CN111435152A - 一种电池电压的检测电路及电池组的电池电压检测模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池电压的检测电路，包括电压转换单元和电流补偿单元；电流补偿单元用于进行电流补偿；电压转换单元用于对连接的目标电池的电池电压进行检测，包括：第一电阻的第一端与第三电阻连接作为正输入端；第一电阻的第二端、第二电阻均与第一运放的第一输入端连接；第二电阻的另一端作为负输入端；第三电阻的另一端、第一运放的第二输入端均与第一MOS管的第一端连接；第一MOS管的第二端与第四电阻连接作为输出端，栅极与第一运放的输出端连接，第四电阻的另一端接地。本申请不仅结构简单，而且可有效提高电池组使用寿命和产品经济效益。本申请还公开了一种电池组的电池电压检测模块，也具有上述有益效果。

Description

一种电池电压的检测电路及电池组的电池电压检测模块

技术领域

本申请涉及电池管理技术领域，特别涉及一种电池电压的检测电路以及一种电池组的电池电压检测模块。

背景技术

电池在人们的工作和生活中得到了广泛应用。作为一种重要的能源设备，电池的良好健康状态至关重要。电池管理***(Battery Management System，BMS)利用相关的采样电路可对电池电压进行监控，以便及时对电池进行健康维护。由于实际应用中一般是多个电池串联成电池组使用，因此在进行电池电压检测时往往会产生不同电池的电流不平衡的问题，如此长时间工作必会造成电池电压的不平衡，降低电池组工作性能。虽然，可以利用电流补偿电路进行电流补偿以解决该问题，但现有技术中所采用的检测电路结构不太合理，导致需要设计非常复杂的电流补偿电路，这无疑提高了电路设计难度和产品成本。鉴于此，提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员所亟需关注的。

发明内容

本申请的目的在于提供一种结构简单、合理的电池电压的检测电路以及一种电池组的电池电压检测模块，以便有效地解决电池电流不平衡的问题，并同时有效提高产品经济效益。

为解决上述技术问题，第一方面，本申请公开了一种电池电压的检测电路，包括电压转换单元和电流补偿单元；所述电压转换单元用于对连接的目标电池的电池电压进行检测；所述电流补偿单元的补偿输出端与所述电压转换单元的正输入端连接，用于对所述电压转换单元进行电流补偿；

所述电压转换单元包括第一运放、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一MOS管；所述第一电阻的第一端与所述第三电阻的第一端连接，并作为所述电压转换单元的正输入端；所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端、所述第一运放的第一输入端连接；所述第二电阻的第二端作为所述电压转换单元的负输入端；所述第三电阻的第二端分别与所述第一运放的第二输入端、所述第一MOS管的第一端连接；所述第一MOS管的第二端与所述第四电阻的第一端连接，并作为所述电压转换单元的输出端，所述第四电阻的第二端接地，所述第一MOS管的栅极与所述第一运放的输出端连接。

可选地，所述第一运放的第一输入端为反相输入端，所述第一运放的第二输入端为正相输入端；所述第一MOS管为第一NMOS管，所述第一NMOS管的第一端为漏极，所述第一NMOS管的第二端为源极。

可选地，所述第一运放的电源正端与所述电流补偿单元的电源输入端连接，所述第一运放的电源负端接地；

所述电流补偿单元包括电流镜、第二NMOS管和第五电阻；所述电流镜的第一镜电流输出端作为所述电流补偿单元的补偿输出端，所述电流镜的第二镜电流输出端与所述第二NMOS管的漏极连接；所述第二NMOS管的栅极与所述第一NMOS管的栅极连接，所述第二NMOS管的源极与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端接地。

可选地，所述第一运放包括第一电流源、第二电流源、第三电流源、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第一高压PMOS管、第二高压PMOS管、第三高压PMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六电阻、第一电容和第一齐纳二极管；

所述第一电流源的输入端与所述第二电流源的输入端连接，作为所述第一运放的电源正端；所述第一电流源的输出端分别与所述第二PMOS管的源极、所述第三PMOS管的源极、所述第四PMOS管的源极连接；所述第二PMOS管的栅极作为所述第一运放的反相输入端，漏极与所述第一高压PMOS管的源极连接；所述第三PMOS管的栅极作为所述第一运放的正相输入端，漏极与所述第二高压PMOS管的源极连接；所述第四PMOS管的漏极与所述第三高压PMOS管的源极连接，所述第四PMOS管与所述第三高压PMOS管、所述第一高压PMOS管、所述第二高压PMOS管均共栅极；

所述第三高压PMOS管的漏极与栅极连接，并与所述第三电流源的输入端连接；所述第一高压PMOS管的漏极分别与所述第三NMOS管的漏极和栅极、所述第四NMOS管的栅极连接；所述第二高压PMOS管的漏极分别与所述第四NMOS管的漏极、所述第五NMOS管的栅极、所述第六电阻的第一端、所述第一齐纳二极管的阴极连接；所述第六电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端分别与所述第二电流电源的输出端、所述第五NMOS管的漏极连接，并作为所述第一运放的输出端；所述第三电流源的输出端、所述第一齐纳二极管的阳极、所述第三NMOS管的源极、所述第四NMOS管的源极、所述第五NMOS管的源极均接地。

可选地，所述第一运放的第一输入端为正相输入端，所述第一运放的第二输入端为反相输入端；所述第一MOS管为第一PMOS管，所述第一PMOS管的第一端为源极，所述第一PMOS管的第二端为漏极。

