控制流經(jīng)分支的分支電流的電流控制電路及電流控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種控制流經(jīng)一分支的分支電流的電流控制電路。所述分支耦接于一第一主開(kāi)關(guān)。所述電流控制電路包含一感測(cè)組件、一第一輔助開(kāi)關(guān)以及一控制單元。所述感測(cè)組件耦接于所述分支，用于感測(cè)所述分支電流以產(chǎn)生一感測(cè)結(jié)果。所述第一輔助開(kāi)關(guān)并聯(lián)耦接于所述第一主開(kāi)關(guān)。所述控制單元耦接于所述感測(cè)組件以及所述第一輔助開(kāi)關(guān)，其中當(dāng)所述第一主開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，所述控制單元產(chǎn)生一第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)至所述第一輔助開(kāi)關(guān)，以及根據(jù)所述感測(cè)結(jié)果來(lái)調(diào)整所述第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的責(zé)任周期，以調(diào)整所述分支電流。本發(fā)明同時(shí)公開(kāi)了一種控制流經(jīng)一分支的分支電流的電流控制方法。
【專利說(shuō)明】控制流經(jīng)分支的分支電流的電流控制電路及電流控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分支電流調(diào)整【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的涉及一種用于控制流經(jīng)耦接于主開(kāi)關(guān)的分支的分支電流的電流控制電路及其相關(guān)的電流控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了提供具有高電能的電池系統(tǒng)，可并聯(lián)多個(gè)電池分支來(lái)組成上述電池系統(tǒng)，其中每一電池分支可包含彼此串接的多個(gè)電池(或電池模塊)。舉例來(lái)說(shuō)，可并聯(lián)10個(gè)電池分支(或電池串)，且每一個(gè)電池分支皆允許66安培的電流通過(guò)，從而可以組成總供應(yīng)/接收電流為660安培的電池系統(tǒng)。然而，當(dāng)總供應(yīng)/接收電流并未平均分配于這10個(gè)電池分支時(shí)，會(huì)損壞電池系統(tǒng)。舉例來(lái)說(shuō)，若其中9個(gè)電池分支的放電電流均為60安培，則剩余的一個(gè)電池分支所流經(jīng)的電流會(huì)是120安培，如此將會(huì)造成這個(gè)電池分支的電芯過(guò)熱，甚至減少電池壽命。
[0003]因此，需要一種創(chuàng)新的電流控制架構(gòu)來(lái)解決上述問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種用于控制流經(jīng)耦接于主開(kāi)關(guān)的分支的分支電流的電流控制電路及其相關(guān)的電流控制方法以解決上述問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種控制流經(jīng)一分支的分支電流的電流控制電路。所述分支耦接于一第一主開(kāi)關(guān)。所述電流控制電路包括一感測(cè)組件、一第一輔助開(kāi)關(guān)以及一控制單元。所述感測(cè)組件耦接于所述分支，用于感測(cè)所述分支電流以產(chǎn)生一感測(cè)結(jié)果。所述第一輔助開(kāi)關(guān)并聯(lián)耦接于所述第一主開(kāi)關(guān)。所述控制單元耦接于所述感測(cè)組件以及所述第一輔助開(kāi)關(guān)，其中當(dāng)所述第一主開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，所述控制單元產(chǎn)生一第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)以控制所述第一輔助開(kāi)關(guān)，并根據(jù)所述感測(cè)結(jié)果調(diào)整所述第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的一責(zé)任周期，以調(diào)整所述分支電流。
[0006]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種用于控制流經(jīng)一分支的分支電流的電流控制方法。所述分支耦接于一第一主開(kāi)關(guān)。所述電流控制方法包括下列步驟:感測(cè)所述分支電流以產(chǎn)生一感測(cè)結(jié)果；將一第一輔助開(kāi)關(guān)并聯(lián)耦接于所述第一主開(kāi)關(guān)；以及當(dāng)所述第一主開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，產(chǎn)生一第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)以控制所述第一輔助開(kāi)關(guān)，以及根據(jù)所述感測(cè)結(jié)果調(diào)整所述第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的責(zé)任周期，以調(diào)整所述分支電流。
[0007]通過(guò)以下的描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發(fā)明的實(shí)施例。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明用于控制流經(jīng)一分支的分支電流的電流控制電路一實(shí)施例的示意圖。
[0009]圖2為圖1所示的多個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)一實(shí)施例的信號(hào)時(shí)序圖。[0010]圖3為本發(fā)明用于控制流經(jīng)一分支的分支電流的電流控制電路另一實(shí)施例的示意圖。
[0011]圖4為圖3所示的多個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)一實(shí)施例的信號(hào)時(shí)序圖。
