TWI474576B - 控制器、電池管理系統及其控制方法 - Google Patents

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Description

控制器、電池管理系統及其控制方法
本發明係有關電池技術領域，尤其是一種控制器、電池管理系統及其控制方法。
圖1所示為先前技術的一種主機系統100。主機系統100包括主機120(例如，筆記型電腦的主機板)及電池管理系統(battery management system，BMS)140和160。主機120透過向電池管理系統140發送請求信號，指示電池管理系統140為主機120或電池管理系統160供電，或指示電池管理系統140接收來自充電器的電能。電池管理系統回應請求信號並控制電池管理系統內之電池的充放電。主機120可以用相似方式控制電池管理系統160的電力流程。
圖2所示為圖1中所示之電池管理系統140的電路方塊圖，圖2將結合圖1進行描述。電池管理系統140包括電池220、控制器280、開關CFET和開關DFET、以及端點PACK+及端點PACK-。控制器280及電池管理系統140可工作於休眠模式或正常模式。控制器280包括放大器292、比較器294、低壓差電壓調整器(Low Drop Out，LDO)286以及匯流排引擎288。低壓差電壓調整器286產生一參考電壓，匯流排引擎288與主機120通訊。在休眠模式下，低壓差電壓調整器286及匯流排引擎288被除能，控制器280透過斷開開關CFET及開關DFET以除能電池220的充 放電。在正常模式下，低壓差電壓調整器286及匯流排引擎288被致能，匯流排引擎288與主機120通訊，控制器280透過控制開關CFET及開關DFET控制電池220的充放電。
在休眠模式下，當電池管理系統140接收到指示電池220充放電的請求信號時，主機120控制電池管理系統160內的電池為端點PACK+供電。控制器280比較端點PACK+的電壓VPACK+與電池220之電池單元總電壓VBAT。若電壓VPACK+高於電壓VBAT，且電壓VPACK+與電壓VBAT間的電壓差高於臨限值VTHR，則控制器280轉換至正常模式，並控制電池220的充放電。
具體而言，主機120回應請求信號，為端點PACK+供電後，放大器292產生指示電壓VPACK+與電壓VBAT之間電壓差的信號ERR，比較器294比較信號ERR與臨限值VTHR。若信號ERR大於臨限值VTHR，則控制器280轉換至正常模式。
不利之處在於，當主機120透過控制電池管理系統160向端點PACK+提供電能，以指示電池管理系統140進入正常模式時，端點PACK+的電壓VPACK+可能小於電壓VBAT。相應地，控制器280無法回應請求信號轉換至正常模式。
此外，當主機120指示電池管理系統140進入休眠模式時，在主機120的控制下，電池管理系統160內的電池停止向端點PACK+供電。然而，由於端點PACK+處存在寄生電容效應，電壓VPACK+仍會保持大於電壓VBAT，進而使得信號ERR仍大於臨限值VTHR。因此，電池管理系統140可能錯誤地從休眠模式轉換到正常模式。
具體而言，若處於休眠模式的電池管理系統140插入已開機的主機120內，則主機120可能無法對端點PACK+提供電能進而啟動電池管理系統140。例如，主機120需與匯流排引擎288通訊以確認電池管理系統140為主機120欲啟動的電池管理系統。然而，匯流排引擎288的電源(例如，低壓差電壓調整器286)在休眠模式中被除能。因此，匯流排引擎288在休眠模式也被除能且不能與主機120通訊，主機120也不能確認電池管理系統140是否為主機120欲啟動的電池管理系統。進而，主機120可能不向端點PACK+供電，電壓VPACK+可能不大於電壓VBAT，電池管理系統140也可能不從休眠模式轉換至正常模式。
本發明提供了一種控制器，包括接收電池管理系統內電池的電能的第一端點；接收時脈信號的第二端點；以及與第一端點及第二端點耦接的通訊電路，在休眠模式下檢測時脈信號，並在休眠模式下根據時脈信號的檢測結果產生第一轉換信號，進而根據第一轉換信號控制電池管理系統從休眠模式轉換到非休眠模式，電池管理系統在該休眠模式下除能對該電池充放電的控制，並在該非休眠模式下致能對該電池充放電的控制。
本發明還提供了一種電池管理系統，包括具有複數個電池單元的電池；控制電池充放電的充放電開關，在休眠模式下，電池管理系統除能充電開關及放電開關，在非休眠模式下，電池管理系統致能充電開關及放電開關；以及 與該電池耦接的控制器，在休眠模式下檢測時脈信號，並在休眠模式下根據檢測時脈信號的結果產生第一轉換信號，電池管理系統根據第一轉換信號從休眠模式轉換到非休眠模式。
本發明還提供了一種控制電池管理系統的方法，包括在休眠模式下，透過通訊電路檢測時脈信號；以及根據時脈信號的檢測結果產生第一轉換信號，進而控制電池管理系統從休眠模式轉換到非休眠模式，電池管理系統在休眠模式下除能對電池管理系統內的電池充放電的控制，並在非休眠模式下致能對該電池充放電的控制。
