CN104104130A

CN104104130A - 电压补偿的主动电池平衡

Info

Publication number: CN104104130A
Application number: CN201410139360.XA
Authority: CN
Inventors: 戴夫·迪克亚姆·金; 罗伯特·乔恩·米利肯
Original assignee: Linear Technology LLC
Current assignee: Analog equipment International Co.,Ltd.
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2034-04-08
Also published as: EP2787594A3; TWI627812B; EP2787594A2; JP2014226029A; US9774206B2; KR101590532B1; KR20140121365A; TW201509061A; US20140306662A1

Abstract

一种监测装置，包括：输入端子，所述输入端子配置为从电池系统管理（BSM）接收输入信号；输出端子，所述输出端子配置为输出用于确定开路电池电压的电池参数，所述开路电池电压与所述电池组内的多个电池中的一个相关联，所述电池组基于从所述BSM接收到的输入信号连接至所述监测装置；处理器；以及存储可执行指令的存储器，所述可执行指令用于使所述处理器：测量与所述电池组内的多个电池中的所述一个相关联的电池电压；测量与测量到的平衡电流相关联的电压降；通过基于所述测量到的电压降调整所述测量到的电池电压，计算所述开路电池电压；以及基于所述计算出的开路电池电压平衡所述电池组，其中平衡以及计算所述开路电池电压同时进行。

Description

电压补偿的主动电池平衡

相关申请

本申请要求2013年4月5号申请的、题为“浮充电压补偿的主动电池平衡器使电池容量恢复最大化并提高电池组模块设计的安全性”的美国临时申请号61/809,192的权益，其公开内容通过引用并入本文。

背景技术

大部分电池组监视器（BSM）直接连接至电池组，并且只能测量单个的电池电压。通过场效应管（MOSFET）以及电阻器的进行的被动平衡（Passivebalancing）通常被用于平衡电池电压和/或电池存储的电荷。在BSM测量电池电压期间，可能必须关闭电池平衡；否则，可能引入显著的读数（reading）错误。这可能归因于电缆阻抗、互连阻抗、电池阻抗以及内部电池等效串联电阻器（ESR）中的电阻器压降（IR drop）。由于这些电阻器压降，电池平衡占空比可能减少或者在一些情况下平衡可能是不可能的。没有已知的在主动或被动平衡期间用于在ESR、电线电缆以及用于计算精确的电池浮充电压的连接器中补偿电阻器压降（IR drops）的替代方法。在业内有用于通过在整个电池组的充电与放电期间为电池ESR补偿计算浮充电压的方法，但是不适用于电池测量期间平衡。

这样，存在需求来在平衡期间启用BSM测量电池电压测量，并克服平衡期间的测量误差（如电池浮充电压的误差补偿），这允许一个平衡控制电路在电池的充电和放电期间安全地运转、增加平衡占空比、以及优化平衡控制电路的规模和成本。

发明内容

在一个总的方面中，本申请描述了一种监测装置，所述监测装置配置为在电池组平衡期间监测开路电池电压。所述监测装置包括输入端子，所述输入端子配置为从电池系统管理（BSM）接收输入信号；输出端子，所述输出端子配置为输出用于确定开路电池电压的电池参数，所述开路电池电压与电池组中的多个电池中的一个相关联，所述电池组基于从BSM接收到的输入信号连接至所述监测装置；处理器；以及存储可执行指令的存储器，所述可执行指令用于使所述处理器：测量与所述电池组中多个电池中的所述一个相关联的电池电压；测量与测量到的平衡电流相关联的电压降；通过基于所述测量到的电压降调整测量到的电池电压，计算开路电池电压；以及基于所述计算出的开路电池电压平衡所述电池组，其中平衡以及计算开路电池电压同时进行。

上述总的方面可包括下面的特征中的一个或多个。所述监测装置可在BSM和电池组之间，并可进一步包括：集成电源开关；以及模拟多路复用器，所述模拟多路复用器配置为在所述输出端子上基于在所述输入端子上接收到的输入信号提供可测量的参数，所述测量参数包括平衡启用的所述电池组内的多个电池中的所述一个的电池电压、平衡禁用的电池电压、与平衡电流成比例的电压、与监测装置的内部芯片温度成比例的电压、和/或信号交换（handshake）电压。所述信号交换电压可决定由BSM测量读数的精确度。

所述监测装置可进一步包括用于测量平衡电流的电流检测放大器，其中存储器进一步存储可执行指令，所述可执行指令用于使所述处理器主动监测所述监测装置的平衡电流，以及用于基于监测到的平衡电流计算电压降，以避免所述多个电池中的所述一个在平衡期间过度充电或充电不足。所述监测装置可包括单片回扫DC/DC转换器。所述存储器可进一步存储可执行指令，所述可执行指令用于使所述处理器：在输入端子上接收的输入信号的第一下降沿上，激活所述监测装置；创建一个定义窗口时间的时间窗口，在所述时间窗口内所述监测装置是活动的；在所述时间窗口期间计算输入端子上的负脉冲的数目；在输出端子上输出对应于输入端子上的最后一个已知的负脉冲计数的信号交换电压；以及一旦所述时间窗口到期，基于计算的负脉冲的数目，输出与电池参数成比例的电压。

所述监测装置可通过单线式电池连接（connection）连接至电池组，在所述单线式电池连接中，所述监测装置到电池组的接地连接与另一个监测装置到电池组的Vcell连接共享共同的通路。所述存储器可进一步存储可执行指令，所述可执行指令用于使所述处理器基于下面的公式计算所述开路电池电压：V_n,A＝V_n,B+I_n·(R_n-1,A+R_n,B)-I_n-1·R_n-1,B-I_n+1·R_n,A+(I_n-I_MOD)·R_n,CELL

其中，V_n,A为与所述多个电池中的所述一个相关的开路电池电压，V_n,B为所述监测装置为多个电池中的一个测量到的电池电压，R_n-1,A和R_n-1,B为与连接所述监测装置的接地端子和电池的负性端子的线路相关联的电阻，R_n,A和R_n,B为与连接所述监测电路的V_CELL引脚（pin）和所述电池的正性端子的线路相关联的电阻，R_n,CELL为与所述多个电池中的所述一个的下面的电池以及上面的电池不具有共享路径的所有阻抗导致的电阻，I_n为与所述多个电池中的上述一个相关联的平衡电流，I_n-1为与所述多个电池中的所述一个的下面的电池相关联的平衡电流，I_n+1为与所述多个电池中的所述一个的上面的电池相关联的平衡电流，以及I_MOD为同时流经所述多个电池的电流。

所述监测装置可通过双线式电池连接（connection）连接至电池组，在所述双线式电池连接中，所述监测装置到电池组的接地连接不与第二监测装置到电池组的Vcell连接共享共同的路径，所述第二监测电路临近并在监测电路的下面。所述存储器可进一步存储可执行指令，所述可执行指令用于使所述处理器基于下面的公式计算与所述监测电路相关联的阻抗：

R_{n} = \frac{V_{n, MODE 0} - V_{n, MODE 1} - (I_{n} - I_{MOD}) {\cdot R}_{n, CELL}}{I_{n}},

其中：V_n,MODE0对应于所述监测装置被禁用的所述多个电池中的所述一个的电池电压，V_n,MODE1对应于所述监测装置被启用的所述多个电池中的一个的电池电压，I_n为与所述多个电池中的所述一个相关联的平衡电流，I_MOD为同时流经所述多个电池的电流，以及R_n,CELL为所述多个电池中的一个的直流电阻（DCR）及连接电阻。

所述存储器可进一步存储可执行指令，所述可执行指令用于使所述处理器基于下面的公式用双线式电池连接计算开路电池电压：其中，V_n,A为与所述多个电池中的所述一个相关联的开路电池电压，V_n,B为所述监测装置为所述多个电池中的所述一个测量到的电压，R_n为与连接至所述多个电池中的所述一个的监测装置的V_CELL引脚相关联的阻抗，R_n-1为与连接至所述多个电池中的所述一个的下面的电池的监测装置相关联的阻抗，R_n,CELL为所述多个电池中的一个的DCR及连接电阻，I_n为与所述多个电池中的所述一个相关联的平衡电流，I_n-1为与所述多个电池中的所述一个的下面的电池相关联的平衡电流，以及I_MOD为同时流经所述多个电池的电流。

所述存储器可进一步存储可执行指令，所述可执行指令用于使所述处理器测量与所述多个电池中的所述一个相关联的电压跌落（droop）并基于所述电压跌落和所述电压降(drop)计算开路电池电压。在与所述多个电池中的所述一个相关联的监测装置的阈值时间开启之后，所述电压跌落可被加到所述电压降上计算开路电池电压。

在另外一个总的方面中，本发明描述了一种系统，所述系统包括：多个模块，每个模块包括电池组、上述的用于平衡所述电池组的多个电池中的所述一个的监测电路，以及用于测量开路电压的模块系统管理，其中测量开路电池电压和平衡电池同时进行；模块-到-组（module-to-stack）-平衡器，所述模块-到-组平衡器耦合至所述多个模块，并包括多个平衡器，每个平衡器都与所述多个模块中的一个相关联，所述模块-到-组-平衡器配置为平衡所述模块之间的电压或存储的电荷。

在另外一个总的方面中，本发明描述了一种IR补偿的主动电池平衡方法，包括步骤：在监测装置的输入端子处以及从电池系统管理（BSM）接收输入信号；响应于所述输入信号，激活用于平衡耦合到所述监测装置的电池组内的多个电池中的一个的所述监测装置；测量与所述多个电池中的一个相关联的电池电压；测量与测量到的平衡电流相关联的电压降；通过基于测量到的电压降调整测量到的电池电压，由处理器计算与所述多个电池中的所述一个相关联的开路电池电压；以及基于所述处理器计算出的开路电池电压平衡所述电池组，其中平衡和计算所述开路电池电压同时进行。

上面的总的方面可包括下面的特征中的一个或多个。所述方法可进一步包括在输出端子上基于在输入端子上接收到的输入信号提供可测量的参数，其中，所述测量参数包括平衡启用的所述电池组内的多个电池中的所述一个的电池电压、平衡禁用的电池电压、与平衡电流成比例的电压、与监测装置的内部芯片温度成比例的电压、和/或信号交换（handshake）电压。所述方法可进一步包括主动监测所述监测装置的平衡电流；以及基于监测到的平衡电流计算电压降，以避免所述多个电池中的所述一个在平衡期间过度充电或充电不足。

所述监测装置可包括单片回扫DC/DC转换器。激活所述监测装置可包括：在输入端子上接收的输入信号的第一下降沿上激活所述监测装置，所述方法进一步包括：创建一个定义窗口时间的时间窗口，在所述时间窗口内所述监测装置是活动的；在所述时间窗口期间计算输入端子上的负脉冲的数目；以及一旦所述时间窗口到期，基于计算的负脉冲的数量输出与电池参数成比例的电压。计算所述开路电池电压可包括基于下面的公式计算开路电压：

V_n,A＝V_n,B+I_n·(R_n-1,A+R_n,B)-I_n-1·R_n-1,B-I_n+1·R_n,A+(I_n-I_MOD)·R_n,CELL

其中，V_n,A为与所述多个电池中的所述一个相关联的开路电池电压，V_n,B为所述监测装置为多个电池中的所述一个测量到的电池电压，R_n-1,A和R_n-1,B为与连接所述监测装置的接地端子与电池的负性端子的线路相关联的电阻器，R_n,A和R_n,B为与连接所述监测电路的V_cell引脚与电池的正性端子的线路相关联的电阻器，R_n,CELL为与所述多个电池中的所述一个的下面的电池以及上面的电池不具有共享路径的所有阻抗导致的电阻器，I_n为与所述多个电池中的所述一个相关联的平衡电流，I_n-1为与所述多个电池中的所述一个的下面的电池相关联的平衡电流，I_n+1为与所述多个电池中的所述一个的上面的电池相关联的平衡电流，以及I_MOD为同时流经模块中的所述多个电池的电流，所述模块包括所述监测装置以及BSM。

所述方法可进一步包括计算与用于基于下面的公式计算开路电池电压的监测电路相关的阻抗：

R_{n} = \frac{V_{n, MODE 0} - V_{n, MODE 1} - (I_{n} - I_{MOD}) {\cdot R}_{n, CELL}}{I_{n}},

其中：V_n,MODE0对应于所述监测装置被禁用的所述多个电池中的所述一个的电池电压，V_n,MODE1对应于所述监测装置被启用的所述多个电池中的所述一个的电池电压，I_n为与所述多个电池中的所述一个相关联的平衡电流，I_MOD为同时流经所述多个电池的电流，以及R_n,CELL为多个电池中的一个的直流电阻及连接电阻。

计算所述开路电池电压可包括基于下面的公式计算开路电压：V_n,A＝V_n,B+I_n·R_n+(I_n-I_MOD)·R_n,CELL-I_n-1·R_n-1，其中：V_n,A为与所述多个电池中的所述一个相关联的开路电池电压，V_n,B为所述监测装置为所述多个电池中的所述一个测量到的电池电压，R_n为与连接至所述多个电池中的所述一个的监测装置的V_CELL引脚相关联的阻抗，R_n-1为与连接至所述多个电池中的所述一个的下面的电池的监测装置相关联的阻抗，R_n,CELL为所述多个电池中的一个的DCR及连接电阻，I_n为与所述多个电池中的所述一个相关联的平衡电流，I_n-1为与所述多个电池中的所述一个的下面的电池相关联的平衡电流，以及I_MOD为同时流经模块中的所述多个电池的电流，所述模块包括所述监测装置以及BSM。

