专利名称：电池管理装置、方法以及应用该装置的电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池管理领域，尤其涉及一种电池管理装置、方法以及应用该装置的电路。
背景技术：
对多串锂电池进行保护的电池管理芯片，比如对12串锂电池的保护，电池管理芯片的最高工作电压可达到60V。通常情况下，高压器件为了满足耐压高，其栅氧会做的比较厚，但栅氧过厚，又会导致器件的寄生参数大、性能差、跨导小以及开启电压高等缺陷。现有技术中，按照一般的工艺，其高压器件为了兼顾耐压和性能的要求，其栅氧的厚度会做得比较适中，从而保证其开启电压在IV左右。然而，这样的结果是牺牲了器件的耐压特性。因此，一般情况下，目前器件的栅极与源极之间的耐压只有18V左右，而不能做到耐压到40V甚至60V，也就是其耐压不能达到轨至轨的范围。因此，在对多串锂电池的保护方面，由于电池管理芯片的工作电压可达到60V，而器件的耐压又满足不了那么高的电压，所以现有技术中如何关断电池管理芯片的电源以使得芯片处于断电模式就成了问题。因此，由于目前市面上常用的电池管理芯片还不能做到使芯片本身处于断电模式，通常需要复杂的外部电路来实现，如此会导致芯片成本高，可靠性差。而且，也由于芯片不能处于断电模式，现有的电池管理芯片的最低功耗也只能达到IOuA左右，甚至更高。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种可处于断电模式，且成本低、功耗小、可靠性高的电池管理装置、方法以及应用该装置的电路。为解决上述问题，本发明提供了一种电池管理装置，用于管理若干单电池，包括:模数转换器，用于与若干单电池相连以对单电池电压进行模数转换；微控制器，与模数转换器相连，用于接收模数转换器输出的数字的单电池电压并进行处理；电压调整器，与电源相连，并与模数转换器以及微控制器相连，用于为模数转换器以及微控制器提供工作电压；控制电路，与电源以及电压调整器相连，用于接收控制信号以控制电压调整器输出工作电压；其中，当控制信号为第一电平时，控制电路输出使能信号，电压调整器输出工作电压为模数转换器以及微控制器供电，从而使电池管理装置处于工作模式；当控制信号为第二电平时，控制电路输出禁能信号，电压调整器不输出工作电压为模数转换器以及微控制器供电，从而使电池管理装置处于断电模式。本发明还提供一种电路，包括:上述的电池管理装置；连接电路，通过若干电池引脚与电池管理装置相连，用于限流以及滤波；
若干单电池，通过连接电路与电池管理装置相连；按键开关，通过电阻与电池管理装置的控制电路相连。本发明还提供一种电路，包括:上述的电池管理装置；连接电路，通过若干电池引脚与电池管理装置相连，用于限流以及滤波；若干单电池，通过连接电路与电池管理装置相连； 电子开关电路，与电池管理装置的控制电路相连，用于接收控制信号。本发明还提供一种电路，包括:上述的电池管理装置；连接电路，通过若干电池引脚与电池管理装置相连，用于限流以及滤波；若干单电池，通过连接电路与电池管理装置相连；第二微控制器，通过电阻与电池管理装置的控制电路相连，以提供控制信号。本发明还提供一种电路，包括:至少两个上述的电池管理装置；至少两个连接电路，分别通过对应的电池引脚与对应的电池管理装置相连，用于限流以及滤波；至少两个电池组，分别通过对应的连接电路与对应的电池管理装置相连；至少两个电子开关电路，分别与对应的电池管理装置的控制电路相连，并同时接收控制信号以使对应的电池管理装置工作同步。本发明还提供一种电池管理方法，包括以下步骤:接收一控制信号；判断控制信号的电压水平；当控制信号的电压水平为第一电平时，输出使能信号给电压调整器，使得电压调整器输出工作电压为微控制器供电；当控制信号的电压水平为第二电平时，输出禁能信号给电压调整器，使得电压调整器不输出工作电压为微控制器供电。与现有技术相比，本发明至少具有以下优点:(I)本发明通过控制电路接收控制信号，从而控制电压调整器输出或不输出工作电压为微控制器供电，从而可使电池管理装置处于断电模式，无需外部电路来实现其断电功能，因此本发明电路实现简单，成本低，可靠性高。(2)由于本发明可使电池管理装置处于断电模式，因此功耗低，十分便于电池的长期存储和延长系统的待机时间。(3)本发明的外部应用电路简单，当按键开关断开时，电池管理装置处于断电模式，功耗很小；并且，十分便于电池的装配，当按键开关断开时，即使电池管理装置的电源已连接，但电池管理装置也不会工作，电池装配时不需要特殊的顺序，因此可避免电池发生过压、过高压或者欠压等安全事件，从而提高电池装配效率，减少电池装配成本。(4)本发明也十分便于与电池管理装置外部的微处理器一起工作，微处理器可直接或通过电子开关电路将控制信号提供给电池管理装置的控制电路，从而控制电压调整器输出或不输出工作电压为电池管理装置内部的微控制器供电，使电池管理装置处于断电模式。(5)本发明在多个电池管理装置级联使用时也十分方便，使多个电池管理装置的通信更为便捷，从而使多个电池管理装置更容易同步工作。
