CN111123119A - 电池测量电路 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种电池测量电路。该系统的一具体实施方式包括电池单元、第一开关单元、第二开关单元、第一测量端以及第二测量端；其中：电池单元包括N个串联连接的电池，N个串联连接的电池形成N+1个结点；第一开关单元包括N+1个第一开关模块，第一开关模块包括第一电阻以及第一开关；第二开关单元包括至少两个第二开关模块以及至少两个第三开关模块，各电池的第一电极通过第一开关模块与其中一个第二开关模块的一端电连接，各电池的第二电极通过第一开关模块与其中一个第三开关模块的一端电连接，第二开关模块的另一端与第一测量端电连接，第三开关模块的另一端与第二测量端电连接。该电池测量电路实现了富于灵活性的电池测量。

Description

电池测量电路

技术领域

本申请实施例涉及半导体技术领域，具体涉及电池测量电路。

背景技术

电池，是将化学能转换为电能的装置，其在电子设备中得到广泛的应用。为了提高供电时长或者供电能量，现有技术通常将多个电池串联在一起使用。

为了对串联的电池进行电信号参数(例如电压参数、电流参数)的测量，现有技术中，通常采用集成电路或者飞电容方法对各电池的电信号参数进行测量。

发明内容

本申请实施例提出了用于监控电池的电路。

第一方面，本申请实施例提供了一种电池测量电路，该电池测量电路包括电池单元、第一开关单元、第二开关单元、第一测量端以及第二测量端；其中：电池单元包括N个串联连接的电池，N个串联连接的电池形成N+1个结点，各电池包括第一电极以及第二电极，其中，N为大于2的正整数；第一开关单元包括N+1个第一开关模块，N+1个第一开关模块与所形成的N+1个结点一一对应连接，第一开关模块包括第一电阻以及第一开关，第一电阻与第一开关串联连接；第二开关单元包括至少两个第二开关模块以及至少两个第三开关模块，各电池的第一电极通过与其连接的第一开关模块与其中一个第二开关模块的一端电连接，各电池的第二电极通过与其连接的第一开关模块与其中一个第三开关模块的一端电连接，第二开关模块的另一端与第一测量端电连接，第三开关模块的另一端与第二测量端电连接。

在一些实施例中，对于每一个第一开关模块：第一开关包括第一晶体管以及第二晶体管，第一晶体管的第一极与第二晶体管的第一极电连接；以及第一电阻的一端和与其所位于的第一开关模块对应的结点电连接，第一电阻的另一端与第一晶体管的第二极电连接，第二晶体管的第二极与第二开关单元中的一个第二开关模块以及一个第三开关模块电连接；或者第一晶体管的第二极和与其所位于的第一开关模块对应的结点电连接，第二晶体管的第二极和第一电阻的一端电连接，第一电阻的另一端与第二开关单元中的一个第二开关模块以及一个第三开关模块电连接。

在一些实施例中，第二开关单元包括两个第二开关模块，其中一个第二开关模块包括第三晶体管，另外一个第二开关模块包括第四晶体管，第二开关单元包括两个第三开关模块，其中一个第三开关模块包括第五晶体管，另外一个第三开关模块包括第六晶体管；以及第三晶体管的第一极以及第四晶体管的第一极与第一测量端电连接；第五晶体管的第二极以及第六晶体管的第二极与第二测量端电连接；与第奇数个结点连接的第一开关模块的另一端分别与第三晶体管的第二极以及第五晶体管的第一极电连接；与第偶数个结点连接的第一开关模块的另一端分别与第四晶体管的第二极以及第六晶体管的第一极电连接。

在一些实施例中，第二开关模块还包括第二电阻，第三开关模块还包括第三电阻；以及与第三晶体管位于同一第二开关模块的第二电阻的一端连接至第三晶体管的第一极，另一端连接至第三晶体管的栅极；与第四晶体管位于同一第二开关模块的第二电阻的一端连接至第四晶体管的第一极，另一端连接至第四晶体管的栅极；与第五晶体管位于同一第三开关模块的第三电阻的一端连接至第五晶体管的第一极，另一端连接至第五晶体管的栅极；与第六晶体管位于同一第三开关模块的第三电阻的一端连接至第六晶体管的第一极，另一端连接至第六晶体管的栅极。

在一些实施例中，第一开关模块还包括第四电阻，第四电阻的一端与第一晶体管的第一极电连接，第四电阻的另一端与第一晶体管以及第二晶体管的栅极电连接。

在一些实施例中，电池测量电路还包括第一信号控制单元，第一信号控制单元包括第一输出端以及第二输出端，第二开关模块还包括第二开关；以及与第三晶体管位于同一第二开关模块的第二开关的一端连接至第三晶体管栅极，另一端连接至第一信号控制单元的第一输出端；与第四晶体管位于同一第二开关模块的第二开关的一端连接至第三晶体管的栅极，另一端连接至第一信号控制单元的第一输出端；第一信号控制单元的第二输出端连接至第一测量端。

在一些实施例中，电池测量电路还包括第二信号控制单元，第二信号控制单元包括第一输出端以及第二输出端，第三开关模块还包括第三开关；以及与第五晶体管位于同一第三开关模块的第三开关的一端连接至第五晶体管的栅极，另一端连接至第二信号控制单元的第一输出端；与第六晶体管位于同一第三开关模块的第三开关的一端连接至第六晶体管的栅极，另一端连接至第二信号控制单元的第一输出端；第二信号控制单元的第二输出端连接至第二测量端。

