NO342186B1 - Kraftstøtfiltrering ved beskyttelse mot overstrøm og kortslutning - Google Patents
Kraftstøtfiltrering ved beskyttelse mot overstrøm og kortslutning Download PDFInfo
- Publication number
- NO342186B1 NO342186B1 NO20084248A NO20084248A NO342186B1 NO 342186 B1 NO342186 B1 NO 342186B1 NO 20084248 A NO20084248 A NO 20084248A NO 20084248 A NO20084248 A NO 20084248A NO 342186 B1 NO342186 B1 NO 342186B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- voltage regulator
- battery
- circuit
- processor
- battery protection
- Prior art date
Links
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 title description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 30
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 15
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 11
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 7
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 8
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
- H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
- H02J7/00304—Overcurrent protection
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
Abstract
En batteripakke kan inkludere én eller flere battericeller, strømblokkerende transistorer og et batteristyringssystem. De beskrevne implementasjoner håndterer overstrømmer trukket fra battericellene som forårsaker ustabil drift av batteristyringssystemet. Overstrømmene håndteres uten å forårsake et uønsket fall i spenningsutgangen fra battericellene. De beskrevne implementasjoner kan håndtere overstrømmer selv om overstrømmene forårsaker at batteristyringssystemet forskyvningsspenning faller under et minimum driftspenningsnivå for en bestemt tidsperiode. De beskrevne implementasjoner bruker strømblokkerende transistorer som kan figureres til å blokkere strømflyt og sikre sikker drift av battericellene i tilfeller strømmen strukket fra battericellene ville være tilstrekkelig høy for en tilstrekkelig lang tidsperiode til å forårsake skade på battericellene.
Description
KRAFTSTØTFILTRERING VED BESKYTTELSE MOT OVERSTRØM OG
KORTSLUTNING
Teknisk område
De beskrevne implementasjoner vedrører generelt elektriske kretser.
Bakgrunn
Mange moderne portable innretninger (f.eks. bærbare datamaskiner, mobiltelefoner, digitale kameraer, videokameraer, mediaspillere, personlige digitale assistenter (PDAer), spillkonsoller osv. inkluderer batteripakker. Batteripakker inkluderer typisk én eller flere battericeller koplet til to eller flere integrerte krets (IC) brikker (f.eks. en mikrokontroller, analog front-end osv.) for å tilveiebringe battericellestyring og beskyttelse og for å utføre målinger av gjenværende ladning.
Mange batteripakker bruker typisk en litiumion (Li-ion) battericelle som essensielt er en volatil kjemisk reaksjon pakket inn i en sylinder eller prisme. Potensiell energi lagres i hver celle, og hvis battericellen eksponeres for betingelser utenfor dens spesifikasjoner kan cellen overvarmes, ta fyr eller eksplodere. Batteripakker inkluderer typisk feilsikringskretser for å detektere usikre forhold (f.eks. overstrøm eller kortslutninger under ladning eller utlading), og for å utføre korrektiv handling for å hindre skade på battericellen og/eller innretningen, og for å beskytte konsumenter fra eksploderende batterier og andre farlige hendelser.
Når en batteripakke er koplet til en innretning, eller når innretningen kopler inn en egenskap med høyt kraftforbruk (f.eks. en motor) kan en stor strøm trekkes fra batteripakken for en tidsperiode. Disse hendelser er del av normal batterioperasjon, og bør håndteres slik at batteripakken og innretningen er i stand til å opprettholde stabil drift. Ideelt bør en batteripakke funksjonere til å beskytte battericeller fra høye strømmer opprettholdt for en lang tidsperiode (dvs. lenger enn normale høystrømshendelser) siden slike strømmer er potensielt farlige for brukeren og skadelig for battericellene. Slike unormale høystrømhendelser kan hindres ved å stoppe den store strømflyten. Å stoppe strømflyten kan imidlertid forårsake at utgangsspenningen til batteripakken faller til null eller nær til null, resulterende i utstabil drift av batterisystemet. Det er derfor viktig å skjelne store strømmer som resulterer fra normal drift fra store strømmer som er potensielt farlige og/eller skadelige.
Konvensjonelle batteripakker skjelner ikke mellom høye strømmer resulterende fra normal drift, og høye strømmer som er potensielt farlige og/eller skadelige. Høye strømmer blir ofte behandlet som potensielt farlige og/eller skadelige, selv om de resulterer fra normal drift.
US 2005/0242779 A1 beskriver et batterisystem omfattende en battericelle; en batteribeskyttelseskrets koplet til battericellen; en prosessor koplet til batteribeskyttelseskretsen for å bestemme om det har inntrådt en batteribeskyttelseshendelse; en spenningsregulatorkrets koplet til battericellen og prosessoren, idet spenningsregulatorkretsen er konfigurerbar for å levere kraft til prosessoren; en energilagringsinnretning koplet til spenningsregulatoren og som er konfigurerbar til å forsyne prosessoren med kraft under en batteribeskyttelseshendelse; og en bryter koplet mellom energilagringsinnretningen og battericellen; idet bryteren er konfigurerbar til selektivt å kople energiladningsinnretningen fra battericellen under batteribeskyttelseshendelsen.
Sammenfatning
Manglene ved konvensjonelle løsninger for batteribeskyttelse overkommes ved de beskrevne implementasjoner relatert til kraftstøtfiltrering i overstrøm og kortslutningsforhold.
I noen implementasjoner inkluderer et batterisystem en battericelle, en batteribeskyttelseskrets koplet til battericellen, en prosessor koplet til batteribeskyttelseskretsen for å bestemme om det har inntrådt en batteribeskyttelseshendelse, en spenningsregulatorkrets koplet til battericellen og prosessoren, idet spenningsregulatorkretsen er konfigurerbar for å levere kraft til prosessoren, spenningsregulatorkretsen inkluderer en spenningsregulatorkontrollkrets som er koplet til en opptrinnsspenningsregulator og en lineær spenningsregulator, spenningsregulatorkontrollkretsen kan drives for å aktivere og deaktivere opptrinnsspenningsregulatoren og den lineære spenningsregulatoren, en spenningsregulatorkontrollkrets er opererbar for å plassere spenningsregulatorkretsen til en av en lineær regulatormodus, en opptrinnsregulatormodus, en kombinasjonsmodus, og en kortslutningsbeskyttelsesmodus, en energilagringsinnretning koplet til spenningsregulatorkretsen, og som er konfigurerbar til å forsyne prosessoren med kraft under batteribeskyttelseshendelsen; og en bryter koplet mellom energilagringsinnretningen og battericellen, idet bryteren er konfigurerbar til selektivt å kople energilagringsinnretningen fra battericellen under batteribeskyttelseshendelsen, hvor bryteren er inkludert i spenningsregulatorkretsen.
I noen implementasjoner vil en integrert krets for et batterisystem inkludere en batteribeskyttelseskrets innrettet til å koples til en battericelle, en prosessor koplet til batteribeskyttelseskretsen for å bestemme om en batteribeskyttelseshendelse har inntrådt, en spenningsregulatorkrets koplet til prosessoren og som er konfigurerbar til å levere kraft til prosessoren, idet spenningsregulatorkretsen er konfigurerbar for å levere kraft til prosessoren, spenningsregulatorkretsen inkluderer en spenningsregulatorkontrollerkrets som er koplet til en opptrinnsspenningsregulator og en lineær spenningsregulator, spenningsregulatorkontrollkretsen kan drives for å aktivere og deaktivere opptrinnsspenningsregulatoren og den lineære spenningsregulatoren, en spenningsregulatorkontrollkrets er opererbar for å plassere spenningsregulatorkretsen til en av en lineær regulatormodus, en opptrinnsregulatormodus, en kombinasjonsmodus, og en kortslutningsbeskyttelsesmodus, en energilagringsinnretning koplet til spenningsregulatoren, og som er konfigurerbar til å forsyne prosessoren med kraft under batteribeskyttelseshendelsen; og en bryter koplet mellom energilagringsinnretningen og battericellen, idet bryteren er konfigurerbar til å kople energilagringsinnretningen fra battericellen under batteribeskyttelseshendelsen hvor bryteren er inkludert i spenningsregulatorkretsen.