以下將對本發明的實施例給出詳細的參考。儘管本發明透過這些實施方式進行闡述和說明，但需要注意的是本發明並不僅僅只局限於這些實施方式。相反地，本發明涵蓋後附權利要求所定義的發明精神和發明範圍內的所有替代物、變體和等同物。
另外，為了更好的說明本發明，在下文的具體實施方式中給出了眾多的具體細節。本領域技術人員將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外一些實例中，對於大家熟知的方法、手續、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明的主旨。
本發明實施例可提供控制電池管理系統的電路及方法。電池管理系統包括電池及控制電池充放電的控制器，其中，電池可為鋰離子電池、含鉛酸性電池或太陽能電池， 但並不以此為限。在一個實施例中，控制器根據參考電壓控制電池管理系統從休眠模式轉換至非休眠模式，參考電壓小於電池內電池單元的總電壓。休眠模式也可被稱作停機模式或深睡模式。非休眠模式可包括正常模式。有利之處在於，若控制接收到指示電池管理系統從休眠模式轉換至非休眠模式的請求信號，則控制器可正常完成轉換。此外，控制器可根據電池管理系統的端點電壓的變化控制電池管理系統從休眠模式轉換至非休眠模式。有利之處在於，若控制器接收到指示電池管理系統進入休眠模式的請求信號，則控制器可正確進入休眠模式，並避免錯誤地從休眠模式轉換至正常模式。
進一步地，在另一個實施例中，控制器可根據控制器與主機間的通訊將電池管理系統從休眠模式轉換至正常模式。有利之處在於，當主機指示電池管理系統進入正常模式時，電池管理系統內可與主機通訊的通訊電路得以啟用。
圖3所示為本發明一個實施例的主機系統300的結構示意圖。如圖3所示，主機系統300包括主機320，主機320可為筆記型電腦系統的主機板，但並不以此為限。主機系統300還包括電池管理系統340及360，用以回應來自主機320的請求信號進而控制電池管理系統340及360內電池的充放電，還可以使電池管理系統340及360內的電池避免處於不良或異常狀態，例如過電壓、過電流及欠壓狀態。儘管圖3揭露了兩個電池管理系統，主機系統300可包括任意數目的電池管理系統。
圖4所示為本發明一個實施例的電池管理系統400的 結構示意圖，電池管理系統400可用作圖3中所示的電池管理系統340。電池管理系統400可透過端點PACK+及端點PACK-與圖3中的主機320耦接。在一個實施例中，圖3中的電池管理系統360與電池管理系統400具有相似結構。電池管理系統400包括電池420、控制器480、電阻RP及電阻RS、用以控制電池420的充電的開關CFET、用以控制電池420的放電的開關DFET，以及電容CREG。控制器480及電池管理系統400選擇性地工作於數種模式，例如休眠模式和正常模式。如圖4所示，在一實施例中，電池420可包括電池單元422~428，也可包括任意數目的電池單元，並不以此為限。
在一個實施例中，信號BATTPRES告知主機320已與電池管理系統400耦接。當電池管理系統400與主機320耦接時，BATTPRES與代表檢測端點的電池相耦接，主機320透過代表主機320檢測端點的電池接收信號BATTPRES，並發送請求信號。當電池管理系統400未與主機320耦接時，BATTPRES與代表檢測端點的電池斷開耦接，則代表主機320檢測端點的電池處於懸浮態並具有第一電壓位準，例如5伏特。電阻RP(例如，下拉電阻)使信號BATTPRES及代表檢測端點的電池電壓位準下拉至第一電壓位準，例如0.5伏特。
來自主機320的請求信號請求控制器480自休眠模式轉換至正常模式。請求信號可為發送至端點PACK+的請求信號，或為發送至控制器480內通訊電路402的請求信號。通訊電路402可在休眠模式及正常模式下與主機320通訊。
在休眠模式下，控制器480除能開關CFET及開關DFET以除能電池420的充放電。在一個實施例中，控制器480可保持工作於休眠模式直至收到來自主機320的請求信號，控制器480可控制電池管理系統400在一定條件下轉換至正常模式以回應於請求信號。在正常模式下，控制器480透過控制開關CFET及開關DFET控制電池420的充放電。
此外，在正常模式下，控制器480避免電池420處於不良或異常狀態。具體而言，控制器480檢測電池單元422~428的狀態(例如，電池單元電壓及流經電池單元422~428的電流)，透過檢測流經電阻RS的電流以檢測流經電池單元422~428的電流，並透過控制開關CFET及開關DFET進而控制電池420的充放電。例如，若控制器480檢測到電池單元422~428的單元電壓低於一欠壓基準，則控制器480透過信號DSG斷開開關DFET以停止對電池420進行放電。若控制器檢測到電池單元422~428的單元電壓高於過電壓基準，則控制器480透過信號CHG斷開開關CFET以停止對電池420進行充電。即電池管理系統400條件性地致能和除能開關CFET及開關DFET以條件性地致能對電池420的充放電。