在一些实施例中，第一开关模块还包括第四开关，第二开关模块以及第三开关模块还包括二极管；以及第四开关的一端连接至第一晶体管的栅极；与第三晶体管位于同一第二开关模块的二极管的阳极连接至第三晶体管的栅极；与第四晶体管位于同一第二开关模块的二极管的阴极连接至第四晶体管的栅极；与第五晶体管位于同一第三开关模块的二极管的阳极连接至第五晶体管的栅极；与第六晶体管位于同一第三开模块的二管的阴极连接至第六晶体管的栅极；与第奇数个结点电连接的第一开关模块中的第四开关的另一端连接至与第三晶体管连接的二极管的负极以及与第六晶体管连接的二极管的阴极；与第偶数个结点电连接的第一开关模块中的第四开关的另一端连接至与第四晶体管连接的二极管的负极以及与第五晶体管连接的二极管的阴极。

在一些实施例中，第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管以及第六晶体管为场效应晶体管；第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管以及第六晶体管的第一极为源极、第二极为漏极。

在一些实施例中，第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管以及第六晶体管为场效应晶体管；其中，第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管以及第六晶体管中的源极与衬底未连接。

在一些实施例中，第二开关、第三开关以及第四开关为信号隔离器。

本实施例所示的电池测量电路，通过设置第一开关单元以及第二开关单元，各电池两端的电位通过第一开关单元以及第二开关单元分别传输至第一测量端以及第二测量端，从而实现了利用外部电信号测量设备对串联连接的电池中的每一个电池的电信号参数进行独立测量，提高了对串联连接的电池中每一个电池的电信号参数测量的灵活性。同时，通过设置第一电阻，可以在电池测量电路出现异常状况时，对电池测量电路或外部测量设备进行保护，从而提高了电路的安全性能。

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，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请提供的电池测量电路的一个实施例的结构示意图；

图2是本申请提供的电池测量电路的又一个实施例的结构示意图；

图3是本申请提供的电池测量电路中的晶体管的源极与衬底未连接的实施例的结构示意图；

图4是本申请提供的电池测量电路的又一个实施例的结构示意图；

图5是本申请提供的电池测量电路的再一个实施例的结构示意图；

图6是本申请提供的可选的电池测量电路的实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参见图1，其示出了本申请提供的电池测量电路的一个实施例的结构示意图。

如图1所示，电池测量电路100包括电池单元10、第一开关单元11、第二开关单元12、第一测量端O₁以及第二测量端O₂。

在本实施例中，电池单元10包括N个串联连接的电池，N为大于2的正整数。其中，N既可以为奇数，也可以为偶数，在此不做限定。该N个串联连接的电池包括C₁、C₂、C₃、…C_n-2、C_n-1、C_n。在这里，该N个串联连接的电池可以形成N+1个结点。该N+1个结点包括N₁、N₂、N₃、N₄、…N_n-1、N_n、N_n+1。每一个电池可以包括第一电极以及第二电极。该第一电极可以为正电极，也可以为负电极。当第一电极为正电极时，第二电极为负电极；当第一电极为负电极时，第二电极为正电极。图1所示的各电池中的两条线中，短线表示第一电极，长线表示第二电极。从图1中可以看出，第2至第N个电池的第二电极分别连接至第1至第N-1个电池的第一电极。上述N+1个节点可以分别设置在电极的引出线上，其中，每两个连接在一起的电极之间设置一个节点。电池C₁、C₂、C₃、…C_n-2、C_n-1、C_n的第一电极分别通过第一开关单元11、第二开关单元12与第一测量端O₁电连接，电池C₁、C₂、C₃、…C_n-2、C_n-1、C_n的第二电极分别通过第一开关单元11、第二开关单元12与第二测量端O₂电连接。当各电池的第一电极为正极时，第一测量端O₁为正压端，第二测量端O₂为负压端；当各电池的第一电极为负极时，第一测量端O₁为负压端，第二测量端O₂为正压端。

在本实施例中，第一开关单元11包括N+1个第一开关模块110。该N+1个第一开关模块与所形成的N+1个结点一一对应连接。从而，每一个电池的第一电极与第二电极均分别与一个第一开关模块110电连接。每一个第一开关模块110均包括一个第一电阻以及第一开关。第一电阻与第一开关串联连接。如图1所示，第一电阻包括R₁、R₂、R₃、R₄、…R_n-1、R_n、R_n+1，第一开关包括S₁、S₂、S₃、S₄、…S_n-1、S_n、S_n+1。如图1所示的第一开关单元中，第一电阻R₁、R₂、R₃、R₄、…R_n-1、R_n、R_n+1的一端分别与结点N₁、N₂、N₃、N₄、…N_n-1、N_n、N_n+1一一对应连接，第一电阻R₁、R₂、R₃、R₄、…R_n-1、R_n、R_n+1的另一端分别与第一开关S₁、S₂、S₃、S₄、…S_n-1、S_n、S_n+1的一端一一对应连接，第一开关S₁、S₂、S₃、S₄、…S_n-1、S_n、S_n+1的另一端连接至第二开关单元12。本申请并不仅限于此，在其他一些应用场景中，第一电阻与第一开关的位置可以互换。也即，第一开关S₁、S₂、S₃、S₄、…S_n-1、S_n、S_n+1的一端分别与结点N₁、N₂、N₃、N₄、…N_n-1、N_n、N_n+1一一对应连接，第一开关S₁、S₂、S₃、S₄、…S_n-1、S_n、S_n+1的另一端分别与第一电阻R₁、R₂、R₃、R₄、…R_n-1、R_n、R_n+1的一端一一对应连接，第一电阻R₁、R₂、R₃、R₄、…R_n-1、R_n、R_n+1的另一端分别连接至第二单元12。

