專利名稱：具有動態(tài)分配充電電流功能的電池管理系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池管理系統(tǒng)，特別是涉及一種具有動態(tài)分配充電電流功能的電 池管理系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的AC適配器具有有限的輸出電流，系統(tǒng)供電和對系統(tǒng)內(nèi)電池充電相對獨立 控制，設(shè)計時候需要考慮系統(tǒng)的最大耗電，剩下的電流再分給電池充電。因此，當(dāng)系統(tǒng)負載 開啟(運行)時，這些傳統(tǒng)的AC適配器可能無法支持對電池快速充電。例如，一種傳統(tǒng)的 充電方法采用的AC適配器可以為系統(tǒng)供電，或可以為電池充電。這樣，當(dāng)系統(tǒng)運行時則無 法為電池充電。另一種傳統(tǒng)充電方法采用的AC適配器既可以為系統(tǒng)供電，同時也能夠以一 種大的充電電流為電池充電。然而，這類AC適配器結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本較高。但是在實際中，往往系統(tǒng)耗電在不斷變化，不會一直工作在其耗電最大狀態(tài)，這樣 電池還是以原先設(shè)置的電流充電，沒有充分利用總電源的輸入電流能力；另外一方面，電池 充電電流一直處于固定的大小，導(dǎo)致充電時間也較長。并且，當(dāng)輸入系統(tǒng)耗電瞬間抽載電流 超過總輸入電源的帶載能力，又無法從電池處補充，這樣只能提高總輸入電源的帶載能力， 從而增加總輸入電源的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種電池管理系統(tǒng)和方法，可以動態(tài)分配充電電流，實現(xiàn)輸 入電源利用率最大化。一種電池管理系統(tǒng)，包括電源、系統(tǒng)負載、電池及主控制單元。該電池管理系統(tǒng)還 包括一電源轉(zhuǎn)換器，用于根據(jù)該系統(tǒng)負載正常工作所需的工作電流，將該電源的供電電流 分成兩部分，一部分為該系統(tǒng)負載提供工作電流，剩余部分為該電池提供充電電流。一第一 電源開關(guān)及一第二電源開關(guān)。該主控制單元，用于當(dāng)流經(jīng)該電源轉(zhuǎn)換器的電源所提供的供 電電流滿足一預(yù)設(shè)的電流門限值時，打開第一電源開關(guān)及第二電源開關(guān)。其中，該為系統(tǒng)負 載提供的工作電流經(jīng)由該第一電源開關(guān)提供給系統(tǒng)負載，該為電池充電提供的充電電流經(jīng) 由該第二電源開關(guān)提供至電池。一種電池管理系統(tǒng)實現(xiàn)充電電流動態(tài)分配的方法，其中，該電池管理系統(tǒng)包括電 源、電池、系統(tǒng)負載、第一電源開關(guān)及第二電源開關(guān)。該方法包括接入電源，偵測該電源提供的供電電流是否大于一預(yù)設(shè)電流門限值。在該電源的供電電流大于該電流門限值時，根據(jù)該系統(tǒng)負載的需要實時將該電源 的供電電流分成兩部分，一部分通過第一電源開關(guān)為系統(tǒng)負載提供工作電流，該提供給負 載的工作電流根據(jù)負載的需要變化，剩余部分通過第二電源開關(guān)為電池充電。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供了一種可動態(tài)分配充電電流的電源路徑方案，電源 為系統(tǒng)負載工作供電和為電池充電供電實行動態(tài)分配電流，隨著系統(tǒng)負載的耗電電流的改 變，分配至電池的充電電流也隨之調(diào)整，實現(xiàn)電源的供電電流最大化的使用。當(dāng)關(guān)閉系統(tǒng)負
4載時，電源的全部供電電流用于為電池充電，實現(xiàn)電池的快速充電。且電源結(jié)構(gòu)簡單，且成本較低。
