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(gè)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(dǎo)致個(gè)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(yù)，將導(dǎo)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(jìn)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(gè)是軟件監(jiān)測，一個(gè)是硬件監(jiān)測。
[0004]軟件監(jiān)測方案中，應(yīng)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(shí)現(xiàn)該特定算法，同時(shí)，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(fù)極之間，所述電池子組包括一個(gè)單體電池或一個(gè)以上的單體電池，其中，所述壓控電流源包括:運(yùn)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(fù)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(yùn)算放大器的輸出端，其第一端電連接到所述運(yùn)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(yùn)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(dá)林頓晶體管，所述控制端為所述達(dá)林頓晶體管的基極，所述第一端為所述達(dá)林頓晶體管的射極，所述第二端為所述達(dá)林頓晶體管的集電極?？蛇x地，所述達(dá)林頓晶體管由2個(gè)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(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，所述控制端為所述P溝道金屬一氧化層半導(dǎo)體場效應(yīng)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(dǎo)體場效應(yīng)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(dǎo)體場效應(yīng)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(gè)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(gè)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(shí)現(xiàn)方式。
【具體實(shí)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(biāo)號表示相同的元件。下文描述的各實(shí)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(fù)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(gè)單體電池，也可以包括電池組中一個(gè)以上的單體電池，例如2個(gè)、3個(gè)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?cái)?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(fù)極之間，如上所述，電池子組包括一個(gè)單體電池或一個(gè)以上的單體電池。壓控電流源包括運(yùn)算放大器與開關(guān)器件。運(yùn)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(fù)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(yùn)算放大器的輸出端、第一端電連接到該運(yùn)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(gè)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(yùn)算放大器201與晶體管203。運(yùn)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(fù)極電連接；運(yùn)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(yùn)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(shí)，晶體管203的集電極的輸出可傳送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器。運(yùn)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(yùn)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(hù)運(yùn)算放大器201。在本發(fā)明的示例中，晶體管203采用達(dá)林頓晶體管，其中，該達(dá)林頓晶體管可以由兩個(gè)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(yùn)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(yùn)算放大器201的輸出端為低，在運(yùn)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(dǎo)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(dāng)反相輸入端電壓Vs低于正相輸入端電壓Vf時(shí)，運(yùn)算放大器201的輸出為高，Va增大使得PNP三極管203導(dǎo)通電阻增大，I。電流減小。在上述過程中形成負(fù)反饋，最終該檢測電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定時(shí)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(gè)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(yùn)算放大器201采用的是市售LM2904，晶體管203采用的市售BC856BLT1 ;基準(zhǔn)電壓是在運(yùn)算放大器201的正電源端，圖中示意為基準(zhǔn)電壓V?f50，基準(zhǔn)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