如圖4所示，控制器480包括轉換信號產生器482，轉換信號產生器482根據端點PACK+處的端點電壓VPACK+與參考電壓VREF的比較結果產生第一轉換信號S482(圖中未示出)，電池管理系統400根據第一轉換信號S482自休眠模式轉換至正常模式。在一個實施例中，若端點電壓VPACK+初始 時小於參考電壓VREF但隨後增加至大於參考電壓VREF，則轉換信號產生器482產生第一轉換信號S482。其中，參考電壓VREF小於電池420內電池單元電壓的總和電壓VBAT。例如，參考電壓VREF可為電池單元424~428的單元電壓的總和，也可為任意數目的電池單元或其結合的單元電壓的總和，並不以此為限。
具體而言，若端點電壓VPACK+小於參考電壓VREF，則控制器480保持處於休眠模式。若端點電壓VPACK+從小於參考電壓VREF的第一電壓位準升至高於參考電壓VREF的第二電壓位準，則轉換信號產生器482產生第一轉換信號S482以將電池管理系統340自休眠模式轉換至正常模式。若當主機320指示控制器480進入休眠模式時，端點電壓VPACK+保持大於參考電壓VREF(例如，由於端點PACK+處的寄生電容效應)，則控制器480將回應指示的要求，仍然保持處於休眠模式，而非錯誤地轉換至正常模式。
如圖4所示，轉換信號產生器482包括比較器492，比較器492比較端點電壓VPACK+與參考電壓VREF。轉換信號產生器482還包括邊緣檢測器496，若邊緣檢測器496在比較器492的輸出端檢測到邊緣(如正緣)，則邊緣檢測器496產生第一轉換信號S482。
在一個實施例中，休眠模式下，電池管理系統340在主機320關機時插入主機320內。當主機320與電池管理系統340一起透過端點VCC(圖中未示出)充電時(例如由充電器或圖3所示電池管理系統360內的電池向端點VCC供電)，代表主機320檢測端點的電池接收到的信號 BATTPRES為0.5伏特而不是5伏特。因此，主機320判定電池管理系統340已插入主機320。主機320可透過為端點PACK+供電請求致能電池管理系統340。對電池管理系統340的端點PACK+供電，例如，由充電器或圖3所示電池管理系統360，端點電壓VPACK+因此上升。若端點電壓VPACK+上升至一電壓位準使比較器492輸出正緣，則邊緣檢測器496輸出第一轉換信號S482以使電池管理系統340自休眠模式轉換至正常模式，進而，電池420可在控制器480的控制下充放電。
有利之處在於，當主機320指示電池管理系統340進入正常模式時，如主機320透過控制另一電池管理系統(例如，電池管理系統360)向端點PACK+供電以指示電池管理系統340進入正常模式。即使端點PACK+處的端點電壓VPACK+低於電壓VBAT，當端點PACK+處的端點電壓VPACK+升至高於參考電壓VREF時，電池管理系統340仍可轉換至正常模式。此外，透過根據端點電壓VPACK+的變化控制器480自休眠模式轉換至正常模式，電池管理系統340可避免錯誤地轉換至正常模式。例如，控制器480自正常模式轉換至休眠模式後，若由於端點PACK+處的寄生電容效應，端點電壓VPACK+仍保持高於參考電壓VREF，控制器480仍可保持處於休眠模式。
除應用於圖3所示主機系統300中，電池管理系統400還可應用於其他各種應用中，並不以此為限。在一個實施例中，電池管理系統400未與任何主機耦接，電池管理系統400在端點PACK+處直接接收來自電源(可為充電器， 但並不以此為限)的電能，而非回應於來自主機的請求信號接收電能。端點電壓VPACK+可升至高於參考電壓VREF，進而使電池管理系統400自休眠模式轉換至正常模式。例如，當電池管理系統400處於休眠模式且需測試電池管理系統400時，充電器可向端點PACK+提供電能以使電池管理系統400轉換至正常模式，進而測試電池管理系統400。
在另一實施例中，休眠模式下，電池管理系統400在主機320開機時插入主機320內。主機320可透過匯流排與通訊電路402通訊，其中，匯流排包含用以根據傳輸協定傳輸資料及命令的電線。例如，系統可透過匯流排傳輸時脈信號SCL及資料信號SDA。因此，電池管理系統400可根據主機320與通訊電路402間的通訊自休眠模式轉換至正常模式以回應於請求信號。
圖5所示為本發明一個實施例電池管理系統500的結構示意圖，電池管理系統500可用作圖3中所示的電池管理系統340。圖5將結合圖3及圖4進行描述，與圖4中標號相同的元件具有相似功能。控制器580是圖4中控制器480的一個實施例，控制器580中的通訊電路402A(對應於圖4中的通訊電路402)包括低壓差電壓調整器586及匯流排引擎588。
