CN104009515A - 控制流经分支的分支电流的电流控制电路及电流控制方法 - Google Patents

控制流经分支的分支电流的电流控制电路及电流控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种控制流经一分支的分支电流的电流控制电路。所述分支耦接于一第一主开关。所述电流控制电路包含一感测组件、一第一辅助开关以及一控制单元。所述感测组件耦接于所述分支,用于感测所述分支电流以产生一感测结果。所述第一辅助开关并联耦接于所述第一主开关。所述控制单元耦接于所述感测组件以及所述第一辅助开关,其中当所述第一主开关导通时,所述控制单元产生一第一开关控制信号至所述第一辅助开关,以及根据所述感测结果来调整所述第一开关控制信号的责任周期,以调整所述分支电流。本发明同时公开了一种控制流经一分支的分支电流的电流控制方法。

Description

控制流经分支的分支电流的电流控制电路及电流控制方法
技术领域
本发明涉及分支电流调整技术领域,更具体的涉及一种用于控制流经耦接于主开关的分支的分支电流的电流控制电路及其相关的电流控制方法。
背景技术
为了提供具有高电能的电池系统,可并联多个电池分支来组成上述电池系统,其中每一电池分支可包含彼此串接的多个电池(或电池模块)。举例来说,可并联10个电池分支(或电池串),且每一个电池分支皆允许66安培的电流通过,从而可以组成总供应/接收电流为660安培的电池系统。然而,当总供应/接收电流并未平均分配于这10个电池分支时,会损坏电池系统。举例来说,若其中9个电池分支的放电电流均为60安培,则剩余的一个电池分支所流经的电流会是120安培,如此将会造成这个电池分支的电芯过热,甚至减少电池寿命。
因此,需要一种创新的电流控制架构来解决上述问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的之一在于提供一种用于控制流经耦接于主开关的分支的分支电流的电流控制电路及其相关的电流控制方法以解决上述问题。
为实现上述目的,本发明提供了一种控制流经一分支的分支电流的电流控制电路。所述分支耦接于一第一主开关。所述电流控制电路包括一感测组件、一第一辅助开关以及一控制单元。所述感测组件耦接于所述分支,用于感测所述分支电流以产生一感测结果。所述第一辅助开关并联耦接于所述第一主开关。所述控制单元耦接于所述感测组件以及所述第一辅助开关,其中当所述第一主开关导通时,所述控制单元产生一第一开关控制信号以控制所述第一辅助开关,并根据所述感测结果调整所述第一开关控制信号的一责任周期,以调整所述分支电流。
相应的,本发明还提供了一种用于控制流经一分支的分支电流的电流控制方法。所述分支耦接于一第一主开关。所述电流控制方法包括下列步骤:感测所述分支电流以产生一感测结果;将一第一辅助开关并联耦接于所述第一主开关;以及当所述第一主开关导通时,产生一第一开关控制信号以控制所述第一辅助开关,以及根据所述感测结果调整所述第一开关控制信号的责任周期,以调整所述分支电流。
通过以下的描述并结合附图,本发明将变得更加清晰,这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1为本发明用于控制流经一分支的分支电流的电流控制电路一实施例的示意图。
图2为图1所示的多个开关控制信号一实施例的信号时序图。
图3为本发明用于控制流经一分支的分支电流的电流控制电路另一实施例的示意图。
图4为图3所示的多个开关控制信号一实施例的信号时序图。
图5为图3所示的电池系统的等效电路的示意图。
图6为本发明用于控制流经一分支的分支电流的电流控制方法一实施例的流程图。
【符号说明】
100、300_1、300_2、300_n分支
102、302电流控制电路
104、304电池系统
112、312控制单元
602、604、606、608、610、612、614步骤
B1、B2、Bm、B11、B12、B1m、B21、B22、B2m、Bn1、Bn2、Bnm电池单元
I、I1、I2、In分支电流
CA、CB、CCA1、CCAn、CDA1、CDAn、CCB1、CCBn、CDB1、CDBn开关控制信号
DR、DR1、DRn感测结果
PAK+、PAK-端点
VB电压
RSEN、RSEN1、RSEN2、RSENn感测组件
Req、Req_A、Req_B、Req1、Req2、Reqn等效电阻
SA、SCA1、SCA2、SCAn、SDA1、SDA2、SDAn主开关
SB、SCB1、SCB2、SCBn、SDB1、SDB2、SDBn辅助开关
f(D)、f(D1)、f(D2)、f(Dn)等效电阻函数
D责任周期
RAON、RBON、RSCA1、RSCA2、RSCAn、RSDA1、RSDA2、RSDAn导通电阻
RSCB1、RSCB2、RSCBn、RSDB1、RSDB2、RSDBn可变电阻
GCA1、GCA2、GCAn、GDA1、GDA2、GDAn、GCB1、GCB2、GCBn、GDB1、GDB2、GDBn控制端
NP11、NP21、NPn1、NQ11、NQ21、NQn1、NR11、NR21、NRn1、NS11、NS21、NSn1第一连接端
NP12、NP22、NPn2、NQ12、NQ22、NQn2、NR12、NR22、NRn2、NS12、NS22、NSn2第二连接端
DCA1、DCA2、DCAn、DDA1、DDA2、DDAn、DCB1、DCB2、DCBn、DDB1、DDB2、DDBn体二极管