另外一方面，當(dāng)系統(tǒng)負載瞬間耗電電流增加，超過電源的總輸入電源的帶載能，可以從現(xiàn)有電池補充，為系統(tǒng)負載供電，這樣就能夠提高電源輸入帶載能力，從而降低總輸入電源成本。


圖l為本發(fā)明的一個實施例的具有可動態(tài)分配充電電流的電源的電池管理系統(tǒng)的方框圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電源實現(xiàn)充電電流動態(tài)分配的方法的流程圖。
主要元件符號說明
電池管理系統(tǒng)lOO
電源lo
系統(tǒng)負載11
電池12
電源轉(zhuǎn)換器13
主控制單元14
電源電流偵測單元15
電池電流偵測單元16
第一電源開關(guān)17
第二電源開關(guān)18具體實施方式
下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
參閱圖l所示，是本發(fā)明一個實施例的具有動態(tài)分配充電電流功能的電池管理系統(tǒng)lOO的方框圖。該電池管理系統(tǒng)lOO包括電源lo1系統(tǒng)負載11及電池12。其中，電源lo可以為系統(tǒng)負載11工作提供工作電流，及為電池12充電提供充電電流。電池12可以為系統(tǒng)負載11供電。
該電池管理系統(tǒng)lOO還包括電源轉(zhuǎn)換器131主控制單元141電源電流偵測單元15和電池電流偵測單元16。該電源轉(zhuǎn)換器13，用于根據(jù)系統(tǒng)負載11正常工作所需的工作電流，將通過該電源轉(zhuǎn)換器13(例如，降壓型DC／DC轉(zhuǎn)換器)的電源lo(例如AC適配器)的供電電流分成兩部分，一部分為系統(tǒng)負載11提供工作電流，剩余部分為電池12提供充電電流。該電源電流偵測單元15用于偵測電源lo提供至該電源轉(zhuǎn)換器13的供電電流的大小。該電池電流偵測單元16用于偵測該電源lo為電池12充電提供的充電電流的大小。
若該電池管理系統(tǒng)lOO正常工作，則該系統(tǒng)負載11必需從電源lo獲取其正常工作所需的工作電流，即為主動地獲取電流，否則，則該系統(tǒng)lOO無法正常工作。而電池12充電所需的充電電流的大小則不是一定值，可由電源lo根據(jù)系統(tǒng)lOO工作的情況提供，即為被動地提供電流。因此，當(dāng)該系統(tǒng)負載11正常工作時，電源lo的供電電流會優(yōu)先滿足系統(tǒng)負載11正常工作的工作電流。從而，當(dāng)電源lo的供電電流流經(jīng)電源轉(zhuǎn)換器13時，會根據(jù)系統(tǒng)負載11正常工作所需的工作電流，自動將其分成兩部分，一部分為系統(tǒng)負載11提供工 作電流，剩余部分為電池12提供充電電流。例如，系統(tǒng)負載11正常工作的電流為40A，電源 10的總供電電流為90A，則該電源10的供電電流經(jīng)電源轉(zhuǎn)換器13時，優(yōu)先為系統(tǒng)負載11 提供40A的工作電流，剩余的50A為電池12提供充電電流。在該電池管理系統(tǒng)100中，設(shè)置為電池12充電的最大允許充電電流為電源10的 最大允許供電電流。隨著系統(tǒng)負載11工作所需的工作電流的變化(如增加或減少)，供應(yīng) 至電池12的充電電流也會隨之改變(如減少或增加)。并且當(dāng)關(guān)閉系統(tǒng)負載11時，電源 10的供電電流全部為電池12充電，即以其最大供電電流充電。從而，該電池管理系統(tǒng)100 可實現(xiàn)充電電流的動態(tài)分配。該電池管理系統(tǒng)100還包括第一電源開關(guān)17和第二電源開關(guān)18。該第二電源開 關(guān)18為一雙向?qū)ㄩ_關(guān)，當(dāng)該第二電源開關(guān)18正向?qū)〞r，電源10提供的電流可為電池 12充電；當(dāng)該第二電源開關(guān)18反向?qū)〞r，電池12可向系統(tǒng)負載11供電；當(dāng)該第二電源 開關(guān)18雙向均不導(dǎo)通時，則該第二電源開關(guān)18截止。