电流检测制造技术

本发明专利技术公开了电流检测。一种电流感测电路，用于测量电池的充电水平。该电路包括：分流电阻器（R10），连接在电池的高侧端子与用于将电池连接到负载的负载/充电端子之间；转换电路，被布置成在一对电流检测端子（GG_SRP、GG_SRN）上产生与分流电阻器的电压成比例的电压；其中，电流检测端子中的一个端子（GG_SRP）设置在一端子连接到电池的高侧端子与分流电阻器（R10）之间并且另一端子接地的第一电流路径上；电流检测端子中的另一个端子（GG_SRN）设置在一端子连接到分流电阻器（R10）与负载/充电端子之间并且另一端子接地的第二电流路径上。

【技术实现步骤摘要】
电流检测
本公开涉及电流检测装置。
技术介绍
人们期望能够确定电池或者电池单元或电池阵列的电流容量水平。电池能源管理（Gasgauge）（也被称为电池电量计（fuelgauge））电路可用于预测在电池组中存储的能量，或者换言之，电池组的电流容量。该预测可通过测量流入和流出电池的电荷的库伦进行推导。这被称为库伦计算法。这可通过测量跨电流检测（或者分流）电阻器上的电压降来实现，该电阻可被设置在电池的高侧（正极）或者低侧（0V或者接地）端子。对于低压电池（例如，3V至12V），电流检测电阻器是设置在正极侧还是设置在低侧（可以是）接地（0V）端子并不至关重要。然而，对于高压电池（例如，24V至60V），由于在商用现有的电池能源管理集成电路中使用的半导体处理大多是低操作电压，所以更希望在0V端子子处使用电流检测。用于这种类型电池的实例电池能源管理是具有24V的最大电源电压并且采用低侧电流检测的TI（德州仪器）bq27541-V200。该TIbq27541提供精确的容量估计并且因以典型的电池电流波形工作而为人所知。不幸地是，难以在0V端子处设置电流检测电阻器，这主要是因为对0V端子的接入可能因需要将电池连接至共地（例如，车底盘），或者需要在0V端子设置保护电路而受到限制。此外，可能会是用于对电池进行充电和放电的单独的0V端子。为此，在0V端子直接测量电流是不实际的。此外，可能存在连接到电池的正极端子的多个负载，并且期望对由各个和/所有负载耗用的电流进行测量。如果电池设置有高侧电流检测电阻器，利用使用低侧电流检测（诸如，bq27541）的电池能源管理的直接接口是有问题的。
技术实现思路
根据本公开的第一个方面，提供一种用于测量电池的充电水平的电流检测电路，该电路包括：分流电阻器（R10），连接在电池的高侧端子与用于将电池连接到负载的负载/充电端子之间；转换电路，被布置为在一对电流检测端子上（GG_SRP、GG_SRN）产生与分流电阻器的电压成比例的电压；其中，一个电流检测端子（GG_SRP）设置在一端连接在电池的高侧端子与分流电阻器（R10）之间并且另一端接地的第一电流路径上，另一个电流检测端子（GG_SRN）设置在一端连接在分流电阻器（R10）与负载/充电端子之间并且另一端子接地的第二电流路径上。在高侧分流器上产生的电压的电平移动不是一项微不足道的任务。为了使功耗最小，在分流器上产生的电压通常为毫伏满刻度。为了通过具有任意精确度的36V（额定电池电压）转换该电平移动需要使用具有巨大共模抑制的电路。具体地，这是当存在可由变化的充电和负载电流引起电池上的高纹波电压时的一个担忧的问题。第一电流路径可包括：第一电阻器（R21），经由第一电阻器（R21），所述的电流检测端子之一（GG_SRP）接地，以及串联设置的第二电阻器（R4）和第一晶体管（Q4），经由第二电阻器（R4）和第一晶体管（Q4），所述电流检测端子之一（GG_SRP）连接到电池的高侧端子；所述第二电流路径包括：第三电阻器（R20），经由第三电阻器（R20），所述电流检测端子的另一个（GG_SRN）接地，以及串联设置的第四电阻器（R5）和第二晶体管（Q8），经由第四电阻器（R5）和第二晶体管（Q8），所述电流检测端子的另一个（GG_SRN）连接到负载/充电端子；第一电阻器（R21）与第二电阻器（R4）具有相同的阻值，以及第三电阻器（R20）与第四电阻器（R5）具有相同的阻值；所述第一晶体管（Q4）和所述第二晶体管（Q8）共同将跨第二电阻器（R4）的电压降与跨第四电阻器（R5）和分流电阻器（R10）的联合电压降控制为基本相同。