在另一个总的方面中，本发明描述了一种监测装置，所述监测装置包括：输入端子，所述输入端子配置为从电池系统管理（BSM）接收输入信号；输出端子，所述输出端子配置为输出用于确定开路电池电压的电池参数，所述开路电池电压与电池组中的多个电池中的一个相关联，所述电池组基于从BSM接收的输入信号连接至所述监测装置；处理器；以及存储可执行指令的存储器，所述可执行指令用于使所述处理器：测量与所述电池组内多个电池中的所述一个相关联的电池电压；测量与测量到的平衡电流相关联的电压降；通过基于所述测量到的电压降调整测量到的电池电压计算开路电池电压；计算与所述多个电池中的所述一个相关联的容量；基于所述计算出的容量计算所述多个电池中的所述一个的存储电荷；基于所述计算出的存储电荷平衡所述电池组，其中平衡以及计算开路电池电压同时进行。

所述存储器可进一步包括存储可执行指令，所述可执行指令用于使所述处理器基于下面的公式计算容量：其中：ΔQ_n表示在一个时间周期内所述多个电池中的所述一个中的存储电荷的变化量，Δ%SOC_n表示在所述时间周期内所述多个电池中的所述一个的电荷状态（SOC）的百分比变化，以及Capacity_n表示所述多个电池中的所述一个的容量。

为了计算所述开路电池电压，所述存储器可进一步存储可执行指令以计算第一开路电压和第二开路电压，并计算SOC的百分比变化，所述存储器进一步存储可执行指令以使用查阅表（look-up table），所述查询表配置为使第一开路电池电压与第一百分比SOC相关，使第二开路电池电压与第二百分比SOC相关，以便第一百分比SOC与第二百分比SOC之间的区别对应于SOC的百分比变化。所述存储器可进一步存储可执行指令，所述可执行指令用于使所述处理器基于下面的公式计算所述容量：Q_n=%SOC_n●Capacity_n,其中:%SOC_n表示所述多个电池中的所述一个的百分比SOC，以及Capacity_n表示所述多个电池中的所述一个的容量。

这些总体的以及具体的方面可使用系统、方法或者计算机程序、或者任何系统、方法及计算机程序的组合来实施。

在附图和以下说明中阐述一个或多个实施方案的细节。其它特征从说明书、附图以及权利要求中将是显而易见的。

附图说明

只通过示例的方式，而不是通过限制的方式，在附图中描绘了符合本发明的教导的一个或多个实施方案。在附图中，类似的附图标记指代相同或相似的元件。

图1示出示范性的电池管理系统（BMS）；

图2示出图1中所示的示范性的监测集成电路的示范性的配置；

图3A-3C示出示范性的基本的通信结构，所述通信结构可被用来为图1中所示的监测集成电路设定程序；

图4示出用于从图1所示的突出的监测集成电路提取给定的参数VPAR的示范性的方法；

图5A示出用于确定图1所示的监测集成电路的信号交换电压的示范性过程，一次测量每个模块的每第4个通道；

图5B示出用于确定图1所示的监测集成电路的信号交换电压的示范性过程，一次测量每个模块的每第3个通道；

图6A示出图1所示的监测集成电路以及电池组之间的单线式电池连接；

图6B示出监测集成电路以及电池组之间的双线式电池连接；

图7A-7C示出图1中所示的具有单线配置的监测集成电路的计算通道阻抗的图形表示；

图7D示出具有多于一个模块的整个电池组的宏观图；

图8示出具有双线配置的监测集成电路的计算通道阻抗的图形表示；

图9示出用于测量电池组的ESR的示范性电路；

图10A和图10B分别示出打开单线配置电路中的开路连接上面的电池的结果以及打开双线配置电路中的开路连接下面的电池的结果；

图11A和图11B分别示出对电池组施加负载或电荷以便检测开路的或缺失的电池；

图11C示出用于共模校正的多ADC结构的优点;

图12示出示范性的热交换保护电路，所述热交换保护电路提供用于防止电池组热交换到电池管理系统（BMS）板中的机械解决方案；

图13A和13B示出两个示范性的热交换保护电路，每个热交换保护电路提供用于防止将电池组热交换到电池管理系统（BMS）板中的主动（active）解决方案；

图14示出了示范性的电路，在所述电路中连接监测电路至变压器的开关被放置在监测电路的外部；

图15A示出由图14所示的监测集成电路启用的（enabled）双向能量传输；

图15B示出由图1所示的监测集成电路启用的单向能量传输；

图15C示出DC/DC转换器开关驻留在电池组侧的单向充电器和驱动单个电池的二极管；

图16A和16B示出在电池端子平衡的效果；

图17示出导数的方法来解释电压降;

图18示出模块-到-组（module-to-stack）平衡器的使用，其中回扫转换器配置为单向放电；尽管所述转换器可配置为作为单向充电器或双向转换器；

图19A示出多个并联的从属平衡器；

图19B示出多个并联的主平衡器；

图20示出特定的曲线，该曲线将开路电池电压关联到充电状态（SOC）以及负载的终端电压和电池组监测器（BSM）测量到的电压；

图21示出三个具有不同的满充电容量的电池的充电斜率；以及

图22示出与本发明的监测集成电路相关联的固件的功能原理框图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，许多具体细节通过示例的方式陈述，以便提供相关教导（teachings）的透彻理解。然而，本发明没有这些细节也可以实施应该是显而易见的。在其他的例子中，众所周知的方法、程序、部件、和/或电路已经以相对高的水平（high-level）描述而没有描述细节，以避免不必要地模糊本发明的各个方面。

本申请的监测集成电路可被配置为在电池组平衡、负载和充电期间精确地监测开路电池电压。所述监测集成电路可以为被设计成主动地（actively）平衡电池的高压组的单片反激式DC/DC转换器。在一个实施例中，所述DC/DC转换器可以为任何配置，包括但不限于反激式转换器。交换调整器（switchingregulator）的高效率可显著增加在减少热量的产生时得到的平衡电流。主动平衡可允许不匹配的电池的组中的容量恢复，这是用被动的平衡系统可能无法实现的一个壮举（feat）。在典型的系统中，大于99％的总电池容量可被恢复。,从单个电池移除的电荷可被返回组顶部，或返回到任何电池的组合，或返回到外部轨道（rail）。

所述监测集成电路可包括集成的6A，50V电源开关，减少本申请电路涉及复杂度。所述监测集成电路可以脱离它放电的电池完全运行，消除了通常需要外部电源开关的复杂的偏置方案的需要。所述监测集成电路包括模拟多路复用器（MUX），并且可被放置在电池组和BSM之间。所述监测集成电路的使能引脚（DIN）可被设计为与一个BSM无缝协作。所述监测集成电路可向BSM的输入提供一些可测量的参数。所述可测量的参数可包括平衡禁用的电池电压、平衡启用的电池电压、与平衡电流成比例的电压、与平衡器内部核心温度成比例的电压、和/或一些参考电压。所述监测集成电路可允许在平衡期间电池电压、平衡/放电电流、冗余参考、内部故障模式、电池阻抗、电缆阻抗、互连阻抗、和/或开路电池电压的测量和/或计算。

现在对在附图中示出的以及如下讨论的示例做详细参考（Reference）。

图1示出了示范性的电池管理系统（BMS）100。BMS100包括监测集成电路110、BSM芯片（chip）130、以及模块电流检测放大器140。监测集成电路110与电池组模块120和BSM芯片130通信。所述BSM芯片130可被认为是精确的伏特表，并且被配置为将电池组模块120中的电池的测量到的模拟电压以及模块电流检测放大器140的模拟输出转换为能够被中央处理器（CPU）或微处理器读取的数字数据。在一个具体的例子中，所述监测集成电路110包括LT8584。然而，BSM芯片130与所述监测集成电路110的通信不限于使用LT8584的方案，并且可使用BSM芯片130与所述监测集成电路110之间的其他类型的通信。

在一个具体的例子中，BSM芯片130包括电压监测芯片（IC）家族的LTC680x，所述LTC680x具有用于测量电池组模块120中的12个电池的12个通道以及一些可被配置为模拟输入或数字输入或输出的通用输入/输出（“GPIO”）（GeneralPurpose Input/Output）通道。BSM芯片130的12个通道的每一个通道包括两个引脚。这两个引脚包括C引脚132和S引脚134。C引脚132被用于从所述监测集成电路110读取电池测量参数。S引脚134被用于使能并与所述监测集成电路110通信。所述监测集成电路110可以为主动或被动平衡电路。被动平衡电路实施场效应管（MOSFETs）以及电阻器通常被用于通过从具有高于特定阈值的电压的电池中抽取出能量来平衡电压。为此，所述被动平衡可消耗大量的热量并且可能不能够利用能量回收的优势。并且，被动平衡电路中的电阻器可能变热，从而只允许有限量的电流被释放。此外，所述被动平衡电路可以大大减少可以从电池组模块120中的电池移除的电荷量。

在另一个实施中，所述监测集成电路110可以为主动平衡电路而不是被动平衡电路。所述监测集成电路110被插在电池组模块120和BSM芯片130之间，并包括输出引脚112和输入引脚114。所述输入引脚114连接至BSM芯片130的S引脚134，并被配置为从S引脚134接收使能信号。所述输出引脚112连接至C引脚132，并被配置为通过C引脚132向BSM芯片130提供不同的测量（measurements）。所述不同的测量包括随着所述监测集成电路110开启（ON）带走的电压或放电电流，或者随着所述监测集成电路110关闭（OFF）的电压。随所述监测集成电路110开启（ON）或关闭（OFF）的电压测量连同电池放电期间的电流测量使得处理器能够确定所述监测集成电路110与电池的连接阻抗。

所述监测集成电路110被配置为在电池组平衡、装载和充电期间监测开路电池电压。目前，没有已知的机制可以在主动地监测开路电池电压时进行平衡。这是由引入到电压测量中的显著错误引起的，所述显著错误是由与所述监测集成电路110与电池组模块120之间的连接相关的电压降（IR drops）引起的。所述监测集成电路110可测量所述电压降，并且因此可通过补偿电压降精确地测量电池电压。所述监测集成电路110可能能够主动地（actively）监测平衡电流，并且通过计算电压降可能能够避免电池组模块120中的电池过度充电或充电不足。类似地，所述监测集成电路110可能能够避免从电池组模块120中的电池除去大于或小于特定阈值的电荷。从单独的电池出除去的电荷可被送回组顶部，或返回到任何电池的组合，或者返回到外部轨道（rail）。

为了说明一个具体的例子，假设有一个弱（weak）电池，该电池比电池组模块120中的其他电池更老化。在充电过程期间，所述弱电池将可能在其他电池之前得到充电，并且有时候过度充电，因为它由于腐蚀具有更少的容量来保留电荷。当所述弱电池的电荷达到一定的阈值以上时，无需所述监测集成电路110，充电操作可能被停止以避免过度充电所述弱电池以及损坏电池组模块120。结果，所述弱电池可能在一个可接受的阈值内被充电，但是电池组模块120中其余的电池可能充电不足。代替停止充电操作，所述监测集成电路110为所述弱电池从所述弱电池到整个电池组模块110重新分配能量。所述监测集成电路110可继续该过程直到所有的电池在可接受的阈值内充电。类似地，当电池被放电时，所述弱电池可比电池组模块110中的其他电池更快地放电。在这种情况下，所述监测集成电路110从电池组模块120中的其他电池中重新分配电荷到所有的电池，直到所有的电池在可接受的阈值内允许使用组中的所有电荷放电。

在一个具体的例子中，所述监测集成电路110为被设计成主动地平衡电池的高压组的单片反激式DC/DC转换器。交换调整器（switching regulator）的高效率显著地增加在减少热量的产生时得到的平衡电流。为此，所述监测集成电路110的主动平衡优于传统的被动平衡电路。主动平衡也允许不匹配的电池的组中的容量恢复，这是用被动的平衡系统可能无法实现的一个壮举（feat）。在典型的系统中，大于99％的总电池容量可被恢复。所述监测集成电路110包括集成的6A，50V电源开关，用于减少本申请电路涉及复杂度。该部分可以脱离它放电的电池完全运行，并去除通常需要外部电源开关的复杂的偏置方案的需要。该部分的使能引脚（DIN）被设计为与任何电池组电压检测芯片（ICs）无缝协作。

图2示出了一个监测集成电路的示范性的配置。所述监测集成电路210被配置为允许在平衡期间电池电压、平衡/放电电流、冗余参考、内部故障模式、电池阻抗、电缆阻抗、互连阻抗、以及开路电池电压的测量和/或计算。

