CN113809418B - 电池管理芯片、系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种电池管理芯片，其用于对电池组进行管理，包括：第一电阻和第一控制开关，通过第一电阻和外接电阻的连接节点获取检测电压；分压电路及第二控制开关，分别从串联的N个分压电阻中的相邻分压电阻的连接节点获取M个参考电压，其中M＝N‑1；比较单元，比较单元的数量为M个，M个比较单元分别比较检测电压和M个参考电压中的一个参考电压，并且输出M个状态值；以及编码单元，编码单元基于M个状态值来生成配置信号，从而得到电池组的状态信号。本公开还提供了电池管理系统、电池管理方法。

Description

电池管理芯片、系统及方法
技术领域
本公开涉及一种电池管理芯片、系统及方法。
背景技术
在锂电池组的电池管理系统(BMS)中，需要采集锂电池组的各种状态来对锂电池组进行管理。锂电池对充放电要求很高，当过充、过放、过电流及短路等情况发生时，锂电池内部压力于热量大量增加，容易产生火花、燃烧甚至爆炸。因此，对锂电池组进行保护是必要的。
在对锂电池组的状态进行采集时，需要采集电池电压、电流、温度、串联电池数量等信息，因此对于电池管理芯片而言所需要的管脚较多，因此如何减少芯片的管脚数量也是本领域所需要考虑的问题。
此外，对于低成本独立锂电池管理芯片(不含上位机)，通常使用若干模拟比较器采样电池电压，从放电电流、温度等信息和用户配置的阈值做比较完成电池控制。对用户配置支持的越灵活，比较器参考电压生成电路就越复杂，带来的功耗越大。
发明内容
为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种电池管理芯片、系统及方法。
根据本公开的一个方面，一种电池管理芯片，其用于对电池组进行管理，包括：
第一电阻和第一控制开关，所述第一电阻的一端通过所述第一控制开关连接至供电电压，并且所述第一电阻的另一端可以经由所述芯片外部的外接电阻接地，在所述第一控制开关由选择配置信号导通的情况下，通过所述第一电阻和所述外接电阻的连接节点获取检测电压；
分压电路及第二控制开关，所述分压电路的一端经由所述第二控制开关连接至所述供电电压，其中所述分压电路由N个分压电阻串联构成，其中N≥3，在所述第二控制开关由所述选择配置信号导通的情况下，分别从串联的N个分压电阻中的相邻分压电阻的连接节点获取M个参考电压，其中M＝N-1；
比较单元，所述比较单元的数量为M个，M个比较单元分别比较所述检测电压和所述M个参考电压中的一个参考电压，并且输出M个状态值；以及
编码单元，所述编码单元基于所述M个状态值来生成配置信号，从而得到电池组的状态信号。
根据本公开的至少一个实施方式，所述M个参考电压具有不同的成比例的电压值。
根据本公开的至少一个实施方式，所述外接电阻能够被更换为具有不同阻值的外接电阻，并且对于不同阻值的外接电阻，所述编码单元生成的配置信号不同。
根据本公开的至少一个实施方式，不同数目的串联电池对应于不同阻值的外接电阻。
根据本公开的至少一个实施方式，还包括状态计数器和状态寄存器，在得到所述状态信号之后，将所述电池组的状态信号与所述状态寄存器的状态信号进行比较，如果二者相等，则所述状态计数器加一，继续采集所述电池组的状态信号并且比较，直至所述状态计数器的计数值等于状态判断阈值时，输出状态信号。
根据本公开的至少一个实施方式，在得到所述电池组的状态信号之后，将所述电池组的状态信号与所述状态寄存器的状态信号进行比较，如果二者不相等，则将所述状态寄存器的状态信号替换为所述电池组的状态信号，继续采集所述电池组的状态信号并且比较，直至所述状态计数器的计数值等于状态判断阈值时，输出状态信号。
根据本公开的至少一个实施方式，所述电池组为四个锂电池串联构成的电池组，并且所述N个分压电阻的数量为四个，所述比较单元的数量为三个。
根据本公开的至少一个实施方式，能够根据所述电池组的状态信号来判断所述外接电阻的电阻值。
根据本公开的至少一个实施方式，所述电池管理芯片通过一个管脚连接所述外接电阻，从而实现多节电池的选择配置。
根据本公开的另一方面，一种电池管理系统，包括：
如上所述的电池管理芯片；以及
逻辑控制单元，所述逻辑控制单元接收来自所述电池管理芯片的状态信号，并且基于状态信号来对电池组进行管理。
根据本公开的再一方面，一种电池管理方法，包括：
通过第一电阻、外接电阻及第一控制开关构成的串联电路，来生成检测电压，其中所述第一电阻的一端通过所述第一控制开关连接至供电电压，并且所述第一电阻的另一端可以经由所述芯片外部的外接电阻接地，在所述第一控制开关由选择配置信号导通的情况下，通过所述第一电阻和所述外接电阻的连接节点获取检测电压；
通过分压电路及第二控制开关来获取M个参考电压，其中，所述分压电路的一端经由所述第二控制开关连接至所述供电电压，其中所述分压电路由N个分压电阻串联构成，其中N≥3，在所述第二控制开关由所述选择配置信号导通的情况下，分别从串联的N个分压电阻中的相邻分压电阻的连接节点获取M个参考电压，其中M＝N-1；
通过M个比较单元分别比较所述检测电压和所述M个参考电压中的一个参考电压，并且输出M个状态值；以及
基于所述M个状态值来生成配置信号，从而得到电池组的状态信号。
根据本公开的至少一个实施方式，所述M个参考电压具有不同的成比例的电压值。
根据本公开的至少一个实施方式，所述外接电阻能够被更换为具有不同阻值的外接电阻，并且对于不同阻值的外接电阻，所述编码单元生成的配置信号不同。
根据本公开的至少一个实施方式，不同数目的串联电池对应于不同阻值的外接电阻。
根据本公开的至少一个实施方式，在得到所述状态信号之后，将所述电池组的状态信号与状态寄存器的状态信号进行比较，如果二者相等，则状态计数器加一，继续采集所述电池组的状态信号并且比较，直至所述状态计数器的计数值等于状态判断阈值时，输出状态信号。
根据本公开的至少一个实施方式，在得到所述电池组的状态信号之后，将所述电池组的状态信号与所述状态寄存器的状态信号进行比较，如果二者不相等，则将所述状态寄存器的状态信号替换为所述电池组的状态信号，继续采集所述电池组的状态信号并且比较，直至所述状态计数器的计数值等于状态判断阈值时，输出状态信号。
根据本公开的至少一个实施方式，所述电池组为四个锂电池串联构成的电池组，并且所述N个分压电阻的数量为四个，所述比较单元的数量为三个。
