CN113904394A - 增强的电池备用单元电池管理系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开电池管理系统(BMS)的实施方式。该BMS包括配置为选择性地使电池组的电池单元放电的一对背对背晶体管、配置为控制一对背对背晶体管的操作的高端驱动器(high‑side driver)、配置为监控电池组内每个电池电压的模拟前端(AFE)电路，以及配置为控制和监控AFE电路并为该对背对背晶体管提供过压保护的微控制器单元(MCU)。

Description

增强的电池备用单元电池管理系统
技术领域
所公开的实施方式总体上涉及电池能量存储，并且特别但非排他地涉及具有充电/放电转换器的增强的电池备用单元(BBU)电池管理系统(BMS)。
背景技术
电池能量存储对于诸如电动车辆、消费性电子产品、微电网、太阳能和风力，以及数据中心备用单元的许多应用来说，是非常重要的能量存储方法。电池单元作为主电源或当主电源不可用时作为备用提供必要的能量来支持应用。因此，电池能量存储的可靠性对于确保电力可用性和功能性非常重要。
发明内容
在本申请的一方面中，提供电池管理系统。该系统可包括配置为选择性地使电池组的电池单元放电的一对背对背晶体管。该系统还可包括配置为控制一对背对背晶体管的操作的高端驱动器。该系统还可包括配置为监控电池组内每个电池的电压的模拟前端(AFE)电路。该系统还可包括微控制器单元(MCU)，该微控制器单元配置为控制和监控AFE电路，并为一对背对背晶体管提供过压保护。在一个实施方式中，该系统还可包括多相转换器，该多相转换器与一对背对背晶体管连接并且配置为转换来自电池组的电压。在一个实施方式中，该系统还可包括与电池组连接并且配置为监控电池组的电池单元的过压保护电路。在一个实施方式中，系统还可包括与多相转换器连接的热插拔电路。在一个实施方式中，该系统还可包括两个或多个并联连接的多相转换器。在一个实施方式中，该系统还可包括与电池组连接的第一辅助电源和与多相转换器连接的第二辅助电源。在一个实施方式中，第一辅助电源可在电池组放电期间向系统供电，第二辅助电源可在待机模式期间向系统供电。在一个实施方式中，该系统还可包括与电池组和感测电阻器连接并配置为测量电池组的电流的电量计。
在本申请的又一方面中，提供电子机架。该机架可包括多个服务器机箱，每个服务器机箱包括一个或多个服务器。机架还可包括联接至服务器机箱的电源，以向服务器供电。机架还可包括具有多个电池组的电池备用单元(BBU)，每个电池组包括一个或多个电池单元，其中，BBU配置为在电源不可用时向服务器供电。机架还可包括连接在电源和服务器之间的电池管理系统(BMS)。BMS包括配置为选择性地将BBU的多个电池单元进行放电的一对背对背晶体管、配置为控制一对背对背晶体管的操作的高端驱动器、配置为监控BBU内每个电池的电压的模拟前端(AFE)电路，以及配置为控制和监控AFE电路并为一对背对背晶体管提供过压保护的微控制器单元(MCU)。
在一些实施方式中，BMS还可包括多相转换器，该多相转换器与一对背对背晶体管连接并且配置为转换来自BBU的电压。在一些实施方式中，BMS还可包括与BBU连接并且配置为监控BBU的电池单元的过压保护电路。在一些实施方式中，BMS还可包括与多相转换器连接的热插拔电路。在一些实施方式中，BMS还可包括并联连接的两个或多个多相转换器。在一些实施方式中，BMS还可包括与BBU连接的第一辅助电源和与多相转换器连接的第二辅助电源。在一些实施方式中，第一辅助电源可在BBU放电期间向系统供电，第二辅助电源可在待机模式期间向系统供电。在一些实施方式中，BMS还可包括与BBU和感测电阻器连接并且配置为测量BBU的电流的电量计。
在本申请的又一方面中，提供管理电池组的方法。该方法可包括使用电池管理系统(BMS)中的模拟前端(AFE)电路监控电池组中每个电池的电压；控制BMS内的一对背对背晶体管以选择性地使电池组内的电池放电；以及使用BMS内的微控制器单元(MCU)控制和监控AFE电路，其中，MCU为一对背对背晶体管提供过压保护。在一些实施方式中，该方法还可包括在电池组放电期间使用第一辅助电源向BMS供电，以及在待机模式下使用第二辅助电源向BMS供电。在一些实施方式中，该方法还可包括使用多相转换器转换来自电池组的电压。在一些实施方式中，该方法还可包括使用与电池组和AFE电路连接的电量计测量电池组的电池电流。