可选地，所述第一运放的电源正端与所述电压转换单元的正输入端连接，所述第一运放的电源负端接地；

所述电流补偿单元包括电流镜、第二NMOS管、第五电阻、第二运放和补偿电流源；所述补偿电流源的电流与所述第一运放的工作电流大小相等；

所述第二运放的电源正端与所述电流镜的输入端连接，电源负端接地，正相输入端与所述电压转换单元的输出端连接，输出端与所述第二NMOS管的栅极连接；所述电流镜的第一镜电流输出端作为所述电流补偿单元的补偿输出端，所述电流镜的第二镜电流输出端与所述第二NMOS管的漏极连接；所述第二NMOS管的源极分别与所述第五电阻的第一端、所述补偿电流源的输入端、所述第二运放的反相输入端连接；所述第五电阻的第二端和所述补偿电流源的输出端均接地。

可选地，所述第一运放的电源正端与所述电压转换单元的正输入端连接，所述第一运放的电源负端接地；

所述电流补偿单元包括电流镜、第七电阻、第五PMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管和补偿电流源；所述第六NMOS管与所述第七NMOS管的尺寸之比为1:2，所述补偿电流源的电流与所述第一运放的工作电流大小相等；

所述电流镜的第一镜电流输出端作为所述电流补偿单元的补偿输出端，并与所述第七电阻的第一端连接；所述第七电阻的第二端与所述第五PMOS管的源极连接，所述第五PMOS管与所述第一PMOS管共栅极，所述第五PMOS管的漏极分别与所述第六NMOS管的漏极、栅极和所述第七NMOS管的栅极连接；所述电流镜的第二镜电流输出端分别与所述第七NMOS管的漏极和所述补偿电流源的输入端连接；所述第六NMOS管的源极、所述第七NMOS管的源极和所述补偿电流源的输出端均接地。

可选地，所述第一运放包括第六PMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第四电流源、第五电流源、第八电阻、第二电容和第二齐纳二极管；所述第五电流源的电流大小是所述第四电流源的电流大小的两倍；

所述第六PMOS管的源极、所述第七PMOS管的源极、所述第八PMOS管的源极均与所述第二齐纳二极管的阴极连接，并作为所述第一运放的电源正端；所述第六PMOS管的漏极和栅极均与所述第七PMOS管的栅极、所述第八NMOS管的漏极连接，所述第八NMOS管的栅极作为所述第一运放的反相输入端；所述第七PMOS管的漏极分别与所述第八电阻的第一端、所述第八PMOS管的栅极、所述第九NMOS管的漏极连接；所述第八电阻的第二端与所述第二电容的第一端连接；所述第八PMOS管的漏极分别与所述第二电容的第二端、所述第五电流源的输入端、所述第二齐纳二极管的阳极连接，并作为所述第一运放的输出端；所述第九NMOS管的栅极作为所述第一运放的正相输入端，所述第九NMOS管和所述第八NMOS管的源极均与所述第四电流源的输入端连接；所述第四电流源和所述第五电流源的输出端均接地。

第二方面，本申请还公开了一种电池组的电池电压检测模块，包括开关阵列以及如上所述的任一种电池电压的检测电路；

所述开关阵列的输入端与所述电池组中的各个电池连接，所述开关阵列的第一输出端与所述检测电路的正输入端连接，所述开关阵列的第二输出端与所述检测电路的负输入端连接，用于在所述开关阵列中的目标开关闭合时将对应的目标电池接入所述检测电路。

本申请还公开了另一种电池组的电池电压检测模块，所述电池组包括K个串联的电池，所述电池电压检测模块包括电流多路补偿单元和K个分别与各个所述电池一一对应的电压转换单元；

各个所述电压转换单元的正输入端分别与对应电池的正极连接，各个所述电压转换单元的负输入端分别与对应电池的负极连接，其中，与所述电池组正极连接的所述电压转换单元为第一电压转换单元；

所述电压转换单元包括第一运放、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一NMOS管；所述第一电阻的第一端与所述第三电阻的第一端连接，并作为所述电压转换单元的正输入端；所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端、所述第一运放的反相输入端连接；所述第二电阻的第二端作为所述电压转换单元的负输入端；所述第三电阻的第二端分别与所述第一运放的正相输入端、所述第一NMOS管的漏极连接；所述第一NMOS管的源极与所述第四电阻的第一端连接，并作为所述电压转换单元的输出端，所述第四电阻的第二端接地，所述第一MOS管的栅极与所述第一运放的输出端连接；

所述电流多路补偿单元包括K路输出电流镜、补偿电阻和K个分别与各个所述电压转换单元一一对应的补偿NMOS管；所述K路输出电流镜的输入端与所述第一电压转换单元的正输入端连接，所述K路输出电流镜的K-1个镜电流输出端分别与其余所述电压转换单元的正输入端连接，以便进行电流补偿，所述K路输出电流镜的一个所述镜电流输出端分别与各个所述补偿NMOS管的漏极连接；各个所述补偿NMOS管分别与对应的电压转换单元中的所述第一NMOS管共栅极，各个所述补偿NMOS管的源极均与所述补偿电阻的第一端连接，所述补偿电阻的第二端接地。

本申请所提供的电池电压的检测电路包括电压转换单元和电流补偿单元；所述电压转换单元用于对连接的目标电池的电池电压进行检测；所述电流补偿单元的补偿输出端与所述电压转换单元的正输入端连接，用于对所述电压转换单元进行电流补偿；所述电压转换单元包括第一运放、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一MOS管；所述第一电阻的第一端与所述第三电阻的第一端连接，并作为所述电压转换单元的正输入端；所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端、所述第一运放的第一输入端连接；所述第二电阻的第二端作为所述电压转换单元的负输入端；所述第三电阻的第二端分别与所述第一运放的第二输入端、所述第一MOS管的第一端连接；所述第一MOS管的第二端与所述第四电阻的第一端连接，并作为所述电压转换单元的输出端，所述第四电阻的第二端接地，所述第一MOS管的栅极与所述第一运放的输出端连接。