在本实施例中，第二开关单元12包括至少两个第二开关模块121以及至少两个第三开关模块122。第二开关单元12可以包括两个第二开关模块121、三个第二开关模块121等，图1示例性的示出了两个第二开关模块121。第二开关单元12可以包括两个第三开关模块122、三个第三开关模块122等，图1示意性的示出了两个第三开关模块122。电池C₁、C₂、C₃、…C_n-2、C_n-1、C_n的第一电极分别通过与其连接的第一开关模块110与其中一个第二开模块121的一端电连接；电池C₁、C₂、C₃、…C_n-2、C_n-1、C_n的第二电极分别通过与其连接的第一开关模块110与其中一个第三开关模块122的一端电连接。每一个第二开关模块121的另一端均与第一测量端O₁电连接，每一个第三开关模块122的另一端均与第二测量端O₂电连接。如图1所示，其中一个第二开关模块121包括开关S_E0、另外一个第二开关模块121包括开关S_O0；其中一个第三开关模块122包括开关S_E1，另外一个第三开关模块122包括开关S_O1。其中，第奇数个电池C₁、C₃…的第一电极通过与其连接的第一开关模块110连接至开关S_E0的一端；第偶数个电池C₂、C₄…的第一电极通过与其连接的第一开关模块110连接至开关S_O0的一端。第奇数个电池C₁、C₃…的第二电极通过与其连接的第一开关模块110连接至开关S_E1的一端；第偶数个电池C₂、C₄…的第二电极通过与其连接的第一开关模块110连接至开关S_O1的一端。开关S_E0与开关S_O0的另一端均连接至第一测量端O₁，开关S_E1与开关S_O1的另一端均连接至第二测量端O₂。

在这里需要说明的是，第一电阻R₁、R₂、R₃、R₄、…R_n-1、R_n、R_n+1的阻值远远小于外部电池测量设备的输入阻抗，从而相对于外部电池测量设备的输入阻抗，第一电阻的阻值可以忽略不计。

以电池C₁、C₂为例，对电池测量电路的工作原理进行具体阐述。为了便于阐述。

当需要测量电池C₁时，电池测量电路100中的开关S₁、开关S₂、开关S_E0、开关S_E1闭合，其它开关断开，电池C₁的第一电极连接至第一测量端O₁，电池C₁的第二电极连接至第二测量端O₂。从而外部电池测量设备通过第一测量端O₁以及第二侧两端O₂与电池C₁的第一电极以及第二电极电连接，实现对电池C₁的电信号参数的测量。当需要测量电池C₂时，电池测量电路100中的开关S₂、开关S₃、开关S_O0、开关S_O1闭合，其他开关断开，电池C₂的第一电极连接至第一测量端O₁，电池C₂的第二电极连接至第二测量端O₂。从而外部电池测量设备通过第一测量端O₁以及第二侧两端O₂与电池C₂的第一电极以及第二电极电连接，实现对电池C₂的电信号参数的测量。

本实施例所示的电池测量电路，通过设置第一开关单元以及第二开关单元，各电池两端的电位通过第一开关单元以及第二开关单元分别传输至第一测量端以及第二测量端，从而实现了利用外部信号测量设备对串联连接的电池中的每一个电池的电信号参数进行独立测量，提高了对串联连接的电池中每一个电池的电信号参数测量的灵活性。

当电池测量电路由于出现异常状况例如至少两个第一开关同时闭合时，如果未设置第一电阻将引起电池之间短路，将会由于电路中电流过大烧坏电池测量电路或外部连接的电池测量设备。通过设置第一电阻，可以在电池测量电路出现异常状况时，对电池测量电路或外部测量设备进行保护，从而提高了电路的安全性能。

请继续参见图2，其示出了本申请提供的电池测量电路的又一个实施例的结构示意图。

如图2所示，电池测量电路200包括电池单元20、第一开关单元21、第二开关单元22、第一电池测量端O₁以及第二测量端O₂。其中，电池单元包括N个串联连接的电池C₁、C₂、C₃、…C_n-2、C_n-1、C_n，N为大于2的正整数。每一个电池包括第一电极以及第二电极。N个串联连接的电池形成N+1个结点N₁、N₂、N₃、N₄、…N_n-1、N_n、N_n+1。第一开关单元21包括与结点N₁、N₂、N₃、N₄、…N_n-1、N_n、N_n+1一一对应连接的N+1个第一开关模块210。第一开关模块210包括串联连接的第一电阻以及第一开关。图2示出了第一电阻R₁、R₂、R₃、R₄、…R_n-1、R_n、R_n+1，图2中未示出第二开关的附图标记。第二开关单元22包括第二开关模块221以及第三开关模块222，第二开关模块221均与第一测量端O₁电连接，第二开模块222均与第二侧两端O₂电连接。电池单元20中的各电池的第一电极分别通过与其电连接的第一开关单元21中的第一开关模块210以及第二开关单元22中的一个第二开关模块221与第一测量端O₁电连接，电池单元20中的各电池的第二电极分别通过与其电连接的第一开关单元21中的第一开关模块210以及第二开关单元22中的一个第三开关模块222与第二测量端O₂电连接。