該電池管理系統(tǒng)100會預(yù)先設(shè)置一電流門限值，即電源10的供電電流可以滿足系 統(tǒng)負載11正常工作所需的電流。當(dāng)電源電流偵測單元15偵測流經(jīng)該電源轉(zhuǎn)換器13的電源10的電流，并將該偵測 結(jié)果傳送至主控制單元14時，該主控制單元14判斷該偵測的電流大小是否大于上述的電 流門限值。若大于電流門限值，則該主控制單元14控制打開第一電源開關(guān)17，電源10提供 電流為系統(tǒng)負載11供電。同時主控制單元14控制第二電源開關(guān)18正向?qū)?，電?0除 為系統(tǒng)負載11提供工作電流外，剩下的電流為電池12提供充電電流。如果電源10的電流 小于電流門限值，則主控制單元14判斷該電源10的電流無法維持系統(tǒng)正常工作，則控制該 第一電源開關(guān)17和第二電源開關(guān)18截止。該電源電流偵測單元15和電池電流偵測單元16會分別實時地偵測流經(jīng)該電源轉(zhuǎn) 換器13的電源10的供電電流及為電池12充電的充電電流，并且當(dāng)為電池12充電的充電 電流小于其充電截止電流，且提供至該電源轉(zhuǎn)換器13的供電電流小于電源10的最大允許 供應(yīng)電流時，主控制單元14判斷電池12充電完成，控制關(guān)閉第二電源開關(guān)18。通常，電池12充電充滿的判斷標準是其充電電流小于一個設(shè)定值，即截止電流。 但是，在該電池管理系統(tǒng)100中，由于供應(yīng)至電池12的充電電流會隨著系統(tǒng)負載11的工作 電流的變化而隨之改變，則會出現(xiàn)這樣一種情況當(dāng)系統(tǒng)負載11所需的工作電流較大時， 為電池12充電的充電電流就會隨之減少，而電源電流偵測單元15偵測到的流經(jīng)電源轉(zhuǎn)換 器13的供電電流的大小仍然為電源10的最大供電電流。此時，電池電流偵測單元16偵測 該充電電流的大小小于該截止電流，主控制單元14就會判斷電池12充電完成，從而關(guān)閉第 二電源開關(guān)18。但是，實際的情況卻有可能是電池12尚未完成充電，而是由于供應(yīng)至系統(tǒng) 負載11的工作電流增加而導(dǎo)致的誤判斷。而通過設(shè)置上述條件，當(dāng)電池電流偵測單元16 偵測到的電池12的充電電流的大小小于該截止電流的同時，電源電流偵測單元15偵測到 的提供至電源轉(zhuǎn)換器13的供電電流的大小小于電源10的最大允許供電電流，說明此時系 統(tǒng)負載11的工作電流大小不變，而是由于電池12的充電電流減小而導(dǎo)致流經(jīng)電源轉(zhuǎn)換器 13的供電電流變小，從而判斷電池12充電完成。因此，通過設(shè)置電源10的供電電流及電池 12的充電電流同時滿足上述條件，可以防止誤判斷的情況。
進一步地，當(dāng)主控制單元14通過電池電流偵測單元16傳送的偵測結(jié)果，判斷供給 電池12的充電電流瞬間減小至零時，確定此時系統(tǒng)負載11瞬間的耗電電流過大時，并超過 電源10的最大允許供電電流，則主控制單元14控制第二電源開關(guān)18反向?qū)?，電?2不 再進行充電，而是向系統(tǒng)負載11供電(如圖1所示虛線部分)。實現(xiàn)當(dāng)系統(tǒng)負載11耗電瞬 間抽載電流超過總輸入電源的帶載能力時，從現(xiàn)有電池12補充電流，從而減少總輸入電源 10的成本。使用上述電池管理系統(tǒng)100，電源10為系統(tǒng)負載11工作供電和為電池12充電供 電實行動態(tài)分配電流，隨著系統(tǒng)負載11的耗電電流的改變，分配至電池12的充電電流也隨 之調(diào)整，實現(xiàn)電源10的供電電流最大化的使用。當(dāng)關(guān)閉系統(tǒng)負載11時，電源10的全部供 電電流用于為電池12充電，實現(xiàn)電池12的快速充電。且電源結(jié)構(gòu)簡單，且成本較低。另外一方面，當(dāng)系統(tǒng)負載11瞬間耗電電流增加，超過電源10的總輸入電源的帶載 能力，可以從現(xiàn)有電池12補充為系統(tǒng)負載11供電，這樣就能夠提高電源輸入帶載能力，從 而降低總輸入電源成本。參閱圖2所示，是本發(fā)明較佳實施方式中電源實現(xiàn)充電電流動態(tài)分配的方法的流 程圖。步驟S20，電池管理系統(tǒng)100接入電源10，電源電流偵測單元15偵測電源10提供 的供電電流是否大于電流門限值，若是，則進入步驟S21 ；否則，則繼續(xù)該步驟。該電池管理系統(tǒng)100會預(yù)先設(shè)置一電流門限值，即電源10的供電電流可以滿足系 統(tǒng)負載11正常工作的電流。如果電源10的電流小于電流門限值，則主控制單元14判斷該 電源10的電流無法維持系統(tǒng)正常工作，則控制該第一電源開關(guān)17截止。步驟S21，若偵測結(jié)果滿足電流門限值，則該主控制單元14控制打開第一電源開 關(guān)17，同時控制第二電源開關(guān)18正向?qū)?。該第二電源開關(guān)18為一雙向?qū)ㄩ_關(guān)，當(dāng)該第二電源開關(guān)18正向?qū)〞r，電源10 提供的電流可為電池12充電；當(dāng)該第二電源開關(guān)18反向?qū)〞r，電池12可向系統(tǒng)負載11 供電；當(dāng)該第二電源開關(guān)18雙向均不導(dǎo)通時，則該第二電源開關(guān)18截止。步驟S22，該主控制單元14控制流經(jīng)電源轉(zhuǎn)換器13的電源10的供電電流分成兩 部分，一部分為系統(tǒng)負載11供電，剩余部分為電池12充電，并且為電池12充電的電流隨著 系統(tǒng)負載11的耗電電流的變化而不斷變化。步驟S23，該電池電流偵測單元16偵測電池12的充電電流是否小于其截止電流， 若是，則進入步驟S24 ；否則，則繼續(xù)該步驟。步驟S24，該電源電流偵測單元15偵測提供至電源轉(zhuǎn)換器13的供電電流是否小于 電源10的最大允許供電電流，若是，則進入步驟S25 ；否則，則繼續(xù)該步驟。步驟S25，該主控制單元14判斷電池12充電完成，控制該第二電源開關(guān)18截止。通常，電池12充電充滿的判斷標準是其充電電流小于一個設(shè)定值，即截止電流。 但是，在該電池管理系統(tǒng)100中，由于供應(yīng)至電池12的充電電流會隨著系統(tǒng)負載11的工作 電流的變化而隨之改變，則會出現(xiàn)這樣一種情況當(dāng)系統(tǒng)負載11所需的工作電流較大時， 為電池12充電的充電電流就會隨之減少，而電源電流偵測單元15偵測到提供至電源轉(zhuǎn)換 器13的供電電流的大小仍然為電源10的最大允許供電電流。此時，電池電流偵測單元16 偵測該充電電流的大小小于該截止電流，主控制單元14就會判斷電池12充電完成，從而關(guān)
7閉第二電源開關(guān)18。但是，實際的情況卻是電池12尚未完成充電，而是由于供應(yīng)至系統(tǒng)負 載11的工作電流增加而導(dǎo)致的誤判斷。而通過設(shè)置上述條件，當(dāng)電池電流偵測單元16偵 測到的電池12的充電電流的大小小于該截止電流的同時，電源電流偵測單元15偵測到提 供至電源轉(zhuǎn)換器13的供電電流的大小小于電源10的最大允許供電電流，說明此時系統(tǒng)負 載11的工作電流大小不變，而是由于電池12的充電電流減小而導(dǎo)致流經(jīng)電源轉(zhuǎn)換器13的 供電電流變小，從而判斷電池12充電完成。因此，通過設(shè)置電源10的供電電流及電池12 的充電電流同時滿足上述條件，可以防止誤判斷的情況。該電源實現(xiàn)充電電流動態(tài)分配的方法，當(dāng)該電源電流偵測單元15偵測電源10的 供電電流的同時，還包括如下步驟步驟S26，電池電流偵測單元16偵測電池12的充電電流是否瞬間減少至零，若是， 則進入步驟S27 ；否則，則繼續(xù)該步驟。步驟S27，主控制單元14控制第二電源開關(guān)18反向?qū)?，電?2為系統(tǒng)負載11