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例,附图中类似的元件标号代表类似的元件。需注意的是,在权利要求书及说明书中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域的技术人员应可理解,制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书并不以名称的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的「包括」为一开放式的用语,故应解释成「包含但不限定于」。此外,「耦接」一词在本发明中指包含任何直接及间接的电气连接手段。因此,若文中描述一第一装置耦接于一第二装置,则代表第一装置可直接电气连接于第二装置,或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。
为了平衡电路系统中流经多个分支电路(branch circuit)的多个分支电流,本发明所提出的电流控制机制(current steering mechanism)藉由调整开关控制信号的责任周期(duty cycle)(例如,运用脉冲宽度调变(pulse-width modulation,PWM)技术)来调整分支电路所对应的等效电阻,进而调整/调节相对应的分支电流,以达成平衡电路系统的目的。更具体地说,可将一辅助开关并联耦接于用来控制分支电路的导通状态的一主开关,并且根据流经分支电路的分支电流来调整辅助开关的开关控制信号的责任周期,如此一来,便可调整彼此并联的主开关与辅助开关的等效电阻。为了进一步了解本发明的技术特征,以下以将本发明的技术方案应用于电池系统中为例进行说明。
请参阅第1图,为本发明一电池系统中用于控制流经一分支的分支电流的电流控制电路(current steering circuit)一实施例的示意图。于此实施例中,电池系统104包含一分支100、一主开关S-A(即第一主开关)以及一电流控制电路102,其中电流控制电路102用于控制流经分支100的分支电流I。分支100包含有(但不限于)彼此串接的多个电池单元(battery unit)B1~Bm,其中多个电池单元B1~Bm中的每一电池单元可以是电池芯(battery cell)(单一电池)、电池区块(battery block)(包含彼此并联的多个电池)、电池模块(battery module)(包含彼此串联的多个电池区块)或电池组(battery pack)(包含串联与并联的多个电池)。另外,多个电池单元B1~Bm可自端点PAK+(例如,一高压侧(highside terminal))与端点PAK-(例如,一低压侧(low side terminal))来提供一外接电子装置(未显示于第1图中)所需的电源,或可由端点PAK+与端点PAK-来接收充电电源。于一设计变化中,分支100也可以只包含单一电池单元。
电流控制电路102包含(但不限于)一感测组件RSEN(于此实施例中,感测组件RSEN为一电阻),一辅助开关SB(即第一辅助开关)以及一控制单元112。感测组件RSEN耦接于电池单元Bm与主开关SA之间,用于感测分支电流I从而产生一感测结果DR。辅助开关SB与主开关SA并联于感测组件RSEN与端点PAK-之间。另外,控制单元112耦接于感测组件RSEN与辅助开关SB,控制单元112可用来控制主开关SA与辅助开关SB的导通状态,举例来说,控制单元112可产生一开关控制信号CA以控制主开关SA的导通状态,其中当主开关SA导通时,控制单元112还可产生一开关控制信号CB(即第一开关控制信号)以控制辅助开关SB,以及根据感测结果DR来调整开关控制信号CB的责任周期,以调整分支电流I。
请结合第1图来参阅第2图,第2图为第1图所示的多个开关控制信号CA与CB一实施例的信号时序图。于此实施例中,开关控制信号CA可处于一特定准位(例如,高准位)以维持主开关SA的导通,而开关控制信号CB可具有一责任周期D以控制辅助开关SB于导通状态和关断状态之间交替切换。在开关控制信号CB的完整信号周期(full period)(亦即,单一周期)中,辅助开关SB的等效电阻Req_B可由等效电阻函数f(D)来表示:
Req_B=f(D)=VB/((VB/RBON)×D)=RBON/D
其中电压VB为辅助开关SB在导通期间的跨压、电阻RBON为辅助开关SB的导通电阻(turn-on resistance),表示式(VB/RBON)×D则可代表辅助开关SB在完整信号周期中的等效电流。
由上述等效电阻函数f(D)可知,辅助开关SB的等效电阻Req_B会随着开关控制信号CB的责任周期D而改变。另外,在开关控制信号CB的完整信号周期中,由于主开关SA维持在导通状态(亦即,开关控制信号CA的责任周期为100%),因此,主开关SA的等效电阻Req_A即是主开关SA的导通电阻RAON。分支100所对应的导通路径的等效电阻Req便可由下式来表示:
Req=(RAON×RBON)/(D×RAON+RBON)
由上可知,藉由调整开关控制信号CB的责任周期D,便可调整等效电阻Req,进而达成调整/调节分支电流I的目的。于此实施例中,控制单元112可接收感测结果DR,并根据感测结果DR来调整开关控制信号CB的责任周期D。举例来说,当感测结果DR指示出分支电流I过高时(例如,大于一预定电流值),控制单元112便可减少责任周期D来增加等效电阻Req的电阻值,进而降低分支电流I。于另一例子中,当感测结果DR指示出分支电流I过低时(例如,小于一预定电流值),控制单元112可增加责任周期D来降低等效电阻Req的电阻值,进而增加分支电流I。