附图说明
参照以下附图描述本发明的非限制性和非穷举性的实施方式，其中，除非另外限定，否则在各种视图通篇，相同的参考标号指代相同的部件。
图1是根据本公开的一个实施方式的连接至电池组和多相转换器的电池管理系统的电路图。
图2是根据本公开的一个实施方式的简化电池管理系统的电路图。
图3示出根据本公开的一个实施方式的多个并联电池单元的双向充电和放电的功率转换器模块的实施方式。
图4描述根据本公开的一个实施方式的控制电池管理系统的方法的流程图。
图5是根据本公开的另一实施方式的包括电池备用单元的电子服务器机架，该电池备用单元具有功率转换器模块，该功率转换器模块具有多个DC总线和多个电池组，以及双向充电和放电功能。
具体实施方式
描述电池管理系统(BMS)的设计以及具有推荐的组件的充电/放电转换器的实施方式。BMS可用于管理用作能量存储的锂离子电池系统。在一些实施方式中，可以在数据中心电池备用单元(BBU)、电动自行车或可以采用锂离子电池系统作为能量存储的其它电子设备中采用BMS。
在说明书通篇，对“一个实施方式”或“实施方式”的引用意指所描述的特征、结构或特性可包括在至少一个所描述的实施方式中，因此，“在一个实施方式中”或“在实施方式中”的出现不必要全部指示同一实施方式。此外，在一个或多个实施方式中，特定特征、结构或特性可以任意合适的方式组合。
本公开提供可以应用于各种锂离子电池组的BMS设计。在一些实施方式中，BMS涵盖监控、保护和控制功能。例如，BMS可以监控电池组的电压、电流、电池和电池组温度、充电状态(SOC)和健康状态(SOH)。在一些实施方式中，根据监控参数，BMS可包括通过电池平衡和充电/放电控制的过压保护、过电流保护、过温度保护、欠压保护。
所提出的BMS可以用于各种类型的电池组。根据电池组电压范围，可以使用不同的芯片。在一些实施方式中，BMS可包括当失去外部电源时可以增加其弹性的备用辅助电源。在微控制器单元(MCU)出故障的情况下，BMS除了数字控制之外还可包括单独的模拟过压保护。在一些实施方式中，BMS还可包括用于BBU应用的热插拔电路。然而，这是可选的，因为在放电期间未插入或拔出电池。在一些实施方式中，多个转换器可以并联连接以用于高功率应用。在图1示出的实施方式中，仅示出一个转换器，尽管该转换器本身可以是可选的，并且可以使用多个转换器。对于电池应用，本文公开的设计可以实施在机架中的单元级别或在电池或燃料电池机架中。
在一个实施方式中，电池组通过背对背开关连接。然后其连接至多相四开关降压-升压转换器用于电压转换。然后转换器连接至热插拔电路，以实现热插拔功能。然后热插拔电路连接至熔断器，然后连接至母线连接。大电流、低温系数电阻器可用作感测电阻器。电池端子和母线端子处分别连接两个辅助电源，以实现冗余。
图1是根据本公开的一个实施方式的连接至电池组101和多相转换器117的电池管理系统的电路图。在本实施方式中，电池组101连接至多个电路，包括模拟前端(AFE)109、过压保护电路107以及与高端驱动器(high-side driver)105连接的一对背对背晶体管103。在一些实施方式中，第二对背对背晶体管104与第二高端驱动器106连接，并且第一辅助电源Aux P1 113位于背对背晶体管组之间。
在一些实施方式中，如果仅存在一对辅助电源，并且该辅助电源短路，则在第一辅助电源Aux P1 113的两侧上的两组背对背晶体管有助于防止短路。在本实施方式中，第一辅助电源Aux P1 113位于两组晶体管103、104之间，当第二辅助电源Aux P2 119关闭(来自母线的电源关闭)时，晶体管103和104两者在第一辅助电源Aux P1 113为控制器和其它线路提供辅助电源的同时都处于导通状态。如果切断电池电源并且没有提供来自母线的电力，则可以交替使用两组晶体管103、104来向第一辅助电源Aux P1 113供电，从而仍可以为控制器和其它辅助功能供电用于监控和通信目的。