Andre implementasjoner er beskrevet som er rettet mot systemer og innretninger som har én eller flere av de forskjellige egenskaper beskrevet nedenfor.
Kortfattet beskrivelse av tegningene
Figur 1A er et blokkdiagram av en eksempelvis batteripakke
Figur 1B er et mer detaljert skjematisk diagram av batteripakken i figur 1A.
Figur 2 er et blokkdiagram av en eksempelvis batteribrikke.
Figur 3 er et blokkdiagram av en eksempelvis kombinert lineær og trinnvis spenningsregulator benyttet i batteribrikken vist i figur 2.
Figur 4 er et blokkdiagram av en eksempelvis lineær spenningsregulator benyttet i kombinasjonsspenningsregulatoren vist i figur 3.
Figur 5 er et blokkdiagram av en eksempelvis trinnvis spenningsregulator benyttet i kombinasjonsspenningsregulatoren vist i figur 3.
Figur 6 er et blokkdiagram av en eksempelvis modusseleksjonslogikk benyttet i spenningsregulatoren vist i figur 3.
Figur 7 er et flytdiagram av en eksempelvis batteribeskyttelsesprosess.
Detaljert beskrivelse
Batterisystem
Figur 1A er et blokkdiagram av en eksempelvis batteripakke 100 for en anvendelse 50. Batteripakken 100 kan være koplet til en innretning 102 eller en lader 104. Når den er koplet til laderen 104, er terminaler (dvs. positive og negative og kommunikasjonsterminaler) i batteripakken 100 koplet av et medium 106 til korresponderende terminaler (dvs. positive og negative og kommunikasjonsterminaler) av laderen 104 for å tillate ladning av battericellen(e) assosiert med batteripakken 100. Mediet 106 kan være tråder, ledere, pinner eller ethvert annet middel for elektrisk forbindelse. Ladning diskuteres i nærmere detalj nedenfor.
Tilsvarende, når den er koplet til en innretning 12, er terminaler (dvs. positive og negative og kommunikasjonsterminaler) av batteripakken 100 koplet av et ledende medium 108 til korresponderende terminaler (dvs. positive og negative og kommunikasjonsterminaler) av innretningen 102 for å tillate drift av innretningen 102. Mediet 108 kan være i form av tråder, ledere, pinner eller ethvert annet middel for elektrisk forbindelse. I noen implementasjoner er batteripakken 100 alternativt koplet til innretning 102 og lader 104 ved en kommunikasjonsport C. Kommunikasjonsporter tillater overføring av informasjon (f.eks. kommando og kontroll) mellom innretningen 102, laderen 104 og batteripakken 100. Et eksempel på informasjon som kan utveksles inkluderer batteriladernivå (f.eks. kapasitet).
Figur 1B er et mer detaljert skjematisk diagram av batteripakken 100. I noen implementasjoner inkluderer batteripakken 100 ett eller flere battericeller 120, diskrete transistorer 110, 112, en strømavfølingsmotstand 114 og et batteristyringssystem 130. Batteristyringssystemet 130 kan inkludere én eller flere integrerte kretser, dvs. brikker eller brikkesett. De diskrete transistorene 110, 112, og/eller strømavfølingsmotstanden 114 kan implementeres i den samme pakken (f.eks. en integrert krets) og/eller i det samme silisium.
I noen implementasjoner brukes diskrete transistorer 110, 112 til å frakople battericellene 120 fra de eksterne batteripakketerminaler (positiv terminal 150 og negativ terminal 140 på ekstern batteripakke). I den viste implementasjon er diskrete transistorer 110, 112 vist som felteffekttransistor (FET) innretninger. Mens andre transistorteknologier kan benyttes, fremviser FETer fordeler når det gjelder prosess, ytelse (f.eks. på resistans), kostnad, størrelse osv. I den viste implementasjon kalles de diskrete transistorer 110, 112 også ladning og utladingstransistorer, respektivt. Ladningstransistoren 110 brukes til å tillate sikker ladning av battericellene 120. Utladningstransistoren 112 brukes til å tillate sikker utlading av battericellene 120. Lade og utladningstransistorene 110, 112, er vist koplet i serie.
I den viste implementasjon er lade- og utladningstransistorene 110, 112 koplet i en høyside konfigurasjon (dvs. at serietransistorene er koplet til den høye siden av battericellene i motsetning til den lave siden av battericellene). I høysidekonfigurasjon er en terminal av ladningstransistoren 110 (f.eks. kildeterminalen av en NFET-innretning) koplet til den positive terminal av battericellen 120-1. I en terminal av utladningstransistoren 112 (f.eks. kildeterminalen av en NFET-innretning) er koplet til den positive terminalen 150 av den eksterne batteripakken. Respektive andre terminaler av ladnings- og utladningstransistorene 110, 112 er koplet til hverandre (f.eks. dannende en sluktil-sluk node når det brukes NFET-innretninger). Portterminalene til ladningstransistoren 110 og utladningstransistor 112 er koplet til batteristyringssystemet 130 ved inngangene OC og OD, respektivt. Tilsvarende er noden mellom transistorene 110, 112 koplet til batteristyringssystemet 130 ved en brikkeforskyvningsspenningsinngang (også her kalt Vfet).
Forskyvningsspenningsinngangen leverer kraft til batteristyringssystemet 130.
I den viste implementasjon brukes transistorene 110, 112 til å blokkere strømflyten mellom battericellene 120 og innretningen 102, eller laderen 104 i begge retninger. Hvis transistorene 110, 112 er FETer vil de hver inkludere en parasittisk diode (respektivt merket 110-1 og 112-1). Å ha en enkelt FET vil derfor ikke tillate forhindring av strømflyt i begge retninger. Når to FETer brukes i serie (enten kildetil-kilde eller sluk-til-sluk), kan strømflyt inn i og ut av battericellene 120 tillates eller forhindres. F.eks. når det brukes to transistorer, kan transistorene selektivt styres (f.eks. ved å påføre styringsspenninger til deres portterminaler) for å tillate strømflyt inn i bare en enkelt retning ved en gitt tid (f.eks. er ladning tillatt, mens utladning ikke tillates før tilstrekkelig ladning har blitt plassert inn i battericellene).
Battericellene 120 er gjenladbare batterier og kan være i form av litiumion (Li-ion) eller litiumpolymer (Li-polymer). Andre typer batteriteknologier er mulig. Når det er tilveiebrakt multiple battericeller, kan battericellene 120 koples i serie. I den viste multippelcelleimplementasjon, er en øverste positive terminal av battericellen 120-1 koplet til batteristyringssystemet 130 (f.eks. for å tillate deteksjon av batterispenningsnivået) og til en av de diskrete transistorene (dvs. ladningstransistor 110). Den negative terminalen av den nederste battericellen 120-2 i serien er koplet til batteristyringssystemet 130 (f.eks. for å tillate deteksjon av batterispenningsnivået) og til en terminal av strømavfølingsmotstanden 114. Den andre terminalen av strømavfølingsmotstanden 114 er koplet til lokal jord (batteri lokal jord), batteristyringssystemet 130 (for å tillate måling av strømflyt gjennom strømavfølingsmotstanden 114) og til den eksterne negative terminalen 140 av batteripakken 100. Den negative terminalen av battericellen 120-1 og den positive terminalen av battericellen 120-2 er koplet sammen. I én implementasjon er senterpunktet 170 mellom battericellene 120-1, 120-2 koplet til batteristyringssystemet 130.
Selv om figur 1B viser to NFET-innretninger koplet sluk-til-sluk, er andre innretninger og konfigurasjoner mulig. F.eks. kan PFET-innretninger brukes med egnede konfigurasjoner slik som kilde-til-kilde.
