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CN108574120A - 电池系统及其管理方法、电池管理模块以及方法 - Google Patents

电池系统及其管理方法、电池管理模块以及方法 Download PDF

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CN108574120A CN201810190649.2A CN201810190649A CN108574120A CN 108574120 A CN108574120 A CN 108574120A CN 201810190649 A CN201810190649 A CN 201810190649A CN 108574120 A CN108574120 A CN 108574120A
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Abstract

本发明公开了一种包括多个电池包的电池系统及其管理方法、电池管理模块以及方法。电池系统中的电池包包括：电池；电压感应电路，用于感应所述电池的电池电压和所述电池包的输入电压；与所述电压感应电路连接的控制电路，用于根据所述电池包相关的属性数据以及根据所述电池电压和所述输入电压的差值调节参考信号的水平；控制开关，用于传输流过所述电池的电池电流；以及与所述控制电路和所述控制开关连接的电流调节电路，用于根据所述参考信号调节所述电池电流。所述电池系统、电池系统管理方法、电池管理模块以及电池管理方法可以缩短预充电过程所需时间，也可以避免电池包之间出现因电池电压差距较大而产生的大电流冲击。

Description

电池系统及其管理方法、电池管理模块以及方法
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种包括多个电池包的电池系统、电池系统的管理方法、电池管理模块以及电池管理方法。
背景技术
图1所示为现有的电池管理模块100的电路示意图。在电池管理模块100中，如果电池102的电池电压在正常工作范围内，则电池管理单元(Battery Management Unit，简称为BMU)104导通充电开关NCHG以传输正常充电电流ICHG对电池102充电。如果所述电池电压低于所述正常工作范围(例如：电池102的电量过低或者已耗尽)，则电池管理单元104将预充电开关PCHG导通以传输预充电电流IPCHG(例如：一种涓流电流)以对电池102充电。与预充电开关PCHG连接的预充电电阻RPCHG其阻值相对比较高，以控制预充电电流IPCHG至相对比较小的值，从而保护电量过低的电池102。
现有的电池管理模块100存在一些缺点。例如，预充电电流IPCHG的值为：IPCHG＝(VPACK+-VBATT)/RPCHG，其中VPACK+表示输入端PACK+上的电压，VBATT表示电池102正极上的电压。因此，随着电池电压的增加，预充电电流IPCHG减小，这将降低预充电速度。而且，当预充电电流IPCHG流过预充电电阻RPCHG时，预充电电阻RPCHG消耗额外的功率。此外，因为预充电电阻RPCHG和预充电开关PCHG均为能够承受输入电压VPACK和电池电压VBATT之间的高电压差的高功耗元件，所以预充电电阻RPCHG和预充电开关PCHG的价格较高，增加了电池管理模块100的成本。预充电电阻RPCHG和预充电开关PCHG还增加了电池管理模块100的印刷电路板的面积。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种电池系统、电池系统的管理方法、电池管理模块以及电池管理方法，用于控制电池电流以缩短预充电过程所需时间，以及避免电池包之间出现因电池电压差距较大而产生的大电流冲击。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种包括多个电池包的电池系统，所述电池系统中的电池包包括：电池；电压感应电路，用于感应所述电池的电池电压和所述电池包的输入电压；与所述电压感应电路连接的控制电路，用于根据所述电池包相关的属性数据以及根据所述电池电压和所述输入电压的差值调节参考信号的水平；控制开关，用于传输流过所述电池的电池电流；以及与所述控制电路和所述控制开关连接的电流调节电路，用于根据所述参考信号调节所述电池电流。
本发明还提供了一种管理包括多个电池包的电池系统的方法，所述方法包括感应所述电池系统的电池包内的电池的电压；感应所述电池包的输入电压；根据所述电池包相关的属性数据以及根据所述电池电压和所述输入电压的差值调节参考信号的水平；根据所述参考信号对控制开关进行控制以调节流经所述控制开关和所述电池的电池电流。
本发明又提供了一种电池管理模块，所述电池管理模块包括：比较电路，用于将指示流经电池和控制开关的电池电流的感应信号和参考信号进行比较以产生比较结果；以及与所述比较电路连接的电流产生电路，用于产生控制电流以对所述控制开关的控制端进行充电或放电，从而调节所述电池电流具有目标平均电流值，其中所述电流产生电路包括：电流源，用于产生预设电流以对所述控制端进行充电；以及与所述电流源连接的电流调节器，用于根据所述比较结果下拉所述预设电流的至少一部分电流以调节所述控制电流。
本发明又提供了一种电池管理方法，所述管理方法包括：将指示流经电池和控制开关的电池电流的感应信号和参考信号进行比较以产生比较结果；以及产生控制电流以对所述控制开关的控制端进行充电或放电，从而调节所述电池电流具有目标平均电流值，其中产生所述控制电流的操作包括：产生预设电流以作为对所述控制端进行充电的所述控制电流；以及根据所述比较结果下拉所述预设电流的至少一部分电流以调节所述控制电流。
本发明提供的电池系统、电池系统的管理方法、电池管理模块以及电池管理方法根据电池包的输入电压和电池包中电池的电压的差值调节电池电流，从而缩短预充电过程所需时间，以及避免电池包之间出现因电池电压差距较大而产生的大电流冲击。
附图说明
以下通过对本发明的一些实施例将结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。
图1所示为现有的电池管理模块的电路示意图。
图2A所示为根据本发明一个实施例的电池管理模块的电路示意图。
图2B所示为根据本发明一个实施例的电池管理模块的电路示意图。
图3A所示为根据本发明一个实施例的图2B中电池管理模块的信号波形图。
图3B所示为根据本发明一个实施例的图2B中电池管理模块的信号波形图。
图4所示为根据本发明一个实施例的电池管理模块的电路示意图。
图5所示为根据本发明一个实施例的电池系统的电路示意图。
图6所示为根据本发明一个实施例的电池管理方法的流程示意图。
图7所示为根据本发明一个实施例的电池管理模块的电路示意图。