请注意,以上实施例仅用于说明本发明,并不能用来作为本发明的限制。举例来说,第1图所示的感测组件RSEN也可以耦接于主开关SA与端点PAK-之间,而主开关SA与辅助开关SB则可直接耦接于分支100(亦即,耦接于电池Bm与感测组件RSEN之间)。换言之,只要感测组件RSEN耦接于分支100以感测分支电流I,和/或主开关SA耦接于分支100以选择性地给分支电流I提供一电流导通路径,其余适当的设计变化均是可行的。另外,分支电流I除了自端点PAK+流入(亦即,电池系统104处于充电模式,主开关SA与辅助开关SB可视为用来控制充电操作的充电开关)之外,分支电流I也可以自端点PAK+流出(亦即,电池系统104处于放电模式,主开关SA与辅助开关SB可视为用来控制放电操作的放电开关)。再者,并联于主开关SA的辅助开关的个数不限于一个,且第2图所示的开关控制信号CA的责任周期也不限定为100%。只要能藉由调整责任周期来达成调节分支电流的目的,这些设计上的变化均隶属本发明的范畴。
本发明的技术方案还可应用于具有耦接于多个主开关的一分支的电路系统。请参阅第3图,其为本发明一电池系统中用于控制流经一分支的分支电流的电流控制电路另一实施例的示意图。于此实施例中,电池系统304包含多个分支300_1~300_n、多个主开关SCA1~SCAn、多个主开关SDA1~SDAn以及一电流控制电路302,其中每一主开关均可由金氧半场效晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)来实现,电流控制电路302可用于控制分别流经多个分支300_1~300_n的多个分支电流I1~In。多个分支300_1~300_n分别包含彼此串接的多个电池单元B11~B1m、B21~B2m、…、Bn1~Bnm,其中每一分支的多个电池单元均可自端点PAK+与端点PAK-来提供一外接电子装置(未显示于第3图中)所需的电源,或可由端点PAK+与端点PAK-来接收充电电源。
由第3图可知,每一主开关均具有一控制端、一第一连接端以及一第二连接端。更具体地说,多个主开关SCA1~SCAn具有多个控制端GCA1~GCAn、多个第一连接端NP11~NPn1以及多个第二连接端NP12~NPn2;多个主开关SDA1~SDAn具有多个控制端GDA1~GDAn、多个第一连接端NQ11~NQn1以及多个第二连接端NQ12~NQn2,其中多个第一连接端NQ11~NQn1均耦接于端点PAK-,多个第二连接端NQ12~NQn2分别耦接于多个第二连接端NP12~NPn2。另外,多个主开关SCA1~SCAn还具有多个体二极管(body diode)DCA1~DCA1n,多个主开关SDA1~SDAn还具有多个体二极管DDA1~DDAn,其中多个体二极管DCA1~DCA1n分别以相反方向来耦接于多个体二极管DDA1~DDAn
电流控制电路302包含(但不限于)多个感测组件RSEN1~RSENn,多个辅助开关SCB1~SCBn、多个辅助开关SDB1~SDB1n以及一控制单元312。多个感测组件RSEN1~RSENn分别耦接于多个电池单元B1m~Bnm(亦即,分别耦接于多个分支300_1~300_n),并分别耦接于多个第一连接端NP11~NPn1。每一辅助开关均可由金氧半场效晶体管来实现,并具有一控制端、一第一连接端以及一第二连接端。更具体地说,多个辅助开关SCB1~SCBn具有多个控制端GCB1~GCBn、多个第一连接端NR11~NRn1以及多个第二连接端NR12~NRn2,其中多个第一连接端NR11~NRn1分别耦接于多个第一连接端NP11~NPn1,以及多个第二连接端NR12~NRn2分别耦接于多个第二连接端NP12~NPn2。也就是说,多个辅助开关SCB1~SCBn分别并联耦接于多个主开关SCA1~SCAn。多个辅助开关SDB1~SDB1n具有多个控制端GDB1~GDBn、多个第一连接端NS11~NSn1以及多个第二连接端NS12~NSn2,其中多个第一连接端NS11~NSn1分别耦接于多个第一连接端NQ11~NQn1,以及多个第二连接端NS12~NSn2分别耦接于多个第二连接端NQ12~NQn2。也就是说,多个辅助开关SDB1~SDB1n分别并联耦接于多个主开关SDA1~SDAn。另外,多个第二连接端NS12~NSn2分别耦接于第二多个连接端NR12~NRn2。多个辅助开关SCB1~SCBn还具有多个体二极管DCB1~DCBn,且多个辅助开关SDB1~SDB1n还具有多个体二极管DDB1~DDBn,其中多个体二极管DCB1~DCBn分别以相反方向来耦接于多个体二极管DDB1~DDBn
多个感测组件RSEN1~RSENn可分别用于感测多个分支电流I1~In,以产生相对应的多个感测结果DR1~DRn至控制单元312。控制单元312耦接于多个感测组件RSEN1~RSENn、多个主开关SCA1~SCAn、多个主开关SDA1~SDAn、多个辅助开关SCB1~SCBn以及多个辅助开关SDB1~SDB1n。控制单元312可产生多个开关控制信号CCA1~CCAn、CDA1~CDAn、CCB1~CCBn以及CDB1~CDBn,以控制多个主开关SCA1~SCAn、多个主开关SDA1~SDAn、多个辅助开关SCB1~SCBn以及多个辅助开关SDB1~SDB1n的导通状态。
请注意,在第3图所示的电池系统304中,每一分支所对应的感测组件均可用来作为第1图所示的感测组件RSEN,每一分支所对应的主开关与相对应的辅助开关均可分别用来作为第1图所示的主开关SA与辅助开关SB。更具体地说,可将多个主开关SCA1~SCAn与相对应的多个辅助开关SCB1~SCBn视为多个充电开关,其可用来控制电池系统304的充电操作,此外,可将多个主开关SDA1~SDAn与相对应的多个辅助开关SDB1~SDB1n视为多个放电开关,其可用来控制电池系统304的放电操作。进一步的说明如下。
