藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法与装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法，应用于电源供应装置，包括下列步骤：根据该电源供应装置中相互串联的一组电池单元的总输出电压位准产生一虚拟总输出电压位准，虚拟总输出电压位准模拟将电池单元和至少一虚拟电池单元串联所得的输出电压位准；通过电源供应装置中的一电池单元控制芯片依据虚拟总输出电压位准控制电池单元的运作。与现有技术相比，本发明能将传统的电池单元控制芯片中不可用的选项转换为可用的选项，而不受指定数量的限制，因此，依据本发明的方法与装置所实现的电源供应装置可具备对应的独特优异的功能诸如参数更新功能。本发明同时公开了一种藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置。
【专利说明】藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法与装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电源供应装置，尤指一种藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的
方法与装置。
【背景技术】
[0002]传统的电池单元控制芯片往往被设计成适用于指定数量的电池单元的控制。例如:传统的电池单元控制芯片中的一第一电池单元控制芯片可用于三至六个电池单元的控制。又例如:传统的电池单元控制芯片中的一第二电池单元控制芯片可用于五至八个电池单元的控制。
[0003]对芯片产品而言，上述的指定数量通常不可更改，这会产生某些问题。更明确而言，该第一电池单元控制芯片与该第二电池单元控制芯片可能分别提供各自独特优异的功能。在设计一个传统的电源供应装置诸如一备援电源供应器时，一旦其电池模块的输出电压的规格已被决定，该电池模块的电池单元数往往就决定了。当该第一电池单元控制芯片与该第二电池单元控制芯片中的任一者因无法支持该电池单元数而被排除使用于该传统的电源供应装置的设计时，对应的独特优异的功能就无法被导入该传统的电源供应装置的设计。
[0004]举例来说，该第二电池单元控制芯片可备有电子可抹除可程序化只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory,可简称为「EEPROM」)以提供参数更新功能，而该第一电池单元控制芯片并不具有该参数更新功能。当电源供应装置制造商决定了该电池单元数应当等于四(或小于四的正整数)且正在尝试将该传统的电源供应装置设计成具有该参数更新功能时，会发现该第二电池单元控制芯片与该第一电池单元控制芯片两者均不适用。考虑各种因素(诸如材料与人力成本、以及该些传统的电池单元控制芯片当中剩余的选项)，电源供应装置制造商可能被迫放弃实施该参数更新功能；如此，产业发展受到阻碍。因此，需要一种新颖的方法来加强传统的电池单元控制芯片的利用、且不产生任何副作用。
【发明内容】
[0005]本发明的一目的在于提供一种藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法与装置，以解决上述问题。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法与装置，以在不产生任何副作用的状况下加强传统的电池单元控制芯片的利用。
[0007]本发明的较佳实施例中提供一种藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法，所述方法应用于一电源供应装置，所述方法包含有下列步骤:依据所述电源供应装置中相互串联的一组电池单元的总输出电压位准产生一虚拟总输出电压位准，其中所述虚拟总输出电压位准模拟将所述组电池单元和至少一虚拟电池单元串联所得的输出电压位准；以及利用所述电源供应装置中的一电池单元控制芯片依据所述虚拟总输出电压位准控制所述组电池单元的运作。
[0008]本发明在提供上述方法的同时，亦对应地提供一种藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置，其中所述装置包含一电源供应装置的至少一部分。所述装置包含有:一虚拟电池单元模拟电路；以及一电池单元控制芯片，所述电池单元控制芯片电气连接至所述虚拟电池单元模拟电路。所述虚拟电池单元模拟电路用来依据所述电源供应装置中彼此串联的一组电池单兀的总输出电压位准产生一虚拟总输出电压位准，其中所述虚拟总输出电压位准模拟将所述电池单元和至少一虚拟电池单元串联所得的输出电压位准。另外，所述电池单元控制芯片用来依据所述虚拟总输出电压位准控制所述组电池单元的运作。
[0009]本发明的至少一实施例中提供一种藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法，所述方法应用于一电源供应装置，所述方法包含有下列步骤:通过一齐纳二极管(Zener Diode)的崩溃电压的特性产生一虚拟总输出电压位准，其中所述虚拟总输出电压位准模拟将一组虚拟电池单元串联所得的输出电压位准；以及利用所述电源供应装置中的一电池单元控制芯片依据所述虚拟总输出电压位准模拟控制所述虚拟电池单元的运作。尤其是，所述方法可另包含:利用一分压电路依据所述虚拟总输出电压位准进行分压运作，以产生所述电池单元控制芯片的至少一控制端子所需的电压位准，以供模拟控制所述虚拟电池单元的运作。
[0010]本发明的好处的一是，所述的藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法与装置能将所述些传统的电池单元控制芯片当中不可用的选项转换为可用的选项，而不受上述的指定数量的限制。于是，依据本发明的方法与装置所实现的电源供应装置可具备对应的独特优异的功能诸如所述参数更新功能。因此，本发明的方法与装置对于所述电源供应装置的测试、除错、制造、安装均有极大的帮助。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