{共 ο當(dāng)系統(tǒng)負載11瞬間的耗電電流過大時，并超過電源10的最大供電的電流時，主控 制單元14通過電池電流偵測單元16傳送的偵測結(jié)果，判斷電池12的充電電流瞬間減小， 并減少至零時，主控制單元14控制第二電源開關(guān)18反向?qū)ǎ姵?2不再進行充電，而是 向系統(tǒng)負載11供電。使用上述充電電流動態(tài)分配的方法，電源10為系統(tǒng)負載11工作供電和為電池12 充電供電實行動態(tài)分配電流，隨著系統(tǒng)負載11的耗電電流的改變，分配至電池12的充電電 流也隨之調(diào)整，實現(xiàn)電源10的供電電流最大化的使用。當(dāng)關(guān)閉系統(tǒng)負載11時，電源10的全 部供電電流用于為電池12充電，實現(xiàn)電池12的快速充電。且電源結(jié)構(gòu)簡單，且成本較低。另外一方面，當(dāng)系統(tǒng)負載11瞬間耗電電流增加，超過電源10的總輸入電源的帶載 能力，可以從現(xiàn)有電池12補充，為系統(tǒng)負載11供電，這樣就能夠提高電源輸入帶載能力，從 而降低總輸入電源成本?？梢岳斫獾氖牵瑢τ诒绢I(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思做 出其它各種相應(yīng)的改變與變形，而所有這些改變與變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
一種電池管理系統(tǒng)，包括電源、系統(tǒng)負載、電池及主控制單元；其特征在于，所述電池管理系統(tǒng)還包括一電源轉(zhuǎn)換器，用于根據(jù)所述系統(tǒng)負載正常工作所需的工作電流，將所述電源的供電電流分成兩部分，一部分為所述系統(tǒng)負載提供工作電流，剩余部分為所述電池提供充電電流；一第一電源開關(guān)；一第二電源開關(guān)；及所述主控制單元，用于當(dāng)流經(jīng)所述電源轉(zhuǎn)換器的電源所提供的供電電流滿足一預(yù)設(shè)的電流門限值時，打開第一電源開關(guān)及第二電源開關(guān)；其中，所述為系統(tǒng)負載提供的工作電流經(jīng)由所述第一電源開關(guān)提供給系統(tǒng)負載，所述為電池充電提供的充電電流經(jīng)由所述第二電源開關(guān)提供至電池。
2.如權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置為所述電池充電的最大允許 充電電流為所述電源的最大允許供電電流，所述提供給系統(tǒng)負載的工作電流根據(jù)系統(tǒng)負載 的需要變化，所述為電池充電的剩余部分電流隨提供給系統(tǒng)負載的工作電流的變化而變 化。
3.如權(quán)利要求2所述的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，還包括一電池電流偵測單元，用于 實時偵測所述電源為電池提供的充電電流；及一電源電流偵測單元，用于實時偵測電源提 供至所述電源轉(zhuǎn)換器的供電電流；當(dāng)所述電池電流偵測單元偵測到為所述電池充電的充電 電流小于充電截止電流，且所述電源電流偵測單元偵測到流經(jīng)所述電源轉(zhuǎn)換器的供電電流 小于所述電源的最大允許供電電流時，所述主控制單元判斷電池充電完成，控制所述第二 電源開關(guān)截止。
4.如權(quán)利要求3所述的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述主控制單元還用于在電源電 流偵測單元偵測到電源提供至所述電源轉(zhuǎn)換器的供電電流不滿足所述預(yù)設(shè)電流門限值時， 控制第一電源開關(guān)和第二電源開關(guān)截止，其中，所述預(yù)設(shè)的電流門限值為電源的供電電流 滿足系統(tǒng)負載正常工作所需的電流。