请结合第3图来参阅第4图与第5图。第4图为第3图所示的多个开关控制信号一实施例的信号时序图,第5图为第3图所示的电池系统304的等效电路一实施例的示意图。为求说明简洁,第4图仅绘示多个分支300_1、300_2与300_n相关的开关控制信号的信号时序,而第5图仅绘示多个分支300_1、300_2与300_n相关的等效电路。于此实施例中,电池系统304可操作于充电模式,因此,控制单元312可导通多个充电开关与放电开关,更具体地说,多个开关控制信号CCA1~CCAn与多个开关控制信号CDA1~CDAn可处于一特定准位(例如,高准位)以维持相对应的多个主开关SCA1~SCAn(亦即,充电开关)与多个主开关SDA1~SDAn(亦即,放电开关)的导通(如第4图所示),其中多个主开关SCA1~SCAn可分别以多个导通电阻RSCA1~RSCAn来表示,以及多个主开关SDA1~SDAn可分别以多个导通电阻RSDA1~RSDAn来表示(如第5图所示)。
另外,控制单元312也可产生多个开关控制信号CCB1~CCBn与CDB1~CDBn来导通多个辅助开关SCB1~SCBn(亦即,充电开关)与多个辅助开关SDB1~SDBn(亦即,放电开关),其中在每一分支的主开关(例如,分支300_1的主开关SCA1SDA1)导通时,控制单元312可根据相对应的感测结果(例如,感测结果DR1)来调整相对应的辅助开关的开关控制信号(例如,辅助开关SCB1/SDB1的开关控制信号CCB1/CDB1)的责任周期,因此,多个辅助开关SCB1~SCBn可分别以多个可变电阻RSCB1~RSCBn来表示之,而多个辅助开关SDB1~SDBn可分别以多个可变电阻RSDB1~RSDBn来表示之(如第5图所示)。另外,为求说明简洁,每一分支所对应的多个辅助开关的多个开关控制信号可具有相同的责任周期(如第4图所示)。
于此实施例中,假设分支电流I1与一平均分支电流值(例如,将多个分支电流I1~In的总和除以多个分支300_1~300_n的个数)之间的差距小于一预定值,因此,感测结果DR1指示出分支电流I1大致等于所述平均分支电流值,控制单元312便不会对开关控制信号CCB1/CDB的一默认责任周期(亦即,第4图所示的责任周期D1)进行调整。另外,假设分支电流I2大于一第一预定电流值(例如,所述平均分支电流值加上所述预定值),因此,感测结果DR2指示出分支电流I2过高,控制单元312便可减少开关控制信号CCB2/CDB2的责任周期(亦即,第4图所示的责任周期D2),以减少分支电流I2。再者,假设分支电流In小于一第二预定电流值(例如,所述平均分支电流值减去所述预定值)。因此,感测结果DRn指示出分支电流In过低,控制单元312便可增加开关控制信号CCBn/CDBn的责任周期(亦即,第4图所示的责任周期Dn),以增加分支电流In。
相似地,辅助开关SCB1/SDB1的等效电阻Req1、辅助开关SCB2/SDB2的等效电阻Req2以及辅助开关SCBn/SDBn的等效电阻Reqn可分别由等效电阻函数f(D1)、f(D2)与f(Dn)来表示:
Req1=f(D1)=RON/D1=RSCB1=RSDB1
Req2=f(D2)=RON/D2=RSCB2=RSDB2
Reqn=f(Dn)=RON/Dn=RSCBn=RSDBn
值得注意的是,为求简洁起见,在此假设每一辅助开关的导通电阻均为电阻RON。因此,便可得到每一分支所提供的充电路径的等效电阻,举例来说,分支300_1所对应的等效电阻可表示为:
(RSCA1×RON)/(D×RSCA1+RON)+(RSDA1×RON)/(D×RDCA1+RON)
由上可知,可通过增加责任周期(等效电阻值减少)来增加分支电流,以及可通过减少责任周期(等效电阻值增加)来减少分支电流。
以上描述仅用于说明本发明,并非用来作为本发明的限制。举例来说,也可以藉由调整开关控制信号CCB1与开关控制信号CCB1的其中之一来调整分支300_1所对应的等效电阻。于另一例子中,每一分支所对应的多个辅助开关的多个开关控制信号也可以具有不同的责任周期。简言之,只要是通过调整开关控制信号的责任周期来调整/调节分支电流,均属于本发明的保护范围。
另外,在电池系统304充电饱和(或分支电流到达一特定电流值)时,控制单元312可将各分支的充电开关关断并维持放电开关导通(例如,准备放电操作)。本领域的技术人员应可了解将本发明所提供的电流控制机制应用于放电模式时操作细节相似于应用于充电模式时的操作细节,故关于放电模式的电流控制机制的操作细节在此不再赘述。
值得注意的是,由于辅助开关在进行切换时,辅助开关所并联的主开关处于导通状态,因此,辅助开关的切换可视为零电压切换(zero-voltage switching,ZVS),故而几乎不会产生切换损耗。另外,由于责任周期的调整可为连续性的调整,因此,彼此并联的主开关与辅助开关的等效电路可为具有高精度的可变电阻。如此一来,可对每一分支电流进行微调,以准确地平衡电路系统中的分支电流。再者,当侦测出电路系统中一分支出现异常时(例如,发生过电流(overcurrent)情形),本发明所提供的电流控制机制可禁用/停用出现异常的分支(或将其替换之)并持续监控/平衡电路系统中的其他分支。换言之,无需停用整个电路系统。
请参阅第6图,其为本发明用于控制流经一分支的分支电流的电流控制方法一实施例的流程图,其中分支耦接于一主开关。上述方法可应用于第1图所示的电流控制电路102和/或第3图所示的电流控制电路302,并可简单归纳如下。
步骤602:开始。
步骤604:将一辅助开关并联耦接于主开关。
步骤606:感测流经分支的分支电流以产生一感测结果。
步骤608:根据感测结果来判断是否要调整分支电流,若判断出需要减少分支电流,执行步骤610,若判断出需要增加分支电流,执行步骤612,若不需要调整分支电流,执行步骤614。