【专利附图】
【附图说明】
第I图为本发明藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置第一实施例的的示意图。
第2图为本发明藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法一实施例的流程图。 第3图为第2图所示的方法在一实施例中所涉及的实施细节。
第4图为第2图所示的方法在另一实施例中所涉及的实施细节。
第5图为第2图所示的方法在另一实施例中所涉及的实施细节。
第6图为本发明藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置第二实施例的示意图。
第7图为本发明藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置第三实施例的示意图。
第8图为本发明藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置第四实施例的示意图。
第9图为本发明藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置第五实施例的示意图。第10图为本发明藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置第六实施例的示意
图。
【符号说明】
100，100-2, 100-3,...，120-N藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置110，110-1，110-2，...，110- (N-2)，
IlO-(N-1)虚拟电池单元模拟电路112，212运算放大器114, 114A, 114B, 114C供应电压产生器120，120-1，120-2，120-3，...，
120-(N-1)，120-N电池单元控制芯片
200藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法
210，220 步骤
300，500藉助于虚拟 电池机制来进行电池单元控制的装置
310,510虚拟电池单元模拟电路
512 齐纳二极管
B1,B2,B3,B4 电池单元
{B1(1),B2(1),B3(1),B4(1)},
{B1(2),B2(2),B3(2),B4(2)},
{B1(3),B2(3),B3(3),B4(3)},...，
{BI (N-1)，B2(N-1)，B3(N-1)，B4(N-1)}，
{BI (N)，B2 (N)，B3 (N)，B4 (N)}各组电池单元Bvie, Bvie (I) , Bvie (2) , Bvie (3),...，
Bvie (N-1) ,Bvie(N),...，虚拟电池单元
Bvied Bvie2> Bvie3> Bvie4> ^vies
虚拟电池单元
Cl, C2, Cll, C12 电容器D1，D2，D3，D4, D5，D11，D12,
D61，D62 二极管
Ml, M2, QCl, QDl 金属氧化物半导体场效晶体管Pack-电源供应装置的端子Ql, Q2 双极性接面晶体管
Rd，Re，Rr，]^2Ε) R3R，]^4Ε) R(l.8R，Res，
Rl, R3, R4, R5, R6, R7, R8, RS 电阻器VBO, VBI，VB2, VB3, VB4,
VB5, VB6, VB7, VB8电池单元控制芯片的控制端子{VBO(l), VBl (I), VB2 (I),
VB3(1), VB4(1), VB5(1),
VB6(1), VB7(1), VB8(1)},
{VB0(2), VB1(2), VB2(2),
VB3 (2)，VB4 (2)，VB5 (2)，VB6 (2)，VB7 (2)，VB8 (2)}，
{VB0(3), VB1(3), VB2(3),
VB3 (3)，VB4 (3)，VB5 (3)，
VB6 (3)，VB7 (3)，VB8 (3)}，...，
{VBO (N-1)，VBl(N-1)，VB2(N-1)，
VB3(N-1)，VB4(N-1)，VB5(N-1)，
VB6(N-1)，VB7(N-1)，VB8(N-1)}，
{VBO (N)，VBl (N)，VB2 (N)，
VB3 (N)，VB4 (N)，VB5 (N)， VB6 (N)，VB7 (N)，VB8 (N)}各组电池单元所对应的各个电池单元控制芯片的控制端子 VBAT> VBAT ? 一组电池单兀的总输出电压位准 {VBAT+(1), VBAT-(l)},
IVBAT+(2)，VBAT-(2)}，
IVBAT+ (3)，VBAT-(3)}，...，
IVBAT+(N-1), VBAT-(N-1)},
{VBAT+ (N)，VBAT- (N)} 各组电池单元的对外端子 V+, Vs电压位准
【具体实施方式】
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
[0011]第I图为依据本发明第一实施例的一种藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置100的示意图，其中装置100包含一电源供应装置的至少一部分(例如一部分或全部)，而该电源供应装置的例子可包含(但不限于)备源电源供应器。例如:装置100可代表该电源供应装置当中的电气系统，而该电气系统包含该电源供应装置的控制电路。又例如:装置100可代表该电源供应装置的整体。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明的限制。依据本实施例的一变化例，装置100可代表该电气系统当中除电池以外的部分，诸如上述的控制电路。依据本实施例的另一变化例，装置100可代表包含该电源供应装置的一系统，而该电源供应装置为这个系统的子系统。