图1是本发明电池管理装置的较佳实施方式的结构示意图；图2是图1中本发明电池管理装置中的控制电路的结构示意图；图3a是图2中控制电路中的基准电路的另一个实施方式的结构示意图；图3b是图2中控制电路中的基准电路的又一个实施方式的结构示意图；图4a是第一种应用本发明电池管理装置的电路图；图4b是第一种应用本发明电池管理装置的另一个实施方式的电路图；图5a是第二种应用本发明电池管理装置的电路图；图5b是第二种应用本发明电池管理装置的另一个实施方式的电路图；图6a是第三种应用本发明电池管理装置的电路图；图6b是第三种应用本发明电池管理装置的另一个实施方式的电路图；图7a是第四种应用本发明电池管理装置的电路图；图7b是第四种应用本发明电池管理装置的另一个实施方式的电路图；图8是本发明电池管理方法的较佳实施方式的流程图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。本发明实施例提供了 一种电池管理装置，用于管理若干单电池，该装置包括:模数转换器，与若干单电池相连，用于对单电池电压进行模数转换；微控制器，与模数转换器相连，用于接收模数转换器输出的数字的单电池电压并进行处理；电压调整器，与电源相连，并与模数转换器以及微控制器相连，用于为模数转换器以及微控制器提供工作电压；控制电路，与电源以及电压调整器相连，用于接收控制信号以控制电压调整器输出工作电压。本发明电池管理装置通过控制电路接收控制信号，从而控制电压调整器输出或不输出工作电压，因此可使电池管理装置处于断电模式，电路实现简单并且成本低、功耗小、可靠性高。如图1所示，本发明提供一种电池管理装置100，用于对若干单电池进行管理，比如进行电压检测等，该若干单电池可以但不限于是锂电池或铅酸电池。在一个实施例中，该装置100包括多工器110、模数转换器120、微控制器130、带隙基准电压源140、时钟振荡器150、电压调整器160以及控制电路170。多工器110用于与若干单电池相连，以对若干单电池进行选择。模数转换器120,与电压调整器160以及多工器110相连，用于对所选择的单电池的电池电压进行模数转换。微控制器130，与电压调整器160以及模数转换器120相连，用于接收模数转换器120输出的数字的单电池电压并进行处理，比如根据所选择的单电池的电池电压进行充电控制和保护等。带隙基准电压源140，与电压调整器160以及模数转换器120相连，用于为模数转换器120提供基准电压。时钟振荡器150，与电压调整器160以及微控制器130相连，用于为微控制器130提供时钟信号。电压调整器160，与电源VCC相连，用于为模数转换器120、微控制器130、带隙基准电压源140以及时钟振荡器150提供工作电压。控制电路170，与电源VCC以及电压调整器160相连，用于接收控制信号以控制电压调整器170输出工作电压。在一个实施例中，当控制信号为高电平时，控制电路170输出使能信号，电压调整器160输出工作电压为模数转换器120、微控制器130、带隙基准电压源140以及时钟振荡器150供电，从而使电池管理装置100处于工作模式；当控制信号为低电平时，控制电路170输出禁能信号，电压调整器160不输出工作电压为模数转换器120、微控制器130、带隙基准电压源140以及时钟振荡器150供电，从而使电池管理装置100处于断电模式。在一个实施例中，电池管理装置100为一 IC(Integrated Circuit,集成电路)芯片，因此，在一个实施例中，电池管理装置100还进一步包括若干电池引脚ΒΑΤΟ、ΒΑΤ1、、、BATn(图1中以η = 12为例)以及控制引脚SHDN_N。多工器110通过若干电池引脚ΒΑΤΟ、ΒΑΤ1、、、ΒΑΤ12与若干单电池相连。控制电路170通过控制引脚SHDN_N接收控制信号。如图2所示，在一个实施例中，控制电路170包括基准电压源210、偏置电路220、第一单级放大器230、开关稳压电路240，第二单级放大器250，以及倒相器260。基准电压源210，与电源VCC相连，用于输出一基准电压VREGH ;偏置电路220，与基准电压源210相连，用于接收基准电压VREGH以及通过控制引脚SHDN_N接收控制信号，并输出一偏置电压Vb ；第一单级放大器230，与基准电压源210以及偏置电路220相连，用于接收基准电压VREGH以及偏置电压Vb，并输出第一输出电压Vl ;开关稳压电路240，与基准电压源210以及第一单级放大器230相连，用于接收基准电压VREGH以及第一输出电压VI，并输出第二输出电压V2 ;第二单级放大器250，与基准电压源210以及开关稳压电路240相连，用于接收基准电压VREGH以及第二输出电压V2，并输出第三输出电压V3 ;倒相器260，与基准电压源210、第二单级放大器250以及电压调整器160相连，用于对第三输出电压V3进行倒相以输出使能信号或禁能信号给电压调整器160。在一个实施方式中，基准电压源210包括:基准电路212、NM0S场效应管丽21。基准电路212，与电源VCC相连以输出一稳定电压VBl。