CN101533072B - 基于流水式工作时序的双积分器智能电池电流检测电路 - Google Patents

Abstract

基于流水式工作时序的双积分器智能电池电流检测电路，它涉及检测电路。它为解决现有智能电池电流检测电路存在受时间常数精度和稳定性影响大的问题而提出。流水式工作时序控制模块的第一、第二充电和第三、第四放电电压信号输出端分别连双积分器充电检测组件的第一、第二充电电压信号输入端和双积分器放电检测组件的第一、第二放电电压信号输入端；双积分器充、放电检测组件的第五、第六充电电压信号输出端分别连数据总线；系统时钟的五个时钟信号输出端分别连计时器模块的时钟信号输入端、双积分器充、放电检测组件的第三、第四时钟信号输入端，它的测量精度很高、测量速度快，数字的输出也不依赖时间常数。

Description

基于流水式工作时序的双积分器智能电池电流检测电路

技术领域

本发明涉及电流检测电路，具体涉及一种智能电池电流检测电路。

背景技术

近几年来，便携式电子产品的迅猛发展促进了电池技术的更新换代，镍铬电池、镍氢电池以及普通一次性电池在重量、体积能量比及可循环充放电利用上已经不能满足日益进步的现代便携式设备的供电要求。尤其是最近，以携带电话为代表的电子产品小型轻量化和以笔记本电脑所用的智能电池为代表的二次电池的高性能化对电池提出了更高的要求。

但是由于二次电池充放电过程均为非线性系统，受环境温度和特有的化学特性影响，锂离子电池的安全性和稳定性方面亦存在隐患，在充电过程中常出现由于过放电或过充电而导致电池过热烧坏短路甚至导致爆炸等问题。或者在不正常情况下突然断电而对电池造成影响或损坏。所以，在智能电池系统中对充放电电流进行实时的检测非常重要。因此充放电电流检测是智能电池管理系统中的关键组成部分，也是智能电池管理系统中必不可少的一部分。

笔记本智能电池管理系统的基本原理框图如图1所示，智能电池管理系统连接到笔记本电池上，一般为锂电池或锂电池组，现有的智能电池管理系统通常包含：用于智能锂电池系统的模拟前端、用于控制充电及放电的开关MOSFET120、专为智能锂电池系统优化设计的微控制器，其中在微控制器中包括电池充、放电电流检测电路。微控制器通过充、放电电流检测电路对电池的充、放电电流进行检测，测得的电流通过数据总线传输到CPU。CPU按照一定的算法，进行电量的增或减运算，实时监测系统电量。

目前主要有两种检测电路，其一如图2所示，在对充、放电电流检测的过程中，通常需要在回路中串联一个敏感电阻，电流流经敏感电阻后转化成电压信号，转化的电压信号输入至前置放大模块中，进行电平移位并放大，然后通过模数转换器转换为相应的数字量，再通过数据总线传输到CPU进行判断。在电池充、放电过程中，充、放电电流的变化范围可能从几个毫安到几十个安培，因此，采用敏感电阻将电流转换电压时，为了减小电池组的内阻，降低功耗，通常选取的电阻值在毫欧量级。然而当充、放电电流在毫安量级时，转换成的电压信号在几个微伏量级，这是一个非常微弱的信号，这个微弱信号是模拟输入瞬时值，因为混有噪声信号和交流干扰信号，电路中的噪声信号将影响转换器的输出，从而导致电流检测的不准确。而且要求所采用的模数转换器转换精度很高，模数转换器的速度又和其转换精度相互影响。大大地增加了硬件的复杂性，同时增加了电路的实现成本。

另一种传统检测电路如图3所示，它的工作方式采用电流积分方式。测量的电流通过敏感电阻得到电压值，通过积分器对转换的电压进行积分转化为数字信号。在每一次积分结束时，将测得的电流通过数据总线传输到CPU。实际上积分的方法是对输入信号积分后取检测电流平均值，这样使模拟输入的噪声和交流干扰大大减小。此方法在电池电量的基本值上补偿了电池温度、放电电流、以及电池自放电、电池老化的影响，从而得到相对精确的电池可输出电量值。但其精度受积分常数RC的精度和稳定性的影响。

