CN115276152A

CN115276152A - 内置均衡管理电路的芯片

Info

Publication number: CN115276152A
Application number: CN202210693306.4A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Zhuhai Maiju Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Zhuhai Maiju Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2022-06-17
Filing date: 2022-06-17
Publication date: 2022-11-01

Abstract

本公开提供一种内置均衡管理电路的芯片，包括：均衡管理电路，均衡管理电路进行电池模组的电芯间均衡以及电池模组的模组间均衡，其中，均衡管理电路包括电芯间均衡管理电路和模组间均衡管理电路，电芯间均衡管理电路进行电芯间电压均衡，并且模组间均衡管理电路包括均衡电阻和均衡开关，均衡电阻和均衡开关构成串联电路，串联电路的一端连接电池模组的最高电压，串联电路的另一端连接电池模组的最低电压，通过均衡开关的导通或断开来通过均衡电阻实现模组间均衡。

Description

内置均衡管理电路的芯片

技术领域

本公开涉及一种内置均衡管理电路的芯片。

背景技术

目前，化学电池等已经被广泛使用，在使用过程中通常是多个电芯进行串联来构成电池组。但是不论是制造偏差还是使用过程，电池组的各个电芯将会出现不一致性，也就说说各个电芯在使用过程中不能保证每个电芯的电压均是均衡的。这样将会使得部分电芯不能实现能量互换，将会损害电池的使用寿命，也可能会发生安全事故。

目前均采用均衡电路对各个电芯进行电压均衡，从而在电池组内部实现能量的二次分配。但是现有的均衡电路会出现能量过多损耗、均衡电路过小、效率过低等问题。而且在均衡的过程中也不能做到电池组的完全均衡，依然导致每个电芯的容量不能充分释放。因此，需要提供能够解决日益增长的均衡需求的控制策略。

发明内容

为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种内置均衡管理电路的芯片。

根据本公开的一个方面，一种内置均衡管理电路的芯片，所述均衡管理电路用于对电池模组的每个电芯的电池电压进行均衡，包括：

选通电路，所述选通电路与每个电芯进行连接，以便对每个电芯进行选通测量；

模数转换器，所述模数转换器与所述选通电路连接，并且基于所述选通电路的导通与断开来采集每个电芯的电池电压和电池温度；

微控制器，所述微控制与所述模数转换器连接，并且用于对来自所述模数转换器的信息进行处理；以及

均衡管理电路，所述均衡管理电路进行所述电池模组的电芯间均衡以及所述电池模组的模组间均衡，

其中，所述均衡管理电路包括电芯间均衡管理电路和模组间均衡管理电路，所述电芯间均衡管理电路进行所述电芯间电压均衡，并且所述模组间均衡管理电路包括均衡电阻和均衡开关，所述均衡电阻和所述均衡开关构成串联电路，所述串联电路的一端连接所述电池模组的最高电压，所述串联电路的另一端连接所述电池模组的最低电压，通过所述均衡开关的导通或断开来通过均衡电阻实现所述模组间均衡。

根据本公开的一个实施方式，所述均衡电阻为可调均衡电阻并且设置在所述芯片的外部，所述均衡开关设置在所述芯片的外部或者内部。

根据本公开的一个实施方式，所述电芯间均衡管理电路包括相对于每个电芯设置的第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电容，所述第一开关和第三开关串联连接构成第一串联电路，所述第一串联电路的一端连接相应电芯的负极，另一端连接其他电芯的第一串联电路的另一端，所述第二开关和第四开关串联连接构成第二串联电路，所述第二串联电路的一端连接相应电芯的正极，另一端连接其他电芯的第二串联电路的另一端，并且所述电容连接在所述第一开关和第三开关的连接节点与所述第二开关和第四开关的连接节点之间。

根据本公开的一个实施方式，所述第一开关和第二开关导通，以便通过相应电芯向相应电容充电，然后所述第三开关和第四开关导通以便使得所有电芯的相应电容的电压一致，然后所述第一开关和第二开关导通以便所有电芯的电压一致。

根据本公开的一个实施方式，所述均衡开关为高压MOS晶体管，所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关为MOS晶体管。