在图1的实施方式中，AFE 109是包括具有ADC和(可选地)电池平衡电路的主监控电路的电路。例如，如果在一种设计中选择TI BQ76940，则它可以支持9至15个串联连接的电池，适合于数据中心的BBU设计。AFE 109可包括用于对每个电池进行电压监控的单独ADC。对于每个串联的电池，其还可具有电池平衡电路。在本实施方式中，通过I2C通信和I/O将AFE 109连接至配对MCU 115。
在图1所示的实施方式中，电量计111连接至感测电阻器112以测量电池电流。然后，通过I2C通信将来自电量计111的读数发送至MCU 115。AFE 109可以配备有电量计111以进行监控。直接读取与MCU 115的单独连接可用于控制和保护目的的快速响应。在一些实施方式中，电量计111是可选的，因为MCU 115可以具有用于感测的自身算法和I/O。
在一些实施方式中，可以实施可选的过压保护电路107。过压保护电路107可用于监控每组电池单元(例如，串联的2至5个电池单元)以在达到过压条件时将模拟信号发送至对应的开关以断开电路。如果选择启用，则可以选择TI BQ7718。还可以添加自我控制保护器(SCP)作为附加保护，例如SFM-50120。
在本实施方式中，高端驱动器105连接至一对晶体管103以驱动背对背MOSFET。在一个示例实施方式中，可以使用BQ 76200驱动器，也可以使用其它类似的驱动器，例如LTC1154或其它。切换信号由MCU 115通过I/O控制。
在本实施方式中，MCU 115与AFE 109配对以处理控制、保护和监控过程。MCU 115还处理系统内的所有通信。可以使用单独的MCU来控制多相转换器117，这里将其省略，因为对于转换器117本身来说可以是一个组。在一个实施方式中，电池组101通过背对背晶体管103连接至多相转换器117(诸如多相四开关降压-升压转换器)以转换电压。转换器117可以连接至热插拔电路121，该热插拔电路121又连接至熔断器123，然后连接至母线连接。在一个实施方式中，热插拔电路121可选地配置为处理电池单元的热插拔(例如，操作期间的插入和移除)，即，由于热插入或移除而引起的涌入电流或过压。
两个辅助电源Aux P1 113和AUX P2 119可以分别连接在电池端子和母线端子上，以提供冗余。辅助电源可以通过相应的电路从Aux P1 113处的电池或Aux P2 119处的母线提供。转换器117可以用于将电池或母线电压转换为所需的辅助电压，诸如5V或3.3V。建议绝缘。例如，可以部署具有TLV70433的LM5164用于3.3V应用，而具有绝缘转换器的TLV70450可以用于通信应用的5V线路。在该示例性实施方式中，Aux P1 113可以在电池组101放电期间向系统供电，而Aux P2119可以在待机或睡眠模式下向系统供电。
在一些实施方式中，图1中公开的BMS可以在各种情况下集成到电池能量存储中，包括但不限于，具有单个或多个DC总线的数据中心机架级别、数据中心UPS电池室、电动车辆(包括混合动力)、消费性电子产品和医疗设备。该BMS也可以集成到服务器或边缘计算设备中。在一些实施方式中，额外的开关可以与熔断器123串联添加以提供额外的保护，并且可以由MCU 115或过压保护电路107控制。在一些实施方式中，多相四开关转换器117可以由绝缘或不绝缘的充电放电转换器代替。
图2是根据本公开的一个实施方式的简化的BMS 200的电路图。在本实施方式中，BMS 200包括与MCU 215连接的AFE 209，以及与MCU 215连接的高端驱动器205和一对背对背晶体管203。BMS 200包括连接件，使得晶体管203可以连接至电池组和转换器，如图1所示，并且AFE 209也可以连接至电池组。如上所述，在本实施方式中，AFE 209可包括ADC和(可选地)电池平衡电路。在本实施方式中，AFE 209通过I2C通信和I/O连接至MCU 215。在本实施方式中，高端驱动器205连接至一对背对背晶体管203，以提供对MOSFET的控制。切换信号可以由MCU 215通过I/O控制。