发明内容

本发明为了解决现有智能电池电流检测电路存在的受积分常数RC的限制对精度和稳定性影响大的问题，而提出的一种基于流水式工作时序的双积分器智能电池电流检测电路。

基于流水式工作时序的双积分器智能电池电流检测电路，它包括灵敏电阻模块和数据总线；它还包括流水式工作时序控制模块、双积分器充电检测组件、双积分器放电检测组件和计时器模块；灵敏电阻模块的第一电压信号采集端通过负载与电池组的正极相连接，灵敏电阻模块的第二电压信号采集端分别与电池组的负极和电源地相连，灵敏电阻模块的第三电压信号输出端与流水式工作时序控制模块的第一电压信号输入端相连，流水式工作时序控制模块的第一充电电压信号输出端和第二充电电压信号输出端分别与双积分器充电检测组件的第一充电电压信号输入端和第二充电电压信号输入端相连；流水式工作时序控制模块的第三放电电压信号输出端和第四放电电压信号输出端分别与双积分器放电检测组件的第一放电电压信号输入端和第二放电电压信号输入端相连；双积分器充电检测组件的第五充电电压信号输出端和第六充电电压信号输出端分别与数据总线相连；双积分器放电检测组件的第五放电电压信号输出端和第六放电电压信号输出端分别与数据总线相连；系统时钟的五个时钟信号输出端分别与计时器模块的时钟信号输入端、双积分器充电检测组件的第三时钟信号输入端和第四时钟信号输入端、双积分器放电检测组件的第三时钟信号输入端和第四时钟信号输入端相连；计时器模块的第一时钟信号输出端与流水式工作时序控制模块的第二时钟信号输入端相连；计时器模块的第二中断信号输出端与数据总线相连；所述流水式工作时序控制模块由检测电压比较器、第一反相器、第一充电数据选择器、第二充电数据选择器、第三充电数据选择器、第二反相器、第三反相器、第一放电数据选择器、第二放电数据选择器、第三放电数据选择器、充电参考电压模块和放电参考电压模块组成；检测电压比较器的正相输入端既为流水式工作时序控制模块的第一电压信号输入端；检测电压比较器的负相输入端接地；检测电压比较器的输出端分别与第一充电数据选择器的第一数据输入端和第二反相器的输入端相连，第二反相器的输出端与第一放电数据选择器的第二数据输入端相连，第一充电数据选择器的第二数据输入端分别与检测电压比较器的正相输入端和第一放电数据选择器的第一数据输入端相连，第一充电数据选择器的第二输出端接地，第一放电数据选择器的第二输出端接地；第一充电数据选择器的第一数据输出端分别与第二充电数据选择器的第一数据输入端和第三充电数据选择器的第一数据输入端相连，第一放电数据选择器的第一数据输出端分别与第二放电数据选择器的第一数据输入端和第三放电数据选择器的第一数据输入端相连；第二充电数据选择器的第二时钟信号输入端分别与第一反相器的输入端、第三反相器的输入端和第二放电数据选择器的第二时钟信号输入端相连，第二充电数据选择器的第二时钟信号输入端既为流水式工作时序控制模块的第二时钟信号输入端；第一反相器的输出端与第三充电数据选择器的第二时钟信号输入端相连，第三反相器的输出端与第三放电数据选择器的第二时钟信号输入端相连；充电参考电压模块的第一电压信号输出端和第二电压信号输出端分别与第二充电数据选择器的第三电压信号输入端和第三充电数据选择器的第三电压信号输入端相连；放电参考电压模块的第一电压信号输出端和第二电压信号输出端分别与第二放电数据选择器的第三电压信号输入端和第三放电数据选择器的第三电压信号输入端相连；第二充电数据选择器的信号输出端和第三充电数据选择器的信号输出端既为流水式工作时序控制模块的第一充电电压信号输出端和第二充电电压信号输出端，第二放电数据选择器的信号输出端和第三放电数据选择器的信号输出端既为流水式工作时序控制模块的第三放电电压信号输出端和第四放电电压信号输出端；所述双积分器充电检测组件由第一充电积分器模块、第二充电积分器模块、第一充电比较器、第二充电比较器、第一充电计数器模块、第二充电计数器模块、第一充电锁存器模块和第二充电锁存器模块组成；第一充电积分器模块的充电电压信号输入端和第二充电积分器模块的充电电压信号输入端既为双积分器充电检测组件的第一充电电压信号输入端和第二充电电压信号输入端，第一充电积分器模块的充电电压信号输出端与第一充电比较器的正向电压输入端相连，第二充电积分器模块的充电电压信号输出端与第二充电比较器的正向电压输入端相连；第一充电比较器的负向电压输入端和第二充电比较器的负向电压输入端分别与地线相连，第一充电比较器的信号输出端与第一充电计数器模块的第一信号输入端相连，第二充电比较器的信号输出端与第二充电计数器模块的第一信号输入端相连；第一充电计数器模块的第二计数信号输入端和第二充电计数器模块的第二计数信号输入端既为双积分器充电检测组件的第三时钟信号输入端和第四时钟信号输入端；第一充电计数器模块的第三信号输出端与第一充电锁存器模块的信号输入端相连；第二充电计数器模块的第三信号输出端与第二充电锁存器模块的信号输入端相连；第一充电锁存器模块的信号输出端和第二充电锁存器模块的信号输出端既为双积分器充电检测组件的第五充电电压信号输出端和第六充电电压信号输出端；所述双积分器放电检测组件由第一放电积分器模块、第二放电积分器模块、第一放电比较器模块、第二放电比较器模块、第一放电计数器模块、第二放电计数器模块、第一放电锁存器模块和第二放电锁存器模块组成；第一放电积分器模块的放电电压信号输入端和第二放电积分器模块的放电电压信号输入端既为双积分器放电检测组件的第一放电电压信号输入端和第二放电电压信号输入端，第一放电积分器模块的放电电压信号输出端与第一放电比较器模块的正向电压输入端相连，第二放电积分器模块的放电电压信号输出端与第二放电比较器模块的正向电压输入端相连；第一放电比较器模块的负向电压输入端和第二放电比较器模块的负向电压输入端分别与地线相连，第一放电比较器模块的信号输出端与第一放电计数器模块的第一信号输入端相连，第二放电比较器模块的信号输出端与第二放电计数器模块的第一信号输入端相连；第一放电计数器模块的第二计数信号输入端和第二放电计数器模块的第二计数信号输入端既为双积分器放电检测组件的第三时钟信号输入端和第四时钟信号输入端；第一放电计数器模块的第三信号输出端与第一放电锁存器模块的信号输入端相连；第二放电计数器模块的第三信号输出端与第二放电锁存器模块的信号输入端相连；第一放电锁存器模块的信号输出端和第二放电锁存器模块的信号输出端既为双积分器放电检测组件的第五放电电压信号输出端和第六放电电压信号输出端。