根据本公开的一个实施方式，所述第一开关和第二开关中的至少一个替换为电流控制部，通过所述电流控制部来调节从所述电流控制部流入所述电容的电流值。

根据本公开的一个实施方式，所述电流值为恒流值或可变电流值。

根据本公开的一个实施方式，所述电流控制部包括第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管，所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管构成串联电路，该串联电路的两端分别连接至电芯和电容，通过改变所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的导通电阻来调节所述电流值。

根据本公开的一个实施方式，所述第一PMOS晶体管和第二PMOS 晶体管的源极互连，并且所述第一PMOS晶体管的漏极连接电芯，所述第二PMOS晶体管的漏极连接电容，还包括第一NMOS晶体管和电阻构成的串联电路，所述第一NMOS晶体管的栅极连接所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的漏极，所述第一NMOS晶体管的源极连接所述电阻的第一端，所述电阻的第二端连接所述第一PMOS 晶体管和第二PMOS晶体管的栅极，通过改变流过所述第一NMOS 晶体管和所述电阻的电流来改变所述第一PMOS晶体管和第二PMOS 晶体管的栅源电压，从而改变所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的导通电阻。

根据本公开的一个实施方式，所述第一PMOS晶体管和第二PMOS 晶体管的源极互连，并且所述第一PMOS晶体管的漏极连接电芯，所述第二PMOS晶体管的漏极连接电容，还包括电阻，所述电阻的一端连接至所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的源极，所述电阻的另一端连接至所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的栅极，通过改变流经所述电阻的电流，来改变所述第一PMOS晶体管和第二 PMOS晶体管的栅源电压，从而改变所述第一PMOS晶体管和第二 PMOS晶体管的导通电阻。

根据本公开的一个实施方式，所述电流控制部包括第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管，所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管构成串联电路，该串联电路的两端分别连接至电芯和电容，通过改变所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的导通电阻来调节所述电流值。

根据本公开的一个实施方式，所述第一NMOS晶体管和第二NMOS 晶体管的源极互连，并且所述第一NMOS晶体管的漏极连接电芯，所述第二NMOS晶体管的漏极连接电容，还包括第三NMOS晶体管，所述第三NMOS晶体管的栅极连接所述第一NMOS晶体管和第二 NMOS晶体管的漏极，所述第三NMOS晶体管的源极所述第一NMOS 晶体管和第二NMOS晶体管的源极，通过改变流过所述第三NMOS 晶体管的电流来改变所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的栅源电压，从而改变所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的导通电阻。

根据本公开的一个实施方式，所述第一NMOS晶体管和第二NMOS 晶体管的源极互连，并且所述第一NMOS晶体管的漏极连接电芯，所述第二NMOS晶体管的漏极连接电容，还包括电阻，所述电阻的一端连接至所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的源极，所述电阻的另一端连接至所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的栅极，通过改变流经所述电阻的电流，来改变所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的栅源电压，从而改变所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的导通电阻。

根据本公开的一个实施方式，所述电流控制部能够用作采样控制部，并且所述电容作为采样电容，通过所述采样控制部和所述采样电容来采集相应电芯的电压。

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是根据本公开实施方式的电池管理系统的示意图。

图2是根据本公开实施方式的均衡管理电路的示意图。

图3是根据本公开实施方式的均衡管理电路的示意图。

图4是根据本公开实施方式的均衡管理电路的示意图。

图5是根据本公开实施方式的均衡管理电路的示意图。

图6是根据本公开实施方式的电流控制部的示意图。

图7是根据本公开实施方式的电流控制部的示意图。

图8是根据本公开实施方式的电流控制部的示意图。

图9是根据本公开实施方式的电流控制部的示意图。

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。

根据本公开的一个实施方式，提供了一种电池管理系统，其中该电池管理系统可以制成芯片的形式。图1示出了根据本公开的一个实施例的电池管理系统，例如在该电池管理系统中，其中以虚线框出的内容可以制成电池管理芯片的形式。根据本公开的电池管理系统，可以实现电池信息的采集、电池状态的预估以及电池系统的均衡。在本公开中，电池信息的管理可以通过通信模块实现与外部信息的交互。在被制成芯片形式时，该芯片内集成微控制器(MCU)，可以方便地实现电池SOC、 SOH状态的预估及控制功能。