[0012]圖5為圖3所示的電池系統(tǒng)的等效電路的示意圖。
[0013]圖6為本發(fā)明用于控制流經(jīng)一分支的分支電流的電流控制方法一實(shí)施例的流程圖。
[0014]【符號(hào)說(shuō)明】
[0015]100、300_l、300_2、300_n 分支
[0016]102、302電流控制電路
[0017]104、304 電池系統(tǒng)
[0018]112、312 控制單元
[0019]602、604、606、608、610、612、614 步驟
[0020]B1^ B2> Bm> Bn、B12 > Blm、B21 > B22> B2m> Bnl > Bn2> Bnm 電池單兀
[0021]1、I1、12、In 分支電流
[0022]CA、Cb、Ccai, CCAn、Cdai , CDAn、Ccbi , CCBn、Cdbi , CDBn 開(kāi)關(guān)控制信號(hào)
[0023]DR、DRl、DRn 感測(cè)結(jié)果
[0024]PAK+、PAK—端點(diǎn)
[0025]Vb 電壓
[0026]Rsen、Rsen1、Rsen2、^SENn 感測(cè)組件
[0027]Req, Re(LA、Re(LB、ReqU Req2> Reqn 等效電阻
[0028]Sa、Sca1、SCA2> SCAn、Sda1、SDA2> SDAn 王開(kāi)關(guān)
[0029]SB、Scbi> Scb2> SCBn、Sdbi> Sdb2> SDBn 輔助開(kāi)關(guān)
[0030]f (D) ^f(D1), f (D2)、f(Dn)等效電阻函數(shù)
[0031]D責(zé)任周期
[0032]Raon ' Rbon、Rsca1、Rsca2、RscAn、Rsda1、Rsda2、^SDAn 導(dǎo)通電阻
[0033]Rscb1、Rscb2、RSCBn、Rsdb1、Rsdb2、R5DBn 可變電阻
[0034]Gca1、Gca2、GCAn、Gda1、Gda2、GDAn、Gcb1、Gcb2、GCBn、Gdb1、Gdb2、GDBn 控制立而
[0035]Npn, Np21、Npnl、Nqi1、Nq21、Nftll、ΝΚ11、Ne21、Nsnl、Nsn、Ns21、Nsnl 第一連接端
[0036]Npi2、Np22、Npn2 > Nq12 > Nq22、Nen2 > Ne12 > Ne22、Nsn2 > N512 > Ns22、Nsn2 弟二連接立而
[0037]Dca1、Dca2、DCAn、Dda1、Dda2、DDAn、Dcb1、Dcb2、DCBn、Ddb1、Ddb2、DDBn 體二極管
【具體實(shí)施方式】
[0038]現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中類似的元件標(biāo)號(hào)代表類似的元件。需注意的是，在權(quán)利要求書(shū)及說(shuō)明書(shū)中使用了某些詞匯來(lái)指稱特定的組件。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可理解，制造商可能會(huì)用不同的名詞來(lái)稱呼同一個(gè)組件。本說(shuō)明書(shū)并不以名稱的差異來(lái)作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來(lái)作為區(qū)分的準(zhǔn)則。在通篇說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求書(shū)當(dāng)中所提及的「包括」為一開(kāi)放式的用語(yǔ)，故應(yīng)解釋成「包含但不限定于」。此外，「耦接」一詞在本發(fā)明中指包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表第一裝置可直接電氣連接于第二裝置，或通過(guò)其他裝置或連接手段間接地電氣連接至第二裝置。
[0039]為了平衡電路系統(tǒng)中流經(jīng)多個(gè)分支電路(branch circuit)的多個(gè)分支電流,本發(fā)明所提出的電流控制機(jī)制(current steering mechanism)藉由調(diào)整開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的責(zé)任周期(duty cycle)(例如,運(yùn)用脈沖寬度調(diào)變(pulse-width modulation, PWM)技術(shù))來(lái)調(diào)整分支電路所對(duì)應(yīng)的等效電阻，進(jìn)而調(diào)整/調(diào)節(jié)相對(duì)應(yīng)的分支電流，以達(dá)成平衡電路系統(tǒng)的目的。更具體地說(shuō)，可將一輔助開(kāi)關(guān)并聯(lián)耦接于用來(lái)控制分支電路的導(dǎo)通狀態(tài)的一主開(kāi)關(guān)，并且根據(jù)流經(jīng)分支電路的分支電流來(lái)調(diào)整輔助開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的責(zé)任周期，如此一來(lái)，便可調(diào)整彼此并聯(lián)的主開(kāi)關(guān)與輔助開(kāi)關(guān)的等效電阻。為了進(jìn)一步了解本發(fā)明的技術(shù)特征，以下以將本發(fā)明的技術(shù)方案應(yīng)用于電池系統(tǒng)中為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0040]請(qǐng)參閱第I圖，為本發(fā)明一電池系統(tǒng)中用于控制流經(jīng)一分支的分支電流的電流控制電路(current steering circuit)—實(shí)施例的示意圖。于此實(shí)施例中，電池系統(tǒng)104包含一分支100、一主開(kāi)關(guān)S-A (即第一主開(kāi)關(guān))以及一電流控制電路102,其中電流控制電路102用于控制流經(jīng)分支100的分支電流I。分支100包含有(但不限于)彼此串接的多個(gè)電池單元(battery unit)B1?Bm,其中多個(gè)電池單元B1?Bm中的每一電池單元可以是電池芯(battery cell)(單一電池)、電池區(qū)塊(battery block)(包含彼此并聯(lián)的多個(gè)電池)、電池模塊(battery module)(包含彼此串聯(lián)的多個(gè)電池區(qū)塊)或電池組(battery pack)(包含串聯(lián)與并聯(lián)的多個(gè)電池)。另外，多個(gè)電池單元B1?Bm可自端點(diǎn)PAK + (例如，一高壓側(cè)(high side terminal))與端點(diǎn) PAK —(例如，一低壓側(cè)(low side terminal))來(lái)提供一外接電子裝置(未顯示于第I圖中)所需的電源，或可由端點(diǎn)PAK +與端點(diǎn)PAK —來(lái)接收充電電源。于一設(shè)計(jì)變化中，分支100也可以只包含單一電池單元。