在本实施例中，与图1所示的实施例不同的是，本实施例中的第一开关模块210中的第一开关包括第一晶体管以及第二晶体管。如图1所示，与结点N₁电连接的第一开关模块210中的第一开关包括第一晶体管T_L1以及第二晶体管T_R1，与结点N₂电连接的第一开关模块210中的第一开关包括第一晶体管T_L2以及第二晶体管T_R2，与结点N₃电连接的第一开关模块210中的第一开关包括第一晶体管T_L3以及第二晶体管T_R3，与结点N₄电连接的第一开关模块210中的第一开关包括第一晶体管T_L4以及第二晶体管T_R4、…与结点N_n-1电连接的第一开关模块210中的第一开关包括第一晶体管T_Ln-1以及第二晶体管T_Rn-1，与结点N_n电连接的第一开关模块210中的第一开关包括第一晶体管T_Ln以及第二晶体管T_Rn，与结点N_n+1电连接的第一开关模块210中的第一开关包括第一晶体管T_Ln+1以及第二晶体管T_Rn+1。

在这里，上述各第一开关模块210具有相同的元件以及各元件的连接关系。以与结点N₁电连接地第一开关模块210为例，对第一开关模块210中个元件的连接关系进行具体阐述。如图2所示，第一晶体管T_L1包括第一极、第二极以及栅极，第二晶体管T_R1包括第一极、第二极以及栅极。第一晶体管T_L1的第一极与第二晶体管T_R1的第一极连接。第一晶体管T_L1的第二极与第一电阻R₁的一端电连接，第一电阻R1的另一端与节点N₁电连接。第二晶体管T_R1的第二极与第二开关单元22中的一个第二开模块221以及一个第三开模块222电连接。在这里值得注意的是，第一开关模块210中的第一电阻与第一开关的位置可以互换。也即是说，在一些应用场景中，第一晶体管T_L1的第一极与第二晶体管T_R1的第一极连接，第一晶体管T_L1的第二极与节点N₁电连接，第二晶体管T_R1的第二极与第一电阻R₁的一端电连接，第一电阻R₁的另一端与第二开关单元22中的一个第二开模块221以及一个第三开模块222电连接。

在本实施例中，与图1所示的实施例不同的是，如图2所示，第二开关单元21包括两个第二开关模块221以及两个第三开关模块222，其中一个第二开关模块221包括第三晶体管T_E0，另外一个第二开关模块222包括第四晶体管T_O0，其中一个第三开关模块222包括第五晶体管T_E1，另外一个第三开关模块222包括第六晶体管T_O1。

在本实施例中，第三晶体管T_E0的第一极以及第四晶体管T_O0的第一极与第一测量端O₁电连接。第五晶体管T_E1的第二极以及第六晶体管T_O1的第二极与第二测量端O₂电连接。与第奇数个结点N₁、N₃、…连接的第一开关模块210的另一端分别与第三晶体管T_E0的第二极以及第六晶体管T_O1的第一极电连接。与第偶数个节点N₂、N₄...连接的第一开关模块210的另一端分别与第四晶体管T_O0的第二极以及第五晶体管T_E1的第一极电连接。作为示例，如图2所示，各第奇数个第一开关模块210中的第二晶体管T_R1、T_R3…的第二极与第三晶体管T_E0的第二极以及第六晶体管T_O1的第一极电连接；各第偶数个第一开关模块210中的第二晶体管T_R2、T_R4…的第二极与第四晶体管T_O0的第二极以及与第五晶体管T_E1的第一极电连接。

由于晶体管存在由第一极至第二极导通的寄生二极管，本实施例通过将第一开关模块中的第一开关设置为两个第一极连接在一起的晶体管，可以使得第一晶体管与第二晶体管中的寄生二极管反向串联，也即两寄生二极管的阴极连接在一起，可以防止在晶体管截止时，外部电池测量设备产生的电流通过寄生二极管倒流至电池中或者电池产生的电流通过寄生二极管倒流至外部测量设备，从而提高了电池测量电路的稳定性。

在本实施例的一些可选的实现方式中，各第一晶体管T_L1、T_L2、T_L3、T_L4…T_Ln-1、T_Ln、T_Ln+1、各第二晶体管T_R1、T_R2、T_R3、T_R4…T_Rn-1、T_Rn、T_Rn+1、第三晶体管T_E0、第四晶体管T_O0、第五晶体管T_E1以及第六晶体管T_O1既可以为N沟道场效应晶体管，也可以为P沟道场效应晶体管。上述各晶体管中源极与衬底连接在一起，即上述各晶体管中的第一极为源极，第二极为漏极。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述各晶体管中源极与衬底也可以未连接在一起，如图3所示。图3示出了本申请提供的电池测量电路中的晶体管的源极与衬底未连接的实施例的结构示意图。图3所示的电池测量电路的结构与图2所示的电池测量电路的结构相同，在此不再赘述。图3所示的各第一晶体管T_L1、T_L2、T_L3、T_L4…T_Ln-1、T_Ln、T_Ln+1、各第二晶体管T_R1、T_R2、T_R3、T_R4…T_Rn-1、T_Rn、T_Rn+1、第三晶体管T_E0、第四晶体管T_O0、第五晶体管T_E1以及第六晶体管T_O1既可以为N沟道场效应晶体管，也可以为P沟道场效应晶体管。各第一晶体管T_L1、T_L2、T_L3、T_L4…T_Ln-1、T_Ln、T_Ln+1以及各第二晶体管T_R1、T_R2、T_R3、T_R4…T_Rn-1、T_Rn、T_Rn+1的第一极为源极，第二极为漏极。第三晶体管T_E0、第四晶体管T_O0、第五晶体管T_E1以及第六晶体管T_O1的第一极既可以为源极，也可以为漏极。当第一极为源极时，第二极为漏极；当第一极为漏极时，第二极为源极。通过将各晶体管设置为源极与衬底分离的晶体管，可以提高电路的灵活性。