步骤610:减少辅助开关的开关控制信号的责任周期,以减少分支电流。
步骤612:增加辅助开关之开关控制信号的责任周期,以增加分支电流。
步骤614:结束。
由于本领域技术人员阅读第1图~第5图的相关说明之后,应可清楚的了解第6图所示的每一步骤的操作细节,故进一步的说明在此便不再赘述。
综上所述,本发明所提供的电流控制机制具有低切换损耗与模块化电路的特性,并可准确地调节电路系统中的分支电流,以维持电路系统的电流平衡。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述,但本发明并不局限于以上揭示的实施例,而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (11)

1.一种用于控制流经一分支的分支电流的电流控制电路,其特征在于,所述分支耦接于一第一主开关,所述电流控制电路包括:
一感测组件,耦接于所述分支,用于感测所述分支电流以产生一感测结果;
一第一辅助开关,并联耦接于所述第一主开关;以及
一控制单元,耦接于所述感测组件以及所述第一辅助开关,当所述第一主开关导通时,所述控制单元产生一第一开关控制信号以控制所述第一辅助开关,所述控制单元根据所述感测结果调整所述第一开关控制信号的责任周期以调整所述分支电流。
2.如权利要求1所述的电流控制电路,其特征在于,当所述感测结果指示所述分支电流大于一预定电流值时,所述控制单元减少所述第一开关控制信号的所述责任周期。
3.如权利要求1所述的电流控制电路,其特征在于,当所述感测结果指示所述分支电流小于一预定电流值时,所述控制单元增加所述第一开关控制信号的所述责任周期。
4.如权利要求1所述的电流控制电路,其特征在于,所述第一主开关还串联耦接于一第二主开关,所述电流控制电路还包括:
一第二辅助开关,并联耦接于所述第二主开关;
当所述第一主开关以及所述第二主开关导通时,所述控制单元产生一第二开关控制信号以控制所述第二辅助开关,所述控制单元根据所述感测结果调整所述第一开关控制信号和/或所述第二开关控制信号的责任周期以调整所述分支电流。
5.如权利要求4所述的电流控制电路,其特征在于,当所述感测结果指示所述分支电流大于一预定电流值时,所述控制单元减少所述第一开关控制信号和/或所述第二开关控制信号的所述责任周期。
6.如权利要求4所述的电流控制电路,其特征在于,当所述感测结果指示所述分支电流小于一预定电流值时,所述控制单元增加所述第一开关控制信号和/或所述第二开关控制信号的所述责任周期。
7.如权利要求4所述的电流控制电路,其特征在于,所述第一开关控制信号与所述第二开关控制信号具有由所述控制单元所设定的相同的责任周期。
8.如权利要求4所述的电流控制电路,其特征在于,所述第一主开关与所述第一辅助开关均为充电开关,所述第二主开关与所述第二辅助开关均为放电开关。
9.如权利要求1所述的电流控制电路,其特征在于,所述分支包含至少一电池单元。
10.一种用于控制流经一分支的分支电流的电流控制方法,其特征在于,所述分支耦接于一第一主开关,所述电流控制方法包括:
感测所述分支电流以产生一感测结果;
将一第一辅助开关并联耦接于所述第一主开关;
当所述第一主开关导通时,产生一第一开关控制信号以控制所述第一辅助开关,并根据所述感测结果调整所述第一开关控制信号的责任周期以调整所述分支电流;
当所述感测结果指示所述分支电流大于一预定电流值时,根据所述感测结果调整所述第一开关控制信号的所述责任周期的步骤具体为:减少所述第一开关控制信号的所述责任周期;以及
当所述感测结果指示所述分支电流小于一预定电流值时,根据所述感测结果调整所述第一开关控制信号的所述责任周期的步骤具体为:增加所述第一开关控制信号的所述责任周期。
11.如权利要求10所述的电流控制方法,其特征在于,所述第一主开关还串联耦接于一第二主开关,所述电流控制方法还包括:
将一第二辅助开关并联耦接于所述第二主开关;
当所述第一主开关以及所述第二主开关导通时,产生一第二开关控制信号以控制所述第二辅助开关,并根据所述感测结果调整所述第一开关控制信号和/或所述第二开关控制信号的所述责任周期以调整所述分支电流;
当所述感测结果指示所述分支电流大于一预定电流值时,根据所述感测结果调整所述第一开关控制信号和/或所述第二开关控制信号的所述责任周期的步骤具体为:减少所述第一开关控制信号和/或所述第二开关控制信号的所述责任周期;以及
当所述感测结果指示所述分支电流小于一预定电流值时,根据所述感测结果调整所述第一开关控制信号和/或所述第二开关控制信号的所述责任周期的步骤具体为:增加所述第一开关控制信号和/或所述第二开关控制信号的所述责任周期。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9153973B2 (en) * 2011-06-13 2015-10-06 Mehmet Kadri Nalbant Active cell balancing
US9118188B2 (en) * 2012-12-17 2015-08-25 Intel Corporation Wireless charging system
US9281696B2 (en) * 2013-02-27 2016-03-08 Fu-Sheng Tsai Current steering circuit and current steering method for controlling branch current flowing through branch