在一个实施方式中，基准电路212包括一电阻R21以及一稳压二极管Z21，稳压二极管Z21的阳极接地，其阴极通过电阻R21与电源VCC相连，其阳极与NMOS场效应管丽21相连以输出稳定电压VBl。NMOS场效应管丽21，其栅极与基准电路212相连接收稳定电压VBl，其漏极与电源VCC相连，其源极与偏置电路220相连以输出基准电压VREGH。在一个实施方式中，开关稳压电路240包括稳压二极管Z22、PMOS场效应管MP21以及NMOS场效应管MN24。稳压二极管Z22的阴极与基准电压源210相连以接收基准电压VREGH0 PMOS场效应管MP24的栅极与第一单级放大器230相连以接收第一输出电压VI，其源极与稳压二极管Z22的阳极相连，其漏极通过电阻R24接地。NMOS场效应管丽24的栅极与PMOS场效应管MP21的栅极相连，其源极接地，其漏极与PMOS场效应管MP21的漏极相连。本实施例中，第一单级放大器230是用于确保控制引脚SHDN_N接收的控制信号为低电平时，电池管理装置100处于断电模式。如果设置成控制信号为高电平时电池管理装置100处于断电模式，则需要增加断电状态下的功耗。第二单级放大器250是用于进行电平整形，因为NMOS场效应管丽25的栅极端电压的摆幅为O (VREGH-VZ2)(其中，VZ2为稳压二极管Z22的压降)，而不是O VREGH，因此不能直接驱动倒相器260，也不能直接去控制电压调整器160，所以使用第二单级放大器250进行电平整形。本实施例中，第一单级放大器230输出的第一输出电压VI，是用来控制开关稳压电路240中的NMOS场效应管丽24和PMOS场效应管MP21。也就是，当第一单级放大器230输出的第一输出电压Vl为高电平时，即NMOS场效应管丽24和PMOS场效应管MP21的栅极为高电平时，NMOS场效应管丽24开启而PMOS场效应管MP21关断，电阻R24下拉第二单级放大器250中的NMOS场效应管丽25使得NMOS场效应管丽25关断，电阻R25上拉倒相器260，从而使得倒相器260输出低电平的禁能信号，因此电压调整器160不工作，即不提供工作电压VREG为模数转换器120、微控制器130、带隙基准电压140以及时钟振荡器150工作，从而使得电池管理装置100处于断电模式。当第一单级放大器230输出的第一输出电压Vl为低电平，即当NMOS场效应管丽24和PMOS场效应管MP21的栅极为低电平的时候，NMOS场效应管MN24关断，PMOS场效应管MP21开启，此时，第二单级放大器250的NMOS场效应管丽25的栅极被拉到高电平(约为VREGH-VZ2)，因此NMOS场效应管丽25开启，从而使得倒相器260输出高电平的使能信号，因此电压调整器160工作，即提供工作电压VREG为模数转换器120、微控制器130、带隙基准电压140以及时钟振荡器150工作，从而使得电池管理装置100处于工作模式。在一个实施例中，电压调整器160输出的工作电压为3.3V。具体地，当控制引脚SHDN_N接收的控制信号为低电平或者控制引脚SHDN_N为浮置时，下拉电阻R22上没有电流流过，NMOS场效应管MN3处于关断状态，因此没有电流流过电阻R23，PM0S场效应管MP21处于关断状态，因此没有电流流过电阻R24，使得NMOS场效应管丽25处于关断状态，倒相器260输出低电平的使能信号，电压调整器160关断不输出工作电压VREG，电池管理装置100处于断电模式，此时只有基准电路212工作，功耗小于luA。当控制引脚SHDN_N收到的控制信号为高电平时，比如将控制引脚SHDN_N接到电源VCC上时，有电流流过电阻R22，NMOS场效应管MN23导通，PMOS场效应管MP21导通而NMOS场效应管丽24管关断，当控制信号的电平(或电源VCC的电压)超过阀值VPORl (其中，VPORl>=VZ2+VTH_MN25+VTH_MN21, VTH_MN25 为场效应管 MN25 的压降，VTH_MN21 为场效应管丽21的压降)时，NMOS场效应管丽5管导通，倒相器260输出高电平的使能信号，电压调整器160工作并输出工作电压VREG，电池管理装置100处于工作模式。如图3a所示，在另一个实施方式中，基准电路212包括电流镜电路310、第一负载电路320以及第二负载电路330。电流镜电路310与电源VCC相连，用于产生镜像电流。第一负载电路320与电流镜电路310相连，用于驱动电流镜电路310产生镜像电流。第二负载电路330与电流镜电路310相连，用于接收镜像电流以产生稳定电压VBl以提供给NMOS场效应管丽21。在图3a的实施例中，该电流镜电路310包括PMOS场效应管MP31、MP32以及MP33。PMOS场效应管MP31、MP32以及MP33的源极与电源VCC相连。PMOS场效应管MP31、MP32以及MP33的栅极与PMOS场效应管MP31的漏极相连以构成电流镜电路。第一负载电路320包括NMOS场效应管MN31、MPN2、三极管QP31、QP32以及电阻R31。NMOS场效应管MN31、丽32的漏极分别与PMOS场效应管MP31、MP32的漏极相连。NMOS场效应管丽31、丽32的栅极与NMOS场效应管丽32的漏极相连。