图8所示为根据本发明一个实施例的电池管理模块的电路示意图。
图9所示为根据本发明一个实施例的电池管理模块的电路示意图。
图10所示为根据本发明一个实施例的可扩展电池系统的电路示意图。
图11所示为根据本发明一个实施例的电池系统管理方法的流程示意图。
具体实施方式
以下将对本发明的实施例给出详细的参考。尽管本发明通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖后附权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、手续、部件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
根据本发明的实施例，电池管理模块根据电池状态控制一充电开关对电池进行充电。举例说明，如果电池电压在正常工作范围内，则电池管理模块工作在正常充电模式，此时电池管理模块将充电开关完全导通。如果电池电压低于正常工作范围，则电池管理模块工作在预充电电模式，此时电池管理模块交替地导通和断开所述充电开关。在预充电模式，电池管理模块可以随着电池电压的增加而增加流过所述充电开关的预充电电流。因此，与现有的电池管理模块100相比，本发明实施例的电池管理模块可加快预充电过程。此外，由于本发明实施例中的电池管理模块可以省略图1提及的预充电电阻RPCHG和预充电开关PCHG，因此与现有的电池管理模块相比，本发明实施例中的电池管理模块耗能减少，成本降低，并且占用较小的印刷电路板。
图2A所示为根据本发明一个实施例的电池管理模块200的电路示意图。电池管理模块200可以集成在电池包内。在一个是实施例中，电池管理模块200包括电池202(例如：电池202可包括多个单体电池)、控制开关220(例如：充电开关或放电开关)、电流感应元件(例如：包括电阻器RSEN)和电池管理单元(Battery Management Unit，简称为BMU)204。在图2A的例子中，控制开关220(例如：充电开关)可以将来自与输入端PACK+连接的电源(未显示在图中)的电池电流ICHG(例如：预充电电流)传输至电池202对其进行充电。电池管理单元204从感应电阻RSEN接收第一感应信号VSEN(例如：指示电池电流ICHG的电压信号)，接收指示电池202电池电压的VBATT第二感应信号，并且根据第一感应信号和第二感应信号控制控制开关220。
更具体地说，在一个实施例中，电池管理单元204包括比较电路214、电流产生电路238、控制电路212(例如：内置控制逻辑)、电池电压(VBATT)感应电路208和输入电压(VPACK)感应电路210。比较电路214将感应信号VSEN和参考信号222比较以产生比较结果(例如：信号线236以及/或者信号线224上的信号)。电流产出电路238根据所述比较结果产生控制电流ICTL以对控制开关220的控制端GC进行充电或放电，从而调节电池电流ICHG具有目标平均电流值。举例说明，控制开关220包括一种场效应晶体管(例如：一种金属氧化物半导体场效应晶体管)，控制端GC包括所述场效应晶体管的栅极。控制电流ICTL可以对栅极GC进行充电以增加控制开关220的栅极电压VG，并且部分导通开关220，从而增加电池电流ICHG。控制电流ICTL还可以对栅极GC进行放电以减小的栅极电压VG，从而断开控制开关220以禁止/断开电池电流ICHG。因此，可以通过调节控制电流ICTL来调节电池电流ICHG的平均电流值。上述比较结果可提供给电流产生电路238以调节控制电流ICTL，从而调节电池电流ICHG具有目标平均电流值。
此外，在一个实施例中，控制电路212经过感应电阻RSEN、感应电路208和感应电路210监控电池电流ICHG、电池电压VBATT以及输入电压VPACK，并且根据监控所得信息控制所述目标平均电流值。举例说明，电流产生电路238可以在第一时间间隔TON内通过对控制端GC充电使能电池电流ICHG流过电池202，在第二时间间隔TOFF内通过对控制端GC进行放电来禁止/断开电池电流ICHG，并且根据监控所得的电池电流ICHG交替地使能和禁止电池电流ICHG。如果电池电压VBATT增加，或者如果电池电压VBATT和输入电压VPACK+的差值减小，则控制电路212增加第一时间间隔TON与第一时间间隔TON和第二时间间隔TOFF之和TCYC(例如：TCYC＝TON+TOFF)的比例(例如：TON/TCYC)，从而增加所述目标平均电流值。
因此，电池管理模块200进行预充电过程所需的时间(例如：电池电压VBATT从已耗尽时所在电压增加至正常工作电压范围内所需时间)比现有的电池管理模块100所需时间短。此外，在电池管理模块200中可省略图1中提及的预充电电阻RPCHG和预充电开关PCHG。因此，与现有的电池管理模块100相比，电池管理模块200更节能，成本更低，并且占用的印刷电路板更小。
在一个实施例中，电流产生电路238包括电流源206、电荷泵218和电流调节器216。电流源206产生预设电流ISRC以对控制端GC进行充电。在一个实施例中，电流源206可以有任何一种结构，只要电流源206能够提供一预设电流即可。举例说明，电流源206可以包括镜像电流源。再举例说明，电流源206可以包括施加了一预设电压的阻性元件(例如：电阻)。再举例说明，电流源206可以包括施加了预设栅源电压的场效应晶体管。再举例说明，电流源206可以包括施加了预设差分输入电压的运算跨导放大器。在一个实施例中，电荷泵218提供大于电池电压VBATT的供电电压对电流源206进行供电。此外，电流调节器216根据比较电路214的比较结果下拉预设电流ISRC的至少一部分电流以调节控制电流ICTL。举例说明，如果所述比较结果指示电池电流ICHG小于一参考电流水平(例如：所述参考电流水平可由上述参考信号222表示)，则电流调节器216断开，容许预设电流ISRC对控制端GC进行充电。如果所述比较结果指示电池电流ICHG大于所述参考电流水平，则电流调节器216产生下拉电流IBP下拉预设电流ISRC的至少一部分电流。在一个实施例中，如果下拉电流IBP小于预设电流ISRC，则控制电流ICTL对控制端GC进行充电以增加电池电流ICHG。如下拉电流IBP大于预设电流ISRC，则控制电流ICTL对控制端GC进行放电以减小电池电流ICHG。如果下拉电流IBP保持在预设电流ISRC的水平，则控制电流ICTL对控制端GC既不充电也不放电以保持电池电流ICHG不变。因此，电流调节器216可以通过控制下拉电流IBP来调节电池电流ICHG。