如圖5所示，低壓差電壓調整器586在休眠模式下被除能，並在正常模式下被致能以回應一第二轉換信號S588並產生參考電壓VREG。匯流排引擎588在休眠模式及工作模式下為電池管理系統340傳輸信號SCL及信號SDA。在一個實施例中，信號SCL為時脈信號，信號SDA為資料信 號。此外，在休眠模式下，匯流排引擎588透過檢測信號SCL及信號SDA判定通訊電路402A是否接收到請求電池420致能的請求信號，並相應地產生第二轉換信號S588(圖中未示出)。具體而言，信號SCL與信號SDA的組合包括請求主機320致能的電池的位址資訊。匯流排引擎588儲存了電池420的位址資訊，並檢查電池420的位址資訊是否與請求位址資訊匹配。若電池420的位址資訊與請求位址資訊匹配，則判定匯流排引擎588接收到請求電池420致能的請求信號，致能電池420，並產生第二轉換信號S588。
電池管理系統500還包括開關K1及開關K2。休眠模式下，低壓差電壓調整器586被除能且不能產生參考電壓VREG，因此，開關K1導通，開關K2斷開，匯流排引擎588由電池單元426及428供電。匯流排引擎588可由任意數目的電池單元供電，給匯流排引擎588供電的電池單元的數目取決於匯流排引擎588內的器件所需的的工作電壓，為匯流排引擎588供電的電池單元的總電壓可大於匯流排引擎588內每個器件所需的的工作電壓。正常模式下，低壓差電壓調整器586致能並產生參考電壓VREG，開關CFETB斷開，開關DFET導通，匯流排引擎588由參考電壓VREG供電。
在一個實施例中，休眠模式下，電池管理系統500在主機320開機時時插入主機320內。在此情形下，當處於休眠模式下的電池管理系統500插入主機320時，代表主機320檢測端點的電池接收到的信號BATTPRES為0.5伏特，因此主機320判定電池管理系統500已插入主機320。 匯流排引擎588檢查時脈信號SCL及資料信號SDA，並根據檢查結果，判定匯流排引擎588是否接收到請求信號。若匯流排引擎588已接收到請求信號，則匯流排引擎588產生第二轉換信號S588以將電池管理系統500轉換至正常模式，並且，由參考電壓VREG供電。正常模式下，匯流排引擎588還檢查請求信號內的指示資訊，例如，檢查請求信號指示電池420充放電。控制器580回應檢查結果，例如，若請求信號是指示電池420充電，則控制器580導通開關CFET並關斷開關DFET，並控制電池420的充電。
在一個實施例中，控制器580整合於晶片內。控制器580包括接收來自電池單元426及428的電能的第一端點，也包括接收時脈信號SCL的端點及接收資料信號SDA的第二端點及第三端點。
有利之處在於，透過控制開關K1及開關K2以在休眠模式為匯流排引擎588供電，控制器580可在休眠模式下透過匯流排引擎588與主機320通訊進而回應主機320。匯流排引擎588可為邏輯電路，因而匯流排引擎588在休眠模式下的功耗可忽略。
圖6所示為本發明一個實施例電池管理系統600的結構示意圖，電池管理系統600可用作圖3中所示的電池管理系統340。圖6將結合圖3、圖4及圖5進行描述。與圖5中標號相同的元件具有相似功能。圖6中的控制器680是圖4中控制器480的一個實施例，除通訊電路402B(與圖4中的通訊電路402對應)外，控制器680的結構與圖5中控制器580的結構相似。通訊電路402B包括低壓差電 壓調整器586、匯流排引擎588及信號檢測器682。信號檢測器682可檢測時脈信號SCL及和/或資料信號SDA。
如圖6所示，信號檢測器682由電池單元426及428供電，也可由其他數目的電池單元供電，並不以此為限。為信號檢測器682供電的電池單元的數目取決於信號檢測器682內的器件所需的工作電壓。在休眠模式下，信號檢測器682可檢測時脈信號SCL和/或資料信號SDA，並相應地產生第二轉換信號S682(圖中未示出)，例如，若時脈信號SCL及資料信號SDA滿足內部積體電路(internal-integrated circuit，I2C)匯流排的開始/暫停條件，則信號檢測器682相應地產生第二轉換信號S682。電池管理系統340根據第二轉換信號S682從休眠模式轉換至正常模式。在另一個實施例中，信號檢測器682僅檢測時脈信號SCL，並根據時脈信號SCL的出現產生第二轉換信號S682。例如，若時脈信號SCL的電壓位準從第一位準變化到第二位準，則信號檢測器682相應地產生第二轉換信號S682。
在休眠模式下，低壓差電壓調整器586被除能。正常模式下，電池管理系統600被致能以回應第二轉換信號S682產生參考電壓VREG，進而為匯流排引擎588供電。匯流排引擎588為電池管理系統340傳輸時脈信號SCL及資料信號SDA，並透過檢查時脈信號SCL及資料信號SDA判定通訊電路402B是否接收到請求電池420致能的請求信號。例如，匯流排引擎588檢查電池420的位址資訊是否與請求位址資訊匹配。若電池420的位址資訊與請求位址 資訊匹配，則判定匯流排引擎588接收到請求信號。相應地，電池管理系統600控制電池420的充放電。若電池420的位址資訊與請求位址資訊不匹配，則判定匯流排引擎588未接收到請求信號。相應地，電池管理系統600由正常模式轉換回休眠模式。