可见，本申请所提供的电池电压的检测电路，利用运放的负反馈作用进行电压钳位，并配合以串联电阻的分压作用，不仅可对与电路连接的目标电池进行电池电压检测，还有效地实现了部分电流在目标电池中的回流。由此，利用结构简单的电流补偿单元即可实现对其余电流的电流补偿，从而，在逐一对电池组中各电池进行电压检测过程中，有效确保了各电池所消耗电流的平衡性，进而提高了电池组使用寿命和产品经济效益。本申请所提供的电池组的电池电压检测模块包括上述电池电压的检测电路，同样具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。

图1为本申请所提供的电池电压的检测电路在一具体实施方式中的结构示意图；

图2为本申请所提供的第一运放在一具体实施方式中的结构示意图；

图3为本申请所提供的电池电压的检测电路在另一具体实施方式中的结构示意图；

图4为本申请所提供的电池电压的检测电路在又一具体实施方式中的结构示意图；

图5为本申请所提供的第一运放在另一具体实施例中的结构示意图；

图6为本申请所提供的电池组的电池电压检测模块在一具体实施方式中的结构示意图；

图7为本申请所提供的电池组的电池电压检测模块在另一具体实施方式中的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心在于提供一种结构简单、合理的电池电压的检测电路以及一种电池组的电池电压检测模块，以便有效地解决电池电流不平衡的问题，并同时有效提高产品经济效益。

为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例公开了一种电池电压的检测电路，参照图1所示，包括电压转换单元1和电流补偿单元2；电压转换单元1的输入端用于与目标电池连接，以便对目标电池的电池电压进行检测；电流补偿单元2的补偿输出端与电压转换单元1的正输入端连接，用于对电压转换单元1进行电流补偿；

电压转换单元1包括第一运放OPA1、第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃、第四电阻R₄和第一MOS管T；第一电阻R₁的第一端与第三电阻R₃的第一端连接，并作为电压转换单元1的正输入端BATP；第一电阻R₁的第二端分别与第二电阻R₂的第一端、第一运放OPA1的第一输入端连接；第二电阻R₂的第二端作为电压转换单元1的负输入端BATN；第三电阻R₃的第二端分别与第一运放OPA1的第二输入端、第一MOS管T的第一端连接；第一MOS管T的第二端与第四电阻R₄的第一端连接，并作为电压转换单元1的输出端，第四电阻R₄的第二端接地，第一MOS管T的栅极与第一运放OPA1的输出端连接。

具体地，本申请所提供的电压转换单元1主要基于第一运放而实现。电压转换单元1的正输入端BATP用于与目标电池的正极连接，负输入端BATN用于与目标电池的负极连接。第一电阻R₁与第二电阻R₂串联在正输入端BATP和负输入端BATN之间，则第一电阻R₁的两端压降ΔV与目标电池的电池电压V_e成比例，而利用第一运放OPA1的负反馈钳位作用，第一电阻R₁的两端压降ΔV₁与第三电阻R₃的两端压降ΔV₃相等，则有：

电压转换单元1的输出电压V_out实际上就是第四电阻R₄的两端压降ΔV₄，根据电阻分压原理，第四电阻R₄的两端压降ΔV₄与第三电阻R₃的两端压降ΔV₃存在比例关系，则：

由此，即可实现对目标电池的电池电压检测。特别地，若第一电阻R₁与第二电阻R₂相等，第三电阻R₃与第四电阻R₄相等，则V_out＝V_e/2。

如图1所示，第一电阻R₁与第二电阻R₂上流过的电流I_BATP从正输入端BATP即目标电池的正极流入检测电路，又从负输入端BATP回流至目标电池的负极，因此电流I_BATP只流经了电池组中的目标电池，并没有流经其他电池，如此，在逐一将电池组中的各个电池作为目标电池进行电池电压检测的过程中，将不会导致电池电流的不平衡问题，因此无需对电流I_BATP进行补偿。

电流I_V2V从正输入端BATP即目标电池的正极流入第三电阻R₃与第四电阻R₄所在支路，却并没有流入目标电池负极，因此，所有串联在目标电池与地线之间的电池，也包括目标电池，都消耗了电流I_V2V，而所有串联在目标电池与电池组正极之间的电池(不包括目标电池)都没有消耗电流I_V2V，如此将会造成电流不平衡，所以需要对电流I_V2V进行补偿。

根据上述分析可知，本申请所提供的电池电压的检测电路，只需对电流I_V2V进行补偿，而无需对电流I_BATP进行补偿，由此便可以配合使用结构相比于现有技术较为简单的电流补偿单元2。具体地，电流补偿单元2的补偿输出端与正输入端BATP连接，输出的补偿电流的大小与电流I_V2V相等。

通过电流补偿单元2的电流补偿作用，电压转换单元1不会从正输入端BATP抽取除电流I_BATP以外的其他电流。所以，在逐一对电池组中的各个电池进行电池电压检测的过程中，可有效保障每个电池所消耗的电流是相等的、平衡的。

本申请所提供的电池电压的检测电路，包括电压转换单元1和电流补偿单元2；电压转换单元1的输入端用于与目标电池连接，以便对目标电池的电池电压进行检测；电流补偿单元2的补偿输出端与电压转换单元1的正输入端连接，用于对电压转换单元1进行电流补偿；电压转换单元1包括第一运放OPA1、第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃、第四电阻R₄和第一MOS管；第一电阻R₁的第一端与第三电阻R₃的第一端连接，并作为电压转换单元1的正输入端BATP；第一电阻R₁的第二端分别与第二电阻R₂的第一端、第一运放OPA1的第一输入端连接；第二电阻R₂的第二端作为电压转换单元1的负输入端BATN；第三电阻R₃的第二端分别与第一运放OPA1的第二输入端、第一MOS管T的第一端连接；第一MOS管T的第二端与第四电阻R₄的第一端连接，并作为电压转换单元1的输出端，第四电阻R₄的第二端接地，第一MOS管T的栅极与第一运放OPA1的输出端连接。