图2B所示为根据本发明一个实施例的电流调节器216和比较电路214的电路示意图。以下结合图2A对图2B进行描述。如图2B所述，电流调节器216包括第一开关SW1、第二开关SW2(例如：一种金属氧化物半导体场效应管)、补偿电容230和放电开关234。比较电路214包括比较器214A、放大器214B(例如：一种运算跨导放大器)和参考电压源226和228。在一个实施例中，电池管理模块200'根据感应电阻RSEN的阻值选择地工作在第一模式或者第二模式。举例说明，如果感应电阻RSEN的阻值太小(例如：小于规定的阻值)，则电池管理模块200'工作在第一模式。在第一模式，控制电路212结合比较器214A和开关SW1对电池电流ICHG进行调节。如果感应电阻RSEN的阻值不太小(例如：大于上述规定的阻值)，则电池管理模块200'工作在第二模式。在第二模式，控制电路212结合放大器214B和开关SW2对电池电流ICHG进行调节。
更具体地说，在一个实施例中，在第一模式，电压源226提供第一参考电压VCOC，比较器214A将感应信号VSEN和参考电压VCOC比较以产生比较结果SCOC(例如：一种逻辑信号)。如果感应信号VSEN大于参考电压VCOC，则比较结果SCOC使控制电路212导通开关SW1。在一个实施例中，当开关SW1和SW2均断开时，预设电流ISRC对控制端GC进行充电以增加电池电流ICHG。当开关SW1导通时，开关SW1下拉预设电流ISRC并且对控制端GC进行放电。在本实施例中，控制电路212可以交替得导通和断开开关SW1从而调节电池电流ICHG具有目标平均电流值。
在一个实施例中，在第二模式，电压源228提供第二参考电压VCCR，放大器214B根据感应信号VSEN和参考信号VCCR的差值产生补偿电流ICOM，以对补偿电容230进行充电或者放电，从而控制调节信号SCCR。此外，还可通过导通放电开关234来控制调节信号SCCR。调节信号SCCR包括电容230上的电压，该电压控制开关SW2的栅源电压。例如，如果感应信号VSEN大于参考信号VCCR，则放大器214B输出电流ICOM对补偿电容230进行充电以增加调节信号SCCR。如果感应信号VSEN小于参考信号VCCR，则放大器214B拉入电流ICOM对补偿电容230进行放电以减小调节信号SCCR。如果感应信号VSEN等于参考信号VCCR，则放大器214B对补偿电容230既不充电也不放电以保持调节信号SCCR不变。如果放电开关234导通，则补偿电容230被放电以下拉调节信号SCCR。在一个实施例中，在调节信号SCCR的控制下，开关SW2传输从电流源206流向低电压端(例如：参考地端)的下拉电流ISINK以下拉预设电流ISRC的至少一部分电流。举例说明，如果调节信号SCCR增加，则下拉电流ISINK增加；如果调节信号SCCR减小，则下拉电流ISINK减小；如果调节信号SCCR不变，则下拉电流ISINK不变。此外，如果下拉电流ISINK小于预设电流ISRC，则控制电流ICTL对控制端GC进行充电以增加电池电流ICHG；如果下拉电流ISINK大于预设电流ISRC，则控制电流ICTL对控制端GC进行放电以减小电池电流ICHG。在本实施例中，控制电路212增加或减小调节信号SCCR从而调节电池电流ICHG具有目标平均电流值。
在图2B的举例中，因为电池管理模块200'包括开关SW1和SW2、比较器214A和放大器214B，所以电池管理模块200'可以与包括不同感应电阻的多种电池包兼容。然而，本发明不限于此。在另一个实施例中，电池管理模块可以包括开关和比较器214A，不包括开关SW2和放大器214B。在另一个实施例中，电池管理模块可以包括开关SW2和放大器214B，不包括开关和比较器214A。
图3A所示为根据本发明一个实施例的在上述第一模式下电池电流ICHG的波形图。以下结合图2A和图2B对图3A进行描述。在图3A的举例中，在第一时间间隔TON1，电池电流ICHG在参考信号VCOC所确定的电流范围内(例如：电池电流ICHG小第一参考电流水平ICOC，其中ICOC＝VCOC/RSEN)。因此，开关SW1断开，并且控制电流ICTL对控制开关220的控制端GC进行充电以增加电池电流ICHG。当电池电流ICHG增加至超出上述电流范围时(例如：电池电流ICHG大于或等于参考电流水平ICOC)，比较结果SCOC控制控制电路212导通开关SW1。因此，控制电流ICTL对控制端GC进行放电以断开控制开关220。在第二时间间隔TOFF1，电池电流ICHG减小至(例如：零安培)。因此，电池电流ICHG的平均电流值IAVE由下式给出：IAVE＝0.5ICOC×TON1/TCYC1，其中TCYC1表示电池电流ICHG的周期(例如：时间间隔TON1和TOFF1之和)。
在一个实施例中，控制电路212调节比例TON1/TCYC1从而调节平均电流值IAVE。举例说明，如果电池电压VBATT增加或者如果电池电压VBATT和输入电压VPACK+的差值减小，则控制电路212增加比例TON1/TCYC1(例如：通过减小周期TCYC1的方式)从而增加平均电流值IAVE。在另一个实施例中，控制电路212调节参考电压VCOC从而调节平均电流值IAVE。举例说明，如果电池电压VBATT增加，则控制电路212增加参考电压VCOC以增加平均电流值IAVE。因此，根据本发明实施例的预充电过程所需的时间相比图1中描述的现有的预充电过程所需的时间较短。
在一个实施例中，感应电阻RSEN的阻值可能相对比较小(例如：小于规定的阻值)。有利的是，在上述第一模式下，即使感应电阻RSEN的阻值相对比较小，电池管理模块200'可以相对比较准确地调节电池电流ICHG。这是因为比较结果SCOC是根据感应信号VSEN的峰值电压(例如：表示电池电流ICHG的峰值电流)和参考电压VCOC的比较所产生的，在所述峰值电压足够高的情况下，即使感应电阻RSEN的阻值相对比较小，所述峰值电压可以相对比较准确地控制比较器214A。
图3B所示为根据本发明一个实施例的在上述第二模式下电池电流ICHG的波形图。以下结合图2A和图2B对图3B进行描述。在图3B的举例中，在第一时间间隔TON2，电池电流ICHG在参考信号VCCR所确定的电流范围内(例如：电池电流ICHG小于第二参考电流水平ICCR，其中ICCR＝VCCR/RSEN)。因此，开关SW2断开，并且控制电流ICTL对控制开关220的控制端GC进行充电以增加电池电流ICHG。当电池电流ICHG增加至超出上述电流范围时(例如：电池电流ICHG大于或等于参考电流水平ICCR)，则控制电流ICTL结束对控制端GC的充电。在一个实施例中，当电池电流ICHG增加至电流水平ICCR时(例如：在图3B所示的第三时间间隔TCC期间)，电池管理模块进入稳定状态。在所述稳定状态下，感应信号VSEN基本保持在参考电压VCCR的水平，例如：电池电流ICHG基本保持在电流水平ICCR。举例说明，如果感应信号VSEN大于参考电压VCCR，例如：电池电流ICHG大于电流水平ICCR，则调节信号SCCR增加下拉电流ISINK至大于预设电流ISRC，从而减小感应信号VSEN。如果感应信号VSEN小于参考电压VCCR，例如：电池电流ICHG小于电流水平ICCR，则调节信号SCCR减小下拉电流ISINK至小于预设电流，从而增加感应信号VSEN。因此，在所述稳定状态下，放大器214B将下拉电流ISINK保持在预设电流ISRC的水平，从而将感应信号VSEN保持在参考电压VCCR的水平，例如：将电池电流ICHG保持在电流水平ICCR。在一个实施例中，在第二时间间隔TOFF2，控制电路212通过导通放电开关234的方式断开下拉电流ISINK。