US10345348B2 (en) 2014-11-04 2019-07-09 Stmicroelectronics S.R.L. Detection circuit for an active discharge circuit of an X-capacitor, related active discharge circuit, integrated circuit and method
KR102487237B1 (ko) 2015-08-07 2023-01-10 삼성전자주식회사 배터리 전압 트래킹을 이용한 충전 제어 회로와 이를 포함하는 장치
KR102511224B1 (ko) * 2015-11-05 2023-03-17 삼성전자주식회사 배터리 전류량을 측정하는 퓨얼 게이지 시스템 및 이를 포함하는 휴대용 전자장치
US10862318B2 (en) * 2016-01-27 2020-12-08 The University Of Toledo Bilevel equalizer for battery cell charge management
DK179053B1 (en) * 2016-04-16 2017-09-18 Lithium Balance As Cell balancing method and system
CN106533228B (zh) * 2016-12-01 2019-08-13 阳光电源股份有限公司 五电平逆变电路的pwm控制方法、控制电路以及逆变器
KR102526863B1 (ko) * 2017-01-25 2023-04-28 유씨에이피 파워, 인코포레이티드 커패시터 모듈 밸런싱 및 유지 보수를 위한 시스템 및 방법
CN109103953B (zh) * 2018-08-23 2021-07-20 广州市香港科大霍英东研究院 一种电池组主动均衡控制方法、系统及装置
CN110429681A (zh) * 2019-08-08 2019-11-08 深圳市驰普科达科技有限公司 电池管理控制系统、方法、装置及电子产品
DE102021111027A1 (de) * 2021-04-29 2022-11-03 Continental Automotive Gmbh Bordnetz, insb. für ein Kraftfahrzeug

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1987711A (zh) * 2005-12-21 2007-06-27 松下电器产业株式会社 电源电路
CN102447292A (zh) * 2012-01-09 2012-05-09 张从峰 电池/电容组均流控制电路

Family Cites Families (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5498950A (en) * 1994-04-29 1996-03-12 Delco Electronics Corp. Battery monitoring, charging and balancing apparatus
JPH07335266A (ja) * 1994-06-08 1995-12-22 Nissan Motor Co Ltd 組電池及びその充電装置
JP3563538B2 (ja) * 1996-08-05 2004-09-08 本田技研工業株式会社 蓄電装置
US5804944A (en) * 1997-04-07 1998-09-08 Motorola, Inc. Battery protection system and process for charging a battery
FR2805934B1 (fr) * 2000-03-01 2002-07-26 Agence Spatiale Europeenne Procede et dispositif d'equilibrage des charges d'une pluralite de cellules de batteries montees en serie
JP2002156422A (ja) * 2000-11-17 2002-05-31 Advantest Corp 半導体試験装置
JP3630303B2 (ja) * 2000-11-21 2005-03-16 長野日本無線株式会社 蓄電素子の電圧均等化装置
US6642693B2 (en) * 2000-11-21 2003-11-04 Nagano Japan Radio Co., Ltd. Voltage equalizing apparatus for battery devices
AU2003900633A0 (en) * 2003-02-13 2003-02-27 Energy Storage Systems Pty Ltd A resistive balance for an energy storage device
EP1631200A1 (de) * 2003-06-11 2006-03-08 Synthes AG Chur Knochenklammer
JP2005045985A (ja) * 2003-07-25 2005-02-17 Yazaki Corp バックアップ電源供給装置およびバックアップ電源供給方法
JP4088838B2 (ja) * 2004-04-22 2008-05-21 富士電機システムズ株式会社 電池の充放電制御方式
JP4130186B2 (ja) * 2004-11-12 2008-08-06 三洋電機株式会社 パック電池
EP1696571A1 (en) * 2005-02-28 2006-08-30 Matsushita Electric Works, Ltd. Battery-operated equipment