圖7所示為本發明一個實施例提供的與圖6中的信號檢測器682相關的內部積體電路匯流排的開始/暫停條件的信號波形圖700。如圖7所示，資料信號SDA的負緣與時脈信號SCL的邏輯高位準的組合滿足開始條件，資料信號SDA的正緣與時脈信號SCL的邏輯高位準的組合滿足暫停條件。在一個實施例中，若信號檢測器682檢測到開始條件，則信號檢測器682產生第二轉換信號S682。在另一個實施例中，若信號檢測器682檢測到開始條件及暫停條件，則信號檢測器682產生第二轉換信號S682。
有利之處在於，電池管理系統600透過在休眠模式下應用信號檢測器682可與主機320通訊進而回應主機320的請求。信號檢測器682可由邏輯電路構成，因此信號檢測器682在休眠模式下的功耗可忽略不計。
圖8所示為根據本發明一個實施例控制電池管理系統的方法流程示意圖800，圖8將結合圖4、圖5及圖6進行描述。圖8所涵蓋的具體操作步驟僅僅為示例性說明，即本發明實施例對於其他合理的操作流程或對圖8進行改進的操作步驟同樣適用。
在步驟812中，根據一來自主機的請求信號，利用充電器或者是另一電池管理系統內的電池提供的一電壓對電 池管理系統的一端點供電。
在步驟814中，比較端點PACK+的端點電壓VPACK+與參考電壓VREF。在一個實施例中，參考電壓VREF小於電壓VBAT，電壓VBAT為電池管理系統內的電池420內電池單元電壓的總和。
在步驟816中，基於端點電壓VPACK+與參考電壓VREF間的差值變化產生第一轉換信號S482。為回應第一轉換信號S482，控制器(例如控制器480、580或680)控制電池管理系統工作於休眠模式或非休眠模式。例如，若端點電壓VPACK+從低於參考電壓VREF的第一電壓位準上升至高於參考電壓VREF的第二電壓位準，則產生第一轉換信號S482。
圖9所示為根據本發明一個實施例控制電池管理系統的方法流程示意圖900，圖9將結合圖5及圖6進行描述。圖9所涵蓋的具體操作步驟僅僅為示例性說明，即本發明實施例對於其他合理的操作流程或對圖9進行改進的操作步驟同樣適用。
在步驟912中，當電池管理系統(例如電池管理系統500或600)工作於休眠模式，電池管理系統內的電路(例如圖5中的匯流排引擎588或圖6中的信號檢測器682)接收來自電池管理系統內之電池單元的電能。在休眠模式下，電池管理系統500或電池管理系統600除能電池管理系統500或電池管理系統600內電池的充放電。
在步驟914中，電池管理系統可以透過匯流排接收來自主機的信號SCL和/或SDA。
在步驟916中，透過通訊電路(例如，圖5中所示的 匯流排引擎588或圖6中所示的信號檢測器682)，在休眠模式下檢測信號SCL和/或SDA。
在步驟918中，電池管理系統根據檢測信號SCL和/或SDA的結果產生轉換信號，例如控制電池管理系統500或電池管理系統600自休眠模式轉換至非休眠模式的第二轉換信號S588或第二轉換信號S682。在正常模式下，電池管理系統500或電池管理系統600致能電池管理系統500或電池管理系統600內的電池的充放電。在一個實施例中，第二轉換信號S682的產生取決於時脈信號SCL的出現以及請求電池管理系統600致能的請求信號是否收到。時脈信號SCL是否出現由信號檢測器682檢測，信號檢測器682由電池管理系統600內的電池供電。請求電池管理系統600透過的請求信號是否收到由匯流排引擎588在正常模式下透過檢測時脈信號SCL及資料信號SDA判定。圖6所示的匯流排引擎588在正常模式下由回應於第二轉換信號S682而產生的參考電壓供電。在另一個實施例中，請求電池管理系統500致能的請求信號是否收到由圖5所示的匯流排引擎588在休眠模式下透過檢測時脈信號SCL及資料信號SDA判定。匯流排引擎588由電池管理系統500內的電池單元供電。若接收到請求電池管理系統500致能的請求信號，則產生第二轉換信號S588。響應於第二轉換信號S588，匯流排引擎588由電池管理系統500內的電池單元轉換至由參考電壓供電。
因此，本發明的實施例提供的控制器、電池管理系統及控制電池管理系統的方法，透過使用功耗較低的通訊電 路，使電池管理系統可在休眠模式下與主機通訊並回應主機由休眠模式轉換至正常模式。
上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離權利要求書所界定的本發明精神和發明範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本領域技術人員應該理解，本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元素、元件及其它方面有所變化。因此，在此披露之實施例僅用於說明而非限制，本發明之範圍由後附權利要求及其合法等同物界定，而不限於此前之描述。
100‧‧‧主機系統
120‧‧‧主機
140、160‧‧‧電池管理系統
220‧‧‧電池
280‧‧‧控制器
286‧‧‧低壓差電壓調整器