Batteristyringssystem
Figur 2 er et blokkdiagram av et eksempelvis batteristyringssystem 130 benyttet i batteripakken 100. Batteristyringssystemet 130 inkluderer generelt en prosessor 202 (f.eks. en lav-effekts, CMOS 8-bits mikrokontroller basert på RISC-arkitektur), en batteribeskyttelseskrets 204, en batteribeskyttelseskrets/prosessorgrensesnitt 230, en strømflytkontroller 206, en kraftovervåker 210, en ladningsdetektor 212, en klokkegenerator 214, porter 216, minne 218, spenningsreferanse 220 og en vakthundtimer 222. Prosessoren 202, portene 216, batteribeskyttelseskretsen 204 og spenningsreferansen 202 er hver koplet til en databuss 224.
En praktisk implementasjon av batteristyringssystemet 130 kan inkludere andre komponenter og delsystemer som har blitt fjernet fra figur 2 for klarhetshensyn. F.eks. kan batteristyringssystemet 130 inkludere kretsverk for batteriovervåking (f.eks. analog-til-digitalkonvertere), cellebalanseringskretsverk (f.eks. cellebalanserings-FETer) for å balansere cellespenninger, støyundertrykkelseskretser, en oppvåkningstimer osv.
Minne 218 kan være programmert med institusjoner som kan utføres av prosessoren 202 for å utføre forskjellige oppgaver, slik som cellebalansering, batteribeskyttelse og strømmålinger for å bestemme gjenværende ladning.
I noen implementasjoner har strømflytkontrolleren 206 flere utganger (f.eks. OC, OD) som er koplet til eksterne transistorinnretninger (f.eks. transistorer 110, 112) som kan konfigureres av strømflytkontrolleren 206 til å kontrollere strømflyten mellom battericellene og en innretning eller lader. Strømflytkontrolleren 206 inkluderer forskjellige kretser og logikk (f.eks. operasjonsforsterker, kontroll- og statusregistre, transistorer, kondensatorer, dioder, invertere, porter osv.) for å generere spenninger på utgangene OC og OD.
I noen implementasjoner er OC-utgangen en høyspenningsutgang som er koplet til porten av en lade-FET 110 for å tillate eller hindre lade-FET 110 og kontrollere strømflyt under en ladehendelse. OD-utgangen er en høyspenningsutgang som er koplet til porten av en utladnings-FET 112 for fullstendig eller delvis å tillate eller hindre utladnings-FET 112 og kontrollere strømflyt under en utladningshendelse. Figur 1B viser en eksempelvis konfigurasjon av FET-innretninger for å kontrollere strømflyt som svar på kontrollspenninger fra batteristyringssystemet 130.
Batteribeskyttelseskrets
Strømflytkontrolleren 206 er koplet til batteribeskyttelseskretsen 204 (f.eks. gjennom grensesnitt 205). Batteribeskyttelseskretsen 204 inkluderer kretsverk (f.eks. en differensialforsterker) for å overvåke og detektere battericellespenningen og lade/utladningsstrømmer assosiert med batteribeskyttelseshendelser, og å initiere handlinger (f.eks. stenge lade og/eller utladnings-FETer) for å beskytte batteripakken 100 fra å bli ødelagt. Eksempler på batteribeskyttelseshendelser inkluderer, men er ikke begrenset til: dyp underspenning under utladning, kortslutning under utladning og overstrøm under ladning og utladning.
I noen implementasjoner kan en strømavfølingsmotstand (R) koples over PPI- og NNI-inngangene til batteribeskyttelseskretsen 204, hvor PPI er en utfiltrert positiv inngang fra strømavfølingsmotstanden 114 og NNI er en ufiltrert negativ inngang fra strømavfølingsmotstanden 114. Strømavfølingsmotstanden 114 kan koples til batteristyringssystemet 130, som beskrevet med henblikk på figur 1B.
Batteribeskyttelseskretsen/prosessorgrensesnittet 230 tilveiebringer et programmerbart grensesnitt mellom batteribeskyttelseskretsen 204 og prosessoren 202.
Deteksjon av høystrømforhold
Store strømmer gjennom strømavfølingsmotstanden 114 vil forårsake et spenningsfall over strømavfølingsmotstanden 114, som detekteres av batteribeskyttelseskretsen 204. I noen implementasjoner vil en differensiel operasjonsforsterker i batteribeskyttelseskretsen 204 forsterke spenningen med en egnet forsterkning. Utgangen fra den differensielle operasjonsforsterkeren sammenlignes med et referansesignal (f.eks. frembrakt av en nøyaktig programmerbar spenningsreferanse på brikken) ved bruk av en analog komparator. Hvis et programmerbart antall sampler N1(f.eks. N1=1) av den målte strøm er over en spesifisert grense, settes et tidlig advarsel avbruddsflagg i prosessoren 202. Dette gir prosessoren 202 en indikasjon på at en potensielt farlig situasjon er i utvikling og prosessoren 202 kan ta passende åtgjerder.
Utladning overstrøm advarsel og beskyttelse
Hvis et programmerbart antall sampler N2av utladningsstrømmen er over en forhåndsbestemt utladningsoverstrømgrense for en tid lenger enn en forhåndsbestemt overstrøm beskyttelsesreaksjonstid, vil batteristyringssystemet 130 aktivere utladning overstrømsbeskyttelsesinngrep. I noen implementasjoner, når utladning overstrømsbeskyttelsesinngrep er aktivert, blir den eksterne utladningstransistor 112 utkoplet for å stoppe strømflyt. I noen implementasjoner kan brukeren kople en lader til batteripakken 100 for å kople inn utladningstransistoren 112 på nytt. I andre implementasjoner blir en strømbeskyttelsestimer startet i f.eks. batteribeskyttelseskretsen 204.
Strømbeskyttelsestimeren sikrer at utladningstransistoren 112 koples ut for en minimum tidsperiode (f.eks. minst ett sekund) før det tillates gjeninnkopling av utladningstransistoren 112. Applikasjonsprogramvare i minnet 218 (f.eks. EEPROM, RAM, Flash Rom, osv.) utført av prosessoren 202 kan brukes til å kople inn normal drift etter at strømbeskyttelsestimeren har gått ut. F.eks. kan applikasjonsprogramvaren klargjøre kontrollbits i kontroll- og statusregisteret i strømflytskontrolleren 206, hvilket forårsaker at spenningene på utgangene OC og OD endres. I noen implementasjoner, hvis utladningstransistoren 112 koples inn igjen mens belastningen av batteriet fremdeles er for stor, kan utladning overstrøms beskyttelsesinngrep igjen aktiveres. I noen implementasjoner bli avfølingsmotstanden 114 sjekket for utlading overstrøm av batteribeskyttelseskretsen 204. Hvis utladning overstrøm blir detektert, blir utladningstransistoren 112 innkoplet bare hvis en lader blir detektert.
Ladning overstrøm advarsel og beskyttelse
Hvis en programmerbar sampler N3av ladestrøm er over et forhåndsbestemt ladning overstrøms deteksjonsnivå for en tid lenger enn en forhåndsbestemt overstrøms reaksjonstid, vil batteristyringssystemet 130 aktivere ladning overstrøm beskyttelsesinngrep. I noen implementasjoner, når ladning overstrøm beskyttelsesinngrep blir aktivert, blir den eksterne ladningstransistoren 110 koplet ut og en strømbeskyttelsestimer blir startet, f.eks. i batteribeskyttelseskretsen 204. Timeren sikrer at transistoren 110 koples ut for en forhåndsbestemt tidsperiode (f.eks. i det minste ett sekund). Applikasjonsprogramvaren i minnet 218 utført av prosessoren 202 kan tilveiebringe passende kontrollbits i kontroll og statusregistrene av strømflytkontrolleren 206 for å kope inn igjen normal drift. Hvis ladningstransistoren 110 koples inn igjen og laderen fortsetter å levere for høye strømmer, blir ladning overstrømbeskyttelse igjen aktivert.