可见，本申请所提供的电池电压的检测电路，利用运放的负反馈作用进行电压钳位，并配合以串联电阻的分压作用，不仅可对与电路连接的目标电池进行电池电压检测，还有效地实现了部分电流在目标电池中的回流。由此，利用结构简单的电流补偿单元即可实现对其余电流的电流补偿，从而，在逐一对电池组中各电池进行电压检测过程中，有效确保了各电池所消耗电流的平衡性，进而提高了电池组使用寿命和产品经济效益。

本申请所提供的电池电压的检测电路，在上述内容的基础上，如图1所示，作为一种优选实施例，第一运放OPA1的第一输入端为反相输入端，第一运放的第二输入端为正相输入端；第一MOS管T为第一NMOS管N1，第一NMOS管N1的第一端为漏极，第一NMOS管N1的第二端为源极。

在此基础上，如图1所示，第一运放OPA1的电源正端与电流补偿单元2的电源输入端连接，第一运放OPA1的电源负端接地；

电流补偿单元2包括电流镜21、第二NMOS管N2和第五电阻R₅；电流镜21的第一镜电流输出端作为电流补偿单元2的补偿输出端，电流镜21的第二镜电流输出端与第二NMOS管N2的漏极连接；第二NMOS管N2的栅极与第一NMOS管N1的栅极连接，第二NMOS管N2的源极与第五电阻R₅的第一端连接，第五电阻R₅的第二端接地。

具体地，第一运放OPA1的电源正端可与电流补偿单元2的电源输入端连接，统一由设定的电源E如整个电池组的正极供电，由此，第一运放OPA1所消耗的工作电流会流经电池组中所有的电池，不会引起电流不平衡。

在电流补偿单元2中，电流镜21可具体由共栅共源的两个PMOS实现，输出两路镜电流：I_COMP1＝I_COMP2。具体地，可令第五电阻的阻值与第四电阻的阻值相等，即R₅＝R₄，由此流过第五电阻的电流I_R5(同时也是I_COMP2)与流过第四电阻的电流I_V2V相等：I_R5＝I_V2V。由此，输入至电压转换单元1的正输入端BATP的补偿电流也为：I_COMP1＝I_V2V，即为第三电阻R₃与第四电阻R₄所在支路流过的电流进行补偿。

请参考图2，图2为本申请所提供的第一运放在一具体实施例中的结构示意图。

在图1的基础上，作为一种优选实施例，本申请所提供的第一运放OPA1具体如图2所示，包括第一电流源I1、第二电流源I2、第三电流源I3、第二PMOS管P2、第三PMOS管P3、第四PMOS管P4、第一高压PMOS管GP1、第二高压PMOS管GP2、第三高压PMOS管GP3、第三NMOS管N3、第四NMOS管N4、第五NMOS管N5、第六电阻R₆、第一电容C₁和第一齐纳二极管ZD1；

第一电流源I1的输入端与第二电流源I2的输入端连接，作为第一运放OPA1的电源正端；第一电流源I1的输出端分别与第二PMOS管P2的源极、第三PMOS管P3的源极、第四PMOS管P4的源极连接；第二PMOS管P2的栅极作为第一运放OPA1的反相输入端，漏极与第一高压PMOS管GP1的源极连接；第三PMOS管P3的栅极作为第一运放OPA1的正相输入端，漏极与第二高压PMOS管GP2的源极连接；第四PMOS管P4的漏极与第三高压PMOS管GP3的源极连接，第四PMOS管P4与第三高压PMOS管GP3、第一高压PMOS管GP1、第二高压PMOS管GP2均共栅极；

第三高压PMOS管GP3的漏极与栅极连接，并与第三电流源I3的输入端连接；第一高压PMOS管GP1的漏极分别与第三NMOS管N3的漏极和栅极、第四NMOS管N4的栅极连接；第二高压PMOS管GP2的漏极分别与第四NMOS管N4的漏极、第五NMOS管N5的栅极、第六电阻R₆的第一端、第一齐纳二极管ZD1的阴极连接；第六电阻R₆的第二端与第一电容C₁的第一端连接，第一电容C₁的第二端分别与第二电流电源I2的输出端、第五NMOS管N5的漏极连接，并作为第一运放OPA1的输出端；第三电流源I3的输出端、第一齐纳二极管ZD1的阳极、第三NMOS管N3的源极、第四NMOS管N4的源极、第五NMOS管N5的源极均接地。

其中，图2所示的第一运放OPA1具体是两级运算放大器电路，部分器件(GP1、GP2、GP3)使用了高压器件以隔离高压，其余使用的是低压的普通器件，以节省芯片面积。电路中还配合使用了第一齐纳二极管ZD1，即稳压二极管，以防止第四NMOS管N4和第五NMOS管N5被高压击穿。根据图1可知，第一NMOS管N1的栅极电压为：V_NOUT＝V_out+V_{th_N1}，其中，V_{th_N1}为第一NMOS管的阈值电压，一般为0.75V左右；而电池电压V_e通常不超过4.25V，所以输出电压V_out＝V_e/2不超过2.125V。由此，栅极电压V_NOUT通常为2.125V+0.75V＝2.875V<5V，所以第一运放OPA1可采用图2所示的结构。

