电池状态监测系统和方法与流程

本发明涉及电池管理技术领域，具体地，涉及一种电池状态监测系统和方法。

背景技术：

动力电池的管理系统通过对动力电池的电压、电流和温度等信息的实时监测，监控电池的工作状态，防止和减少出现过流、过充、过放、过热等减少电池使用寿命的风险。

目前，对于动力电池的电流监测来说，主要有以下两种监测方法：

(1)、基于串联电阻的电流监测。这种方法在动力电池的主回路中串联一个电阻，通过对电阻上的压降进行测量，来计算充放电电流。这种方法的缺点是电流测量的精度和准确度取决于电压测量的精度和准确度。一方面，由于电压通常采用模数转换器(adc)测量，因此电压测量的精度取决于adc的精度，而adc的精度是有限的。另一方面，在电动汽车等方面的应用中，存在大功率电机引起的电磁干扰，这会影响电压测量的准确度，进而影响电流测量的准确度。

(2)、基于霍尔传感器的电流监测。这种方法通过霍尔传感器将动力电池的主回路中的电流信号转换为电压信号，然后通过测量电压信号来测量充放电电流。这种方法除存在和基于串联电阻的电流监测一样的缺点外，还有霍尔传感器非线性的缺点。

由于目前的电流监测存在上述缺点，因此在基于测量到的电流测算动力电池的充放电电量时，会进一步影响电量的测量精度和准确度。

总之，目前的电池状态监测技术存在缺陷，使得电流或电量的测量精度和准确度不够高。因此，需要提供一种新的电池状态监测技术，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。

技术实现要素：

为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种电池状态监测系统和方法。

根据本发明一方面，提供了一种电池状态监测系统。该电池状态监测系统包括：第一引流电阻、电量电流检测电路、以及与至少一个动力电池组一一对应的至少一个分压电阻，其中，至少一个分压电阻中的每个分压电阻用于与对应的动力电池组、对应的负载电阻或充电电源连接在一起形成回路；第一引流电阻的一端连接至少一个分压电阻中的选定分压电阻的、与对应的负载电阻或充电电源连接的一端，第一引流电阻的另一端连接电量电流检测电路的输入端，其中，在电池状态监测系统工作时，选定分压电阻两端的电压和第一引流电阻两端的电压一致；电量电流检测电路用于接收流经第一引流电阻的第一引流信号，对第一引流信号随时间的积分进行测量以获得第一引流信号的积分数据，并基于第一引流信号的积分数据计算与选定分压电阻对应的动力电池组的待测电量和/或待测电流，其中，待测电量为放电电量或充电电量，待测电流为放电电流或充电电流。

示例性地，至少一个分压电阻的数目是一个。

示例性地，至少一个分压电阻的数目是多个，电池状态监测系统还包括：第一多路开关控制电路，第一多路开关控制电路的多个输入端一一对应地连接至少一个分压电阻的、与对应的负载电阻或充电电源连接的一端，第一多路开关控制电路的输出端连接第一引流电阻，其中，第一多路开关控制电路用于切换其内部的连接通路以使选定分压电阻与第一引流电阻连接。

示例性地，电量电流检测电路包括积分电路、比较电路、传输控制电路、负反馈电路和电量电流计算电路，积分电路的输入端连接第一引流电阻和负反馈电路的输出端，积分电路用于接收第一引流信号和来自负反馈电路的反馈信号，对第一引流信号和反馈信号的差进行积分并且输出积分信号；比较电路的一个输入端连接积分电路的输出端并且比较电路的另一输入端接入参考电平，比较电路用于将积分信号与参考电平进行比较并生成比较信号；传输控制电路的输入端连接比较电路的输出端，传输控制电路用于利用时钟信号控制比较信号的传输以输出数字信号，其中，数字信号中的、持续时间等于时钟信号的周期的高电平代表第一逻辑电平，数字信号中的、持续时间等于时钟信号的周期的低电平代表第二逻辑电平；负反馈电路的输入端连接传输控制电路的输出端，负反馈电路用于将数字信号转换为反馈信号并且将反馈信号反馈给积分电路；电量电流计算电路的输入端连接传输控制电路的输出端，电量电流计算电路用于利用数字信号计算第一引流信号的积分数据，并基于第一引流信号的积分数据计算与选定分压电阻对应的动力电池组的待测电量和/或待测电流。

示例性地，积分电路由运算放大器和附加元件构成，第一引流电阻连接运算放大器的反相端，运算放大器的同相端和选定分压电阻用于连接与选定分压电阻对应的动力电池组的负极。

示例性地，电量电流检测电路通过以下方式计算与选定分压电阻对应的动力电池组的待测电流：基于第一引流信号的积分数据、选定分压电阻的电阻值和第一引流电阻的电阻值，计算与选定分压电阻对应的动力电池组的待测电量，并基于与选定分压电阻对应的动力电池组的待测电量，计算与选定分压电阻对应的动力电池组的待测电流；或者基于第一引流信号的积分数据计算流经第一引流电阻的电流，并基于选定分压电阻的电阻值、第一引流电阻的电阻值以及流经第一引流电阻的电流，计算与选定分压电阻对应的动力电池组的待测电流。

示例性地，电量电流检测电路通过以下方式计算与选定分压电阻对应的动力电池组的待测电量：基于第一引流信号的积分数据、选定分压电阻的电阻值和第一引流电阻的电阻值，计算与选定分压电阻对应的动力电池组的待测电量。

示例性地，电池状态监测系统还包括第二引流电阻和电压检测电路，其中，第二引流电阻的一端用于连接至少一个动力电池组中的选定动力电池组的一端，第二引流电阻的另一端连接电压检测电路的输入端，其中，在电池状态监测系统工作时，第二引流电阻两端的电压和选定动力电池组的输出电压一致；电压检测电路用于接收流经第二引流电阻的第二引流信号，对第二引流信号随时间的积分进行测量以获得第二引流信号的积分数据，并基于第二引流信号的积分数据计算选定动力电池组的输出电压。

示例性地，至少一个分压电阻的数目是多个，电池状态监测系统还包括：第二多路开关控制电路，第二多路开关控制电路的多个输入端一一对应地连接至少一个动力电池组，第二多路开关控制电路的输出端连接第二引流电阻，其中，第二多路开关控制电路用于切换其内部的连接通路以使选定动力电池组与第二引流电阻连接。

示例性地，至少一个分压电阻的数目是多个，电池状态监测系统还包括：第三多路开关控制电路，第三多路开关控制电路的第一组输入端一一对应地连接至少一个分压电阻的、与对应的负载电阻或充电电源连接的一端，第三多路开关控制电路的第二组输入端一一对应地连接至少一个动力电池组，第三多路开关控制电路的两个输出端分别连接第一引流电阻和第二引流电阻，其中，第三多路开关控制电路用于切换其内部的连接通路以使选定分压电阻与第一引流电阻连接以及使选定动力电池组与第二引流电阻连接。