Kortslutning advarsel og beskyttelse
I noen implementasjoner er det tilveiebrakt et andre nivå av høystrømdeteksjon for å sikre en hurtig responstid på store utladningsstrømmer, slik som de som skjer i en kortslutningshendelse. Responstiden bestemmes av et kortslutning samplingsintervall som er mindre enn M mikrosekunder (f.eks. 100 mikrosekunder). Hvis et programmerbart antall sampler N4(f.eks. N4= 1) utladningsstrømmen er over en forhåndsbestemt kortslutningsdeteksjonsgrense for en tidsperiode lengre enn en forhåndsbestemt kortslutningsreaksjonstid, vil batteristyringssystemet 130 aktivere kortslutnings beskyttelsesinngrep. I noen implementasjoner, når kortsluttningsbeskyttelsen aktiveres, kan utladningstransistoren 112 utkoples på samme måte som for utladning overstrømbeskyttelsen.
Noen applikasjoner krever en reaksjonstid på typisk 100-500 mikrosekunder.
Imidlertid krever noen applikasjoner lengre reaksjonstider, typisk 5 millisekunder, for å tillate mer stabile driftsbetingelser for innretningen 102 koplet til batteripakken 100 i tilfellet at innretningen 102 trekker en stor strøm fra batteripakken 100.
I noen implementasjoner kan aktiveringen av batteribeskyttelsesinngrep forårsake et avbrudd å utstedes til prosessoren 202 av batteribeskyttelseskretsen 204. F.eks. kan batteribeskyttelseskretsen 204 utstede batteribeskyttelsesavbrudd til prosessoren 202 over databuss 224. Batteribeskyttelsesavbruddene kan utkoples av prosessoren 202, slik at prosessoren 202 ikke reagerer på batteribeskyttelsesavbrudd. Når prosessoren 202 mottar batteribeskyttelsesavbrudd kan den utføre forskjellige handlinger, slik som å endre til en laveffektforbruksmodus eller utstede kontrollkommandoer til strømflytkontrolleren 206 for å kontrollere strømflyt gjennom transistorene 110, 112.
Når en potensiell kortslutningsoverskridelse blir detektert, settes kortslutning tidlig advarsel avbruddsflagget. Et avbrudd kan mottas av prosessoren 202 hvis kortslutningsavbruddet er klargjort. Etter å ha mottatt avbruddet kan prosessoren 202 minimalisere kraftforbruk under tiden inntil kortslutning beskyttelsesinngrep blir utført eller inntil kilden som generer faren er fjernet. En effektiv måte for å minimalisere kraft kan være å legge prosessoren 202 inn i en sovemodus inntil et sikkert driftsforhold kan etableres. Prosessoren 202 kan våkne opp fra sovemodus når strømmen har returnert til et sikkert nivå. En ekstern energilagringsinnretning kan koples til batteristyringssystemet 130 (f.eks. energilagringsinnretning 308 i figur 3) og passende dimensjonert til å forsyne batteristyringssystemet 130 med kraft under kortslutningsbeskyttelsesperioden.
Implementasjonene beskrevet ovenfor for overvåkning, deteksjon og reaksjon på batteribeskyttelseshendelser er eksempelvise, og andre implementasjoner er mulig. F.eks. er det mulig med andre batteribeskyttelsesopplegg, slik som overladning eller overutladningsbeskyttelse implementert av dedikert maskinvare og/eller programvare utført av prosessoren 202.
Kraftovervåker
Kraftovervåkeren 210 hjelper til å redusere systemets kraftforbruk ved å håndtere forskjellige laveffektmodi for batteristyringssystemet 130, som også kalles ”sovemodi”. I noen implementasjoner håndterer kraftovervåkeren 210 fire sovemodi hvilket tillater brukeren å skreddersy kraftforbruket til batteristyringssystemet 130 som ønsket. I en tomgangsmodus blir prosessoren 202 stoppet mens alle periferifunksjoner fortsetter å operere. I en kraftsparemodus blir raske oscillatorer stoppet og bare batteribeskyttelseskrets 210 og sakte oscillatorer fortsetter å løpe, så vel som strømmålekretsverk (f.eks. analog til digitale omformere osv.) og en asynkron timer for å opprettholde en sanntidsklokke. I en kraftutkoplingsmodus stoppes klokkegeneratoren 214. Batteribeskyttelseskretsen 204, vakthundtimeren 222, eller et eksternt avbrudd kan vekke opp batteristyringssystemet 130. I en kraftutkoplingsmodus instruerer prosessoren 202 spenningsregulatoren 208 til å kople ut kraft til prosessoren 202, hvorved bare spenningsregulatoren 208 og laderdeteksjonskretsverket 212 forblir i drift.
Kraftutkoplingsmodusen minimaliserer kraftforbruk for å sikre at battericellene ikke skades hvis de lagre i lang tid uten ladning.
I noen implementasjoner, når det detekteres en lader, våkner batteripakken 100 opp fra kraftutkoplingssovemodus og utfører en kraft på innkopling for å starte normal drift.
Kraftovervåkeren 210 er koplet til en forsyningsspenning (VCC). I noen implementeringer er forsyningsspenningen en regulert spenning (VReg) levert av spenningsregulatoren 208. Kraftovervåkeren 210 kan også ha en reset-inngang. F.eks., hvis det er lavt nivå på denne inngang for lengre enn forhåndsbestemt minimum pulslengde, vil batteristyringssystemet 130 resette, selv om klokkegeneratoren 214 ikke løper.
Kraftovervåkeren 210 er også koplet til vakthundtimeren 222, ladningsdetektoren 212 og spenningsregulatoren 208. Vakthundtimeren 222 tilveiebringer et oppvåkningssignal til kraftovervåkeren 210 når den opererer i en kraftredusert modus. Laderdetektoren 212 er koplet til en inngang (BAT) for å detektere når en lader er tilkoplet og varsle kraftovervåkeren 210 av en slik hendelse, slik at den kan gå inn i en egnet modus for ladning. Spenningsregulatoren 208 forsyner kraftovervåkeren 210 med den regulerte spenningen VReg.
Kombinasjon lineær/trinnvis spenningsregulator
Figur 3 er et blokkdiagram av en eksempelvis kombinasjon lineær/trinnvis spenningsregulator 300 benyttet i batteristyringssystemet 130 vist i figur 2.
Spenningsregulatoren 300 mottar en inngangsspenning Vfetog leverer en regulert utgangsspenning VREGfor bruk av batteristyringssystemet 130 og eksterne kretser koplet til batteristyringssystemet 130. Vfeter kraftinngangen til batteristyringssystemet 130 og leveres av enten battericellene 120 eller en ekstern lader 104 gjennom transistorene 110, 112. Siden moderne halvledere typisk kjører på en kraftforsyning i området omtrent 2 til 5 volt, kan ikke en battericelle som f.eks. leverer opp til omtrent 8,4 volt forsyne batteristyringssystemet 130 direkte. Spenningsregulatoren 300 kan regulere battericellespenningen ned til et nivå egnet for logikk på brikken, lavspennings I/O-linjer og analoge kretser (f.eks. omtrent 3, 3 volt). Spenningsregulatoren 300 inkluderer opptrappende spenningsregulator 304 og en lineær spenningsregulator 306. I noen implementasjoner kan bare én av den opptrappende spenningsregulatoren 304 og den lineære spenningsregulatoren 306 klargjøres på et tidspunkt. En kontroller 302 leverer klargjøringssignaler på linjer 318, 320 til spenningsregulatorene 306 og 304, respektivt.
Klargjøringssignalene 318, 320, bestemmer hvilken av spenningsregulatorene 306, 304 som vil bli klargjort eller koplet ut, som beskrevet med henblikk på figur 6.
I noen implementasjoner, vil spenningsregulatoren 300 detektere at inngangsspenningen (Vfet) har falt under et bestemt terskelnivå, som beskrevet med henblikk på figur 6. Hvis spenningsnivået faller for langt, vil spenningsregulatoren 300 slutte å levere en regulert spenning. Utgangen av spenningsregulatoren 300 er koplet til en energilagringsinnretning 308 (f.eks. en stor reservoarkondensator), som brukes til å fjerne spenningsrippel og levere store strømspikere under normal drift. Under kortslutningshendelser, kan imidlertid den gjenværende lagring i energilagringsinnretningen 308 brukes til å levere kraft til batteristyringssystemet 130 i stedet for spenningsregulatoren 300 (f.eks. når spenningsregulatoren 300 ikke lenger leverer den regulerte spenning).