[0012]如第I图所示，装置100包含相互串联的一组电池单元{B1，B2，B3，B4}、一虚拟电池单元模拟电路110、以及一电池单元控制芯片120，其中在电池单元控制芯片120的一组控制端子{VBO, VBl, VB2, VB3, VB4, VB5, VB6, VB7, VB8}当中，控制端子VB4、VB5分别电气连接至虚拟电池单元模拟电路110，而控制端子￥80、￥81、￥82、￥83、￥84分别电气连接至该组电池单元{B1，B2，B3，B4}中的各个电池单元的端子，且控制端子VB6、VB7、VB8均闲置不予使用。另外，虚拟电池单元模拟电路110包含一运算放大器(Operational Amplifier,可简称为「0Ρ-ΑΜΡ」或「0ΡΑΜΡ」)112以及多个电阻器，且另包含一供应电压产生器114，其中该多个电阻器电气连接至运算放大器112。
[0013]尤其是，运算放大器112包含一第一输入端子(于本实施例中为负输入端子；其标不为「-」)、一第二输入端子(于本实施例中系为正输入端子；其标不为「+」)与一输出端子(于本实施例中为输出「(5/4) VBAT」的端子),而该多个电阻器包含一第一电阻器诸如电阻器Rk、一第二电阻器诸如电阻器R4k、一第三电阻器诸如电阻器Ra8K。如第I图所示，该第一电阻器诸如电阻器Rk的两端子分别电气连接至运算放大器112的该第二输入端子与该输出端子，且该第二电阻器诸如电阻器R4k的两端子分别电气连接至运算放大器112的该第二输入端子以及运算放大器112的一参考电压位准(即第I图所示运算放大器112的下方的参考端子的参考电压位准)，并且该第三电阻器诸如电阻器RtlJ的两端子分别电气连接至运算放大器112的该第一端子以及控制端子VB4，其中上述的参考电压位准于本实施例中为一接地位准，故第I图所示运算放大器112的该下方的参考端子电气连接至一接地端子。例如:电阻器RK、R4K、Ra8K的电阻值可分别为R、4R、0.8R，而电阻值R为一预定电阻值。具体的，电阻器RK、R4K、Ra8K的电阻值可分别为499K奥姆(Ohm)、2M奥姆、402K奥姆，其中数值中的符号「K」、「M」分别代表103、106。此外,本实施例的电池单兀控制芯片120所支持的一预定电池单元数量(诸如上述的指定数量)大于该组电池单元{BI, B2, B3, B4}的数量。例如:电池单元控制芯片120可用于五至八个电池单元的控制，其中对电池单元控制芯片120而言，该预定电池单元数量可为落入区间[5，8]的范围中的一正整数。请注意，为了便于理解，第I图中描述了虚拟电池单元Bvik，其中虚拟电池单元Bvik并非实际存在的组件，故于第I图中以虚线表示。虽然上述的预定电池单元数量大于该组电池单元{B1，B2，B3，B4}的数量，藉助于虚拟电池单元模拟电路Iio的运作，电池单元控制芯片120被欺瞒并且可正常地运作，如同虚拟电池单元Bvik是实际存在的组件。
[0014]依据本实施例，虚拟电池单元模拟电路110用来依据该电源供应装置中彼此串联的该组电池单元{BI，B2，B3，B4}的总输出电压位准Vbat产生一虚拟总输出电压位准((5/4)Vbat)，其中该虚拟总输出电压位准((5/4) Vbat)模拟将该组电池单元{B1，B2，B3，B4}和至少一虚拟电池单元串联所得的输出电压位准，而上述的至少一虚拟电池单元于本实施例中为单一虚拟电池单元BVIK。例如:若总输出电压位准Vbat的典型值为12.8V,则对应的虚拟总输出电压位准((5/4)Vbat)的典型值为16V，其中符号「V」代表伏特(Volt)。藉助于虚拟电池单元模拟电路110的运作，电池单元控制芯片120可依据该虚拟总输出电压位准((5/4)Vbat)控制该组电池单元{B1，B2，B3，B4}的运作。更明确而言，在该第一输入端子(于本实施例中为负输入端子；其标示为「_」)耦接至总输出电压位准Vbat的状况下，虚拟电池单元模拟电路110可藉助于运算放大器112的运作将总输出电压位准Vbat转换成该虚拟总输出电压位准((5/4) Vbat)，并利用运算放大器112的该输出端子输出该虚拟总输出电压位准((5/4)Vbat)，其中该多个电阻器中的电阻器RK、R4k用来决定该虚拟总输出电压位准((5/4)Vbat)对总输出电压位准Vbat的比率，以模拟该虚拟电池单元Bvik的跨压逼近该组电池单元{B1,B2,B3,B4}各自的跨压的平均值。请注意，上述的至少一虚拟电池单元于本实施例中为单一虚拟电池单元BVIK。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明的限制。依据本实施例的某些变化例，电阻器Rk的电阻值对电阻器R4k的电阻值的比率可予以变化，并且该虚拟总输出电压位准可对应地变化，以模拟将该组电池单元{Β1，Β2，Β3，Β4}和多个虚拟电池单元串联所得的输出电压位准。例如:在该虚拟总输出电压位准被代换为另一虚拟总输出电压位准((6/4)Vbat)的状况下，该另一虚拟总输出电压位准((6/4)Vbat)可模拟将该组电池单元{B1，B2，B3，B4}和两个虚拟电池单元(诸如两个彼此串联的虚拟电池单元{BVIK})串联所得的输出电压位准；又例如:在该虚拟总输出电压位准被代换为另一虚拟总输出电压位准((7/4)Vbat)的状况下，该另一虚拟总输出电压位准((7/4)Vbat)可模拟将该组电池单元{B1,B2,B3,B4}和三个虚拟电池单元(诸如三个彼此串联的虚拟电池单元{BVIK})串联所得的输出电压位准；依此类推。
[0015]另外，供应电压产生器114能在该电源供应装置缺乏外部电源的状况下提供稳定的供应电压诸如电压位准V+予运算放大器112，以维持虚拟电池单元模拟电路110的运作、且不受电池单元控制芯片120的运作的影响、也不影响电池单元控制芯片120的运作；其中电池单元控制芯片120的运作例如:电池单元控制芯片120对该组电池单元{BI, Β2, Β3, Β4}进行的平衡(Balancing)控制，而该平衡控制能使各个电池单元B1、B2、B3、B4各自的跨压趋近一致。请注意，供应电压产生器114在该电源供应装置缺乏外部电源的状况下通常利用该组电池单元{B1，B2，B3，B4}作为电源、并可进行进一步处理以转换为供应电压产生器114的某些内部组件所需的供应电压，故为了达到「维持虚拟电池单元模拟电路110的运作」的目标、「虚拟电池单元模拟电路110的运作不受电池单元控制芯片120的运作的影响」的目标、「虚拟电池单元模拟电路110的运作不影响电池单元控制芯片120的运作」的目标中的每一者，供应电压产生器114的架构及其对应的操作方法均经过妥善地设计，其细节容后描述。