根据本公开的至少一个实施方式，能够根据所述电池组的状态信号来判断所述外接电阻的电阻值。
根据本公开的至少一个实施方式，所述电池管理芯片通过一个管脚连接所述外接电阻，从而实现多节电池的选择配置。
根据本公开的至少一个实施方式，通过逻辑控制单元接收状态信号，并且基于状态信号来对电池组进行管理。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1示出了根据本公开的一个实施方式的电池管理芯片的示意图。
图2示出了根据本公开的一个实施方式的电池管理方法的流程图。
图3示出了根据本公开的一个实施方式的电池管理方法的流程图
图4示出了根据本公开的一个实施方式的电池管理的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。
除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。
在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。
当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。
为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧(例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。
这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。
根据本公开的一种实施方式，提供了一种电池管理芯片，其中通过该电池管理芯片，可以通过单管脚来实现多节电池的选择配置功能。
图1示出了根据本公开的一个实施方式的电池管理芯片10。如图1所示，该电池管理芯片10可以包括第一电阻110、第一控制开关120、分压电路130、第二控制开关140、比较单元150和编码单元160。
第一电阻110的一端通过第一控制开关120连接至供电电压VDD，并且第一电阻110的另一端可以经由芯片外部的外接电阻20接地，在第一控制开关120由选择配置信号导通的情况下，通过第一电阻110和外接电阻20的连接节点获取检测电压。
分压电路130的一端经由第二控制开关140连接至供电电压VDD，其中分压电路130由N个分压电阻串联构成，其中N≥3，在第二控制开关140由选择配置信号导通的情况下，分别从串联的N个分压电阻中的相邻分压电阻的连接节点获取M个参考电压，其中M＝N-1。其中M个参考电压具有不同的成比例的电压值。
比较单元150的数量为M个，M个比较单元150分别比较检测电压和M个参考电压中的一个参考电压，并且输出M个状态值。
编码单元160基于M个状态值来生成配置信号，从而得到电池组的状态信号。
外接电阻20能够被更换为具有不同阻值的外接电阻20，并且对于不同阻值的外接电阻20，编码单元160生成的配置信号不同。不同数目的串联电池对应于不同阻值的外接电阻20。
在本公开的一个优选实施方式中，电池组为四个锂电池串联构成的电池组，并且N个分压电阻的数量为四个，比较单元150的数量为三个。
根据本公开的方式，可以根据电池组的状态信号来判断外接电阻20的电阻值。
由此可以得知，根据本公开的电池管理芯片10通过一个管脚(芯片10连接电阻20的管脚)连接外接电阻20，从而实现多节电池的选择配置。
下面将参照图1，来具体地说明根据本公开的一个实施方式的技术方案。
如图1所示，外接电阻20的一端可以通过电池管理芯片10的一个管脚连接至第一电阻110,并且外接电阻20的另一端接地。在本公开中，外接电阻20的电阻值可以根据电池管理芯片10所管理的电池组来进行选配，通过针对不同的电池组来选配不同阻值的外接电阻，从而可以实现该电池管理芯片10的通用性。
例如，当电池管理芯片10用于管理单节电池时，其外接电阻20的电阻值可以为1K欧姆，当电池管理芯片10用于管理两节电池时，其外接电阻20的电阻值可以为10K欧姆，当电池管理芯片10用于管理三节电池时，其外接电阻20的电阻值可以为100K欧姆，当电池管理芯片10用于管理四节电池时，其外接电阻20的电阻值可以为1000K欧姆。
第一电阻110可以通过第一控制开关120来与系统的供电电压VDD连接。其中第一电阻110的电阻值可以根据外接电阻的电阻值可以变化的范围来进行设定，以便通过第一电阻110和外接电阻20的连接节点得到的检测电压能够相对于不同的外接电阻20的电阻值进行区分。
通过第一控制开关120、第一电阻110、和外接电阻20的串联结构，可以形成检测电路，其中第一电阻110作为上拉电阻，而外接电阻20则作为下拉电阻，第一控制开关120在需要检测时来进行导通，在不需要检测时则断开。
根据本公开的优选实施方式，第一控制开关120可以为PMOS晶体管，并且该PMOS晶体管的栅极连接检测控制信号，通过检测控制信号来控制其导通或断开。
在本公开的其他实施方式中，第一控制开关120也可以为NMOS晶体管，在为NMOS晶体管的情况下，可以设置在外接电阻20与参考地之间，这样第一电阻110将直接连接供电电压VDD。
分压电路130可以包括多个串联的电阻，如图1所示，其包括四个串联的分压电阻131～134。
分压电阻131的一端与参考地连接，而另一端与分压电阻132的一端连接，分压电阻132的另一端连接分压电阻133的一端，分压电阻133的另一端连接分压电阻134的一端，而分压电阻134的另一端则连接第二控制开关140。
第二控制开关140还连接供电电压VDD，这样通过第二控制开关140的导通与断开，从而在四个分压电阻的连接节点处分别形成不同的参考电压。
根据本公开的优选实施方式，第二控制开关140可以为PMOS晶体管，并且该PMOS晶体管的栅极连接检测控制信号，通过检测控制信号来控制其导通或断开。其中第二控制开关140和第一控制开关120可以同时导通或断开，也就是说二者的栅极可以连接同一个控制信号。
在本公开的其他实施方式中，第二控制开关140也可以为NMOS晶体管，在为NMOS晶体管的情况下，可以设置在分压电阻131与参考地之间，这样分压电阻134将直接连接供电电压VDD。