5.如權(quán)利要求4所述的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述第二電源開關(guān)為一雙向?qū)?開關(guān)，當(dāng)?shù)诙娫撮_關(guān)正向?qū)〞r，電源提供電流為電池充電；當(dāng)?shù)诙娫撮_關(guān)反向?qū)?時，電池向系統(tǒng)負載供電；當(dāng)?shù)诙娫撮_關(guān)雙向均不導(dǎo)通時，則第二電源開關(guān)截止。
6.如權(quán)利要求5所述的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)電池電流偵測單元偵測到電池 電流瞬間減小時，判斷所述系統(tǒng)負載瞬間的耗電電流超過電源的最大允許供電電流，所述 主控制單元控制第二電源開關(guān)反向?qū)?，電池為系統(tǒng)負載供電。
7.—種電池管理系統(tǒng)實現(xiàn)充電電流動態(tài)分配的方法，其中，所述電池管理系統(tǒng)包括 電源、電池、系統(tǒng)負載、第一電源開關(guān)及第二電源開關(guān)，其特征在于，所述方法包括接入電源，偵測所述電源提供的供電電流是否大于一預(yù)設(shè)電流門限值；在所述電源的供電電流大于所述電流門限值時，根據(jù)所述系統(tǒng)負載的需要實時將所述 電源的供電電流分成兩部分，一部分通過第一電源開關(guān)為系統(tǒng)負載提供工作電流，所述提 供給負載的工作電流根據(jù)負載的需要變化，剩余部分通過第二電源開關(guān)為電池充電。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括偵測電池的充電電流是否小于充電截止電流；偵測電源的供電電流是否小于電源的最大允許供電電流； 截止第二電源開關(guān)，電池充電完成。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二電源開關(guān)為一雙向?qū)ㄩ_關(guān)，當(dāng)?shù)?二電源開關(guān)正向?qū)〞r，電源提供電流為電池充電；當(dāng)?shù)诙娫撮_關(guān)反向?qū)〞r，電池向系 統(tǒng)負載供電；當(dāng)?shù)诙娫撮_關(guān)雙向均不導(dǎo)通時，則第二電源開關(guān)截止。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該方法還包括 偵測電池的充電電流是否瞬間減少至零；并在電池的充電電流瞬間減少至零時，反向?qū)ǖ诙娫撮_關(guān)，利用所述電池為系統(tǒng)負 載供電。
全文摘要
一種電池管理系統(tǒng)，包括電源、系統(tǒng)負載、電池及主控制單元。該電池管理系統(tǒng)還包括一電源轉(zhuǎn)換器，用于根據(jù)該系統(tǒng)負載正常工作所需的工作電流，將該電源的供電電流分成兩部分，一部分為該系統(tǒng)負載提供工作電流，剩余部分為該電池提供充電電流。一第一電源開關(guān)及一第二電源開關(guān)。該主控制單元，用于當(dāng)流經(jīng)該電源轉(zhuǎn)換器的電源所提供的供電電流滿足一預(yù)設(shè)的電流門限值時，打開第一電源開關(guān)及第二電源開關(guān)。其中，該為系統(tǒng)負載提供的工作電流經(jīng)由該第一電源開關(guān)提供給系統(tǒng)負載，該為電池充電提供的充電電流經(jīng)由該第二電源開關(guān)提供至電池。本發(fā)明還提供一種電池管理系統(tǒng)實現(xiàn)充電電流動態(tài)分配的方法。
文檔編號H02J7/00GK101944758SQ20101028925
公開日2011年1月12日 申請日期2010年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月24日
發(fā)明者尹輝, 徐艷, 李永永, 林柏青, 耿艷玲, 霍為 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司