NMOS场效应管丽31的源极通过电阻R31与三极管QP31的发射极相连。NMOS场效应管MN32的源极与三极管QP32的发射极相连。三极管QP31、QP32的基极以及集电极接地。第二负载电路330包括电阻R32。PMOS场效应管MP33的漏极通过电阻32接地，并输出稳定电压VBl。如图3b所示，在另一个实施方式中，第二负载电路340包括串联的PMOS场效应管MPD1-MPD3。PMOS场效应管MPDl的源极与电流镜电路310中的PMOS场效应管MP33的漏极相连。PMOS场效应管MPDl的栅极和漏极与PMOS场效应管MPD2的源极相连。PMOS场效应管MPD2的栅极和漏极与PMOS场效应管MPD3的源极相连。PMOS场效应管MPD3的栅极和漏极接地。本实施例中，第二负载电路340所包括的PMOS场效应管的数目不应受到限制，而可以根据器件的参数以及电路的要求而相应地增加或减少。在其他的实施方式中，该第二负载电路340还可以是包括多个串联的二极管。 因此，本发明电池管理装置100通过控制电路170接收控制信号，从而控制电压调整器160输出或不输出工作电压，从而可使电池管理装置100处于断电模式，因而无需外部电路来实现其断电功能，并且本发明电路实现简单，成本低，可靠性高。又由于本发明可使电池管理装置处于断电模式，因此功耗低，十分便于电池的长期存储和延长系统的待机时间。如图4a所示，本发明提供该电池管理装置100的第一种外部应用电路410，该电路410包括该电池管理装置100、电池组412、连接电路414以及按键开关SW。本实施例中，该电池组412包括单电池CELL1-CELL8。连接电路414包括并联的电阻R0-R8、Rvcc,以及串联的电容Cl-C8、Cvcc，用于限流以及滤波。该电池管理装置100包括电源引脚VCC，接地引脚GNDA，控制引脚SHDN_N以及电池引脚BAT0-BAT8。电池引脚BAT0-BAT8以及电源引脚VCC分别通过电容C8-C1以及Cvcc接地，并通过电阻R0-R8、Rvcc与单电池CELL1-CELL8对应相连。按键开关SW通过电阻Rp4与电池管理装置100的控制电路170相连。在图4a的实施例中，电池管理装置100的控制引脚SHDN_N通过电阻Rp4以及按键开关SW与电池组412的总电源相连。其中，电阻Rp4是用于提高ESD(Electro-Static discharge,静电放电)保护的性能。在一个实施例中，当按键开关SW开路时，由于控制引脚SHDN_N为浮置状态，因此电池管理装置100处于断电模式，功耗只有IuA以下。当按键开关SW闭合且电源VCC的电压(此时控制引脚SHDN_N被接到电源VCC)超过阀值VPORl时，电池管理装置100开始正常工作。在一个实施例中，阀值VPORl设置为6V 18V之间，其中，电池管理装置100的最低工作电压为6V，电池管理装置100内部的高压器件的栅极能承受的最高耐压为18V。在本发明的应用中，由于当按键开关SW开路时，即使电源VCC上有电压，电池管理装置100也不会工作。因此，装配电池组412时就不需要特殊的顺序，而只需在装配结束后，把按键开关SW闭合即可。相较于现有的技术，通常需要特殊的装配顺序，否则一旦电源VCC的电压超过阀值VPORl时，电池管理装置100就开始工作而发生过压、过高压或者欠压等安全事件，从而烧断充电电路中的保险丝，因此造成成本提高。而如果发生欠压，电池管理装置100通常会进入断电模式，为了唤醒电池管理装置100，就必须插入充电器，因此也不利于提闻装配的效率。如图4b所示，在另一个实施例中，图2中控制电路170输出的基准电压VREGH可通过基准电压引脚VREGH输出，S卩电池管理装置100还包括基准电压引脚VREGH，该基准电压引脚VREGH可用于进一步降低外部器件的耐用问题，减小应用的成本。在图4b所示的电路420中，电池管理装置100的控制引脚SHDN_N通过电阻Rp4以及按键开关SW与电池管理装置100的基准电压引脚VREGH相连，电池管理装置100的基准电压引脚VREGH通过电容C41接地。本实施例中，由于按键开关SW不用直接承受电源VCC的电压，因此可提高按键开关SW的耐用程度。因此，本发明电池管理装置的外部应用电路通过按键开关SW控制处于电池管理装置100处于断电模式，功耗低，便于电池的长期存储和延长系统的待机时间，且十分便于电池的装配，避免电池在装配过程中发生过压、过高压或者欠压等安全事件，从而提高电池装配效率，降低电池装配成本。如图5a所示，本发明提供该电池管理装置100的第二种外部应用电路510，该电路510包括该电池管理装置100、电池组512、连接电路514以及电子开关电路516。本实施例中，电池组512、连接电路514的功能以及连接关系与图4a中的电池组412、连接电路414相似，在此不再赘述。该电子开关电路516与电池管理装置100的控制引脚SHDN_N相连。在一个实施例中，电子开关电路516包括PMOS场效应管MP51以及NMOS场效应管丽51。控制引脚SHDN_N通过电阻Rp5与PMOS场效应管MP51的漏极相连。电阻Rp5是用于提高ESD保护的性能。PMOS场效应管MP51的源极与电池组512的总电源相连，PMOS场效应管MP51的栅极与NMOS场效应管丽51的漏极相连，PMOS场效应管MP51的栅极还通过电阻Rpu5与其源极相连。NMOS场效应管MN51的栅极接收控制信号CTR_N，其源极通过电阻RB5接地。在本发明的应用中，电池管理装置100的控制引脚SHDN_N通过电子开关电路516接收控制信号CTR_N，因此十分便于与外部的微处理器一起工作。比如，当外部的微处理器提供的控制信号CTR_N为高电平，NMOS场效应管丽51导通，因而有电流流过Rpu5，使得NMOS场效应管MP51导通，从而将控制引脚SHDN_N上拉到电源VCC，因此电池管理装置100开始正常工作。当外部的微处理器使得控制信号CTR_N为低电平时，没有电流流过Rpu5，PMOS场效应管MP51关断，控制弓丨脚SHDN_N被图2中的下拉电阻R22下拉到低电平，因此电池管理装置100处于断电模式。如图5b所示，在另一个实施例中，将图2中控制电路170输出的基准电压VREGH通过基准电压引脚VREGH输出，即电池管理装置100还包括基准电压引脚VREGH，用于进一步降低外部器件的耐用问题，减小应用的成本。在图5b所示的电路520中，控制引脚SHDN_N通过电阻Rp5与PMOS场效应管MP51的漏极相连，PMOS场效应管MP51的源极与电池管理装置100的基准电压引脚VREGH相连，PMOS场效应管MP51的栅极与NMOS场效应管丽51的漏极相连，PMOS场效应管MP51的栅极还通过电阻Rpu5与其源极相连。NMOS场效应管丽51的栅极接收控制信号CTR_N，其源极通过电阻RB5接地。电池管理装置100的基准电压引脚VREGH通过电容C51接地。本实施例中，由于NMOS场效应管丽51无需与电池组512的总电源直接相连而承受较高的电压，因此可提高NMOS场效应管丽51和PMOS场效应管MP51的耐用程度。因此，本发明的应用十分便于与电池管理装置100外部的微处理器一起工作，微处理器可通过电子开关电路516/526将控制信号CTR_N提供给电池管理装置100的控制电路170，从而控制电压调整器160输出或不输出工作电压，使电池管理装置100处于断电模式。如图6a所示，本发明提供该电池管理装置100的第三种外部应用电路610，该电路610包括该电池管理装置100、电池组612、连接电路614以及微控制器616。本实施例中，电池组612、连接电路614的功能以及连接关系与图4a中的电池组412、连接电路414相似，在此不再赘述。微控制器616通过电阻Rp6与电池管理装置100的控制电路170相连，以提供控制信号CTR_N。在图6a的实施例中，控制引脚SHDN_N通过电阻Rp6与微控制器616相连以接收控制信号CTR_N。本实施例中，电池管理装置100的控制引脚SHDN_N通过电阻Rp6直接接收控制信号CTR_N，因此也十分便于与616微处理器616 —起工作。通过微控制器616可直接控制电池管理装置100处于断电模式。如图6b所示，在另一个实施例中，将图2中控制电路170输出的基准电压VREGH通过基准电压引脚VREGH输出，S卩电池管理装置100还包括基准电压引脚VREGH，因此，在图6b所示的电路620中，控制引脚SHDN_N通过电阻Rp6与微控制器616相连以接收控制信号CTR_N，基准电压引脚VREGH通过电容C61接地。因此，本发明的应用十分便于与电池管理装置100外部的微处理器616—起工作，微处理器616可直接将控制信号CTR_N提供给电池管理装置100的控制电路170，从而控制电压调整器160不输出工作电压，使电池管理装置100处于断电模式。如图7a所示，本发明提供该电池管理装置100的第四种外部应用电路720，该电路720包括至少两个电池管理装置100、至少两个电池组712及722、至少两个连接电路714及724，以及至少两个电子开关电路716及726。电池组712包括单电池CELL1-CELL8，电池组722包括CELL9-CELL16。连接电路714包括电阻R0-R8、Rvccl以及电容C1-C8、Cvccl。连接电路724包括电阻R9-R16、Rvcc2以及电容Cl_C8、Cvcc2。本实施例中，电池组712及722、连接电路714及724的功能以及连接关系与图4a中的电池组412、连接电路414相似，在此不再赘述。其中，电子开关电路716包括PMOS场效应管MP71以及NMOS场效应管丽71 ；电子开关电路726包括PMOS场效应管MP72、NMOS场效应管MN72、MN70。图7a的实施例中，PMOS场效应管MP71以及PMOS场效应管MP72的漏极分别通过电阻Rp71与对应的电池管理装置100的控制引脚SHDN_N相连。PMOS场效应管MP71以及PMOS场效应管MP72的源极分别与其对应的电池组712、722的总电源相连。PMOS场效应管MP71的栅极与NMOS场效应管丽71的漏极相连。