Energilagringsinnretningen 308 kan være dimensjonert (f.eks. 1-10 μF) for å møte jevne forsyningskrav for batterisystemet i perioden hvor energilagringsinnretningen 308 forsyner batteristyringssystemet 130 (f.eks. under en kortslutningshendelse). Hvis energilagringsinnretningen 308 av en eller annen årsak ikke kan levere den påkrevde strøm, kan batteristyringssystemet 130 være konfigurert til å resette seg for å sikre at sikre driftsbetingelser blir tilfredsstilt.
Lineær spenningsregulator
Figur 4 er et blokkdiagram av en eksempelvis lineær spenningsregulator 306 benyttet i den kombinerte spenningsregulator 300 vist i figur 3. I noen implementasjoner inkluderer den lineære spenningsregulatoren 306 en feilforsterker 402, brytere 403 (M1), 405 (M3), 406 (M4) og 408 (M2), et resistivt nettverk 410 og en reservoarkondensator 412. Den ikke-inverterende inngang av feilforsterkeren 402 mottar en stabil spenningsreferanse på linje 312 (f.eks. spenningsreferanse 220). Feilforsterkeren 402 (f.eks. en differensiel forsterker) sammenligner den stabile spenningsreferanse med en tilbakekoplingsspenning Vfb, levert av et resistivt nettverk 410, og avgir en feilspenning. I noen implementeringer er det resistive nettverket 410 en spenningsdeler inkludert motstander R1 og R2, som tar en prosentdel av spenningen på utgangen av bryter 406 (M4) og føder den inn i den inverterende inngang av feilforsterkeren 402.
Utgangen av feilforsterkeren 402 inngis i bryteren 404 (M1) (f.eks. en PFET), som er koplet til en strømspeilkonfigurasjon komponert av brytere 405 (M3) og 408 (M2). Strømmen gjennom bryteren 408 (M2) i strømspeilkonfigurasjonen speiles i bryteren 405 (M3). Inngangen av bryter 406 (M4) er koplet til utgangsbryteren 405 (M3). Et klargjøringssignal 318 leveres f.eks. av modusseleksjonslogikk (Figur 6) for å klargjøre/utkople utgangen av den lineære regulatoren 306 (f.eks. klargjøre/utkople bryter 406 (M4)). Utgangen av bryter 406 (M4) er koplet til reservoarkondensatoren 412 og en last (RLOAD).
Med konfigurasjonen vist i figur 4 kan spenningsregulatoren 300 detektere en kortslutning ved å detektere at forsyningsspenningen Vin(Vfet) har falt under et forhåndsbestemt terskelspenningsnivå, som beskrevet med henblikk på figur 6. Terskelspenningsnivået kan være forskjellig for enkeltcelle- og multippelcelledrift. Når det detekteres en kortslutning, kan eksterne transistorer 110, 112 koples ut for å frakople spenningsregulatoren fra inngangsspenningen Vin(Vfet). I noen implementasjoner kan de eksterne transistorene 110, 112 utkoples etter en tidsforsinkelse (f.eks. en kort eller lang forsinkelse). Tidsforsinkelsen kan programmeres basert på innretningen 102 (f.eks. forskjeller for et kamera i motsetning til en camcorder). Under et kortslutningsforhold kan battericellene 120 trekkes til et lavt potensial, og som sådan vil kortslutningsforholdet søke kraft fra alle tjenelige kraftkilder, inkludert en energilagringsinnretning 308 vist i figur 3. Ideelt ville bryteren 405 (M3) hindre energilagringsinnretningen 308 fra å trekke gjennom lavpotensial Vin(Vfet) inngangen. Hvis bryteren 405 (M3) imidlertid er implementert med en konvensjonell PFET, kan strøm trekke fra energilagringsinnretningen 308 gjennom en parasittisk diode som er iboende i PFET-innretninger. For å hindre denne strømlekkasjen kan bryteren 406 (M4) implementeres med en annen PFET-innretning og koples i revers med bryteren 405 (M3) slik at den parasittiske diode iboende i bryteren 406 (M4) og den parasittiske diode iboende i bryteren 405 (M3) leder i motsatte retninger. F.eks. kan bryterne 405 (M3) og 406 (M4) koples kilde-til-kilde med deres respektive parasittiske dioder pekende vekk fra hverandre. I noen implementeringer kan bryteren 405 (M4) utkoples under kortslutningsforhold av signallinje 318 tilveiebrakt av kontrolleren 302 vist i figur 3.
I andre implementeringer kan bryteren 405 (M3) fabrikkeres ved bruk av annen prosessteknologi for å redusere den uønskede strømtrekkende karakteristikk av en parasittisk diode. Alternativt kan massen av bryter 405 (M3) svitsjes for ikke å kreve bryter 405 (M4) å sikre utkopling av den lineære regulatoren 306.
Opptrinns spenningsregulator
Av en eksempelvis opptrinns spenningsregulatorkrets 304 benyttet i den kombinerte spenningsregulator 300 vist i figur 3. Opptrinnsspenningsregulatoren 304 inkluderer en feilforsterker 502, brytere 504 (M1) og 508 (M3), ladningspumpe 510, resistivt nettverk 512 og en reservoarkondensator 514. Opptrinns spenningsregulatoren 304 avviker fra den lineære spenningsregulatoren 306 idet at den kan levere spenningsutgang som er høyere enn spenningsinngangen. Denne opptrinns spenningsevnen tilveiebringes av ladningspumpen 510 og ”direkte” kondensatorer 310 (f.eks. 220 nF) koplet til opptrinns spenningsregulatoren 304, som vist i figur 3.
Den ikke-inverterende inngang av feilforsterkeren 502 (f.eks. differensialforsterker) er koplet til en stabil spenningsreferanse (f.eks. spenningsreferansen 220 vist i figur 2). Den inverterende inngang av feilforsterkeren 502 er koplet til det resistive nettverket 512, som leverer en prosentdel av utgangen av ladningspumpen 510. I noen implementeringer er det resistive nettverket 512 en spenningsdeler sammensatt av resistorer R1 og R2. Utgangen av ladningspumpen 510 (VReg) er koplet til reservoarkondensatoren 514 for å glatte ut utgangsspenningen.
Feilforsterkeren 502 tilveiebringer en feilspenning basert på en sammenligning av den ikke-inverterende og inverterende innganger. Feilspenningen leveres til inngangen av bryter 504 (M1), som er koplet til strømspeilkonfigurasjon sammensatt av brytere 506 (M2) og 508 (M3). Strømspeilkonfigurasjonen tilveiebringer en inngangsspenning Vcptil ladningspumpen 510, som bringes opp til det ønskede spenningsnivået og inngis til reservoarkondensatoren 514 for å tilveiebringe den regulerte spenningen VReg.
I motsetning til den lineære spenningsregulatoren 306, kan den parasittiske diodeeffekten i bryter 508 (M3) adresseres ved enkelt å stopp klokkesignalet på linje 322. Når ladningspumpen 510 er stoppet, kan ikke strøm trekkes fra energilagringsinnretningen (f.eks. reservoarkondensator 514) gjennom ladningspumpen 510 når inngangsspenningen Vin(VREF) går lav under en batteribeskyttelseshendelse.
Modus seleksjonslogikk
Figur 6 er et blokkdiagram av eksempelvis modusseleksjonslogikk 600 benyttet i kontrolleren 302 av spenningsregulatoren 300 vist i figur 3. I noen implementeringer kan spenningsregulatoren 300 operere i fire modi: i en lineær regulatormodus, i en kombinasjonsmodus (dvs. både lineær og opptrinns) i en opptrinnsregulatormodus og i en kortslutningsbeskyttelsesmodus. I noen implementeringer av en multippelcelle batteriapplikasjon, blir den lineære spenningsregulatormodus valgt (dvs. bare lineær spenningsregulator 306 brukes til å levere VReg). I noen implementasjoner av en enkeltcelle batteriapplikasjon, blir kombinasjonsmodusen valt (dvs. både den lineære spenningsregulatoren 306 og opptrinnsspeningsregulatoren 304 kan regulere spenning én om gangen). Andre regulatormodi er mulig.