请继续参考图4，其示出了本申请提供的电池测量电路的又一个实施例的结构示意图。

如图4所示，电池测量电路400包括电池单元40、第一开关单元41、第二开关单元42、第一电池测量端O₁以及第二测量端O₂。其中，电池单元40包括N个串联连接的电池C₁、C₂、C₃、…C_n-2、C_n-1、C_n，N为大于2的正整数。每一个电池包括第一电极以及第二电极。N个串联连接的电池形成N+1个结点N₁、N₂、N₃、N₄、…N_n-1、N_n、N_n+1。第一开关单元41包括与结点N₁、N₂、N₃、N₄、…N_n-1、N_n、N_n+1一一对应连接的N+1个结构相同的第一开关模块410。每一个第一开关模块410均包括串联连接的第一电阻、第一晶体管以及第二晶体管。第一电阻包括R₁、R₂、R₃、R₄、…R_n-1、R_n、R_n+1，第一晶体管包括T_L1、T_L2、T_L3、T_L4…T_Ln-1、T_Ln、T_Ln+1，第二晶体管包括T_R1、T_R2、T_R3、T_R4…T_Rn-1、T_Rn、T_Rn+1。第二开关单元42包括两个第二开关模块421以及两个第三开关模块422。其中一个第二开关模块421包括第三晶体管T_E0，另外一个第二开关模块421包括第四晶体管T_O0。其中一个第三开关模块422包括第五晶体管T_E1，另外一个第三开关模块422包括第六晶体管T_O1。每一个第二开关模块221均与第一测量端O₁电连接，每一个第三开模块222均与第二侧两端O₂电连接。上述各元件之间的连接方式与图2-图3所示的元件间的连接方式均相同，具体参照图2，在此不再赘述。

在本实施例中，与图1-图3所示的实施例不同的是，如图4所示，第二开关单元42中的各第二开关模块421还包括第二电阻。其中，与第三晶体管T_E0位于同一第二开关模块421的第二电阻R_E0的一端连接至第三晶体管T_E0的第一极，另一端连接至第三晶体管T_E0的栅极。与第四晶体管T_O0位于同一第二开关模块421的第二电阻R_O0的一端连接至第四晶体管T_O0的第一极，另一端连接至第四晶体管T_O0的栅极。

第二开关单元42中的各第三开关模块422还包括第三电阻。其中，与第五晶体管T_E1位于同一第三开关模块422的第三电阻R_E1的一端连接至第五晶体管T_E1的第一极，另一端连接至第五晶体管T_E1的栅极。与第六晶体管T_O1位于同一第三开关模块422的第三电阻R_O1的一端连接至第六晶体管T_O1的第一极，另一端连接至第六晶体管T_O1的栅极。

如图4所示，第一开关单元41中的各第一开关模块410还包括第四电阻。其中，第四电阻包括R_M1、R_M2、R_M3、R_M4…R_Mn-1、R_Mn、R_Mn+1。各第四电阻的一端分别连接至第一晶体管或者第二晶体管的第一极，另一端分别连接至第一晶体管或者第二晶体管的栅极。以与结点N₁连接的第一开关模块410为例，对第四电阻的连接方式进行具体的阐述。第四电阻R_M1的一端连接至第一晶体管T_L1或者第二晶体管T_R1的第一极。也即是说，第四电阻R_M1的一端与第一晶体管T_L1的第一极以及第二晶体管T_R1的第一极均连接在一起。第四电阻R_M1的另一端与第一晶体管T_L1栅极以及第二晶体管T_R2的栅极均连接在一起。

本实施例通过设置第二电阻、第三电阻以及第四电阻，可以在第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管以及第六晶体管关断时，吸收各晶体管上产生的电荷，从而降低各晶体管关断时的延迟时间，提高电池测量电路的测量速度和可靠性。

在本实施例中值得注意的是，当上述各晶体管的栅极分别连接至相互独立的控制信号发生器，被相互独立的控制信号进行控制时，同时当上述各晶体管均为N沟道晶体管时，也可以不设置第二电阻、第三电阻以及第四电阻，在各晶体管需要关断时，可以对各晶体管的栅极以及源极之间提供低于晶体管的开启电压的电压信号，同样可以使得上述各晶体管快速关断。