双积分器充电检测组件4和双积分器放电检测组件5可以对电流波形实时进行直接积分，对测量精度无任何影响。而且数字的输出不依赖时间常数RC。同时采用流水式工作时序控制模块3，使检测速度提高了一倍，并且大大地降低了硬件的复杂性和提高测量精度。

附图说明

图1为笔记本电脑智能电池管理系统的原理框图；图2为一种传统智能电池管理系统的充、放电电流检测电路的结构示意图；图3为一种传统智能电池管理系统的充、放电电流检测电路的结构示意图；图4为同一时间周期内流经灵敏电阻2的电流波形示意图；图5为充、放电积分器模块输出的电压波形示意图；图6为本发明的电路原理示意图；图7为双积分器充、放电检测组件的工作时序示意图；图8为双积分器充电检测组件4的电路结构示意图；图9为双积分器放电检测组件5的电路结构示意图；图10为流水式工作时序控制模块3的电路结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图6说明本实施方式，本实施方式包括灵敏电阻模块2和数据总线7；它还包括流水式工作时序控制模块3、双积分器充电检测组件4、双积分器放电检测组件5和计时器模块6；灵敏电阻模块2的第一电压信号采集端通过负载与电池组1的正极相连接，灵敏电阻模块2的第二电压信号采集端分别与电池组1的负极和电源地相连，灵敏电阻模块2的第三电压信号输出端与流水式工作时序控制模块3的第一电压信号输入端相连，流水式工作时序控制模块3的第一充电电压信号输出端和第二充电电压信号输出端分别与双积分器充电检测组件4的第一充电电压信号输入端和第二充电电压信号输入端相连；流水式工作时序控制模块3的第三放电电压信号输出端和第四放电电压信号输出端分别与双积分器放电检测组件5的第一放电电压信号输入端和第二放电电压信号输入端相连；双积分器充电检测组件4的第五充电电压信号输出端和第六充电电压信号输出端分别与数据总线7相连；双积分器放电检测组件5的第五放电电压信号输出端和第六放电电压信号输出端分别与数据总线7相连；系统时钟的五个时钟信号输出端分别与计时器模块6的时钟信号输入端、双积分器充电检测组件4的第三时钟信号输入端和第四时钟信号输入端、双积分器放电检测组件5的第三时钟信号输入端和第四时钟信号输入端相连；计时器模块6的第一时钟信号输出端与流水式工作时序控制模块3的第二时钟信号输入端相连；计时器模块6的第二中断信号输出端与数据总线相连。