在本公开中，通过分压电阻131～134的串联而成的分压电路将会形成不同的参考电压，例如可以在分压电阻131和分压电阻132的连接节点输出0.15VDD的参考电压VR1，在分压电阻132和分压电阻133的连接节点输出0.5VDD的参考电压VR2，在分压电阻133和分压电阻134的连接节点输出0.85VDD的参考电压VR3。其中所输出的参考电压相对于供电电压的比例系数可以被设定，通过设置相关的比例系统，使得在后续中比较不同的参考电压、与检测电压VS时，将不同参考电压和检测电压的比较结果能够很好地区分，从而避免检测误差。
其中，上面提及的检测电压和不同参考电压的比较通过不同的比较单元来实现。如图1所示，可以包括三个比较器151～153。
比较器151的两个输入端分别接收检测电压VS和参考电压VR1，比较器152的两个输入端分别接收检测电压VS和参考电压VR2，比较器153的两个输入端分别接收检测电压VS和参考电压VR3。
比较器151比较检测电压VS和参考电压VR1，例如当检测电压VS大于参考电压VR1，则比较器151的输出VC1为1，而当检测电压VS小于等于参考电压VR1，则比较器151的输出VC1为0。
比较器152比较检测电压VS和参考电压VR2，例如当检测电压VS大于参考电压VR2，则比较器152的输出VC2为1，而当检测电压VS小于等于参考电压VR2，则比较器152的输出VC2为0。
比较器153比较检测电压VS和参考电压VR3，例如当检测电压VS大于参考电压VR3，则比较器153的输出VC3为1，而当检测电压VS小于等于参考电压VR3，则比较器153的输出VC3为0。
编码单元160根据比较器151～153的输出来判断外接电阻20的电阻值。其中编码单元16通过编码电路根据比较单元的输出来生成数字信号SEL_DIG，生成的数字信号SEL_DIG可以发送至逻辑单元，并且该逻辑单元可以根据该数字信号SEL_DIG来判断外接电阻20的情况，从而判断串联的电池的数量。
不同的外接电阻对应不同的比较单元的输出，以及生成不同的数字信号SEL_DIG。
作为一个示例，当电池组包括一个电池时，外接电阻的阻值为第一阻值，此时对应的比较单元的输出VC1为0、VC2为0，VC3为0，根据比较单元的输出，相应的数字信号SEL_DIG可以为两位数字信号，该数字信号SEL_DIG可以为00。
当电池组包括两个电池时，外接电阻的阻值为第二阻值，此时对应的比较单元的输出VC1为1、VC2为0，VC3为0，根据比较单元的输出，相应的数字信号SEL_DIG可以为两位数字信号，该数字信号SEL_DIG可以为01。
当电池组包括三个电池时，外接电阻的阻值为第三阻值，此时对应的比较单元的输出VC1为1、VC2为1，VC3为0，根据比较单元的输出，相应的数字信号SEL_DIG可以为两位数字信号，该数字信号SEL_DIG可以为10。
当电池组包括四个电池时，外接电阻的阻值为第四阻值，此时对应的比较单元的输出VC1为1、VC2为1，VC3为1，根据比较单元的输出，相应的数字信号SEL_DIG可以为两位数字信号，该数字信号SEL_DIG可以为11。
在本公开中，可以在电池管理芯片10进行检测时开启，当形成有效的数字信号SEL_DIG后关闭。
根据本公开的一个实施方式，电池管理芯片10还可以包括状态计数器和状态寄存器。状态计数器和状态寄存器可以设置在编码单元160中。
在得到状态信号之后，将电池组的状态信号与状态寄存器的状态信号进行比较，如果二者相等，则状态计数器加一，继续采集电池组的状态信号并且比较，直至状态计数器的计数值等于状态判断阈值时，输出状态信号。在得到电池组的状态信号之后，将电池组的状态信号与状态寄存器的状态信号进行比较，如果二者不相等，则将状态寄存器的状态信号替换为电池组的状态信号，继续采集电池组的状态信号并且比较，直至状态计数器的计数值等于状态判断阈值时，输出状态信号。
作为一个示例，系统在上电之后，状态寄存器可以进行初始化，例如可以初始化00，状态计数器可以初始化为0，状态判断阈值可以初始化为X，其中X为大于1的整数。系统以一定频率进行采样，每次采样后，如果数字信号SEL_DIG与状态寄存器寄存的信号相等，则状态计数器加1，直到状态计数器的计数值等于设定的状态判断阈值，则检测过程结束，这样将判断后的数字信号作为电池组的状态信号。如果数字信号SEL_DIG与状态寄存器寄存的信号不相等，则可以将状态计数器清零，然后继续检测，如果数字信号SEL_DIG与状态寄存器寄存的信号相等，则状态计数器加1，直到状态计数器的计数值等于设定的状态判断阈值，则检测过程结束，这样将判断后的数字信号作为电池组的状态信号。
根据本公开的进一步实施方式，还提供了一种电池管理方法。
图2示出了根据本公开的一个实施方式的电池管理方法200。
如图2所示，在步骤202中，获取检测电压。具体地，通过第一电阻110、外接电阻20及第一控制开关120构成的串联电路，来生成检测电压，其中第一电阻110的一端通过第一控制开关120连接至供电电压VDD，并且第一电阻110的另一端可以经由芯片外部的外接电阻20接地，在第一控制开关120由选择配置信号导通的情况下，通过第一电阻110和外接电阻20的连接节点获取检测电压。
在步骤204中，获取M个参考电压。具体地，通过分压电路130及第二控制开关140来获取M个参考电压，其中，分压电路130的一端经由第二控制开关140连接至供电电压VDD，其中分压电路130由N个分压电阻串联构成，其中N≥3，在第二控制开关140由选择配置信号导通的情况下，分别从串联的N个分压电阻中的相邻分压电阻的连接节点获取M个参考电压，其中M＝N-1。
在步骤206中，比较检测电压和参考电压。具体地，通过M个比较单元150分别比较检测电压和M个参考电压中的一个参考电压，并且输出M个状态值。
在步骤208中，基于M个状态值来生成配置信号，从而得到电池组的状态信号。
M个参考电压具有不同的成比例的电压值。外接电阻20能够被更换为具有不同阻值的外接电阻20，并且对于不同阻值的外接电阻20，编码单元160生成的配置信号不同。不同数目的串联电池对应于不同阻值的外接电阻20。
电池组为四个锂电池串联构成的电池组，并且N个分压电阻的数量为四个，比较单元150的数量为三个。能够根据电池组的状态信号来判断外接电阻20的电阻值。电池管理芯片通过一个管脚连接外接电阻20，从而实现多节电池的选择配置。
最后可以通过逻辑控制单元接收状态信号，并且基于状态信号来对电池组进行管理。
为了避免误差，在本公开中，在得到状态信号之后，可以对状态信号进行验证。
图3示出了根据本公开的一个实施方式的状态信号判断方法的流程图。其中该方法300可以包括以下内容。
在步骤302中，获得电池组的状态信号。