US7683577B2 (en) * 2005-03-07 2010-03-23 O2Micro International Limited Battery state monitoring circuitry with low power consumption during a stand-by-state of a battery pack
JP4333695B2 (ja) 2005-09-14 2009-09-16 富士電機システムズ株式会社 電池の充放電スイッチ方式
KR101124803B1 (ko) * 2006-06-15 2012-03-23 한국과학기술원 전하 균일 장치 및 방법
KR100778414B1 (ko) * 2006-10-12 2007-11-22 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법
CA2873314C (en) * 2007-01-12 2018-02-27 Koehler-Bright Star, Inc. Battery pack for miner's cap lamp with charging and discharging control module
JP2008206259A (ja) * 2007-02-19 2008-09-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 充電システム、充電装置、及び電池パック
JP5535656B2 (ja) * 2007-03-02 2014-07-02 アナログ・デバイシズ・インコーポレーテッド バッテリ監視のための方法および装置
JP2008295184A (ja) 2007-05-24 2008-12-04 Suzuki Motor Corp 充電装置
JP5459946B2 (ja) * 2007-09-28 2014-04-02 株式会社日立製作所 車両用直流電源装置
JP5127383B2 (ja) * 2007-09-28 2013-01-23 株式会社日立製作所 電池用集積回路および該電池用集積回路を使用した車両用電源システム
JP4930452B2 (ja) * 2008-05-12 2012-05-16 株式会社デンソー 組電池の調整装置
KR20090131527A (ko) * 2008-06-18 2009-12-29 현대모비스 주식회사 상용차의 전원 시스템
TWI379486B (en) * 2009-02-17 2012-12-11 Green Solution Tech Co Ltd The battery charging controlling apparatus and battery balance charging controller
JP5593036B2 (ja) * 2009-03-10 2014-09-17 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電池に内蔵される充放電制御装置およびそれに使用される半導体集積回路
DE102009041005A1 (de) * 2009-09-10 2011-03-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Symmetrierung eines Energiespeichers
JP2011087448A (ja) * 2009-10-19 2011-04-28 Nisshinbo Holdings Inc 蓄電モジュール制御装置
US20110106329A1 (en) * 2009-11-03 2011-05-05 GRIDbot, LLC Methods and apparatus for charging station with sms user interface
US8729814B2 (en) * 2009-11-25 2014-05-20 Lutron Electronics Co., Inc. Two-wire analog FET-based dimmer switch
JP2011115012A (ja) * 2009-11-30 2011-06-09 Sony Corp 電池パックおよび制御方法
KR101093888B1 (ko) * 2009-12-28 2011-12-13 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 이의 단선 검출 방법
US8547064B2 (en) * 2010-01-14 2013-10-01 Texas Instruments Incorporated Battery cell tab monitor
JP5143185B2 (ja) * 2010-02-08 2013-02-13 三洋電機株式会社 電源装置
US8598840B2 (en) * 2010-04-15 2013-12-03 Launchpoint Energy And Power Llc Fault-tolerant battery management system, circuits and methods
WO2011132311A1 (ja) * 2010-04-23 2011-10-27 株式会社 日立製作所 組電池および組電池の制御装置
CN102299529B (zh) * 2010-06-25 2014-04-02 凹凸电子(武汉)有限公司 电池组管理系统、电动车及管理电池组的方法