如图1所示，根据本公开的电池管理系统，可以包括第一选通电路、第一模数转换器、微控制器MCU、和通信模块等。

第一选通电路包括根据控制信号进行导通和断开，以便通过第一模数转换器采集各节电池B1、B2、……、Bn-1、Bn的电压。第一模数转换器可以将各节电池的电压变换为数字信号并且提供给微控制器。微控制器可以经由通信模块将信息传送至外部设备。其中通信模块可以与隔离收发器连接，并且通过隔离收发器来与通信模块进行通信，从而可以将信息发送至外部设备。此外，外部设备的信息也可以经由隔离收发器、通信模块传输至微控制器。此外，相对于电池电压采集可以设置有第一选通电路，相对于温度采集可以设置有第二选通电路。但是需要说明的是也可以通过同一个选通电路来实现电压和温度的采集。

在本公开中，还可以包括第二模数转换器，该第二模数转换器可以用于获取每节电池的温度信息，其中可以通过温度传感器(外部热敏电阻，NTC)来检测每节电池的温度，例如通过第二选通电路采集各节电池的电压，并且经由第二模数转换器将温度信息转换成数字信号且提供至微控制器。需要说明的是，第一模数转换器和第二模数转换器可以为一个模数转换器ADC，也可以为不同的模数转换器ADC。

根据本公开还可以包括电压变换模块LDO，该电压变换模块可以接收电池电压并将其转化为所需电压，例如3.3V、5V等。转换后的电压可以向相关部件提供供电电压。

电池管理系统可测量N个串联电池的电压及M个电池温度，例如 N＝16，M＝16。高压模拟前端电路可以采用高压工艺，MCU采用低压工艺，二者可以封装在一个芯片内。低压电路和高压电路可以采用共地设计，所需电源通过电压变换模块LDO供电。供电电路可包括控制开关，实现低功耗设计。芯片内部集成诸如CAN控制器的通信模块，通过外部的隔离CAN收发器实现信息交互。电池电压测量精度可以全温度范围内控制在3～5mV的总测量误差，电池电压的测量范围可以满足0--5V，以满足大多数化学电池所用。

由于电池在使用的过程中，由于每节电池的制造差异、使用差异，将会产生每节电池的电压均不相同。为了延长电池的使用寿命以及放置出现过放电过充电等各种问题，需要对各节电池进行均衡管理。

在本公开中，均衡管理电路采用多层次主被动结合的均衡管理技术，实现电池的电芯与电池模组间的均衡管理。其中电池模组内电芯间的均衡管理采用主动均衡管理/被动均衡管理的方式，而电池模组件的均衡管理采用被动均衡管理的方式。

下面将参照图2，来对主动均衡管理方式进行详细的说明。如图2所示，对电池模组中的每个电芯采用主动均衡方式来进行均衡管理。对于电芯B1，可以采用第一开关至第四开关和开关电容。第一开关的第一端与电芯B1的负极连接，该第一开关的第二端与开关电容的第一端和第三开关的第一端连接，第二开关的第一端与开关电容的第二端和第四开关的第一端连接，而第三开关的第二端与其他电芯的第三开关的第二端连接，第四开关的第二端与其他电芯的第四开关的第二端连接。