288‧‧‧匯流排引擎
292‧‧‧放大器
294‧‧‧比較器
300‧‧‧主機系統
320‧‧‧主機
340、360‧‧‧電池管理系統
400‧‧‧電池管理系統
402、402A、402B‧‧‧通訊電路
420‧‧‧電池
422~428‧‧‧電池單元
480‧‧‧控制器
482‧‧‧轉換信號產生器
492‧‧‧比較器
496‧‧‧邊緣檢測器
500‧‧‧電池管理系統
580‧‧‧控制器
586‧‧‧低壓差電壓調整器
588‧‧‧匯流排引擎
600‧‧‧電池管理系統
640、642‧‧‧端點
680‧‧‧控制器
682‧‧‧信號檢測器
700‧‧‧信號波形圖
800‧‧‧方法流程圖
812~816‧‧‧步驟
900‧‧‧方法流程圖
912~918‧‧‧步驟
以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方法進行詳細的描述，以使本發明的特徵和優點更為明顯。其中：圖1所示為先前技術的一種主機系統。
圖2所示為先前技術圖1中的電池管理系統的電路方塊圖。
圖3所示為本發明一個實施例的主機系統的結構示意圖。
圖4所示為本發明一個實施例的電池管理系統的結構示意圖。
圖5所示為本發明另一個實施例的電池管理系統的結構示意圖。
圖6所示為本發明又一個實施例的電池管理系統的結構示意圖。
圖7所示為本發明一個實施例的電池管理系統的信號波形圖。
圖8所示為本發明一個實施例控制電池管理系統的方法的流程示意圖。
圖9為本發明另一個實施例控制電池管理系統的方法的流程示意圖。
400‧‧‧電池管理系統
402‧‧‧通訊電路
420‧‧‧電池
422~428‧‧‧電池單元
480‧‧‧控制器
482‧‧‧轉換信號產生器
492‧‧‧比較器
496‧‧‧邊緣檢測器

Claims (17)

  1. 一種控制器，包括：一第一端點，接收一電池管理系統內一電池的一電能；一第二端點，接收一時脈信號；以及一通訊電路，與該第一端點及該第二端點耦接，在一休眠模式下檢測該時脈信號，並在該休眠模式下根據該時脈信號的一檢測結果產生一第一轉換信號，其中，該控制器還包括一轉換信號產生器，與該電池耦接，比較該電池管理系統的一端點電壓及一第一參考電壓，並根據該端點電壓與該第一參考電壓間之一差值產生一第二轉換信號，該第一參考電壓小於該電池內電池單元的電壓總和，該電池管理系統根據該第二轉換信號從該休眠模式轉換到一非休眠模式，該電池管理系統在該休眠模式下除能對該電池充放電的控制，並在該非休眠模式下致能對該電池充放電的控制。
  2. 如申請專利範圍第1項的控制器，其中，該通訊電路根據該時脈信號產生該第一轉換信號。
  3. 如申請專利範圍第1項的控制器，還包括：一第三端點，接收一資料信號，且在該非休眠模式下，該通訊電路透過檢測該時脈信號及該資料信號判定該通訊電路是否接收到請求該電池致能的一請求信號。
  4. 如申請專利範圍第3項的控制器，其中，該通訊電路包括：一信號檢測器，由該電池內的一電池單元供電，在該休眠模式下根據該時脈信號產生該第一轉換信號； 一調整器，在該休眠模式下，該調整器被除能，在該非休眠模式下，該調整器被致能並產生一第二參考電壓以回應該第一轉換信號；以及一匯流排引擎，由該第二參考電壓供電，在該非休眠模式下，該匯流排引擎透過檢測該時脈信號與該資料信號判定該匯流排引擎是否收到該請求信號。
  5. 如申請專利範圍第1項的控制器，其中，該通訊電路根據該資料信號產生該第一轉換信號。
  6. 如申請專利範圍第5項的控制器，還包括：一第三端點，接收一資料信號，且在該休眠模式下，該通訊電路透過檢測該時脈信號及該資料信號判定該通訊電路是否接收到該電池的一請求信號，並根據一檢測結果產生該第一轉換信號。
  7. 如申請專利範圍第6項的控制器，其中，該通訊電路包括：一調整器，在該休眠模式，該調整器被除能，在該非休眠模式，該調整器被致能並產生一第二參考電壓以回應該第一轉換信號；以及一匯流排引擎，在該休眠模式下，由該電池內的一電池單元供電，若該匯流排引擎接收到該請求信號，該匯流排引擎產生該第一轉換信號，在該非休眠模式下，該匯流排引擎由該第二參考電壓供電，且在該休眠模式及該非休眠模式下，該匯流排引擎為該電池管理系統傳輸該時脈信號及該資料信號。
  8. 如申請專利範圍第1項的控制器，其中，若該端點電壓 從小於該第一參考電壓的一第一電壓位準升至高於該第一參考電壓的一第二電壓位準，則該轉換信號產生器產生該第二轉換信號。
  9. 如申請專利範圍第1項的控制器，還包括：一比較器，與該電池耦接，比較該端點電壓與該第一參考電壓；以及一邊緣檢測器，與該比較器耦接，若該邊緣檢測器在該比較器的一端點檢測到一邊緣，則該邊緣檢測器產生該第二轉換信號。