所述监测集成电路210被连接至BSM230，并且包括输出引脚212、输入引脚214、电阻器计时器216、计数器218、模拟多路复用器240、控制器242。所述输出引脚212被连接至BSM’230被动平衡端口的C端口232（例如，任何标记为C1、C2等的C端口，232），并被选取。所述输入引脚214被连接至BSM230的任何标记为S1、S2等的S端口234。所述输入引脚214可与任何市面上的BSM230结合在一起。所述输入引脚214可被用于使所述监测集成电路210按程序工作。进入模拟多路复用器的输入可与任何市面上的BSM230结合在一起。程序指令可从BSM230的S引脚234传送。计数器218被配置为计算从BSM230接收到的输入信号的下降沿的数目，并将计数传送至控制器242。控制器242基于所述计数选择模拟多路复用器240的可能输出中的一个。所述模拟多路复用器包括VSNS（与平衡电流成比例的电压）、VTEMP（与温度成比例的电压）、Vin-0.2v,Vin-0.4v,Vin-0.6v,Vin-0.8v,Vin-1.2v,以及Vin-1.4v或VCELL。

所述监测集成电路210也包括耦合至具有一次绕组282和二次绕组284的变压器280的开关引脚270。所述一次绕组282一端连接至开关引脚270，另一端通过电阻器器（Rsns）连接至电池组220中的电池的正端。二次绕组284一端连接至电池组220的负端，另外一端通过一串联连接的二极管285连接至电池组220的正端。

图3A-3C示出示范性的基本的通信结构，所述通信结构可被用来使所述监测集成电路210按照程序工作。然而，本发明也适用于其他的用于使所述监测集成电路210按照程序工作通信方法。参照图3A，BSM230与监测电路210的通信可开始于所述输入引脚214的信号保持为高。所述输入引脚214的信号为高保持所述监测集成电路210在关断模式中。输入引脚214的第一下降沿激活所述监测集成电路210并且启动内部解码窗口TW。也参考图3B，所述内部解码窗口TW定义时间窗口，在所述时间窗口内所述监测集成电路210主动地计算引脚214上的下降沿数。这允许输入引脚214被触发用于串行数据通信，而不用重新设置该部分。所述内部解码窗口TW可用R计时器引脚216调整。在一个例子中，所述R计时器引脚216的阻抗为100k，名义上，它转换为16.3毫秒的内部解码窗口TW。随着R计时器引脚216的阻抗增加，所述内部解码窗口TW也增加。例如，如果R计时器引脚216的阻抗增加到200k，名义上，所述内部解码窗口TW被增加到32.6毫秒。

参考图3C，在所述内部解码窗口TW期间，所述监测集成电路210使用计数器218计算从BSM230的S引脚接收的输入引脚214上的脉冲，以及使用控制器242控制输出引脚212上的模拟多路复用器240的信号交换电压的输出。当所述内部解码窗口TW到时时，所述监测集成电路210锁存上次已知的计数，并输出输出引脚212上的模拟多路复用器（MUX）电压。如表1所示，有四种用户可能选择的主动模式。

表1.串行模式状态

通过读取输出引脚212上的模拟电压完成信号交换。信号交换电压在输入引脚214的信号的下降沿对应于所述串行解码数被断定（asserted）。当在输入信号214上看到第一个负电压时计数0开始。在这种情况下，多路复用器输出电压将为Vin-1.4，所述信号交换电压为1.4V。在计数1处，所述多路复用器输出电压将为Vin-0.2V，所述信号交换电压为0.2V。在计数2处，所述多路复用器输出电压将为Vin-0.4V，所述信号交换电压为0.4V。在计数3处，所述多路复用器输出电压将为Vin-0.6V，所述信号交换电压为0.6V。在计数4处，所述多路复用器输出电压将为Vin-0.8V，所述信号交换电压为0.8V。一旦所述解码窗口TW到时并且RTMR引脚返回接地，三个动作被启动：输出引脚212切换到期望的测量，所述监测集成电路210根据表1中选择的模式，开始将连接的电池放电，并且输入功率锁存器禁用。在一个实施中，所述监测集成电路210可只在解码窗口TW已经到时并且所述输入引脚214已经被取高之后被禁用。

在汽车应用中，人们可能严重依赖电压的精确度，从所述监测集成电路210输出的信号交换电压可被用作参考以检查BSM230的精确度。所述信号交换电压预先设定在所述监测集成电路210中并且可作为基础来确定从BSM230输出的电压是否精确。

包括信号交换电压、电流检测输入（VSNS）以及电压VTEMP的所有参数通过采用两个连续的测量以及做一个减法被有区别地提取。可这样做以防止BSM230超过其内部最大电压阈值。BSM230可具有一个针对所述C引脚232的输入的近似最大额定值。如果超过这个阈值（例如8伏特），（对于许多BSM这是典型的阈值极限），所述BSM可能被损坏。因此，从监测器集成电路210输出的测量被Vcell参考，以避免超出BSM230的阈值电压。因为所述监测集成电路210的输出电压相对于Vcell参考，应该采取差分测量以从所述监测集成电路210提取期望的电压（例如，信号交换电压、与平衡电流成比例的电压、与温度成比例的电压）。所述差分测量可由模拟数字转换器236执行，这从相邻的监测集成电路210获取模拟电压测量并输出数字化的电压测量。

图4示出用于从突出的（highlighted）监测集成电路提取给定的参数VPAR的示范性方法。在测量下的监测集成电路410正下方的监测集成电路410可被迫选择Vcell（模式0（MODE0）或模式1（MODE1）），并为两次连续的测量都变成负参考。为第一次测量选择Vcell可通过进入模式0（平衡器禁用）或模式1（平衡器启用）中的任何一个被执行。可参考表2以确定其中对于给定的参数参考哪一个VCELL。

表2.差分测量期间的模式选择（MODE Selection）

V_PAR=第一次测量（1^st Measurement）–第二次测量(2^nd Measurement)=VCELL–(VCELL–V_PAR)（公式1）

再次参考图4，测量下的通道上方的BSM通道将具有比标准电池高的电压。所述监测集成电路410可被配置为保护BSM的430C输入并确保他们将永远不会被压迫（stressed）超出他们的绝对最大额定值。

图5A-5B示出用于确定监测集成电路510的信号交换电压的示范性的过程。所述信号交换电压可被用于证明BMS的内部参考正为所有的输入通道正常工作。510内部的参考电压独立于BSM集成电路（BSM IC）并且是互相排斥的并提供真正的冗余。每一个信号交换水平可以为2.5％的准确的过温。为了确定信号交换电压，所述监测集成电路510可通过将它的DIN引脚置低（断言S-引脚）而不发送随后的S-引脚脉冲被开启。这可保持所述监测集成电路510在故障模式具有断言在输出引脚上的信号交换（handshake）。这个信号交换可在解码窗口期间保持在输出引脚上，并且一旦所述解码窗口到时可被锁存。所述故障模式可通过在解码窗口到时之后将所述S-引脚置高被解除。在这种情况下，1.4v信号交换电压水平被用作参考电压，然而，其他信号交换电压也可被用作参考电压。

每个BSM模块的每第四通道可偶尔被测量。图5A示出用于使用四-全组测量有效地测量所有信号交换电压的一种算法。这种方法适用于多BSM模块系统，其中对于第一组测量，从每个12-电池BSM同时读取所有的第4、第8、第12通道。同样地，对于第二组测量，从所有的BSM模块同时读取所有的第3、第7、第11通道，如此等等。这种交错方法适用于读取其他的参数，包括电流、温度以及具有平衡器开启的电池电压。图5B示出替代选择的测量方法，在该方法中每第三通道的平衡电流可被测量。图5B中的方法只要求三次全组的测量来提取全部的参数。这可被用于快速获取；然而它可能容易受到共模误差的影响。所有的平衡器关闭使得通道电池电压可同时读取。

很重要的是，正在被测量的电池电压表示将由所述监测集成电路110放电电流引起的电压降考虑在内的电池电压。当所述监测集成电路110开启，并且相应的通道被平衡时，通道的测量电压将比与该通道相关的实际电压低。此外，当所述监测集成电路110开启时活动的电池的左边的电池和/或右边的电池可具有比相应于那些电池的测量电压稍高的电压。为了说明一个具体的例子，假设当所述电池组包括三个电池：电池1、电池2以及电池3。电池1可位于电池2之下；电池2可位于电池1和电池3之间；以及电池3可位于电池2之上。进一步假设所有的这三个电池是在3伏的最大阈值电池水平，并且因此他们中没有一个需要被平衡。如果由于某种原因，与电池2相关的电压突然增加到3.2伏，电池2可能需要被平衡以减小它的电压至3伏的阈值水平或者低于3伏的阈值水平。为了这个目的，连接至电池2的监测集成电路可被激活。电池1和电池3的监测集成电路可保持关闭，因为它们的电压仍旧在3伏。

当电池2的监测集成电路被打开并且电池2上的电压被测量，所述电压可被测量为3伏。然而，事实上，所述电压仍旧在3.2伏，因为没有能量已经从电池2被传送至任何其他的电池或电池组外部其他的位置。3伏的测量电压是由于与激活的监测集成电路相关的电压降。BSM读取3伏的电压并决定不需要平衡以及停用监测集成电路。一旦所述监测集成电路被关闭，电池2的电压再一次跳至3.2，这将再一次打开所述监测集成电路，并且由于不考虑由与激活的监测集成电路相关的阻抗引起的电压降，所述系统可能陷入这种无限循环。当电池2的监测集成电路被激活时，电池1可实际上读取3.1伏电压。因此，电池1的平衡集成电路可被激活；然而，事实上电池1可能不需要平衡，因为由于电池2的监测集成电路被激活显示额外的电压。

有几种提供更精确的平衡和测量的方式。第一，所述平衡和测量可被分开。系统可平衡、关闭平衡、然后测量电压。这可帮助避免由于与激活的监测集成电路的阻抗相关的电压降引起的测量电压中引入误差。然而，在这种实施中，在BSM和电池组之间可能没有恒定的能见度。因此，这种实施可引入过调（overshooting）电池的可能性，可能增加实际需要的平衡量，并可能增加平衡时间，特别是电池端电压的长的稳定时间。

在另一个实施中，当考虑与激活的监测集成电路的阻抗相关的电压降时，所述平衡和测量同时进行。这种系统可精确地计算电压降并在测量期间补偿所述电压降。同样的，电池的实际电压可被确定，并且可基于实际电压而不是测量电压进行平衡。与前面的例子一致，在进行平衡时，当监测集成电路被激活时，使用电池2的3.2伏的实际电压而不是3.0伏的测量电压。为了这个目的，当测量电压时，所述监测集成电路可不需要关闭。在这个实施中，BSM可对电池组具有恒定的能见度，平衡时间可提高，平衡电流以及平衡器重量可减小，并且可大大减小电池过调的可能性。

用于计算与所述监测集成电路相关的阻抗的算法可依靠用来连接所述监测集成电路至所述电池组的方法。有两种方法用来连接所述监测集成电路至所述电池组。这两种方法包括单线式电池连接和双线式电池连接。

图6A示出监测集成电路610和电池组620之间的单线式电池连接600A。图6B示出监测集成电路610和电池组620之间的双线式电池连接600B。由于线连接阻抗的完整的系统可见度，所述单线式电池连接600A可被推荐。由于更少的线路连接，单线式连接600A也可更便宜并且更可靠。在单线式连接600A中，所述监测集成电路610到电池组620的接地连接与相邻的监测集成电路610到电池组620的V电池连接分享一个共同通路。在双线式连接600B中，所述监测集成电路610到电池组620的接地连接与相邻的监测集成电路610到电池组620的V电池连接是分开的。

注意在双线式连接方案中，当计算线路阻抗时接地连接阻抗不能被确定，并且将对于BSM630是不可见的。除了C0之外，对于其他的电池的所述监测集成电路610到地面的连接或电池的负电势不与相邻的电池共享，所述电池的负电势是由BSM630在单线式连接方案中测量的。同样的，BSM630失去对接地连接阻抗的可见度。另一方面，用于在放电期间计算双线式连接阻抗以及回（back）计算开路电池电压的算法比用于在放电期间计算单线式连接阻抗以及回（back）计算开路电池电压的算法更简单直白。双线式方法也具有在开路连接期间失去单个电池的可见度而不是像在单线式方法中失去两个电池的可见度的优势。

图7A-7C示出计算具有单线式配置的监测集成电路的电池及通道阻抗的图形表示，以及图7D示出具有多于一个模块的整个电池组的宏观图。具体地，图7A示出用于计算电池阻抗的图示。图7B示出用于计算在连接电池的正端至监测集成电路的线路中的通道阻抗的图形表示。图7C示出用于计算在连接地面或电池的负端至监测集成电路的线路中的通道阻抗的图形表示。在图7A-7C中，示出电池组720以包含四个电池722、724、726和728。尽管未示出，电池组720可包含其他的电池。在示出的实施中，电池724的监测集成电路710是接通的，因此在图7A-7C中示出。电池722、726和728的监测集成电路是断开的，因此未在图7A-7C中示出。