[0041 ] 電流控制電路102包含(但不限于)一感測(cè)組件Rsen (于此實(shí)施例中，感測(cè)組件Rsen為一電阻)，一輔助開(kāi)關(guān)Sb (即第一輔助開(kāi)關(guān))以及一控制單元112。感測(cè)組件Rsen耦接于電池單元Bm與主開(kāi)關(guān)Sa之間，用于感測(cè)分支電流I從而產(chǎn)生一感測(cè)結(jié)果DR。輔助開(kāi)關(guān)Sb與主開(kāi)關(guān)Sa并聯(lián)于感測(cè)組件Rsen與端點(diǎn)PAK —之間。另外，控制單元112耦接于感測(cè)組件Rsen與輔助開(kāi)關(guān)SB，控制單元112可用來(lái)控制主開(kāi)關(guān)Sa與輔助開(kāi)關(guān)Sb的導(dǎo)通狀態(tài)，舉例來(lái)說(shuō)，控制單元112可產(chǎn)生一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Ca以控制主開(kāi)關(guān)Sa的導(dǎo)通狀態(tài)，其中當(dāng)主開(kāi)關(guān)Sa導(dǎo)通時(shí)，控制單元112還可產(chǎn)生一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Cb (即第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào))以控制輔助開(kāi)關(guān)SB，以及根據(jù)感測(cè)結(jié)果DR來(lái)調(diào)整開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Cb的責(zé)任周期，以調(diào)整分支電流I。
[0042]請(qǐng)結(jié)合第I圖來(lái)參閱第2圖，第2圖為第I圖所示的多個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Ca與Cb —實(shí)施例的信號(hào)時(shí)序圖。于此實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Ca可處于一特定準(zhǔn)位(例如，高準(zhǔn)位)以維持主開(kāi)關(guān)Sa的導(dǎo)通，而開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Cb可具有一責(zé)任周期D以控制輔助開(kāi)關(guān)Sb于導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)之間交替切換。在開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Cb的完整信號(hào)周期(full period)(亦SP，單一周期)中，輔助開(kāi)關(guān)Sb的等效電阻RmlB可由等效電阻函數(shù)f (D)來(lái)表示:
[0043]Req B=f (D) =Vb/ ((VB/RB0N) X D) =RB0N/D
[0044]其中電壓Vb為輔助開(kāi)關(guān)Sb在導(dǎo)通期間的跨壓、電阻R_為輔助開(kāi)關(guān)Sb的導(dǎo)通電阻(turn-on resistance),表示式(VB/RBQN) XD則可代表輔助開(kāi)關(guān)Sb在完整信號(hào)周期中的等效電流。
[0045]由上述等效電阻函數(shù)f (D)可知，輔助開(kāi)關(guān)Sb的等效電阻Rrai B會(huì)隨著開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Cb的責(zé)任周期D而改變。另外，在開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Cb的完整信號(hào)周期中，由于主開(kāi)關(guān)Sa維持在導(dǎo)通狀態(tài)(亦即，開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Ca的責(zé)任周期為100%)，因此，主開(kāi)關(guān)Sa的等效電阻ReqA即是主開(kāi)關(guān)Sa的導(dǎo)通電阻Raw。分支100所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通路徑的等效電阻Rrai便可由下式來(lái)表不:
[0046]Req= (Raon X Rbon) /(DX Raon+Rbon)
[0047]由上可知，藉由調(diào)整開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Cb的責(zé)任周期D，便可調(diào)整等效電阻Req,進(jìn)而達(dá)成調(diào)整/調(diào)節(jié)分支電流I的目的。于此實(shí)施例中，控制單元112可接收感測(cè)結(jié)果DR，并根據(jù)感測(cè)結(jié)果DR來(lái)調(diào)整開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Cb的責(zé)任周期D。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)感測(cè)結(jié)果DR指示出分支電流I過(guò)高時(shí)(例如，大于一預(yù)定電流值)，控制單元112便可減少責(zé)任周期D來(lái)增加等效電阻Rrai的電阻值，進(jìn)而降低分支電流I。于另一例子中，當(dāng)感測(cè)結(jié)果DR指示出分支電流I過(guò)低時(shí)(例如，小于一預(yù)定電流值)，控制單元112可增加責(zé)任周期D來(lái)降低等效電阻R^1的電阻值，進(jìn)而增加分支電流I。
