用于检测电池组中电池电压的检测电路及电池组的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电池组，更具体地涉及检测电池组中的电池电压的技术。
【背景技术】
[0002]在用电设备电压需求较高的情况下，需要将多个单体电池串联成电池组以获得高压。在电池组放电与充电过程中，由于各单体电池存在容量、内阻等性能上的差异，使得在充放电过程中，单体电池的单体容量、内阻、电压、荷电状态(SOC)等发生变化，从而导致个别单体电池出现过充、过放等问题。如果不对这种情况加以干预，将导致电池组整体性能下降甚至过早失效。因此，需要对单体电池的电压进行监控。
[0003]对电池组中单体电池电压的监控，基本采用两类策略，一个是软件监测，一个是硬件监测。
[0004]软件监测方案中，应用传统的硬件电路来检测高压测的电压，并通过特定算法降低误差。这类方案要求控制单元(MCU)有足够的资源以实现该特定算法，同时，这类方案对CPU的消耗较大。
[0005]硬件检测方案中，使用电压转换器来调整要输入到ADC的电压，使该电压在ADC输入的范围内，再通过高精度ADC改善监测精度。成本相对高一些。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明提供用于检测电池组中电池电压的检测电路。所述检测电路包括压控电流源，其跨接在所述电池组中电池子组的正极与负极之间，所述电池子组包括一个单体电池或一个以上的单体电池，其中，所述压控电流源包括:运算放大器，其正相输入端与所述电池子组的正极通过第一电阻电连接、与所述电池子组的负极通过第二电阻电连接，其反相输入端通过第三电阻与所述电池子组的正极电连接；开关器件，其控制端电连接到所述运算放大器的输出端，其第一端电连接到所述运算放大器的反相输入端，其第二端通过输出电阻连接到地，由此所述输出电阻两端的电压表征所述电池子组的电压。
[0007]根据本发明所述的用于检测电池组中电池电压的检测电路，可选地，所述开关器件的控制端通过第四电阻电连接到所述运算放大器的输出端。
[0008]根据本发明所述的用于检测电池组中电池电压的检测电路，可选地，所述开关器件为达林顿晶体管，所述控制端为所述达林顿晶体管的基极，所述第一端为所述达林顿晶体管的射极，所述第二端为所述达林顿晶体管的集电极。可选地，所述达林顿晶体管由2个PNP的双极结型晶体管构成。
[0009]根据本发明所述的用于检测电池组中电池电压的检测电路，可选地，所述开关器件为P沟道金属一氧化层半导体场效应晶体管，所述控制端为所述P沟道金属一氧化层半导体场效应晶体管的栅极，所述第一端为所述P沟道金属一氧化层半导体场效应晶体管的源极，所述第二端为所述P沟道金属一氧化层半导体场效应晶体管的漏极。
[0010]根据本发明所述的用于检测电池组中电池电压的检测电路，可选地，所述开关器件包括第一 PNP的双极结型晶体管与第二 PNP的双极结型晶体管，所述控制端为所述第一PNP的双极结型晶体管的基极，所述第一PNP的双极结型晶体管的射极与所述第二PNP的双极结型晶体管的基极电连接，所述第一端为所述第二 PNP的双极结型晶体管的射极，所述第一 PNP的双极结型晶体管的集电极与所述第二 PNP的双极结型晶体管的集电极电连接从而构成所述开关器件的所述第二端。
[0011]根据本发明所述的用于检测电池组中电池电压的检测电路，可选地，所述开关器件包括PNP的双极结型晶体管与NPN的双极结型晶体管，所述控制端为所述PNP的双极结型晶体管的基极，所述PNP的双极结型晶体管的集电极与所述NPN的双极结型晶体管的基极电连接，所述PNP的双极结型晶体管的射极与所述NPN的双极结型晶体管的集电极电连接从而构成所述开关器件的第一端，所述第二端为所述NPN的双极结型晶体管的射极。
[0012]本发明还提供一种电池组，其包括如上所述的用于检测电池组中电池电压的检测电路。
【附图说明】
[0013]图1是根据本发明示例的用于检测电池组中电池电压的检测电路。