示例性地，电压检测电路包括积分电路、比较电路、传输控制电路、负反馈电路和电压计算电路，积分电路的输入端连接第二引流电阻和负反馈电路的输出端，积分电路用于接收第二引流信号和来自负反馈电路的反馈信号，对第二引流信号和反馈信号的差进行积分并且输出积分信号；比较电路的一个输入端连接积分电路的输出端并且比较电路的另一输入端接入参考电平，比较电路用于将积分信号与参考电平进行比较并生成比较信号；传输控制电路的输入端连接比较电路的输出端，传输控制电路用于利用时钟信号控制比较信号的传输以输出数字信号，其中，数字信号中的、持续时间等于时钟信号的周期的高电平代表第一逻辑电平，数字信号中的、持续时间等于时钟信号的周期的低电平代表第二逻辑电平；负反馈电路的输入端连接传输控制电路的输出端，负反馈电路用于将数字信号转换为反馈信号并且将反馈信号反馈给积分电路；电压计算电路的输入端连接传输控制电路的输出端，电压计算电路用于利用数字信号计算第二引流信号的积分数据，并基于第二引流信号的积分数据计算选定动力电池组的输出电压。

示例性地，积分电路由运算放大器和附加元件构成，第二引流电阻连接运算放大器的反相端并用于连接选定动力电池组的正极，运算放大器的同相端用于连接选定动力电池组的负极。

示例性地，电压检测电路通过以下方式计算选定动力电池组的输出电压：基于第二引流信号的积分数据计算流经第二引流电阻的电流，并基于第二引流电阻的电阻值以及流经第二引流电阻的电流计算选定动力电池组的输出电压。

示例性地，电池状态监测系统还包括剩余电量计算电路，剩余电量计算电路连接电量电流检测电路，剩余电量计算电路用于根据与选定分压电阻对应的动力电池组在初始时刻的初始剩余电量和在初始时刻至当前时刻的时段内的待测电量，计算与选定分压电阻对应的动力电池组在当前时刻的当前剩余电量。

示例性地，选定动力电池组为与选定分压电阻对应的动力电池组，输出电压为开路电压，剩余电量计算电路与电压检测电路连接，剩余电量计算电路还用于：根据与选定分压电阻对应的动力电池组在初始时刻的开路电压，计算初始剩余电量；且/或根据与选定分压电阻对应的动力电池组在当前时刻的开路电压，计算与选定分压电阻对应的动力电池组的待校准剩余电量，并利用待校准剩余电量来校准当前剩余电量。

根据本发明一方面，提供了一种电池状态监测方法，包括：利用上述电池状态监测系统测量至少一个动力电池组中的任一动力电池组的待测电量和/或待测电流。

示例性地，电池状态监测方法还包括：对于至少一个动力电池组中的任一动力电池组，根据该动力电池组在初始时刻的初始剩余电量和该动力电池组在初始时刻至当前时刻的时段内的待测电量，计算该动力电池组在当前时刻的当前剩余电量。

示例性地，电池状态监测方法还包括：对于至少一个动力电池组中的任一动力电池组，测量该动力电池组在初始时刻的开路电压；以及根据在初始时刻的开路电压计算该动力电池组的初始剩余电量；且/或对于至少一个动力电池组中的任一动力电池组，测量该动力电池组在当前时刻的开路电压；根据在当前时刻的开路电压计算该动力电池组的待校准剩余电量；以及利用待校准剩余电量来校准该动力电池组的当前剩余电量。

根据本发明一方面，提供了一种电池状态监测系统，包括引流电阻和电压检测电路，其中，引流电阻的一端用于连接至少一个动力电池组中的选定动力电池组的一端，引流电阻的另一端连接电压检测电路的输入端，其中，在电池状态监测系统工作时，引流电阻两端的电压和选定动力电池组的输出电压一致；电压检测电路用于接收流经引流电阻的引流信号，对引流信号随时间的积分进行测量以获得引流信号的积分数据，并基于引流信号的积分数据计算选定动力电池组的输出电压。

示例性地，至少一个动力电池组的数目是一个。

示例性地，至少一个动力电池组的数目是多个，电池状态监测系统还包括：多路开关控制电路，多路开关控制电路的多个输入端一一对应地连接至少一个动力电池组，多路开关控制电路的输出端连接引流电阻，其中，多路开关控制电路用于切换其内部的连接通路以使选定动力电池组与引流电阻连接。

示例性地，电压检测电路包括积分电路、比较电路、传输控制电路、负反馈电路和电压计算电路，积分电路的输入端连接引流电阻和负反馈电路的输出端，积分电路用于接收引流信号和来自负反馈电路的反馈信号，对引流信号和反馈信号的差进行积分并且输出积分信号；比较电路的一个输入端连接积分电路的输出端并且比较电路的另一输入端接入参考电平，比较电路用于将积分信号与参考电平进行比较并生成比较信号；传输控制电路的输入端连接比较电路的输出端，传输控制电路用于利用时钟信号控制比较信号的传输以输出数字信号，其中数字信号中的、持续时间等于时钟信号的周期的高电平代表第一逻辑电平，数字信号中的、持续时间等于时钟信号的周期的低电平代表第二逻辑电平；负反馈电路的输入端连接传输控制电路的输出端，负反馈电路用于将数字信号转换为反馈信号并且将反馈信号反馈给积分电路；电压计算电路的输入端连接传输控制电路的输出端，电压计算电路用于利用数字信号计算引流信号的积分数据，并基于引流信号的积分数据计算选定动力电池组的输出电压。

示例性地，积分电路由运算放大器和附加元件构成，引流电阻连接运算放大器的反相端并用于连接选定动力电池组的正极，运算放大器的同相端用于连接选定动力电池组的负极。

示例性地，电压检测电路通过以下方式计算选定动力电池组的输出电压：基于引流信号的积分数据计算流经引流电阻的电流，并基于引流电阻的电阻值以及流经引流电阻的电流计算选定动力电池组的输出电压。

示例性地，输出电压为开路电压，电池状态监测系统还包括与电压检测电路连接的剩余电量计算电路，剩余电量计算电路用于根据选定动力电池组在任一时刻的开路电压计算选定动力电池组在该时刻的剩余电量。

示例性地，输出电压为开路电压，电池状态监测系统还包括电量监测电路和剩余电量计算电路，剩余电量计算电路与电压检测电路和电量监测电路连接，电量监测电路用于测量选定动力电池组的待测电量，其中，待测电量为放电电量或充电电量；剩余电量计算电路用于根据选定动力电池组在初始时刻的初始剩余电量和在初始时刻至当前时刻的时段内的待测电量，计算选定动力电池组在当前时刻的当前剩余电量；其中，剩余电量计算电路还用于：根据选定动力电池组在初始时刻的开路电压，计算初始剩余电量；且/或根据选定动力电池组在当前时刻的开路电压，计算选定动力电池组的待校准剩余电量，并利用待校准剩余电量来校准当前剩余电量。

根据本发明一方面，提供了一种电池状态监测方法，包括：利用上述电池状态监测系统测量至少一个动力电池组中的任一动力电池组的输出电压。

示例性地，输出电压为开路电压，电池状态监测方法还包括：对于至少一个动力电池组中的任一动力电池组，根据该动力电池组在任一时刻的开路电压，计算该动力电池组在该时刻的剩余电量。

示例性地，输出电压为开路电压，电池状态监测方法还包括：对于至少一个动力电池组中的任一动力电池组，测量该动力电池组在初始时刻至当前时刻的时段内的待测电量，其中，待测电量为放电电量或充电电量；根据该动力电池组在初始时刻的初始剩余电量和该动力电池组在初始时刻至当前时刻的时段内的待测电量，计算该动力电池组在当前时刻的当前剩余电量；其中，电池状态监测方法还包括：对于至少一个动力电池组中的任一动力电池组，根据该动力电池组在初始时刻的开路电压，计算该动力电池组的初始剩余电量；且/或对于至少一个动力电池组中的任一动力电池组，根据该动力电池组在当前时刻的开路电压，计算该动力电池组的待校准剩余电量，并利用待校准剩余电量来校准该动力电池组的当前剩余电量。