在图3B的举例中，电池电流ICHG的平均电流值IAVE可通过调节第一时间间隔TON2、电池电流ICHG的周期TCYC2以及/或者参考电压VCCR来调节。例如：如果电池电压VBATT增加，则控制电路212可通过增加第一时间间隔TON2、减小周期TCYC2，以及/或者增加参考电压VCCR来增加电池电流ICHG的平均电流值IAVE。因此，根据本发明实施例的预充电过程所需的时间相比图1中描述的现有的预充电过程所需的时间较短。
在一个实施例中，感应电阻RSEN的阻值不太小(例如：大于规定的阻值)，所以即使在电池电流ICHG相对比较小的情况下，感应信号VSEN可以足够大，从而相对比较准确地控制放大器214B。在本实施例中，电池管理模块200'工作在第二模式。在所述第二模式，电池管理模块200'在第一时间间隔TON2期间增加电池电流ICHG，在第三时间间隔TCC期间将电池电流ICHG保持在电流水平ICCR，并且在第二时间间隔TOFF2期间断开电池电流ICHG。在一个实施例中，相比第一模式，在第二模式下的电池管理模块200'更加准确的控制电池电流ICHG的平均电流值IAVE。在一个实施例中，第二模式下的参考电流水平ICCR(例如：ICCR＝VCCR/RSEN)小于第一模式下的参考电流水平ICOC(例如：ICOC＝VCOC/RSEN)。
在上所述举例中，电池管理模块200’根据感应电阻RSEN的阻值选择地工作在第一模式或者第二模式。然而本发明不限于此。在另一个实施例中，电池管理模块200’同时工作在第一模式和第二模式。举例说明，比较器214A和放大器214B并行工作，并且第一参考信号VCOC设置为大于第二参考信号VCCR。在一个实施例中，如果电池电流ICHG缓慢变化，则电池电流ICHG由放大器214B和电容230组成的电路来控制。在另一个实施例中，如果电池电流ICHG变化较快(例如：电池电流ICHG中可能出现瞬间电流、电流脉冲等等)，则由于放大器214B和电容230组成的电路的响应速度较慢，该电路可能无法快速调节电池电流ICHG。在此情况下，电池电流ICHG可以由比较器214A调节。举例说明，如果电池电流ICHG快速增加使得放大器214B无法将电池电流ICHG保持在第二参考电流水平ICCR(例如：由第二参考信号VCCR所确定的电流水平)，则当电池电流ICHG增加至第一参考电流水平ICOC时，比较器214A减小电池电流ICHG。
如上所述，根据本发明的实施例，电池管理模块200'可以通过调节诸如时间间隔TON1、TCYC1、TON2、TCC和/或TCYC2，以及/或者参考电压VCOC和/或VCCR等等可调节参数来调节电池电流ICHG的平均电流值IAVE。此外，根据本发明的实施例，所述可调节参数可以根据控制开关220(例如：充电开关或者放电开关)的性能参数，例如：最高结温(Maximum JunctionTemperature)、结到环境因素(Junction-to-ambient Factor)以及室温下的最大脉冲功率损耗(Maximum Pulse Power Dissipation)来调节。在控制开关220的最高允许温度增加量设置好后，最大允许平均功耗可根据上述性能参数来估算。在一个实施例中，在保证控制开关220的平均功耗小于上述最大允许平均功耗的情况下，可以将第一时间间隔TON1、第二时间间隔TON2、控制开关220的占空比、参考电压VCOC或者参考电压VCCR设置为尽可能地大。
图4所示为根据本发明一个实施例的电池管理模块400的电路示意图。以下结合图2A、图2B、图3A和图3B对图4进行描述。在图4的举例中，电池管理模块400控制放电开关420以控制电池202的放电，对放电开关420的控制方法与图2A、图2B、图3A和图3B相关描述中的对充电开关220的控制方法相似。换句话说，图4中的电池管理单元404、电流源406、控制电路412、比较器414A、放大器414B、电流调节器416、电荷泵418、补偿电容430、放电开关434、第三开关SW3和第四开关SW4的功能分别类似于上述电池管理单元204、电流源206、控制电路212、比较器214A、放大器214B、电流调节器216、电荷泵218、补偿电容230、放电开关234、第一开关SW1和第二开关SW2的功能。
在一个实施例中，放电开关420向连接于端口PACK+和PACK-的负载(未显示在图中)传输来自电池202的放电电流IDSG。电流调节器416结合电流源418，在第一时间间隔TON使能放电电流IDSG以流过电池202，在第二时间间隔TOFF禁止/断开放电电流IDSG。在一个实施例中，控制电路412根据所述负载的状态控制第一时间间隔TON与第一时间间隔TON和第二时间间隔TOFF之和TCYC(例如：TCYC＝TON+TOFF)的比例。在另一个实施例中，控制电路412根据所述负载的状态控制参考电压VDOC和/或控制参考电压V'CCR。
举例说明，电池管理模块400通过产生预放电电流IDSG(例如：相对比较小的放电电流)给端口PACK+和PACK-并且检测端口PACK+和PACK-上的状态，从而检测连接在端口PACK+和PACK-的负载的状态。电池管理模块400对预放电电流IDSG的产生和控制方法类似与上述对预充电电流ICHG的产生和控制方法，并且电池管理模块400通过控制TON、TON/TCYC、VDOC和/或V'CCR等参数至相对比较小来控制预放电电流IDSG至相对比较小的值。在一个实施例中，当预放电电流IDSG流向端口PACK+时，如果端口PACK+和PACK-之间的电压在预设电压范围内，则电池管理模块400判定在端口PACK+和PACK-上连接有负载。如果端口PACK+和PACK-之间的电压低于所述预设电压范围，则电池管理模块400可判定端口PACK+和PACK-之间短路。如果端口PACK+和PACK-之间的电压高于所述预设电压范围，则电池管理模块400可判定端口PACK+和PACK-之间未连接负载。在一个实施例中，电池管理模块400随着负载功耗的减小(或增加)，通过减小(或增加)TON、TON/TCYC、VDOC和/或V'CCR等参数的方式来减小(或增加)预放电电流IDSG。