  10. 一種電池管理系統，包括：一電池，包括複數個電池單元；一充電開關及一放電開關，分別控制該電池的充放電，在一休眠模式下，該電池管理系統除能該充電開關及該放電開關，在一非休眠模式下，該電池管理系統致能該充電開關及該放電開關；以及一控制器，與該電池耦接，在該休眠模式下檢測一時脈信號，並在該休眠模式下根據該時脈信號的一檢測結果產生一第一轉換信號，其中，該控制器根據該電池管理系統的一端點電壓與一第一參考電壓間差值的變化產生一第二轉換信號，該第一參考電壓小於該複數個電池單元的電壓總和，該電池管理系統根據該第二轉換信號從該休眠模式轉換到該非休眠模式。
  11. 如申請專利範圍第10項的電池管理系統，其中，該控制器根據該時脈信號產生該第一轉換信號。
  12. 如申請專利範圍第10項的電池管理系統，其中，該控制 器包括：一信號檢測器，由該電池內的一電池單元供電，在該休眠模式下根據該時脈信號產生該第一轉換信號；一調整器，在該休眠模式下，該調整器被除能，在該非休眠模式下，該調整器被致能並產生一第二參考電壓以回應該第一轉換信號；以及一匯流排引擎，由該第二參考電壓供電，在該非休眠模式下，該匯流排引擎透過檢測該時脈信號與一資料信號判定是否收到請求該電池致能的一請求信號。
  13. 如申請專利範圍第10項的電池管理系統，其中，該控制器在該休眠模式下，透過檢測該時脈信號及一資料信號判定該控制器是否接收到請求該電池致能的一請求信號，並且，該控制器根據一檢測結果產生該第一轉換信號。
  14. 一種控制電池管理系統的方法，包括：在一休眠模式下，透過一通訊電路檢測一時脈信號；根據該時脈信號的一檢測結果產生一第一轉換信號；根據該電池管理系統的一端點電壓與一第一參考電壓間差值的變化產生一第二轉換信號，該第一參考電壓小於一電池內電池單元的電壓總和；以及根據該第二轉換信號將該電池管理系統從該休眠模式轉換到一非休眠模式，其中，該電池管理系統在該休眠模式下除能對該電池管理系統內的一電池充放電的控制，並在該非休眠模式下致能對該電池充放電的控制。
  15. 如申請專利範圍第14項的控制電池管理系統方法，還包括：在該非休眠模式下，透過該通訊電路內的一匯流排引擎檢測該時脈信號及一資料信號，進而判定是否接收到請求該電池致能的一請求信號。
  16. 如申請專利範圍第15項的控制電池管理系統方法，還包括：透過該電池為該通訊電路內的一信號檢測器供電進而根據該時脈信號產生該第一轉換信號；回應該第一轉換信號，產生一第二參考電壓；以及透過該第二參考電壓為該匯流排引擎供電。
  17. 如申請專利範圍第14項的控制電池管理系統方法，其中，根據該時脈信號產生該第一轉換信號。
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI492043B (zh) * 2013-06-26 2015-07-11 Inventec Corp 防誤觸發方法及應用此方法之直流電源供應裝置
KR102379210B1 (ko) * 2015-02-12 2022-03-28 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 그 구동 방법
WO2016166735A1 (en) * 2015-04-17 2016-10-20 Gp Batteries International Limited Smart batteries
CN113741670A (zh) * 2015-11-13 2021-12-03 德州仪器公司 Usb接口电路及用于低电力操作的方法
US11181966B2 (en) 2015-11-13 2021-11-23 Texas Instruments Incorporated USB interface circuit and method for low power operation
CN106208216A (zh) * 2016-08-03 2016-12-07 常州展煜照明电器有限公司 太阳能路灯专用锂电池智能一体机
US10326286B2 (en) 2016-08-11 2019-06-18 K2 Energy Solutions, Inc. Battery system with shipping mode
KR102697343B1 (ko) * 2016-11-03 2024-08-21 삼성전자주식회사 모바일 엑스선 장치 및 그 동작 방법
CN106602670B (zh) * 2017-01-24 2019-04-23 成都芯源系统有限公司 一种电子设备、供电电源及供电电源的控制方法
TWI628890B (zh) * 2017-04-05 2018-07-01 旭星電子股份有限公司 Synchronous control system architecture to improve energy efficiency
EP3607605A1 (en) * 2017-04-05 2020-02-12 Siemens Aktiengesellschaft Power supply system
KR102256601B1 (ko) * 2017-11-07 2021-06-02 주식회사 엘지에너지솔루션 Bms 웨이크업 장치, 이를 포함하는 bms 및 배터리팩