[0048]請(qǐng)注意，以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，并不能用來(lái)作為本發(fā)明的限制。舉例來(lái)說(shuō)，第I圖所示的感測(cè)組件Rsen也可以耦接于主開(kāi)關(guān)Sa與端點(diǎn)PAK—之間，而主開(kāi)關(guān)Sa與輔助開(kāi)關(guān)Sb則可直接耦接于分支100 (亦即，耦接于電池Bm與感測(cè)組件Rsen之間)。換言之，只要感測(cè)組件Rsen耦接于分支100以感測(cè)分支電流I，和/或主開(kāi)關(guān)Sa耦接于分支100以選擇性地給分支電流I提供一電流導(dǎo)通路徑，其余適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)變化均是可行的。另外，分支電流I除了自端點(diǎn)PAK+流入(亦即，電池系統(tǒng)104處于充電模式，主開(kāi)關(guān)Sa與輔助開(kāi)關(guān)Sb可視為用來(lái)控制充電操作的充電開(kāi)關(guān))之外，分支電流I也可以自端點(diǎn)PAK+流出(亦即，電池系統(tǒng)104處于放電模式，主開(kāi)關(guān)Sa與輔助開(kāi)關(guān)Sb可視為用來(lái)控制放電操作的放電開(kāi)關(guān))。再者，并聯(lián)于主開(kāi)關(guān)Sa的輔助開(kāi)關(guān)的個(gè)數(shù)不限于一個(gè)，且第2圖所示的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Ca的責(zé)任周期也不限定為100%。只要能藉由調(diào)整責(zé)任周期來(lái)達(dá)成調(diào)節(jié)分支電流的目的，這些設(shè)計(jì)上的變化均隸屬本發(fā)明 的范疇。
[0049]本發(fā)明的技術(shù)方案還可應(yīng)用于具有耦接于多個(gè)主開(kāi)關(guān)的一分支的電路系統(tǒng)。請(qǐng)參閱第3圖，其為本發(fā)明一電池系統(tǒng)中用于控制流經(jīng)一分支的分支電流的電流控制電路另一實(shí)施例的示意圖。于此實(shí)施例中，電池系統(tǒng)304包含多個(gè)分支300_1~300_n、多個(gè)主開(kāi)關(guān)Scai~SCAn、多個(gè)主開(kāi)關(guān)Sdai~SDAn以及一電流控制電路302，其中每一主開(kāi)關(guān)均可由金氧半場(chǎng)效晶體管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,M0SFET)來(lái)實(shí)現(xiàn)，電流控制電路302可用于控制分別流經(jīng)多個(gè)分支300_1~300_n的多個(gè)分支電流Il~In。多個(gè)分支300_1~300_n分別包含彼此串接的多個(gè)電池單元B11~Blm、B21~B2m、…、Bnl~Bnm，其中每一分支的多個(gè)電池單元均可自端點(diǎn)PAK +與端點(diǎn)PAK —來(lái)提供一外接電子裝置(未顯示于第3圖中)所需的電源，或可由端點(diǎn)PAK +與端點(diǎn)PAK —來(lái)接收充電電源。
[0050]由第3圖可知，每一主開(kāi)關(guān)均具有一控制端、一第一連接端以及一第二連接端。更具體地說(shuō)，多個(gè)主開(kāi)關(guān)Squ~Sota具有多個(gè)控制端Gqu~Gota、多個(gè)第一連接端Nm~Npnl以及多個(gè)第二連接端Npi2~Npn2 ;多個(gè)主開(kāi)關(guān)Sdai~SDAn具有多個(gè)控制端Gdai~GDAn、多個(gè)第一連接端Nqii~Nenl以及多個(gè)第二連接端Nq12~Nftl2,其中多個(gè)第一連接端Nqii~Nftll均耦接于端點(diǎn)PAK -，多個(gè)第二連接端Nq12~Nen2分別耦接于多個(gè)第二連接端Npi2~Npn2。另外，多個(gè)主開(kāi)關(guān)Squ~Sota還具有多個(gè)體二極管(body diode) Dcai~Dfflln,多個(gè)主開(kāi)關(guān)Sdai~SDAn還具有多個(gè)體二極管Ddai~DDAn，其中多個(gè)體二極管Dqu~Dmn分別以相反方向來(lái)耦接于多個(gè)體二極管Ddai~DDAn。[0051 ] 電流控制電路302包含(但不限于)多個(gè)感測(cè)組件Rseni~RSENn，多個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Srai~Sffln、多個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Sdbi~SDBln以及一控制單元312。多個(gè)感測(cè)組件Rseni~RSENn分別耦接于多個(gè)電池單元Blm~Bnm (亦即，分別耦接于多個(gè)分支300_1~300_n)，并分別耦接于多個(gè)第一連接端Npil~Npnlt5每一輔助開(kāi)關(guān)均可由金氧半場(chǎng)效晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)，并具有一控制端、一第一連接端以及一第二連接端。更具體地說(shuō)，多個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Scbi~Sran具有多個(gè)控制端Gcbi~Gffln、多個(gè)第一連接端Nkii~Nsnl以及多個(gè)第二連接端Nk12~Nsn2，其中多個(gè)第一連接端Nkii~Nsnl分別耦接于多個(gè)第一連接端Nm~Npnl,以及多個(gè)第二連接端Nk12~NKn2分別耦接于多個(gè)第二連接端Npi2~ΝΡη2。也就是說(shuō)，多個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Srai~Sran分別并聯(lián)耦接于多個(gè)主開(kāi)關(guān)Squ~SeAn。多個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Sdbi~SDBln具有多個(gè)控制端Gdbi~GDBn、多個(gè)第一連接端Nsn~Nsnl以及多個(gè)第二連接端Nsi2~Nsn2，其中多個(gè)第一連接端Nsn~Nsnl分別耦接于多個(gè)第一連接端Nqii~NQnl,以及多個(gè)第二連接端Nsi2~Nsn2分別I禹接于多個(gè)第二連接端Nq12~