具体实施方式二：结合图10说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述流水式工作时序控制模块3由检测电压比较器3-1、第一反相器3-2、第一充电数据选择器3-3、第二充电数据选择器3-4、第三充电数据选择器3-5、第二反相器3-6、第三反相器3-7、第一放电数据选择器3-8、第二放电数据选择器3-9、第三放电数据选择器3-10、充电参考电压模块3-11和放电参考电压模块3-12组成；检测电压比较器3-1的正相输入端既为流水式工作时序控制模块3的第一电压信号输入端；检测电压比较器3-1的负相输入端接地；检测电压比较器3-1的输出端分别与第一充电数据选择器3-3的第一数据输入端和第二反相器3-6的输入端相连，第二反相器3-6的输出端与第一放电数据选择器3-8的第二数据输入端相连，第一充电数据选择器3-3的第二数据输入端分别与检测电压比较器3-1的正相输入端和第一放电数据选择器3-8的第一数据输入端相连，第一充电数据选择器3-3的第二输出端接地，第一放电数据选择器3-8的第二输出端接地；第一充电数据选择器3-3的第一数据输出端分别与第二充电数据选择器3-4的第一数据输入端和第三充电数据选择器3-5的第一数据输入端相连，第一放电数据选择器3-8的第一数据输出端分别与第二放电数据选择器3-9的第一数据输入端和第三放电数据选择器3-10的第一数据输入端相连；第二充电数据选择器3-4的第二时钟信号输入端分别与第一反相器3-2的输入端、第三反相器3-7的输入端和第二放电数据选择器3-9的第二时钟信号输入端相连，第二充电数据选择器3-4的第二时钟信号输入端既为流水式工作时序控制模块3的第二时钟信号输入端；第一反相器3-2的输出端与第三充电数据选择器3-5的第二时钟信号输入端相连，第三反相器3-7的输出端与第三放电数据选择器3-10的第二时钟信号输入端相连；充电参考电压模块3-11的第一电压信号输出端和第二电压信号输出端分别与第二充电数据选择器3-4的第三电压信号输入端和第三充电数据选择器3-5的第三电压信号输入端相连；放电参考电压模块3-12的第一电压信号输出端和第二电压信号输出端分别与第二放电数据选择器3-9的第三电压信号输入端和第三放电数据选择器3-10的第三电压信号输入端相连；第二充电数据选择器3-4的信号输出端和第三充电数据选择器3-5的信号输出端既为流水式工作时序控制模块3的第一充电电压信号输出端和第二充电电压信号输出端，第二放电数据选择器3-9的信号输出端和第三放电数据选择器3-10的信号输出端既为流水式工作时序控制模块3的第三放电电压信号输出端和第四放电电压信号输出端。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图8说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或二不同点在于所述双积分器充电检测组件4由第一充电积分器模块4-1、第二充电积分器模块4-5、第一充电比较器4-2、第二充电比较器4-6、第一充电计数器模块4-3、第二充电计数器模块4-7、第一充电锁存器模块4-4和第二充电锁存器模块4-8组成；第一充电积分器模块4-1的充电电压信号输入端和第二充电积分器模块4-5的充电电压信号输入端既为双积分器充电检测组件4的第一充电电压信号输入端和第二充电电压信号输入端，第一充电积分器模块4-1的充电电压信号输出端与第一充电比较器4-2的正向电压输入端相连，第二充电积分器模块4-5的充电电压信号输出端与第二充电比较器4-6的正向电压输入端相连；第一充电比较器4-2的负向电压输入端和第二充电比较器4-6的负向电压输入端分别与地线相连，第一充电比较器4-2的