继续参考图5，其示出了本申请提供的电池测量电路的再一个实施例的结构示意图。

如图5所示，电池测量电路500包括电池单元50、第一开关单元51、第二开关单元52、第一电池测量端O1以及第二测量端O2。其中，电池单元50包括N个串联连接的电池C₁、C₂、C₃、…C_n-2、C_n-1、C_n，N为大于2的正整数。每一个电池包括第一电极以及第二电极。N个串联连接的电池形成N+1个结点N₁、N₂、N₃、N₄、…N_n-1、N_n、N_n+1。第一开关单元51包括与结点N₁、N₂、N₃、N₄、…N_n-1、N_n、N_n+1一一对应连接的N+1个结构相同的第一开关模块510。每一个第一开关模块510均包括串联连接的第一电阻、第一晶体管以及第二晶体管。第一电阻包括R₁、R₂、R₃、R₄、…R_n-1、R_n、R_n+1，第一晶体管包括T_L1、T_L2、T_L3、T_L4…T_Ln-1、T_Ln、T_Ln+1，第二晶体管包括T_R1、T_R2、T_R3、T_R4…T_Rn-1、T_Rn、T_Rn+1。每一个第一开关模块510还包括第四电阻，第四电阻包括R_M1、R_M2、R_M3、R_M4…R_Mn-1、R_Mn、R_Mn+1。第二开关单元52包括两个第二开关模块521以及两个第三开关模块522。其中一个第二开关模块521包括第三晶体管T_E0以及第二电阻R_E0，另外一个第二开关模块521包括第四晶体管T_O0以及第二电阻R_O0。其中一个第三开关模块522包括第五晶体管T_E1以及第三电阻R_E1，另外一个第三开关模块522包括第六晶体管T_O1以及第三电阻R_O1。每一个第二开关模块221均与第一测量端O₁电连接，每一个第二开模块222均与第二侧两端O₂电连接。上述各元件之间的连接方式与图4所示的元件间的连接方式均相同，具体参照图2，在此不再赘述。

在本实施例中，与图1-图4所示的实施例不同的是，如图5所示，电池测量电路500还包括第一信号控制单元P₁。第一信号控制单元P1包括第一输出端P_1O1以及第二输出端P_1o2。各第二开关模块521还包括第二开关。其中，与第三晶体管T_E0位于同一个第二开关模块521的第二开关K_E0的一端连接至第三晶体管T_E0的栅极，另一端连接至第一信号控制单元P1的第一输出端P_1O1。与第四晶体管TO0位于同一个第二开关模块521的第二开关K_O0的一端连接至第四晶体管T_O0的栅极，另一端连接至第一信号控制单元P₁的第一输出端P_1O1。第一信号控制单元P₁的第二输出端P_1O2连接至第一测量端O₁。在这里，在第二开关K_E0以及第二开关K_O0的控制下，第一信号控制单元将控制信号提供至第三晶体管T_E0以及第三晶体管T_O0的栅极，以控制第三晶体管T_E0以及第三晶体管T_O0的导通或截止。

电池测量电路500还包括第二信号控制单元P₂。第二信号控制单元P₂包括第一输出端P_2O1以及第二输出端P_2o2。各第三开关模块521还包括第三开关。其中，与第五晶体管T_E1位于同一个第三开关模块522的第三开关K_E1的一端连接至第五晶体管T_E1的栅极，另一端连接至第二信号控制单元P₂的第一输出端P_2O1。与第六晶体管T_O1位于同一个第三开关模块522的第三开关K_O1的一端连接至第六晶体管T_O1的栅极，另一端连接至第二信号控制单元P₂的第一输出端P_2O1。第二信号控制单元P₂的第二输出端P_2O2连接至第二测量端O₂。在这里，在第三开关K_E1以及第三开关K_O1的控制下，第二信号控制单元将控制信号提供至第五晶体管T_E1以及第六晶体管T_O1的栅极，以控制第五晶体管T_E1以及第六晶体管T_O1的导通或截止。

第一开关单元51中的第一开关模块510还包括第四开关。其中，第四开关包括K₁、K₂、K₃、K₄…K_n-1、K_n、K_n+1。各第四开关的一端分别连接至第一晶体管或者第二晶体管的栅极，另一端连接至电路外部的控制信号发生器，控制信号发生器图中未示出。以与结点N₁连接的第一开关模块510为例，对第四开关的连接方式进行具体的阐述。第四开关K₁的一端连接至第一晶体管T_L1或者第二晶体管T_R1的栅极。第四开关K₁的另一端连接至电路外部的控制信号发生器。

本实施例通过设置第一信号控制单元P₁、第二信号控制单元P₂、第二开关以及第三开关，可以使得多个第二开关模块521中每一个第二开关模块521的栅极均可以连接至第一信号控制单元P₁，使得多个第三开关模块522中的每一个第三开关模块522的栅极均可以连接至第二信号控制单元P₂，从而可以减少电路中信号控制单元的数目，简化了电路。本实施例通过设置第四开关，同样可以使得多个第一开关模块中的第一晶体管的栅极连接至同一个控制信号发生器，从而简化电路。

在本实施例的一些可选的实现方式中，如图6所示，图6示出了本申请提供的可选的电池测量电路的实施例的结构示意图。在图6中，第二开关单元52中的第二开模块521以及第三开模块522还包括二极管。其中，与第三晶体管T_E0位于同一个第二开关模块521的二极管D_E0的阳极连接至第三晶体管T_E0的栅极；与第四晶体管T_O0位于同一个第二开关模块521的二极管D_O0的阳极连接至第四晶体管T_O0的栅极；与第五晶体管T_E1位于同一个第三开关模块522的二极管D_E1的阳极连接至第五晶体管T_E1的栅极；与第六晶体管T_O1位于同一个第三开关模块522的二极管D_O1的阳极连接至第六晶体管T_O1的栅极。在图6中，各第一开关模块510中的第四开关的一端分别连接至第一晶体管或第二晶体管的栅极。与第奇数个结点N₁、N₃…电连接的第一开关模块510中的第四开关K₁、K₃…的另一端连接至二极管D_E0的阴极以及二极管D_E1的阴极。与第偶数个结点N₂、N₄…电连接的第一开关模块510中的第四开关K₂、K₄…的另一端连接至二极管D_O0的阴极以及二极管D_O1的阴极。这样一来，上述各第一开关模块510中的第一晶体管以及第二晶体管可以由第一控制信号单元P₁以及第二控制信号单元P₂来控制，可以防止控制第一晶体管以及第二晶体管导通或关断的信号产生的电流流过第一电阻，在第一电阻的两端产生压降而降低电池测量精度。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述第二开关、第三开关以及第四开关可以为信号隔离器。在这里，信号隔离器可以包括光电耦合器、继电器、数字隔离器等。通过将第二开关、第三开关以及第四开关设置为信号隔离器，可以将第一控制信号单元P1以及第二控制信号单元P2提供的控制信号与各晶体管的栅极接收到的信号实现物理上的电气隔离，从而提高电路的稳定性。