12。也就是說(shuō),多個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Sdbi~SDBln分別并聯(lián)稱接于多個(gè)主開(kāi)關(guān)Sdai~SDAn。另外,多個(gè)第二連接端Nsi2~Nsn2分別耦接于第二多個(gè)連接端Nk12~N.。多個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Scbi~Sran還具有多個(gè)體二極管Dcbi~Dran,且多個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Sdbi~SDBln還具有多個(gè)體二極管Ddbi~DDBn，其中多個(gè)體二極管Drai~Dran分別以相反方向來(lái)耦接于多個(gè)體二極管Ddbi~DDBn。
[0052]多個(gè)感測(cè) 組件Rseni~Rsffln可分別用于感測(cè)多個(gè)分支電流Il~In，以產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的多個(gè)感測(cè)結(jié)果DRl~DRn至控制單元312?？刂茊卧?12耦接于多個(gè)感測(cè)組件Rseni~Rsffln、多個(gè)主開(kāi)關(guān)Sau~Sata、多個(gè)主開(kāi)關(guān)Sdai~SDAn、多個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Scbi~Sa3n以及多個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Sdbi~SDBln?？刂茊卧?12可產(chǎn)生多個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Cau~Cq^Cdai~CDAn、Crai~Cffln以及Cdbi~CDBn,以控制多個(gè)主開(kāi)關(guān)Squ~Sata、多個(gè)主開(kāi)關(guān)Sdai~SDAn、多個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Scbi~Scen以及多個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Sdb1~SDBln的導(dǎo)通狀態(tài)。
[0053]請(qǐng)注意，在第3圖所示的電池系統(tǒng)304中，每一分支所對(duì)應(yīng)的感測(cè)組件均可用來(lái)作為第I圖所示的感測(cè)組件Rsen，每一分支所對(duì)應(yīng)的主開(kāi)關(guān)與相對(duì)應(yīng)的輔助開(kāi)關(guān)均可分別用來(lái)作為第I圖所不的主開(kāi)關(guān)Sa與輔助開(kāi)關(guān)SB。更具體地說(shuō),可將多個(gè)主開(kāi)關(guān)Sou~Sota與相對(duì)應(yīng)的多個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Srai~Sran視為多個(gè)充電開(kāi)關(guān)，其可用來(lái)控制電池系統(tǒng)304的充電操作，此外，可將多個(gè)主開(kāi)關(guān)Sdai~SDAn與相對(duì)應(yīng)的多個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Sdbi~SDBln視為多個(gè)放電開(kāi)關(guān)，其可用來(lái)控制電池系統(tǒng)304的放電操作。進(jìn)一步的說(shuō)明如下。
[0054]請(qǐng)結(jié)合第3圖來(lái)參閱第4圖與第5圖。第4圖為第3圖所示的多個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)一實(shí)施例的信號(hào)時(shí)序圖，第5圖為第3圖所示的電池系統(tǒng)304的等效電路一實(shí)施例的示意圖。為求說(shuō)明簡(jiǎn)潔，第4圖僅繪示多個(gè)分支300_1、300_2與300_11相關(guān)的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的信號(hào)時(shí)序，而第5圖僅繪示多個(gè)分支300_1、300_2與300_n相關(guān)的等效電路。于此實(shí)施例中，電池系統(tǒng)304可操作于充電模式，因此，控制單元312可導(dǎo)通多個(gè)充電開(kāi)關(guān)與放電開(kāi)關(guān)，更具體地說(shuō)，多個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Cau~Can與多個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Cdai~CDAn可處于一特定準(zhǔn)位(例如，高準(zhǔn)位)以維持相對(duì)應(yīng)的多個(gè)主開(kāi)關(guān)Sou-Sota (亦即，充電開(kāi)關(guān))與多個(gè)主開(kāi)關(guān)Sdai~SDAn(亦即，放電開(kāi)關(guān))的導(dǎo)通(如第4圖所示)，其中多個(gè)主開(kāi)關(guān)Squ~Sota可分別以多個(gè)導(dǎo)通電阻Rscai~Rsota來(lái)表不，以及多個(gè)主開(kāi)關(guān)Sdai~SDAn可分別以多個(gè)導(dǎo)通電阻Rsdai~RSDAn來(lái)表示(如第5圖所示)。