信号输出端与第一充电计数器模块4-3的第一信号输入端相连，第二充电比较器4-6的信号输出端与第二充电计数器模块4-7的第一信号输入端相连；第一充电计数器模块4-3的第二计数信号输入端和第二充电计数器模块4-7的第二计数信号输入端既为双积分器充电检测组件4的第三时钟信号输入端和第四时钟信号输入端；第一充电计数器模块4-3的第三信号输出端与第一充电锁存器模块4-4的信号输入端相连；第二充电计数器模块4-7的第三信号输出端与第二充电锁存器模块4-8的信号输入端相连；第一充电锁存器模块4-4的信号输出端和第二充电锁存器模块4-8的信号输出端既为双积分器充电检测组件4的第五充电电压信号输出端和第六充电电压信号输出端。其它组成和连接方式与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图9说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或二不同点在于所述双积分器放电检测组件5由第一放电积分器模块5-1、第二放电积分器模块5-5、第一放电比较器模块5-2、第二放电比较器模块5-6、第一放电计数器模块5-3、第二放电计数器模块5-7、第一放电锁存器模块5-4和第二放电锁存器模块5-8组成；第一放电积分器模块5-1的放电电压信号输入端和第二放电积分器模块5-5的放电电压信号输入端既为双积分器放电检测组件5的第一放电电压信号输入端和第二放电电压信号输入端，第一放电积分器模块5-1的放电电压信号输出端与第一放电比较器模块5-2的正向电压输入端相连，第二放电积分器模块5-5的放电电压信号输出端与第二放电比较器模块5-6的正向电压输入端相连；第一放电比较器模块5-2的负向电压输入端和第二放电比较器模块5-6的负向电压输入端分别与地线相连，第一放电比较器模块5-2的信号输出端与第一放电计数器模块5-3的第一信号输入端相连，第二放电比较器模块5-6的信号输出端与第二放电计数器模块5-7的第一信号输入端相连；第一放电计数器模块5-3的第二计数信号输入端和第二放电计数器模块5-7的第二计数信号输入端既为双积分器放电检测组件5的第三时钟信号输入端和第四时钟信号输入端；第一放电计数器模块5-3的第三信号输出端与第一放电锁存器模块5-4的信号输入端相连；第二放电计数器模块5-7的第三信号输出端与第二放电锁存器模块5-8的信号输入端相连；第一放电锁存器模块5-4的信号输出端和第二放电锁存器模块5-8的信号输出端既为双积分器放电检测组件5的第五放电电压信号输出端和第六放电电压信号输出端。其它组成和连接方式与具体实施方式一或二相同。

本发明的工作原理：

本发明的充、放电积分器的启动电压为V_th，记开始积分的时刻为0。经过T时刻，充、放电积分器输出电压为

$V_{\mathrm{int}}\left(t_1\right)=K{\∫}_0^{N_{\mathrm{ref}}\·t_0}{V}_{\mathrm{in}}\mathrm{dt}+V_{\mathrm{int}}\left(0\right)=K{t}_0\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{ref}}}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{in},i}+V_{\mathrm{th}}---(1-3)$

式中，参数K为积分常数，参数t₀为时钟周期，参数t₁＝T＝N_ref·t₀+N_setup·t₀，参数N_setup＝0。参数N_ref为满量程计数器模块6输出的数。在T时刻，开始对参考电压V_ref进行积分，经过t₂时刻，充、放电积分器的输出电压为