请参考图3，图3为本申请所提供的电池电压的检测电路在另一具体实施方式中的结构示意图。

如图3所示的电池电压的检测电路，第一运放OPA1的第一输入端为正相输入端，第一运放OPA1的第二输入端为反相输入端；第一MOS管T为第一PMOS管P1，第一PMOS管P1的第一端为源极，第一PMOS管P1的第二端为漏极。

在此基础上，如图3所示，第一运放OPA1的电源正端与电压转换单元2的正输入端连接，第一运放OPA1的电源负端接地；

电流补偿单元2包括电流镜21、第二NMOS管N2、第五电阻R₅、第二运放OPA2和补偿电流源I_S；补偿电流源的电流I_S与第一运放OPA1的工作电流I_OPA1大小相等；

第二运放OPA2的电源正端与电流镜21的输入端连接，电源负端接地，正相输入端与电压转换单元1的输出端连接，输出端与第二NMOS管N2的栅极连接；电流镜21的第一镜电流输出端作为电流补偿单元2的补偿输出端，电流镜21的第二镜电流输出端与第二NMOS管N2的漏极连接；第二NMOS管N2的源极分别与第五电阻R₅的第一端、补偿电流源I_S的输入端、第二运放OPA2的反相输入端连接；第五电阻R₅的第二端和补偿电流源I_S的输出端均接地。

具体地，与图1不同的一点在于，本实施例中的第一MOS管T具体为第一PMOS管P1。由于无法直接感应出第一PMOS管P1上流过的电流，因此需要利用第二运放OPA2的钳位作用以复制电流。由此，其相对于图1增加了芯片面积和功率损耗。

与图1不同的另一点在于，本实施例中所提供的电池电压检测电路中直接由目标电池的正极为第一运放OPA1供电，如此有利于简化第一运放OPA1的电路设计。而相应地，此时还需要对第一运放OPA1的工作电流I_OPA1进行补偿。

第二运放OPA2可由5V供电，采用普通的运算放大器来实现即可。类似地，电流镜21可具体由共栅共源的两个PMOS实现，输出两路镜电流：I_COMP1＝I_COMP2。令第五电阻R₅与第四电阻R₄阻值相等，即R₅＝R₄，则第五电阻R₅上流过的电流I_R5与第四电阻R₄上流过的电流I_V2V相等：I_R5＝I_V2V。由于补偿电流源的电流I_S与第一运放OPA1的工作电流I_OPA1大小相等，即I_S＝I_OPA1，所以，输入至电压转换单元1的正输入端BATP的补偿电流I_COMP1为：

I_COMP1＝I_COMP2＝I_R5+I_S＝I_V2V+I_OPA1。

可见，电流补偿单元2输入至正输入端BATP的补偿电流I_COMP1为第一运放OPA1、第三电阻R₃所在支路提供电流，使得电压转换单元1不会从正输入端BATP抽取除电流I_BATP以外的其他电流。所以，在逐一对电池组中的各个电池进行电池电压检测的过程中，可有效保障每个电池所消耗的电流是相等的、平衡的。

需要说明的是，图3中电流补偿单元2与图1中电流补偿单元2的相同器件采用了同一标记，例如第二NMOS管N2、第五电阻R₅。

请参考图4，图4为本申请所提供的电池电压的检测电路在又一具体实施方式中的结构示意图。

如图4所示，第一运放OPA1的电源正端与电压转换单元1的正输入端连接，第一运放OPA1的电源负端接地；

电流补偿单元2包括电流镜21、第七电阻R₇、第五PMOS管P5、第六NMOS管N6、第七NMOS管N7和补偿电流源I_S；第六NMOS管N6与第七NMOS管N7的尺寸之比为1:2，补偿电流源I_S的电流与第一运放OPA1的工作电流I_OPA1大小相等；

电流镜21的第一镜电流输出端作为电流补偿单元2的补偿输出端，并与第七电阻R₇的第一端连接；第七电阻R₇的第二端与第五PMOS管P5的源极连接，第五PMOS管P5与第一PMOS管P1共栅极，第五PMOS管P5的漏极分别与第六NMOS管N6的漏极、栅极和第七NMOS管N7的栅极连接；电流镜21的第二镜电流输出端分别与第七NMOS管N7的漏极和补偿电流源的输入端连接；第六NMOS管N6的源极、第七NMOS管N7的源极和补偿电流源的输出端均接地。

具体地，与图3所示电流补偿单元2相比，图4所示的电流补偿单元2没有采用第二运放进行电流复制，而是基于MOS管实现比例电流输出。电流镜21可具体由共栅共源的两个PMOS实现，输出两路镜电流：I_COMP1＝I_COMP2。

令第七电阻的阻值与第三电阻R₃的阻值相等，则第七电阻R₇流过的电流与第三电阻R₃流过的电流相等，均为I_V2V。由于第六NMOS管N6与第七NMOS管N7的尺寸比为1:2，则第七NMOS管N7流过的电流I_N7是第六NMOS管N6流过的电流I_V2V的2倍：I_N7＝2I_V2V。补偿电流源的电流为I_S，与第一运放OPA1的工作电流I_OPA1大小相等，即I_S＝I_OPA1。由此可得输入至电压转换单元1的正输入端BATP的补偿电流为：

I_COMP1＝I_COMP2＝I_N7+I_S＝2I_V2V+I_OPA1。

可见，该补偿电流I_COMP1可为第一运放OPA1、第三电阻R₃所在支路、第七电阻R₇所在支路提供电流，使得电压转换单元1不会从正输入端BATP抽取除电流I_BATP以外的其他电流。所以，在逐一对电池组中的各个电池进行电池电压检测的过程中，可有效保障每个电池所消耗的电流是相等的、平衡的。