在步骤304中，将电池组的状态信号与状态寄存器的状态信号进行比较。
在步骤306中，如果电池组的状态信号与状态寄存器的状态信号相等，则状态计数器加一，继续采集电池组的状态信号并且比较。
在步骤308中，判断状态计数器的计数值是否等于状态判断阈值。
在步骤310中，输出状态信号。
在步骤312中，将计数值清零。其中在得到电池组的状态信号的情况下，将电池组的状态信号与状态寄存器的状态信号进行比较，如果二者不相等，则将状态寄存器的状态信号替换为电池组的状态信号，继续采集电池组的状态信号并且比较，直至状态计数器的计数值等于状态判断阈值时，输出状态信号。
作为一个示例，当电池组包括一个电池时，外接电阻的阻值为第一阻值，此时对应的比较单元的输出VC1为0、VC2为0，VC3为0，根据比较单元的输出，相应的数字信号SEL_DIG可以为两位数字信号，该数字信号SEL_DIG可以为00。
当电池组包括两个电池时，外接电阻的阻值为第二阻值，此时对应的比较单元的输出VC1为1、VC2为0，VC3为0，根据比较单元的输出，相应的数字信号SEL_DIG可以为两位数字信号，该数字信号SEL_DIG可以为01。
当电池组包括三个电池时，外接电阻的阻值为第三阻值，此时对应的比较单元的输出VC1为1、VC2为1，VC3为0，根据比较单元的输出，相应的数字信号SEL_DIG可以为两位数字信号，该数字信号SEL_DIG可以为10。
当电池组包括四个电池时，外接电阻的阻值为第四阻值，此时对应的比较单元的输出VC1为1、VC2为1，VC3为1，根据比较单元的输出，相应的数字信号SEL_DIG可以为两位数字信号，该数字信号SEL_DIG可以为11。
作为一个示例，系统在上电之后，状态寄存器可以进行初始化，例如可以初始化00，状态计数器可以初始化为0，状态判断阈值可以初始化为X，其中X为大于1的整数。系统以一定频率进行采样，每次采样后，如果数字信号SEL_DIG与状态寄存器寄存的信号相等，则状态计数器加1，直到状态计数器的计数值等于设定的状态判断阈值，则检测过程结束，这样将判断后的数字信号作为电池组的状态信号。如果数字信号SEL_DIG与状态寄存器寄存的信号不相等，则可以将状态计数器清零，然后继续检测，如果数字信号SEL_DIG与状态寄存器寄存的信号相等，则状态计数器加1，直到状态计数器的计数值等于设定的状态判断阈值，则检测过程结束，这样将判断后的数字信号作为电池组的状态信号。
根据本公开的一个实施方式，还提供了一种电池管理系统，包括：如上的电池管理芯片；以及逻辑控制单元，逻辑控制单元接收来自电池管理芯片的状态信号，并且基于状态信号来对电池组进行管理。
下面提供本公开的电池管理芯片的一个应用示例。
图4示出了根据本公开的一个实施方式的锂电池组管理芯片40。其中本公开的电池管理芯片10可以设置在该锂电池组管理芯片40的外部，也可以与锂电池组管理芯片40集成。
该锂电池组管理芯片10用于对锂电池组11进行管理，锂电池组11包括串联连接的N个锂电池单体。
如图4所示，该锂电池组管理芯片40可以包括：多路复用单元410、信号放大单元420、模数转换单元430、第一滤波单元440、比较转换单元450、状态滤波单元460、开关控制模块470。
多路复用单元410被控制以便分别采集N个锂电池单体中的一个锂电池单体的电池电压VC0～VCn。其中该多路复用单元410可以被选通，以便采用时分复用的方式对N个锂电池单体的每个锂电池单体的电池电压进行采集。其中，多路复用单元410的选通可以由通道控制单元411来进行控制。
信号放大单元420(放大器)接收来自多路复用单元410选择的一个锂电池的电池电压，并且对该电池电压进行放大以便生成放大后信号，放大后信号提供至模数转换单元430。例如该放大器可以为可调增益放大器，通过增益控制单元421来调节信号放大单元420的增益。对于单体电池电压，充放电电流以及温度的检测值范围相差非常大，为了充分利用ADC的分辨率，在采样值送到ADC之前，经过一个增益可控的模拟放大器，尽可能在ADC的满量程范围内实现模拟到数字的转换。
模数转换单元430接收该电池电压，并且将电池电压转换为数字信号。其中该模数转换单元430可以为高精度ADC。
第一滤波单元440用于对数字信号进行滤波处理并且生成滤波后信号。第一滤波单元440可以为FIR滤波器。
比较转换单元450用于对滤波后信号及预设电压阈值进行比较，以便生成状态信息。预设电压阈值包括过压阈值和欠压阈值，滤波后信号分别与过压阈值和欠压阈值进行比较，以便将滤波后信号转换为状态信息。
状态滤波单元460将状态信息转换为电压状态信号。电压状态信号包括过压状态信号及欠压状态信号。
开关控制模块470基于电压状态信号来生成锂电池组的充电开关42及放电开关43的控制信号，以控制充电开关42及放电开关43的导通与断开，从而控制锂电池组的充电及放电。
通过可调增益的放大器及高精度的ADC构成模拟前端，通过时分复用来对电池电压进行采集，经过ADC转换之后的电池电压经过第一滤波单元440滤波之后，分别与过压阈值和欠压阈值进行比较转换，其中转换后的数据可以为单比特状态信息，再经过状态滤波单元变成欠压或过压状态提供给开关控制模块。
该锂电池组管理芯片40还可以包括均衡判别模块(未示出)，均衡判别模块用于接收第一滤波单元440所输出的滤波后信号，以判断N个锂电池单体的电池电压的均衡情况。
根据本公开的进一步示例，该锂电池组管理芯片用于对锂电池组21进行管理，锂电池组包括串联连接的N个锂电池单体。
该锂电池组管理芯片可以包括：多路复用单元、信号放大单元、模数转换单元、第一滤波单元、比较转换单元、状态滤波单元、开关控制模块。
多路复用单元被控制以便分别采集N个锂电池单体中的一个锂电池单体的电池电压VC0～VCn。其中该多路复用单元可以被选通，以便采用时分复用的方式对N个锂电池单体的每个锂电池单体的电池电压进行采集。其中，多路复用单元的选通可以由通道控制单元来进行控制。
信号放大单元(放大器)接收来自多路复用单元选择的一个锂电池的电池电压，并且对该电池电压进行放大以便生成放大后信号，放大后信号提供至模数转换单元。例如该放大器可以为可调增益放大器，通过增益控制单元来调节信号放大单元的增益。
模数转换单元接收该电池电压，并且将电池电压转换为数字信号。其中该模数转换单元可以为高精度ADC。
第一滤波单元用于对数字信号进行滤波处理并且生成滤波后信号。第一滤波单元可以为FIR滤波器。