图3示出多个并联电池单元的双向充电和放电的功率转换器模块300的实施方式。在一些实施方式中，可以为图1中示出的转换器117实现图3中示出的功率转换器模块300。功率转换器模块300可包括DC总线选择电路310、电池组选择电路320以及连接在DC总线选择电路310和电池组选择电路320之间的一个或多个转换器电路330。DC总线选择电路310可包括一组一个或多个双向开关或开关电路312A、312B，多个双向开关或开关电路并联连接并且各自连接至单独的DC总线或其它外部连接，例如，外部负载或外部电源。双向开关312A、312B可用于选择一个或多个DC总线或外部连接以对电池组352A、352B进行充电或放电。即，每个开关312A、312B可以在外部负载(例如，电子机架的服务器)和/或电源之间单独地切换。
另外，DC总线选择电路310可包括与双向开关312A、312B并联连接的一个或多个双向开关314。双向开关314可以连接至内部负载315，诸如，电阻器或其它电子组件/电路。双向开关314可以用于选择低功率自检模式，在该模式下，在通过内部负载315对一个或多个电池单元放电的同时，监控功率转换器模块300的各个方面。在功率转换器模块300的尺寸之内，可以与312A、312B并联包括多个双向开关，以提供任意数量的外部连接。
电池组选择电路320可包括主双向开关322，该主双向开关322与一组并联布置的一个或多个双向开关或开关电路324A、324B串联。主双向开关322可以用于在电池组平衡模式和其它模式之间切换。双向开关324A、324B可各自连接至单独的电池组(例如，如图所示的电池组352A、352B)。双向开关324A、324B可以用于选择一个或多个电池组352A、352B以进行充电、放电或平衡。应注意，在功率转换器模块300的尺寸内，可以与324A、324B并联地包括任意数量的双向开关，以提供任意数量的电池组连接。转换器电路330可以是任意类型的转换器，诸如，四开关降压-升压型转换器或其它DC-DC转换器。在一个实施方式中，转换器电路330可包括并联联接以适应DC总线功率需求的多个转换器。
功率转换器模块300还可包括具有控制逻辑345的控制电路340，用于控制每个双向开关以设置功率转换器模块300所处的操作模式。当应选择操作模式时，基于预定的试探法(诸如条件限定)，由控制逻辑345选择操作模式。例如，如果在DC电源可用的情况下电池组的电量下降到一定程度以下，则可以选择充电模式。可以为每种操作模式定义类似的规则。管理员也可以手动选择操作模式。尽管将控制电路340描述为在功率转换器模块300外部，但是控制电路340也可包括在功率转换器模块300内。
图4是根据本公开的一个实施方式控制电池管理系统的方法的流程图。过程400可以通过硬件、软件或其组合来执行。可以通过本公开中描述的MCU 115、AFE 109或电路的一些其它组合的处理逻辑来执行过程400。在操作401中，AFE电路监控电池组内每个电池的电压。如上所述，AFE可包括ADC和(可选地)电池平衡电路。AFE可包括单独的ADC，用于监控每个电池的电压。对于每个串联的电池，其还可具有电池平衡电路。
在操作403中，控制BMS中的一对背对背晶体管，以选择性地使电池组中的电池放电。在一些实施方式中，背对背晶体管可包括一对MOSFET，并且高端驱动器连接至晶体管以控制它们的操作。在一些实施方式中，电池端子处的第一辅助电压电路在电池组放电期间向BMS供电，而母线端子处的第二辅助电压电路在待机模式期间向BMS供电。
在操作405中，BMS中的MCU控制和监控AFE电路，并为背对背晶体管提供过压保护。在一些实施方式中，AFE电路包括ADC和电池平衡电路。
在操作407中，可以使用多相转换器来转换来自电池组的电压。转换器可用于将电池或母线电压转换为所需的辅助电压，诸如5V或3.3V。在一些实施方式中，多个转换器可以并联连接以用于高功率应用。转换器电路可以是任意类型的转换器，诸如四开关降压-升压型转换器或其它DC-DC转换器。在一个实施方式中，转换器电路可包括并联联接以适应DC总线功率需求的多个转换器。
在操作409中，使用与电池组和AFE电路连接的电量计来测量电池组的电池电流。在一些实施方式中，电量计可以连接至感测电阻器，以测量电池电流。在一些实施方式中，独立的电量计是可选的，因为MCU可以具有用于感测的自身算法和I/O。
图5是示出根据一个实施方式的具有BBU机架555的电子机架500的示例的框图。BBU机架555可包括如上所述的功率转换器模块117。电子机架500可包括一个或多个服务器插槽，以分别容纳一个或多个服务器。每个服务器包括一个或多个信息技术(IT)组件(例如，处理器、存储器、存储设备、网络接口)。根据一个实施方式，电子机架500包括但不限于CDU 501、机架管理单元(RMU)502(可选的)、电源单元(PSU)550、BBU机架555以及一个或多个IT设备(或IT设备)503A至503D，IT设备可以是任意类型的IT设备，诸如刀片服务器。IT设备503可以分别从电子机架500的前端504或后端505插置于服务器插槽阵列中。PSU 550和/或BBU机架555可以插置于电子机架500内的任意服务器插槽中。在一个实施方式中，BBU机架555可以插置于电子机架500内的任意服务器插槽中。在另一实施方式中，BBU机架555可以插置于几个插槽中(例如，在机架内占据两个或多个插槽)。如图所示，BBU机架555可以插置于机架的底部(在PSU 550的下方)。在一个实施方式中，与BBU机架一起或代替BBU机架，机架可以容纳一个或多个BBU。
在一个实施方式中，BBU机架555可包括功率转换器模块117。功率转换器模块117可以模块化地连接至BBU机架555或与BBU机架555断开。例如，BBU机架555可包括待连接的功率转换器模块117的DC总线连接。然后，可以将电池组分别插置于BBU机架555中的功率转换器模块117。
应注意，尽管这里仅示出三个IT设备503A至503C，但是可以在电子机架500中维护更多或更少的IT设备。还应注意，CDU 501、RMU502、PSU 550、BBU机架555和IT设备503的特定位置仅出于说明的目的而示出。这些组件的其它布置或配置也可以被实现。应注意，只要冷却风扇可以产生从前端到后端的气流(或产生从后端到前端的气流)，电子机架500既可对环境开放，也可部分地包括在机架容器中。
另外，风扇模块可以与IT设备503和BBU机架555中的每个关联。在本实施方式中，风扇模块531A至531E统称为风扇模块531，并且分别与IT设备503A至503D以及BBU机架555相关联。每个风扇模块531包括一个或多个冷却风扇。风扇模块531可安装在IT设备503和/或BBU机架555的后端上，以产生从前端504流过，穿过机架500并存在于电子机架500的后端505处的气流。在另一实施方式中，可以将一个或更多的风扇模块放置在机架500的前端504上。此类前端风扇可以配置为将空气推入IT设备503和/或BBU机架555中。
在一个实施例中，CDU 501主要包括热交换器511、液体泵512和泵控制器(未示出)以及一些其它组件(诸如，储液器、电源、监视传感器等)。热交换器511可以是液-液热交换器。热交换器511包括具有入口和出口的第一回路，该入口和出口具有第一对液体连接器，该第一对液体连接器联接至外部液体供应/返回管线532至533以形成主回路。联接至外部液体供应/返回管线532至533的连接器可以设置或安装在电子机架500的后端505上。液体供应/返回管线532至533联接至一组房间歧管，该房间歧管联接至外部排热系统或外部冷却回路。另外，热交换器511还包括具有两个端口的第二回路，端口具有第二对液体连接器，第二对液体连接器联接至液体歧管525以形成第二回路，该第二回路可包括向IT设备503供应冷却液的供应歧管以及将较热的液体返回CDU 501的返回歧管。应注意，CDU 501可以是可商购或定制的任何种类的CDU。因此，本文中将不描述CDU 501的细节。
每个IT设备503可包括一个或多个IT组件(例如，中央处理单元或CPU、图形处理单元(GPU)、存储器和/或存储设备)。每个IT组件都可以执行数据处理任务，其中IT组件可包括安装在存储设备中、加载到内存中并由一个或多个处理器执行以执行数据处理任务的软件。这些IT组件中的至少一些可以连接到任何冷却设备的底部。IT设备503可包括联接至一个或多个计算服务器(也称为计算节点，诸如CPU服务器和GPU服务器)的主机服务器(称为主机节点)。主机服务器(具有一个或多个CPU)通常通过网络(例如，Internet)与客户端接口，以接收对诸如存储服务的特定服务(例如，诸如备份和/或还原的基于云的存储服务)的请求，执行应用程序以执行某些操作(例如，作为软件即服务或SaaS平台的一部分的图像处理、深度数据学习算法或建模等)。响应于该请求，主机服务器将任务分配给主机服务器管理的一个或多个性能计算节点或计算服务器(具有一个或多个GPU)。性能计算服务器执行实际任务，这可能会在操作过程中产生热量。