在图2中示出了第一开关至第四开关为晶体管的形式，该晶体管可以为NMOS晶体管或PMOS晶体管等。下面以NMOS晶体管为例进行说明。

第一NMOS晶体管101的源极连接电芯B1的负极，并且第一NMOS 晶体管101的漏极可以连接开关电容105的第一端以及连接第三NMOS 晶体管103的漏极。

第二NMOS晶体管102的源极连接B1的正极，并且第二NMOS晶体管102的漏极可以连接开关电容105的第二端以及连接第四NMOS晶体管104的漏极。

第一NMOS晶体管101、第二NMOS晶体管102、第三NMOS晶体管103和第四NMOS晶体管104的漏极的栅极可以连接控制信号以进行导通或断开。

同样，对于电芯B2，第一NMOS晶体管101的源极连接电芯B2的负极，并且第一NMOS晶体管101的漏极可以连接开关电容105的第一端以及连接第三NMOS晶体管103的漏极。第二NMOS晶体管102的源极连接B2的正极，并且第二NMOS晶体管102的漏极可以连接开关电容105的第二端以及连接第四NMOS晶体管104的漏极。第一NMOS晶体管101、第二NMOS晶体管102、第三NMOS晶体管103和第四NMOS 晶体管104的漏极的栅极可以连接控制信号以进行导通或断开。

电芯B1的第三NMOS晶体管的源极可以连接电芯B2的第三NMOS 晶体管的源极，电芯B1的第四NMOS晶体管的源极可以连接电芯B2的第四NMOS晶体管的源极。

同样地，对于其他电芯，均可以采用这种结构，对于电池模组而言包括多个均衡单元，每个均衡电压均包括一个开关电容和四个开关器件。而且所有电芯的第三NMOS晶体管的源极可以互连，以及第四NMOS晶体管的源极可以互连。

在主动均衡的过程中，首先将每个电芯与对应的电容并联，直至电芯和电容的电压一致。例如以电芯B1为例，可以控制第一NMOS晶体管101和第二NMOS晶体管102导通，这样电芯B1将会为电容105进行充电，直至电芯B1和电容105的电压一致。需要注意的是，这时第三 NMOS晶体管103和第四NMOS晶体管104为断开状态。完成所有电芯与对应电容的电压一致处理，该处理可以依次完成也可以同时完成。

在所有电芯的一致处理完成之后，可以断开各个电芯对应的第一 NMOS晶体管101和第二NMOS晶体管102，并且将各个电芯对应的第三NMOS晶体管103和第四NMOS晶体管104导通。这样相当于将所有的开关电容进行并联，在该过程中，电压较高的开关电容将会自动向电压较低的开关电容进行充电。从而实现各个电容的电压一致。在各个开关电容的电压一致之后，可以断开各个电芯对应的第三NMOS晶体管103 和第四NMOS晶体管104，并且导通各个电芯对应的第一NMOS晶体管 101和第二NMOS晶体管102，从而使得各个电芯与各自对应的开关电容进行充电和/或放电，从而使得电芯之间的电压均衡一致。此外，可以对上述过程进行循环处理，从而使得电能能够自动从电压较高的电芯传递至电压较低的电芯，实现电能在任意元件之间的直接传递。根据本公开的方法，即便在电芯数量较多的应用场合，也能够维持较快的均衡速度。

在本公开中，上面提及的开关(晶体管、NMOS晶体管)均集成到芯片中，而开关电容可以连接在芯片的外部。这样可以形成便于芯片集成的基于外部电容进行能量转移的无损均衡电容。芯片内置均衡管理电路，外部能量转移采用电容方式来实现电池模组内电芯间的均衡，这样均衡电流较大而且均衡效率较高。

在电池模组内电芯间实现电压均衡之后，电池模组内电芯间的一致性差异将变得非常小。还可以采用电池模组电压的被动均衡能。

图3中示出了根据本公开的主动均衡和被动均衡的电路示意图。对于主动均衡的内容不再赘述。在被动均衡电路中可以包括均衡电阻和高压晶体管(例如NMOS晶体管或PMOS晶体管)。其中，均衡电阻210 和高压NMOS晶体管220可以形成串联电路，该串联电路的一端可以连接电池模组的最高电压端而另一端可以连接电池模组的最低电压端。该均衡电阻可以为可调均衡电阻，并且可以设置在芯片的外部，该高压 NMOS晶体管220可以设置在芯片的外部或者集成在芯片的内部。