[0016]第2图为依据本发明一实施例的一种藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法200的流程图。该方法可应用于第I图所示的装置100，尤其是第I图所示的虚拟电池单元模拟电路110。该方法说明如下:
[0017]于步骤210中，虚拟电池单元模拟电路110依据该电源供应装置中彼此串联的该组电池单元{B1，B2，B3，B4}的总输出电压位准Vbat产生一虚拟总输出电压位准((5/4)Vbat)，其中该虚拟总输出电压位准((5/4) Vbat)模拟将该组电池单元{B1，B2，B3，B4}和至少一虚拟电池单元串联所得的输出电压位准，而上述的至少一虚拟电池单元于本实施例中为单一虚拟电池单元BVIK。尤其是，虚拟电池单元模拟电路110可动态地调整该虚拟总输出电压位准((5/4) Vbat)，以维持电池单元控制芯片120的正常且精确的运作。例如:虚拟电池单元模拟电路110可藉由动态地调整该虚拟总输出电压位准((5/4)Vbat)来维持该虚拟总输出电压位准((5/4)Vbat)对总输出电压位准Vbat的比率，以模拟虚拟电池单元Bvik的跨压逼近该组电池单元{B1，B2，B3，B4}各自的跨压的平均值。请注意，上述的至少一虚拟电池单元于本实施例中为单一虚拟电池单元BVIK。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明的限制。依据本实施例的某些变化例，电阻器Rk的电阻值对电阻器R4k的电阻值的比率可予以变化，并且该虚拟总输出电压位准可对应地变化，以模拟将该组电池单元{BI，Β2, Β3, Β4}和多个虚拟电池单元串联所得的输出电压位准。
[0018]于步骤220中，电池单元控制芯片120依据该虚拟总输出电压位准((5/4) Vbat)控制该组电池单元{Β1，Β2，Β3，Β4}的运作。例如:电池单元控制芯片120可控制该组电池单元{Β1，Β2，Β3，Β4}的平衡运作，尤其是对该组电池单元{BI，Β2，Β3，Β4}进行上述的平衡控制，使各个电池单元Β1、Β2、Β3、Β4各自的跨压趋近一致，其中电池单元控制芯片120被该虚拟总输出电压位准((5/4) Vbat)所欺瞒，以致于进行上述的平衡控制时如同对电池单元B1、Β2、Β3、Β4以及虚拟电池单元Bvik进行该平衡控制。又例如:电池单元控制芯片120可控制该组电池单元{Β1，Β2，Β3，Β4}的充电运作。又例如:电池单元控制芯片120可控制该组电池单元{Β1，Β2，Β3，Β4}的放电运作。
[0019]请注意，于步骤220中，不论电池单元控制芯片120对该组电池单元{BI, B2, B3, B4}进行任何型态的控制，控制端子VB5均需要接收适当的讯号，诸如动态地调整的该虚拟总输出电压位准((5/4)Vbat)，以维持电池单元控制芯片120的正常且精确的运作。如此，电池单元控制芯片120的确是藉助于动态地调整的该虚拟总输出电压位准((5/4)Vbat)来控制该组电池单元{B1，B2，B3，B4}的运作。
[0020]另外，第2图所示的工作流程包含步骤210与步骤220所组成的循环。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明的限制。依据本实施例的某些变化例，步骤210的运作的至少一部分(例如一部分或全部)和步骤220的运作的至少一部分(例如一部分或全部)可同时进行。依据本实施例的某些变化例，于进行步骤220的运作的后，不必立即重新进入步骤210，其中这些变化例中的工作流程可进一步包含其它运作。
[0021]此外，本实施例的装置100可将该虚拟总输出电压位准((5/4) Vbat)输入至电池单元控制芯片120的多个电池控制端子中的一电池控制端子，诸如上述的控制端子VB5，其中该方法包含预先将该组电池单元{B1，B2，B3，B4}各自的端子电气连接至该多个电池控制端子中的其它电池控制端子的至少一部分，诸如上述的控制端子VBO、VBU VB2、VB3、VB4。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明的限制。依据本实施例的某些变化例，上述的虚拟总输出电压位准并不限于((5/4)Vbat);尤其是，上述的至少一虚拟电池单元可包含多个虚拟电池单元,这表示上述的虚拟总输出电压位准并不限于一个。于这些变化例中的至少一部分中，虚拟电池单元模拟电路110可扩展为多个虚拟电池单元模拟电路，诸如虚拟电池单元模拟电路110的多个不同的版本，其每一者当中用来进行分压的电阻器(诸如电阻器{RK，R4K})的电阻值的间的比率可予以变化。例如:在电池单元B4被移除且该第三电阻器诸如电阻器Rck8k改成电气连接至控制端子VB3的状况下，上述的多个虚拟电池单元模拟电路可分别产生所需的讯号，诸如虚拟总输出电压位准((5/3)Vbat)与((4/3)Vbat)，以供输入至电池单元控制芯片120的该多个电池控制端子中的多个电池控制端子，诸如上述的控制端子VB5、VB4，其中该方法包含预先将新的一组电池单元{B1，B2，B3}各自的端子电气连接至该多个电池控制端子中的其它电池控制端子的至少一部分，诸如上述的控制端子VB0、VB1、VB2、VB3。
[0022]依据本实施例的某些变化例，装置100可包含另一电池单元控制芯片，而该另一电池单元控制芯片用来依据该组电池单元{B1，B2，B3，B4}中的一特定电池单元的输出电压位准控制该电源供应装置中彼此串联的另一组电池单元的运作。例如:于这些变化例中的至少一部分中，该另一电池单元控制芯片所支持的一预定电池单元数量大于该另一组电池单元的数量。又例如:于这些变化例中的至少一部分中，该方法包含预先将该组电池单元{BI, B2, B3, B4}和该另一组电池单元串联。尤其是，该方法包含预先选择该组电池单元{BI, B2, B3, B4}当中直接和该另一组电池单元串联的一电池单元作为该特定电池单元，于是，该特定电池单元直接和该另一组电池单元串联。