根据本发明实施例提供的电池状态监测系统和方法，可以解决传统方法中电流、电量或电压的测量精度和准确度受adc精度及电磁干扰的影响的问题。

在发明内容中引入了一系列简化的概念，这些概念将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1示出根据本发明一个实施例的电池状态监测系统及相关的动力电池组和负载电阻的示意性框图；

图2示出根据本发明另一个实施例的电池状态监测系统及相关的动力电池组和负载电阻的示意性框图；

图3示出根据本发明另一个实施例的电池状态监测系统及相关的动力电池组和负载电阻的示意性框图；

图4示出根据本发明另一个实施例的电池状态监测系统及相关的动力电池组和负载电阻的示意性框图；

图5示出根据本发明一个实施例的电池状态监测系统及相关的动力电池组和负载电阻的示意性电路图；以及

图6示出根据本发明一个实施例的电池状态监测系统及相关的动力电池组和负载电阻的示意性框图。

具体实施方式

在下文的描述中，提供了大量的细节以便能够彻底地理解本发明。然而，本领域技术人员可以了解，如下描述仅涉及本发明的较佳实施例，本发明可以无需一个或多个这样的细节而得以实施。此外，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

根据本发明的一个方面，提供一种电池状态监测系统。下面结合图1-5描述本发明提供的电池状态监测系统。需注意，本文采用的词语“第一”、“第二”、以及“第三”等并不表示顺序，其仅用于区分不同对象的目的。为了简洁，在附图中省略了“第一”等表述，本领域技术人员可以根据各对象的附图标记以及本文关于附图的描述来区分各对象。此外，在各附图中，相同的附图标记代表相同或相似的对象。

图1示出根据本发明一个实施例的电池状态监测系统100及相关的动力电池组和负载电阻的示意性框图。图1所示的实施例是动力电池组连接负载(例如电动汽车的电机控制器)时的电路结构。当动力电池组充电时，需要将图1中的负载电阻替换为充电电源。本领域技术人员可以理解动力电池组充电时的电路结构，不再特意示出。在图1及随后的附图2-5中，除动力电池组和负载电阻以外的电路元件属于电池状态监测系统100。

如图1所示，电池状态监测系统100包括与至少一个动力电池组一一对应的至少一个分压电阻110、第一引流电阻120和电量电流检测电路130。图1中仅示出了一个动力电池组及与其对应的负载电阻和分压电阻110作为示例，本领域技术人员可以根据图1示出的动力电池组、负载电阻和分压电阻110组成的电路结构理解其他动力电池组的相关电路结构。

至少一个分压电阻110中的每个分压电阻110用于与对应的动力电池组、对应的负载电阻或充电电源连接在一起形成回路。第一引流电阻120的一端连接至少一个分压电阻110中的选定分压电阻110的、与对应的负载电阻或充电电源连接的一端，第一引流电阻120的另一端连接电量电流检测电路130的输入端，其中，在电池状态监测系统100工作时，选定分压电阻110两端的电压和第一引流电阻120两端的电压一致。电量电流检测电路130用于接收流经第一引流电阻120的第一引流信号，对第一引流信号随时间的积分进行测量以获得第一引流信号的积分数据，并基于第一引流信号的积分数据计算与选定分压电阻110对应的动力电池组的待测电量和/或待测电流，其中，待测电量为放电电量或充电电量，待测电流为放电电流或充电电流。

可以理解，在与选定分压电阻110对应的动力电池组放电时，待测电量为放电电量，待测电流为放电电流；反之，在与选定分压电阻110对应的动力电池组充电时，待测电量为充电电量，待测电流为充电电流。

具体地，在一个示例中，分压电阻110的第一端可以用于连接动力电池组的第一极(图1中示出为负极)，分压电阻110的第二端可以用于连接负载电阻的第一端或充电电源的第一极，其中，动力电池组的第一极与充电电源的第一极极性相同，动力电池组的第二极(图1中示出为正极)连接负载电阻的第二端或充电电源的第二极。第一引流电阻120的第一端连接分压电阻110的第二端，第一引流电阻120的第二端连接电量电流检测电路130的输入端。

需注意，本文所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。例如，在动力电池组的数目超过一个时，多个动力电池组可以共享第一引流电阻120和电量电流检测电路130。在这种情况下，可以示例性地在多个分压电阻110与第一引流电阻120之间设置多路开关控制电路(将在下文描述)。这样，第一引流电阻120可以经由多路开关控制电路与任一分压电阻110连接。

每个动力电池组分配有一个分压电阻110，动力电池组的数目与分压电阻110的数目相同。对于不同回路中的分压电阻110来说，对应的动力电池组的、与分压电阻110连接的一端的极性可以相同或不同。例如，某些分压电阻110可以与动力电池组的正极连接，另外的分压电阻110则可以与动力电池组的负极连接。比较可取的是，所有分压电阻110均与各自对应的动力电池组的负极连接。

在电池状态监测系统100工作时，第一引流电阻120的、与电量电流检测电路130连接的一端的电位与选定分压电阻110的、与对应的动力电池组连接的一端的电位一致，使得选定分压电阻110和第一引流电阻120能够对与选定分压电阻110对应的动力电池组的放电电流或充电电流进行分流。因此，分压电阻110两端的电压与第一引流电阻120两端的电压一致。示例性地，第一引流电阻120的、与电量电流检测电路130连接的一端的电位(或说电量电流检测电路130的输入端的电位)与动力电池组的负极的电位一致，即为0。需注意，本文所述的“一致”可以是相等或相近，而并非指绝对相等。例如，如果两个电位的差在容许的误差范围内，则可以认为两个电位是一致的。

参见图1，来自负载电阻的电流分别流入分压电阻110和第一引流电阻120。因此，流经分压电阻110的电流与流经第一引流电阻120的电流之和等于动力电池组的放电电流。当动力电池组充电时，存在类似的分流，只是充电电流与放电电流的方向相反。

第一引流电阻120分配到的电流流入电量电流检测电路130。电量电流检测电路130能够测量第一引流信号随时间的积分的大小。在一个示例中，电量电流检测电路130是反馈积分电路。反馈积分电路的电路结构和工作原理将在下文详细描述。

在某时段内第一引流信号随时间的积分相当于在该时段内第一引流电阻120所消耗的电量(或说电荷)。本文所述的第一引流信号的积分数据用于代表第一引流电阻120所消耗的电量。积分数据可以是电量的绝对值，也可以是电量的相对值。

示例性地，电量电流检测电路130可以通过以下方式计算与选定分压电阻110对应的动力电池组的待测电量：基于第一引流信号的积分数据、选定分压电阻的电阻值和第一引流电阻的电阻值，计算与选定分压电阻对应的动力电池组的待测电量。

如上所述，在某时段内第一引流信号随时间的积分相当于在该时段内第一引流电阻120所消耗的电量。由于电量是电流的积分，因此负载电阻所消耗的电量(即动力电池组的放电电量)与第一引流电阻120所消耗的电量之比等于流经负载电阻的电流(即动力电池组的放电电流)与流经第一引流电阻120的电流之比。

流经负载电阻的电流可以通过以下公式计算：

其中，il是流经负载电阻的电流，ip是流经第一引流电阻120的电流(即第一引流信号)，rp是第一引流电阻120的电阻值，rd是分压电阻110的电阻值。

从公式(1)可知，流经负载电阻的电流(即动力电池组的放电电流)与流经第一引流电阻120的电流之比是因此，在相同时段内，负载电阻所消耗的电量(即动力电池组的放电电量)与第一引流电阻120所消耗的电量之比也是