比较转换单元用于对滤波后信号及预设电压阈值进行比较，以便生成状态信息。预设电压阈值包括过压阈值和欠压阈值，滤波后信号分别与过压阈值和欠压阈值进行比较，以便将滤波后信号转换为状态信息。
状态滤波单元将状态信息转换为电压状态信号。电压状态信号包括过压状态信号及欠压状态信号。
开关控制模块基于电压状态信号来生成锂电池组的充电开关及放电开关的控制信号，以控制充电开关及放电开关的导通与断开，从而控制锂电池组的充电及放电。
通过可调增益的放大器及高精度的ADC构成模拟前端，通过时分复用来对电池电压进行采集，经过ADC转换之后的电池电压经过第一滤波单元滤波之后，分别与过压阈值和欠压阈值进行比较转换，其中转换后的数据可以为单比特状态信息，再经过状态滤波单元变成欠压或过压状态提供给开关控制模块。
第一滤波单元的数量为N个，N个第一滤波单元中的每个第一滤波单元用于分别对多路复用单元所采集的N个锂电池单体的每个锂电池单体的电池电压所生成的数字信号进行滤波处理。比较转换单元的数量为N个，N个比较转换单元中的每个比较转换单元用于分别接收N个第一滤波单元中的每个第一滤波单元所输出的滤波后信号。状态滤波单元的数量为N个，N个状态滤波单元中的每个状态滤波单元用于分别接收N个比较转换单元中的每个比较转换单元所输出的状态信息。
但是需要注意的是，信号放大单元及模数转换单元的数量可以为一个。
根据进一步的示例，还包括均衡判别模块，均衡判别模块用于接收第一滤波单元所输出的滤波后信号，以判断N个锂电池单体的电池电压的均衡情况。
根据进一步的示例，还包括温度传感单元、第N+1个第一滤波器、第N+1个比较转换单元、和第N+1个状态滤波单元。
温度传感单元可以为热敏电阻的形式，并且其设置在锂电池组的附近，用于检测锂电池组的温度，通过检测热敏电阻两端的电压，来表示温度值，这样温度传感单元将生成表示温度值的电压信号，并且通过控制多路复用单元来采集温度传感单元的温度电压值，并且通过信号放大单元对温度电压值进行放大处理以生成放大后温度电压信号，模数转换单元接收放大后温度电压信号并且输出至第N+1个第一滤波器进行滤波以生成滤波后温度电压信号，第N+1个比较转换单元用于对滤波后温度电压信号及预设温度阈值进行比较，以便生成温度状态信息，第N+1个状态滤波单元将温度状态信息转换为温度状态信号，开关控制模块根据温度状态信号控制充电开关及放电开关的导通与断开。
预设温度阈值包括充电低温阈值、充电高温阈值、放电低温阈值和放电高温阈值，根据锂电池组的充放电状态，将滤波后温度电压信号分别与充电低温阈值、充电高温阈值、放电低温阈值和放电高温阈值进行比较。
温度状态信号包括充电低温状态、充电高温状态、放电低温状态和放电高温状态。
根据进一步的示例，还包括电流传感单元、第N+2个第一滤波器、第N+2个比较转换单元、和状态滤波组。
电流传感单元可以为串联至锂电池组的电流通路的检测电阻，并且用于检测锂电池组的充放电电流。
通过控制多路复用单元来采集电流传感单元的检测电流，并且通过信号放大单元对检测电流进行放大处理以生成放大后第一电压信号，模数转换单元接收放大后第一电压信号并且输出至第N+2个第一滤波器进行滤波以生成滤波后第一电压信号，第N+2个比较转换单元用于对滤波后第一电压信号及预设电流电压阈值进行比较，以便生成电流状态信息，状态滤波组将电流状态信息转换为电流状态信号，开关控制模块根据电流状态信号控制充电开关及放电开关的导通与断开。
其中，状态滤波组包括多个状态滤波器，多个状态滤波器对应于不同的电流阈值及响应时间，从而使得充放电电流越大响应时间越短。
状态滤波单元包括状态寄存器和计数器，当状态滤波单元接收的状态信息与状态寄存器所寄存的状态信息相反时，计数器加1，否则计数器清零，当计数器累加至指定响应时间阈值后，状态寄存器翻转。
在本公开的进一步示例中，其中可以不包括上面示例中的第N+2个第一滤波器。电流传感单元可以为串联至锂电池组的电流通路的检测电阻，并且用于检测锂电池组的充放电电流，以生成表示充放电电流的电压信号。通过控制多路复用单元来采集电流传感单元的电压信号，并且通过信号放大单元对该电压信号进行放大处理以生成放大后第一电压信号(该电压信号与电池的电压值相比比较小)，模数转换单元接收放大后第一电压信号并且输出至第N+2个比较转换单元，第N+2个比较转换单元用于对滤波后第一电压信号及预设电流电压阈值进行比较，以便生成电流状态信息，状态滤波组将电流状态信息转换为电流状态信号，开关控制模块根据电流状态信号控制充电开关及放电开关的导通与断开。
根据本公开的另一进一步示例。该锂电池组管理芯片用于对锂电池组进行管理，锂电池组包括串联连接的N个锂电池单体。
该锂电池组管理芯片可以包括：多路复用单元、信号放大单元、模数转换单元、第一滤波单元、比较转换单元、状态滤波单元、开关控制模块。
多路复用单元被控制以便分别采集N个锂电池单体中的一个锂电池单体的电池电压VC0～VCn。其中该多路复用单元可以被选通，以便采用时分复用的方式对N个锂电池单体的每个锂电池单体的电池电压进行采集。其中，多路复用单元的选通可以由通道控制单元来进行控制。
信号放大单元(放大器)接收来自多路复用单元选择的一个锂电池的电池电压，并且对该电池电压进行放大以便生成放大后信号，放大后信号提供至模数转换单元。例如该放大器可以为可调增益放大器，通过增益控制单元来调节信号放大单元的增益。
模数转换单元接收该电池电压，并且将电池电压转换为数字信号。其中该模数转换单元可以为高精度ADC。
第一滤波单元用于对数字信号进行滤波处理并且生成滤波后信号。第一滤波单元可以为FIR滤波器。
比较转换单元(数字比较器)用于对滤波后信号及预设电压阈值进行比较，以便生成状态信息。预设电压阈值包括过压阈值和欠压阈值，滤波后信号分别与过压阈值和欠压阈值进行比较，以便将滤波后信号转换为状态信息。状态信息为单比特状态信息。
状态滤波单元将状态信息转换为电压状态信号。电压状态信号包括过压状态信号及欠压状态信号。
开关控制模块基于电压状态信号来生成锂电池组的充电开关及放电开关的控制信号，以控制充电开关及放电开关的导通与断开，从而控制锂电池组的充电及放电。
根据一个示例，还包括增益控制模块，增益控制模块用于调整信号放大单元的放大增益系数。
根据一个示例，还包括均衡判别模块、第一中值滤波器、及卡尔曼滤波器，第一中值滤波器接收来自模数转换单元的数字信号，进行中值滤波处理，处理后的信号提供至卡尔曼滤波器进行处理，并且卡尔曼滤波器处理后的信号提供至均衡判别模块，均衡判别模块根据所接收的信号来判断N个锂电池单体的电池电压的均衡情况。