$V_{\mathrm{int}}(t_1+t_2)=V_{\mathrm{int}}\left(t_1\right)+K{\∫}_1^{N_{\mathrm{out}}\·t_0+t_1}(-V_{\mathrm{ref}})\mathrm{dt}=V_{\mathrm{th}}---(1-4)$

参数N_out为计数器实际输出的数。将式(1-3)代入(1-4)中，得到：

$K{t}_0\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{ref}}}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{in},i}+V_{\mathrm{th}}-K{V}_{\mathrm{ref}}{N}_{\mathrm{out}}{t}_0=V_{\mathrm{th}}---(1-5)$

化简式(1-5)

两边约掉积分常数K，得：

$t_0\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{ref}}}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{in},i}=V_{\mathrm{ref}}{N}_{\mathrm{out}}{t}_0---(1-6)$

两边同时除以灵敏电阻模块2的阻值R，得到一个有关电量的等式：

$t_0\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{ref}}}{\mathrm{\Σ}}}{I}_i=\frac{t_0\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{ref}}}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{in}}}{R}=\frac{V_{\mathrm{ref}}}{R}\·N_{\mathrm{out}}\·t_0---(1-7)$

最后，将时钟周期t₀约掉，得到：

$\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{ref}}}{\mathrm{\Σ}}}{I}_i=\frac{V_{\mathrm{ref}}}{R}\·N_{\mathrm{out}}---(1-8)$

由(1-8)可知，输入电流量与计数器输出的N_out成线形关系。如式(1-9)可知：

$\frac{I}{I_{\mathrm{ref}}}=\frac{N_{\mathrm{out}}}{N_{\mathrm{ref}}}---(1-9)$

式中参数

，参数I为平均电流。参数N_out的值存入充、放电锁存器，并通过数据总线7送入CPU进行处理，计算电池的实时电量。

同一周期内，流过灵敏电阻模块2的电流波形图如图4所示。电流通过灵敏电阻模块2转化为电压并经过积分器输出，如图5所示。可以看出采用本发明的积分器对电压信号进行实时检测。若仅采用一个积分器实现对电压进行积分，其积分周期为T+Noutt0，大于系统所要求时间，不符合系统要求。因此，本发明采用流水式工作时序的思想，应用两个积分器交替进行积分。

本发明的工作过程：

如图6所示，对充、放电电流的检测，需要在回路中串联一个灵敏电阻模块2，电流由灵敏电阻模块2转化成的电压信号，由流水式工作时序控制模块3的控制开关来选择电压信号进入双积分器充电检测组件4还是双积分器放电检测组件5，以双积分器充电检测组件4为例，如果电压信号进入双积分器充电检测组件4，则流水式工作时序控制模块3的控制开关需选择对模拟输入电压积分还是对参考电压ref进行积分。同时考虑在积分周期内对实时变化的电压进行积分。采用类似于流水作业的工作时序，即在一个积分周期内对两个积分器交替进行积分。如图7所示，在系统给定时间内，第一充电积分器模块4-1对输入电压信号进行积分。而在此期间，第二充电积分器模块4-5对参考电压进行积分。在下一个给定系统时间内，第一充电积分器模块4-1对参考电压进行积分，而第二充电积分器模块4-5对输入信号进行积分。实现对实时变化的电压进行积分。最终数字的输出不依赖时间常数RC。将积分所得到的数字量输入到计数器模块6中，作为计算电流量化值的依据。再通过第一充电锁存器模块4-4和第二充电锁存器模块4-8把测得的电流通过数据总线7传输到微控制器中的中央处理器CPU中。CPU按照一定的算法，进行电量的增或减运算，实时监测系统电量。这样能提高测量精度，而且虽然硬件开销增加，检测速度却提高了一倍。本实例中，最小可检测的电流为1mA。假如用的灵敏电阻模块2的电阻为30mΩ，需要监测的最大电流为10A，则电压需要检测范围为30μV-300mV，这样检测电路可以极大的提高测量精度，而且大大地降低了硬件的复杂性，同时也降低了电路的实现成本。

Claims (1)