Multiple cellebatteriapplikasjoner
I én flercellebatteriapplikasjon, hvis Vfeter over kortslutningsdeteksjonsnivåer for komparator 602 (f.eks. omtrent 3,2 -3,3 volt (fallende/økende)), blir den lineære spenningsregulatoren 306 klargjort og batteristyringssystemet 330 opererer i lineær modus. Nærmere bestemt er utgangen av komparatoren 602 høy, utgangen av inverteren 604 er lav og utgangen av inverter 606 er høy, derved klargjøres den lineære spenningsregulatoren306. Utgangen av inverter 606 er signalet linear_unable påført linje 318 vist i figur 3. Hvis dette signalet er høyt er den lineære spenningsregulatoren 400 klargjort.
Hvis Vfetfaller under kortsluttningsdeteksjonsnivået til komparator 602, har en kortslutningsbeskyttelseshendelse inntrådt. Under kortslutningsbeskyttelseshendelsen blir den lineære spenningsregulatoren 306 frakoplet fra Vfetog energilagringsinnretningen 308 koplet til utgangen av spenningsregulatoren 300 leverer kraft til batteristyringssystemet 330, som beskrevet med henblikk på figur 3. Nærmere bestemt går utgangen av komparator 602 lav, utgangen av inverter 604 går høy og utgangen av inverter 606 går lav, og kopler ut den lineære spenningsregulatoren 406.
Legg merke til at for denne flercelleapplikasjon, vil signalet linear_only_mode 324 hindre klargjøring av opptrinns spenningsregulator 304 under kortslutningsbeskyttelsesmodusen. Nærmere bestemt, i denne flercelleapplikasjon hvor bare den lineære modus blir benyttet, er signalet linear_only_mode 324 høyt og utgangen av inverter 610 er lav, hvilket tvinger utgangen av OG-port 612 lav og frakopler opptrinns spenningsregulatoren 304. Legg merke til at utgangen av OG-port 612 er signalet step_up_enable 320 vist i figur 3.
Enkeltcelle batteriapplikasjoner
I én enkeltcelle batteriapplikasjon, hvis Vfeter over kortslutningsdeteksjonsnivået for komparatoren 602, blir den lineære spenningsregulatoren 306 klargjort som tidligere beskrevet. Hvis Vfetfaller under kortslutningsdeteksjonsnivået for komparatoren 602, men forblir over kortslutningsdeteksjonsnivået for komparator 608 (f.eks. omtrent 1,7 til 1,8 volt (fallende/økende)), blir den lineære spenningsregulatoren 306 frakoplet og opptrinns spenningsregulatoren 304 blir klargjort. Nærmere bestemt er utgangen av komparator 608 høy, utgangen av inverter 604 er høy, utgangen av inverter 610 er høy. Siden alle tre innganger til OG-port 612 er høye, er signalet step_up_enable på linje 320 høyt, resulterende i at opptrinnsspenningsregulatoren 304 blir klargjort, som vist i figur 3. Legg merke til at den lineære spenningsregulatoren 306 er utkoplet fordi utgangen av inverter 606 er lav (dvs. signalet linear_eable 318 er lavt).
Hvis Vfetfortsetter å falle under kortslutningsdeteksjonsnivået for denne enkeltcelle batteriapplikasjon, vil den lineære spenningsregulatoren 306 forbli utkoplet og opptrinns spenningsregulatoren 304 er også utkoplet. Utkopling av både den lineære spenningsregulatoren 306 og opptrinns spenningsregulatoren 304 vil effektiv stoppe spenningsregulatoren 306 fra å levere regulert spenning til brikken 202. Når spenningsregulatoren 300 ikke lenger leverer regulert spenning til batteristyringssystemet 130, da kan energilagringsinnretningen 308 koplet til utgangen av spenningsregulatoren 300 levere kraft til batteristyringssystemet 130.
Batteribeskyttelsesprosess
Figur 7 er et flytdiagram av en eksempelvis batteribeskyttelsesprosess 700.
Trinnene i prosess 700 må ikke skje i noen spesifikk rekkefølge, og i det minste noen av trinnene kan opptre samtidig.
Prosessen 700 begynner ved å overvåke batterispenning og ladning/utladningsstrømmer for batteribeskyttelseshendelser (702). Dette kan oppnås ved bruk av batteribeskyttelseskretsen 204 og strømavfølingsmotstand (R) som beskrevet med henblikk til figur 2. Prosessen 700 detekterer en batteribeskyttelseshendelse (704) og som respons forårsaker at battericellen(e) blir koplet fra spenningsregulatoren (706). Eksempler på batteribeskyttelseshendelser inkluderer, men er ikke begrenset til: dyp underspenning under utladning, kortslutning under utladning og overstrøm under ladning og utladning. Legg merke til at batterideteksjonstrinnet (704) tilveiebringer en foreløpt indikasjon på en batteribeskyttelseshendelse.
Under et kortslutningsforhold kan hver battericelle i en flerbattericelleapplikasjon falle så lavt som 1 volt. Hvis batterisystemet må understøtte enkeltcelleapplikasjoner, er slike spenninger for lave. For disse beskyttelseshendelser kan spenningsregulatoren frakople seg fra battericellen for å hindre energilagringsinnretningen fra å trekke spenning gjennom inngangsspenningslinjen, som beskrevet med henblikk på figur 4-6. I noen implementasjoner, når batteribeskyttelse blir aktivert, kan batteribeskyttelseskretsen sende et batteribeskyttelsesavbrudd til prosessoren (f.eks. prosessor 202) for å klargjøre en laveffektmodus av operasjon (708). Hvis batteribeskyttelseshendelsen fremdeles er aktiv etter en forhåndsbestemt tidsperiode (712) (f.eks. 5 millisekund), vil battericellen(e) bli koplet fra innretningen eller ladere og prosessoren vil varsles om
batteribeskyttelseshendelsen (718). Hvis batteribeskyttelseshendelsen ikke lenger er aktiv eller fjernet før den forhåndsbestemte tidsperiode (712) har passert, vil prosessoren bli varslet og normal drift vil gjenopptas (71).
Claims (11)
1. Batterisystem omfattende:
en driftbar batteripakke (100) som kan kobles til en enhet hvor batteripakken (100) inkluderer:
en battericelle (120);
en batteribeskyttelseskrets (204) koplet til battericellen (120);
en prosessor (202) koplet til batteribeskyttelseskretsen (204) for å bestemme om det har inntrådt en batteribeskyttelseshendelse;
en spenningsregulatorkrets koplet til battericellen (120) og prosessoren (202), idet spenningsregulatorkretsen er konfigurerbar for å levere kraft til prosessoren (202), spenningsregulatorkretsen inkluderer en spenningsregulatorkontrollkrets som er koplet til en opptrinnsspenningsregulator (304) og en lineær spenningsregulator, spenningsregulatorkontrollkretsen kan drives for å aktivere og deaktivere opptrinnsspenningsregulatoren (304) og den lineære spenningsregulatoren (306), spenningsregulatorkontrolkretsen er opererbar for å plassere spenningsregulatorkretsen til en av en lineær regulatormodus, en opptrinnsregulatormodus, en kombinasjonsmodus, og en kortslutningsbeskyttelsesmodus,
en energilagringsinnretning (308) koplet til spenningsregulatorkretsen, og som er konfigurerbar til å forsyne prosessoren (202) med kraft under batteribeskyttelseshendelsen; og
en bryter koplet mellom energilagringsinnretningen (308) og battericellen (120), idet bryteren er konfigurerbar til selektivt å kople energilagringsinnretningen (308) fra battericellen (120) under batteribeskyttelseshendelsen, hvor bryteren er inkludert i spenningsregulatorkretsen.