因此，电量电流检测电路130可以将第一引流信号的积分数据乘以比例以求得动力电池组的放电电量。或者，可以根据积分数据进一步计算获得第一引流电阻120所消耗的电量的实际值，并将该实际值乘以比例即可求得动力电池组的放电电量。

在一个示例中，电量电流检测电路130可以通过以下方式计算与选定分压电阻110对应的动力电池组的待测电流：基于第一引流信号的积分数据、选定分压电阻110的电阻值和第一引流电阻120的电阻值，计算与选定分压电阻110对应的动力电池组的待测电量，并基于与选定分压电阻110对应的动力电池组的待测电量，计算与选定分压电阻110对应的动力电池组的待测电流。上文已经描述了动力电池组的放电电量的计算方式，不再赘述。示例性地，进一步对动力电池组的放电电量求导，则可以求得动力电池组的放电电流。

在另一个示例中，电量电流检测电路130可以通过以下方式计算与选定分压电阻110对应的动力电池组的待测电流：基于第一引流信号的积分数据计算流经第一引流电阻120的电流，并基于选定分压电阻110的电阻值、第一引流电阻120的电阻值以及流经第一引流电阻120的电流，计算与选定分压电阻对应的动力电池组的待测电流。对第一引流信号的积分数据或基于该积分数据计算获得的第一引流电阻120所消耗的电量求导，可以获得流经第一引流电阻120的电流。随后，根据公式(1)即可计算获得动力电池组的放电电流。

虽然上文仅描述了动力电池组放电时其放电电量和/或放电电流的计算方式，但是可以理解的是，动力电池组的充电电量和/或充电电流的计算方式与放电电量和/或放电电流的计算方式是类似的。本领域技术人员可以根据上文描述的放电电量和/或放电电流的计算方式理解充电电量和/或充电电流的计算方式，本文不再对此进行赘述。

电压量是最直接的被测量，常见的模数转换芯片多半是针对电压信号的。因此，在目前的电流监测中，通过需要将电流信号转换为电压信号，例如上文所描述的基于串联电阻的电流监测和基于霍尔传感器的电流监测。基于这样的考虑，在目前的电流监测中，需要通过电压信号来间接测量电流的大小，并且需要使用adc来对电压信号进行测量。本发明实施例提供一种完全不同的思路来解决电池的电流、电量(及下文描述的电压)的监测问题。

根据本发明实施例的电池状态监测系统，通过测量第一引流信号(其为模拟电流信号)的积分来确定动力电池组的充放电电量或充放电电流。这种监测方式无需通过电压测量来间接确定电流或电量，更无需采用adc测量电压，因此电流或电量的测量精度不受adc精度的影响。此外，由于电路中的电磁干扰一般是交流电压干扰，电磁干扰不会导致电路中出现净电荷的累积。因此，第一引流信号的积分结果不受电磁干扰的影响，抗干扰能力强。总之，根据本发明实施例的电池状态监测系统，可以解决传统方法中电流或电量的测量精度和准确度受adc精度及电磁干扰的影响的问题。

此外，由于电池状态监测系统的精度和准确度非常高，第一引流电阻只需要从主回路中分流极小的电流(微安级)，因此，分压电阻可以配置得非常小(几个欧姆)，而不需要像传统方法那样采用上千欧姆的电阻(典型值为250千欧姆)，因此用于监测电量和电流的电路的热损耗极低。

在一个实施例中，至少一个分压电阻的数目是一个。对应地，至少一个动力电池组的数目也是一个。也就是说，为每个动力电池组单独配置一个包括第一引流电阻120和电量电流检测电路130的电路(下文称为“电量电流监测电路”)。当整个动力电池系统具有n(n＞1)个动力电池组时，可以对应地配置n个电量电流监测电路。可以理解的是，在至少一个分压电阻的数目是一个的情况下，选定分压电阻就是该分压电阻。根据本实施例，由于每个动力电池组单独测量电流和/或电量，互不干扰，因此可以同时实现针对大量电池动力组的电流和/或电量的测量，测量效率高，测量结果准确。

在另一个实施例中，至少一个分压电阻的数目是多个，即两个或多于两个。对应地，至少一个动力电池组的数目也是多个。根据本实施例，电池状态监测系统100还可以包括：第一多路开关控制电路，第一多路开关控制电路的多个输入端一一对应地连接至少一个分压电阻110的、与对应的负载电阻或充电电源连接的一端，第一多路开关控制电路的输出端连接第一引流电阻120，其中，第一多路开关控制电路用于切换其内部的连接通路以使选定分压电阻110与第一引流电阻120连接。

图2示出根据本发明另一个实施例的电池状态监测系统100及相关的动力电池组和负载电阻的示意性框图。如图2所示，电池状态监测系统100还可以包括第一多路开关控制电路240。第一多路开关控制电路240可以采用任何合适的现有或将来可能实现的多路选择器实现。第一多路开关控制电路240至少具有数目与至少一个分压电阻的数目相等的输入端，其输出端则连接第一引流电阻120。第一多路开关控制电路240可以实现通道的复用，使得多个动力电池组能够共享一个电量电流监测电路。当需要测量某一动力电池组的待测电流和/或待测电量时，第一多路开关控制电路240可以切换其内部的连接通路，以使得与该动力电池组对应的分压电阻110连接到第一引流电阻120。此时与第一引流电阻120连接的分压电阻110即为所述选定分压电阻。

由于多个动力电池组共享电量电流监测电路，因此可以缩小整个电路的体积，提高集成度，节约成本，同时更少的电路器件还有利于降低功耗。

根据本发明实施例，电量电流检测电路130可以包括积分电路、比较电路、传输控制电路、负反馈电路和电量电流计算电路。继续参考图1或2，示出了电量电流检测电路130包括的电路。下面结合图1描述电量电流检测电路130的一种实现。

积分电路131的输入端连接第一引流电阻120和负反馈电路134的输出端，积分电路131用于接收第一引流信号和来自负反馈电路134的反馈信号，对第一引流信号和反馈信号的差进行积分并且输出积分信号。

电量电流检测电路130是包括负反馈环节的电路，反馈信号被输入到积分电路131。同时，积分电路131还接收来自第一引流电阻120的第一引流信号。第一引流信号和反馈信号均为电流信号，它们的流动方向是相反的。例如，如果第一引流信号是从第一引流电阻120流向积分电路131的，则可以将反馈信号设定为从积分电路131流向负反馈电路134。因此，对于积分电路131来说，实际上最终输入的是第一引流信号与反馈信号的差，积分电路131可以对二者的差进行积分。应该注意，图1中示出的箭头方向是信号的传输方向，而不一定是信号的流动方向。积分电路131可以采用模拟积分电路实现，例如通过电阻、电容、运算放大器等元器件组成的电路实现。

比较电路132的一个输入端连接积分电路131的输出端并且比较电路132的另一输入端接入参考电平，比较电路132用于将积分信号与参考电平进行比较并生成比较信号。

例如，当积分信号的电压值大于参考电平时，比较电路132可以输出高电平，当积分信号的电压值等于或小于参考电平时，比较电路132可以输出低电平。因此，比较电路132输出的比较信号中可以存在高电平和低电平两种状态。也就是说，比较电路132输出的比较信号是随时间变化而在高电平和低电平两种状态之间切换的信号。