1.基于流水式工作时序的双积分器智能电池电流检测电路，它包括灵敏电阻模块(2)和数据总线(7)；其特征在于它还包括流水式工作时序控制模块(3)、双积分器充电检测组件(4)、双积分器放电检测组件(5)和计时器模块(6)；灵敏电阻模块(2)的第一电压信号采集端通过负载与电池组(1)的正极相连接，灵敏电阻模块(2)的第二电压信号采集端分别与电池组(1)的负极和电源地相连，灵敏电阻模块(2)的第三电压信号输出端与流水式工作时序控制模块(3)的第一电压信号输入端相连，流水式工作时序控制模块(3)的第一充电电压信号输出端和第二充电电压信号输出端分别与双积分器充电检测组件(4)的第一充电电压信号输入端和第二充电电压信号输入端相连；流水式工作时序控制模块(3)的第三放电电压信号输出端和第四放电电压信号输出端分别与双积分器放电检测组件(5)的第一放电电压信号输入端和第二放电电压信号输入端相连；双积分器充电检测组件(4)的第五充电电压信号输出端和第六充电电压信号输出端分别与数据总线(7)相连；双积分器放电检测组件(5)的第五放电电压信号输出端和第六放电电压信号输出端分别与数据总线(7)相连；系统时钟的五个时钟信号输出端分别与计时器模块(6)的时钟信号输入端、双积分器充电检测组件(4)的第三时钟信号输入端和第四时钟信号输入端、双积分器放电检测组件(5)的第三时钟信号输入端和第四时钟信号输入端相连；计时器模块(6)的第一时钟信号输出端与流水式工作时序控制模块(3)的第二时钟信号输入端相连；计时器模块(6)的第二中断信号输出端与数据总线相连；所述流水式工作时序控制模块(3)由检测电压比较器(3-1)、第一反相器(3-2)、第一充电数据选择器(3-3)、第二充电数据选择器(3-4)、第三充电数据选择器(3-5)、第二反相器(3-6)、第三反相器(3-7)、第一放电数据选择器(3-8)、第二放电数据选择器(3-9)、第三放电数据选择器(3-10)、充电参考电压模块(3-11)和放电参考电压模块(3-12)组成；检测电压比较器(3-1)的正相输入端既为流水式工作时序控制模块(3)的第一电压信号输入端；检测电压比较器(3-1)的负相输入端接地；检测电压比较器(3-1)的输出端分别与第一充电数据选择器(3-3)的第一数据输入端和第二反相器(3-6)的输入端相连，第二反相器(3-6)的输出端与第一放电数据选择器(3-8)的第二数据输入端相连，第一充电数据选择器(3-3)的第二数据输入端分别与检测电压比较器(3-1)的正相输入端和第一放电数据选择器(3-8)的第一数据输入端相连，第一充电数据选择器(3-3)的第二输出端接地，第一放电数据选择器(3-8)的第二输出端接地；第一充电数据选择器(3-3)的第一数据输出端分别与第二充电数据选择器(3-4)的第一数据输入端和第三充电数据选择器(3-5)的第一数据输入端相连，第一放电数据选择器(3-8)的第一数据输出端分别与第二放电数据选择器(3-9)的第一数据输入端和第三放电数据选择器(3-10)的第一数据输入端相连；第二充电数据选择器(3-4)的第二时钟信号输入端分别与第一反相器(3-2)的输入端、第三反相器(3-7)的输入端和第二放电数据选择器(3-9)的第二时钟信号输入端相连，第二充电数据选择器(3-4)的第二时钟信号输入端既为流水式工作时序控制模块(3)的第二时钟信号输入端；第一反相器(3-2)的输出端与第三充电数据选择器(3-5)的第二时钟信号输入端相连，第三反相器(3-7)的输出端与第三放电数据选择器(3-10)的第二时钟信号输入端相连；充电参考电压模块(3-11)的第一电压信号输出端和第二电压信号输出端分别与第二充电数据选择器(3-4)的第三电压信号输入端和第三充电数据选择器(3-5)的第三电压信号输入端相连；放电参考电压模块(3-12)的第一电压信号输出端和第二电压信号输出端分别与第二放电数据选择器(3-9)的第三电压信号输入端和第三放电数据选择器(3-10)的第三电