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      用于檢測電池組中電池電壓的檢測電路及電池組的制作方法

      文檔序號:9749472閱讀:404來源:國知局
      用于檢測電池組中電池電壓的檢測電路及電池組的制作方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001 ] 本發(fā)明涉及電池組,更具體地涉及檢測電池組中的電池電壓的技術(shù)。
      【背景技術(shù)】
      [0002]在用電設(shè)備電壓需求較高的情況下,需要將多個單體電池串聯(lián)成電池組以獲得高壓。在電池組放電與充電過程中,由于各單體電池存在容量、內(nèi)阻等性能上的差異,使得在充放電過程中,單體電池的單體容量、內(nèi)阻、電壓、荷電狀態(tài)(SOC)等發(fā)生變化,從而導致個別單體電池出現(xiàn)過充、過放等問題。如果不對這種情況加以干預,將導致電池組整體性能下降甚至過早失效。因此,需要對單體電池的電壓進行監(jiān)控。
      [0003]對電池組中單體電池電壓的監(jiān)控,基本采用兩類策略,一個是軟件監(jiān)測,一個是硬件監(jiān)測。
      [0004]軟件監(jiān)測方案中,應用傳統(tǒng)的硬件電路來檢測高壓測的電壓,并通過特定算法降低誤差。這類方案要求控制單元(MCU)有足夠的資源以實現(xiàn)該特定算法,同時,這類方案對CPU的消耗較大。
      [0005]硬件檢測方案中,使用電壓轉(zhuǎn)換器來調(diào)整要輸入到ADC的電壓,使該電壓在ADC輸入的范圍內(nèi),再通過高精度ADC改善監(jiān)測精度。成本相對高一些。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0006]有鑒于此,本發(fā)明提供用于檢測電池組中電池電壓的檢測電路。所述檢測電路包括壓控電流源,其跨接在所述電池組中電池子組的正極與負極之間,所述電池子組包括一個單體電池或一個以上的單體電池,其中,所述壓控電流源包括:運算放大器,其正相輸入端與所述電池子組的正極通過第一電阻電連接、與所述電池子組的負極通過第二電阻電連接,其反相輸入端通過第三電阻與所述電池子組的正極電連接;開關(guān)器件,其控制端電連接到所述運算放大器的輸出端,其第一端電連接到所述運算放大器的反相輸入端,其第二端通過輸出電阻連接到地,由此所述輸出電阻兩端的電壓表征所述電池子組的電壓。
      [0007]根據(jù)本發(fā)明所述的用于檢測電池組中電池電壓的檢測電路,可選地,所述開關(guān)器件的控制端通過第四電阻電連接到所述運算放大器的輸出端。
      [0008]根據(jù)本發(fā)明所述的用于檢測電池組中電池電壓的檢測電路,可選地,所述開關(guān)器件為達林頓晶體管,所述控制端為所述達林頓晶體管的基極,所述第一端為所述達林頓晶體管的射極,所述第二端為所述達林頓晶體管的集電極。可選地,所述達林頓晶體管由2個PNP的雙極結(jié)型晶體管構(gòu)成。
      [0009]根據(jù)本發(fā)明所述的用于檢測電池組中電池電壓的檢測電路,可選地,所述開關(guān)器件為P溝道金屬一氧化層半導體場效應晶體管,所述控制端為所述P溝道金屬一氧化層半導體場效應晶體管的柵極,所述第一端為所述P溝道金屬一氧化層半導體場效應晶體管的源極,所述第二端為所述P溝道金屬一氧化層半導體場效應晶體管的漏極。
      [0010]根據(jù)本發(fā)明所述的用于檢測電池組中電池電壓的檢測電路,可選地,所述開關(guān)器件包括第一 PNP的雙極結(jié)型晶體管與第二 PNP的雙極結(jié)型晶體管,所述控制端為所述第一PNP的雙極結(jié)型晶體管的基極,所述第一PNP的雙極結(jié)型晶體管的射極與所述第二PNP的雙極結(jié)型晶體管的基極電連接,所述第一端為所述第二 PNP的雙極結(jié)型晶體管的射極,所述第一 PNP的雙極結(jié)型晶體管的集電極與所述第二 PNP的雙極結(jié)型晶體管的集電極電連接從而構(gòu)成所述開關(guān)器件的所述第二端。
      [0011]根據(jù)本發(fā)明所述的用于檢測電池組中電池電壓的檢測電路,可選地,所述開關(guān)器件包括PNP的雙極結(jié)型晶體管與NPN的雙極結(jié)型晶體管,所述控制端為所述PNP的雙極結(jié)型晶體管的基極,所述PNP的雙極結(jié)型晶體管的集電極與所述NPN的雙極結(jié)型晶體管的基極電連接,所述PNP的雙極結(jié)型晶體管的射極與所述NPN的雙極結(jié)型晶體管的集電極電連接從而構(gòu)成所述開關(guān)器件的第一端,所述第二端為所述NPN的雙極結(jié)型晶體管的射極。
      [0012]本發(fā)明還提供一種電池組,其包括如上所述的用于檢測電池組中電池電壓的檢測電路。