传输控制电路133的输入端连接比较电路132的输出端，传输控制电路133用于利用时钟信号控制比较信号的传输以输出数字信号，其中，数字信号中的、持续时间等于时钟信号的周期的高电平代表第一逻辑电平，数字信号中的、持续时间等于时钟信号的周期的低电平代表第二逻辑电平。

如上所述，比较信号是随时间变化而在高电平和低电平两种状态之间切换的信号。在该比较信号中，高电平和低电平的持续时间可能是实时变化的，是无法确定的。所以可以通过传输控制电路133对比较信号进行时间上的量化，使得每段连续的高电平或低电平的持续时间都是时钟信号的周期的整数倍。这种时间上的量化相当于模数转换过程中的时间离散化，因此，从功能性上来看，可以将比较电路132和传输控制电路133这二者视作一个1位的adc。在传输控制电路133输出的数字信号中，持续时间等于时钟信号的周期的高电平代表第一逻辑电平，持续时间等于时钟信号的周期的低电平代表第二逻辑电平。在一个示例中，第一逻辑电平可以是逻辑电平“1”，第二逻辑电平可以是逻辑电平“0”，则数字信号是由逻辑电平“1”和“0”组成的序列。假设时钟信号的频率为100hz，即周期为0.01s，则在数字信号中，单个“1”或“0”的持续时间是0.01s。另外，可以理解的是，当多个“1”或多个“0”连续出现时，该多个“1”或多个“0”的持续时间是0.01s的整数倍。示例性地，传输控制电路133可以是寄存器或受时钟信号控制的开关电路等。

负反馈电路134的输入端连接传输控制电路133的输出端，负反馈电路134用于将数字信号转换为反馈信号并且将反馈信号反馈给积分电路131。

负反馈电路134可以包括数模转换器(dac)，用于对数字信号进行数模转换以将其转换为模拟信号。具体地，该dac可以是1位的dac，以将传输控制电路133输出的由“1”和“0”组成的序列转换为模拟信号，例如转换为电压值随时间变化的电压信号。负反馈电路134可以进一步包括电阻。dac经由该电阻连接到积分电路131的输入端。因此，上述电压信号将产生流经该电阻的电流信号，即反馈信号。负反馈电路134也可以简单地由一个电阻实现，传输控制器133所输出的数字信号是一种电压信号，其经过该电阻即可转换为电流信号，即反馈信号。反馈信号与第一引流信号方向相反，其与第一引流信号在积分电路131上的累积作用互相抵消，能够避免积分电路131所输出的积分信号过大，以保持电路稳定。此外，由于反馈信号与第一引流信号在积分电路131上的累积作用正负相消，所以第一引流信号引发的反馈信号的累加值可以视作第一引流信号的累加值。又由于，反馈信号的累加值与数字信号中“1”的个数成正比。因此，可以利用数字信号来计算第一引流信号随时间的积分，获得积分数据。反馈信号的电压值大小可以根据实际需要来确定，本发明不对此进行限制。

电量电流计算电路135的输入端连接传输控制电路133的输出端，电量电流计算电路135用于利用数字信号计算第一引流信号的积分数据，并基于第一引流信号的积分数据计算与选定分压电阻110对应的动力电池组的待测电量和/或待测电流。

电量电流计算电路135通过对数字信号进行某些运算(如求和)，可以计算出或推测出第一引流信号的积分数据，并进而基于该积分数据计算待测电量和/或待测电流。基于积分数据计算待测电量或待测电流的方式可以参考上文的描述，此处不赘述。

如上文所述，与现有技术不同，本申请通过测量第一引流信号的积分(即第一引流电阻120所消耗的电量)来测量充放电电流或充放电电量。为此，本发明提供上述基于反馈积分原理实现的电量电流检测电路来测量第一引流信号的积分的大小。根据本发明实施例提供的电量电流检测电路的电路结构简单，可以不使用或较少使用放大器、adc等有源器件。因此，本发明提供的技术方案所需要的电路资源较少，成本低廉，功耗低，易于在专用集成电路中实现。

可选地，电量电流计算电路135可以包括计数器(未示出)，用于通过对第一逻辑电平进行计数来计算第一引流信号的积分数据。也就是说，可以通过累计数字信号中“1”的个数来计算第一引流信号的积分数据。例如，如果数字信号中包含500个“1”，则可以将第一引流信号的积分数据视作500。当然，可以将计数获得的数值与预先确定的比例相乘，获得第一引流信号的实际积分结果(即第一引流电阻120所消耗的电量的实际值)作为所述积分数据。例如，假设通过实验等先验知识确定计数获得的数值中的每个1代表1mc(毫库)，则500代表500mc，积分数据为500mc。

可选地，电量电流计算电路135可以包括加法器(未示出)，用于通过对第一逻辑电平进行求和来计算第一引流信号的积分数据。也就是说，可以直接将数字信号中的“1”相加，将最后获得的和作为第一引流信号的积分数据。类似地，可以将求和获得的数值与预先确定的比例相乘，获得第一引流信号的实际积分结果作为所述积分数据。具体计算方法可以参考上一实施例，此处不做赘述。通过对第一逻辑电平进行计数或求和来计算积分数据的方法简单快捷，效率高。

根据本发明实施例，电池状态监测系统100还可以包括第二引流电阻和电压检测电路。图3示出根据本发明另一个实施例的电池状态监测系统100及相关的动力电池组和负载电阻的示意性框图。如图3所示，电池状态监测系统100还包括第二引流电阻350和电压检测电路360。

第二引流电阻350的一端用于连接至少一个动力电池组中的选定动力电池组的一端，第二引流电阻350的另一端连接电压检测电路360的输入端，其中，在电池状态监测系统100工作时，第二引流电阻350两端的电压和选定动力电池组的输出电压一致。

电压检测电路360用于接收流经第二引流电阻350的第二引流信号，对第二引流信号随时间的积分进行测量以获得第二引流信号的积分数据，并基于第二引流信号的积分数据计算选定动力电池组的输出电压。

所述选定动力电池组与上述与选定分压电阻110对应的动力电池组可以是同一动力电池组，也可以是不同动力电池组。也就是说，电量电流监测电路所监测的动力电池组可以与包括第二引流电阻350和电压检测电路360的电路(下文称为“电压监测电路”)所监测的动力电池组相同或不同，这可以根据它们所连接的动力电池组回路而定。

通过电路设计使得在电池状态监测系统100工作时，第二引流电阻350两端的电压与动力电池组的输出电压一致。所以，可以通过测量第二引流电阻350两端的电压来确定动力电池组的输出电压。由于第二引流电阻350的电阻值是已知的，因此可以通过测量流经第二引流电阻350的电流(即第二引流信号)来测量其电压。流经第二引流电阻350的电流可以通过与上述测量流经第一引流电阻120的电流类似的方式来测量。

示例性地，电压检测电路360可以通过以下方式计算选定动力电池组的输出电压：基于第二引流信号的积分数据计算流经第二引流电阻的电流，并基于第二引流电阻的电阻值以及流经第二引流电阻的电流计算选定动力电池组的输出电压。

与第一引流信号的积分数据类似地，第二引流信号的积分数据可以代表第二引流电阻350所消耗的电量。在第二引流信号的积分数据为第二引流电阻350所消耗的电量的相对值的情况下，可以根据第二引流信号的积分数据求得第二引流电阻350所消耗的电量的实际值。随后，对第二引流电阻350所消耗的电量求导可以获得流经第二引流电阻350的电流。将流经第二引流电阻350的电流与第二引流电阻350的电阻值相乘，即可获得第二引流电阻350两端的电压，该电压等于选定动力电池组的输出电压。