PMOS场效应管MP72的栅极与NMOS场效应管丽70的漏极相连，NMOS场效应管丽70的源极与NMOS场效应管丽72的漏极相连，NMOS场效应管丽70的栅极与PMOS场效应管MP71的源极相连。PMOS场效应管MP71以及PMOS场效应管MP72的栅极还分别通过电阻RPU71、RPU72与其对应的源极相连。NMOS场效应管MN71以及NMOS场效应管MN72的栅极分别接收控制信号CTR_N，其源极分别通过电阻RB71接地。其中，NMOS场效应管丽70用于电压隔离，如此，NMOS场效应管丽72的漏源之间的电压就等于丽71漏源之间的电压，因此NMOS场效应管丽71、丽72可以使用同样耐压的器件，否则NMOS场效应管丽72漏源之间的电压就是NMOS场效应管丽71漏源之间的电压的2倍，必须使用更高耐压的器件。因此，在另一个实施方式中，NMOS场效应管MN70可以省略，即PMOS场效应管MP72的栅极直接与NMOS场效应管丽72的漏极相连。本发明的应用中，十分方便多个电池管理装置100的级联使用，比如，当控制信号CTR_N为低电平时，没有电流流过电阻Rpu71和Rpu72，因此场效应管MP71和MP72关断，控制引脚SHDN_N处于浮置状态，两个电池管理装置100同时进入断电模式。相反地，当控制信号CTR_N为高电平时，有电流流过电阻Rpu71和Rpu72，因此场效应管MP71和MP72开启，控制引脚SHDN_N被拉至高电平，两个电池管理装置100同时进入正常工作状态。如图7b所示，在另一个实施例中，将图2中控制电路170输出的基准电压VREGH通过基准电压引脚VREGH输出，即电池管理装置100还包括基准电压引脚VREGH，用于进一步降低外部器件的耐用问题，减小应用的成本。因此，在图7b所示的电路740中，PMOS场效应管MP71以及PMOS场效应管MP72的漏极分别通过电阻Rp71、Rp72与对应的电池管理装置的控制引脚SHDN_N相连，PMOS场效应管MP71以及PMOS场效应管MP72的源极分别与电池管理装置100的基准电压引脚VREGH相连，对应的电池管理装置100的基准电压引脚VREGH还分别通过电容C71、C72接地。由于本实施例中场效应管MP71、MP72无需与电池组712,722的总电源相连而承受较高的电压，因此可提高场效应管MP71、MP72、丽71、丽72及丽73的耐用程度。因此，本发明在多个电池管理装置100级联使用时十分方便。当多个电池管理装置100垂直级联使用时，如果某个电池管理装置需要处于断电模式，通常需要其他与其相连的电池管理装置也处于断电模式，或者当某个处于断电模式的电池管理装置需要回到正常的工作状态，通常也需要其他与其相连的电池管理装置回到正常工作状态，相对于原来需要复杂的通信方式来传递相关的信号，本发明电池管理装置100通过控制电路170可使得级联使用更加便捷。如图8所示，本发明还提供一种电池管理方法800，用于管理若干单电池，包括以下步骤。步骤802，接收一控制信号。步骤804，判断控制信号是否为高电平。步骤806，当控制信号的电压水平为高电平时，输出使能信号给电压调整器160，使得电压调整器160输出工作电压VREG为微控制器130供电。步骤808，当控制信号的电压水平为不高电平时，输出禁能信号给电压调整器160，使得电压调整器160不输出工作电压VREG为微控制器130供电。在一个实施例中，本发明电池管理方法还包括步骤:对若干单电池进行选择；将所选择的单电池的电压进行模数转换；将数字的单电池电压输出给微控制器130进行处理。在一个实施例中，本发明电池管理方法中输出使能信号或禁能信号还包括步骤:产生基准电压VREGH ;根据基准电压VREGH以及控制信号CTR_N产生偏置电压VB ;接收基准电压VREGH以及偏置电压Vb并进行第一次单级放大，以输出第一输出电压Vl ;根据基准电压VREGH以及第一输出电压Vl输出第二输出电压V2 ;接收基准电压VREGH以及第二输出电压V2并进行第二次单级放大，以输出第三输出电压V3 ;对第三输出电压V3进行倒相以输出使能信号或禁能信号；根据使能信号或禁能信号输出或不输出工作电压VREG。所述方法具体可以采用上述装置实现，在此不再赘述。虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1.一种电池管理装置，用于管理若干单电池，其特征在于，包括: 模数转换器，用于与所述若干单电池相连以对单电池电压进行模数转换； 微控制器，与所述模数转换器相连，用于接收所述模数转换器输出的数字的单电池电压并进行处理； 电压调整器，与电源相连，并与所述模数转换器以及所述微控制器相连，用于为所述模数转换器以及所述微控制器提供工作电压； 控制电路，与所述电源以及所述电压调整器相连，用于接收控制信号以控制所述电压调整器输出所述工作电压；其中， 当所述控制信号为第一电平时，所述控制电路输出使能信号，所述电压调整器输出所述工作电压为所述模数转换器以及所述微控制器供电，从而使所述电池管理装置处于工作模式； 当所述控制信号为第二电平时，所述控制电路输出禁能信号，所述电压调整器不输出所述工作电压为所述模数转换器以及所述微控制器供电，从而使所述电池管理装置处于断电模式。