[0023]第3图描述了第2图所示的方法200于一实施例中所涉及的实施细节，其中第3图所示的供应电压产生器114A可为第I图所示的供应电压产生器114的一例。供应电压产生器114A包含一运算放大器212、多个电容器{C1，C11，C12}、多个二极管{Dl, D2, D3, D4, D5, Dll, D12}、多个电阻器{Rl, R3, R4, R5, R6, R7, R8}、多个金属氧化物半导体场效晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,以下简称为「MOSFET」){M1，M2}，其中二极管D5为齐纳二极管(Zener Diode)。实作上，运算放大器212可选用德州仪器(Texas Instruments, TI)所制造的LP324小功率四运算放大器(LP324TM Micropower Quad Operational Amplif ier),其内有四个运算放大器可使用，其中偏移电压的典型值很低，且所需的供应电流的典型值很低，并且所支持的供应电压的范围很大(可由3V变化至32V)。另外，电容器{C1，C11，C12}的电容值可分别为{120p, 0.47 μ, 0.47 μ}法拉(Farad)，且电阻器{Rl, R3, R4, R5, R6, R7, R8}的电阻值可分别为{499K, 1M, 1M, 1M, 1M, 10K, 10K}，其中数值中的符号「P」、「μ」分别代表10-12、10-6。
[0024]例如:供应电压产生器114Α在该电源供应装置缺乏外部电源的状况下可利用该组电池单元{Β1，Β2，Β3，Β4}作为电源，其中供应电压产生器114Α可另包含一降压电路(未显示)诸如一电压调整器(Voltage Regulator)，并可利用该降压电路将总输出电压位准Vbat转换为供应电压产生器114A中的一部分内部组件所需的供应电压诸如电压位准+10V。依据本实施例，供应电压产生器114A所输出的电压位准V+的典型值为+20V。
[0025]第4图绘示第2图所示的方法200于另一实施例中所涉及的实施细节，其中第4图所示的供应电压产生器114B可为第I图所示的供应电压产生器114的一例，且可由第3图所示的供应电压产生器114A修改而得。供应电压产生器114B包含运算放大器212、多个电容器{C2，C11，C12}、多个二极管{D11，D12}、多个电阻器{Rl，R3，R4，RS}、多个双极性接面晶体管(Bipolar Junction Transistor,以下简称为「BJT」){Ql, Q2}。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明的限制。依据本实施例的一变化例，电阻器RS可予以忽略，其中运算放大器212的输出端子电气连接至该些BJT {Q1，Q2}各自的基极(Base)。依据本实施例的另一变化例，电阻器RS的电阻值可接近零、但不等于零。请注意，相较于第3图所示的供应电压产生器114A，本实施例及其变化例中采用了该些BJT{Q1，Q2}，以避免该些MOSFET {Ml, M2}的特性所导致的某些问题。
[0026]例如:供应电压产生器114B在该电源供应装置缺乏外部电源的状况下可利用该组电池单元{B1，B2，B3，B4}作为电源，其中供应电压产生器114B可另包含上述的降压电路(未显示)，并可利用该降压电路将总输出电压位准Vbat转换为供应电压产生器114B中的一部分内部组件所需的供应电压诸如电压位准+10V。依据本实施例，供应电压产生器114B所输出的电压位准V+的典型值为+20V (亦即，(10V+10V))左右。
[0027]第5图描述了第2图所示的方法200于另一实施例中所涉及的实施细节，其中第5图所示的供应电压产生器114C可为第I图所示的供应电压产生器114的一例，且可由第4图所示的供应电压产生器114B修改而得。请注意，二极管Dll的上方端子电气连接至总输出电压位准Vbat。
[0028]例如:供应电压产生器114C在该电源供应装置缺乏外部电源的状况下可利用该组电池单元{B1，B2，B3，B4}作为电源，其中供应电压产生器114C可另包含上述的降压电路(未显示)，并可利用该降压电路将总输出电压位准Vbat转换为供应电压产生器114C中的一部分内部组件所需的供应电压诸如电压位准+10V。依据本实施例，供应电压产生器114C所输出的电压位准V+的典型值为(VBAT+10V)左右。
[0029]第6图为依据本发明一第二实施例的一种藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置100-2的示意图，其中各组电池单元{B1(1)，B2(1)，B3(1)，B4(1)}与{B1(2)，B2(2)，B3(2)，B4(2)}中的每一组为该组电池单元{BI, B2, B3, B4}的复制品，而电池单元控制芯片120-1与120-2中的每一者为电池单元控制芯片120的复制品。为了便于理解，第6图中绘示了分别对应于各组电池单元{B1(1)，B2(1)，B3(1)，B4(1)}与{BI (2)，B2 (2)，B3 (2)，B4 (2)}的虚拟电池单元BVIR(I)与BVIR(2)、以及电池单元控制芯片 120-1 与 120-2 各自的控制端子{VBO (I)，VBl (I)，VB2 (I)，VB3 (I)，VB4 (I)，VB5 (I)，VB6 (I)，VB7 (I)，VB8 (I)}与{VBO (2)，VBl (2)，VB2 (2)，VB3 (2)，VB4 (2)，VB5 (2)，VB6 (2)，VB7(2)，VB8(2)}。另外，第6图中亦绘示了各组电池单元的对外端子{VBAT+(1)，VBAT_(1)}与IVbat+(2)，VBAT_ (2)}。