图5所示为根据本发明一个实施例的包括多个电池包的电池系统的电路示意图。以下结合图2A、图2B、图3A、图3B和图4对图5进行描述。尽管图5的举例中进显示了两个电池包500A和500B，本发明不限于此。在其他的实施例中，电池系统可以包括任意个数的电池包。在一个实施例中，电池管理单元504A和504B包括类似于上述电池管理单元204以及/或者上述电池管理单元404中的电路和功能。电池管理单元504A测量电池502A的电池电压并且从电池包500A的端口PACK+上测量输入电压VPACK。电池管理单元504B测量电池502B的电池电压并且从电池包500B的端口PACK+上测量输入电压VPACK。
在一个实施例中，电池包500A和500B并联，并且其内部电池502A和502B可能具有不同的电池电压。当电池包500A和500B由电源532(例如：充电器)充电时，或者当电池包500A和500B放电给负载供电时，如果电池包500A和500B中的充电开关QCHGA和QCHGB以及放电开关QDSGA和QDSGB均全导通，则电池包500A和500B之间可能有大电流流过，从而损坏电池包500A和500B中的电路。有利的是，电池管理单元504A以及/或者电池管理单元504B可以部分导通开关以产生预充电电流ICHG或者预放电电流IDSG，并且控制电流ICHG或IDSG至相对比较小。因此，电池包500A和500B得到了保护。
在一个实施例中，假设电池系统未连接电源532，在电池系统已经包括了电池包500A或者多个电池包的情况下插入另一个电池包(例如：图5中所示的电池包500B)。如果电池502A的电池电压大于电池502B的电池电压，则电池包500B可以被设置为工作在预充电模式以增加电池502B的电池电压，直至其大致等于电池502A的电池电压。其预充电电流由电池管理单元504B调节和控制。如果电池502A的电池电压小于电池502B的电池电压，则电池包500B可以被设置为工作在预放电模式以减小电池502B的电池电压，直至其大致等于电池502A的电池电压。其预放电电流由电池管理单元504B调节和控制。
在另一实施例中，假设电源532与电池系统连接，在电池系统已经包括了电池包500A或者多个电池包的情况下插入另一个电池包(例如：图5中所示的电池包500B)，并且电源532的电压大于电池502A和电池502B的电池电压。此情况下，电池包500A和电池包500B被设置工作在充电模式。如果电池502A的电压大于电池502B的电压，则电池管理单元504A调节电池502A的充电电流，电池管理单元504B调节502B的充电电流，使得电池502A的充电电流小于502B的充电电流，从而更快的对电池502B进行充电以实现电池502A和502B的平衡。
此外，在另一个实施例中，在电源532为端口PACK+和PACK-供电的充电过程中，如果电池502A的电压大于电池502B的电压，则电池管理单元504B全导通充电开关QCHGB，并且电池管理单元504A部分导通放电开关QDSGA以产生预放电电流。来自电池502A的电流以及来自电源532的电流同时对电池502B进行充电，从而平衡电池502A和502B。再举例说明，在放电过程中，电池包500A和500B对负载供电，如果电池502A的电压大于电池502B的电压，则电池管理单元504A全导通放电开关QDSGA，并且电池管理单元504B部分导通充电开关QCHGB允许来自电池502A的预充电电流对电池502B进行充电，从而平衡电池502A和502B。再举例说明，当电池包500A和500B既没有被电源充电也没有对负载供电时，如果电池502A的电压大于电池502B的电压，则电池管理单元504A部分导通放电开关QDSGA以产生预放电电流，并且电池管理单元504B全导通充电开关QCHGB和放电开关QDSGB允许来自电池502A的预放电电流对电池502B进行充电；或者电池管理单元504A全导通充电开关QCHGA和放电开关QDSGA，并且电池管理单元504B部分导通充电开关QCHGB以允许来自电池502A的预充电电流对电池502B充电。因此，电池502A和502B可以平衡。
图6所示为根据本发明一个实施例的电池管理方法的流程示意图。以下结合图2A、图2B、图3A、图3B、图4和图5对图6进行描述。
在步骤602中，比较电路214将感应信号VSEN和参考信号比较以产生比较结果。所述感应信号VSEN指示流过电池202和控制开关(例如：开关220或410)的电池电流(例如：充电电流ICHG或者放电电流IDSG)。所述参考信号例如包括信号VCOC、VCCR、VDOC、或者V'CCR。所比较结果例如包括信号SCOC、SCCR、SDOC或者S'CCR。
在步骤604，电流产生电路238产生控制电流ICTL对所述控制开关的控制端(例如：栅极GC或栅极GD)进行充电或放电，从而调节电池电流具有目标平均值。
在步骤606中，电流源(例如：206或者406)产生预设电流对所述控制端进行充电。
在步骤608中，电流调节器(例如：216或者416)根据所述比较结果下拉所述预设电流至少一部分电流以调节所述控制电流ICTL。
图7所示为根据本发明一个实施例的电池管理模块700的电路示意图。图7和图2A中标记相同的元件具有相似的功能。电池管理模块700可以被集成在电池包内。
在一个实施例中，电池管理模块700包括电池202、控制开关220(例如：充电开关)、电流感应元件(例如：包括电阻RSEN)以及电池管理单元704。电池管理单元704包括电压感应电路、存储单元702、控制电路712以及电流调节电路。在图7的举例中，如果输入端口PACK+上的输入电压大于电池202的电池电压VBATT，则控制开关220(例如：充电开关)传输从输入端口PACK+流向电池202的电池电流ICHG(例如：预充电电流)。所述电流感应元件提供指示电池电流ICHG的感应信号VSEN。所述电压感应电路包括电池电压感应电路208用于感应电池202的电极(例如：正极)上的电池电压VBATT，以及包括输入电压感应电路210用于感应电池包的供电端(例如：端口PaCK+)上的输入电压VPACK。存储单元702存储与电池包相关的属性数据。所述属性数据可以包括控制开关220的参数，例如：控制开关220的漏源导通电阻RDSON、最大允许直流功耗(Maximum Allowed DC Power)、最大脉冲功率(Maximum Pulse Power)、封装类型以及热阻(Thermal Resistance)。所述属性数据还可以包括电池管理单元704的印刷电路板的参数，例如：印刷电路板的布局属性(Layout Property)和热性能(ThermalPerformance)。存储单元702可以在电池包的内部或者外部实现。如果存储单元702在电池包外部，则控制电路712经过通信接口访问存储单元702中存储的数据。与电池感应电路和存储单元702连接的控制电路712可操作用于根据存储单元702中存储的属性数据和电压感应电路感应到的电池电压VBATT和输入电压VPACK的差值调节参考信号722的水平。参考信号722的水平确定电池电流ICHG的目标水平。所述电流调节电路可操作用于根据所述参考信号控制控制开关220以调节流过控制开关220和电池202的电池电流ICHG。在图7的举例中，所述电流调节电路包括比较电路714和电流产生电路738。