[0055]另外，控制單元312也可產(chǎn)生多個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Ccbi~Cran與Cdbi~CDBn來(lái)導(dǎo)通多個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Srai~Sran (亦即，充電開(kāi)關(guān))與多個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Sdbi~SDBn (亦即，放電開(kāi)關(guān))，其中在每一分支的主開(kāi)關(guān)(例如，分支300_1的主開(kāi)關(guān)SquSdai)導(dǎo)通時(shí)，控制單元312可根據(jù)相對(duì)應(yīng)的感測(cè)結(jié)果(例如，感測(cè)結(jié)果DRl)來(lái)調(diào)整相對(duì)應(yīng)的輔助開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)(例如，輔助開(kāi)關(guān)Srai/SDB1的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Ccb^Cdbi)的責(zé)任周期，因此，多個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Srai~Sran可分別以多個(gè)可變電阻Rscbi~Rsran來(lái)表不之，而多個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Sdbi~SDBn可分別以多個(gè)可變電阻Rsdbi~RsDBn來(lái)表不之(如第5圖所不)。另外，為求說(shuō)明簡(jiǎn)潔，每一分支所對(duì)應(yīng)的多個(gè)輔助開(kāi)關(guān)的多個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)可具有相同的責(zé)任周期(如第4圖所示)。
[0056]于此實(shí)施例中，假設(shè)分支電流Il與一平均分支電流值(例如，將多個(gè)分支電流Il~In的總和除以多個(gè)分支300_1~300_n的個(gè)數(shù))之間的差距小于一預(yù)定值，因此，感測(cè)結(jié)果DRl指示出分支電流Il大致等于所述平均分支電流值，控制單元312便不會(huì)對(duì)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Crai/CDB的一默認(rèn)責(zé)任周期(亦即，第4圖所示的責(zé)任周期Dl)進(jìn)行調(diào)整。另外，假設(shè)分支電流12大于一第一預(yù)定電流值(例如，所述平均分支電流值加上所述預(yù)定值)，因此，感測(cè)結(jié)果DR2指示出分支電流12過(guò)高，控制單元312便可減少開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Cra2/CDB2的責(zé)任周期(亦即，第4圖所示的責(zé)任周期D2)，以減少分支電流12。再者，假設(shè)分支電流In小于一第二預(yù)定電流值(例如，所述平均分支電流值減去所述預(yù)定值)。因此，感測(cè)結(jié)果DRn指示出分支電流In過(guò)低，控制單元312便可增加開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Cran/CDBn的責(zé)任周期(亦即，第4圖所示的責(zé)任周期Dn)，以增加分支電流In。
[0057]相似地，輔助開(kāi)關(guān)SCB1/SDB1的等效電阻R_、輔助開(kāi)關(guān)SCB2/SDB2的等效電阻Rrai2以及輔助開(kāi)關(guān)SCBn/SDBn的等效電阻Rrain可分別由等效電阻函數(shù)f (D1)、f (D2)與f(Dn)來(lái)表示:
[0058]Reql=f (D1) =R0N/D1=RSCB1=RSDB1,
[0059]Req2=f (D2) =R0N/D2=RSCB2=RSDB2，
[0060]Reqn=f (Dn) =R0N/Dn=RSCBn=RSDBn,
[0061]值得注意的是，為求簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，在此假設(shè)每一輔助開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻均為電阻RON。因此，便可得到每一分支所提供的充電路徑的等效電阻，舉例來(lái)說(shuō)，分支300_1所對(duì)應(yīng)的等效電阻可表示為:
[0062](Rscai X RON)/(DX RSCA1+R0N) + (Rsdai X RON)/(DX RDCAI+RON)
[0063]由上可知，可通過(guò)增加責(zé)任周期(等效電阻值減少)來(lái)增加分支電流，以及可通過(guò)減少責(zé)任周期(等效電阻值增加)來(lái)減少分支電流。
[0064]以上描述僅用于說(shuō)明本發(fā)明，并非用來(lái)作為本發(fā)明的限制。舉例來(lái)說(shuō)，也可以藉由調(diào)整開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Crai與開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Crai的其中之一來(lái)調(diào)整分支300_1所對(duì)應(yīng)的等效電阻。于另一例子中，每一分支所對(duì)應(yīng)的多個(gè)輔助開(kāi)關(guān)的多個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)也可以具有不同的責(zé)任周期。簡(jiǎn)言之，只要是通過(guò)調(diào)整開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的責(zé)任周期來(lái)調(diào)整/調(diào)節(jié)分支電流，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0065]另外，在電池系統(tǒng)304充電飽和(或分支電流到達(dá)一特定電流值)時(shí)，控制單元312可將各分支的充電開(kāi)關(guān)關(guān)斷并維持放電開(kāi)關(guān)導(dǎo)通(例如，準(zhǔn)備放電操作)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解將本發(fā)明所提供的電流控制機(jī)制應(yīng)用于放電模式時(shí)操作細(xì)節(jié)相似于應(yīng)用于充電模式時(shí)的操作細(xì)節(jié)，故關(guān)于放電模式的電流控制機(jī)制的操作細(xì)節(jié)在此不再贅述。