当监测集成电路710接通时，电流流经与所述监测集成电路710相关的相互连接的电阻器（例如电阻器R4,B、R3,A、以及R6,CELL）。电阻器R4,B对应于线路中的电阻器，所述线路连接电池724的正端至如图2所示的监测集成电路的Vcell244。电阻器R3,A对应于线路中的电阻器，所述线路连接电池724的负端至如图2所示的监测集成电路的接地端246。R6,CELL被称为电池阻抗并且它包含只有通道6具有的与它相邻的通道不共有的其他的阻抗。例如，在印刷电路板（PCB）以及在组连接中上可能有一些区域只可能遇到通道6。尽管上面的例子已经参照通道4进行描述，该方法可被应用于组中的每个通道以获取与每个通道相关联的阻抗。I_RTN,730表示所有通过直流/直流（DC/DC）变换器回到模块以及在这种情况下的电路110的回扫变换器中的所有电荷。电流I_RTN用图1所示的感应电阻器142和电路140测量，所述电路140驱动电路130的模拟输入通道136。

为了为每一个与监测集成电路710相关的电阻器计算电阻，下面的公式2可被用于单线式配置，使用如图5A所示的组测量方法：

这种算法在精确地考虑与活动的平衡器相关的阻抗时，允许在平衡、组，组充电操作期间计算开路电池电压（浮充电压）。这样，在电池平衡期间系统能见度不会丢失，并且平衡器工作周期可大幅增加。

开路电池电压(V_n,A)校正计算可为每个电池连接要求两个测量阻抗的使用。这可能是由于每个相邻的通道之间的相关的电流测量误差。当用来计算阻抗的电流是仅有的活动电流路径时，1-阻抗方法（1-impedance）可能有效。例如，如果电池4被用于测量R₄，并且只有电池4打开，校正的电池电压可能非常精确。然而，如果电池5同时打开或者甚至它自己打开，通道4上的校正电池电压可具有5mV以上的误差。最坏的情况可能是如果电池（Cell）4的电流误差在最低误差阈值处并且电池（Cell）5的电流误差在最高误差阈值处。

上面的公式给出从校正的电池电压计算（calculation）去除电流精确度误差的方法。一个活动的电池获得三个阻抗值R_n-1,A,R_n,B,和R_n,CELL。活动的电池上面的电池的电压、下面的电池的电压以及所述活动的电池的电池电压被记录并用于计算阻抗。第三阻抗，称作电池阻抗，视为不具有与其上或其下的电池共用路径的所有阻抗。这包括内部电池阻抗以及电池之间的连接。注意R₀与R₁₂是特殊情况，并且可通过从Set A和Set B结合公式计算。I_MOD,m为同时流经模块内的所有电池的模块电流，在所述模块处m指定（designates）图5a所示的测量步骤，其中m等于1指定图5a中的第一组，m等于2指定图5a中的第二组，以及m等于3指定图5a中的第三组。I_MOD,m等于I_STK742+I_RTN730，其中I_STK（图7D中所示）为整个电池组中的所有电池的共同的电流，以及I_RTN为回到模块DC/DC变换器的输出电流。没有负载或整个电池组没有充电时（I_STK=0），I_MOD,m等于I_RTN,m。一旦计算出所有的阻抗，下面的公式3可被用于在平衡器正在操作时校正VCELL：

V_n,A＝V_n,B+I_n·(R_n-1,A+R_n,B)-I_n-1·R_n-1,B-I_n+1·R_n,A+(I_n-I_MOD)·R_n,CELL（公式3）其中V_n,A为与电池n相关的实际电池电压，以及V_n,B为MODE1中的测量电池电压。R_n-1,A和R_n-1,B为与用电池n的负端连接监测装置的接地端的线路相关的电阻。R_n,Aand R_n,B为与用电池n的正端连接监测电路的Vcell引脚的线路相关的电阻。R_n,CELL为视为所有的与电池n之上及之下的电池不具有共享路径的电阻。I_n为与电池n相关的平衡电流。I_n-1为与电池n之下的电池相关的平衡电流。I_n+1为与电池n之下的电池相关的平衡电流。I_MOD为同时流经多个电池的电流。R_n-1,A、R_n-1,B、R_n,A以及R_n,B可使用公式2中所示的形式计算。I_n可使用集成的监测装置从特定的电池测量。I_MON为使用图1中的电路140和142测量的模块电流。

三-阻抗（three-impedance）方法不应该影响获取时间，因为所有的12个通道在每个组测量期间都被转换；然而需要附加时间来使用处理器计算新的阻抗。最后，系统报告的阻抗应该为两个测量的阻抗的平均值。

使用该方法，由于平衡的电压降可被计算并且可在计算实际电压时被考虑。因此，监测集成电路不需要关闭以读取电压，并且平衡时间可被最大化。此外，使用该方法，损坏电池的可能性可被减小，因为组的可视度在平衡期间不会丢失并且更多的能量可从电池组安全地恢复。

图8示出计算具有双线式配置的监测集成电路的通道阻抗的图形表示。所述双线式配置包括监测集成电路810、电池组820、BSM830，这与监测集成电路110、电池组120、BSM130类似，因此其重复方面在此没有详细描述。然而，所述监测集成电路810具有到电池组的双线式配置连接而不是关于图1中描述的单线式配置。在双线式电池连接配置中的电压（IR）校正算法更加简单直白，因为每个通道都与它相邻的通道隔开，并且不共享到电池组的共同连接。给定通道的电压测量不依赖于它正下方的通道。图8示出了每个通道正电池连接的测量（注意在双线式配置中每个通道的接地连接电阻不能被测量）。下面的公式被用来使用图5中的两种方法的任一种，计算每个正通道连接阻抗。

R_{n} = \frac{V_{n, MODE 0} - V_{n, MODE 1} - (I_{n} - I_{MOD}) {\cdot R}_{n, CELL}}{I_{n}},

（公式4）

测量的通道可具有在MODE0中选择VCELL的与它相邻的下面的通道。所述下面的通道为用于测量平衡电流的负参考。用于计算浮充电压或开路电池电压的总的公式考虑由正在测量的通道下面的通道引起的调整（modulation）：

V_n,A＝V_n,B+I_n·R_n+(I_n-I_MOD)·R_n,CELL-I_n-1·R_n-1（公式5），其中V_n,A为MODE0（平衡禁用）中，特定的电池n的开路电池电压或浮充电压。V_n,B为特定的电池n在MODE1（平衡启用）中测量的电池电压。I_n-1●R_n-1为由测量的电池下面的电池引起的电压降。R_n,CELL术语视为DCR以及受到模块电流I_MOD以及平衡电流I_n影响的电池之间的连接电阻。电池的等效串联电阻(ESR)可使用ESR测试电路提取。大多数电池的ESR是相当低的，通常在个位数毫欧姆范围内。电池连接阻抗测量也可包括这种电池ESR参数。

图9示出用于测量电池组的R_n,CELL的示范性电路900。电路900包括监测集成电路910、电池组920、BSM930、单稳电路940和950、负载阻抗Rload以及功率场效应管M1(MOSFET M1)。所述监测集成电路910、电池组920、BSM930与关于图1中描述的监测集成电路110、电池组120、BSM130类似。因此，它们的重复方面在此没有详细描述。BSM930可包括一些通用输入输出（GPIO）通道（例如输入输出通道1（GPIO1）），为了测量电池电阻R_n,CELL，所述GPIO可被用来从电池组920的顶部或底部提取已知的电流。GPIO1也可被用于切换单稳电路950的输入，这反过来驱动单稳电路940，所述单稳电路940是驱动MOSFET M1的栅极、保持它开启的门驱动器。

Rload的一端连接至电池组920的正端，另一端连接至MOSFET M1。MOSFETM1的一端连接至Rload，另一端连接至电池组920的负端。MOSFET M1的栅极连接至栅极驱动器电路940的输出引脚。栅极驱动器电路940输入引脚连接至单稳电路950的输出引脚。所述单稳电路950连接它的输入引脚至BSM930的GPIO1。电路940和950的每一个的V+模块被连接至BSM930的稳压输出。电路940和950的每一个的接地模块连同BSM930的V-被连接至电池组920的负端。

所述单稳电路950可以为使用三个外部电阻器的可程控的（programmable）单稳（电路）。放置单稳电路950在电路900的原因可以是为了安全以防故障，以避免一直保持MOSFET M1开启。这将导致大电流，破坏MOSFET M1。所述单稳电路950作为硬件安全（safety）被加入，在一个实施中只允许MOSFET M1开启阈值时间。时间的阈值可在0.5毫秒到100毫秒之间。如果有软件故障，在栅极驱动电路950（例如BSM930的输出GPIO1）的输入上没有切换可以看到。为了精确，可使用短时期内的大电流（小的R_LOAD阻抗值）。电流可近似为10A，但是依靠并与正在使用的电池的容量成比例。下面的公式可用于为组中的每个电池确定R_n,CELL或DCR。

R_{n, CELL} = R_{LOAD} \cdot (\frac{V_{CELL (OFF)} - V_{CELL (ON)}}{V_{MODULE}})

（公式6），其中VCELL_(OFF)为MODE0中M1关闭的监测集成电路，VCELL_(ON)为MODE0中M1开启，以及V_MODULE为MODULE+减去MODULE-。R_n,CELL在公式3、4、5中使用。图9中的方法可被用于代替关于图7A-7D中描述的方法，以为所有的电阻计算公式。图5A中的参数算法可被用于为电阻set A和电阻set B解方程，从而缩短大约三分之一获取时间。除了测量每个电池的DCR之外，所述单稳态电路可被设置为短周期并以1kHz到10kHz的速率周期性地触发。这允许电池的ESR或交流（AC）电阻的测量。等价的R_LOAD变成M1的接通时间（on-time）到M1的关闭时间（off-time）乘以R_LOAD的大小的比值。

计算R_n,CELL或DCR可有助于确定电池组920是否变坏或者确定接触电阻是否变坏。当电池组920充电与放电多次时，电池组920的接触电阻可增大。通过计算DCR，用户可确定是否错误测量与故障电池组920或故障接触相关联。如果计算的DCR高于阈值量，电池组920被视为故障。然而，如果计算的DCR低于阈值量，电池组920被视为正常并且可能与起因于电池组920的连续充电和放电的故障接触相关。

在一个具体的例子中，R_LOAD的电阻器可为脉冲额定(pulse rated)以处理大的、持续时间短的10A脉冲。对于12-电池模块，对R_LOAD的一个好的选择可以是6个并行24ΩCRM串联电阻器。对于MOSFET M1，可使用仙童公司（Fairchild）FDMC86102L或等价物。对于单稳电路950，可使用来限制MOSFET M1的脉冲持续时间到20ms的LTC6993-4或等价的单稳脉冲发生器。LTC1693-3(940)，一个1.5A的单通道（single-channel）栅极驱动器，被用于为MOSFET M1提供充足的关闭和开启次数，并且可以用任何等价的栅极驱动器代替。电容C2为用于过滤到两个单稳电路940和950的电源输入引脚的旁路电容器。所述电源输入引脚由从BSM930输出的5伏的稳定电压驱动。

在多个多模块系统中，可能有需要来平衡相对于彼此的模块。每个模块可对应于一个包含多个电池的电池组920。每个电池可连接至监测集成电路910。监测集成电路910可被连接至BSM930。在每个模块中，能量可被从其中一个电池带走，并且可被分配给电池组920中的所有的12个电池以将模块平衡在可接受的阈值内。可选地或附加地，能量可被从11个电池中带走并可被分配给电池组920中的所有的12个电池，以平衡电池组920中的其中一个电池。这提供了一个模块内的平衡电池。即使模块平衡，然而，在平衡的模块之间可能有一些电压差。为了平衡具有多个模块的系统中相对彼此的模块，所述系统诸如，例如可具有10个模块，每个模块具有12个电池的汽车，电路900可被使用。在一个模块中的负载电阻（Rload）可被打开以减少模块中的电压，直到它达到相对于第二模块的一个可接受的阈值水平。在这个过程期间，模块中的监测集成电路910可被关闭并且MOSFET M1可被打开和关闭。这个过程可避免或减少模块之间的比例失当，并防止一个模块支配整个10个模块的电池系统的容量。

与前面的例子一致，假设采取所述汽车服务（for service）并且确定10个模块的电池系统中的模块5是有缺陷的。因此模块5可用新的模块代替换。所述新的模块自然地可具有比电池系统中的其余的模块更高的容量。如果模块5决定其余模块的剩余容量，那么存在为具有较低容量的其他模块过度充电的风险。因此，电路900可被使用以从其余模块抽取出能量，直到模块5被完全充满。

在单线式配置中，开路连接（connection）影响共享该连接的两个电池的测量。伴随受影响的两个通道上都没有负载，电压可驻留在这两个电池电压总和的大致中间值。确切的值可以是在V_IN电容器的泄漏（leakages）之间的比率，并且可能会发生显著地变化。开路连接可通过打开特定的电池的平衡器之前或之后测量Vcell被检测到。

图10A和10B分别示出在单线式配置电路1000A中打开开路连接上面的电池的结果以及在单线式配置电路1000B中打开开路连接下面的电池的结果。电路1000A和1000B是相似的并且包含相同的部件，包括监测集成电路1010、电池组1020、以及BSM1030。所述监测集成电路1010、电池组1020、以及BSM1030与图1中描述的监测集成电路110、电池组120、以及BSM130类似，因此它们没有详细描述。电路1000A和1000B的差别是为了测量电压以确定开路连接的存在或不存在，在电路1000A中，开路连接1040上面的电池的监测集成电路1010被打开，而在1000B中，开路连接1040下面的电池的监测集成电路1010被打开。

