜射晶体管，耦接于上述第一P型晶体管的栅极以及上述接地端之间，且上述第二镜射晶体管的栅极耦接于上述第一镜射晶体管的栅极以及上述第一开关，
其中上述第一P型晶体管以及上述第二镜射晶体管为高压晶体管。
6.如权利要求3所述的电池管理系统，其中每一上述第一开关单元还包括一阻挡单元，耦接于上述第一分压器与该第一P型晶体管之间，其中上述阻挡单元包括：
一第二P型晶体管，耦接于上述第一P型晶体管以及上述第一分压器之间；以及
一第二电阻，耦接于上述第一分压器以及上述第二P型晶体管的栅极之间，
其中上述电流镜还耦接于上述第二P型晶体管的栅极，以及相应于上述控制信号，上述电流镜还从上述第二电阻汲取出一第二镜射电流，以使上述第二P型晶体管导通。
7.如权利要求6所述的电池管理系统，其中上述电流镜电路包括：
一第一电流源；
一第一开关，用以接受上述控制信号，使上述第一开关导通或不导通；
一第一N型晶体管，耦接于上述第一开关以及上述接地端之间，上述第一N型晶体管的栅极耦接于上述第一开关；
一第二N型晶体管，耦接于上述第一P型晶体管的栅极，上述第三N型晶体管的栅极耦接于上述第一N型晶体管的栅极；以及
一第三N型晶体管，耦接于上述第二P型晶体管的栅极，上述第三N型晶体管的栅极耦接于上述第一N型晶体管的栅极，
其中上述第一P型晶体管、上述第二P型晶体管、上述第二N型晶体管以及上述第三N型晶体管为高压晶体管。
8.如权利要求7所述的电池管理系统，其中上述电流镜电路还包括：
一第二电流源；
一第二开关，具有一控制端用以接受上述控制信号，使上述第二开关导通或不导通；
一第四N型晶体管，耦接于上述第二开关，上述第四N型晶体管的具有一栅极耦接于上述第一N型晶体管的栅极；
一第一镜射晶体管，耦接于上述第四N型晶体管以及上述接地端之间，上述第一镜射晶体管的具有一栅极耦接于上述第二开关；
一第二镜射晶体管，耦接于上述第二N型晶体管以及上述接地端之间，上述第二镜射晶体管的具有一栅极耦接于上述第一镜射晶体管的栅极；以及
一第三镜射晶体管，耦接于上述第三N型晶体管以及上述接地端之间，上述第三镜射晶体管的具有一栅极耦接于上述第一镜射晶体管的栅极，
其中上述第一镜射晶体管、上述第二镜射晶体管、上述第三镜射晶体管为可变通道长度的晶体管。
9.如权利要求1所述的电池管理系统，其中上述第一分压器包括：
一第一分压电阻，耦接于上述多个第一开关单元以及上述检测电路之间；以及
一第二分压电阻，耦接于上述第一分压电阻以及上述接地端之间。
10.如权利要求1所述的电池管理系统，其中上述检测电路包括：
一输入缓冲器，耦接于上述第一分压器，用以接收上述第一分压信号；
一放大电路，耦接于上述输入缓冲器，用以对上述第一分压信号进行放大以及滤波；以及
一模拟对数字转换器，耦接于上述放大单元，用以将上述第一分压信号转换成一数字信号。
11.如权利要求1所述的电池管理系统，还包括：
一第二分压器，耦接于上述检测电路；以及
多个第二开关单元，每一上述第二开关单元耦接于对应的上述电池芯的阴极与上述第二分压器之间，
其中当上述控制信号控制上述多个第二开关单元的一个为导通时，上述第二分压器分压上述第二开关单元所传递的一第二电压差以得到一第二分压信号，并将上述第二分压信号传递至上述检测电路，上述检测电路根据上述第二分压信号检测上述第二电压差，
其中上述第二电压差为被导通的上述第二开关单元对应的上述电池芯的阴极与一接地端之间的电压差。
12.如权利要求11所述的电池管理系统，其中上述检测电路还根据上述第一电压差以及上述第二电压差而得到对应于上述被导通的上述第一开关单元的上述电池芯的阳极与阴极之间的电压差。
13.一种电池管理系统，适用于一电池组，上述电池组包括以串联方式连接的多个电池芯，包括：
一第一开关单元，耦接于上述电池组的一第一电池芯的阳极，且上述第一开关单元包括：
一第一P型晶体管，耦接于上述第一电池芯的阳极；
一第一电阻，耦接于上述第一电池芯的阳极以及上述第一P型晶体管的栅极之间；以及