以电池C₁以及电池C₂为例，对图6所示的电池测量电路的工作原理进行进一步的阐述。

当需要测量电池C₁时，第一开关单元510中的第四开关K₁、K₂闭合、第二开关K_E0闭合、第三开关K_E1闭合，其余开关均断开。此时，第一控制信号单元P₁产生的控制信号经过第二开关K_E0作用于第三晶体管T_E0的栅极，从而第三晶体管T_E0导通；同时，第一控制信号单元P₁产生的控制信号通过二极管D_E0以及第四开关K₁提供至第一晶体管T_L1以及第二晶体管T_R1的栅极，从而第一晶体管T_L1以及第二晶体管T_R1导通，电池C₁的第一电极通过第一晶体管T_L1、第二晶体管T_R1以及第三晶体管T_E0连接至第一测量端O₁。第二控制信号单元P₂产生的控制信号经过第三开关K_E1作用于第五晶体管T_E1的栅极，从而第五晶体管T_E1导通；同时，第二控制信号单元P₂产生的控制信号通过二极管D_E1以及第四开关K₂提供至第一晶体管T_L2以及第二晶体管T_R2的栅极，从而第一晶体管T_L2以及第二晶体管T_R2导通，电池C₁的第二电极通过第一晶体管T_L2、第二晶体管T_R2以及第三晶体管T_E1连接至第二测量端O₂。从而外部电池测量设备通过第一测量端O₁以及第二侧两端O₂与电池C₁的第一电极以及第二电极电连接，实现对电池C₁的电信号参数的测量。

当需要测量电池C₂时，第一开关单元510中的第四开关K₂、K₃闭合、第二开关K_O0闭合、第三开关K_O1闭合，其余开关均断开。此时，第一控制信号单元P1产生的控制信号经过第二开关K_O0作用于第四晶体管T_O0的栅极，从而第四晶体管T_O0导通；同时，第一控制信号单元P₁产生的控制信号通过二极管D_O0以及第四开关K₂提供至第一晶体管T_L2以及第二晶体管T_R2的栅极，从而第一晶体管T_L2以及第二晶体管T_R2导通，电池C₂的第一电极通过第一晶体管T_L2、第二晶体管T_R2以及第四晶体管T_O0连接至第一测量端O₁。第二控制信号单元P₂产生的控制信号经过第三开关K_O1作用于第六晶体管TO1的栅极，从而第六晶体管T_O1导通；同时，第二控制信号单元P₂产生的控制信号通过二极管D_O1以及第四开关K₃提供至第一晶体管T_L3以及第二晶体管T_R3的栅极，从而第一晶体管T_L3以及第二晶体管T_R3导通，电池C₁的第二电极通过第一晶体管T_L3、第二晶体管T_R3以及第六晶体管T_O1连接至第二测量端O₂。从而外部电池测量设备通过第一测量端O₁以及第二侧两端O₂与电池C₂的第一电极以及第二电极电连接，实现对电池C₂的电信号参数的测量。

在这里，如图6所示的电池测量电路中其他电池的测量方式中，第奇数个电池的测量方式参考电池C₁的具体测量方式的阐述，第偶数个电池的测量方式参考电池C₂的具体测量方式的阐述，在此不再具体赘述。

在这里需要说明的是，如图1-图6所示的电池测量电路中，第二开关单元的数目以及第二开关单元所包含的第二开模块以及第三开关模块的数目不仅仅是图中示出的数目，也可以包括多个，视具体电路而定。通过增加第二开关模块以及第三开关模块，可以将电池单元中的部分电池通过第一开关单元连接至其他第二开关模块以及第三开关模块上，从而可以避免第二开关模块以及第三开关模块中晶体管的耐压过小的问题，也可以提高对电池单元中的各电池的测量速度。

在这里还需要说明的是，当多个电池单元串联在一起进行封装时，该封装在一起的电池单元中的各电池可以通过多个串联在一起的如图1-图6所示的电池测量电路来对电池单元中的电池进行测量。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (11)

1.一种电池测量电路，包括电池单元、第一开关单元、第二开关单元、第一测量端以及第二测量端；其中：

所述电池单元包括N个串联连接的电池，所述N个串联连接的电池形成N+1个结点，各电池包括第一电极以及第二电极，其中，N为大于2的正整数；

所述第一开关单元包括N+1个第一开关模块，N+1个第一开关模块与所形成的N+1个结点一一对应连接，第一开关模块包括第一电阻以及第一开关，第一电阻与第一开关串联连接；