      【附圖說明】
      [0013]圖1是根據(jù)本發(fā)明示例的用于檢測電池組中電池電壓的檢測電路。
      [0014]圖2是圖1所示的示意性電路圖的一個具體示例,其中,檢測電路20的電路構(gòu)成以示例而非限制性方式被示出。
      [0015]圖3是在圖2的基礎(chǔ)上所給出的根據(jù)本發(fā)明的一個具體示例的電路圖示,以說明輸出電阻Rciut兩端的電壓Uci與電池子組兩端的電壓Ubl之間的關(guān)系。
      [0016]圖4到圖6分別是圖1所示的示意性電路圖中開關(guān)器件的示例性的不同實現(xiàn)方式。
      【具體實施方式】
      [0017]現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明的示意性示例,相同的附圖標號表示相同的元件。下文描述的各實施例有助于本領(lǐng)域技術(shù)人員透徹理解本發(fā)明,且意在示例而非限制。圖中各元件、部件、模塊、裝置及設(shè)備本體的圖示不一定按比例繪制,僅示意性表明這些元件、部件、模塊、裝置及設(shè)備本體之間的相對關(guān)系。
      [0018]圖1是示意性電路圖,其中,檢測電路20與被檢測電池子組10電性連接。如圖1所示,檢測電路20跨接在電池子組10的正極與負極之間,以獲得電池子組10兩端的電壓。電池子組10可以僅包括電池組中的一個單體電池,也可以包括電池組中一個以上的單體電池,例如2個、3個等,但是,電池子組10所包括的單體電池的數(shù)目少于電池組中總的單體電池數(shù)目。
      [0019]根據(jù)本發(fā)明的示例,檢測電路20包括壓控電流源,其跨接在電池組中電池子組的正極與負極之間,如上所述,電池子組包括一個單體電池或一個以上的單體電池。壓控電流源包括運算放大器與開關(guān)器件。運算放大器正相輸入端與該電池子組的正極通過第一電阻電連接、與該電池子組的負極通過第二電阻電連接,其反相輸入端通過第三電阻與該電池子組的正極電連接。該開關(guān)器件包括控制該開關(guān)器件通斷的控制端、第一端與第二端,其控制端電連接到該運算放大器的輸出端、第一端電連接到該運算放大器的反相輸入端、第二端通過輸出電阻連接到地、由此,該輸出電阻兩端的電壓表征該電池子組的電壓。
      [0020]圖2是圖1所示的示意性電路圖的一個具體示例,其中,檢測電路20的電路構(gòu)成以示例而非限制性方式被示出。如圖所示,圖1所示的檢測電路20包括運算放大器201與晶體管203。運算放大器201的正相輸入端通過第一電阻R1電性連接到電池子組10的正極、通過第二電阻R2與電池子組10的負極電連接;運算放大器201的反相輸入端通過第三電阻Rs電連接到電池子組10的正極。晶體管203的射極與運算放大器201的反相輸入端電連接;晶體管203的集電極通過輸出電阻Rciut接地,同時,晶體管203的集電極的輸出可傳送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器。運算放大器201的輸出端與晶體管203的基極電連接;根據(jù)本發(fā)明的可選示例,運算放大器201的輸出端可以通過第四電阻Rg與晶體管203的基極電連接,以借由第四電阻Rg限流,從而保護運算放大器201。在本發(fā)明的示例中,晶體管203采用達林頓晶體管,其中,該達林頓晶體管可以由兩個PNP的雙極結(jié)型晶體管構(gòu)成。
      [0021]參考圖3,在初始狀態(tài),運算放大器201的反相輸入端電壓Vs高于其正相輸入端電壓Vf,運算放大器201的輸出端為低,在運算放大器201的輸出端電壓Va比反相輸入端電壓Vs至少小0.6伏的情況下,PNP三極管203導通,由此在第三電阻Rs、PNP三極管203及輸出電阻Rciut中產(chǎn)生電流I。;隨著I。逐漸增大,反相輸入端電壓Vs逐漸降低,當反相輸入端電壓Vs低于正相輸入端電壓Vf時,運算放大器201的輸出為高,Va增大使得PNP三極管203導通電阻增大,I。電流減小。在上述過程中形成負反饋,最終該檢測電路達到穩(wěn)定狀態(tài),穩(wěn)定時電流I。為穩(wěn)定值,而且電流I。與正相輸入端電壓Vf成線性關(guān)系。
      [0022]圖3是在圖2的基礎(chǔ)上所給出的根據(jù)本發(fā)明的一個具體示例的電路圖示,以說明輸出電阻Rciut兩端的電壓Uci與電池子組10兩端的電壓Ubl之間的關(guān)系。在該示例中,運算放大器201采用的是市售LM2904,晶體管203采用的市售BC856BLT1 ;基準電壓是在運算放大器201的正電源端,圖中示意為基準電壓V?f50,基準電壓Vraf的大小為O伏;第一電阻R1與第二電阻R2的電阻大小均為10千歐,第三電阻Rs的電阻大小為75
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