第一晶体管（Q4）和第二晶体管（Q8）可由反馈电路控制，该反馈电路包括：驱动电路，可操作地驱动第一晶体管（Q4）和第二晶体管（Q8）的栅极以增加或者降低在第二电阻器（Q4）上的电压降并且增加或者降低在第四电阻器（R5）和分流电阻器（R10）上的联合电压降；以及运算放大器，被配置为比较在第二电阻器（R4）的电压降与在第四电阻器（R5）和分流电阻器（R10）上的联合电压降，并且控制驱动电路以驱动第一晶体管（Q4）和第二晶体管（Q8）的栅极；其中，如果在第二电阻器（R4）上的电压降大于在第四电阻器（R5）和分流电阻器（R10）上的联合电压降，则反馈电路增加第一晶体管（Q4）的栅电压以降低在第二电阻器（R4）上的电压降，并且反馈电路降低第二晶体管（Q8）的栅电压以增加在第四电阻器（R5）和分流电阻器（R10）上的联合电压降，以及如果在第二电阻器（R4）上的电压降小于在第四电阻器（R5）和分流电阻器（R10）上的联合电压降，则反馈电路降低第一晶体管（Q4）的栅电压以增加在第二电阻器（R4）上的电压降，并且反馈电路增加第二晶体管（Q8）的栅电压以降低在第四电阻器（R5）和分流电阻器（R10）上的联合电压降。驱动电路可包括：处于比电池的高侧端子低的固定电压的附加的电源轨；第一驱动路径，一端连接在电池的高侧端子与分流电阻器（R10）之间，以及另一端连接到该附加的电源轨，第一驱动路径可操作地驱动第一晶体管的栅极；以及第二驱动路径，一端连接在分流电阻器（R10）与负载/充电端子之间，以及另一端连接到该附加的电源轨，第二驱动路径可操作地驱动第二晶体管的栅极。第一驱动路径可包括：第五电阻器（R8）、将第一驱动路径与第二驱动路径连接在一起的电流镜（Q7）的第三晶体管、和第六晶体管（R17），以及第二驱动路径包括：第七电阻器（R11）、电流镜（Q7）的第四晶体管、第五晶体管（Q1-A）、第六晶体管（Q1-B）和第八电阻器。电流检测电路可包括对运算放大器的输出进行低通滤波的滤波电路。电流检测电路可包括：参考路径，一端连接在分流电阻器（R10）与负载/充电端子之间，另一端连接到该附加的电源轨，参考路径包括：第九电阻器（R9）和第十电阻器（R12），第九电阻器（R9）和第十电阻器（R12）形成分压器并将其输出的参考电压输出到第五晶体管（Q1-A）和第六晶体管（Q1-B）中的每一个晶体管的栅极。运算放大器的平滑输出可在第五晶体管和第六晶体管中的每一个晶体管的发射极断言（assert）。在电池的高侧端子上的电压变化时，可控制在第一晶体管上和在第二晶体管上的电压降以维持在第二电阻器上的恒定电压降和在第四电阻器和分流电阻器上的恒定联合电压降。附图说明现在将参照附图并仅以实例的方式描述本专利技术的实施方式，其中：图1示出了可以应用本专利技术的实施方式的实例电池的伏安特性；图2示意性地示出了针对模拟设备AD8218高侧分流放大电路的典型应用电路的电路图；图3示意性地示出了根据本公开的第一实施方式的电流检测电路；图4示意性地示出了根据本公开的第二实施方式的电流检测电路；图5示意性地示出了图4中所示的电路使用低性能运算放大器的情况下针对该电路的增益误差；图6示意性地示出了具有偏移校正的图5的增益误差数据；以及图7示意性地示出了不具有偏移校正情况下使用OPA333运算放大器的增益误差。具体实施方式参照图1，示意性地示出了以250W的平均功率进行充电的实例安钛克（Antec）电池组的电池伏安特性图。该实例安钛克电池组包括10个串联连接的锂离子磷酸盐电池（有时写为锂离子电池）。