在一个实施方式中，BBU机架555配置为当机架不能从主电源取电(例如，在停电期间)时，向机架(例如，一个或多个IT设备503)提供备用电源(例如，从包括在其中的一个或多个BBU汲取电池能量)。在一个实施方式中，可以由机架500内的任何组件(例如，IT设备503A)来执行由BBU机架555的控制器执行的操作(例如，选择操作模式和监视传感器数据)。
电子机架500还包括可选的RMU 502，该RMU 502配置为提供和管理提供给服务器503、风扇模块531和CDU 501的电力。在一些应用中，优化模块521和RMC 522可以与控制器通信。RMU 502可以与PSU 550联接以管理PSU 550的功耗。PSU 550可包括必要的电路(例如，交流电(AC)至直流电(DC)或者DC至DC的功率转换器、备用电池、变压器或调节器等)来为电子机架500的其余组件供电。
注意，如上所示与所述的一些组件或全部组件可在软件、硬件或其组合中实现。例如，这种组件可实现为安装并存储在永久存储装置中的软件，该软件可由处理器(未示出)在存储器中加载并执行，以实行在本申请通篇描述的过程或操作。可选地，这种组件可实现为经编程或嵌入到专用硬件(诸如集成电路(例如，应用专用集成电路或ASIC)、数字信号处理器(DSP)或现场可编程门阵列(FPGA))中的可执行代码，其可经由相应的驱动程序和/或操作系统从应用程序中访问。此外，这种组件可被实现为处理器或处理器核心中的专用硬件逻辑，作为可由软件组件经由一个或多个专用指令访问的指令集的一部分。
前面详细描述的一些部分已经依据对计算机存储器内的数据位的操作的算法和符号表示来呈现。这些算法描述和表示是数据处理领域的技术人员用来最有效地将他们工作的实质传达给本领域的其他技术人员的方式。这里，算法通常被构想成是导致期望结果的自洽操作序列。这些操作是需要对物理量进行物理操纵的操作。
然而，应该记住，所有这些术语和类似的术语将与适当的物理量相关联，并且仅仅是适于这些量的方便的标签。应当理解，除非从上面的讨论中另有明确地说明，在说明书通篇，利用诸如以下权利要求书中所阐述的术语的讨论参考计算机系统或类似的电子计算装置的动作和进程，其中，计算机系统或类似的电子计算装置操纵并将表示为计算机系统的寄存器和存储器中的物理(电子)量的数据转换为类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其它这种信息存储、传输或显示装置内的物理量的其它数据。
本公开的实施方式还涉及用于执行本文中的操作的设备。这种计算机程序存储在非暂时性计算机可读介质中。机器可读介质包括：用于以机器(例如，计算机)可读的形式存储信息的任何机制。例如，机器可读(例如，计算机可读)介质包括：机器(例如，计算机)可读存储介质(例如，只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存装置)。
在前述的图中所描述的过程或方法可由处理逻辑来执行，其中处理逻辑包括硬件(例如，电路、专用逻辑等)、软件(例如，体现在非暂时性计算机可读介质上)或两者的组合。尽管以上依据一些顺序操作描述过程或方法，但是应理解，所描述的一些操作可以不同的顺序执行。此外，一些操作可以并行地执行，而不是顺序地执行。
未参考任何特定编程语言来描述本公开的实施方式。应了解，可使用各种编程语言来实现如本文所描述的本公开的实施方式的教导。
在前述说明书中，已经参考本公开的具体示例性实施方式描述本公开的实施方式。显然，可对其进行各种修改，而不脱离如所附权利要求书中所阐述的本公开的较宽泛的精神和范围。因此，说明书和附图是说明性的，而非限制性的。

Claims (20)

1.电池管理系统，包括：
一对背对背晶体管，配置为选择性地使电池组的电池单元放电；
高端驱动器，配置为控制所述一对背对背晶体管的操作；
模拟前端电路，配置为监控所述电池组内每个所述电池单元的电压；以及