[0066]值得注意的是，由于輔助開(kāi)關(guān)在進(jìn)行切換時(shí)，輔助開(kāi)關(guān)所并聯(lián)的主開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此，輔助開(kāi)關(guān)的切換可視為零電壓切換(zero-voltage switching, ZVS),故而幾乎不會(huì)產(chǎn)生切換損耗。另外，由于責(zé)任周期的調(diào)整可為連續(xù)性的調(diào)整，因此，彼此并聯(lián)的主開(kāi)關(guān)與輔助開(kāi)關(guān)的等效電路可為具有高精度的可變電阻。如此一來(lái)，可對(duì)每一分支電流進(jìn)行微調(diào)，以準(zhǔn)確地平衡電路系統(tǒng)中的分支電流。再者，當(dāng)偵測(cè)出電路系統(tǒng)中一分支出現(xiàn)異常時(shí)(例如，發(fā)生過(guò)電流(overcurrent)情形),本發(fā)明所提供的電流控制機(jī)制可禁用/停用出現(xiàn)異常的分支(或?qū)⑵涮鎿Q之)并持續(xù)監(jiān)控/平衡電路系統(tǒng)中的其他分支。換言之，無(wú)需停用整個(gè)電路系統(tǒng)。
[0067]請(qǐng)參閱第6圖，其為本發(fā)明用于控制流經(jīng)一分支的分支電流的電流控制方法一實(shí)施例的流程圖，其中分支耦接于一主開(kāi)關(guān)。上述方法可應(yīng)用于第I圖所示的電流控制電路102和/或第3圖所示的電流控制電路302，并可簡(jiǎn)單歸納如下。
[0068]步驟602:開(kāi)始。
[0069]步驟604:將一輔助開(kāi)關(guān)并聯(lián)耦接于主開(kāi)關(guān)。
[0070]步驟606:感測(cè)流經(jīng)分支的分支電流以產(chǎn)生一感測(cè)結(jié)果。
[0071]步驟608:根據(jù)感測(cè)結(jié)果來(lái)判斷是否要調(diào)整分支電流，若判斷出需要減少分支電流，執(zhí)行步驟610，若判斷出需要增加分支電流，執(zhí)行步驟612，若不需要調(diào)整分支電流，執(zhí)行步驟614。
[0072]步驟610:減少輔助開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的責(zé)任周期，以減少分支電流。
[0073]步驟612:增加輔助開(kāi)關(guān)之開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的責(zé)任周期，以增加分支電流。
[0074]步驟614:結(jié)束。
[0075]由于本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀第I圖?第5圖的相關(guān)說(shuō)明之后，應(yīng)可清楚的了解第6圖所示的每一步驟的操作細(xì)節(jié)，故進(jìn)一步的說(shuō)明在此便不再贅述。
[0076]綜上所述，本發(fā)明所提供的電流控制機(jī)制具有低切換損耗與模塊化電路的特性，并可準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)中的分支電流，以維持電路系統(tǒng)的電流平衡。
[0077]以上結(jié)合最佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于以上揭示的實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種根據(jù)本發(fā)明的本質(zhì)進(jìn)行的修改、等效組合。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制流經(jīng)一分支的分支電流的電流控制電路，其特征在于，所述分支耦接于一第一主開(kāi)關(guān)，所述電流控制電路包括: 一感測(cè)組件，耦接于所述分支，用于感測(cè)所述分支電流以產(chǎn)生一感測(cè)結(jié)果； 一第一輔助開(kāi)關(guān)，并聯(lián)耦接于所述第一主開(kāi)關(guān)；以及 一控制單元，耦接于所述感測(cè)組件以及所述第一輔助開(kāi)關(guān)，當(dāng)所述第一主開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，所述控制單元產(chǎn)生一第一 開(kāi)關(guān)控制信號(hào)以控制所述第一輔助開(kāi)關(guān)，所述控制單元根據(jù)所述感測(cè)結(jié)果調(diào)整所述第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的責(zé)任周期以調(diào)整所述分支電流。
2.如權(quán)利要求1所述的電流控制電路，其特征在于，當(dāng)所述感測(cè)結(jié)果指示所述分支電流大于一預(yù)定電流值時(shí)，所述控制單元減少所述第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的所述責(zé)任周期。
3.如權(quán)利要求1所述的電流控制電路，其特征在于，當(dāng)所述感測(cè)結(jié)果指示所述分支電流小于一預(yù)定電流值時(shí)，所述控制單元增加所述第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的所述責(zé)任周期。
4.如權(quán)利要求1所述的電流控制電路，其特征在于，所述第一主開(kāi)關(guān)還串聯(lián)耦接于一第二主開(kāi)關(guān)，所述電流控制電路還包括: 一第二輔助開(kāi)關(guān)，并聯(lián)耦接于所述第二主開(kāi)關(guān)； 當(dāng)所述第一主開(kāi)關(guān)以及所述第二主開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，所述控制單元產(chǎn)生一第二開(kāi)關(guān)控制信號(hào)以控制所述第二輔助開(kāi)關(guān)，所述控制單元根據(jù)所述感測(cè)結(jié)果調(diào)整所述第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)和/或所述第二開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的責(zé)任周期以調(diào)整所述分支電流。