比较电路714可以将感应信号VSEN和参考信号722比较以产生比较结果。电流产生电路738根据比较结果产生控制电流ICTL以对控制开关220的控制端GC进行充电或者放电，从而调节电池电流ICHG具有目标平均电流值。控制开关220包括场效应晶体管(例如：一种金属氧化物半导体场效应晶体管)，控制端GC包括所述场效应晶体管的栅极。控制电流ICTL可以对栅极GC进行充电，增加控制开关220的栅极电压VG以部分导通开关220，从而增加电池电流ICHG。控制电流ICTL也可以对栅极GC进行放电以减小栅极电压VG，从而减小或者断开电池电流ICHG。因此，可通过调节控制电流ICTL来调节电池电流ICHG。上述比较结果可提供给电流产生电路738以调节控制电流ICTL，从而调节电池电流ICHG。
在一个实施例中，电流产生电路738包括电流源206、电荷泵218和电流调节器716。电流源206产生预设电流ISRC对控制端GC进行充电。电荷泵218为电流源206供电。在一个实施例中，控制电路712可以将控制端GC连接至电荷泵218提供的供给电压使控制开关220全导通，或者将控制端GC连接至电流源206使控制开关220部分导通。在控制开关220部分导通的情况下(例如：工作在线性区)，电流调节器716根据比较电路714产生的比较结果下拉预设电流ISRC的至少一部分电流以调节控制电流ICTL。在一个实施例中，如果电池电流ICHG减小至低于一阈值，则控制电路712将控制开关220全导通。
图8所示为根据本发明一个实施例的电流调节器716和比较电路714的电路示意图。图8和图2B中标记相同的元件具有相似的功能。如图8所示，电流调节器716包括开关SW2(例如：一种金属氧化物半导体场效应晶体管)、补偿电容230和放电开关234。比较电路714包括放大器214B和参考电压源228。电压源228在控制电路712的控制下提供参考信号VCCR，并且放大器214B根据感应信号VSEN和参考信号VCCR的差值产生补偿电流ICOM以对补偿电容230进行充电或者放电，从而控制调节信号SCCR。调节信号SCCR也可通过导通放电开关234来控制。调节信号SCCR包括电容230上的电压，该电压控制开关SW2的栅源电压。
控制电路712、电流调节器716和比较电路714调节电池电流ICHG的方法与图2B中描述的电池管理模块200'在第二模式下调节电池电流ICHG的方法类似。控制电路712可以根据上述属性数据和电池电压VBATT和输入电压VPACK的差值调节参考信号VCCR的水平，从而调节电池电流以避免出现大电流冲击。在一个实施例中，控制电路712调节参考信号VCCR使电池电流在上述属性数据确定的安全电流范围做到最大化，从而在缩短平衡所需时间的同时防止电路被损坏。此外，如果电池电压VBATT和输入电压VPACK的差值减小，控制电路712可以增加参考信号VCCR。
类似于图3B的实施例，除了调节参考信号VCCR，电池管理模块800还调节控制开关220导通时的时间间隔TON2和/或控制开关220的占空比以调节电池电流ICHG的平均值。
图9所示为根据本发明一个实施例的电池管理模块900的电路示意图。图9和图4中标记相同的元件具有相似的功能。在图9的举例中，电池管理模块900放电开关420以控制电池202放电。如果端口PACK+上的输入电压小于电池202的电池电压VBATT，则放电开关420传输从电池202流向端口PACK+的电池电流IDSG(例如：预放电电流)。对放电开关420的控制与图8中描述的对充电开关220的控制相似。图9中的电池管理单元904、电流源406、控制电路912、放大器414B、电流调节器916、电荷泵418、补偿电容430、放电开关434和开关SW4的功能分别类似于上述电池管理单元704、电流源206、控制电路712、放大器214B、电流调节器716、电荷泵218、补偿电容230、放电开关234和开关SW2的功能。
图7至图9为根据本发明实施例的举例说明，本发明不限于此。例如，在其他实施例中，电池管理模块可以包括比较电路(例如：包括一种放大器)将指示电池电流的感应信号和指示所述电池电流目标值的参考信号比较以产生比较结果(例如：所述比较结果具体为电压信号)。所述电压信号的水平随着感应信号和参考信号的差值变化而变化。所述控制开关根据所述电压信号被控制工作在线性区。因此，流过所述控制开关的电池电流相应地被调节。
在图7至9的举例中，上述控制开关由连接在电池202正极和电池包的正极端口PACK+之间的N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管来实现。在其他实施例中，上述控制开关可以由连接在电池202负极和电池包的负极端口PACK-之间的N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管来实现。
图10所示为根据本发明一个实施例的可扩展电池系统1000(包括多个电池包)的电路示意图。以下结合图7至图9对图10进行描述。在图10的举例中，仅显示了两个电池包1001A和1001B，但本发明不限于此。在其他实施例中，可扩展电池系统可以包括任意个数的电池包。在一个实施例中，电池管理单元1004A和1004B可以包括电池管理单元704以及/或者电池管理单元904中类似的电路和功能。
在一个实施例中，可扩展电池系统1000可以是储能系统(Energy StorageSystem)、不间断电源(Uninterruptible Power Supply)、或者电动工具的电池系统等等。现有的可扩展电池系统利用双向直流-直流转换器来避免在热插拔电池包时因电池包之间的电压差引起的电池包之间的大电流冲击。然而，双向直流-直流转换器不仅增加成本也减小了可靠性。相比之下，根据本发明实施例的可扩展电池系统1000提供一种低成本和可靠的解决方法调节电池包之间的电流，从而避免出现上述大电流冲击。
假设电池包1001A正在工作，并且其充电开关QCHGA和放电开关QDSGA全导通。为了扩展电池系统1000的总电容量，计划将电池包1001B装入/插入电池系统1000与电池包1001A连接。电池包1001B的充电开关QCHGB和QDSGB初始状态为断开。电池包1001B与电池包1001A连接上后，电池包1001B感应端口PACK+上的输入电压VPACK和电池1002B的电池电压VBATT2。电池包1001B的输入电压VPACK由电池包1001A中电池1002A的电压决定。