在目前的动力电池的电压监测中，一般采用adc直接测量动力电池的输出电压。如上文所述，adc的精度是有限的，并且电动汽车等应用中存在大功率电机引起的电磁干扰问题，这些问题会影响电压测量的精度和准确度。根据本发明实施例，通过测量第二引流信号(其为模拟电流信号)的积分来测量第二引流信号的大小，并进而计算第二引流电阻上的电压，以确定动力电池组的输出电压。这种电压监测方式无需采用adc测量电压，因此电压的测量精度不受adc精度的影响。此外，由于电路中的电磁干扰一般是交流电压干扰，电磁干扰不会导致电路中出现净电荷的累积。因此，第二引流信号的积分结果不受电磁干扰的影响，抗干扰能力强。总之，根据本发明实施例的电池状态监测系统，可以解决传统方法中电压的测量精度和准确度受adc精度及电磁干扰的影响的问题。

同样地，由于电池状态监测系统的精度和准确度非常高，第二引流电阻只需要从主回路中分流极小的电流(微安级)。这相对于负载上流过的电流，基本可以忽略不计。因此用于监测电压的电路的热损耗也极低。

在一个实施例中，至少一个分压电阻的数目是一个。对应地，至少一个动力电池组的数目也是一个。也就是说，为每个动力电池组单独配置一个包括第二引流电阻350和电压检测电路360的电压监测电路。当整个动力电池系统具有n(n＞1)个动力电池组时，可以对应地配置n个包括第二引流电阻350和电压检测电路360的电压监测电路。可以理解的是，在至少一个分压电阻的数目是一个的情况下，选定动力电池组就是该分压电阻对应的动力电池组。根据本实施例，由于每个动力电池组单独测量电压，互不干扰，因此可以同时实现针对大量电池动力组的电压的测量，测量效率高，测量结果准确。

在另一个实施例中，至少一个分压电阻的数目是多个，对应地，至少一个动力电池组的数目也是多个。电池状态监测系统100还可以包括：第二多路开关控制电路，第二多路开关控制电路的多个输入端一一对应地连接至少一个动力电池组，第二多路开关控制电路的输出端连接第二引流电阻，其中，第二多路开关控制电路用于切换其内部的连接通路以使选定动力电池组与第二引流电阻连接。

第二多路开关控制电路可以采用任何合适的现有或将来可能实现的多路选择器实现。第二多路开关控制电路至少具有数目与至少一个动力电池组的数目相等的输入端，其输出端则连接第二引流电阻350。第二多路开关控制电路可以实现通道的复用，使得多个动力电池组能够共享一个包括第二引流电阻350和电压检测电路360的电压监测电路。当需要测量某一动力电池组的输出电压时，第二多路开关控制电路可以切换其内部的连接通路，以使得该动力电池组的一端(正极或负极均可)连接到第二引流电阻350。此时与第二引流电阻350连接的动力电池组即为所述选定动力电池组。由于多个动力电池组共享包括第二引流电阻350和电压检测电路360的电压监测电路，因此可以缩小整个电路的体积，提高集成度，节约成本，同时更少的电路器件还有利于降低功耗。

在一个实施例中，第一多路开关控制电路和第二多路开关控制电路是分开的电路，分别用于控制第一引流电阻120和第二引流电阻350与各自需要连接的电路元件的连接。在另一个实施例中，第一多路开关控制电路和第二多路开关控制电路采用同一电路实现，下面描述这样的实施例。

根据本发明实施例，至少一个分压电阻的数目是多个，电池状态监测系统100还可以包括：第三多路开关控制电路，第三多路开关控制电路的第一组输入端一一对应地连接至少一个分压电阻的、与对应的负载电阻或充电电源连接的一端，第三多路开关控制电路的第二组输入端一一对应地连接至少一个动力电池组，第三多路开关控制电路的两个输出端分别连接第一引流电阻和第二引流电阻，其中，第三多路开关控制电路用于切换其内部的连接通路以使选定分压电阻与第一引流电阻连接以及使选定动力电池组与第二引流电阻连接。

图4示出根据本发明另一个实施例的电池状态监测系统100及相关的动力电池组和负载电阻的示意性框图。如图4所示，电池状态监测系统100还包括第三多路开关控制电路470。类似地，第三多路开关控制电路470可以采用任何合适的现有或将来可能实现的多路选择器实现。第三多路开关控制电路470至少具有数目与至少一个分压电阻的数目的两倍相等的输入端，其输出端则连接第一引流电阻120和第二引流电阻350。第三多路开关控制电路470的工作原理与第一多路开关控制电路240和第二多路开关控制电路类似，只是将二者的功能集成在一个电路中实现，可以同时实现对电量电流监测电路的连接以及电压监测电路的连接的控制。

根据本发明实施例，电压检测电路360可以包括积分电路、比较电路、传输控制电路、负反馈电路和电压计算电路。继续参考图3或4，示出了电压检测电路360包括的电路。下面结合图3描述电压检测电路360的实施例。积分电路361的输入端连接第二引流电阻350和负反馈电路364的输出端，积分电路361用于接收第二引流信号和来自负反馈电路364的反馈信号，对第二引流信号和反馈信号的差进行积分并且输出积分信号。比较电路362的一个输入端连接积分电路361的输出端并且比较电路362的另一输入端接入参考电平，比较电路362用于将积分信号与参考电平进行比较并生成比较信号。传输控制电路363的输入端连接比较电路362的输出端，传输控制电路363用于利用时钟信号控制比较信号的传输以输出数字信号，其中，数字信号中的、持续时间等于时钟信号的周期的高电平代表第一逻辑电平，数字信号中的、持续时间等于时钟信号的周期的低电平代表第二逻辑电平。负反馈电路364的输入端连接传输控制电路363的输出端，负反馈电路364用于将数字信号转换为反馈信号并且将反馈信号反馈给积分电路361。电压计算电路365的输入端连接传输控制电路363的输出端，电压计算电路365用于利用数字信号计算第二引流信号的积分数据，并基于第二引流信号的积分数据计算选定动力电池组的输出电压。

电压检测电路360包括的积分电路361、比较电路362、传输控制电路363和负反馈电路364与电量电流检测电路130包括的积分电路131、比较电路132、传输控制电路133和负反馈电路134类似，本领域技术人员可以参考上文关于电量电流检测电路130包括的各电路的描述来理解电压检测电路360包括的各电路的结构及工作原理，不再赘述。电压计算电路365计算第二引流信号的积分数据的方式与电量电流计算电路135计算第一引流信号的积分数据的方式类似，不再赘述。此外，上文已经描述了基于第一引流信号的积分数据计算选定动力电池组的输出电压的方式，可以结合上文的描述理解电压计算电路365的工作方式，不再赘述。

根据本发明实施例，积分电路131可以由运算放大器和附加元件构成，第一引流电阻120连接运算放大器的反相端，运算放大器的同相端和选定分压电阻110用于连接与选定分压电阻110对应的动力电池组的负极。所述附加元件可以包括电容，并且在一些实施例中可以进一步包括电阻等。

