[發明專利]電池組電壓采集電路及電壓采集方法

在審

• 申請號: 202110233790.8
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN113063981A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 張吉儒;葉兆屏
• 申請（專利權）人: 上海摩芯半導體技術有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R31/396;H01M10/42;H01M10/48
• 代理公司: 上海三方專利事務所(普通合伙) 31127
• 代理人: 吳瑋;徐成澤

本發明涉及電壓采集技術領域，具體來說是一種電池組電壓采集電路及電壓采集方法，電池組電壓采集電路包括跨導放大器，所述的跨導放大器包括兩個電壓輸入端和一個電壓輸出端，所述的電壓輸出端連接有一電阻，所述的至少兩個依次串聯的電池的兩端分別連接一開關后連接至所述的跨導放大器的兩個電壓輸入端。本發明同現有技術相比，組合結構簡單可行，其優點在于：所述的電池組電壓采集電路及電壓采集方法減小了模塊內部的支路數量，采用一個跨導放大器進行電池電壓的采集來降低功耗，用一個端口實現輸出，只產生一級失調電壓，即可實現多個電池的電壓采集，能達到成本低、功耗低、面積小的要求，并更精準地實現電池組中各電池電壓的采集。

技術領域

本發明涉及電壓采集技術領域，具體來說是一種電池組電壓采集電路及電壓采集方法。

背景技術

自從電子產品問世以來，電池作為電子產品的電源一直扮演著極其重要的角色。電池主要分為一次電池和二次電池。其中，一次電池不可充電，例如干電池等；二次電池又叫可充電電池，是電子產品理想的電源。隨著便攜式電子設備以及各種電動車輛的普及，可充電電池變得越來越重要。

現今多種電子裝置，如手提計算機、手提電話、電動車輛以及其它電子裝置多采用串聯的多節單體電池以滿足電流、電壓要求。電池充電和放電過程中單個電池的過度充電和過度放電將導致電池組的性能和壽命降低。所以為了確保電池的安全與壽命，人們漸漸將保護電路發展為充電電池的必備配件，而其中對電池電壓的采集尤為重要。一些傳統的電壓比較器需要對電壓進行微調，例如，如果第一端子上的電壓為V1，第二端子上的電壓為V2，則第一端子和第二段子之間的電壓V12可用V12=V1-V2表示。為了檢查電池電壓條件，例如出現過壓或欠壓的情況，需要將電壓V12與一個或多個參考電壓進行比較，而參考電壓可能需要相對于一個等于V1或者V2的參考水平。除此之外，參考水平可能需要根據不同的需求調整，則需要大量的參考電壓調整的過程。在一些傳統的電池保護控制器中有多個電池串聯，所有電池電壓都可能需要與一個或多個參考電壓進行比較。這種電池保護控制器需要大量的微調過程，會增加成本、功耗及電路面積。

傳統的電壓采集電路如圖1所示，傳統的電壓采集電路100包括充電電池101-1～101-N，電壓電流轉換器模塊112-1～112-N，電阻105-1～105-N，其中電壓電流轉換器模塊112-1～112-N分別包括電阻102-1～102-N，運算放大器103-1～103-N，PMOS管104-1～104-N。具體的，電池101-1～101-N的一端分別與電阻102-1～102-N相連，電池101-1～101-N的另一端分別與運算放大器103-1～103-N的正相輸入端相連，運算放大器103-1～103-N的反相輸入端分別與電阻102-1-102-N的另一端相連并分別接至PMOS管104-1～104-N的源極形成負反饋，PMOS管104-1～104-N的柵極分別接至運算放大器103-1～103-N的輸出端，PMOS管104-1～104-N的漏極分別與電阻105-1～105-N的一端相連并分別輸出采樣信號V102-1～V102-N，電阻105-1～105-N的另一端接地。

該電路工作過程如下：在電流電壓轉換器112-1中，運算放大器103-1和PMOS管104-1相連構成負反饋環路，通過負反饋調節使運算放大器正相輸入端與反相輸入端電壓相等，即V+=V-，根據虛短，流過電阻102-1的電流I102-1通過PMOS管104-1流到電阻105-1，電流值I102-1為I102-1=V102-1/R102-1，若電阻105-1的電阻值與電阻102-1的電阻值相等，則電阻105-1兩端的電壓V102-1與電池101-1的電壓值相等從而完成電池電壓的采集。

以上僅以采集一個電池電壓為例介紹現有的電壓采集電路工作過程，基于上述原理，以此類推，當有N個電池時，使用N個電壓電流轉換器112-1~112-i，2≤i≤N，N個電阻102-1~102-i，2≤i≤N，N個電阻105-1~105-i，2≤i≤N，即可實現N個電池電壓的采集。