如果电池电压VBATT2小于输入电压VPACK，则电池管理单元1004B部分导通充电开关QCHGB并且控制其工作在线性模式。具体地说，电池管理单元1004B中的控制电路基于电池电压VBATT2和输入电压VPACK的差值和与电池包1001B相关的属性数据调节参考信号的水平。所述属性数据预先存储在存储单元。所述参考信号的水平决定从端口PACK+经过充电开关QCHGB流向电池1002B的电池电流的水平。因此，电池1002B由调节好的电流充电。所述控制电路根据上述参考信号控制充电开关QCHGB以调节电池电流。因此，避免了电池包1001A和电池包1001B之间出现大电流冲击，并且电池包1001A和电池包1001B可以平衡。在一个实施例中，如果电池电压VBATT2和输入电压VPACK的差值减小，则所述控制电路增加所述参考信号。如果电池管理单元1004B中的电流感应元件感应到所述电池电流减小至低于一阈值，则表示所述两个电池包已经平衡。此时，电池管理单元1004B可以将电池包1001B的充电开关QCHGB和放电开关QDSGB全导通，以使能电池包1001B正常工作。
如果电池电压VBATT2大于输入电压VPACK，则电池管理单元1004B部分导通放电开关QDSGB，并且控制放电开关QDSGB工作在线性模式。更具体地说，电池管理单元1004B中的控制电路基于电池电压VBATT2和输入电压VPACK的差值和与电池包1001B相关的属性数据调节参考信号的水平。所述属性数据预先存储在存储单元。所述参考信号的水平决定从电池1002B经过放电开关QDSGB流向端口PACK+的电池电流的水平。因此，电池1002B由调节好的电流放电。所述控制电路控制放电开关QDSGB以根据所述参考信号调节电池电流。因此，避免了电池包1001A和电池包1001B之间出现大电流冲击，并且电池包1001A和电池包1001B可以平衡。在一个实施例中，如果电池电压VBATT2和输入电压VPACK的差值减小，则所述控制电路增加所述参考信号。如果电池管理单元1004B中的电流感应元件感应到所述电池电流减小至低于一阈值，则表示所述两个电池包已经平衡。此时，电池管理单元1004B可以将电池包1001B的充电开关QCHGB和放电开关QDSGB全导通，以使能电池包1001B正常工作。
在一个实施例中，可扩展电池系统1000还包括主机控制器1034和系统电源1032(例如：一种充电器)。系统电源1032可以为系统1000和负载1038供电。电池包1001A和1001B、负载1038和主机控制器1034与通信线路1136(例如：一种通信总线)连接。主机控制器1034经过通信线路1136从电池包接收数据，并且经过通信线路1136向电池包发送指令以控制电池包。举例说明，主机控制器1034向电池包发送指令以调节充电电流或放电电流，或者使能/禁止对电池包进行充电或放电。有利的是，对每个电池包的充电和放电可根据每个电池包的属性数据、系统电源1032的供电状态、每个电池包的状态和负载状态来控制，从而使系统1000的操作既安全又有效。
图11所示为根据本发明一个实施例的电池系统管理方法的流程示意图。以下结合图7至图9对图11进行描述。
在步骤1102中，电压感应电路感应电池包中电池202的电池电压VBATT。
在步骤1104中，所述电压感应电路感应所述电池包的输入电压VPACK。
在步骤1106中，控制电路(例如：712或912)根据所述电池包的属性数据以及电池电压VBATT和输入电压VPACK的差值调节参考信号的水平。在另一个实施例中，如果电池系统(例如：可扩展电池系统1000)包括主机控制器(例如：1034)，则所述主机控制器可以重写(Over-write)电池包做出的决策。换句话说，在一个实施例中，所述参考信号的水平可以由所述主机控制器调节，取代之前提及的由电池包的控制电路调节。所述主机控制器可以基于电池包的属性数据、系统电源的状态、负载状态和电池包状态调节参考信号的水平。主机控制器经过通信线路1136(例如：一种通信总线)发送指令给电池包以调节所述参考信号。主机控制器还发送指令电池包以导通或者断开控制开关(例如：充电开关以及/或则放电开关)。
在步骤1108中，电流调节电路根据上述参考信号控制控制开关以调节流过所述控制开关和电池的电池电流。
在此使用之措辞和表达都是用于说明而非限制，使用这些措辞和表达并不将在此图示和描述的特性之任何等同物(或部分等同物)排除在发明范围之外，在权利要求的范围内可能存在各种修改。其它的修改、变体和替换物也可能存在。因此，权利要求旨在涵盖所有此类等同物。

Claims (26)

1.一种包括多个电池包的电池系统，其特征在于，所述电池系统中的电池包包括：
电池；
电压感应电路，用于感应所述电池的电池电压和所述电池包的输入电压；
与所述电压感应电路连接的控制电路，用于根据所述电池包相关的属性数据以及根据所述电池电压和所述输入电压的差值调节参考信号的水平；
控制开关，用于传输流过所述电池的电池电流；以及
与所述控制电路和所述控制开关连接的电流调节电路，用于根据所述参考信号调节所述电池电流。
2.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述控制电路根据来自主机控制器的指令控制所述控制开关。
3.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，如果所述电池电压和所述输入电压的差值减小，则所述控制电路增加所述参考信号的水平。
4.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述电池包进一步包括电流感应元件，所述控制电路通过所述电流感应元件感应所述电池电流，并且如果所述电池电流减小至小于阈值，则所述控制电路将所述控制开关完全导通。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池系统，其特征在于，所述电流调节电路包括：
比较电路，用于将指示所述电池电流的感应信号和所述参考信号进行比较以产生比较结果，其中，所述控制开关由所述比较结果控制。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的电池系统，其特征在于，所述电流调节电路包括：
比较电路，用于将指示所述电池电流的感应信号和所述参考信号进行比较以产生比较结果；以及
与所述比较电路连接的电流产生电路，用于产生控制电流以对所述控制开关的控制端进行充电或放电，从而调节所述电池电流具有目标平均电流值，其中所述电流产生电路包括：
电流源，用于产生预设电流以作为对所述控制端进行充电的所述控制电流；以及
与所述电流源连接的电流调节器，用于根据所述比较结果下拉所述预设电流的至少一部分电流以调节所述控制电流。