在这个例子中，开路连接1040在电池8的正端与电池9的监测集成电路1010的接地端或电池8的监测集成电路1010的Vin之间。分别在开路连接1040下面和上面的受到影响的两个电池8和电池9应该被检测以保证特别的连接失败。下面的算法可被用于确定开路连接。

1）在MODE0中测量所有电池电压

2）接通上面的受到影响的电池至少2ms

3）断开上面的受到影响的电池

4）在MODE0中测量所有电池电压

5）接通下面的受到影响的电池至少2ms

6）断开下面的受到影响的电池

7）在MODE0中测量所有电池电压

8）如果步骤1-步骤4>200mV并且步骤4-步骤7>200mV，有开路连接。

选择200mV的阈值为测量误差提供容限（tolerance）。开路连接1040的确定对于许多用户可能是重要的，因为它帮助他们确定BSM1030的错误读数是否与电池组1020故障有关或者与连接电池组1020至BSM1030的错误接线有关。开路连接1040的确定可在电容器1050以及所述监测集成电路1010的帮助下完成，所述电容器1050在相关的监测集成电路开关断开时维持电压。电容器1050对于监测集成电路1010是外部部件，并且是监测集成电路1010中的开关转换器的旁路电容器。

在正常运行中，每个电池将读取Vcell。然而，一旦有开路连接，在上面的受到影响的电池中的监测集成电路1010试图将电容器1050放电，这被充电为电池电压（例如Vcell）。一旦该电压达到2伏—接近监测器集成电路（IC）欠压阈值—在一个例子中，所述监测集成电路1010检测到该电压太低，停止为电容器1050放电，并且一旦在关断模式输出2伏。这种读取可提供一种在电路1000A中有开路连接的指示（indication）。这是因为任何锂离子电池的绝对最低电池电压为2.5伏。为此，在正常情况下，所述监测集成电路1010的输出电压应该不低于2.5伏。然而，在这种情况下，由于开路连接1040，上面的电池9的监测集成电路1010的输出电压为2伏。监测集成电路在其中的电路1000A中的下面的电池8的监测集成电路1010的输出电压将为Vcell₈+Vcell₉-2伏，这比实际的Vcell高。

类似的，当下面的电池8的监测集成电路1010被打开，并且上面的电池9的监测集成电路1010被关闭时，电池8的测量到的电压大约为2伏并且电池9的测量到的电压大约为Vcell₈+Vcell₉–2。这些读取（reading）可提供在电路1000A和1000B中有开路连接的指示。

对于双线式系统，当连接打开时，相邻的C_VIN电容器之间的连接被破坏。V_VIN对于那个特定的通道将最可能在一个二极管下面，并且OUT引脚将是高阻抗。双线式配置需要在用于开路连接检测的LTC680x数据表中描述的方法。该方法使用100uA电流源来驱动C引脚。注意单线式连接需要LTC680x开路连接检测方案来检测监测集成电路的输出和它的C-引脚之间的开路。

在主动（active）平衡电路中除开路连接检测之外，也存在开路电池。开路电池可能只影响具有该开路电池的特定的通道。开路电池两端的测量到的电压取决于电池组中的电流的方向。如果电池组正在为负载供电，那么电压将被钳位（clamped）为二极管的负极正向电压，或者是外部瞬变电压抑制二极管（TVS）（推荐热插拔或热保护二极管）或监测集成电路VCELL或VIN引脚的内部基底二极管。同样地，如果电池组正在被充电，开路电池电压将被钳位为TVS二极管的齐纳（Zener）电压，所述齐纳电压被设置为高于最大电池电压。

图11A和11B示出伴随组或者被装载或者被充电，通道9上的开路电池的影响。具体地，图11A示出伴随电池组为负载供电，通道9上的开路电池的影响。图11B示出伴随电池组被充电，通道9上的开路电池的影响。电路1100A和1100B包含相同的部件，所述部件包括监测集成电路1110、电池组1120、BSM1130、外部二极管1140、以及内部二极管1150。然而，在电路1100A中，电池组1120正在被放电，在电路1100B中，电池组1120正在被充电。电路1100A和1100B在它们的通道9中也包含开路电池1160。

开路电池1160两端的测量到的电压取决于电池组1120中的电流的方向。如果如图11A中所示，电池组1120正在为负载供电，那么电压将被钳位（clamped）为二极管的负极正向电压。所述二极管可包含或者外部TVS二极管1140（推荐热插拔或热保护二极管）或者监测集成电路1110的VCELL或VIN引脚的内部基底二极管1150。同样地，如果电池组120正在被充电，开路电池电压可被钳位为TVS二极管1140的齐纳电压，所述齐纳电压可被设置为高于最大电池电压。

所述开路电池也可不穿过（across）全部系列的电池组1120放置负载而被检测。充电电流可以为来自12-电池模块内的其他通道的电流源，所述12-电池模块内使其各自的放电器使能。被动/主动模块-模块放电器或电池ESR脉冲电路可被用于为包含所述开路电池的模块放电。

像图4中那样，需要两次连续的测量来从监测集成电路中提取大部分的参数。当负载在连续的读数之间被接通时，这种测量方法可能容易出错。可通过对由负载电流引入的共模转换进行检测并校正减轻这种错误。

V_PAR=第一次测量（1^st Measurement）–第二次测量(2^nd Measurement)

=VCELL–(VCELL–V’_PAR+V_CM)

=V’_PAR–V_CM(公式7)，其中V_PAR为需要测量的参数，V_CM为共模转换电压。最好的精确结果来自于使用在相同的时间点测量的通道。

图11C示出BSM芯片可包括一些由同一个系统时钟计时的模数转换器（ADC）通道，所述系统时钟同时测量多个通道。全组读数（full-stack read）中的其他的通道在在不同的时间步长（step）期间获取。比较在不同的时间步长期间获取的通道的共模电压可能导致大的误差。因此，共模信息必须应用于在相同的时间步长期间获取（taken）通道。图5A中的提取算法用一个双通道的BSM ADC架构运作良好，这样共模信息可在第二个ADC提取控制（commanded）电池参数时，在第一个ADC提取。V_CM可通过比较在第一次测量期间的组1中的Vcell测量与第二次测量期间的组1中的Vcell测量，并识别所述差值作为V_CM而计算。

当电池组与BMS板连接时，可能产生一个浪涌电流作为BMS中的电容的结果。由于浪涌电流的路径中的线路和路由电感，后来的浪涌电压可超过BMS的最大输入电压，并因此损坏BSM。特别的，当一组电池与模拟BSM应用（application）热交换时，由于与电池的低ESR耦合的大输入容量电容，产生大的电流。在监测集成电路实施的情况下，所述监测集成电路可能处理伴随大浪涌电流的过冲电压没有问题。然而，下游BSM可能遭到破坏，需要附加地步骤和/或电路来防止热交换。有几种方法来防止热交换电池组进入BMS板。具体地，有一个机械的解决方案，并有一个活动的（active）解决方案。

图12示出示范性的热交换保护电路1200，提供用于防止热交换电池组进入BMS板的机械的解决方案。机械的解决方法可导致最具成本效益的解决方案。电路1200包括监测集成电路1210、电池组1220、电阻器1230、以及电容器1240。电阻器1230可以为用于为C_VIN电容器1240预充电至电池电压的10Ω的电阻器，限制浪涌电流。在缺少电阻器1230时，仅有的阻抗可包括互连电阻，所述互连电阻可导致大的浪涌电流进入BSM的输入，破坏BSM。在C_VIN电容器1240充电之后，机械开关1232通过电阻器1230被连接，并在所有的正常运行期间保持在那里。有三种推荐解决方案用于1232的机械短路：1）使用>3A额定跳线2）使用机械开关或者3）使用交错引脚（staggered-pin）电池连接器。所述交错引脚连接具有长引脚，所述长引脚通过10Ω的电阻器1230连接至监测集成电路1210来为电容器1240充电。短引脚直接连接至监测集成电路1210，使100的电阻器1230短路。正常插入在长引脚连接至电路和短引脚连接至电路之间具有毫秒量级的延迟，允许C_VIN1240在机械短路之前充电。

图13A and13B示出两个示范性的热交换保护电路1300A and1300B，每一个为防止热交换电池组进入BMS板提供活动的解决方案。活动的解决方案可具有更多的自动热交换保护优势（例如，当连接电池时不需要额外的步骤）。图13A示出示范性的热交换保护电路1300A，热交换保护电路1300A包括监测集成电路1310、电池组1320、电阻器1330、以及电容器1340。所述热交换保护电路1300A与热交换保护电路1200相似，除了在热交换保护电路1300A中，机械开关1232用MOSFET M11332代替，所述MOSFET M11332可使用电容器1334和电阻器1336自动接通以使电阻器1330短路。当电池组1320被首先连接至每个通道时，电容器1334被放电或短路，因此MOSFET M11332断开。这意味着全部的电流将经过电阻器1330来为电容器1340充电。在热交换电池组1320之后，电阻器1336立刻开始给电容器1340充电，一些延迟之后，接通MOSFET M11332，这将使电阻器1330短路。电阻器1330可在BMS的剩余的正常操作期间保持短路。电路1300A也通过保险丝F1以及二极管1338具有额外的过电压保护。二极管1338可以为齐纳二极管，并参考图13B进行更详细的描述。电路1300A可具有效率降低以及更高成本的缺点。在一个具体的例子中，MOSFET M11332具有低R_DS,ON以最大化变换效率，并具有低于1.25V VGS阈值。电容器1336具有一定的容量，这样M1的接通延迟时间大于为电容1340显著地充电的时间。

图13B示出示范性的热交换保护电路1300B，所述热交换保护电路1300B包括监测集成电路1310、电池组1320、电容器1350以及二极管1360和1370。热交换保护电路1300B包括二极管1360和1370，而不是电路1300A中的电阻器1320。二极管1360和1370可以为瞬态抑制二极管，可以为低阻抗齐纳二极管。齐纳二极管通常可处理数百安培并仍非常接近它们的齐纳电压。所述齐纳电压可挑选为低于监测集成电路1310以及BSM电路允许的最大电压。在一个具体的例子中，二极管1360的齐纳电压可以为6.8伏。二极管1360可吸收全部的浪涌电流以便提供给监测集成电路1310的电压不会高于6.8伏很多。二极管1370对BSM的输入提供第二层的保护。

建议的浮充电压补偿的实施可根据通信架构和建设以及电流检测放大器和电池电压感应电路的组合的不同而不同。这不会使建议的补偿系统中所有的电压降以及在电池平衡期间计算电池浮充电压的方法无效。在电流检测放大器中，该算法通过使用每个相邻的电流检测放大器和平衡路径、被测量的阻抗上面的以及下面的阻抗，测量每个电线/连接器阻抗两次而有很少的不准确之处。可以想象，如果在电流检测放大器没有大的误差处，可只使用一个相邻的电流检测放大器和平衡电路、测量下的电线/连接器上面的或下面的设置中的任一个，执行每个电线/连接器的测量。

BMS的一些特征包括监测集成电路的有线通信，这使测量精确的电压降成为可能，并且能够使用LTC6804在平衡时非常精确地测量平衡电流。其他的尝试可能更复杂并更不精确（例如关掉平衡器来测量电压，这将导致由恢复到浮充电压之前的电池电压波动引起的误差）。此外，唯一的算法及方法可被用于利用监测集成电路的模拟多路复用器，计算平衡路径中的串联电阻。此外，唯一的固件算法可在用于更快记录电池电压的快速持续时间中，进行电压降补偿、共模补偿以及电压跌落（droop）补偿（浮充电压补偿）。通过使用内部平衡电流检测放大器非常精确的平衡电流测量，使平衡阈值范围的更高的分辨率成为可能。为BMS系统设计附加的安全特征包括使用监测集成电路信号交换电压以核实BMS的每一个通道操作正确的不同的芯片上的参考冗余、开路电路检测、转换器开关保护、以及电池组共模校正。

涉及其他的实施。例如，系统可包括对每一个通道开关模式转换器的开关保护。再参照图2，可包括一些保护特性：短路检测器、高阻抗检测器、以及开关过电压保护（OVP），以防止监测集成电路210的内部电源开关保持永久性损坏。这些也可在放电转换器的完整性由于故障已经被连累（compromised）时警告用户。在故障状态期间开关（Switching）可被禁用。当电源开关由于变压器的第一侧绕组中短路过早地关闭时，短路检测器可检测。如果电流比较器在550ns的短路检测超时之前运行，开关错误锁存器将运行。在开关错误期间，输出引脚212被驱动至Vin–1.2V、VSW、ERR。这部分可能需要重新设置以清除开关故障错误。

高阻抗检测器可监测监测集成电路210的电源开关已经接通多长时间。如果开关保持接通长于50μs的开关最大接通持续时间（on-time），开关错误锁存器被设置，并且输出引脚212被驱动至Vin–1.2V、VSW、ERR。这部分可能需要重新设置以清除开关故障错误。OVP电路可动态地将NPN继电器的SW引脚钳位到50V。这防止内部电源开关进入故障以及引起永久损伤。钳位也可被用作初级侧（primary-side）缓冲器以吸收漏电感能量。200ns的开关钳位消隐时间确定钳位是否在吸收漏尖峰电压或者当变压器的次级开关是开路时开关是否关闭。如果开关钳位长于大约200ns，开关错误锁存器被设置。这部分可能需要重新设置以清除开关故障错误。