均衡判别模块的输出信号用于控制与每个电池单体并联的MOSFET，例如每个MOSFET的漏极和源极分别连接每个电池单体的两端，输出信号控制MOSFET的栅极。
根据一个示例，还包括电流传感单元、第二比较转换单元、和状态滤波组。电流传感单元用于检测锂电池组的充放电电流以生成表示充放电电流的电压信号，并且通过控制多路复用单元来采集电流传感单元的电压信号，并且通过信号放大单元对电压信号进行放大处理以生成放大后第一电压信号，模数转换单元接收放大后第一电压信号并且输出至第二比较转换单元，第二比较转换单元用于对滤波后第一电压信号及预设电流电压阈值进行比较，以便生成电流状态信息，状态滤波组将电流状态信息转换为电流状态信号，开关控制模块根据电流状态信号控制充电开关及放电开关的导通与断开。
根据一个示例，还包括温度传感单元、第二中值滤波器、第三比较转换单元、和第二状态滤波单元，温度传感单元用于检测锂电池组的温度，并且通过控制多路复用单元来采集温度传感单元的检测温度，并且通过信号放大单元对检测温度进行放大处理以生成放大后温度电压信号，模数转换单元接收放大后温度电压信号并且输出至第二中值滤波器进行滤波以生成滤波后温度电压信号，第三比较转换单元用于对滤波后温度电压信号及预设温度阈值进行比较，以便生成温度状态信息，第二状态滤波单元将温度状态信息转换为温度状态信号，开关控制模块根据温度状态信号控制充电开关及放电开关的导通与断开。预设温度阈值包括充电低温阈值、充电高温阈值、放电低温阈值和放电高温阈值，根据锂电池组的充放电状态，将滤波后温度电压信号分别与充电低温阈值、充电高温阈值、放电低温阈值和放电高温阈值进行比较。温度状态信号包括充电低温状态、充电高温状态、放电低温状态和放电高温状态。
根据一个示例，还包括电池开路检测单元，电池开路检测单元包括N个电容，N个电容中的每个电容分别与N个锂电池单体中的每个锂电池单体并联，并且对每个电容进行放电后再进行充电，通过测量每个电容两端的电压来得到每个锂电池单体的电池电压，根据该电池电压来进行开路检测。如果发生开路检测，测量出来的电池电压会大于电池最高电压或者小于电池最低电压。
在本公开的另一示例，还包括电流模数转换单元、电流传感单元、第二比较转换单元、和状态滤波组，电流传感单元用于检测锂电池组的充放电电流以生成表示该充放电电流的电压信号，并且通过控制多路复用单元来采集电流传感单元的电压I仙女好，并且通过信号放大单元对电压I仙女好进行放大处理以生成放大后第一电压信号，电流模数转换单元接收放大后第一电压信号并且输出至第二比较转换单元，第二比较转换单元用于对滤波后第一电压信号及预设电流电压阈值进行比较，以便生成电流状态信息，状态滤波组将电流状态信息转换为电流状态信号，开关控制模块根据电流状态信号控制充电开关及放电开关的导通与断开。如果一个ADC既要检测电压，又要检测电流，那么这个ADC的采样周期就不能太长，如果太长则会导致电流信息的丢失，如果太短，将会形成很大的功耗。在该示例中，通过增加了一个单独的ADC来对电流进行检测，这样可以使得ADC的功耗下降，并且用于检测电流的ADC由于仅仅是偶尔工作，例如当电流值大于预定值时或者数字间断地控制，才启动该ADC，并且可以通过控制占空比来控制平均功耗。因此根据该方式可以有效地降低功耗。
在本公开的另一示例，还包括电流传感单元、过流比较器、第二比较转换单元、和状态滤波组，电流传感单元用于检测锂电池组的充放电电流以生成表示充放电电流的电压信号，并且通过控制多路复用单元来采集电流传感单元的电压信号，并且通过信号放大单元对电压信号进行放大处理以生成放大后第一电压信号，模数转换单元接收放大后第一电压信号并且输出至第二比较转换单元，第二比较转换单元用于对滤波后第一电压信号及预设电流电压阈值进行比较，以便生成电流状态信息，状态滤波组将电流状态信息转换为电流状态信号，开关控制模块根据电流状态信号控制充电开关及放电开关的导通与断开，其中，过流比较器用于比较电流传感单元检测的充放电电流与预设电流电压阈值以判断该充放电电流是否大于预设电流电压阈值，在大于的情况下，控制模数转换单元以将模数转换单元的采样周期缩短。
根据该示例，通过增加了一个过流比较器，当检测电流所对应的电压信号大于阈值的时候，可以将ADC的采样速度增加，这样就可以采用一个ADC来实现电压和电流的实时检测。
根据本公开的另一方面，提供了一种锂电池组管理方法，锂电池组包括串联连接的N个锂电池单体。其中锂电池组管理方法中相关内容可以参照上面的表述，为了简洁起见，在此不再赘述。
本公开还提供了锂电池组管理方法。
通过多路复用单元采集电池管理单元的状态信号。
通过多路复用单元被控制以便分别采集N个锂电池单体中的一个锂电池单体的电池电压。
通过模数转换单元接收电池电压，并且将电池电压转换为数字信号。
通过第一滤波单元用于对数字信号进行滤波处理并且生成滤波后信号。
通过比较转换单元用于对滤波后信号及预设电压阈值进行比较，以便生成状态信息。
通过状态滤波单元将状态信息转换为电压状态信号。
通过开关控制模块基于电压状态信号来生成锂电池组的充电开关及放电开关的控制信号，以控制充电开关及放电开关的导通与断开，从而控制锂电池组的充电及放电。
进一步地，该锂电池组管理方法还可以包括通过信号放大单元接收来自多路复用单元的一个锂电池的电池电压，并且对电池电压进行放大以便生成放大后信号，放大后信号提供至模数转换单元。
进一步地，第一滤波单元为FIR滤波器并且数量为N个，N个第一滤波单元中的每个第一滤波单元用于分别对多路复用单元所采集的N个锂电池单体的每个锂电池单体的电池电压所生成的数字信号进行滤波处理。
进一步地，比较转换单元的数量为N个，N个比较转换单元中的每个比较转换单元用于分别接收N个第一滤波单元中的每个第一滤波单元所输出的滤波后信号。
进一步地，状态滤波单元的数量为N个，N个状态滤波单元中的每个状态滤波单元用于分别接收N个比较转换单元中的每个比较转换单元所输出的状态信息。
进一步地，预设电压阈值包括过压阈值和欠压阈值，滤波后信号分别与过压阈值和欠压阈值进行比较，以便将滤波后信号转换为状态信息。
进一步地，状态信息为单比特状态信息。
进一步地，电压状态信号包括过压状态信号及欠压状态信号。
进一步地，还包括调整信号放大单元的放大增益系数。
进一步地，信号放大单元及模数转换单元的数量为一个。