请参考图5，图5为本申请所提供的第一运放在另一具体实施例中的结构示意图。对于图3或者图4，其中的第一运放OPA1可具体采用图5所示结构。

在上述内容的基础上，如图5所示，第一运放OPA1包括第六PMOS管P6、第七PMOS管P7、第八PMOS管P8、第八NMOS管N8、第九NMOS管N9、第四电流源I4、第五电流源I5、第八电阻R₈、第二电容C₂和第二齐纳二极管ZD2；第五电流源I5的电流大小是第四电流源I4的电流大小的两倍；

第六PMOS管P6的源极、第七PMOS管P7的源极、第八PMOS管P8的源极均与第二齐纳二极管ZD2的阴极连接，并作为第一运放OPA1的电源正端；第六PMOS管P6的漏极和栅极均与第七PMOS管P7的栅极、第八NMOS管N8的漏极连接，第八NMOS管N8的栅极作为第一运放OPA1的反相输入端；第七PMOS管P7的漏极分别与第八电阻R₈的第一端、第八PMOS管P8的栅极、第九NMOS管N9的漏极连接；第八电阻R₈的第二端与第二电容C₂的第一端连接；第八PMOS管P8的漏极分别与第二电容C₂的第二端、第五电流源I5的输入端、第二齐纳二极管ZD2的阳极连接，并作为第一运放OPA1的输出端；第九NMOS管N9的栅极作为第一运放OPA1的正相输入端，第九NMOS管N9和第八NMOS管N8的源极均与第四电流源I4的输入端连接；第四电流源I4和第五电流源I5的输出端均接地。

其中，由于第五电流源I5的电流大小是第四电流源I4的电流大小的两倍，即I5＝2I4，所以，图5所示的第一运放OPA1的工作电流具体为I_OPA1＝I4+I5＝3·I4。

进一步地，请参考图6，图6为本申请所提供的电池组的电池电压检测模块在一具体实施方式中的结构示意图，主要包括开关阵列以及如上所述的任一种电池电压的检测电路；

开关阵列的输入端与电池组中的各个电池连接，开关阵列的第一输出端与检测电路的正输入端连接，开关阵列的第二输出端与检测电路的负输入端连接，用于在开关阵列中的目标开关闭合时将对应的目标电池接入检测电路。

具体地，如图6所示，若电池组包括K个串联的电池，则开关阵列中包括K个开关组，每个开关组对应一个电池，并由一个正极开关S*P和一个负极开关S*N构成，*表示开关组的组号，取值范围为1,2，…，K。每个开关组均连接在对应电池的正负极两端，其中，正极开关S*P的一端与电池的正极连接，另一端连接至检测电路的正输入端BATP；负极开关S*N的一端与电池的负极连接，另一端连接至检测电路的正输入端BATN。

其中，图6中的K值具体为6，本领域技术人员也可自行设置为其他数值。此外，还需要说明的是，图6所示电池电压检测模块所采用的检测电路具体是图1中所示的检测电路，本领域技术人员也可以采用图3或者图4所示的检测电路，本申请对此并不进行限定。

当需要对某一个电池进行电压检测时，只需将与该电池对应的开关组闭合即可。例如，当要对电池4进行电压检测时，可控制对应的正极开关S4P和负极开关S4N闭合，以便将电池4接入后续电路。

容易理解的是，图6中利用开关阵列实现的电池组的电池电压检测模块，在同一时间只能对一个电池进行电压检测，因此可称为离散时间型的电池电压检测模块。在相同的检测思路下，可利用如图1所示的检测电路而实现连续时间型的电池电压检测模块。

请参考图7，图7为本申请所提供的电池组的电池电压检测模块在另一具体实施方式中的结构示意图。

其中，如图7所示，电池组包括K个串联的电池，电池电压检测模块包括电流多路补偿单元3和K个分别与各个电池一一对应的电压转换单元1；

各个电压转换单元1的正输入端分别与对应电池的正极连接，各个电压转换单元1的负输入端分别与对应电池的负极连接，其中，与电池组正极连接的电压转换单元为第一电压转换单元；

电压转换单元1包括第一运放、第一电阻R_{1_}*、第二电阻R_{2_}*、第三电阻R_{3_}*、第四电阻R_{4_*}和第一NMOS管N1_*；第一电阻R_{1_*}的第一端与第三电阻R_{3_*}的第一端连接，并作为电压转换单元1的正输入端；第一电阻R_{1_*}的第二端分别与第二电阻R_{2_*}的第一端、第一运放OPA1_*的反相输入端连接；第二电阻R_{2_*}的第二端作为电压转换单元1的负输入端；第三电阻R_{3_*}的第二端分别与第一运放OPA1_*的正相输入端、第一NMOS管N1_*的漏极连接；第一NMOS管N1_*的源极与第四电阻R_{4_*}的第一端连接，并作为电压转换单元1的输出端，第四电阻R_{4_*}的第二端接地，第一MOS管N1_*的栅极与第一运放OPA1_*的输出端连接；

电流多路补偿单元3包括K路输出电流镜31、补偿电阻RCC和K个分别与各个电压转换单元1一一对应的补偿NMOS管Ns_*；K路输出电流镜31的输入端与第一电压转换单元的正输入端连接，K路输出电流镜31的K-1个镜电流输出端分别与其余电压转换单元1的正输入端连接，以便进行电流补偿，K路输出电流镜31的一个镜电流输出端分别与各个补偿NMOS管Ns_*的漏极连接；各个补偿NMOS管Ns_*分别与对应的电压转换单元1中的第一NMOS管N1_*共栅极，各个补偿NMOS管Ns_*的源极均与补偿电阻RCC的第一端连接，补偿电阻RCC的第二端接地。

