[發(fā)明專利]一種電池組單體電池電壓檢測電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410081052.6
• 申請日: 2014-03-06
• 公開（公告）號: CN103852622B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付佳;趙野;郝炳賢
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 北京漢昊知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11370
• 代理人: 朱海波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高壓模擬集成電路設(shè)計領(lǐng)域，特別是涉及一種電池組單體電池電壓檢測電路。

背景技術(shù)

動力電池組是維持汽車動力的基礎(chǔ)部分，為了延長電池的使用壽命，及時檢測和排除電池故障，合理的對其進(jìn)行充放電，電池組管理系統(tǒng)必不可少。

以聚合物鋰離子電池為例，它具有能量密度高，輸出功率大，充電效率高，使用壽命長，無污染等優(yōu)越性能，是新能源汽車重要的儲能元件。其不足之處，就是需要特殊的保護(hù)電路，以防止過充過放，或者電池組中單體電池電量不均衡引起的使用壽命問題等。對電池組單體電池電壓的精確檢測是設(shè)計保護(hù)、均衡等功能的前提。

電池組通常包含幾節(jié)至幾十節(jié)串聯(lián)的單體電池以提供高輸出電壓，單體電池的正負(fù)極電壓常有幾十伏的共模值，需要把單體電池共模電壓降低到以地為參考電壓的低電平進(jìn)行檢測。傳統(tǒng)的檢測方法有兩種，一是利用電阻分壓，把電池極板上的共模電壓降低到以地為參考的低電壓進(jìn)行檢測。這種方法需要精確匹配的電阻，并且在共模電壓很高時，準(zhǔn)確度差。二是利用電容和開關(guān)電路，把電池電壓由高共模搬運(yùn)到低共模進(jìn)行檢測。這種方法極易受到開關(guān)管寄生電容的影響而出現(xiàn)檢測結(jié)果的偏差，解決的辦法是增大電容，使寄生電容可以忽略，但是增大電容會占用過多的面積而增加芯片的成本。

發(fā)明內(nèi)容

為解決以上問題，本發(fā)明提供了一種電池組單體電池電壓檢測電路。具體地，所述電池組單體電池電壓檢測電路包括：

高壓模擬開關(guān)陣列，其輸入端連接待檢測單體電池兩端，其輸出端連接高共模輸入誤差放大器；

高共模輸入誤差放大器，用于把高共模的電池信號變成以低電壓為參考電壓的差分信號進(jìn)行檢測；

其中，檢測電池組中待檢測單體電池電壓時，連接在此電池正負(fù)極板上高壓模擬開關(guān)陣列中對應(yīng)一組高壓開關(guān)導(dǎo)通，把電池電壓信號直接輸出到高共模輸入誤差放大器。

所述電路還包括向高壓模擬開關(guān)陣列提供驅(qū)動電流和控制信號的開關(guān)驅(qū)動電路及低壓邏輯控制器。

所述高壓模擬開關(guān)陣列至少包括兩路高壓開關(guān)，每路高壓開關(guān)包括：至少兩個高壓P型DMOS管，電阻和齊納二極管。

所述高壓模擬開關(guān)陣列通過接收低壓邏輯信號控制其導(dǎo)通與關(guān)斷。

所述高壓開關(guān)中至少兩個P型DMOS管的源極、柵極連接一起，其中一個P型DMOS管的漏極連接到單體電池的其中一個電極，另一個P型DMOS管的漏極連接到高共模誤差放大器電路，至少兩個P型DMOS的柵極和源極之間并聯(lián)有電阻和齊納二極管。

所述開關(guān)驅(qū)動電路及低壓邏輯控制器包括誤差放大器、補(bǔ)償電阻電容、分壓電阻、用于電壓轉(zhuǎn)電流的電阻和電流鏡。

所述高共模輸入的誤差放大器至少包括兩個運(yùn)算放大器、三個電阻和一對晶體管；其中，運(yùn)算放大器各自形成負(fù)反饋環(huán)路。

所述高共模輸入的誤差放大器具有兩個輸入端，分別連接到高壓模擬開關(guān)陣列的兩個輸出端，用于接收來自與高壓模擬開關(guān)陣列連通的一個單體電池的電壓；

所述高共模輸入的誤差放大器的兩個輸入端分別經(jīng)過高壓電阻連接到第一或第二晶體管的漏極和第一或第二運(yùn)算放大器的其中一個輸入端；

所述第一或第二運(yùn)算放大器的另一個輸入端共同連接到參考電壓；

所述高共模輸入的誤差放大器的至少一個輸入端經(jīng)過電阻與第一運(yùn)算放大器的輸出連接；

所述第一運(yùn)算放大器的輸出作為所述高共模誤差放大器電路的輸出；

所述第一和第二晶體管的源極接地，并且其柵極共同連接到第二運(yùn)算放大器的輸出端。

本發(fā)明采用高壓模擬開關(guān)陣列及高共模輸入誤差放大器，較傳統(tǒng)單體電池電壓檢測電路的優(yōu)點(diǎn)為：

一是，檢測不同共模電壓的信號時共用一對大阻值電阻，較之傳統(tǒng)的電阻分壓，大大減小了電阻個數(shù)和芯片面積。

二是，與傳統(tǒng)采用高壓MOS管設(shè)計的高共模誤差放大器不同，本發(fā)明使用電阻作為耐高壓器件，重要的反饋回路全部采用低壓器件，由于低壓器件在準(zhǔn)確度和工藝角變化，以及匹配等各方面性能遠(yuǎn)好于高壓器件，因而檢測精度高，檢測誤差受外界影響較小。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯：

圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的高壓模擬開關(guān)陣列及其驅(qū)動電路示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的高共模誤差放大器電路示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的單體電池電壓檢測電路示意圖。

附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。