[0030]依据本实施例，装置100-2包含一电阻器RCS与一控制模块,其中该控制模块包含多个MOSFET {QC1，QD1}以及多个二极管{D61，D62}。实作上，关于上述的二极管{D61，D62}的实施可以有不同的选项。例如；这些二极管{D61，D62}可分别利用这些MOSFET{QCI, QDI}各自内部的反平行式二极管(Ant1-parallel Diode)来实施；又例如；这些二极管{D61，D62}可分别利用位于这些MOSFET{QC1，QD1}的外的两个二极管来实施。另夕卜，装置100-2可藉由侦测电阻器Rcs的两端子的间的电压差来进行电流侦测，尤其是将该电压差除以电阻器Rcs的电阻值以得到一侦测电流值。此外，装置100-2可藉由利用这些MOSFET {QCI, QDI}以及这些二极管{D61，D62}来控制该电源供应装置的充电运作或放电运作，而该些充电运作或放电运作可施加于该电源供应装置的端子Pack-与Pack +，其中第6图右半部中的该组电池单元{B1(1)，B2(1)，B3(1)，B4(1)}的对外端子VBAT+(1)可用来作为上述的端子Pack+。请注意，装置100-2包含上述的虚拟电池单元模拟电路110。藉由利用第6图所示架构，第6图中的右半部形成新的一个虚拟电池单元模拟电路110-1。因此，装置100-2当中不需要设置虚拟电池单元模拟电路110的多个复制品。另外，第6图右半部中的该组电池单元{B1(1)，B2(1)，B3(1)，B4(1)}的对外端子VBAT-(I)于本实施例中不可接地，以避免该电源供应装置错误地运作。
[0031]第7图为依据本发明一第三实施例的一种藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置100-3的示意图，其中新的一组电池单元{B1(3)，B2(3)，B3(3)，B4(3)}为该组电池单元{B1，B2，B3，B4}的复制品，而新的一个电池单元控制芯片120-3为电池单元控制芯片120的复制品。为了便于理解，第7图中绘示了分别对应于某些组电池单元{BI (2)，B2 (2)，B3 (2)，B4 (2)}与{BI (3)，B2 (3)，B3 (3)，B4 (3)}的虚拟电池单元BVIR(2)与BVIR(3)、以及电池单元控制芯片120-2与120-3各自的控制端子{VB0 (2)，VBl (2)，VB2 (2)，VB3 (2)，VB4 (2)，VB5 (2)，VB6 (2)，VB7 (2)，VB8 (2)}与{VBO (3) ,VBl (3), VB2 (3)，VB3 (3)，VB4 (3)，VB5 (3)，VB6 (3)，VB7 (3)，VB8 (3)}。另外，第 7 图中亦绘示 了该些组电池单元{BI (2)，B2 (2)，B3 (2)，B4 (2)}与{BI (3)，B2 (3)，B3 (3)，B4 (3)}的对外端子{VBAT+ (2)，VBAT_ (2)}与{VBAT+ (3)，VBAT_ (3)}。
[0032]如第7图所示，上述新的一组电池单元{B1(3)，B2(3)，B3(3)，B4(3)}和前一组电池单元{B1(2)，B2(2)，B3(2)，B4(2)}串联，并且第6图所示电阻器Rcs的上方端子改成电气连接至该新的一组电池单元{BI (3)，B2 (3)，B3 (3)，B4 (3)}的最下面。请注意，装置100-3包含装置100-2的全部组件，并且因此包含上述的虚拟电池单元模拟电路110-1，其中虚拟电池单元模拟电路110-1包含上述的虚拟电池单元模拟电路110。相仿地，藉由利用第7图所示架构，第7图中的右半部形成新的一个虚拟电池单元模拟电路110-2。因此，装置100-3当中不需要设置虚拟电池单元模拟电路110的多个复制品。
[0033]第8图为依据本发明一第四实施例的一种藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置120-N的示意图，其中各组电池单元{B1(1)，B2(1)，B3(1)，B4(1)}、{BI (2)，B2 (2)，B3 (2)，B4 (2)}、{BI (3)，B2 (3)，B3 (3)，B4 ⑶}...{BI (N-1)，B2 (N-1)，B3 (N-1)，B4(N-1)}、{B1(N),B2(N),B3(N),B4(N)}中的每一组为该组电池单元{BI, B2, B3, B4}的复制品，而电池单元控制芯片120-1、120-2、120-3...120_(Ν_1)、120_N中的每一者为电池单元控制芯片120的复制品。为了便于理解，第8图中绘示了分别对应于某些组电池单元{BI (N-1)，B2 (N-1)，B3 (N-1)，B4 (N-1)}与{BI (N)，B2 (N)，B3 (N)，B4 (N)}的虚拟电池单元BVIR(N-1)与BVIR(N)、以及对应的电池单元控制芯片120_(N_1)与120-N各自的控制端子 IVBO(N-1)，VBl(N-1)，VB2(N-1)，VB3(N-1)，VB4(N-1)，VB5(N-1)，VB6(N-1)，VB7 (N-1)，VB8 (N-1)}与{VB0 (N)，VBl (N)，VB2 (N)，VB3 (N)，VB4 (N)，VB5 (N)，VB6 (N)，VB7 (N)，VB8 (N)}。另外，第 8 图中亦描述了该组电池单元{BI (N-1), B2 (N-1), B3 (N-1),B4 (N-1)}与{B1(N)，B2(N)，B3(N)，B4(N)}各自的对外端子{VBAT+(N-1), VBAT_ (N-1)}与IVbat+(N)，Vbat_(N)}。例如:N可等于四。又例如:N可等于五、或比五更大的正整数。
[0034]如第8图所示，最新的一组电池单元{B1(N)，B2(N)，B3(N)，B4(N)}和前一组电池单元{BI (N-1)，B2 (N-1)，B3 (N-1)，B4 (N-1)}串联，并且第6图所示电阻器Rcs的上方端子改成电气连接至该最新的一组电池单元{B1(N)，B2(N)，B3(N)，B4(N)}的最下面。请注意，装置100-N包含装置IOO-(N-1)的全部组件，而装置IOO-(N-1)包含装置100-(N-2)的全部组件，依此类推，故装置100-N包含装置100-2的全部组件，并且因此包含虚拟电池单元模拟电路110-1，其中虚拟电池单元模拟电路110-1包含上述的虚拟电池单元模拟电路110。相仿地，藉由利用第8图所示架构，第8图中的右半部形成新的一个虚拟电池单元模拟电路IlO-(N-1)。因此，装置100-N当中不需要设置虚拟电池单元模拟电路110的多个复制品。