微控制器单元，配置为控制和监控所述模拟前端电路，并为所述一对背对背晶体管提供过压保护。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括多相转换器，所述多相转换器与所述一对背对背晶体管连接，并配置为转换来自所述电池组的电压。
3.根据权利要求2所述的系统，还包括过压保护电路，所述过压保护电路与所述电池组连接，并配置为监控所述电池组的所述电池单元的电压。
4.根据权利要求2所述的系统，还包括与所述多相转换器连接的热插拔电路。
5.根据权利要求2所述的系统，还包括并联连接的两个或多个所述多相转换器。
6.根据权利要求2所述的系统，还包括与所述电池组连接的第一辅助电源和与所述多相转换器连接的第二辅助电源。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述第一辅助电源在所述电池组的放电期间向所述系统供电，并且所述第二辅助电源在待机模式期间向所述系统供电。
8.根据权利要求1所述的系统，还包括电量计，所述电量计与所述电池组和感测电阻器连接，并且配置为测量所述电池组的电流。
9.电子机架，包括：
多个服务器机箱，每个所述服务器机箱包括一个或多个服务器；
电源，联接至所述服务器机箱以向所述多个服务器供电；
电池备用单元，具有多个电池组，并且每个所述电池组包括一个或多个电池单元，其中，所述电池备用单元配置为在所述电源不可用时向所述多个服务器供电；以及
电池管理系统，连接在所述电源和所述多个服务器之间，所述电池管理系统包括：
一对背对背晶体管，配置为选择性地使所述电池备用单元的所述多个电池单元放电；
高端驱动器，配置为控制所述一对背对背晶体管的操作；
模拟前端电路，配置为监控所述电池备用单元内每个所述电池单元的电压；以及
微控制器单元，配置为控制和监控所述模拟前端电路，并为所述一对背对背晶体管提供过压保护。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述电池管理系统还包括多相转换器，所述多相转换器与所述一对背对背晶体管连接，并配置为转换来自所述电池备用单元的电压。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述电池管理系统还包括过压保护电路，所述过压保护电路与所述电池备用单元连接，并配置为监控所述电池备用单元的所述电池单元。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述电池管理系统还包括与所述多相转换器连接的热插拔电路。
13.根据权利要求10所述的系统，其中，所述电池管理系统还包括并联连接的两个或多个所述多相转换器。
14.根据权利要求10所述的系统，其中，所述电池管理系统还包括与所述电池备用单元连接的第一辅助电源和与所述多相转换器连接的第二辅助电源。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述第一辅助电源在所述电池备用单元的放电期间向所述系统供电，并且所述第二辅助电源在待机模式期间向所述系统供电。
16.根据权利要求9所述的系统，其中，所述电池管理系统还包括与所述电池备用单元和感测电阻器连接并配置为测量所述电池备用单元的电流的电量计。
17.管理电池组的方法，所述方法包括：
使用电池管理系统内的模拟前端电路监控所述电池组内的每个电池单元的电压；
控制所述电池管理系统内的一对背对背晶体管以选择性地使所述电池组内的所述电池单元放电；以及
使用所述电池管理系统内的微控制器单元控制和监控所述模拟前端电路，其中，所述微控制器单元为所述一对背对背晶体管提供过压保护。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：
在所述电池组放电期间，使用第一辅助电源向所述电池管理系统供电；以及
在待机模式期间，使用第二辅助电源向所述电池管理系统供电。
19.根据权利要求17所述的方法，还包括：使用多相转换器转换来自所述电池组的电压。
20.根据权利要求17所述的方法，还包括：使用与所述电池组和所述模拟前端电路连接的电量计，测量所述电池组的电池电流。
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