此电容Cl的电荷量Q1=V1*C1;同理电容C2上极板电压为V2+Vref，下极板电压为Vl+Vref，因此电容C2的电荷量Q2=(V2-V1)*C2;电容C3上极板电压为V3+Vref，下极板电压为V2+Vref，因此电容C3 的电荷量Q3 = (V3-V2) *C3;由于除 SW_con、SW2_dn、SW3_dn和SW4_dn外的其他开关管都处于OFF状态，使除电容Cl、C2和C3外的其它n-4个电容的上极板都处于悬空状态；
[0088]t7—t8时刻，SW4_up以及模数转换器ADC 220处于ON状态，除SW4_up以外的其它开关管都处于OFF状态，此时电容C3的上极板电压为V4，电容C3、C2和Cl下极板的开关管SW3_dn、SW2_dn、SWl_dn和SW_con断开，电容C3、C2、Cl串联，由于SW4_up闭合使电容C3的下极板电压由原来的V2+Vref增加到V2+V4-V3+Vref，由电荷守恒原理，Cl的下极板电压将由原来的Vref变为V4-V3+Vref，即VM端电压为V4-V3+Vref;控制电路230控制模数转换器ADC 220处于ON状态，通过设置模数转换器ADC 220使输入的VM端电压在其内部除去Vref固定电压值，实现了对第四节电池CELL4电压的监测。
[0089]监测第η电池CELLn:
[0090]在t(2n-2)时刻，开关管SW_con、Sffl_dn、Sffl_up、……、SWn_dn和SWn_up都处于OFF状态；
[0091 ] t (2n-2)到t (2n_l)时刻，Sff_con、SW2_dn、SW3_dn、SW4_dn、……、SWn_dn都处于ON状态，运算放大器OP处于负反馈状态，此时运算放大器OP的正向输入端输入电压为Vref，通过负反馈将该电压传输到第一电容的下极板，模数转换器ADC 220以及SWl_dn、SWl_up、SW2_up、SW3_up、……、SWn_up都处于OFF状态，此时电容Cl的上极板电压为Vl+Vref，下极板电压为Vref，因此电容Cl的电荷量Q1 = V1*C1，电容C2上极板电压为V2+Vref，下极板电压为Vl+Vref，因此电容C2的电荷量Q2=(V2-V1)*C2，电容C3上极板电压为V3+Vref，下极板电压为V2+Vref，因此电容C3的电荷量Q3=(V3-V2)*C3，同理电容C(n-l)上极板电压为Vn-1 +Vref,下极板电压为Vn-2+Vref，因此电容C(n-l)的电荷量Qn-l = (Vn-l-Vn-2)Cn-l;
[0092]t(2n-l) — t2n时刻，SWn_up以及模数转换器ADC 220处于ON状态，除SWn_up外的其它开关管都处于OFF状态，此时电容Cn-1的上极板电压为Vn，所有电容的下极板的开关管SWn_dn、……、SW_con都断开，电容Cn-Ι、……、C1串联，由于SWn_up闭合使电容Cn-1的下极板电压由原来的Vn-2增加到Vn-2+Vn-Vn-l+Vref，由电荷守恒原理，Cl的下极板电压将变为Vn-Vn-1+Vref，即VM端电压为Vn-Vn-1+Vref;控制电路230控制模数转换器ADC 220处于ON状态，通过设置模数转换器ADC 220使输入的VM端电压在其内部除去Vref固定电压值，实现了对第η节电池CELLn电压的监测。
[0093]本发明实施例将多级串联的电池电压由不同的高压电压域，根据电荷守恒原理全部转换到将低压电压域，将低压电压域的电压通过模数转换器ADC和控制电路，实现对多级电池电压的实时监测。
[0094]具体的，通过2η+1个开关管和η-1个电容，实现η节串联电池电压的实时监测。其中，通过2η+1个开关管的实时变化，保证了每个开关管承受的最大电压差不超过一个电池电压，由此可以采用高压工艺里边的低压隔离器件，也就是说，只需要包含2Ν+1个开关管的隔离井整体承受高压，井内的每个开关管可以选用低压结构的器件；由此不仅减小了芯片尺寸，降低了成本，同时也提高了开关管导通电阻的匹配精度，从而提高了系统监测精度；通过η-1个电容串联的连接方式，降低了每个电容耐压要求，每个电容上下极板最大电压不超过一个电池电压，因此可以采用低压电容，由此不仅减小了芯片尺寸，降低了由电压系数引起的非线性，也降低了因为高压电容电压系数引起的非线性，从而提高了系统监测精度。
[0095]另外，本发明还可以提供一种多节电池监测系统，该系统中包括上述图3、图5至图7中所示的一个或多个电路。
[0096]本发明实施例的多节电池监测系统，通过将多级串联的电池电压由不同的高压电压域，根据电荷守恒原理全部转换到将低压电压域，将低压电压域的电压通过模数转换器ADC和控制电路，实现对多级电池电压的实时监测。