[0035]第9图为依据本发明一第五实施例的一种藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置300的示意图，其中本实施例可模拟多个虚拟电池单元诸如两个虚拟电池单元BviEl 与 BviR2。
[0036]如第9图所示，上述的该组电池单元{B1，B2，B3，B4}中的电池单元B4于本实施例中被移除了。如此，该组电池单元{B1，B2，B3，B4}被代换为电池单元数量较小的新的一组电池单元{B1，B2，B3}，而该新的一组电池单元{B1，B2，B3}的总输出电压位准可标示为Vbat?。于本实施例中，运算放大器112的输出端子可输出虚拟总输出电压位准((5/3) Vba/)。尤其是，上述的第一电阻器与第二电阻器可分别实施为电阻器R2k与R3K，以供控制虚拟总输出电压位准((5/3) Vba/)的大小。另外，于本实施例中，上述的电阻器Rk与R4k可用来实施一分压电路(而非用来实施上述的第一电阻器与第二电阻器)，以供产生分压后的电压位准((4/3)Vba/)。请注意，第9图当中由上述的电阻器Rk与R4k所构成的电路仅为这个分压电路的一例。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明的限制。依据本实施例的某些变化例，这个分压电路的架构可予以变化。
[0037]依据本实施例，电阻器RK，R2e, R3e, R4e, R0- 8R的电阻值可分别为R、2R、3R、4R、0.8R，而电阻值R为一预定电阻值。因应架构上的改变，上述的虚拟电池单元模拟电路于本实施例中标示为310。本实施例与前述实施例/变化例相仿的处不再重复赘述。
[0038]第10图为依据本发明一第六实施例的一种藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置500的示意图，其中本实施例可在电池单元控制芯片120的该组控制端子{VB0，VBl, VB2, VB3, VB4, VB5, VB6, VB7, VB8}并未电气连接至任何电池单元(诸如上述的该组电池单元{B1，B2，B3，B4}中的一部分或全部)的状况下，模拟多个虚拟电池单元诸如五个虚拟电
池单兀 BVIR1，Bvie2j BvIR3，Bvir4，Bwr5。
[0039]如第10图所示，上述的该组电池单元{BI，B2, B3, B4}中的全部的电池单元于本实施例中被移除了，并且上述的虚拟电池单元模拟电路被改成利用另一供应电压产生器(未显示)所输出的电压位准VS来运作，其中该另一供应电压产生器可为一外部电源供应器。因应架构上的改变,上述的虚拟电池单元模拟电路于本实施例中标示为510。依据本实施例，虚拟电池单元模拟电路510包含一齐纳二极管(Zener Diode)512，且另包含彼此串联的电阻器{Rd}与RE，其中电阻器{Rd}形成一分压电路。实作上，齐纳二极管512可被适当地选择以藉由利用其崩溃电压的特性来维持控制端子VB5所需的电压位准。
[0040]依据本实施例，控制端子VB5所需的电压位准为16V，其中该另一供应电压产生器所输出的电压位准Vs大于16V，而电阻器Re可用来限制电流的大小。另外，由电阻器{Rd}所形成的该分压电路可进行分压运作，以分别产生控制端子VB4、VB3、VB2、与VBl各自所需的电压位准12.8V、9.6V、6.4V、与3.2V，而控制端子VBO接地，故其电压位准为接地位准(其于此为0V)。如此，上述藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法可另包含:藉由利用齐纳二极管512的崩溃电压的特性产生一虚拟总输出电压位准(例如:16V)，其中该虚拟总输出电压位准模拟将一组虚拟电池单元(例如:上述的五个虚拟电池单元Bviei, Bvie2, Bvie3, Bvie4与Bvik5)串联所得的输出电压位准；以及利用该电源供应装置中的电池单元控制芯片120依据该虚拟总输出电压位准模拟控制该组虚拟电池单元的运作。尤其是，上述藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法可另包含:利用一分压电路(例如:由电阻器{Rd}所形成的该分压电路)依据该虚拟总输出电压位准进行分压运作，以产生电池单元控制芯片120的至少一控制端子(例如:控制端子VB4、VB3、VB2、与VBl中的任一者)所需的电压位准，以供模拟控制该组虚拟电池单元的运作。本实施例与前述实施例/变化例相仿之处不再重复赘述。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
【权利要求】
1.一种藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法，其特征在于，所述方法应用于一电源供应装置，所述方法包括下列步骤: 根据所述电源供应装置中相互串联的一组电池单元的总输出电压位准产生一虚拟总输出电压位准，所述虚拟总输出电压位准模拟将所述电池单元和至少一虚拟电池单元串联所得的输出电压位准；以及 通过所述电源供应装置中的一电池单元控制芯片根据所述虚拟总输出电压位准控制所述电池单元的运作。
2.如权利要求1所述的藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法，其特征在于，所述“根据所述电源供应装置中相互串联的所述电池单元的总输出电压位准产生所述虚拟总输出电压位准”还包括: 藉由动态地调整所述虚拟总输出电压位准来维持所述虚拟总输出电压位准对所述总输出电压位准的比率，以模拟所述虚拟电池单元的跨压逼近每一所述电池单元各自的跨压的平均值。
3.如权利要求1所述的藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法，其特征在于，所述“根据所述电源供应装置中相互串联的所述电池单元的总输出电压位准产生所述虚拟总输出电压位准”还包括: 通过一虚拟电池单元模拟电路将所述总输出电压位准转换成所述虚拟总输出电压位准，其中所述虚拟电池单元模拟电路包括一运算放大器与多个电阻器，所述运算放大器的一第一输入端子耦接至所述总输出电压位准，且所述运算放大器的一输出端子输出所述虚拟总输出电压位准。