对于另外一个例子，监测集成电路可被设计为不容纳（house）开关，所述监测集成电路连接到初级变压器绕组。反而，开关可被容纳在监测集成电路的外部。将开关放置在监测集成电路的外部可使监测集成电路能够处理更大的电流。举例说明一个具体的例子，所述监测集成电路可处理高达2.5安培的平均电流，然而LTC3300可处理更大的高达10安培的平均电流。

图14示出示范性的电路1400，在电路1400中一个将监测电路连接至变压器的开关位于所述监测电路的外部。电路1400包括监测集成电路1410、电池组1420、变压器1430、多个第一开关1442、以及多个第二开关1444。监测集成电路1410包括LTC3300。在每个通道中，监测集成电路1410通过变压器1430被连接至电池组1420内的一个电池。变压器1430包括一次绕组1432和二次绕组1434。一次绕组1432的一端被连接至电池组1420的电池的正极，另一端连接至第一开关1442的漏极。开关1442的栅极被连接至监测集成电路1410，它的源极通过电阻器被连接至电池组1420中的一个电池的负端。二次绕组1434的一端被连接至电池组1420的正端，并且另外一端被连接至第二开关1444的漏极。第二开关1444的栅极被连接至监测集成电路1410，第二开关1444的源极通过电阻器被连接至电池组1420的负端。

图14中所示的监测集成电路1410对图2中所示的监测集成电路210的优势为，监测集成电路1410允许如图15A所示的能量的双向传输，但是，监测集成电路210可能只允许如图15B所示的能量的单向传输。例如，在放电期间，电池组220中具有高能量的电池接通，使用它的一次绕组从所述电池中获取能量，并使用它的二次绕组将能量送回电池组220。在为同一个电池充电期间，与其他电池相关联的监测集成电路210可接通，可使用它们的一次绕组从那些电池中获取能量并且可能使用它们的二次绕组将能量送回电池组220。相比之下，在充电期间，监测集成电路1410可为需要充电的特定的电池充电，并且可能不需要将能量送回整个电池组。也就是说，监测集成电路1410可使用它的二次绕组从电池组1420获取能量并可将能量送回需要充电的特定的电池。图15C示出单向充电器，DC/DC转换开关驻留在电池组侧并且二极管驱动单独的电池。

电压跌落是由特定电池内的化学反应引起的一种现象。在特定的电池内的产生需要的电压所必需的化学反应，当电池接通时，导致在电池两端暂时的电压下降。当电池断开时，电池电压将随着电池中的离子的扩散（diffusion）变为相等（equalize）上升回去。电荷不能立即产生；并且对于给定的时间，只能产生有限量。电池也可具有一定的允许短期瞬时电荷传输的电容效应。在某种情况下，需要的以维持特定电压的电荷产生率等于从电池提取的电荷。在平衡期间从电池外部去除的电荷可被看作电荷的净损耗，这样，电压下降。注意锂离子电池的开路电池电压是电池的电荷状态的指示（SOC），这可能等于也可能不等于电池的端电压。公式8说明了这点，其中，容量（Capacity）是特定电池的库伦容量，以及V_RANGE为最大允许电池电压减去最小允许电池电压。

ΔV = V_{DROOP} = (\frac{ΔQ}{Capacity}) \cdot V_{RANGE}

（公式8）

IR补偿可以校正所有IR压降并且可在电池的两端产生电压，所述IR压降包括端电阻以及内部互连结构引起的IR压降。由于电压跌落现象，实际的开路电池电压比电池两端的电压高。因此，不校正V_DROOP，IR可能不会产生真正的开路电池电压。

图16A和16B示出在电池两端上的平衡效果。图16A示出当平衡器打开时电池的电压跌落。如上所述，这个跌落是暂时的并归因于电池内的化学反应，并在平衡器关闭后消失。因此，没有电压跌落校正，平衡算法将在电池电压跌落和恢复时振荡。这是因为由于电压跌落，在平衡器测量的电池电压比电池的实际电压更低。注意电压跌落可通常为大约10或20mV。图16B示出一种用于校正电压跌落的方法，所述方法通过连续不断地测量并校正每个点的跌落。这使闭环平衡算法稳定，有效地增加前馈补偿，并消除与电池的内部电荷产生相关的低频电极。为此，所需的校正因子1610在平衡器打开期间被示出。当平衡器关闭时，校正因子逐渐消失。然而，为电压跌落校正每一个数据点的处理能力可能变得难以实现（注意一些电池组超过100个电池）。替代的，一种不同的方法是随时间跟踪电压中的变化率。

图17示出前面的例子的用于计算电压跌落的导数方法。为了去除平衡算法中的振荡，对于特定电池的跌落量可能必须知道。这需要在平衡算法开始之前练习（exercised）至少一次，并存储其值供以后用。图17中的V_DROOP补偿，假设在瞬态事件（transient events）期间，SOC发生可忽略的改变，所述瞬态事件可能需要几分钟。在电池负载期间，使用下面的算法。

初始瞬值：V_A（瞬态之前最后的测量）被用在平衡算法中，直到V_CELL的时间导数达到最小阈值。所述最小阈值被用于确定什么时候端电压已经平衡并可在采样之间被设置为1或2mV；然而，它可被设置为其他数字。

在负载期间：V_DROOP通常被加入到补偿的IR电压降、V_n,A电压并用在平衡算法中。

退出瞬态：V_B（最后的V_n,A+V_DROOP测量）被用在平衡算法中，直到V_CELL的时间导数达到最小阈值，也许在采样之间1或2mV。

负载之后（平衡器被关闭）：恢复到IR补偿V_CELL,V_n,A。一旦电压跌落在初始期间被确定，因为所述电压跌落不会变化很大，所述电压跌落可在任何平衡期间被使用而不再次计算电压跌落。可选地，为了进一步的精确度，所述电压跌落可不时地，例如每隔30分钟，计算直到最新计算的电压跌落可被使用在平衡中。当然，如果系统动态变化，电压跌落可在变化时计算并且最新计算的电压跌落可被使用在平衡中。

重新计算电压跌落：跌落电压可利用公式9使用图17中的点VB和VC重新计算。可通过延长电池电压测量之间的时间以及利用移动平均数技术达到更好的分辨率。阈值时间是可调节的。在一个具体的例子中，所述阈值时间可每隔20毫秒被设置，直到差分电池电压在设定的阈值内。通常，在一分或两分钟之内，在此期间发生跌落。

V_DROOP=V_C–V_B(公式9)

电压跌落（Voltage Droop）的值随电流增大而增大。可以计算比例因子，并用于在不同的负载条件下调整电压跌落补偿。公式10可产生可用的比例因子并假设电压跌落与（verse）负载电流成线性关系。曲线拟合也可被用于基于负载电流使电压跌落成比例，从而导致一种非线性关系，并增加了整体的精确度。

R_n,ESR=V_n,DROOP/I_n(公式10)

电压跌落补偿（Voltage Droop Compensation）也可增加系统稳定性。除了电压跌落补偿之外，可以实施一个移动平均值以减少来自于平衡响应中的诱发震荡（ringing）的噪声以及系统扰动。震荡可引起过多的效率损失以及减少的电荷恢复。可要求系统的稳定性以延长电池组的运行时间（run-time），并可以防止在电池中的存储电荷的平衡发散而不是集中。

进一步，一些串联堆积式锂离子电池组的目标市场应用可要求电池被平均分配在整个装置中。其他的应用要求电池组容易维修。这些应用都从基本的方法中受益，以便电池组使用12-电池，自包含模块构建。12电池的选择与12通道的BSM IC运作良好，但是本思想对每个模块任何数目的电池都有效。模块自身被构造成图1中的那样，在图1中电池平衡包含在模块中。如图1所示，单向放电器配置的使用可被使用。可选地，单向的或双向的充电器配置可被使用。这可能比被动平衡模块更有效，并可允许更高的平衡电流。每个电池的电荷或者从整个12-电池模块中带走或者回到整个12-电池模块中，标记为MODULE+和MODULE-。

电荷可从整个组电压（stack voltage）中带走或者回到整个组电压中，所述整个组电压包括一些串联的12-电池模块，但是在模块中将出现高电压，并可在维护期间造成安全风险。当为装置中的高压线布线时也增加了风险，所述装置有为了分配重量而遍布高压线的模块。在单独的电池平衡包含在模块中的情况下，平衡的第二阶段可被要求平衡多个模块中的电荷，所述多个模块包含整个电池组。当一个新的模块代替损坏的模块时，这尤其明显，所述新的模块比电池组中的所有其他模块具有更多的容量。

图18示出另一个示范性的BSM1800。BSM1800为模块-到-组（module-to-stack）平衡。为此，BSM1800包括多个模块1-N以及一个模块-到-组平衡器1830。模块1-N的每一个可对应于图1中所示的BSM100，所述BSM100连接至BSM芯片1830。模块1-N的每一个可需要一个使能信号以使特定模块能够平衡，在图18中所述使能信号标记为EN，从连接至那个特定的模块-到-组平衡器的电池模块被发送，通常为从BSM芯片1830的GPIO发送。使用连接到BSM芯片通信端口的处理器中的编程算法做出决定。该决定是基于相关模块的电压对比整个电池组中平均模块电压。在图18的情况下，所有具有高于平均模块电压的模块和/或存储电荷高于平均存储存储电荷的模块加上平衡阈值，将控制它的模块-到-组平衡器放电。

图18示出模块-到-组平衡器的使用，该平衡器具有被配置为单向放电器的反激式转换器；尽管，所述转换器可被配置为单向充电器或双向转换器。电荷从每个单独的模块传送并返回至整个电池组，STACK+和STACK-。所有的高电压线路包含到模块-到-组转换器；然而，应该平行于每个模块放置一个电压钳以防止高电压在模块替换期间出现在MODULE+和MODULE-端。

一些应用可能要求比单个监测集成电路允许的更多的平衡电流。所述单个监测集成电路可允许平衡电流达到2.5安培。因此，由于容量较大或平衡时间较短而需要高于2.5安培（如5安培）平衡电流的应用，可以添加并行的多个集成监测电路，将其作为从电路或是主电路。这可能增加从每个电池带走的放电电流量。为此，每个通道上的平衡器可由一些并行的较小的平衡器组成。所述平衡器可以为具有集成在的平衡器芯片中的电源开关的单块集成电路，所述平衡器芯片例如为LT8584；或者为具有外部独立电源开关解决方案的控制器，所述控制器如LTC3300、LT3751、或LT3750。

图19A示出多个平行的从属平衡器。图19B示出多个平行的主平衡器。此外，在图19A中，单独的平衡器可以是多相（multi-phase）类型。图19A中所示的主/从方法可使用单个的能够启用一个或多个从属平衡器的主平衡器。这种体系结构可以被配置如下：

主平衡器	从属平衡器
		单块集成电路	单块集成电路
单块集成电路	控制器
		控制器	单块集成电路
控制器	控制器

在图19B中，示出所有的主平衡器，这样每个平衡器由相同的使能信号并行控制。所述并行的使能信号可控制如在上表中列出的任意单块集成电路或控制器类型的电源转换器的组合。

在另外的实施中，代替电压补偿平衡，系统可被配置以基于串联堆积式（series-stacked）电池内的每个电池的电荷状态（SOC），平衡串联堆积式电池。电压平衡可以是有益的，但是最终的目的可能是平衡每个电池中的存储电荷。电荷平衡可能更有效并且可提高平衡系统的稳定性。这是因为在电荷平衡中，根据确定应该被转移到电池或转移出电池的量，平衡器保持开启直到特定数量的电荷已经被转移而不用必须连续地监测开路电池电压。与此相反，在电压补偿平衡中，开路电池电压可能必须被连续地监测直到达到目标值（例如电池组内的开路电池电压被平衡）。然而，由于一些用于测量开路电池电压的部件可能没有贯穿平衡的稳定值，例如如图17中所示的电压跌落部件，开路电池电压可能不准确并可能不集中到特定时间阈值内的期望值。然而，电压补偿平衡可被用于平衡串联堆积式电池以提取所有的存储电荷。存在几种方法来基于绝对电池电压平衡。当在充电/放电过程任一种的结束期间使存储电荷最大化时，该方法可被使用。在电池组的其他操作期间，所述平衡可基于电池的SOC，尤其是绝对存储电荷。

基于存储的电荷来平衡可能是有利的，以便减少所需要的峰值平衡电流。公式11示出时间和平衡电流的关系，其中给出失配（mismatch）占总容量的百分比。例如，如果电池的容量被计算为80%，失配将为20%。电压补偿平衡可允许平衡超过放电或充电周期的大部分并可能使需要的平衡电流最小。为此，DC/DC变换器的大小、重量以及费用也可减少。