CN107947287A (zh) * 2017-12-15 2018-04-20 深圳新恒业电气有限公司 一种无功耗休眠电池系统
AU2019101785A4 (en) 2018-08-06 2021-04-01 Techtronic Cordless Gp Systems and methods for selectively enabling the operation of a device
CN109599919B (zh) * 2019-01-17 2024-03-08 安徽行一新能源技术有限公司 一种bms过欠压保护电路
CN111864280B (zh) 2019-04-30 2022-02-01 凹凸电子（武汉）有限公司 控制器及电池管理方法
CN113098088B (zh) * 2021-03-31 2023-08-18 漳州科华技术有限责任公司 电池模块、电源系统及控制方法
TWI821949B (zh) * 2022-03-17 2023-11-11 茂達電子股份有限公司 電池充電器的節電系統

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1441510A (zh) * 2002-02-27 2003-09-10 合邦电子股份有限公司 智能型二次电池管理方法及装置
TW200849766A (en) * 2007-04-24 2008-12-16 O2Micro Inc Battery cell monitoring circuit and electronic device thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5532524A (en) * 1994-05-11 1996-07-02 Apple Computer, Inc. Distributed power regulation in a portable computer to optimize heat dissipation and maximize battery run-time for various power modes
US6463545B1 (en) * 1999-10-01 2002-10-08 Compaq Information Technologies Group, L.P. Battery calibration system for discharging a rechargeable battery and generating an ac detect signal to power management logic to maintain normal computer operation even when battery is below certain level
US7180268B2 (en) * 2004-03-25 2007-02-20 O2Micro International Limited Circuits capable of trickle precharge and/or trickle discharge
US8138722B2 (en) * 2008-10-17 2012-03-20 Dell Products L.P. Activating an information handling system battery from a ship mode
JP5305975B2 (ja) * 2009-02-20 2013-10-02 三洋電機株式会社 電池パックのアップデート方法
JP2013199223A (ja) * 2012-03-26 2013-10-03 Denso Corp 車載電子装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1441510A (zh) * 2002-02-27 2003-09-10 合邦电子股份有限公司 智能型二次电池管理方法及装置
TW200849766A (en) * 2007-04-24 2008-12-16 O2Micro Inc Battery cell monitoring circuit and electronic device thereof

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Publication number Publication date
CN102955552A (zh) 2013-03-06
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TW201315090A (zh) 2013-04-01

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