图4示出了电池模组间电压均衡的示意图。如图4所示，电池组可以包括多个电池模组，例如电池模组1、电池模组2、……、电池模组N。多个电池模组进行串联构成电池组来进行使用。在实际使用的过程中，电池模组间的电压也会存在不均衡的情况，因此为了安全及使用寿命等，同样需要对电池模组进行电池模组间均衡。如图4所示，每个电池模组均包括均衡电阻210和高压NMOS晶体管220。通过对每个电阻模组的最高电压和最低电压的检测，来判断电池模组间的电压是否存在均衡问题。在进行电池模组间的电压均衡的过程中，可以通过控制信号控制高压NMOS晶体管220的导通和断开，从而使得相应电池模组放电，并且通过均衡电阻210来消耗电能，从而最终使得每个电池模组均实现电池模组间的电压均衡的效果。

根据本公开的进一步实施方式，还提供了一种均衡管理电路。在与图2相关的实施方式中，当开始均衡时，电芯将会向对应电容转移电荷，形成电流。这时由于电容中并没有电荷，因此初始过程将会产生例如若干安培的大电流，此时可能对芯片造成损坏等。

因此为了解决该技术问题，在本公开中进一步提出了一种实施方式。如图5所示，相比于图2等所示的实施例，在该实施方式中，可以采用电流控制部301来替换图2所示的晶体管101，和/或采用电流控制部302 来来替换图2所示的晶体管102。在本公开中，可以仅采用电流控制部 301来替换图2所示的晶体管101，也可以仅采用电流控制部302来来替换图2所示的晶体管102。或者同时采用电流控制部301来替换图2所示的晶体管101且采用电流控制部302来来替换图2所示的晶体管102。在本公开中，可以采用电流控制部来控制电芯流向电容的电流，该电流控制部可以是恒流部，该恒流部可以控制电芯与电容之间形成恒定电流，当然也可以根据情况对该电流进行变化。通过该电流控制部至少可以避免在均衡管理时形成大电流。

为了实现适用于本均衡电路的电流控制部，发明人根据实际可以采用以下几种实现方式。

图6至图8中提供了三种能够对电流进行控制并且可以适用于均衡电路的实际的电路形式。在图6至图8的实施方式中，通过控制流过串联晶体管的导通电阻来实现电流的控制，从而实现电流控制部的功能。在本公开的实施方式中，通过控制流经晶体管的栅极及源极之间的电压，来改变晶体管的导通电阻，例如电压越大，导通电阻越小。因为晶体管的导通电阻能够被调节，相应地电流也会被调节。在图6至图8的任一个实施方式中，电路均可以应用至电流控制部301和/或302。

如图6所示，电流控制部可以包括第一PMOS晶体管P1和第二PMOS 晶体管P2。第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管串联连接。第一PMOS 晶体管的漏极可以连接电芯端IN，第一PMOS晶体管的源极与第二 PMOS晶体管的源极连接，并且第二PMOS晶体管的漏极连接电容端 OUT。第一PMOS晶体管的栅极与第二PMOS晶体管的栅极互连。第一 PMOS晶体管的源极和第二PMOS晶体管的源极连接第一NMOS晶体管 N1的栅极。第一NMOS晶体管的漏极连接电源VCC，其中电源VCC可以为图1所示的LDO所产生的电压。第一NMOS晶体管N1的源极连接电阻R的一端，并且电阻R的另一端与第一PMOS晶体管的栅极与第二 PMOS晶体管的栅极连接。电阻R的另一端可以连接第二NMOS晶体管 N2的漏极，第二NMOS晶体管N2的源极连接第三NMOS晶体管N3的漏极。第三NMOS晶体管N3的源极接地。其中第二NMOS晶体管N2 的栅极可以连接使能信号ENABLE。第三NMOS晶体管N3的栅极可以连接控制信号BIAS。

在工作过程中，使能信号使得第二NMOS晶体管导通，并且通过第三NMOS晶体管的控制信号控制其导通和断开，这样电流将会从VCC 端经由N1、R、N2、N3流过。通过控制第三NMOS晶体管的导通和断开，使得该电流发生变化。电流发生变化后，第一NMOS晶体管和电阻所产生的电压发生变化，从而使得第一PMOS晶体管的导通电阻和电阻R所产生的电压发生变压，进而使得第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的栅源电压发生变化，从而可以使得第一PMOS晶体管和第二PMOS 晶体管的导通电阻，从而可以对所流经的电流进行改变。这样当进行电压均衡之初，可以控制电流的变化，从而避免大电流的产生。当然也可以在电荷转移过程中采用恒流方式，或者其他的电流值等。

