[发明专利]一种电池组单体电池电压检测电路

说明书

技术领域

本发明涉及高压模拟集成电路设计领域，特别是涉及一种电池组单体电池电压检测电路。

背景技术

动力电池组是维持汽车动力的基础部分，为了延长电池的使用寿命，及时检测和排除电池故障，合理的对其进行充放电，电池组管理系统必不可少。

以聚合物锂离子电池为例，它具有能量密度高，输出功率大，充电效率高，使用寿命长，无污染等优越性能，是新能源汽车重要的储能元件。其不足之处，就是需要特殊的保护电路，以防止过充过放，或者电池组中单体电池电量不均衡引起的使用寿命问题等。对电池组单体电池电压的精确检测是设计保护、均衡等功能的前提。

电池组通常包含几节至几十节串联的单体电池以提供高输出电压，单体电池的正负极电压常有几十伏的共模值，需要把单体电池共模电压降低到以地为参考电压的低电平进行检测。传统的检测方法有两种，一是利用电阻分压，把电池极板上的共模电压降低到以地为参考的低电压进行检测。这种方法需要精确匹配的电阻，并且在共模电压很高时，准确度差。二是利用电容和开关电路，把电池电压由高共模搬运到低共模进行检测。这种方法极易受到开关管寄生电容的影响而出现检测结果的偏差，解决的办法是增大电容，使寄生电容可以忽略，但是增大电容会占用过多的面积而增加芯片的成本。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种电池组单体电池电压检测电路。具体地，所述电池组单体电池电压检测电路包括：

高压模拟开关阵列，其输入端连接待检测单体电池两端，其输出端连接高共模输入误差放大器；

高共模输入误差放大器，用于把高共模的电池信号变成以低电压为参考电压的差分信号进行检测；

其中，检测电池组中待检测单体电池电压时，连接在此电池正负极板上高压模拟开关阵列中对应一组高压开关导通，把电池电压信号直接输出到高共模输入误差放大器。

所述电路还包括向高压模拟开关阵列提供驱动电流和控制信号的开关驱动电路及低压逻辑控制器。

所述高压模拟开关阵列至少包括两路高压开关，每路高压开关包括：至少两个高压P型DMOS管，电阻和齐纳二极管。

所述高压模拟开关阵列通过接收低压逻辑信号控制其导通与关断。

所述高压开关中至少两个P型DMOS管的源极、栅极连接一起，其中一个P型DMOS管的漏极连接到单体电池的其中一个电极，另一个P型DMOS管的漏极连接到高共模误差放大器电路，至少两个P型DMOS的栅极和源极之间并联有电阻和齐纳二极管。

所述开关驱动电路及低压逻辑控制器包括误差放大器、补偿电阻电容、分压电阻、用于电压转电流的电阻和电流镜。

所述高共模输入的误差放大器至少包括两个运算放大器、三个电阻和一对晶体管；其中，运算放大器各自形成负反馈环路。

所述高共模输入的误差放大器具有两个输入端，分别连接到高压模拟开关阵列的两个输出端，用于接收来自与高压模拟开关阵列连通的一个单体电池的电压；

所述高共模输入的误差放大器的两个输入端分别经过高压电阻连接到第一或第二晶体管的漏极和第一或第二运算放大器的其中一个输入端；

所述第一或第二运算放大器的另一个输入端共同连接到参考电压；

所述高共模输入的误差放大器的至少一个输入端经过电阻与第一运算放大器的输出连接；

所述第一运算放大器的输出作为所述高共模误差放大器电路的输出；

所述第一和第二晶体管的源极接地，并且其栅极共同连接到第二运算放大器的输出端。

本发明采用高压模拟开关阵列及高共模输入误差放大器，较传统单体电池电压检测电路的优点为：

一是，检测不同共模电压的信号时共用一对大阻值电阻，较之传统的电阻分压，大大减小了电阻个数和芯片面积。

二是，与传统采用高压MOS管设计的高共模误差放大器不同，本发明使用电阻作为耐高压器件，重要的反馈回路全部采用低压器件，由于低压器件在准确度和工艺角变化，以及匹配等各方面性能远好于高压器件，因而检测精度高，检测误差受外界影响较小。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为根据本发明一个实施例的高压模拟开关阵列及其驱动电路示意图；

图2为根据本发明一个实施例的高共模误差放大器电路示意图；

图3为根据本发明一个实施例的单体电池电压检测电路示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。