基于存储电荷的平衡需要涉及对SOC的开路电池电压和库仑计数的电池数据。图20示出涉及对SOC的开路电池电压和负载端电压以及BSM测量电压的特定曲线。来自所述开路电池曲线的一些点可被存储在一个查找表中，或许每隔10%或每隔1%的点，以确定基于开路电池电压的SOC的百分比。开路电池电压可使用上面的图1-19中讨论的组合的电压（IR）、电压跌落以及共模补偿来提取。

对于在电池组中的每一个电池，基于SOC的百分比曲线可大体上保持相同，即使在老化的时候。一个特定电池的老化可改变电池的绝对容量，因此需要平衡。SOC查找表可需要一族（a family of）基于恒定电池温度的开路电池电压曲线或者点。每一个电池温度可以使用负温度系数阻尼电阻（NTC）或类似于2N3904晶体管的掩埋结二极管来测量。每一个电池温度传感器可以由BSM芯片使用多输入模拟多路复用器（MUX）驱动BSM的通用输入输出（GPIO）引脚之一读取。可选地，可以增加与辅助通道相关联的额外的外部引脚到监测集成装置的模拟MUX（如图2中的电路240）来测量每个电池的温度传感器。

所述SOC查找表可能也需要一族（a family of）基于恒定电池负载电流的开路电池电压曲线或者点。每个电池的总电流由电流网（mesh）确定，所述电流网包括使用集成监测装置所测量的电池放电电流，使用图1中的电路140测量的模块电流以及使用霍尔效应电流传感器或与CPU通信（talking to）的分流电阻电路测得的组电流确定，如图18所示。一种替代的方法可以使用电压跌落补偿来确定或产生恒定负载电流曲线族。

所述SOC查找表可能也需要一族（a family of）基于所述充电/放电滞后作用的开路电池电压曲线或者点。可选地，所述滞后作用可能是基于经验数据的函数或解析解。如公式12中的电荷斜率测量也可以用于确定滞后作用的存在。

可能需要库仑计数来确定电池组中的对于所有其他电池的一个特定电池的相对容量。图21示出具有不同满充电容量的三个电池的电荷斜率的部分快照。每条线的斜率可以表示为公式X，其中n是特定的电池。

电荷斜率（Slopen）=ΔVn/ΔQn (公式12)

精确地测量单独的平衡电流的能力可以为用户提供测量从电池去除的电荷量，以及存储在电池中的剩余电荷的方法。下面的公式13示出了电荷（Q）的关系，并表达为库仑（C）：

Q_n＝∫(I_n+I_MOD,m+I_STK)·dt(公式13)

In为使用集成监测装置从一个特定的电池测得的平均放电或平衡电流，IMON,m是用图1中的电路140和142测得的模块电流，ISTK为利用霍尔效应或与BSM的GPIO端口通信的电流检测电路测得的组电流。因此，需要一个额外的参数来计算电荷，即参数t或时间。时间参数是感兴趣（interest）的总时间特别是用于测量特定电池的存储电荷的两点之间的时间。时间可使用用于控制BMS的微处理器进行跟踪。

电流测量误差可直接影响到存储电荷计算的精确度。例如，3%的电流测量误差可以引起3％的存储电荷计算误差。特定的模块内的相对误差可通过利用在IR压降降补偿中的测量值被减小到小于1％。电流测量可以通过一个校正因子进行调整：

(公式14)

In,A为修正后的电流测量值，In,B是使用监测装置测得的电流，Rn,A和Rn,B是与连接监测电路的VCELL引脚与电池的正性端子的线路相关联的电阻。绝对电流测量误差可以被减少1％或更小的公差，这通过将连接到已知的每个模块的电池1的监测装置的来参考作为电阻器实现。

每个电池的电荷斜率可以被测量以计算其容量。电荷斜率测量可需要库仑计数连同基于开路电池电压VOCV,n的SOC的百分比查询表。开路电池电压可能使用综合IR电压降、电压跌落、以及共模补偿被提取。在公式15中容量（Capacity）是与一个特定的电池n相关。通常情况下，在％SOC中较大的变化用于Capacity计算，Capacity测量变得更准确。

{Capacity}_{n} = (\frac{1}{Δ % {SOC}_{n}}) \cdot Δ Q_{n}

(公式15)

最终的目标是在任意时间提取每个电池中所储存的电荷量。这就允许平衡算法使用存储的电荷量而不是开路电池电压作为平衡的参数，并导致平衡效率的增加。基于存储的电荷的平衡系统可能有开路电池电压，所述开路电压在电池组正常工作范围内在彼此之间是不同的；然而，当电池的串联组（series-stack）放电到0％SOC时，开路电池电压将集中并且变得相等。同样，当电池的串联组充电至100％SOC时，开路电池电压集中和平等。对于特定电池n，决定瞬时存储电荷的公式和公式16有关。

Qn=%SOCn●Capacityn(公式16)

图22示出了一个与本申请的监测集成电路相关联的固件原理框图。可以相信的是，在本领域中技术人员熟悉计算机设备的结构、程序设计和基本操作，因此，附图应该是不言自明的。例如，固件，包括用于分组数据通信的数据通信接口。所述固件还包括中央处理器（CPU），表现为一个或多个处理器的形式，用于执行程序指令。固件平台通常包括内部通信总线，程序存储器和用于各种数据文件的数据存储器，所述数据文件通过固件向BSM进行处理和/或通信，虽然固件通常通过BSM接收数据。硬件部件，操作系统和编程语言在本质上是常规性的，可推测的是，在本领域中技术人员十分熟悉这些。

因此，包括但不限于IR补偿，电压跌落补偿和共模补偿的电压补偿方法的以上主动电池平衡电压补偿方法可以在编程中来体现。该技术方案可以被看作是“产品”或通常以可执行代码和/或相关联的数据的形式的“制品”，所述数据可以以一种机器可读介质类型执行或者体现。“存储”类型介质包括任何或者所有计算机，处理器或类似物，或相关的模块体，例如各种半导体存储器，磁带驱动器，磁盘驱动器等有形存储器，其可以在提供在任何时间的软件程序的永久性存储。一种机器可读介质可以采取许多形式，包括但不限于有形存储介质，载波介质或物理传输介质。

其他实现方式是预期的。对于另一示例，监测集成电路可以包括整体安全参数。存在适当的（in place）电池电压整体最大值和极小值，最大值的平衡时间，和最大的板级芯片（IC）级温度和电池温度的安全参数，如果这些参数交叉，将导致整体的BSM/平衡器电路的关机。在电池化学与电池化学之间，这些值可能会有所不同，因此参数是用户可配置的。最大电池电压可防止将电池充电超过一个特定的阈值。电池不能过度充电因为这将引起系统内部的严重的故障，甚至在某些情况下起火。为此，系统可能有一个可编程的设置阈值的功能，如此当达到或超过阈值时，一切都将关闭，电池不再充电。不会发生进一步的平衡，并且会产生一个错误信号来通知系统操作员该电压已经超过阈值。

类似地，最小电池电压会防止电池放电低于特定阈值。如果其电压等于或低于特定阈值，电池不能放电，因为这可能会导致系统严重故障，并减少电池寿命。为此，系统可能有一个可编程的设置阈值的功能，如此当达到或超过阈值时，一切都将关闭，电池不再放电。不会发生进一步的平衡，并会产生一个误差信号来通知系统操作员该电压已经超过阈值。

最大平衡时间可以限定监测集成电路平衡电池可以开启的最大时间。有两种模式的平衡：手动平衡和自动平衡。在手动模式下，BMS操作员可以选择一个电池用于平衡。在这种模式下，最大平衡时间将防止BMS操作员忘记把平衡器关闭。通过这种方式，该系统可避免电池完全放电和损坏电池。

自动平衡模式是基于整个系统或单个模块平均电压或平均存储电荷，和用户确定的阈值。如果电池超过或低于平均电压或平均存储的电荷+/-用户阈值，它就会是平衡的目标。当电池高于平均电压或存储的电荷+用户阈值，它就会被开启用于平衡。这会立即拉低有效测量电压，在典型的系统中会把这个通道从平衡阈值范围排除。然而，BMS可以使用计算出的电线阻抗、电池的阻抗和电池的等效串联电阻来确定电池的浮充电压。这种逆计算或者补偿电压也可以被用作一个迟滞值，以确定何时关闭高压电池。这种逆计算电压值可以被用作计算BMS的平均电压和存储的电荷。紧挨着的已经被接通的单元的电池可显示一个有效测量的电压，该有效测量的电压比其实际的浮充电压更高。通过使用计算出的电线阻抗、电池阻抗和电池的等效串联电阻，这种电池的实际浮充电压可以被确定。这个逆计算的电压值可以被用来计算系统的平均电压以及所存储的电荷和SOC。这个逆计算电压值也可以用来确定，实际上电池是否需要平衡。

当电池处于低于平均电压或存储的电荷-用户阈值时，它会被标记充电。当一个电池在模块内被标记充电时，除了被标记为充电的单元的之外的所有电池可能被接通。紧挨着的已经被接通的单元的电池可能会显示一个有效测量的电压，该有效测量的电压比其实际的浮充电压更高。通过使用计算出的电线阻抗，电池的阻抗和电池的等效串联电阻，我们能够确定这些电池的实际浮充电压。这个逆计算电压值将被用来计算系统的平均电压。这个逆计算电压值也将被用于通过基于开路电池电压推断SOC来确定电池实际上是否需要充电。已经接通的电池将显示出一个比电池的实际浮充电压低的有效测量电压。然而，该系统使用所计算的电线阻抗、电池阻抗和电池的等效串联电阻来确定这些电池的浮充电压。逆计算电压以及一个滞后值可用于确定何时关闭电池，电池是否需要充电。这个逆计算电压值也可以用于计算系统的平均电压和SOC。

对于另一示例，该系统可以包括共模偏移补偿。共模偏移补偿用于配置补偿系统中瞬时负载尖峰。这样的负载尖峰会导致共模漂移，该共模漂移可能会导致阳极误信号交换或阴极误信号交换。通过观察那些应该由通道接通或断开不受影响的通道，如果共模偏移发生，便可以建立。观察通道之前和之后，可以很容易显示已生成的任何偏移量，并且对于任何其他通道该偏移量的简单的添加将可以补偿偏移。

对于另一示例，该系统可以一次测量多个通道。由于导致电压阶跃的信号交换协议，相邻通道可能未能同时模式切换。然而，每次一个地切换各通道打开和关闭的算法，将需要很大量的时间，这样的算法的结果是利用所有的信号交换窗口的总和。为了避免这种情况，可以在电路板被划分成不同部分（通常如图5a和图5b的每第三或第四通道）和在每个单独部分经过的信号交换之后，一个接一个的切换不同的部分的地方，使用一个多路的通道切换。这可以允许减少用来改变大量通道模式的时间。

又例如，为了加快测量过程，当试图测量电流、温度或负载电压时，3个通道可被偶测量。为避免通道到通道对测量的影响，3个通道设为最大值，这仍允许对共模偏移补偿。当一个通道打开时，可能会影响通道位于其正上方和正下方的通道，从而由于电流造成任何偏移量。每次用3个通道，通道之间有足够缓冲区，以避免任何的偏移，这实现了可靠的测量结果以用于计算温度，电流和负载电压，这反过来又可以被用于测量如电池阻抗、电线阻抗、电池效串联电阻以及补偿阻抗的值。

对于另一实例，虽然各种组件被示为单独的（例如，BSM芯片130和监测集成电路110），它们可以结合在一起。对于另一实例，虽然本申请的实施方式被描述为以平衡锂离子电池，它们也可以用于平衡超级电容器和锂离子电容器。

当前面已经描述了被认为是最佳的方式和/或其它示例时，可以理解，可以在其中进行各种修改，在此公开的主题可以以各种形式和实施例来实现的，并且该教导可应用于许多应用，其中只有一些已在本文中描述。它的目的是通过下面的权利要求，要求落入本发明的真正范围内的任何以及所有应用、修改和变化。

除非另有说明，所有测量、值、等级（ratings）、位置、大小、尺寸、以及在本说明书中陈述的其他规格，包括在随后的权利要求中的，是大概的，不是准确的。他们的目的是有一个与功能一致的合理的范围，所述功能与它们相关并符合所属领域中的习惯。

本发明的保护范围仅由现在下面的权利要求来限定。该范围意在并应该应解释为尽可能广泛的与在权利要求中根据本说明书和历史档案中包括所有结构和功能等同的解释语言的普通含义一致。尽管如此，没有权利要求旨在涵盖主题而未能满足专利法第101，102，或103款的要求，它们也不应以这样一种方式来解释。该主题的任何非故意涵盖在此澄清。

除上文所述，没有任何已声明或说明，也不应被解释为导致任何部件步骤、特征，目标、利益、好处、或者等同于公众的贡献，不管它是否在权利要求中叙述。

可以理解，在本文中所使用的术语和表述具有通常的含义，因为这些术语和表达与相关的各个研究和学习领域一致，除非特定的含义，否则都被这里所阐述。相关术语例如第一和第二等等，可单独使用，从另一个中区分一个实体或功能，而不一定要求或暗示这些实体或功能之间的任何实际的这种关系或顺序。术语“包括”、“包含”，或其任何其它变化均旨在涵盖非排他性的包括，例如，一个过程、方法、物品或装置，其包含的元素的列表并不只包括那些要素，而是可以包括这些过程中未明确列出的或其他的固有的元素、方法、物品或装置。不经进一步的限制，一个元素由“a”或“an”开始（proceeded）不应该，排除在该过程的其他相同元素、方法、物品或装置的存在，或者包含该元素的装置。