其中，*的取值范围为1,2，…，K；表示对应于第*个电池，例如，R_{3_1}即表示对应于第1个电池(即负极接地的电池1)的电压转换单元1中的第三电阻，其他与此类似。还需要说明的是，图7中所示电路具体是以3个电池构成的电池组为例，即K＝3，本领域技术人员可根据实际应用情况而自行设置其他数值。图7所示电路通过设置与电池数量相等的电压转换单元1，可同时对电池组中所有的电池进行电压检测，为时间连续型的电池电压检测模块。

以图7为例，各个第一运放OPA1_*的工作电流均为I_OPA1，各个第一电阻R_{1_*}上流过的电流均为I_BATP。3路输出电流镜31具体由三个共栅共源的PMOS管实现，所输出的3路镜电流大小均为I_COMP1＝I_COMP2＝I_COMP3＝I_COMP。令补偿电阻RCC的阻值与各个第四电阻R_{4_*}、各个第三电阻R_{3_*}的阻值相等，则补偿电阻RCC上流过的电流I_COMP1与各个第三电阻R_{3_*}上流过的电流相等：I_COMP1＝I_V2V。此外，一路镜电流I_COMP2用于补偿对应于电池1的第三电阻R_{3_1}上的电流I_V2V，另一路镜电流I_COMP3用于补偿对应于电池2的第三电阻R_{3_2}上的电流I_V2V。由此，各个电池消耗的电流均为：

I_E1＝I_E2＝I_E3＝I_BATP+3I_OPA1+3I_V2V+I_COMP＝I_BATP+3I_OPA1+4I_V2V。

可见，本申请所提供的电池组的电池电压检测模块，利用运放的负反馈作用进行电压钳位，并配合以串联电阻的分压作用，不仅可对与电路连接的目标电池进行电池电压检测，还有效地实现了部分电流在目标电池中的回流。由此，利用结构简单的电流补偿单元即可实现对其余电流的电流补偿，从而，在逐一对电池组中各电池进行电压检测过程中，有效确保了各电池所消耗电流的平衡性，进而提高了电池组使用寿命和产品经济效益。

本申请所提供的电池组的电池电压检测电路模块的具体实施方式与上文所描述的电池电压的检测电路可相互对应参照，这里就不再赘述。

本申请中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

还需说明的是，在本申请文件中，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语，仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。此外，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池电压的检测电路，其特征在于，包括电压转换单元和电流补偿单元；所述电压转换单元用于对连接的目标电池的电池电压进行检测；所述电流补偿单元的补偿输出端与所述电压转换单元的正输入端连接，用于对所述电压转换单元进行电流补偿；

所述电压转换单元包括第一运放、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一MOS管；所述第一电阻的第一端与所述第三电阻的第一端连接，并作为所述电压转换单元的正输入端；所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端、所述第一运放的第一输入端连接；所述第二电阻的第二端作为所述电压转换单元的负输入端；所述第三电阻的第二端分别与所述第一运放的第二输入端、所述第一MOS管的第一端连接；所述第一MOS管的第二端与所述第四电阻的第一端连接，并作为所述电压转换单元的输出端，所述第四电阻的第二端接地，所述第一MOS管的栅极与所述第一运放的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的电池电压的检测电路，其特征在于，所述第一运放的第一输入端为反相输入端，所述第一运放的第二输入端为正相输入端；所述第一MOS管为第一NMOS管，所述第一NMOS管的第一端为漏极，所述第一NMOS管的第二端为源极。

3.根据权利要求2所述的电池电压的检测电路，其特征在于，所述第一运放的电源正端与所述电流补偿单元的电源输入端连接，所述第一运放的电源负端接地；

所述电流补偿单元包括电流镜、第二NMOS管和第五电阻；所述电流镜的第一镜电流输出端作为所述电流补偿单元的补偿输出端，所述电流镜的第二镜电流输出端与所述第二NMOS管的漏极连接；所述第二NMOS管的栅极与所述第一NMOS管的栅极连接，所述第二NMOS管的源极与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端接地。

4.根据权利要求2所述的电池电压的检测电路，其特征在于，所述第一运放包括第一电流源、第二电流源、第三电流源、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第一高压PMOS管、第二高压PMOS管、第三高压PMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六电阻、第一电容和第一齐纳二极管；

所述第一电流源的输入端与所述第二电流源的输入端连接，作为所述第一运放的电源正端；所述第一电流源的输出端分别与所述第二PMOS管的源极、所述第三PMOS管的源极、所述第四PMOS管的源极连接；所述第二PMOS管的栅极作为所述第一运放的反相输入端，漏极与所述第一高压PMOS管的源极连接；所述第三PMOS管的栅极作为所述第一运放的正相输入端，漏极与所述第二高压PMOS管的源极连接；所述第四PMOS管的漏极与所述第三高压PMOS管的源极连接，所述第四PMOS管与所述第三高压PMOS管、所述第一高压PMOS管、所述第二高压PMOS管均共栅极；

所述第三高压PMOS管的漏极与栅极连接，并与所述第三电流源的输入端连接；所述第一高压PMOS管的漏极分别与所述第三NMOS管的漏极和栅极、所述第四NMOS管的栅极连接；所述第二高压PMOS管的漏极分别与所述第四NMOS管的漏极、所述第五NMOS管的栅极、所述第六电阻的第一端、所述第一齐纳二极管的阴极连接；所述第六电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端分别与所述第二电流电源的输出端、所述第五NMOS管的漏极连接，并作为所述第一运放的输出端；所述第三电流源的输出端、所述第一齐纳二极管的阳极、所述第三NMOS管的源极、所述第四NMOS管的源极、所述第五NMOS管的源极均接地。