4.如权利要求1所述的藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法，其特征在于，所述“通过所述电源供应装置中的一电池单元控制芯片根据所述虚拟总输出电压位准控制所述电池单元的运作”还包括: 将所述虚拟总输出电压位准输入至所述电池单元控制芯片的多个电池控制端子中的某一电池控制端子。
5.如权利要求4所述的藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法，其特征在于，还包括: 将所述电池单元各自的端子电气连接至多个所述电池控制端子中的除所述某一电池控制端子之外的其它电池控制端子中的至少一部分。
6.如权利要求1所述的藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法，其特征在于，还包括: 通过所述电源供应装置中的另一电池单元控制芯片依据所述电池单元中的一特定电池单元的输出电压位准控制所述电源供应装置中相互串联的另一组电池单元的运作，其中所述另一电池单元控制芯片所支持的一预定电池单元数量大于所述另一组电池单元的数量。
7.如权利要求6所述的藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法，其特征在于，还包括: 将所述电池单元和所述另一组电池单元串联；以及 选择一组所述电池单元中直接和所述另一组电池单元串联的一电池单元作为所述特定电池单元。
8.如权利要求1所述的藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法，其特征在于，所述电池单元控制芯片所支持的一预定电池单元数量大于所述电池单元的数量。
9.一种藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置，所述装置包括一电源供应装置的至少一部分，其特征在于，所述装置具体包括: 一虚拟电池单元模拟电路，用来根据所述电源供应装置中相互串联的一组电池单元的总输出电压位准产生一虚拟总输出电压位准，其中所述虚拟总输出电压位准模拟将所述电池单元和至少一虚拟电池单元串联所得的输出电压位准；以及 一电池单元控制芯片，所述电池单元控制芯片电气连接至所述虚拟电池单元模拟电路、用来根据所述虚拟总输出电压位准控制所述电池单元的运作。
10.如权利要求9所述的藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置，其特征在于，所述虚拟电池单元模拟电路包括: 一运算放大器，通过所述运算放大器的运作，所述虚拟电池单元模拟电路将所述总输出电压位准转换成所述虚拟总输出电压位准，所述运算放大器包括一第一输入端子、一第二输入端子与一输出端子，所述第一输入端子耦接至所述总输出电压位准，所述输出端子输出所述虚拟总输出电压位准；以及 多个电阻器，多个所述电阻器电气连接至所述运算放大器、用来决定所述虚拟总输出电压位准对所述总输出电压位准的比率，以模拟所述虚拟电池单元的跨压逼近每一所述电池单元各自的跨压的平均值。
11.如权利要求10所述的藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置，其特征在于，多个所述电阻器包括: 一第一电阻器，所述第一电阻器的两端子分别电气连接至所述运算放大器的所述第二输入端子与所述输出端子；以及 一第二电阻器，所述第二电阻器的两端子分别电气连接至所述运算放大器的所述第二输入端子以及所述运算放大器的一参考电压位准。
12.如权利要求9所述的藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置，其特征在于，所述装置将所述虚拟总输出电压位准输入至所述电池单元控制芯片的多个电池控制端子中的某一电池控制端子。
13.如权利要求12所述的藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置，其特征在于，所述电池单元各自的端子电气连接至多个所述电池控制端子中除所述某一电池控制端子之外的其它电池控制端子的至少一部分。
14.如权利要求9所述的藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置，其特征在于，还包括: 另一电池单元控制芯片，用来根据所述电池单元中的一特定电池单元的输出电压位准控制所述电源供应装置中相互串联的另一组电池单元的运作，其中所述另一电池单元控制芯片所支持的一预定电池单元数量大于另一组所述电池单元的数量。
15.如权利要求14所述的藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置，其特征在于，所述电池单元和另一组所述电池单元串联；以及所述特定电池单元直接和另一组所述电池单元串联。
16.如权利要求9所述的藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的装置，其特征在于，所述电池单元控制芯片所支持的一预定电池单元数量大于所述电池单元的数量。
17.一种藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法，其特征在于，所述方法应用于一电源供应装置，所述方法包括下列步骤: 通过一齐纳二极管的崩溃电压的特性产生一虚拟总输出电压位准，其中所述虚拟总输出电压位准模拟将一组虚拟电池单元串联所得的输出电压位准；以及 通过所述电源供应装置中的一电池单元控制芯片根据所述虚拟总输出电压位准模拟控制所述组虚拟电池单元的运作。
18.如权利要求17所述的藉助于虚拟电池机制来进行电池单元控制的方法，其特征在于，还包括: 通过一分压电路依据所述虚拟总输出电压位准进行分压运作，以产生所述电池单元控制芯片的至少一控制 端子所需的电压位准，以供模拟控制所述虚拟电池单元的运作。
【文档编号】H01M10/44GK103545869SQ201310294038
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2012年7月13日
【发明者】蔡富生 申请人:蔡富生