[0097]专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0098]以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种多节电池监测电路，其特征在于，所述电路包括:前级监测电路(210)、模数转换器(220)和控制电路(230); 所述前级监测电路(210)，用于将多级串联电池的高压电压域模拟电压信号转换为低压电压域模拟电压信号； 所述模数转换器(220)，用于将所述低压电压域的模拟电压信号转换成数字电压信号； 所述控制电路(230)，用于根据所述数字电压信号生成控制信号，所述控制信号用于控制所述前级监测电路(210)和所述模数转换器(220)。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述前级监测电路(210)包括多个电池、与所述多个电池数量相应的多个电容、与所述多个电池数量相应的多组开关管，每组开关管包括上置开关管和下置开关管，以及公共开关管;所述多组开关管和所述公共开关管受控于所述控制电路(230); 所述多个电池串联连接，所述多个电池中的第一电池的第一端分别与所述公共开关管和所述多组开关管中第一组开关管的下置开关管连接;所述第一电池的第二端分别与所述第一组开关管的上置开关管和所述多组开关管中第二组开关管的下置开关管连接;除所述第一电池外，相邻的两个电池中的第一电池的第一端分别与相邻的两组开关管中第一组开关管的上置开关管和第二组开关管的下置开关管连接； 所述电容串联连接，所述多个电容中的第一电容的下极板分别与所述公共开关管的第二端，以及所述模数转换器(220);所述第一电容的上极板分别与所述第一组开关管的上置开关管和所述第一组开关管下置开关管连接;除所述第一组开关管外的其它组开关管连接至所述多个电容中相应电容的上极板； 在对所述第一电池进行监测时，初始时刻，所述多组开关管均处于断开状态； 在第一预设时间段内，所述控制电路(230)输出的所述控制信号，控制所述第一组开关管中的下置开关管和所述公共开关管处于闭合状态，所述第一组开关管中的上置开关管、其他所述多组开关管与所述模数转换器(220)处于断开状态； 在第二预设时间段内，所述控制电路(230)输出的所述控制信号，控制所述第一组开关管中的上置开关管和所述模数转换器(220)处于闭合状态;所述第一组开关管中的下置开关管与其他所述多组开关管处于断开状态。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述前级监测电路(210)还包括:参考电压源， 所述参考电压源的第一端分别与所述第一电池的第一端和所述第一组开关管的下置开关管相连，所述参考电压源的第二端通过所述公共开关管连接至所述第一电容的下极板； 所述参考电压源用于为所述第一电容提供最小电压。4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述前级监测电路(210)还包括:运算放大器， 所述运算放大器的正向输入端分别与所述第一电池的第一端和所述第一组开关管的下置开关管相连，所述运算放大器的反向输入端分别与所述第一电容的下极板和所述公共开关管的一端连接，所述运算放大器的输出端通过所述公共开关管连接至所述模数转换器(220); 所述运算放大器用于为所述第一电容的下极板电压提供驱动能力。5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述前级监测电路(210)还包括:参考电压源， 所述参考电压源的第一端分别与所述第一电池的第一端和所述第一组开关管的下置开关管相连，所述参考电压源的第二端与所述运算放大器的正向输入端连接； 所述参考电压源用于为所述第一电容提供最小电压。6.—种多节电池监测系统，其特征在于，所述系统包括权利要求1至5任一项所述的电路。
【专利摘要】本发明涉及一种多节电池监测电路与系统，该电路包括：前级监测电路(210)、模数转换器(220)和控制电路(230)；前级监测电路(210)用于将多级串联电池的高压电压域模拟电压信号转换为低压电压域模拟电压信号；模数转换器(220)用于将低压电压域的模拟电压信号转换成数字电压信号；控制电路(230)用于根据数字电压信号生气控制信号，控制信号用于控制前级监测电路(210)和模数转换器(220)。本发明实施例保证了每个开关管承受的最大电压差不超过一个电池电压；每个电容上下极板最大电压不超过一个电池电压，降低了因为高压电容电压系数引起的非线性，提高了采样精度，降低了成本。
【IPC分类】G01R19/25, G01R31/36
【公开号】CN105629046
【申请号】CN201510963665
【发明人】张勇, 尹航, 王钊
【申请人】无锡中感微电子股份有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月18日