图7示出了电流控制部的另一实施例。根据该实施例，可以包括第一PMOS晶体管P1和第二PMOS晶体管P2，其中第一PMOS晶体管的漏极连接电芯端IN，第二PMOS晶体管的漏极连接电容端OUT。第一 PMOS晶体管P1和第二PMOS晶体管P2的源极互连。电流控制部可以包括控制电路，其中该控制电路可以提供流经第一NMOS晶体管N1的电流作为参考电流。在本实施方式中，第一电流镜电路与第二电流镜电路可以是本领域常规的电流镜电路，例如栅极互连的晶体管电路。第一 NMOS晶体管N1的栅极可以与第二电流镜的晶体管的栅极连接。这样可以通过控制电路可以产生期望的参考电流，并且通过电流镜电路将参考电流反馈至电阻R所处的支路。

这样可以通过调节流经电阻R的电流值来使得电阻R所产生的电压发生变化。因为电阻R连接在第一PMOS晶体管P1的栅极和源极之间，电阻R的电压的变化将改变第一PMOS晶体管P1的栅源电压，这样相应地改变第一PMOS晶体管P1的导通电阻。同样地因为电阻R连接在第二PMOS晶体管P2的栅极和源极之间，电阻R的电压的变化将改变第二PMOS晶体管P2的栅源电压，这样相应地改变第二PMOS晶体管 P2的导通电阻。这样第一PMOS晶体管P1的导通电阻和第二PMOS晶体管P2的导通电阻进行变化后，可以改变在IN和OUT之间的电流。

图8示出了根据本公开第三实施例的电流控制部。在该实施方式中，保护二极管D作为栅极保护电路，其中保护二极管D的阴极连接第一 NMOS晶体管N1(左侧晶体管)的源极与第二NMOS晶体管N2(右侧晶体管)的源极，保护二极管D的阳极连接第一NMOS晶体管N1的栅极与第二NMOS晶体管N2的栅极。通过二极管D来实现第一NMOS晶体管N1与第二NMOS晶体管N2的栅极保护功能。

该实施例可以包括第一电流镜电路和第二电流镜电路，其可以采用常规电路形式。第一NMOS晶体管的源极与第二NMOS晶体管的源极连接，并且第一NMOS晶体管的漏极可以连接电芯端IN，第二NMOS晶体管的漏极连接电容端OUT。第一NMOS晶体管的栅极与第二NMOS 晶体管的栅极连接。此外，还包括第三NMOS晶体管N3，第三NMOS 晶体管的栅极连接第一NMOS晶体管的栅极与第二NMOS晶体管的栅极。第三NMOS晶体管的源极连接第一NMOS晶体管的源极与第二NMOS 晶体管的源极。第三NMOS晶体管的漏极连接第一电流镜电路。

还包括第四NMOS晶体管N4，其中第四NMOS晶体管N4用于产生参考电流，并且所产生的参考电流可以反馈至第一电流镜电路和第二电流镜电路之间的第三NMOS晶体管的支路，通过调节参考电流的电流值，可以改变第三NMOS晶体管的栅极和源极之间的导通电阻，这样可以调节第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的导通电阻。同上，这样可以调节流经二者的电流。

当然也可以将第三NMOS晶体管替换为电阻，这时电阻的一端连接第一电流镜和第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的栅极，电阻的另一端连接第二电流镜和第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的源极。例如图9所示，这样同样可以调整流经电阻的电路来改变第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的栅源电压，从而改变二者的导通电阻。

此外，在本公开中，电流控制部还可以用于采样开关。例如，如图5 所示的电芯间均衡电路，电容可以用作采样电容。该采样电容用于采集电芯的电压，在采样过程中，可以通过控制电流控制部/开关来使得电芯的电荷流入采样电容中。因为在电压采样的过程中，同样存在上述的大电流出现的情况，在这种情况下，为了避免该大电流的出现，同样可以使用电流控制部来是控制电流值。