2. System ifølge krav 1, hvor batteribeskyttelseshendelsen er én av en rekke batteribeskyttelseshendelser inkludert kortslutning under utladning og overstrøm under ladning og utladning.
3. System ifølge krav 1, hvor energilagringsinnretningen (308) er en kondensator.
4. System ifølge krav 1, hvor bryteren er inkludert i den lineære- (306) og/eller i opptrinnsspenningsregulatoren (304).
5. System ifølge krav 1, hvor bryteren er en felteffekttransistor (FET) innretning.
6. Integrert krets for et batterisystem omfattende:
en batteribeskyttelseskrets (204) innrettet til å koples til en battericelle (120);
en prosessor (202) koplet til batteribeskyttelseskretsen (204) for å bestemme om en batteribeskyttelseshendelse har inntrådt;
en spenningsregulatorkrets koplet til prosessoren (202) og som er konfigurerbar til å levere kraft til prosessoren (202), idet spenningsregulatorkretsen er konfigurerbar for å levere kraft til prosessoren (202), spenningsregulatorkretsen inkluderer en spenningsregulatorkontrollkrets som er koplet til en opptrinnsspenningsregulator (304) og en lineær spenningsregulator, spenningsregulatorkontrollkretsen kan drives for å aktivere og deaktivere opptrinnsspenningsregulatoren (304) og den lineære spenningsregulatoren (306), en spenningsregulatorkontrollkrets er opererbar for å plassere spenningsregulatorkretsen til en av en lineær regulatormodus, en opptrinnsregulatormodus, en kombinasjonsmodus, og en kortslutningsbeskyttelsesmodus,
en energilagringsinnretning (308) koplet til spenningsregulatoren, og som er konfigurerbar til å forsyne prosessoren (202) med kraft under batteribeskyttelseshendelsen; og
en bryter koplet mellom energilagringsinnretningen (308) og battericellen (120), idet bryteren er konfigurerbar til å kople energilagringsinnretningen (308) fra battericellen (120) under batteribeskyttelseshendelsen hvor bryteren er inkludert i spenningsregulatorkretsen.
7. Integrert krets ifølge krav 6, hvor batteribeskyttelseshendelsen er én av en rekke batteribeskyttelseshendelser inkludert kortslutning under utladning, overstrøm under ladning og utladning, og et plutselig fall i battericelle (120) spenning.
8. Integrert krets ifølge krav 6, hvor energilagringsinnretningen (308) er en kondensator.
9. Integrert krets ifølge krav 6 hvor prosessoren (202) er konfigurerbar til å motta signaler fra batteribeskyttelseskretsen (204) og spenningsregulatorkretsen er konfigurerbar til å levere kraft til prosessoren (202) til andre tider enn batteribeskyttelseshendelser.
10. Integrert krets ifølge krav 9, hvor batteribeskyttelseskretsen (204) utsteder et avbrudd til prosessoren (202) ved deteksjon av en batteribeskyttelseshendelse og prosessoren (202) endrer til en lavkraftforbruksmodus som respons på avbruddssignalet.
11. Integrert krets ifølge krav 9, hvor batteribeskyttelseshendelsen er én av en rekke batteribeskyttelseshendelser inkludert kortslutning under utladning og overstrøm under ladning og utladning.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US11/372,975 US7629769B2 (en) | 2006-03-10 | 2006-03-10 | Power surge filtering in over-current and short circuit protection |
| PCT/US2007/063619 WO2007106719A2 (en) | 2006-03-10 | 2007-03-08 | Power surge filtering in over-current and short circuit protection |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20084248L NO20084248L (no) | 2008-11-27 |
| NO342186B1 true NO342186B1 (no) | 2018-04-16 |
Family
ID=38478277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20084248A NO342186B1 (no) | 2006-03-10 | 2008-10-09 | Kraftstøtfiltrering ved beskyttelse mot overstrøm og kortslutning |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7629769B2 (no) |
| JP (1) | JP5351523B2 (no) |
| KR (1) | KR101418129B1 (no) |
| CN (1) | CN101432942B (no) |
| NO (1) | NO342186B1 (no) |
| TW (1) | TWI418109B (no) |
| WO (1) | WO2007106719A2 (no) |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7990110B2 (en) * | 2006-11-03 | 2011-08-02 | Bedini John C | Circuits and related methods for charging a battery |
| US8213695B2 (en) * | 2007-03-07 | 2012-07-03 | University Of Houston | Device and software for screening the skin |
| US8032472B2 (en) * | 2007-04-04 | 2011-10-04 | Tuen Solutions Limited Liability Company | Intelligent agent for distributed services for mobile devices |
| US20090047572A1 (en) * | 2007-08-16 | 2009-02-19 | Micropower Electronics, Inc. | Controlled pressure release for packaged batteries and associated systems and methods |
| CN101908755A (zh) * | 2009-06-02 | 2010-12-08 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 电池过放电保护装置 |
| TWI413329B (zh) * | 2009-06-09 | 2013-10-21 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | 電池過放電保護裝置 |
| US20110140673A1 (en) * | 2009-12-10 | 2011-06-16 | Texas Insturments Incorporated | Pulse width modulated battery charging |
| CN101924351B (zh) * | 2010-08-24 | 2013-04-10 | 绿源电动车(山东)有限公司 | 充放电保护装置和电池装置 |
| KR20120071198A (ko) * | 2010-12-22 | 2012-07-02 | 에스비리모티브 주식회사 | 셀 밸런싱 회로 및 이의 구동 방법, 및 셀 밸런싱 회로를 포함한 배터리 관리 시스템 |
| JP6202632B2 (ja) * | 2012-09-18 | 2017-09-27 | Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 | 蓄電システムおよび電池保護方法 |
| CN103779948A (zh) * | 2012-10-23 | 2014-05-07 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 充放电系统和方法 |
| TWI495294B (zh) * | 2012-10-30 | 2015-08-01 | Realtek Semiconductor Corp | 計算機網路連線狀態的偵測方法 |
| US9472963B2 (en) * | 2013-02-06 | 2016-10-18 | Ford Global Technologies, Llc | Device for wireless charging having a plurality of wireless charging protocols |
| US8963303B2 (en) | 2013-02-22 | 2015-02-24 | Stmicroelectronics S.R.L. | Power electronic device |
| KR101975393B1 (ko) * | 2013-04-18 | 2019-05-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | 외장 배터리 |
| CN104333052B (zh) * | 2013-07-22 | 2017-06-16 | 光宝电子(广州)有限公司 | 电池模块、电池模块供电管理方法及其装置 |
| US10090689B2 (en) * | 2013-12-13 | 2018-10-02 | Hytera Communications Corp., Ltd. | Overcurrent protection circuit and method for limiting discharge current of battery within safety limiting value |
| JP6392593B2 (ja) * | 2014-09-04 | 2018-09-19 | ローム株式会社 | 保護スイッチ回路、充電回路、電子機器 |
| US10790679B2 (en) * | 2014-09-26 | 2020-09-29 | Mitsumi Electric Co., Ltd. | Battery protection circuit and device, battery pack, and battery protection method |
| US10033213B2 (en) | 2014-09-30 | 2018-07-24 | Johnson Controls Technology Company | Short circuit wake-up system and method for automotive battery while in key-off position |
| KR20160097637A (ko) * | 2015-02-09 | 2016-08-18 | (주)브이엠이코리아 | 차세대 친환경 자동차용 2차 전지 제어장치 |