JP5911673B2 (ja) * 2010-07-30 2016-04-27 三洋電機株式会社 電源装置
WO2012029317A1 (ja) * 2010-08-31 2012-03-08 三洋電機株式会社 バッテリシステム、それを備えた電動車両、移動体、電力貯蔵装置、電源装置および電気機器
KR101750055B1 (ko) * 2010-09-13 2017-06-22 삼성전자주식회사 보조 전원 장치, 그것을 포함하는 메모리 시스템, 및 그것의 셀 균형 방법
CN102447275A (zh) * 2010-10-11 2012-05-09 汽车零部件研究及发展中心有限公司 蓄电池控制系统
CN102064568A (zh) * 2010-10-11 2011-05-18 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 可堆叠的串联锂电池主动均衡及保护系统
CN103081282A (zh) * 2010-10-15 2013-05-01 三洋电机株式会社 电力管理系统
CN101976866B (zh) * 2010-10-17 2012-11-14 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 一种能量转移式电池组均衡判断及补充方法
US8450976B2 (en) * 2010-10-29 2013-05-28 O2Micro, Inc. Power topology with battery charging and discharge current protection capabilities
US20120139547A1 (en) * 2010-12-06 2012-06-07 Texas Instruments Incorporated Systems and Methods of Cell Imbalance Detection
CN102025177B (zh) * 2010-12-07 2012-11-07 中国农业大学 蓄电池组电压均衡器
GB2486408A (en) * 2010-12-09 2012-06-20 Solaredge Technologies Ltd Disconnection of a string carrying direct current
KR101256077B1 (ko) * 2011-04-18 2013-04-18 삼성에스디아이 주식회사 전력 제어 시스템 및 전력 제어 방법
CN102761142A (zh) * 2011-04-27 2012-10-31 西胜国际股份有限公司 并联电池电流不平衡值调整方法及并联电池用的阻抗调整器
US9018912B2 (en) * 2011-05-17 2015-04-28 Inphi Corporation System and method for managing parallel-connected battery cells
JP5787997B2 (ja) * 2011-05-31 2015-09-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池システム監視装置
JP5718731B2 (ja) * 2011-05-31 2015-05-13 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電圧監視システム及び電圧監視モジュール
US20120319657A1 (en) * 2011-06-16 2012-12-20 O2 Micro USA Battery management system
JP5606997B2 (ja) * 2011-07-27 2014-10-15 株式会社東芝 電池セル監視回路、電池セルモジュール、電池セルモジュールを備えた自動車
US9337678B2 (en) * 2011-07-28 2016-05-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Battery block, and power source system
JP5375927B2 (ja) * 2011-11-02 2013-12-25 株式会社豊田自動織機 電池均等化装置および方法
JP5825107B2 (ja) * 2012-01-11 2015-12-02 スズキ株式会社 車両用電源装置
US20140103877A1 (en) * 2012-10-16 2014-04-17 Saroj Kumar Sahu Battery management system
US9281696B2 (en) * 2013-02-27 2016-03-08 Fu-Sheng Tsai Current steering circuit and current steering method for controlling branch current flowing through branch

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1987711A (zh) * 2005-12-21 2007-06-27 松下电器产业株式会社 电源电路
CN102447292A (zh) * 2012-01-09 2012-05-09 张从峰 电池/电容组均流控制电路

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