压信号输入端相连；第二充电数据选择器(3-4)的信号输出端和第三充电数据选择器(3-5)的信号输出端既为流水式工作时序控制模块(3)的第一充电电压信号输出端和第二充电电压信号输出端，第二放电数据选择器(3-9)的信号输出端和第三放电数据选择器(3-10)的信号输出端既为流水式工作时序控制模块(3)的第三放电电压信号输出端和第四放电电压信号输出端；所述双积分器充电检测组件(4)由第一充电积分器模块(4-1)、第二充电积分器模块(4-5)、第一充电比较器(4-2)、第二充电比较器(4-6)、第一充电计数器模块(4-3)、第二充电计数器模块(4-7)、第一充电锁存器模块(4-4)和第二充电锁存器模块(4-8)组成；第一充电积分器模块(4-1)的充电电压信号输入端和第二充电积分器模块(4-5)的充电电压信号输入端既为双积分器充电检测组件(4)的第一充电电压信号输入端和第二充电电压信号输入端，第一充电积分器模块(4-1)的充电电压信号输出端与第一充电比较器(4-2)的正向电压输入端相连，第二充电积分器模块(4-5)的充电电压信号输出端与第二充电比较器(4-6)的正向电压输入端相连；第一充电比较器(4-2)的负向电压输入端和第二充电比较器(4-6)的负向电压输入端分别与地线相连，第一充电比较器(4-2)的信号输出端与第一充电计数器模块(4-3)的第一信号输入端相连，第二充电比较器(4-6)的信号输出端与第二充电计数器模块(4-7)的第一信号输入端相连；第一充电计数器模块(4-3)的第二计数信号输入端和第二充电计数器模块(4-7)的第二计数信号输入端既为双积分器充电检测组件(4)的第三时钟信号输入端和第四时钟信号输入端；第一充电计数器模块(4-3)的第三信号输出端与第一充电锁存器模块(4-4)的信号输入端相连；第二充电计数器模块(4-7)的第三信号输出端与第二充电锁存器模块(4-8)的信号输入端相连；第一充电锁存器模块(4-4)的信号输出端和第二充电锁存器模块(4-8)的信号输出端既为双积分器充电检测组件(4)的第五充电电压信号输出端和第六充电电压信号输出端；所述双积分器放电检测组件(5)由第一放电积分器模块(5-1)、第二放电积分器模块(5-5)、第一放电比较器模块(5-2)、第二放电比较器模块(5-6)、第一放电计数器模块(5-3)、第二放电计数器模块(5-7)、第一放电锁存器模块(5-4)和第二放电锁存器模块(5-8)组成；第一放电积分器模块(5-1)的放电电压信号输入端和第二放电积分器模块(5-5)的放电电压信号输入端既为双积分器放电检测组件(5)的第一放电电压信号输入端和第二放电电压信号输入端，第一放电积分器模块(5-1)的放电电压信号输出端与第一放电比较器模块(5-2)的正向电压输入端相连，第二放电积分器模块(5-5)的放电电压信号输出端与第二放电比较器模块(5-6)的正向电压输入端相连；第一放电比较器模块(5-2)的负向电压输入端和第二放电比较器模块(5-6)的负向电压输入端分别与地线相连，第一放电比较器模块(5-2)的信号输出端与第一放电计数器模块(5-3)的第一信号输入端相连，第二放电比较器模块(5-6)的信号输出端与第二放电计数器模块(5-7)的第一信号输入端相连；第一放电计数器模块(5-3)的第二计数信号输入端和第二放电计数器模块(5-7)的第二计数信号输入端既为双积分器放电检测组件(5)的第三时钟信号输入端和第四时钟信号输入端；第一放电计数器模块(5-3)的第三信号输出端与第一放电锁存器模块(5-4)的信号输入端相连；第二放电计数器模块(5-7)的第三信号输出端与第二放电锁存器模块(5-8)的信号输入端相连；第一放电锁存器模块(5-4)的信号输出端和第二放电锁存器模块(5-8)的信号输出端既为双积分器放电检测组件(5)的第五放电电压信号输出端和第六放电电压信号输出端。

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