[0014]图2是图1所示的示意性电路图的一个具体示例，其中，检测电路20的电路构成以示例而非限制性方式被示出。
[0015]图3是在图2的基础上所给出的根据本发明的一个具体示例的电路图示，以说明输出电阻Rciut两端的电压Uci与电池子组两端的电压Ubl之间的关系。
[0016]图4到图6分别是图1所示的示意性电路图中开关器件的示例性的不同实现方式。
【具体实施方式】
[0017]现在参照附图描述本发明的示意性示例，相同的附图标号表示相同的元件。下文描述的各实施例有助于本领域技术人员透彻理解本发明，且意在示例而非限制。图中各元件、部件、模块、装置及设备本体的图示不一定按比例绘制，仅示意性表明这些元件、部件、模块、装置及设备本体之间的相对关系。
[0018]图1是示意性电路图，其中，检测电路20与被检测电池子组10电性连接。如图1所示，检测电路20跨接在电池子组10的正极与负极之间，以获得电池子组10两端的电压。电池子组10可以仅包括电池组中的一个单体电池，也可以包括电池组中一个以上的单体电池，例如2个、3个等，但是，电池子组10所包括的单体电池的数目少于电池组中总的单体电池数目。
[0019]根据本发明的示例，检测电路20包括压控电流源，其跨接在电池组中电池子组的正极与负极之间，如上所述，电池子组包括一个单体电池或一个以上的单体电池。压控电流源包括运算放大器与开关器件。运算放大器正相输入端与该电池子组的正极通过第一电阻电连接、与该电池子组的负极通过第二电阻电连接，其反相输入端通过第三电阻与该电池子组的正极电连接。该开关器件包括控制该开关器件通断的控制端、第一端与第二端，其控制端电连接到该运算放大器的输出端、第一端电连接到该运算放大器的反相输入端、第二端通过输出电阻连接到地、由此，该输出电阻两端的电压表征该电池子组的电压。
[0020]图2是图1所示的示意性电路图的一个具体示例，其中，检测电路20的电路构成以示例而非限制性方式被示出。如图所示，图1所示的检测电路20包括运算放大器201与晶体管203。运算放大器201的正相输入端通过第一电阻R1电性连接到电池子组10的正极、通过第二电阻R2与电池子组10的负极电连接；运算放大器201的反相输入端通过第三电阻Rs电连接到电池子组10的正极。晶体管203的射极与运算放大器201的反相输入端电连接；晶体管203的集电极通过输出电阻Rciut接地，同时，晶体管203的集电极的输出可传送给模数转换器。运算放大器201的输出端与晶体管203的基极电连接；根据本发明的可选示例，运算放大器201的输出端可以通过第四电阻Rg与晶体管203的基极电连接，以借由第四电阻Rg限流，从而保护运算放大器201。在本发明的示例中，晶体管203采用达林顿晶体管，其中，该达林顿晶体管可以由两个PNP的双极结型晶体管构成。
[0021]参考图3，在初始状态，运算放大器201的反相输入端电压Vs高于其正相输入端电压Vf，运算放大器201的输出端为低，在运算放大器201的输出端电压Va比反相输入端电压Vs至少小0.6伏的情况下，PNP三极管203导通，由此在第三电阻Rs、PNP三极管203及输出电阻Rciut中产生电流I。；随着I。逐渐增大，反相输入端电压Vs逐渐降低，当反相输入端电压Vs低于正相输入端电压Vf时，运算放大器201的输出为高，Va增大使得PNP三极管203导通电阻增大，I。电流减小。在上述过程中形成负反馈，最终该检测电路达到稳定状态，稳定时电流I。为稳定值，而且电流I。与正相输入端电压Vf成线性关系。
[0022]图3是在图2的基础上所给出的根据本发明的一个具体示例的电路图示，以说明输出电阻Rciut两端的电压Uci与电池子组10两端的电压Ubl之间的关系。在该示例中，运算放大器201采用的是市售LM2904，晶体管203采用的市售BC856BLT1 ;基准电压是在运算放大器201的正电源端，图中示意为基准电压V?f50，基准电压Vraf的大小为O伏；第一电阻R1与第二电阻R2的电阻大小均为10千欧，第三电阻Rs的电阻大小为75