7.根据权利要求6所述的电池系统，其特征在于，所述电流调节器包括与所述控制端连接的第一开关，所述第一开关在调节信号的控制下传输下拉电流从而下拉所述预设电流的至少一部分电流，以及所述比较电路包括放大器，所述放大器根据所述感应信号和所述参考信号的差值产生补偿电流以对与所述第一开关连接的补偿电容进行充电或放电，从而控制所述调节信号。
8.根据权利要求7所述的电池系统，其特征在于，所述放大器在所述感应信号小于所述参考信号时减小所述下拉电流，在所述感应信号大于所述参考信号时增加所述下拉电流，并且通过将所述下拉电流保持在所述预设电流的水平而使所述感应信号保持在所述参考信号的水平。
9.一种管理包括多个电池包的电池系统的方法，所述方法包括：
感应所述电池系统的电池包内的电池的电池电压；
感应所述电池包的输入电压；
根据所述电池包相关的属性数据以及根据所述电池电压和所述输入电压的差值调节参考信号的水平；以及
根据所述参考信号对控制开关进行控制以调节流经所述控制开关和所述电池的电池电流。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果所述电池电压和所述输入电压的差值减小，则增加所述参考信号。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
感应所述电池电流；以及
如果所述电池电流减小至小于阈值，则将所述控制开关完全导通。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将指示所述电池电流的感应信号和所述参考信号进行比较以产生比较结果；以及
根据所述比较结果控制所述控制开关。
13.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将指示所述电池电流的感应信号和所述参考信号进行比较以产生比较结果；以及
产生控制电流以对所述控制开关的控制端进行充电或放电，从而调节所述电池电流具有目标平均电流值，其中产生所述控制电流的操作包括：
产生预设电流以作为对所述控制端进行充电的所述控制电流；以及
根据所述比较结果下拉所述预设电流的至少一部分电流以调节所述控制电流。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，根据所述比较结果下拉所述预设电流的至少一部分电流以调节所述控制电流的操作包括：
产生调节信号来控制与所述控制端连接的第一开关，使得所述第一开关传输下拉电流从而下拉所述预设电流的至少一部分电流以调节所述控制电流；以及
根据所述感应信号和所述参考信号的差值产生补偿电流以对与所述第一开关连接的补偿电容进行充电或放电，从而控制所述调节信号。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果所述感应信号小于所述参考信号，则减小所述下拉电流；
如果所述感应信号大于所述参考信号，则增加所述下拉电流；以及
通过将所述下拉电流保持在所述预设电流的水平而使所述感应信号保持在所述参考信号的水平。
16.一种电池管理模块，其特征在于，所述电池管理模块包括：
比较电路，用于将指示流经电池和控制开关的电池电流的感应信号和参考信号进行比较以产生比较结果；以及
与所述比较电路连接的电流产生电路，用于产生控制电流以对所述控制开关的控制端进行充电或放电，从而调节所述电池电流具有目标平均电流值，其中所述电流产生电路包括：
电流源，用于产生预设电流对所述控制端进行充电；以及
与所述电流源连接的电流调节器，用于根据所述比较结果下拉所述预设电流的至少一部分电流以调节所述控制电流。
17.根据权利要求16所述的电池管理模块，其特征在于，所述控制开关包括场效应晶体管，所述控制端包括所述场效应晶体管的栅极，所述控制电流对所述栅极进行充电以增加所述场效应管的栅极电压，从而增加所述电池电流。
18.根据权利要求16所述的电池管理模块，其特征在于，所述电流调节器包括与所述控制端连接的第一开关，当所述第一开关导通时，所述第一开关下拉所述预设电流并对所述控制端进行放电，其特征还在于，如果所述感应信号大于所述参考信号，则所述比较电路导通所述第一开关。
19.根据权利要求16所述的电池管理模块，其特征在于，所述电流调节器包括与所述控制端连接的第二开关，所述第二开关在调节信号的控制下传输下拉电流从而下拉所述预设电流的至少一部分电流，以及所述比较电路包括放大器，所述放大器根据所述感应信号和所述参考信号的差值产生补偿电流以对与所述第二开关连接的补偿电容进行充电或放电，从而控制所述调节信号。
20.根据权利要求19所述的电池管理模块，其特征在于，所述放大器在所述感应信号小于所述参考信号时减小所述下拉电流，在所述感应信号大于所述参考信号时增加所述下拉电流，并且通过将所述下拉电流保持在所述预设电流的水平使所述感应信号保持在所述参考信号的水平。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的电池管理模块，其特征在于，所述电流产生电路在第一时间间隔内通过对所述控制端进行充电来使能所述电池电流流过所述电池，并且在第二时间间隔内通过对所述控制端进行放电来禁止所述电池电流，其特征还在于，所述电流产生电路交替地使能和禁止所述电池电流。
22.根据权利要求21所述的电池管理模块，其特征在于，所述控制开关包括充电开关，所述充电开关传输来自电源的充电电流以对所述电池进行充电，以及所述电池管理模块还包括控制电路，如果所述电池的电压增加，则所述控制电路增加所述第一时间间隔与所述第一时间间隔和所述第二时间间隔之和的比例。
23.根据权利要求21所述的电池管理模块，其特征在于，所述控制开关包括放电开关，所述放电开关传输来自所述电池的放电电流以对负载供电，以及所述电池管理模块还包括控制电路，所述控制电路根据所述负载的状态控制所述第一时间间隔与所述第一时间间隔和所述第二时间间隔之和的比例。
24.根据权利要求16至20中任一项所述的电池管理模块，其特征在于，如果所述电池电流在基于所述参考信号而确定的范围内，则所述控制电路对所述控制端进行充电，如果所述电池电流超出所述范围，则所述控制电路结束对所述控制端进行充电，以及所述电池管理模块还包括控制电路，所述控制电路调节所述参考信号从而调节所述目标平均电流值。
25.根据权利要求24所述的电池管理模块，其特征在于，如果所述电池的电压增加，则所述控制电路增加所述参考信号以增加所述目标平均电流值。
26.一种电池管理方法，其特征在于，所述管理方法包括：
将指示流经电池和控制开关的电池电流的感应信号和参考信号进行比较以产生比较结果；以及
产生控制电流以对所述控制开关的控制端进行充电或放电，从而调节所述电池电流具有目标平均电流值，其中产生所述控制电流的操作包括：
产生预设电流对所述控制端进行充电；以及
根据所述比较结果下拉所述预设电流的至少一部分电流以调节所述控制电流。
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