5.根据权利要求1所述的电池电压的检测电路，其特征在于，所述第一运放的第一输入端为正相输入端，所述第一运放的第二输入端为反相输入端；所述第一MOS管为第一PMOS管，所述第一PMOS管的第一端为源极，所述第一PMOS管的第二端为漏极。

6.根据权利要求5所述的电池电压的检测电路，其特征在于，所述第一运放的电源正端与所述电压转换单元的正输入端连接，所述第一运放的电源负端接地；

所述电流补偿单元包括电流镜、第二NMOS管、第五电阻、第二运放和补偿电流源；所述补偿电流源的电流与所述第一运放的工作电流大小相等；

所述第二运放的电源正端与所述电流镜的输入端连接，电源负端接地，正相输入端与所述电压转换单元的输出端连接，输出端与所述第二NMOS管的栅极连接；所述电流镜的第一镜电流输出端作为所述电流补偿单元的补偿输出端，所述电流镜的第二镜电流输出端与所述第二NMOS管的漏极连接；所述第二NMOS管的源极分别与所述第五电阻的第一端、所述补偿电流源的输入端、所述第二运放的反相输入端连接；所述第五电阻的第二端和所述补偿电流源的输出端均接地。

7.根据权利要求5所述的电池电压的检测电路，其特征在于，所述第一运放的电源正端与所述电压转换单元的正输入端连接，所述第一运放的电源负端接地；

所述电流补偿单元包括电流镜、第七电阻、第五PMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管和补偿电流源；所述第六NMOS管与所述第七NMOS管的尺寸之比为1:2，所述补偿电流源的电流与所述第一运放的工作电流大小相等；

所述电流镜的第一镜电流输出端作为所述电流补偿单元的补偿输出端，并与所述第七电阻的第一端连接；所述第七电阻的第二端与所述第五PMOS管的源极连接，所述第五PMOS管与所述第一PMOS管共栅极，所述第五PMOS管的漏极分别与所述第六NMOS管的漏极、栅极和所述第七NMOS管的栅极连接；所述电流镜的第二镜电流输出端分别与所述第七NMOS管的漏极和所述补偿电流源的输入端连接；所述第六NMOS管的源极、所述第七NMOS管的源极和所述补偿电流源的输出端均接地。

8.根据权利要求5所述的电池电压的检测电路，其特征在于，所述第一运放包括第六PMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第四电流源、第五电流源、第八电阻、第二电容和第二齐纳二极管；所述第五电流源的电流大小是所述第四电流源的电流大小的两倍；

所述第六PMOS管的源极、所述第七PMOS管的源极、所述第八PMOS管的源极均与所述第二齐纳二极管的阴极连接，并作为所述第一运放的电源正端；所述第六PMOS管的漏极和栅极均与所述第七PMOS管的栅极、所述第八NMOS管的漏极连接，所述第八NMOS管的栅极作为所述第一运放的反相输入端；所述第七PMOS管的漏极分别与所述第八电阻的第一端、所述第八PMOS管的栅极、所述第九NMOS管的漏极连接；所述第八电阻的第二端与所述第二电容的第一端连接；所述第八PMOS管的漏极分别与所述第二电容的第二端、所述第五电流源的输入端、所述第二齐纳二极管的阳极连接，并作为所述第一运放的输出端；所述第九NMOS管的栅极作为所述第一运放的正相输入端，所述第九NMOS管和所述第八NMOS管的源极均与所述第四电流源的输入端连接；所述第四电流源和所述第五电流源的输出端均接地。

9.一种电池组的电池电压检测模块，其特征在于，包括开关阵列以及如权利要求1至8任一项所述的电池电压的检测电路；

所述开关阵列的输入端与所述电池组中的各个电池连接，所述开关阵列的第一输出端与所述检测电路的正输入端连接，所述开关阵列的第二输出端与所述检测电路的负输入端连接，用于在所述开关阵列中的目标开关闭合时将对应的目标电池接入所述检测电路。

10.一种电池组的电池电压检测模块，其特征在于，所述电池组包括K个串联的电池，所述电池电压检测模块包括电流多路补偿单元和K个分别与各个所述电池一一对应的电压转换单元；

各个所述电压转换单元的正输入端分别与对应电池的正极连接，各个所述电压转换单元的负输入端分别与对应电池的负极连接，其中，与所述电池组正极连接的所述电压转换单元为第一电压转换单元；

所述电压转换单元包括第一运放、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一NMOS管；所述第一电阻的第一端与所述第三电阻的第一端连接，并作为所述电压转换单元的正输入端；所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端、所述第一运放的反相输入端连接；所述第二电阻的第二端作为所述电压转换单元的负输入端；所述第三电阻的第二端分别与所述第一运放的正相输入端、所述第一NMOS管的漏极连接；所述第一NMOS管的源极与所述第四电阻的第一端连接，并作为所述电压转换单元的输出端，所述第四电阻的第二端接地，所述第一MOS管的栅极与所述第一运放的输出端连接；

所述电流多路补偿单元包括K路输出电流镜、补偿电阻和K个分别与各个所述电压转换单元一一对应的补偿NMOS管；所述K路输出电流镜的输入端与所述第一电压转换单元的正输入端连接，所述K路输出电流镜的K-1个镜电流输出端分别与其余所述电压转换单元的正输入端连接，以便进行电流补偿，所述K路输出电流镜的一个所述镜电流输出端分别与各个所述补偿NMOS管的漏极连接；各个所述补偿NMOS管分别与对应的电压转换单元中的所述第一NMOS管共栅极，各个所述补偿NMOS管的源极均与所述补偿电阻的第一端连接，所述补偿电阻的第二端接地。

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