2.如权利要求1所述的电池管理装置，其特征在于，还包括多工器，与所述若干单电池以及所述模数转换器相连，用于对所述若干单电池进行选择并将所选择的单电池的电池电压输出给所述模数转换器。
3.如权利要求1所述的电池管理装置，其特征在于，还包括带隙基准电压源，与所述电压调整器以及所述模数转换器相连，用于接收所述电压调整器输出的工作电压，并为所述模数转换器提供基准电压。
4.如权利要求1所述 的电池管理装置，其特征在于，还包括时钟振荡器，与所述电压调整器以及所述微控制器相连，用于接收所述电压调整器输出的工作电压，并为所述微控制器提供时钟信号。
5.如权利要求1所述的电池管理装置，其特征在于，所述控制电路包括: 基准电压源，与所述电源相连，用于输出基准电压； 偏置电路，与所述基准电压源相连，用于接收所述基准电压以及所述控制信号，并输出偏置电压； 第一单级放大器，与所述基准电压源以及所述偏置电路相连，用于接收所述基准电压以及所述偏置电压，并输出第一输出电压； 开关稳压电路，与所述基准电压源以及所述第一单级放大器相连，用于接收所述基准电压以及所述第一输出电压，并输出第二输出电压； 第二单级放大器，与所述基准电压以及所述开关稳压电路相连，用于接收所述基准电压以及所述第二输出电压，并输出第三输出电压； 倒相器，与所述基准电压源、所述第二单级放大器以及所述电压调整器相连，用于对所述第三输出电压进行倒相以输出所述使能信号或所述禁能信号给所述电压调整器。
6.如权利要求5所述的电池管理装置，其特征在于，所述开关稳压电路包括: 稳压二极管，其阴极与所述基准电压源相连以接收所述基准电压； PMOS场效应管，其栅极与所述第一单级放大器相连以接收所述第一输出电压，其源极与所述稳压二极管的阳极相连，其漏极通过电阻接地；NMOS场效应管，其栅极与所述PMOS场效应管的栅极相连，其源极接地，其漏极与所述PMOS场效应管的漏极相连。
7.如权利要求5所述的电池管理装置，其特征在于，所述基准电压源包括: 基准电路，与所述电源相连以输出稳定电压； NMOS场效应管，其栅极与基准电路相连以接收所述稳定电压，其漏极与所述电源相连，其源极与所述偏置电路相连以输出所述基准电压。
8.如权利要求7所述的电池管理装置，其特征在于，所述基准电路包括电阻以及稳压二极管，所述稳压二极管的阳极接地，其阴极通过所述电阻与所述电源相连，其阳极与所述NMOS场效应管相连以输出所述稳定电压。
9.如权利要求7所述的电池管理装置，其特征在于，所述基准电路包括: 电流镜电路，与所述电源相连，用于产生镜像电流； 第一负载电路，与所述电流镜电路相连，用于驱动所述电流镜电路产生所述镜像电流； 第二负载电路，与所述电流镜电路相连，用于接收所述镜像电流以产生所述稳定电压并提供给所述NMOS场效应管。
10.如权利要求2所述的电池管理装置，其特征在于，还包括若干电池引脚，所述多工器通过所述若干电池引脚与所述若干单电池相连。
11.如权利要求1所述的电池管 理装置，其特征在于，还包括控制引脚，所述控制电路通过所述控制引脚接收所述控制信号。
12.如权利要求4所述的电池管理装置，其特征在于，还包括基准电压引脚，所述控制电路通过所述基准电压引脚输出所述基准电压。
13.—种电路，其特征在于，包括: 如权利要求1-12任意一项所述的电池管理装置； 连接电路，通过所述若干电池引脚与所述电池管理装置相连，用于限流以及滤波； 若干单电池，通过所述连接电路与所述电池管理装置相连； 按键开关，通过电阻与所述电池管理装置的控制电路相连。
14.如权利要求13所述的电路，其特征在于，所述控制引脚通过所述电阻以及所述按键开关与所述若干单电池的总电源相连。
15.如权利要求13所述的电路，其特征在于，所述控制引脚通过所述电阻以及所述按键与所述电池管理装置的基准电压引脚相连，所述电池管理装置的基准电压引脚还通过电容接地。
16.一种电路，其特征在于，包括: 如权利要求1-12任意一项所述的电池管理装置； 连接电路，通过所述若干电池引脚与所述电池管理装置相连，用于限流以及滤波； 若干单电池，通过所述连接电路与所述电池管理装置相连； 电子开关电路，与所述电池管理装置的控制电路相连，用于接收所述控制信号。
17.如权利要求16所述的电路，其特征在于，所述电子开关电路包括PMOS场效应管以及NMOS场效应管。
18.如权利要求17所述的电路，其特征在于，所述控制引脚通过第一电阻与所述PMOS场效应管的漏极相连，所述PMOS场效应管的源极与所述若干单电池的总电源相连，所述PMOS场效应管的栅极与所述NMOS场效应管的漏极相连，所述PMOS场效应管的栅极还通过第二电阻与其源极相连；所述NMOS场效应管的栅极接收所述控制信号，其源极通过第三电阻接地。
19.如权利要求17所述的电路，其特征在于，所述控制引脚通过第一电阻与所述PMOS场效应管的漏极相连，所述PMOS场效应管的源极与所述电池管理装置的基准电压引脚相连，所述PMOS场效应管的栅极与所述NMOS场效应管的漏极相连，所述PMOS场效应管的栅极还通过第二电阻与其源极相连；所述NMOS场效应管的栅极接收所述控制信号，其源极通过第三电阻接地；所述电池管理装置的基准电压引脚通过电容接地。