| FR3041827B1 (fr) | 2015-09-24 | 2019-09-13 | Saft | Dispositif electronique de connexion/deconnexion pour batterie a haute-tension et procede associe |
| TWI597916B (zh) * | 2016-08-05 | 2017-09-01 | 緯創資通股份有限公司 | 充電電路與電子裝置 |
| KR102046005B1 (ko) | 2016-11-29 | 2019-11-19 | 주식회사 엘지화학 | 듀얼 셀 보호 ic 및 이를 포함하는 배터리 모듈 |
| US10593927B2 (en) | 2017-04-28 | 2020-03-17 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Battery output disable when unconnected |
| US11695283B2 (en) * | 2018-05-11 | 2023-07-04 | Texas Instruments Incorporated | Shoot-through current limiting circuit |
| AU2019101785A4 (en) | 2018-08-06 | 2021-04-01 | Techtronic Cordless Gp | Systems and methods for selectively enabling the operation of a device |
| KR102535954B1 (ko) | 2018-08-31 | 2023-05-23 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치 및 반도체 장치의 동작 방법 |
| CN110896233B (zh) * | 2018-09-12 | 2021-07-30 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电池管理系统 |
| CN109696599A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-30 | 上海南芯半导体科技有限公司 | 用于电池保护芯片的外部电容短路检测电路及检测方法 |
| US11245272B2 (en) * | 2020-05-28 | 2022-02-08 | Fuyuan Electronic Co., Ltd | Output protector for charger |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030193318A1 (en) * | 2002-04-15 | 2003-10-16 | Fujitsu Limited | Method for predicting remaining charge of portable electronics battery |
| US20050242779A1 (en) * | 2003-11-21 | 2005-11-03 | Katsura Yoshio | Battery protection circuit |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3665253A (en) | 1970-12-02 | 1972-05-23 | Gte Sylvania Inc | Short circuit protection device for multiple power supplies |
| US4636705A (en) * | 1986-01-13 | 1987-01-13 | General Motors Corporation | Switching circuit utilizing a field effect transistor |
| US5530336A (en) | 1992-09-17 | 1996-06-25 | Sony Corporation | Battery protection circuit |
| JPH06133453A (ja) * | 1992-10-14 | 1994-05-13 | Hitachi Ltd | 電源回路 |
| US5600233A (en) | 1995-08-22 | 1997-02-04 | Chicago Stage Equipment Co. | Electronic power control circuit |
| KR100193736B1 (ko) | 1996-09-17 | 1999-06-15 | 윤종용 | 배터리 보호 기능을 갖는 배터리 팩 |
| JP3155247B2 (ja) * | 1998-07-10 | 2001-04-09 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | バッテリー状態監視回路、バッテリー装置及び該バッテリー装置を搭載した電子機器 |
| TW471194B (en) * | 1999-06-15 | 2002-01-01 | Semcity Technology Corp | Intelligent protection circuit and method for Li-ion battery set |
| JP3855565B2 (ja) | 1999-11-02 | 2006-12-13 | 株式会社リコー | 充放電保護回路および該充放電保護回路を有するバッテリーパック |
| AUPQ750500A0 (en) | 2000-05-15 | 2000-06-08 | Energy Storage Systems Pty Ltd | A power supply |
| US6496392B2 (en) * | 2001-04-13 | 2002-12-17 | Power Integrations, Inc. | Dissipative clamping of an electrical circuit with a clamp voltage varied in response to an input voltage |
| JP3838055B2 (ja) * | 2001-05-24 | 2006-10-25 | 株式会社デンソー | 車載用制御装置 |
| JP2003216247A (ja) * | 2002-01-24 | 2003-07-31 | Ricoh Co Ltd | 直流安定化電源装置 |
| US7293188B2 (en) | 2002-11-12 | 2007-11-06 | Freescale Semiconductor, Inc. | Low voltage detection system |
| JP4059838B2 (ja) * | 2003-11-14 | 2008-03-12 | ソニー株式会社 | バッテリパック、バッテリ保護処理装置、およびバッテリ保護処理装置の制御方法 |
| JP4493456B2 (ja) * | 2003-12-10 | 2010-06-30 | ローム株式会社 | 電源装置、及びそれを用いた携帯機器 |
| US7145313B2 (en) | 2004-06-29 | 2006-12-05 | Motorola Inc. | Battery protection circuit for simulating an overcurrent condition based on battery current flow |
| US7759902B2 (en) * | 2005-01-19 | 2010-07-20 | Atmel Corporation | Single chip microcontroller including battery management and protection |
| US20070075676A1 (en) * | 2005-10-05 | 2007-04-05 | Novak Frank T | Removable battery charger |
-
2006
- 2006-03-10 US US11/372,975 patent/US7629769B2/en active Active
-
2007
- 2007-03-08 JP JP2008558540A patent/JP5351523B2/ja active Active
- 2007-03-08 KR KR1020087024779A patent/KR101418129B1/ko active IP Right Grant
- 2007-03-08 CN CN2007800148064A patent/CN101432942B/zh active Active
- 2007-03-08 WO PCT/US2007/063619 patent/WO2007106719A2/en active Application Filing
- 2007-03-09 TW TW096108307A patent/TWI418109B/zh active
-
2008
- 2008-10-09 NO NO20084248A patent/NO342186B1/no unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030193318A1 (en) * | 2002-04-15 | 2003-10-16 | Fujitsu Limited | Method for predicting remaining charge of portable electronics battery |
| US20050242779A1 (en) * | 2003-11-21 | 2005-11-03 | Katsura Yoshio | Battery protection circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2007106719A3 (en) | 2008-04-17 |
| JP5351523B2 (ja) | 2013-11-27 |
| US20070210758A1 (en) | 2007-09-13 |
| US7629769B2 (en) | 2009-12-08 |
| KR101418129B1 (ko) | 2014-07-09 |
| TWI418109B (zh) | 2013-12-01 |
| JP2009529850A (ja) | 2009-08-20 |
| CN101432942A (zh) | 2009-05-13 |
| KR20080113232A (ko) | 2008-12-29 |
| TW200818656A (en) | 2008-04-16 |
| WO2007106719A2 (en) | 2007-09-20 |
| CN101432942B (zh) | 2011-09-21 |
| NO20084248L (no) | 2008-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO342186B1 (no) | Kraftstøtfiltrering ved beskyttelse mot overstrøm og kortslutning | |
| US7391184B2 (en) | Systems and methods for integration of charger regulation within a battery system | |
| US11121566B2 (en) | Power supply and battery pack including same | |
| US5136231A (en) | Ni-cad battery charge rate controller | |
| KR101213478B1 (ko) | 배터리 팩 및 이의 제어 방법 | |
| TWI410019B (zh) | 用於電池管理之方法及設備及充電及放電ㄧ電池系統的方法 | |
| EP2400628B1 (en) | Battery protecting circuit, and battery pack | |
| TWM264662U (en) | Battery pack and a battery charging/discharging circuit incorporating the same | |
| US10199844B2 (en) | Power-supplying device | |
| JP5361353B2 (ja) | 二次電池の充電制御方法および充電制御装置 | |
| JP2007129898A (ja) | 電力供給システム | |
| KR20150091890A (ko) | 배터리 트레이, 배터리 랙, 에너지 저장 시스템, 및 배터리 트레이의 동작 방법 | |
| JP2008043009A (ja) | 電池パックおよび制御方法 | |
| JPH11341689A (ja) | バッテリー状態監視回路及びバッテリー装置 | |
| JP5422810B2 (ja) | 予備電源システム及び予備電源システム保護方法 | |
| CN115066837A (zh) | 用于超便携式电池系统保护和节能的方法和装置 | |
| WO2017117400A1 (en) | Modular battery system | |
| US20050052159A1 (en) | Method and apparatus for overcharge protection using analog overvoltage detection | |
| CN116937740A (zh) | 电池保护电路、电池保护方法、电池组和电动工具 | |
| JP3894377B2 (ja) | バツテリパツク及びバツテリパツクの制御方法 | |
| KR20070109084A (ko) | 배터리 팩 | |
| US11979042B2 (en) | Charging / discharging control device and dc power supply system | |
| JP4189987B2 (ja) | 電池パック及び該電池パックを電源とする外部ホスト機器システム | |
| KR102669960B1 (ko) | 배터리 관리 시스템, 배터리 랙 및 에너지 저장 시스템 | |
| WO2008124552A1 (en) | Methods and apparatus for monitoring and controlling a plurality of cells in a rechargeable battery |