进一步地，其特征在于，还包括接收第一滤波单元所输出的滤波后信号，以判断N个锂电池单体的电池电压的均衡情况。
进一步地，还包括对温度的检测。其中该温度检测方法可以包括以下内容。
通过温度传感单元用于检测锂电池组的温度。
通过控制多路复用单元来采集温度传感单元的检测温度。
通过信号放大单元对检测温度进行放大处理以生成放大后温度电压信号。
模数转换单元接收放大后温度电压信号并且进行模数转换。
第N+1个第一滤波器进行滤波以生成滤波后温度电压信号。
第N+1个比较转换单元用于对滤波后温度电压信号及预设温度阈值进行比较，以便生成温度状态信息。
第N+1个状态滤波单元将温度状态信息转换为温度状态信号。
开关控制模块根据温度状态信号控制充电开关及放电开关的导通与断开。
第N+1个状态滤波单元将温度状态信息转换为温度状态信号，开关控制模块根据温度状态信号控制充电开关及放电开关的导通与断开。
进一步地，预设温度阈值包括充电低温阈值、充电高温阈值、放电低温阈值和放电高温阈值，根据锂电池组的充放电状态，将滤波后温度电压信号分别与充电低温阈值、充电高温阈值、放电低温阈值和放电高温阈值进行比较。
进一步地，温度状态信号包括充电低温状态、充电高温状态、放电低温状态和放电高温状态。
进一步地，还提供了一种电流检测方法。
通过电流传感单元用于检测锂电池组的充放电电流以生成表示充放电电流的电压信号。
通过控制多路复用单元来采集电流传感单元的电压信号。
通过信号放大单元对电压信号进行放大处理以生成放大后第一电压信号。
模数转换单元接收放大后第一电压信号并且进行模数转换。
第N+1个第一滤波器进行滤波以生成滤波后第一电压信号。
第N+1个比较转换单元用于对滤波后第一电压信号及预设电流电压阈值进行比较，以便生成电流状态信息。
状态滤波组将电流状态信息转换为电流状态信号。
开关控制模块根据电流状态信号控制充电开关及放电开关的导通与断开。
进一步地，状态滤波组包括多个状态滤波器，多个状态滤波器对应于不同的电流阈值及响应时间，从而使得充放电电流越大响应时间越短。
进一步地，状态滤波单元包括状态寄存器和计数器，当状态滤波单元接收的状态信息与状态寄存器所寄存的状态信息相反时，计数器加1，否则计数器清零，当计数器累加至指定响应时间阈值后，状态寄存器翻转。
在本公开的进一步示例中，第一滤波单元为FIR滤波器。
预设电压阈值包括过压阈值和欠压阈值，滤波后信号分别与过压阈值和欠压阈值进行比较，以便将滤波后信号转换为状态信息。状态信息为单比特状态信息。
电压状态信号包括过压状态信号及欠压状态信号。
还包括增益控制模块，增益控制模块用于调整信号放大单元的放大增益系数。
还包括均衡判别模块、第一中值滤波器、及卡尔曼滤波器，第一中值滤波器接收来自模数转换单元的数字信号，进行中值滤波处理，处理后的信号提供至卡尔曼滤波器进行处理，并且卡尔曼滤波器处理后的信号提供至均衡判别模块，均衡判别模块根据所接收的信号来判断N个锂电池单体的电池电压的均衡情况。
在一个示例中，还包括电流传感单元、第二比较转换单元、和状态滤波组，电流传感单元用于检测锂电池组的充放电电流，并且通过控制多路复用单元来采集电流传感单元的检测电流，并且通过信号放大单元对检测电流进行放大处理以生成放大后第一电压信号，模数转换单元接收放大后第一电压信号并且输出至第二比较转换单元，第二比较转换单元用于对滤波后第一电压信号及预设电流电压阈值进行比较，以便生成电流状态信息，状态滤波组将电流状态信息转换为电流状态信号，开关控制模块根据电流状态信号控制充电开关及放电开关的导通与断开。
在一个示例中，还包括温度传感单元、第二中值滤波器、第三比较转换单元、和第二状态滤波单元，温度传感单元用于检测锂电池组的温度，并且通过控制多路复用单元来采集温度传感单元的检测温度，并且通过信号放大单元对检测温度进行放大处理以生成放大后温度电压信号，模数转换单元接收放大后温度电压信号并且输出至第二中值滤波器进行滤波以生成滤波后温度电压信号，第三比较转换单元用于对滤波后温度电压信号及预设温度阈值进行比较，以便生成温度状态信息，第二状态滤波单元将温度状态信息转换为温度状态信号，开关控制模块根据温度状态信号控制充电开关及放电开关的导通与断开。
预设温度阈值包括充电低温阈值、充电高温阈值、放电低温阈值和放电高温阈值，根据锂电池组的充放电状态，将滤波后温度电压信号分别与充电低温阈值、充电高温阈值、放电低温阈值和放电高温阈值进行比较。
温度状态信号包括充电低温状态、充电高温状态、放电低温状态和放电高温状态。
在一个示例中，还包括电池开路检测单元，电池开路检测单元包括N个电容，N个电容中的每个电容分别与N个锂电池单体中的每个锂电池单体并联，并且对每个电容进行放电后再进行充电，通过测量每个电容两端的电压来得到每个锂电池单体的电池电压，根据该电池电压来进行开路检测。
在一个示例中，还包括电流模数转换单元、电流传感单元、第二比较转换单元、和状态滤波组，电流传感单元用于检测锂电池组的充放电电流以生成表示其的电压信号，并且通过控制多路复用单元来采集电流传感单元的电压信号，并且通过信号放大单元对电压信号进行放大处理以生成放大后第一电压信号，电流模数转换单元接收放大后第一电压信号并且输出至第二比较转换单元，第二比较转换单元用于对滤波后第一电压信号及预设电流电压阈值进行比较，以便生成电流状态信息，状态滤波组将电流状态信息转换为电流状态信号，开关控制模块根据电流状态信号控制充电开关及放电开关的导通与断开。
在一个示例中，还包括电流传感单元、过流比较器、第二比较转换单元、和状态滤波组，电流传感单元用于检测锂电池组的充放电电流以生成表示其的电压信号，并且通过控制多路复用单元来采集电流传感单元的电压信号，并且通过信号放大单元对电压信号进行放大处理以生成放大后第一电压信号，模数转换单元接收放大后第一电压信号并且输出至第二比较转换单元，第二比较转换单元用于对滤波后第一电压信号及预设电流电压阈值进行比较，以便生成电流状态信息，状态滤波组将电流状态信息转换为电流状态信号，开关控制模块根据电流状态信号控制充电开关及放电开关的导通与断开，其中，过流比较器用于比较电流传感单元检测的充放电电流与预设电流电压阈值以判断该充放电电流是否大于预设电流电压阈值，在大于的情况下，控制模数转换单元以将模数转换单元的采样周期缩短。
根据本公开的进一步实施方式，还提供了一种锂电池组管理系统，包括：如上所述的锂电池组管理芯片，锂电池组管理芯片至少用于检测锂电池组的N个锂电池单体中的每个锂电池单体的电池电压；以及充电开关和放电开关，锂电池组管理芯片根据所检测的电池电压来控制充电开关和放电开关的导通与断开。