5.如權(quán)利要求4所述的電流控制電路，其特征在于，當(dāng)所述感測(cè)結(jié)果指示所述分支電流大于一預(yù)定電流值時(shí)，所述控制單元減少所述第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)和/或所述第二開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的所述責(zé)任周期。
6.如權(quán)利要求4所述的電流控制電路，其特征在于，當(dāng)所述感測(cè)結(jié)果指示所述分支電流小于一預(yù)定電流值時(shí)，所述控制單元增加所述第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)和/或所述第二開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的所述責(zé)任周期。
7.如權(quán)利要求4所述的電流控制電路，其特征在于，所述第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)與所述第二開(kāi)關(guān)控制信號(hào)具有由所述控制單元所設(shè)定的相同的責(zé)任周期。
8.如權(quán)利要求4所述的電流控制電路，其特征在于，所述第一主開(kāi)關(guān)與所述第一輔助開(kāi)關(guān)均為充電開(kāi)關(guān)，所述第二主開(kāi)關(guān)與所述第二輔助開(kāi)關(guān)均為放電開(kāi)關(guān)。
9.如權(quán)利要求1所述的電流控制電路，其特征在于，所述分支包含至少一電池單元。
10.一種用于控制流經(jīng)一分支的分支電流的電流控制方法，其特征在于，所述分支耦接于一第一主開(kāi)關(guān)，所述電流控制方法包括: 感測(cè)所述分支電流以產(chǎn)生一感測(cè)結(jié)果； 將一第一輔助開(kāi)關(guān)并聯(lián)耦接于所述第一主開(kāi)關(guān)； 當(dāng)所述第一主開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，產(chǎn)生一第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)以控制所述第一輔助開(kāi)關(guān)，并根據(jù)所述感測(cè)結(jié)果調(diào)整所述第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的責(zé)任周期以調(diào)整所述分支電流； 當(dāng)所述感測(cè)結(jié)果指示所述分支電流大于一預(yù)定電流值時(shí)，根據(jù)所述感測(cè)結(jié)果調(diào)整所述第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的所述責(zé)任周期的步驟具體為:減少所述第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的所述責(zé)任周期；以及 當(dāng)所述感測(cè)結(jié)果指示所述分支電流小于一預(yù)定電流值時(shí)，根據(jù)所述感測(cè)結(jié)果調(diào)整所述第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的所述責(zé)任周期的步驟具體為:增加所述第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的所述責(zé)任周期。
11.如權(quán)利要求10所述的電流控制方法，其特征在于，所述第一主開(kāi)關(guān)還串聯(lián)耦接于一第二主開(kāi)關(guān)，所述電流控制方法還包括: 將一第二輔助開(kāi)關(guān)并聯(lián)耦接于所述第二主開(kāi)關(guān)； 當(dāng)所述第一主開(kāi)關(guān)以及所述第二主開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，產(chǎn)生一第二開(kāi)關(guān)控制信號(hào)以控制所述第二輔助開(kāi)關(guān)，并根據(jù)所述感測(cè)結(jié)果調(diào)整所述第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)和/或所述第二開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的所述責(zé)任周期以調(diào)整所述分支電流； 當(dāng)所述感測(cè)結(jié)果指示所述分支電流大于一預(yù)定電流值時(shí)，根據(jù)所述感測(cè)結(jié)果調(diào)整所述第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)和/或所述第二開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的所述責(zé)任周期的步驟具體為:減少所述第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)和/或所述第二開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的所述責(zé)任周期；以及 當(dāng)所述感測(cè)結(jié)果指示所述分支電流小于一預(yù)定電流值時(shí)，根據(jù)所述感測(cè)結(jié)果調(diào)整所述第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)和/或所述第二開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的所述責(zé)任周期的步驟具體為:增加所述第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)和 /或所述第二開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的所述責(zé)任周期。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104009515SQ201410069101
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月27日
【發(fā)明者】蔡富生 申請(qǐng)人:蔡富生