图5示出根据本发明一个实施例的电池状态监测系统及相关的动力电池组和负载电阻的示意性电路图。如图5所述，积分电路131可以由运算放大器(图5中简称“放大器”)和电容构成。第一引流电阻120连接运算放大器的反相端。在图5中，运算放大器的同相端以及选定分压电阻110的左端连接动力电池组的负极，而动力电池组的负极是接地的(虽然没有示出)，因此运算放大器的同相端以及分压电阻120的左端都是接地的，电位都是0。基于运算放大器的“虚短”原理，可知运算放大器的反相端的电位与同相端的相位近似，即反相端的电位近似为0。这样，第一引流电阻120上的电压与选定分压电阻110上的电压近似相等。来自第一引流电阻120的电流流入运算放大器上方的电容里进行积分。本领域技术人员可以理解积分电路131的工作原理，本文不做赘述。

在图5所示的示例中，比较电路132用比较器实现，传输控制电路133用寄存器实现，负反馈电路134用现场可编程门阵列(fpga)的一对输出管脚(即“输出驱动”)和一个电阻实现。如图5所示，比较电路132、传输控制电路133、负反馈电路134的至少一部分以及电量电流计算电路135可以在fpga中实现。

根据本发明实施例，积分电路361可以由运算放大器和附加元件构成，第二引流电阻340连接运算放大器的反相端并用于连接选定动力电池组的正极，运算放大器的同相端用于连接选定动力电池组的负极。

继续参考图5，积分电路361由运算放大器和电容构成。第二引流电阻350的左端连接选定动力电池组的正极，右端连接运算放大器的反相端。图5中示出运算放大器的同相端接地。如上文所述，动力电池组的负极是接地的(虽然没有示出)，因此运算放大器的同相端接地与连接到动力电池组的负极具有相同的效果。同样，基于运算放大器的“虚短”原理，可知运算放大器的反相端的电位与同相端的相位近似，即反相端的电位近似为0。这样，第二引流电阻350上的电压与动力电池组的输出电压近似相等。来自第二引流电阻350的电流流入运算放大器上方的电容里进行积分。本领域技术人员可以理解积分电路361的工作原理，本文不做赘述。

在电池状态监测工作中，通常还需要监测动力电池的剩余电量(stateofcharge，简称soc)。在目前的剩余电量监测中，存在一种电荷累积法。这种方法需要预先知道动力电池在初始状态下的剩余电量，通过对充放电电流进行积分来计算充放电电量，并根据充放电电量来估算某一时刻的剩余电量。这种方法的准确度取决于电流的测量精度。而根据上文描述，可知电流的测量精度和准确度受adc精度和电磁干扰的影响。并且，电流的测量误差会产生累积效应，使得剩余电量的测量误差随着时间的增长而增加。如上文所述，利用根据本发明实施例提供的电池状态监测系统测量充放电电量，可以使得充放电电量或充放电电流的测量精度和准确度不受adc精度和电磁干扰的影响。因此，利用根据本发明实施例提供的电池状态监测系统测量充放电电量或充放电电流，并进而估算剩余电量，可以避免由于电流测量精度和准确度不足造成的累积误差问题。下面描述剩余电量测量的实现方式。

根据本发明实施例，电池状态监测系统100还可以包括剩余电量计算电路(未示出)，剩余电量计算电路连接电量电流检测电路，剩余电量计算电路用于根据与选定分压电阻对应的动力电池组在初始时刻的初始剩余电量和在初始时刻至当前时刻的时段内的待测电量，计算与选定分压电阻对应的动力电池组在当前时刻的当前剩余电量。

对于任一动力电池组来说，在放电的情况下，可以采用第一引流电阻120和电量电流检测电路130测量该动力电池组的放电电量。假设初始时刻为t0，初始剩余电量为soct0。如果希望获知在经过某一时段之后的当前时刻t1的剩余电量，则可以将初始剩余电量soct0与该时段内动力电池组的放电电量相减，即可获得当前剩余电量soct1。如果是充电的话，则可以将初始剩余电量soct0与在初始时刻t0至当前时刻t1的时段内测量到的动力电池组的充电电量相加，即可获得当前剩余电量soct1。

在一个实施例中，选定动力电池组为与选定分压电阻对应的动力电池组，输出电压为开路电压，剩余电量计算电路与电压检测电路连接，剩余电量计算电路还可以用于：根据与选定分压电阻对应的动力电池组在初始时刻的开路电压，计算初始剩余电量；且/或根据与选定分压电阻对应的动力电池组在当前时刻的开路电压，计算与选定分压电阻对应的动力电池组的待校准剩余电量，并利用待校准剩余电量来校准当前剩余电量。

在电池状态监测系统100包括第二引流电阻350和电压检测电路360的情况下，可以利用第二引流电阻350和电压检测电路360测量选定动力等电池组(其和与选定分压电阻对应的动力电池组是同一动力电池组)在开路时的开路电压。例如，在动力汽车启动之前，可以测量一下动力电池组的开路电压，根据预先拟合的开路电压与剩余电量之间的关系曲线查找此时的剩余电量作为初始剩余电量。在动力汽车运行过程中，可以采用上述基于充放电电量计算剩余电量的方式来确定任意时刻的当前剩余电量。在一个示例中，还可以在动力汽车的停车间隙测量一下动力电池组的开路电压，同样根据预先拟合的开路电压与剩余电量之间的关系曲线查找此时的剩余电量，获得待校准剩余电量。将待校准剩余电量与基于充放电电量所计算的当前剩余电量相比较，如果差距较大，可以将当前剩余电量的值校准为与待校准剩余电量一致的值。

如上文所述，采用包括第二引流电阻350和电压检测电路360的电压监测电路测量动力电池组的输出电压，电压的测量精度和准确度不受adc精度及电磁干扰的影响。因此这种方式测量获得的开路电压的精度和准确度高，可以正确地校准动力电池的剩余电量。

虽然上文描述了采用包括第二引流电阻350和电压检测电路360的电压监测电路来测量动力电池组的开路电压的实施例，但其并非对本发明的限制，本发明可以采用其他合适的电压监测电路来测量动力电池组的开路电压，并基于开路电压估算初始剩余电量或校准当前剩余电量。将基于充放电电量或充放电电流估算剩余电量的方式与基于开路电压估算剩余电量的方式结合，可以减少剩余电量的测量误差。

根据本发明另一方面，提供一种电池状态监测系统。图6示出根据本发明一个实施例的电池状态监测系统600及相关的动力电池组和负载电阻的示意性框图。如图6所示，电池状态监测系统600包括引流电阻610和电压检测电路620，其中，引流电阻610的一端用于连接至少一个动力电池组中的选定动力电池组的一端，引流电阻610的另一端连接电压检测电路620的输入端，其中，在电池状态监测系统600工作时，引流电阻610两端的电压和选定动力电池组的输出电压一致；电压检测电路620用于接收流经引流电阻610的引流信号，对引流信号随时间的积分进行测量以获得引流信号的积分数据，并基于引流信号的积分数据计算选定动力电池组的输出电压。

图6所示的引流电阻610及电压检测电路620与图3和4所示的第二引流电阻350及电压检测电路360是类似的，本领域技术人员可以参考上文关于第二引流电阻350及电压检测电路360的描述来理解电池状态监测系统600的电路结构及工作原理，此处不再赘述。

根据本发明实施例的电池状态监测系统，无需采用adc测量电压，可以解决传统方法中电压的测量精度和准确度受adc精度及电磁干扰的影响的问题。

在一个实施例中，至少一个动力电池组的数目是一个。可以为每个动力电池组单独配置一个包括引流电阻610和电压检测电路620的电压监测电路。如上文所述，由于每个动力电池组单独测量电压，互不干扰，因此可以同时实现针对大量电池动力组的电压的测量，测量效率高，测量结果准确。