根据本公开的实施方式，相比于现有技术，可以实现无损均衡，且均衡电流大、均衡效率高、均衡速度快等优点。

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

1.一种内置均衡管理电路的芯片，所述均衡管理电路用于对电池模组的每个电芯的电池电压进行均衡，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述均衡电阻为可调均衡电阻并且设置在所述芯片的外部，所述均衡开关设置在所述芯片的外部或者内部。

3.如权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述电芯间均衡管理电路包括相对于每个电芯设置的第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电容，所述第一开关和第三开关串联连接构成第一串联电路，所述第一串联电路的一端连接相应电芯的负极，另一端连接其他电芯的第一串联电路的另一端，所述第二开关和第四开关串联连接构成第二串联电路，所述第二串联电路的一端连接相应电芯的正极，另一端连接其他电芯的第二串联电路的另一端，并且所述电容连接在所述第一开关和第三开关的连接节点与所述第二开关和第四开关的连接节点之间。

4.如权利要求3所述的芯片，其特征在于，所述第一开关和第二开关导通，以便通过相应电芯向相应电容充电，然后所述第三开关和第四开关导通以便使得所有电芯的相应电容的电压一致，然后所述第一开关和第二开关导通以便所有电芯的电压一致；

可选地，所述均衡开关为高压MOS晶体管，所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关为MOS晶体管；

可选地，所述第一开关和第二开关中的至少一个替换为电流控制部，通过所述电流控制部来调节从所述电流控制部流入所述电容的电流值；

可选地，所述电流值为恒流值或可变电流值。

5.如权利要求4所述的芯片，其特征在于，所述电流控制部包括第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管，所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管构成串联电路，该串联电路的两端分别连接至电芯和电容，通过改变所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的导通电阻来调节所述电流值。

6.如权利要求5所述的芯片，其特征在于，所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的源极互连，并且所述第一PMOS晶体管的漏极连接电芯，所述第二PMOS晶体管的漏极连接电容，还包括第一NMOS晶体管和电阻构成的串联电路，所述第一NMOS晶体管的栅极连接所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的漏极，所述第一NMOS晶体管的源极连接所述电阻的第一端，所述电阻的第二端连接所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的栅极，通过改变流过所述第一NMOS晶体管和所述电阻的电流来改变所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的栅源电压，从而改变所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的导通电阻。

7.如权利要求5所述的芯片，其特征在于，所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的源极互连，并且所述第一PMOS晶体管的漏极连接电芯，所述第二PMOS晶体管的漏极连接电容，还包括电阻，所述电阻的一端连接至所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的源极，所述电阻的另一端连接至所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的栅极，通过改变流经所述电阻的电流，来改变所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的栅源电压，从而改变所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的导通电阻。

8.如权利要求4所述的芯片，其特征在于，所述电流控制部包括第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管，所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管构成串联电路，该串联电路的两端分别连接至电芯和电容，通过改变所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的导通电阻来调节所述电流值。

9.如权利要求8所述的芯片，其特征在于，所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的源极互连，并且所述第一NMOS晶体管的漏极连接电芯，所述第二NMOS晶体管的漏极连接电容，还包括第三NMOS晶体管，所述第三NMOS晶体管的栅极连接所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的漏极，所述第三NMOS晶体管的源极所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的源极，通过改变流过所述第三NMOS晶体管的电流来改变所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的栅源电压，从而改变所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的导通电阻。

10.如权利要求9所述的芯片，其特征在于，所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的源极互连，并且所述第一NMOS晶体管的漏极连接电芯，所述第二NMOS晶体管的漏极连接电容，还包括电阻，所述电阻的一端连接至所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的源极，所述电阻的另一端连接至所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的栅极，通过改变流经所述电阻的电流，来改变所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的栅源电压，从而改变所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的导通电阻；

可选地，所述电流控制部能够用作采样控制部，并且所述电容作为采样电容，通过所述采样控制部和所述采样电容来采集相应电芯的电压。