20.一种电路，其特征在于，包括: 如权利要求1-12任意一项所述的电池管理装置； 连接电路，通过所述若干电池引脚与所述电池管理装置相连，用于限流以及滤波； 若干单电池，通过所述连接电路与所述电池管理装置相连； 第二微控制器，通过电阻与所述电池管理装置的控制电路相连，以提供所述控制信号。
21.如权利要求20所述的电路，其特征在于，所述控制引脚通过所述电阻与所述第二微控制器相连以接收所述控制信号。
22.如权利要求20所述的电路，其特征在于，所述控制引脚通过所述电阻与所述第二微控制器相连以接收所述控制信号，所述基准电压弓I脚通过电容接地。
23.一种电路，其特征在 于，包括: 至少两个如权利要求1-12任意一项所述的电池管理装置； 至少两个连接电路，分别通过对应的电池引脚与对应的电池管理装置相连，用于限流以及滤波； 至少两个电池组，分别通过对应的连接电路与对应的电池管理装置相连； 至少两个电子开关电路，分别与对应的电池管理装置的控制电路相连，并同时接收所述控制信号以使对应的电池管理装置工作同步。
24.如权利要求23所述的电路，其特征在于，所述至少两个电子开关电路至少包括第一 PMOS场效应管、第一 NMOS场效应管、第二 PMOS场效应管以及第二 NMOS场效应管。
25.如权利要求24所述的电路，其特征在于，所述至少两个电子开关电路还包括第三NMOS场效应管，用于电压隔离，所述第三NMOS场效应管连接在所述第二 NMOS场效应管以及所述第二 PMOS场效应管之间。
26.如权利要求24所述的电路，其特征在于，所述第一PMOS场效应管以及第二 PMOS场效应管的漏极分别通过第一电阻与对应的电池管理装置的控制引脚相连，所述第一 PMOS场效应管以及第二 PMOS场效应管的源极分别与其对应的电池组的总电源相连，所述第一PMOS场效应管以及第二 PMOS场效应管的栅极与分别与第一 NMOS场效应管以及第二 NMOS场效应管的漏极相连，所述第一 PMOS场效应管以及第二 PMOS场效应管的栅极还分别通过第二电阻与其对应的源极相连；所述第一 NMOS场效应管以及第二 NMOS场效应管的栅极分别接收所述控制信号，其源极分别通过第三电阻接地。
27.如权利要求24所述的电路，其特征在于，所述第一PMOS场效应管以及第二 PMOS场效应管的漏极分别通过第一电阻与对应的电池管理装置的控制引脚相连，所述第一 PMOS场效应管以及第二 PMOS场效应管的源极分别与所述电池管理装置的基准电压引脚相连，所述第一 PMOS场效应管以及第二 PMOS场效应管的栅极分别与所述第一 NMOS场效应管以及第二 NMOS场效应管的漏极相连，所述第一 PMOS场效应管以及第二 PMOS场效应管的栅极还分别通过第二电阻与其对应的源极相连；所述第一 NMOS场效应管以及第二 NMOS场效应管的栅极分别接收所述控制信号，其源极分别通过第三电阻接地；所述对应的电池管理装置的基准电压弓I脚还分别通过电容接地。
28.一种电池管理方法，用于管理若干单电池，其特征在于，包括以下步骤: 接收一控制信号； 判断所述控制信号的电压水平； 当所述控制信号的电压水平为第一电平时，输出使能信号给电压调整器，使得所述电压调整器输出工作电压为微控制器供电； 当所述控制信号的电压水平为第二电平时，输出禁能信号给所述电压调整器，使得所述电压调整器不输出所述工作电压为所述微控制器供电。
29.如权利要求28所述的电池管理方法，其特征在于，还包括: 对所述若干单电池进行选择； 将所选择的单电池的电压进行模数转换； 将数字的单电池电压输出给所述微控制器进行处理。
30.如权利要求28所述的电池管理方法，其特征在于，还包括: 产生一基准电压； 根据所述基准电压以及所述控制信号产生偏置电压； 接收所述基准电压以及所述偏置电压并进行第一次单级放大，以输出第一输出电压； 根据所述基准电压以及所述第一输出电压输出第二输出电压； 接收所述基准电压以及所述第二输出电压并进行第二次单级放大， 以输出第三输出电压； 对所述第三输出电压进行倒相以输出所述使能信号或所述禁能信号； 根据所述使能信号或所述禁能信号输出或不输出所述工作电压。
全文摘要
本发明提供一种电池管理装置、方法以及应用该装置的电路。该电池管理装置包括模数转换器，与若干单电池相连，用于对单电池电压进行模数转换；微控制器，与模数转换器相连，用于接收模数转换器输出的数字的单电池电压并进行处理；电压调整器，与电源相连，并与模数转换器以及微控制器相连，用于为模数转换器以及微控制器提供工作电压；控制电路，与电源以及电压调整器相连，用于接收控制信号以控制电压调整器输出工作电压。本发明可使电池管理装置处于断电模式，并且成本低、功耗小、可靠性高。
文档编号H02J7/00GK103208823SQ20121000931
公开日2013年7月17日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者张兴发 申请人:苏州模略电子有限公司