在另一个实施例中，至少一个动力电池组的数目是多个，电池状态监测系统600还可以包括：多路开关控制电路(未示出)，多路开关控制电路的多个输入端一一对应地连接至少一个动力电池组，多路开关控制电路的输出端连接引流电阻610，其中，多路开关控制电路用于切换其内部的连接通路以使选定动力电池组与引流电阻610连接。本实施例中的多路开关控制电路与上文所述的第二多路开关控制电路类似，可以参考上文关于第二多路开关控制电路的描述理解本实施例，不再赘述。

根据本发明实施例，电压检测电路可以包括积分电路、比较电路、传输控制电路、负反馈电路和电压计算电路。继续参考图6，示出电压检测电路620包括积分电路621、比较电路622、传输控制电路623、负反馈电路624和电压计算电路625。

积分电路621的输入端连接引流电阻610和负反馈电路634的输出端，积分电路621用于接收引流信号和来自负反馈电路634的反馈信号，对引流信号和反馈信号的差进行积分并且输出积分信号。比较电路622的一个输入端连接积分电路621的输出端并且比较电路622的另一输入端接入参考电平，比较电路622用于将积分信号与参考电平进行比较并生成比较信号。传输控制电路623的输入端连接比较电路622的输出端，传输控制电路623用于利用时钟信号控制比较信号的传输以输出数字信号，其中数字信号中的、持续时间等于时钟信号的周期的高电平代表第一逻辑电平，数字信号中的、持续时间等于时钟信号的周期的低电平代表第二逻辑电平。负反馈电路624的输入端连接传输控制电路623的输出端，负反馈电路624用于将数字信号转换为反馈信号并且将反馈信号反馈给积分电路621。电压计算电路625的输入端连接传输控制电路623的输出端，电压计算电路625用于利用数字信号计算引流信号的积分数据，并基于引流信号的积分数据计算选定动力电池组的输出电压。

可以参考上文关于积分电路361、比较电路362、传输控制电路363、负反馈电路364和电压计算电路365的描述理解积分电路621、比较电路622、传输控制电路623、负反馈电路624和电压计算电路625的电路结构、工作原理及其优势，不再赘述。

根据本发明实施例，积分电路621可以由运算放大器和附加元件构成，引流电阻连接运算放大器的反相端并用于连接选定动力电池组的正极，运算放大器的同相端用于连接选定动力电池组的负极。可以参考上文关于积分电路361包括运算放大器的实施例来理解本实施例，不再赘述。

根据本发明实施例，电压检测电路620可以通过以下方式计算选定动力电池组的输出电压：基于引流信号的积分数据计算流经引流电阻610的电流，并基于引流电阻610的电阻值以及流经引流电阻610的电流计算选定动力电池组的输出电压。可以参考上文关于电压检测电路360计算选定动力电池组的输出电压的实施例来理解本实施例，不再赘述。

根据本发明实施例，输出电压为开路电压，电池状态监测系统600还可以包括与电压检测电路620连接的剩余电量计算电路，剩余电量计算电路用于根据选定动力电池组在任一时刻的开路电压计算选定动力电池组在该时刻的剩余电量。示例性地，可以在动力汽车启动之前或在停车间隙用电池状态监测系统600测量选定动力电池组的开路电压，并根据预先拟合的开路电压与剩余电量之间的关系曲线查找此时的剩余电量。

根据本发明实施例，输出电压为开路电压，电池状态监测系统还包括电量监测电路和剩余电量计算电路，剩余电量计算电路与电压检测电路和电量监测电路连接，电量监测电路用于测量选定动力电池组的待测电量，其中，待测电量为放电电量或充电电量；剩余电量计算电路用于根据选定动力电池组在初始时刻的初始剩余电量和在初始时刻至当前时刻的时段内的待测电量，计算选定动力电池组在当前时刻的当前剩余电量；其中，剩余电量计算电路还用于：根据选定动力电池组在初始时刻的开路电压，计算初始剩余电量；且/或根据选定动力电池组在当前时刻的开路电压，计算选定动力电池组的待校准剩余电量，并利用待校准剩余电量来校准当前剩余电量。

电量监测电路可以是包括上述第一引流电阻120和电量电流检测电路130的电路。电量监测电路还可以是其他合适的能够测量动力电池组的充放电电量的电路。基于充放电电量估算当前剩余电量以及基于开路电压估算初始剩余电量或校准当前剩余电量的实现方式可以参考上文的实施例来理解，不再赘述。

根据本发明另一方面，提供一种电池状态监测方法。电池状态监测方法包括：利用上述电池状态监测系统100测量至少一个动力电池组中的任一动力电池组的待测电量和/或待测电流。该电池状态监测方法是应用于上述电池状态监测系统100的方法，上文已经结合图1-5描述了电池状态监测系统100的电路结构和工作原理，可以参考上文描述理解本方面涉及的电池状态监测方法，不再赘述。

根据本发明实施例，电池状态监测方法还可以包括：对于至少一个动力电池组中的任一动力电池组，根据该动力电池组在初始时刻的初始剩余电量和该动力电池组在初始时刻至当前时刻的时段内的待测电量，计算该动力电池组在当前时刻的当前剩余电量。

根据本发明实施例，电池状态监测方法还可以包括：对于至少一个动力电池组中的任一动力电池组，测量该动力电池组在初始时刻的开路电压；以及根据在初始时刻的开路电压计算该动力电池组的初始剩余电量；且/或对于至少一个动力电池组中的任一动力电池组，测量该动力电池组在当前时刻的开路电压；根据在当前时刻的开路电压计算该动力电池组的待校准剩余电量；以及利用待校准剩余电量来校准该动力电池组的当前剩余电量。

根据本发明另一方面，提供一种电池状态监测方法。该电池状态监测方法包括：利用上述电池状态监测系统600测量至少一个动力电池组中的任一动力电池组的输出电压。该电池状态监测方法是应用于上述电池状态监测系统600的方法，上文已经结合图6描述了电池状态监测系统600的电路结构和工作原理，可以参考上文描述理解本方面涉及的电池状态监测方法，不再赘述。

根据本发明实施例，输出电压为开路电压，电池状态监测方法还可以包括：对于至少一个动力电池组中的任一动力电池组，根据该动力电池组在任一时刻的开路电压，计算该动力电池组在该时刻的剩余电量。

根据本发明实施例，输出电压为开路电压，电池状态监测方法还可以包括：对于至少一个动力电池组中的任一动力电池组，测量该动力电池组在初始时刻至当前时刻的时段内的待测电量，其中，待测电量为放电电量或充电电量；根据该动力电池组在初始时刻的初始剩余电量和该动力电池组在初始时刻至当前时刻的时段内的待测电量，计算该动力电池组在当前时刻的当前剩余电量；其中，电池状态监测方法还可以包括：对于至少一个动力电池组中的任一动力电池组，根据该动力电池组在初始时刻的开路电压，计算该动力电池组的初始剩余电量；且/或对于至少一个动力电池组中的任一动力电池组，根据该动力电池组在当前时刻的开路电压，计算该动力电池组的待校准剩余电量，并利用待校准剩余电量来校准该动力电池组的当前剩余电量。

需注意，本发明实施例提供的电池状态监测系统和方法并不局限于本文提及的动力汽车领域，其可以应用于其他需要电池管理的技术领域。应注意，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于硬件、软件和/或固件来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。