在锂电池管理系统中，对充放电电流的检测优先级最高，采样频率也要求尽可能高。本公开设计了一种模拟前端通道控制方法来分配各种检测的时间间隙。工作期间采样电路工作在充放电电流的采样频率不变，按照电压和温度的采样频率需求，分配若干采样周期给电压检测或者温度检测，任意两个电压检测或者温度检测周期不相邻。在非电流检测周期，根据最近的几次电流采样值以及变化率预测当前电流值，因为两次电压或者温度检测的时间间隔足够长，可以认为系统一直在连续检测充放电电流，从而实现使用一套模拟前端实现电流、电压和温度检测。
在本公开的上述中值滤波器中，可以采用递归中值滤波，在不降低采样率的前提下，设定一个预定长度的先进先出队列，每个周期采样一个新的数值，插入采样队列尾并移除队首的旧值，对这个队列进行排序，取中间值作为最终结果。
根据本公开的进一步实施方式，还提供了一种电设备，包括：锂电池组；上述的锂电池组管理系统，锂电池组管理系统用于控制锂电池组的充电及放电；以及用电装置，用电装置与锂电池组连接以便通过锂电池组供电。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种电池管理芯片，其用于对电池组进行管理，其特征在于，包括：
第一电阻和第一控制开关，所述第一电阻的一端通过所述第一控制开关连接至供电电压，并且所述第一电阻的另一端可以经由所述电池管理芯片的外部的外接电阻接地，在所述第一控制开关由选择配置信号导通的情况下，通过所述第一电阻和所述外接电阻的连接节点获取检测电压，其中所述电池组中不同数目的串联电池对应于不同阻值的外接电阻；
分压电路及第二控制开关，所述分压电路的一端经由所述第二控制开关连接至所述供电电压，其中所述分压电路由N个分压电阻串联构成，其中N≥3，在所述第二控制开关由所述选择配置信号导通的情况下，分别从串联的N个分压电阻中的相邻分压电阻的连接节点获取M个参考电压，其中M＝N-1；
比较单元，所述比较单元的数量为M个，M个比较单元分别比较所述检测电压和所述M个参考电压中的一个参考电压，并且输出M个状态值；以及
编码单元，所述编码单元基于所述M个状态值来生成配置信号，从而得到电池组的状态信号。
2.如权利要求1所述的电池管理芯片，其特征在于，所述M个参考电压具有不同的成比例的电压值；
或者，
所述外接电阻能够被更换为具有不同阻值的外接电阻，并且对于不同阻值的外接电阻，所述编码单元生成的配置信号不同；
或者，
还包括状态计数器和状态寄存器，在得到所述状态信号之后，将所述电池组的状态信号与所述状态寄存器的状态信号进行比较，如果二者相等，则所述状态计数器加一，继续采集所述电池组的状态信号并且比较，直至所述状态计数器的计数值等于状态判断阈值时，输出状态信号；
或者，
在得到所述电池组的状态信号之后，将所述电池组的状态信号与所述状态寄存器的状态信号进行比较，如果二者不相等，则将所述状态寄存器的状态信号替换为所述电池组的状态信号，继续采集所述电池组的状态信号并且比较，直至所述状态计数器的计数值等于状态判断阈值时，输出状态信号。
3.如权利要求1或2所述的电池管理芯片，其特征在于，所述电池组为四个锂电池串联构成的电池组，并且所述N个分压电阻的数量为四个，所述比较单元的数量为三个。
4.如权利要求1或2所述的电池管理芯片，其特征在于，能够根据所述电池组的状态信号来判断所述外接电阻的电阻值。
5.如权利要求1或2所述的电池管理芯片，其特征在于，所述电池管理芯片通过一个管脚连接所述外接电阻，从而实现多节电池的选择配置。
6.一种电池管理系统，其特征在于，包括：
如权利要求1至5中任一项所述的电池管理芯片；以及
逻辑控制单元，所述逻辑控制单元接收来自所述电池管理芯片的状态信号，并且基于状态信号来对电池组进行管理。
7.一种电池管理方法，用于对电池组进行管理，其特征在于，包括：
通过第一电阻、外接电阻及第一控制开关构成的串联电路，来生成检测电压，其中所述第一电阻的一端通过所述第一控制开关连接至供电电压，并且所述第一电阻的另一端可以经由所述外接电阻接地，在所述第一控制开关由选择配置信号导通的情况下，通过所述第一电阻和所述外接电阻的连接节点获取检测电压，其中所述电池组中不同数目的串联电池对应于不同阻值的外接电阻；
通过分压电路及第二控制开关来获取M个参考电压，其中，所述分压电路的一端经由所述第二控制开关连接至所述供电电压，其中所述分压电路由N个分压电阻串联构成，其中N≥3，在所述第二控制开关由所述选择配置信号导通的情况下，分别从串联的N个分压电阻中的相邻分压电阻的连接节点获取M个参考电压，其中M＝N-1；
通过M个比较单元分别比较所述检测电压和所述M个参考电压中的一个参考电压，并且输出M个状态值；以及
通过编码单元，基于所述M个状态值来生成配置信号，从而得到电池组的状态信号。
8.如权利要求7所述的电池管理方法，其特征在于，所述M个参考电压具有不同的成比例的电压值；
或者，
所述外接电阻能够被更换为具有不同阻值的外接电阻，并且对于不同阻值的外接电阻，所述编码单元生成的配置信号不同；
或者，
在得到所述状态信号之后，将所述电池组的状态信号与状态寄存器的状态信号进行比较，如果二者相等，则状态计数器加一，继续采集所述电池组的状态信号并且比较，直至所述状态计数器的计数值等于状态判断阈值时，输出状态信号；
或者，
在得到所述电池组的状态信号之后，将所述电池组的状态信号与所述状态寄存器的状态信号进行比较，如果二者不相等，则将所述状态寄存器的状态信号替换为所述电池组的状态信号，继续采集所述电池组的状态信号并且比较，直至所述状态计数器的计数值等于状态判断阈值时，输出状态信号。
9.如权利要求8所述的电池管理方法，其特征在于，所述电池组为四个锂电池串联构成的电池组，并且所述N个分压电阻的数量为四个，所述比较单元的数量为三个。
10.如权利要求9所述的电池管理方法，其特征在于，能够根据所述电池组的状态信号来判断所述外接电阻的电阻值；
或者，
由包括所述第一电阻、第一控制开关、分压电路、第二控制开关、比较单元和编码单元的电池管理芯片通过一个管脚连接所述外接电阻，从而实现多节电池的选择配置；
或者，
通过逻辑控制单元接收状态信号，并且基于状态信号来对电池组进行管理。
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