本公开的摘要被提供以允许读者快速地确定本技术公开的本质。它被提交有其不会被用来解释或限制权利要求的范围或含义的理解。另外，在前面的详细描述，可以看出，在各种实施例中各种特征组合在一起的目的是为了简化本公开。这种公开方法不应当被解释为反映在每一权利要求里要求保护的实施例比明确陈述需要更多的功能的意图。相反，如以下权利要求所反映的，发明主题在于少于单个公开实施例的所有特征。因此，以下权利要求由此被结合到详细说明中，每个权利要求自身作为单独要求保护的主题。

Claims

1.一种监测装置，其特征在于，所述监测装置配置为在电池组平衡期间监测开路电池电压，所述监测装置包括：

输入端子，所述输入端子配置为从电池系统管理（BSM）接收输入信号；

输出端子，所述输出端子配置为输出用于确定开路电池电压的电池参数，所述开路电池电压与所述电池组内的多个电池中的一个相关联，所述电池组基于从所述BSM接收到的输入信号连接至所述监测装置；

处理器；以及

存储可执行指令的存储器，所述可执行指令用于使所述处理器：

测量与所述电池组内的多个电池中的所述一个相关联的电池电压；

测量与测量到的平衡电流相关联的电压降；

通过基于所述测量到的电压降调整所述测量到的电池电压，计算所述开路电池电压；以及

基于所述计算出的开路电池电压平衡所述电池组，其中平衡以及计算所述开路电池电压同时进行。

2.权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置在所述BSM和所述电池组之间，并进一步包括：

集成电源开关；以及

模拟多路复用器，所述模拟多路复用器配置为在输出端子上基于在所述输入端子上接收到的所述输入信号提供可测量的参数，所述测量参数包括平衡开启的所述电池组内的多个电池中的所述一个的电池电压、平衡禁用的电池电压、与平衡电流成比例的电压、与所述监测装置的内部芯片温度成比例的电压、和/或信号交换电压。

3.权利要求2所述的监测装置，其特征在于，所述信号交换电压决定由所述BSM测量读数的精确度。

4.权利要求1所述的监测装置，其特征在于，进一步包括用于测量平衡电流的电流检测放大器，其中所述存储器进一步存储可执行指令，所述可执行指令用于使所述处理器主动监测所述监测装置的所述平衡电流，并用于基于所述监测到的平衡电流计算所述电压降，以避免所述多个电池中的所述一个在平衡期间过度充电或充电不足。

5.根据权利要求1所述的监测电路，其特征在于，所述监测装置包括单片反激式直流/直流转换器。

6.权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述存储器进一步存储可执行指令，所述可执行指令用于使所述处理器：

在所述输入端子上接收到的输入信号的第一下降沿上，激活所述监测装置，

创建一个定义窗口时间的时间窗口，在所述时间窗口内所述监测装置是活动的，

在所述时间窗口期间，计算在所述输入端子上的负脉冲的数目，

在所述输出端子上输出对应于所述输入端子上的最后一个已知的负脉冲计数的信号交换电压，

以及一旦所述时间窗口到期，基于计算的负脉冲的数目，输出与电池参数成比例的电压。

7.权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置通过单线式电池连接连接至所述电池组，在所述单线式电池连接中，所述监测装置到所述电池组的接地连接与另一个监测装置到所述电池组的Vcell连接共享共同的路径。

8.根据权利要求7所述的监测装置，其特征在于，所述存储器进一步存储可执行指令，所述可执行指令用于使所述处理器基于下面的公式计算所述开路电池电压：

V_n,A＝V_n,B+I_n·(R_n-1,A+R_n,B)-I_n-1·R_n-1,B-I_n+1·R_n,A+(I_n-I_MOD)·R_n,CELL，其中：

V_n,A为与所述多个电池中的所述一个相关联的所述开路电池电压，

V_n,B为所述监测装置为多个电池中的一个测量到的电池电压，

R_n-1,A和R_n-1,B为与连接所述监测装置的接地端子和所述电池的负性端子的线路相关联的电阻，

R_n,A和R_n,B为与连接所述监测电路的Vcell引脚和所述电池的正性端子的线路相关联的电阻，

R_n,CELL为与所述多个电池中的所述一个的下面的电池以及上面的电池不具有共享路径的所有阻抗导致的电阻，

I_n为与所述多个电池中的所述一个相关联的平衡电流，

I_n-1为与所述多个电池中的所述一个的下面的电池相关联的平衡电流，

I_n+1为与所述多个电池中的所述一个的上面的电池相关联的平衡电流，以及

I_MOD为同时流经所述多个电池的电流。

9.权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置通过双线式电池连接连接至所述电池组，在所述双线式电池连接中，所述监测装置到所述电池组的接地连接不与第二监测装置到所述电池组的Vcell连接共享共同的路径，所述第二监测电路临近并在所述监测电路的下面。

10.权利要求9所述的监测装置，其特征在于，所述存储器进一步存储可执行指令，所述可执行指令用于使所述处理器基于下面的公式计算与所述监测电路相关联的阻抗：

R_{n} = \frac{V_{n, MODE 0} - V_{n, MODE 1} - (I_{n} - I_{MOD}) {\cdot R}_{n, CELL}}{I_{n}},

其中：

V_n,MODE0对应于所述监测装置被禁用的所述多个电池中的所述一个的电池电压，

V_n,MODE1对应于所述监测装置被启用的所述多个电池中的一个的电池电压，

I_n为与所述多个电池中的所述一个相关联的平衡电流，

I_MOD为同时流经所述多个电池的电流，以及

R_n,CELL为所述多个电池中的一个的直流电阻（DCR）及连接电阻。

11.权利要求10所述的监测装置，其特征在于，所述存储器进一步存储可执行指令，所述可执行指令用于使所述处理器基于下面的公式用双线式电池连接计算所述开路电池电压：

V_n,A＝V_n,B+I_n·R_n+(I_n-I_MOD)·R_n,CELL-I_n-1·R_n-1，其中：

V_n,A为与所述多个电池中的所述一个相关联的开路电池电压，

V_n,B为所述监测装置为所述多个电池中的所述一个测量到的电压，

R_n为与连接至所述多个电池中的所述一个的监测装置的V_CELL引脚相关联的阻抗，

R_n-1为与连接至所述多个电池中的所述一个的下面的电池的监测装置相关联的阻抗，

R_n,CELL为所述多个电池中的一个的DCR及连接电阻，

I_n为与所述多个电池中的所述一个相关联的平衡电流，

I_n-1为与所述多个电池中的所述一个的下面的电池相关联的平衡电流，以及

I_MOD为同时流经所述多个电池的电流。

12.权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述存储器进一步存储可执行指令，所述可执行指令用于使所述处理器测量与所述多个电池中的所述一个相关联的电压跌落并基于所述电压跌落和所述电压降计算所述开路电池电压。

13.权利要求1所述的监测装置，其特征在于，在与所述多个电池中的所述一个相关联的监测装置的阈值时间开启之后，所述电压跌落被加到所述电压降上计算开路电池电压。

14.一种系统，其特征在于，包括：

多个模块，每个模块包括电池组、权利要求1的用于平衡所述电池组的多个电池中的一个的监测电路，以及用于测量开路电压的模块系统管理，其中测量所述开路电池电压和平衡所述电池同时进行；

模块-到-组-平衡器，所述模块-到-组-平衡器耦合至所述多个模块，并包括多个平衡器，每个所述平衡器都与所述多个模块中的一个相关联，所述模块-到-组-平衡器配置为平衡所述模块之间的电压或存储电荷。

15.一种IR补偿的主动电池平衡方法，其特征在于，包括步骤：

在监测装置的输入端子处以及从电池系统管理（BSM）接收输入信号；

响应于所述输入信号，激活用于平衡耦合到所述监测装置的电池组内的多个电池中的一个的所述监测装置；

测量与所述多个电池中的一个相关联的电池电压；

测量与测量到的平衡电流相关联的电压降；

通过基于所述测量到的电压降调整所述测量到的电池电压，由处理器计算与所述多个电池中的所述一个相关联的开路电池电压；以及

基于所述处理器计算出的开路电池电压平衡所述电池组，其中平衡和计算所述开路电池电压同时进行。

16.权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括在输出端子上基于在所述输入端子上接收到的输入信号提供可测量的参数，其中，所述测量参数包括平衡启用的所述电池组内的多个电池中的所述一个的电池电压、平衡禁用的电池电压、与平衡电流成比例的电压、与所述监测装置的内部芯片温度成比例的电压、和/或信号交换电压。

17.权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括：

主动监测所述监测装置的所述平衡电流；以及

基于所述监测到的平衡电流计算所述电压降，以避免所述多个电池中的所述一个在平衡期间过度充电或充电不足。

18.权利要求15所述的方法，其特征在于，所述监测装置包括单片回扫DC/DC转换器。

19.权利要求15所述的方法，其特征在于，激活所述监测装置包括：在所述输入端子上接收的输入信号的第一下降沿上激活所述监测装置，所述方法进一步包括：

创建一个定义窗口时间的时间窗口，在所述时间窗口内所述监测装置是活动的；

在所述时间窗口期间计算所述输入端子上的负脉冲的数目；以及

在所述输出端子上输出对应于所述输入端子上的最后一个已知的负脉冲计数的信号交换电压；以及

一旦所述时间窗口到期，基于计算的负脉冲的数目输出与电池参数成比例的电压。

20.权利要求15所述的方法，其特征在于，计算所述开路电池电压包括基于下面的公式计算所述开路电压：

V_n,B为所述监测装置为所述多个电池中的所述一个测量到的电池电压，

R_n-1,A和R_n-1,B为与连接所述监测装置的接地端子与所述电池的负性端子的线路相关联的电阻，

R_n,A和R_n,B为与连接所述监测电路的V_cell引脚与所述电池的正性端子的线路相关联的电阻，

I_n为与所述多个电池中的所述一个相关联的平衡电流，

I_MOD为同时流经模块中的所述多个电池的电流，所述模块包括所述监测装置以及所述BSM。

21.权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括计算与用于基于下面的公式计算所述开路电池电压的监测电路相关联的阻抗：

R_{n} = \frac{V_{n, MODE 0} - V_{n, MODE 1} - (I_{n} - I_{MOD}) {\cdot R}_{n, CELL}}{I_{n}},

其中：

V_n,MODE1对应于所述监测装置被启用的所述多个电池中的所述一个的电池电压，

I_n为与所述多个电池中的所述一个相关联的平衡电流，

I_MOD为同时流经所述多个电池的电流，以及

R_n,CELL为多个电池中的一个的直流电阻及连接电阻。

22.权利要求21所述的方法，其特征在于，计算所述开路电池电压包括基于下面的公式计算所述开路电压：

V_n,A＝V_n,B+I_n·R_n+(I_n-I_MOD)·R_n,CELL-I_n-1·R_n-1，其中：

R_n,CELL为所述多个电池中的一个的DCR及连接电阻，

I_n为与所述多个电池中的所述一个相关联的平衡电流，

23.一种监测装置，其特征在于，包括：

处理器；以及

测量与测量到的平衡电流相关联的电压降；

通过基于所述测量到的电压降调整所述测量到的电池电压，计算所述开路电池电压；

计算与所述多个电池中的所述一个相关联的容量；

基于所述计算出的容量计算所述多个电池中的所述一个的存储电荷；

基于所述计算出的存储电荷平衡所述电池组，其中平衡以及计算所述开路电池电压同时进行。

24.权利要求23所述的监测装置，其特征在于，所述存储器进一步包括存储可执行指令，所述可执行指令用于使所述处理器基于下面的公式计算所述容量：

y_{n} = (\frac{1}{Δ % {SOC}_{n}}) {\overset{25}{ΔQ}}_{n}

其中：

ΔQ_n表示在一个时间周期内所述多个电池中的所述一个中的存储电荷的变化量，

Δ%SOC_n表示在所述时间周期内所述多个电池中的所述一个的电荷状态（SOC）的百分比变化，以及

Capacity_n表示所述多个电池中的所述一个的容量。

25.权利要求24所述的监测装置，其特征在于，为了计算所述开路电池电压，所述存储器进一步存储可执行指令以计算第一开路电压和第二开路电压，并计算所述SOC的百分比变化，所述存储器进一步存储可执行指令以使用查阅表，所述查询表配置为使所述第一开路电池电压与第一百分比SOC相关，以及使所述第二开路电池电压与第二百分比SOC相关，以便所述第一百分比SOC与所述第二百分比SOC之间的区别对应于所述SOC的百分比变化。

26.权利要求25所述的监测装置，其特征在于，所述存储器进一步存储可执行指令，所述可执行指令用于使所述处理器基于下面的公式计算所述容量：

Q_n=%SOC_n●Capacity_n，其中：

%SOC_n表示所述多个电池中的所述一个的百分比SOC，以及

Capacity_n表示所述多个电池中的所述一个的容量。