通常，锂离子磷酸盐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量电池的充电水平的电流检测电路，所述电路包括：分流电阻器(R10)，连接在所述电池的高侧端子与用于将所述电池连接到负载的负载/充电端子之间；转换电路，被布置为在一对电流检测端子(GG_SRP，GG_SRN)上产生与所述分流电阻器的电压成比例的电压；其中，所述电流检测端子中的一个端子(GG_SRP)设置在第一电流路径上，其中，所述第一电流路径的一端连接在所述电池的所述高侧端子与所述分流电阻器(R10)之间并且另一端接地；以及所述电流检测端子中的另一个端子(GG_SRN)设置在第二电流路径上，其中，所述第二电流路径的一端连接在所述分流电阻器(R10)与所述负载/充电端子之间并且另一端子接地，其中，所述第一电流路径包括第一电阻器(R21)以及串联设置的第二电阻器(R4)和第一晶体管(Q4)，其中，所述电流检测端子中的所述一个端子(GG_SRP)经由所述第一电阻器(R21)接地，所述电流检测端子中的所述一个端子(GG_SRP)经由所述第二电阻器(R4)和所述第一晶体管(Q4)连接到所述电池的所述高侧端子；所述第二电流路径包括第三电阻器(R20)以及串联设置的第四电阻器(R5)和第二晶体管(Q8)，其中，所述电流检测端子中的所述另一个端子(GG_SRN)经由所述第三电阻器(R20)接地，所述电流检测端子中的所述另一个端子(GG_SRN)经由所述第四电阻器(R5)和所述第二晶体管(Q8)连接到所述负载/充电端子。...

【技术特征摘要】
2012.12.12 GB 1222326.91.一种用于测量电池的充电水平的电流检测电路，所述电路包括：分流电阻器(R10)，连接在所述电池的高侧端子与用于将所述电池连接到负载的负载/充电端子之间；转换电路，被布置为在一对电流检测端子(GG_SRP，GG_SRN)上产生与所述分流电阻器的电压成比例的电压；其中，所述电流检测端子中的一个端子(GG_SRP)设置在第一电流路径上，其中，所述第一电流路径的一端连接在所述电池的所述高侧端子与所述分流电阻器(R10)之间并且另一端接地；以及所述电流检测端子中的另一个端子(GG_SRN)设置在第二电流路径上，其中，所述第二电流路径的一端连接在所述分流电阻器(R10)与所述负载/充电端子之间并且另一端子接地，其中，所述第一电流路径包括第一电阻器(R21)以及串联设置的第二电阻器(R4)和第一晶体管(Q4)，其中，所述电流检测端子中的所述一个端子(GG_SRP)经由所述第一电阻器(R21)接地，所述电流检测端子中的所述一个端子(GG_SRP)经由所述第二电阻器(R4)和所述第一晶体管(Q4)连接到所述电池的所述高侧端子；所述第二电流路径包括第三电阻器(R20)以及串联设置的第四电阻器(R5)和第二晶体管(Q8)，其中，所述电流检测端子中的所述另一个端子(GG_SRN)经由所述第三电阻器(R20)接地，所述电流检测端子中的所述另一个端子(GG_SRN)经由所述第四电阻器(R5)和所述第二晶体管(Q8)连接到所述负载/充电端子。2.根据权利要求1所述的电流检测电路，其中，所述第一电阻器(R21)与所述第二电阻器(R4)具有相同的阻值，并且所述第三电阻器(R20)与所述第四电阻器(R5)具有相同的阻值；所述第一晶体管(Q4)与所述第二晶体管(Q8)共同将跨所述第二电阻器(R4)的电压降以及跨所述第四电阻器(R5)和所述分流电阻器(R10)上的组合电压降控制为基本相同。3.根据权利要求2所述的电流检测电路，其中，所述第一晶体管(Q4)和所述第二晶体管(Q8)由反馈电路控制，所述反馈电路包括：驱动电路，可操作地驱动所述第一晶体管(Q4)和所述第二晶体管(Q8)的栅极，以增加或者降低跨所述第二电阻器(R4)的电压降并且增加或者降低跨所述第四电阻器(R5)和所述分流电阻器(R10)的组合电压降；以及运算放大器，被配置为将跨所述第二电阻器(R4)的电压降与跨所述第四电阻器(R5)和所述分流电阻器(R10)的组合电压降进行比较，并且控制所述驱动电路以驱动所述第一晶体管(Q4)和所述第二晶体管(Q8...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大·查尔斯·尼尔，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP