CN116930797A - 一种电池内阻的检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种电池内阻的检测电路。该电池内阻的检测电路包括：输入端，输入端与电池的第一极连接；第一支路，第一支路与输入端连接，第一支路用于检测电池的电压信号；第二支路，第二支路与输入端连接，第二支路用于检测电池的扰动反馈信号；信号处理模块，信号处理模块分别与第一支路和第二支路连接，信号处理模块用于将电压信号和扰动反馈信号进行处理，并输出处理后的电压信号和扰动反馈信号；处理后的所述电压信号和所述扰动反馈信号用于测量电池的内阻。本实施例提供的技术方案提高了对电池内阻检测的精度，解决了电池的内阻检测方法存在精度不高的问题，影响对电池的内阻检测的精度。

Description

一种电池内阻的检测电路

技术领域

本发明实施例涉及阻抗检测技术领域，尤其涉及一种电池内阻的检测电路。

背景技术

随着电池技术的发展，人们对电池检测精度的要求越来越高。现有技术是基于单电池阻抗测试方法采用四线法进行采集。电压检测单元通过采样回路完成电压采集，均衡单元的激励回路完成扰动信号。通过采样回路对施加在电池正负极两端的扰动信号产生的反馈信号进行采集和分析，计算出电池阻抗。

但现有的电池的内阻检测方法存在精度不高的问题，影响对电池的内阻检测的精度。

发明内容

本发明实施例提供一种电池内阻的检测电路，以解决电池的内阻检测方法存在精度不高的问题，影响对电池的内阻检测的精度。

为实现上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明实施例提供了一种电池内阻的检测电路，包括：

输入端，输入端与电池的第一极连接；

第一支路，第一支路与输入端连接，第一支路用于检测电池的电压信号；

第二支路，第二支路与输入端连接，第二支路用于检测电池的扰动反馈信号；

信号处理模块，信号处理模块分别与第一支路和第二支路连接，信号处理模块用于将电压信号和扰动反馈信号进行处理，并输出处理后的电压信号和扰动反馈信号；处理后的所述电压信号和处理后的所述扰动反馈信号用于测量电池的内阻。

可选的，电池内阻的检测电路，还包括：

控制单元，控制单元与第一支路和第二支路连接，控制单元用于响应于目标用户的检测需求，生成第一控制信号和/或第二控制信号；所述控制单元与所述信号处理模块连接，所述控制单元还用于根据处理后的所述电压信号和处理后的所述扰动反馈信号确定所述电池的内阻。

可选的，第一支路，包括：

第一开关单元和第一分压单元；

第一开关单元连接于输入端和第一分压单元之间，第一分压单元与信号处理模块连接；

第一开关单元用于响应于第一控制信号导通；

第一分压单元用于在第一开关单元导通时，检测电池的电压信号。

可选的，第二支路，包括：

第一储能单元、第二开关单元和第二分压单元；

第一储能单元连接于输入端和第二开关单元之间，第二分压单元连接于第二开关单元和信号处理模块之间；

第二开关单元用于响应于第二控制信号导通；

第一储能单元用于在第二开关单元导通时，与第二分压单元形成高通滤波电路，滤除电池的电压信号的直流分量，得到扰动反馈信号。

可选的，第二分压单元包括：第二电阻和第三电阻；

第二电阻的第一端与第二开关单元连接，第二电阻的第二端与第三电阻的第一端以及信号处理模块的输入端连接，第三电阻的第二端接地。

可选的，第一储能单元包括第一电容；

第一电容的第一端与输入端连接，第二开关单元连接于第一电容的第二端和第二电阻的第一端之间，第一电容用于与第二电阻和第三电阻形成高通滤波电路，输出扰动反馈信号；其中，扰动反馈信号包括电压信号的交流分量。

可选的，第一分压单元包括第一电阻，第一电阻与第二电阻和第三电阻形成分压网络。

可选的，电池内阻的检测电路，还包括：

负载和第三开关模块；

负载的第一端与输入端连接，负载的第二端与第三开关模块的第一极连接，第三开关模块的第二极与电池的第二极连接，第三开关模块的控制端与控制单元连接；

第三开关模块用于响应于第三控制信号导通时，电池向负载供电；其中，第三控制信号由控制单元生成。

可选的，信号处理模块包括ADC转换器；ADC转换器的量程参数可调。

可选的，信号处理模块的电压检测范围包括0-100mV。

本发明实施例提供的电池内阻的检测电路通过第一支路检测电池的电压信号，通过第二支路检测电池的扰动反馈信号。通过将电压信号和扰动反馈信号进行处理，并输出处理后的电压信号和扰动反馈信号。由于处理后的扰动反馈信号和电压信号的信噪比较高，通过处理后的电压信号和扰动反馈信号测量电池的内阻，从而提高了对电池的内阻的检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种电池内阻的检测电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种电池内阻的检测电路的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的又一种电池内阻的检测电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明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本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

基于上述技术问题，本实施例提出了以下解决方案：

图1是本发明实施例提供的一种电池内阻的检测电路的结构示意图。参见图1，本发明实施例提供的电池内阻的检测电路包括：输入端1，输入端1与电池的第一极连接；第一支路2，第一支路2与输入端1连接，第一支路2用于检测电池的电压信号；第二支路3，第二支路3与输入端1连接，第二支路3用于检测电池的扰动反馈信号；信号处理模块4，信号处理模块4分别与第一支路2和第二支路3连接，信号处理模块4用于将电压信号和扰动反馈信号进行处理，并输出处理后的电压信号和扰动反馈信号；处理后的所述电压信号和所述扰动反馈信号用于测量电池的内阻。

具体的，输入端1与电池的第一极连接。电池的第一极可以为正极或负极。电池的第二极可以为负极或正极。对电池的电压进行检测时，通过第一支路2进行检测，控制第二支路3断开。对电池的扰动反馈信号进行检测时，可以通过第二支路3进行检测，控制第一支路2断开。

信号处理模块4与第一支路2连接，当第二支路3断开，第一支路2导通时，信号处理模块4对电压信号进行处理，将模拟信号转换为数字信号并输出。信号处理模块4与第二支路3连接。当第一支路2断开，第二支路3导通时，信号处理模块4对扰动反馈信号进行放大处理，将采集到的扰动反馈信号转换为数字信号并输出。

由于通过第二支路3采集到的是扰动反馈信号，经过信号处理模块4处理后的扰动反馈信号能较准确的反应电池的扰动电压，提高了扰动反馈信号的信噪比。根据处理后的电压信号和扰动反馈信号测量电池的内阻，由于处理后的扰动反馈信号和电压信号的信噪比较高，从而提高对电池的内阻的检测精度。

本实施例提供的电池内阻的检测电路通过第一支路2检测电池的电压信号，通过第二支路3检测电池的扰动反馈信号。通过将电压信号和扰动反馈信号进行处理，并输出处理后的电压信号和扰动反馈信号。由于处理后的扰动反馈信号和电压信号的信噪比较高，通过处理后的电压信号和扰动反馈信号测量电池的内阻，从而提高了对电池的内阻的检测精度。

可选的，图2是本发明实施例提供的另一种电池内阻的检测电路的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图2，本实施例提供的电池内阻的检测电路还可以包括：控制单元5，控制单元5与第一支路2和第二支路3连接，控制单元5用于响应于目标用户的检测需求，生成第一控制信号和/或第二控制信号。控制单元5与所述信号处理模块4连接，所述控制单元5还用于根据处理后的电压信号和处理后的扰动反馈信号确定所述电池的内阻。

具体的，控制单元5与信号处理模块4连接，控制单元5根据处理后的电压信号和处理后的扰动反馈信号计算电池的内阻。第一控制信号用于控制第一支路2导通。第二控制信号用于控制第二支路3导通。当控制单元5控制第一支路2导通时，控制第二支路3关断。当控制单元5控制第二支路3导通时，控制第一支路2关断。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图2，第一支路2，可以包括：第一开关单元VCHx和第一分压单元21；第一开关单元VCHx连接于输入端1和第一分压单元21之间，第一分压单元21与信号处理模块4连接；第一开关单元VCHx用于响应于第一控制信号导通；第一分压单元21用于在第一开关单元VCHx导通时，检测电池的电压信号。

具体的，第一开关单元VCHx包括开关管。第一分压单元21用于调节第一支路2输出至信号处理模块4的电压信号。第一开关单元VCHx的控制端输入第一控制信号。第一开关单元VCHx根据其控制端输入的第一控制信号导通。电池的第一极通过导通的第一开关单元VCHx与第一分压单元21连接。第一分压单元21可以降低输出至信号处理模块4的电压信号的幅值，避免电压信号过大击穿信号处理模块4。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图2，第二支路3，可以包括：第一储能单元31、第二开关单元VHP和第二分压单元32；第一储能单元31连接于输入端1和第二开关单元VHP之间，第二分压单元32连接于第二开关单元VHP和信号处理模块4之间；第二开关单元VHP用于响应于第二控制信号导通；第一储能单元31用于在第二开关单元VHP导通时，与第二分压单元32形成高通滤波电路，滤除电池的电压信号的直流分量，得到扰动反馈信号。

具体的，第二支路3的第二开关单元VHP的控制端接入第二控制信号。第二开关单元VHP响应与第二控制信号导通时，第二支路3可以检测电池的第一极的电压。由于第一储能单元31和第二分压单元32组成高通滤波电路，使得经过第二支路3的扰动电压中的直流分量被滤除，仅将扰动电压中的交流分量作为扰动反馈信号输出。

这样设置可以将对检测电池的内阻有用的扰动反馈信号通过第二支路3单独输出至信号处理模块4。信号处理模块4可以将扰动反馈信号放大并转换为数字信号输出，提高了信号处理模块4所需处理的信号的信噪比，进而提高对电池的内阻检测的精度。

可选的，信号处理模块4的正极电源输入端VBAT与电池的第一极连接，信号处理模块4的负极电源输入端VSS与电池的第二极连接，电池用于向信号处理模块4供电。

可选的，图3是本发明实施例提供的又一种电池内阻的检测电路的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图3，在上述实施例的基础上，第二分压单元32包括：第二电阻R2和第三电阻R3；第二电阻R2的第一端与第二开关单元VHP连接，第二电阻R2的第二端与第三电阻R3的第一端以及信号处理模块4的输入端1连接，第三电阻R3的第二端接地。

具体的，第二电阻R2和第三电阻R3进行分压，分压后的输出端与信号处理模块4的输入端1连接。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图3，第一储能单元31包括第一电容C_HP；第一电容C_HP的第一端与输入端1连接，第二开关单元VHP连接于第一电容C_HP的第二端和第二电阻R2的第一端之间，第一电容C_HP用于与第二电阻R2和第三电阻R3形成高通滤波电路，输出扰动反馈信号；其中，扰动反馈信号包括电压信号的交流分量。

具体的，第一电容C_HP与第二电阻R2和第三电阻R3形成高通滤波电路。第一电容C_HP与第二电阻R2和第三电阻R3形成的高通滤波电路将扰动电压的直流分量滤除，将扰动电压的交流分量输出。扰动反馈信号为扰动电压的交流分量。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图3，第一分压单元21包括第一电阻R1，第一电阻R1与第二电阻R2和第三电阻R3形成分压网络。

具体的，当检测电池的电压信号时，第一支路2的第一开关单元VCHx导通，第一电阻R1与第二电阻R2和第三电阻R3形成分压网络，从而减小输出至信号处理模块4的电压信号。根据第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的阻值之间的比例关系和电压信号的大小，计算电池的电压。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图3，电池内阻的检测电路，还可以包括：负载R和第三开关模块Q；负载R的第一端与输入端1连接，负载R的第二端与第三开关模块Q的第一极连接，第三开关模块Q的第二极与电池的第二极连接，第三开关模块Q的控制端与控制单元5连接；第三开关模块Q用于响应于第三控制信号导通时，电池向负载R供电；其中，第三控制信号由控制单元5生成。

具体的，当不需要检测电池的内阻时，控制单元5响应与目标用户的需求，生成第三控制信号。第三开关模块Q连接于负载R和电池之间。当第三开关模块Q根据其控制端接收的第三控制信号导通时，电池向负载R供电。

一种可选的实施方式，参见图3，可以设置控制单元5通过信号输出端VSW输出第三控制信号。

可选的，继续参见图3，电池内阻的检测电路还可以包括第四开关模块VCLx，第二分压单元32通过第四开关模块VCLx与电池的第二极连接。当第四开关模块VCLx导通时，使得第二分压单元32接地。当第四开关模块VCLx断开时，使得第二分压单元32与电池的第二极断开连接。电池的第二极可以为电池的负极。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图3，信号处理模块4包括ADC转换器；ADC转换器的量程参数可调。

具体的，这样设置使得可以根据输入ADC转换器的电压信号和扰动反馈信号的幅值大小，调节ADC转换器的量程参数。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图3，信号处理模块4的电压检测范围包括0-100mV。

具体的，这样设置，通过对ADC的参数进行调整，使得在采集第二支路3产生的交变的扰动反馈信号时，达到缩小检测范围的效果。示例性的，以16位ADC转换器为例进行说明。原先0-5V的电压检测范围，ADC转换器的每个AD值对应5000mV/65535≈0.076mV。16位ADC转换器的65535对应0-5000mV，与原来的0-5V的电压检测范围相比，信号处理模块4的电压检测范围缩小到0-100mV。这样设置，使得每个AD值对应100mV/65535≈0.0015mV的范围，检测范围的缩小可以显著提高ADC转换器的检测灵敏度，从而达到提高扰动反馈信号，例如扰动电压的信噪比，实现了在低性能采样电路的情况下，也能实现对电池内阻的高精度检测。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电池内阻的检测电路，其特征在于，包括：

输入端，所述输入端与电池的第一极连接；

第一支路，所述第一支路与所述输入端连接，所述第一支路用于检测所述电池的电压信号；

第二支路，所述第二支路与所述输入端连接，所述第二支路用于检测所述电池的扰动反馈信号；

信号处理模块，所述信号处理模块分别与所述第一支路和所述第二支路连接，所述信号处理模块用于将所述电压信号和扰动反馈信号进行处理，并输出处理后的所述电压信号和处理后的所述扰动反馈信号；处理后的所述电压信号和处理后的所述扰动反馈信号用于测量所述电池的内阻。

2.根据权利要求1所述的电池内阻的检测电路，其特征在于，所述电池内阻的检测电路，还包括：

控制单元，所述控制单元与所述第一支路和所述第二支路连接，所述控制单元用于响应于目标用户的检测需求，生成第一控制信号和/或第二控制信号；所述控制单元与所述信号处理模块连接，所述控制单元还用于根据处理后的所述电压信号和处理后的所述扰动反馈信号确定所述电池的内阻。

3.根据权利要求2所述的电池内阻的检测电路，其特征在于，所述第一支路，包括：

第一开关单元和第一分压单元；

所述第一开关单元连接于所述输入端和所述第一分压单元之间，所述第一分压单元与所述信号处理模块连接；

所述第一开关单元用于响应于第一控制信号导通；

所述第一分压单元用于在所述第一开关单元导通时，检测所述电池的电压信号。

4.根据权利要求3所述的电池内阻的检测电路，其特征在于，所述第二支路，包括：

第一储能单元、第二开关单元和第二分压单元；

所述第一储能单元连接于所述输入端和所述第二开关单元之间，所述第二分压单元连接于所述第二开关单元和所述信号处理模块之间；

所述第二开关单元用于响应于第二控制信号导通；

所述第一储能单元用于在所述第二开关单元导通时，与所述第二分压单元形成高通滤波电路，滤除所述电池的电压信号的直流分量，得到扰动反馈信号。

5.根据权利要求4所述的电池内阻的检测电路，其特征在于，

所述第二分压单元包括：第二电阻和第三电阻；

所述第二电阻的第一端与所述第二开关单元连接，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端以及所述信号处理模块的输入端连接，所述第三电阻的第二端接地。

6.根据权利要求5所述的电池内阻的检测电路，其特征在于，

所述第一储能单元包括第一电容；

所述第一电容的第一端与所述输入端连接，所述第二开关单元连接于所述第一电容的第二端和所述第二电阻的第一端之间，所述第一电容用于与所述第二电阻和所述第三电阻形成高通滤波电路，输出扰动反馈信号；其中，所述扰动反馈信号包括电压信号的交流分量。

7.根据权利要求5所述的电池内阻的检测电路，其特征在于，

所述第一分压单元包括第一电阻，所述第一电阻与所述第二电阻和所述第三电阻形成分压网络。

8.根据权利要求2所述的电池内阻的检测电路，其特征在于，还包括：

负载和第三开关模块；

所述负载的第一端与所述输入端连接，所述负载的第二端与所述第三开关模块的第一极连接，所述第三开关模块的第二极与所述电池的第二极连接，所述第三开关模块的控制端与控制单元连接；

所述第三开关模块用于响应于第三控制信号导通时，所述电池向所述负载供电；其中，所述第三控制信号由所述控制单元生成。

9.根据权利要求1所述的电池内阻的检测电路，其特征在于，

所述信号处理模块包括ADC转换器；所述ADC转换器的量程参数可调。

10.根据权利要求9所述的电池内阻的检测电路，其特征在于，

所述信号处理模块的电压检测范围包括0-100mV。