一电流镜，耦接于上述第一P型晶体管的栅极以及上述第一电阻，用以相应于一控制信号，而从上述第一电阻汲取出一第一镜射电流，以使上述第一P型晶体管导通；以及
一检测电路，耦接于上述第一开关单元，当上述控制信号控制上述第一P型晶体管导通时，上述检测电路经由上述第一开关单元而得到上述第一电池芯的阳极与一接地端之间的一第一电压差。
14.如权利要求13所述的电池管理系统，其中上述第一开关单元还包括一阻挡单元，耦接于上述第一P型晶体管与上述检测电路之间，上述阻挡单元包括：
一二极管，具有一阳极耦接于上述第一P型晶体管，以及一阴极耦接于上述检测电路。
15.如权利要求13所述的电池管理系统，其中上述电流镜电路包括：
一电流源；
一第一开关，用以接受上述控制信号，使上述第一开关导通或不导通；
一第一镜射晶体管，耦接于上述第一开关以及上述接地端之间；
一第二镜射晶体管，耦接于上述第一P型晶体管的栅极以及上述接地端之间，且上述第二镜射晶体管的栅极耦接于上述第一镜射晶体管的栅极以及上述第一开关，
其中上述第一P型晶体管以及上述第二镜射晶体管为高压晶体管。
16.如权利要求13所述的电池管理系统，其中上述第一开关单元还包括一阻挡单元，耦接于上述第一P型晶体管与上述检测电路之间，上述阻挡单元包括：
一第二P型晶体管，耦接于上述第一P型晶体管以及上述检测电路之间；以及
一第二电阻，耦接于上述检测电路以及上述第二P型晶体管的栅极之间，
其中上述电流镜还耦接于上述第二P型晶体管的栅极，以及相应于上述控制信号，上述电流镜还从上述第二电阻汲取出一第二镜射电流，以使上述第二P型晶体管导通。
17.如权利要求16所述的电池管理系统，其中上述电流镜电路包括：
一第一电流源；
一第一开关，用以接受上述控制信号，使上述第一开关导通或不导通；
一第一N型晶体管，耦接于上述第一开关以及上述接地端之间，上述第一N型晶体管的栅极耦接于上述第一开关；
一第二N型晶体管，耦接于上述第一P型晶体管的栅极，上述第二N型晶体管的栅极耦接于上述第一N型晶体管的栅极；以及
一第三N型晶体管，耦接于上述第二P型晶体管的栅极，上述第三N型晶体管的栅极耦接于上述第一N型晶体管的栅极，
其中上述第一P型晶体管、上述第二P型晶体管、上述第二N型晶体管以及上述第三N型晶体管为高压晶体管。
18.如权利要求17所述的电池管理系统，其中上述电流镜电路还包括：
一第二电流源；
一第二开关，具有一控制端用以接受上述控制信号，使上述第二开关导通或不导通；
一第四N型晶体管，耦接于上述第二开关，上述第四N型晶体管的具有一栅极耦接于上述第一N型晶体管的栅极；
一第一镜射晶体管，耦接于上述第四N型晶体管以及上述接地端之间，上述第一镜射晶体管的具有一栅极耦接于上述第二开关；
一第二镜射晶体管，耦接于上述第二N型晶体管以及上述接地端之间，上述第二镜射晶体管的具有一栅极耦接于上述第一镜射晶体管的栅极；以及
一第三镜射晶体管，耦接于上述第三N型晶体管以及上述接地端之间，上述第三镜射晶体管的具有一栅极耦接于上述第一镜射晶体管的栅极，
其中上述第一镜射晶体管、上述第二镜射晶体管、上述第三镜射晶体管为可变通道长度的晶体管。
19.如权利要求13所述的电池管理系统，还包括：
一第一分压器，耦接于上述第一开关单元以及上述检测电路之间，包括：
一第一分压电阻，耦接于上述检测电路以及上述第一P型晶体管之间；以及
一第二分压电阻，耦接于上述第一分压电阻以及上述接地端之间。
20.如权利要求13所述的电池管理系统，其中上述检测电路包括：
一输入缓冲器，耦接于上述第一分压器，用以接收一分压信号；
一放大电路，耦接于上述输入缓冲器，用以对上述分压信号进行放大以及滤波；以及
一模拟对数字转换器，耦接于上述放大单元，用以将上述分压信号转换成一数字信号。
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