[发明专利]具有感测复制回路的堆叠的电源监控器

说明书

技术领域

本公开一般涉及电源监控器，更具体地，涉及具有感测复制回路的堆叠的电源监控器。

背景技术

许多类型的设备和系统使用串联堆叠或耦合在一起的电源。例如，电动车辆通常包括成堆布置的多个锂电池或其它电池。每个电池通常设计为提供高达最大电压（例如大约5.5V）的特定电压（例如大约5V）。在12电池组或称电池叠中，电池组可以设计为提供大约60V的电压。必须的或理想的是可以测量电池组中各单独电池两侧的电压。这将是有用的，例如，控制电池组中各单个电池的充电或放电。然而，接近电池叠-“顶部”的电池可以处于相当高的电压（例如大约45V-55V），这使得测量这些电池两侧的电压很困难。

发明内容

附图说明

为了更加全面地理解本公开和其特征，现在结合附图参考下面的说明书，在附图中：

图1示出了根据本公开的具有感测复制回路的示例堆叠的电源监控器；

图2示出了根据本公开的具有感测复制回路的堆叠电源监控器中的示例调节单元；

图3示出了根据本公开的堆叠的电源监控器中的示例感测复制回路的细节；

图4示出了根据本公开的具有感测复制回路的示例堆叠电源监控器的另外的细节；

图5和图6示出了根据本公开的具有感测复制回路的其它示例堆叠电源监控器；

图7示出了根据本公开的用于使用感测复制回路监控堆叠电源系统中的电源的示例方法。

具体实施方式

以下图1到图7中讨论的用于描述该专利文件中本发明的原理的不同实施例仅仅是为了示例说明，不应当解释为以任何方式限制本发明的保护范围。所属领域的技术人员将理解，本发明的原理可以在适当布置的任何类型的设备或系统中实施。

图1示出了根据本公开的具有感测复制回路的示例堆叠电源监控器100。如图1中所示，电源监控器100包括或结合一组电源102a-102n使用。电源102a-102n表示任何合适的电源，例如电池（类似锂电池或其它类型的电池）、超级电容、燃料电池、或其它电压源。许多电源可以串联耦合在一起形成电池叠，例如电动车辆中的12锂电池组。

电源监控器100测量电池叠或组中的至少一个电源（在该情况下，电源102m）两侧的输入电压ΔV_IN。例如，每个电源102a-102n两侧的连续电压可以达到最大值大约5.5V，而电池叠顶部的最大电压可以是大约60V。一般地，电源监控器100以下述方式运转：基于电源102m两侧的电压ΔV_IN生成穿过电压-电流感测模块104的感测电流，并且利用连接负电源电压轨（例如大约-5V）的精确的电流镜将感测电流镜像反射到电压-电流复制模块106。复制模块106在结构上与感测模块104相同或基本相同。

如上所述，被感测的电源电压可以很高，例如高达大约60V或甚至更高。在这个示例中，复制模块106具有的一个端子耦合到大地以及另一个端子耦合到输出电压V_OUT。复制模块106基于电压V_OUT生成感测电流，电源监控器100中的电路运转以迫使感测电流相等，从而迫使输出电压V_OUT至少基本等于输入电压V_IN。因此，复制模块106输出在所测量的电源两侧的电压ΔV_IN的测量值，其中输出电压V_OUT是以大地作为参考的。

在这个示例中，感测模块104包括含有二极管108和n沟道金属氧化物半导体（NMOS）晶体管110-112的左支路。感测模块104还包括含有电阻器114、双极晶体管116和p沟道金属氧化物半导体（PMOS）晶体管118的右支路。感测模块104的左支路耦合到被测量的电源102m的低电压端子。感测模块104的右支路耦合到被测量的电源102m的高电压端子。复制模块106具有类似的结构，其中左支路含有二极管120和NMOS晶体管122-124，右支路含有电阻器126、双极晶体128和PMOS晶体管130。复制模块106的左支路耦合到大地，复制模块106的右支路耦合到监控器100的输出端。在特定的实施例中，部件108-118和模块104-106的相对应部件120-130相匹配，以及使用同心法布局这些部件。