所述第二开关单元包括至少两个第二开关模块以及至少两个第三开关模块，各电池的第一电极通过与其连接的第一开关模块与其中一个第二开关模块的一端电连接，各电池的第二电极通过与其连接的第一开关模块与其中一个第三开关模块的一端电连接，第二开关模块的另一端与所述第一测量端电连接，第三开关模块的另一端与所述第二测量端电连接。

2.根据权利要求1所述的电池测量电路，其中，对于每一个第一开关模块：

第一开关包括第一晶体管以及第二晶体管，第一晶体管的第一极与第二晶体管的第一极电连接；以及

第一电阻的一端和与其所位于的第一开关模块对应的结点电连接，第一电阻的另一端与第一晶体管的第二极电连接，第二晶体管的第二极与所述第二开关单元中的一个第二开关模块以及一个第三开关模块电连接；或者

第一晶体管的第二极和与其所位于的第一开关模块对应的结点电连接，第二晶体管的第二极和第一电阻的一端电连接，第一电阻的另一端与所述第二开关单元中的一个第二开关模块以及一个第三开关模块电连接。

3.根据权利要求2所述的电池测量电路，其中，所述第二开关单元包括两个第二开关模块，其中一个第二开关模块包括第三晶体管，另外一个第二开关模块包括第四晶体管，所述第二开关单元包括两个第三开关模块，其中一个第三开关模块包括第五晶体管，另外一个第三开关模块包括第六晶体管；以及

第三晶体管的第一极以及第四晶体管的第一极与所述第一测量端电连接；

第五晶体管的第二极以及第六晶体管的第二极与所述第二测量端电连接；

与第奇数个结点连接的第一开关模块的另一端分别与所述第三晶体管的第二极以及第六晶体管的第一极电连接；

与第偶数个结点连接的第一开关模块的另一端分别与所述第四晶体管的第二极以及第五晶体管的第一极电连接。

4.根据权利要求3所述的电池测量电路，其中，第二开关模块还包括第二电阻，第三开关模块还包括第三电阻；以及

与所述第三晶体管位于同一第二开关模块的第二电阻的一端连接至所述第三晶体管的第一极，另一端连接至所述第三晶体管的栅极；

与所述第四晶体管位于同一第二开关模块的第二电阻的一端连接至所述第四晶体管的第一极，另一端连接至所述第四晶体管的栅极；

与所述第五晶体管位于同一第三开关模块的第三电阻的一端连接至所述第五晶体管的第一极，另一端连接至所述第五晶体管的栅极；

与所述第六晶体管位于同一第三开关模块的第三电阻的一端连接至所述第六晶体管的第一极，另一端连接至所述第六晶体管的栅极。

5.根据权利要求2所述的电池测量电路，其中，第一开关模块还包括第四电阻，第四电阻的一端与第一晶体管的第一极电连接，第四电阻的另一端与第一晶体管以及第二晶体管的栅极电连接。

6.根据权利要求3或4所述的电池测量电路，其中，所述电池测量电路还包括第一信号控制单元，所述第一信号控制单元包括第一输出端以及第二输出端，第二开关模块还包括第二开关；以及

与所述第三晶体管位于同一第二开关模块的第二开关的一端连接至所述第三晶体管栅极，另一端连接至所述第一信号控制单元的第一输出端；

与所述第四晶体管位于同一第二开关模块的第二开关的一端连接至所述第三晶体管的栅极，另一端连接至所述第一信号控制单元的第一输出端；

所述第一信号控制单元的第二输出端连接至所述第一测量端。

7.根据权利要求6所述的电池测量电路，其中，所述电池测量电路还包括第二信号控制单元，所述第二信号控制单元包括第一输出端以及第二输出端，第三开关模块还包括第三开关；以及

与所述第五晶体管位于同一第三开关模块的第三开关的一端连接至所述第五晶体管的栅极，另一端连接至所述第二信号控制单元的第一输出端；

与所述第六晶体管位于同一第三开关模块的第三开关的一端连接至所述第六晶体管的栅极，另一端连接至所述第二信号控制单元的第一输出端；

所述第二信号控制单元的第二输出端连接至所述第二测量端。

8.根据权利要求7所述的电池测量电路，其中，第一开关模块还包括第四开关，第二开关模块以及第三开关模块还包括二极管；以及

第四开关的一端连接至第一晶体管的栅极；

与所述第三晶体管位于同一第二开关模块的二极管的阳极连接至所述第三晶体管的栅极；

与所述第四晶体管位于同一第二开关模块的二极管的阳极连接至所述第四晶体管的栅极；

与所述第五晶体管位于同一第三开关模块的二极管的阳极连接至所述第五晶体管的栅极；

与所述第六晶体管位于同一第三开关模块的二极管的阳极连接至所述第六晶体管的栅极；

与第奇数个结点电连接的第一开关模块中的第四开关的另一端连接至与所述第三晶体管连接的二极管的阴极以及与所述第六晶体管连接的二极管的阴极；

与第偶数个结点电连接的第一开关模块中的第四开关的另一端连接至与所述第四晶体管连接的二极管的阴极以及与所述第五晶体管连接的二极管的阴极。

9.根据权利要求3或4所述的电池测量电路，其中，第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管以及第六晶体管为场效应晶体管；

第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管以及第六晶体管的第一极为源极、第二极为漏极。

10.根据权利要求3或4所述的电池测量电路，其中，第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管以及第六晶体管为场效应晶体管；其中，

第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管以及第六晶体管中的源极与衬底未连接。

11.根据权利要求7所述的电池测量电路，其中，第二开关、第三开关以及第四开关为信号隔离器。

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