CN204651970U - 具有电池电流检测电路的充放电控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有电池电流检测电路的充放电控制装置。所述电池电流检测电路包括充电电流采样电路、放电电流采样电路和电流测量电路，所述电流测量电路，用于将所述放电电流信号与所述充电电流信号做差，差值为正数时，获得电池放电状态下的放电电流，差值为负数时，获得电池充电状态下的充电电流。本实用新型通过分别从充电电路采样到的充电电流信号，从放电电路采样到放电电流信号，将所述充电电流信号和放电电流信号做差，判断电池处于充电状态还是放电状态，并获得充电电流或放电电流，即流入或流出电池的电流，进而可以根据电池开路电压计算电池剩余电量。本实用新型无需采样电阻即可准确的检测电池电流，有效降低了功耗和成本。

Description

具有电池电流检测电路的充放电控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种具有电池电流检测电路的充放电控制装置。

背景技术

在使用充电电池的电子、电器产品中，通常具有一个充放电控制装置，其中，包括用于向电池充入电能的充电电路和用于将电池的电能输出供其负载或其他电路工作的放电电路(或供电电路)，在传统的充放电控制装置中，一般是通过电压测量电路、电流测量电路来分别采样电池电压、电池电流，进而计算电池电量。

如图1所示，为现有技术中具有电压测量电路和电流测量电路的充放电控制装置的原理图。在进行电压采样检测时，将待测电池(图中虚线框内的部分)等效为一个电容Cb和与之串联的等效串联电阻Resr1和Resr2。该电容模型具有一定的电压-容量曲线，如图2中所示，为通过试验记录存储的电压-容量曲线。经过所述电压测量电路测量该等效电容Cb上的电压，通过查询电压-容量曲线即可得到剩余电量信息。所述电压测量电路跨接在所述BATP端和BATN端之间，采用这种方式一般只能测量到BATP端和BATN端之间的电压VBAT，再通过测量流经电池的电流IBAT，根据设定的等效串联电阻来计算CP端和CN端之间的电压。假设Resr1和Resr2的电阻值之和为R_Resr，则CP端和CN端之间的电压VCb＝VBAT-R_Resr×IBAT。

而要获得所述流经电池的电流IBAT，则一般是利用电流测量电路，在电池上串联一个精密电阻Rs，通过此精密电阻Rs上的电压来计算电池电流IBAT。这种电路会导致无论是充电电流还是放电电流(供电电流)都流经Rs，消耗了能量，降低系统效率。同时该电阻为了承受大电流下的较大热量，还需是散热能量较强的功率电阻，由于这种电阻自身成本较高，也导致了系统本身成本的增加。

实用新型内容

本实用新型克服了上述缺点，提供了一种测量准确，功耗较低的具有电池电流检测电路的充放电控制装置。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种具有电池电流检测电路的充放电控制装置，包括用于向电池充入电能的充电电路和用于将电池的电能输出的放电电路，所述电池电流检测电路包括充电电流采样电路、放电电流采样电路和电流测量电路，

所述充电电流采样电路，其输入端与所述充电电路相连，输出端与所述电流测量电路相连，用于采样流经所述充电电路的电流，获得充电电流信号；

所述放电电流采样电路，其输入端与所述放电电路相连，输出端与所述电流测量电路相连，用于采样流经所述放电电路的电流，获得放电电流信号；

所述电流测量电路，其输入端分别与所述充电电流采样电路和放电电流采样电路相连，用于将所述放电电流信号与所述充电电流信号做差，差值为正数时，获得电池放电状态下的放电电流，差值为负数时，获得电池充电状态下的充电电流。

所述电流测量电路可包括模数转换单元和处理单元，所述模数转换单元的输入端分别与所述充电电流采样电路和放电电流采样电路相连，用于将所述充电电流信号和放电电流信号分别转换为数字信号，所述处理单元的输入端与所述模数转换单元的输出端相连，用于将所述表征充电电流信号和放电电流信号的数字信号进行做差计算，获得所述放电电流或充电电流。

所述充电电路可包括充电控制模块和第一PMOS管，所述第一PMOS管的栅极与所述充电控制模块的输出端相连，源极与电源输入端相连，所述充电电流采样电路可包括第二PMOS管，所述第二PMOS管与所述第一PMOS管的构成第一电流镜，所述充电电流采样电路还包括第二电流镜、第三电流镜和第一运算放大器，所述第一电流镜、第二电流镜和第三电流镜依次连接，所述第一运算放大器的两输入端分别与所述第一PMOS管的漏极和第二PMOS管的漏极相连，输出端与所述第二电流镜的共栅极相连，所述第二电流镜的共源极与电池负极端相连，所述第三电流镜共源极与第一电流镜的共源极相连接；

当所述充电控制模块采用具有一个线性控制输出端的恒流/恒压控制模块时，所述第一PMOS管的栅极与所述线性控制输出端相连，漏极与电池正极端相连，所述第三电流镜的输出端为所述充电电流采样电路的输出端，

当所述充电控制模块采用具有两个开关控制输出端的恒流/恒压控制模块时，所述充电电路还包括第一NMOS管、第一储能电感和第一电容，所述第一PMOS管的栅极和第一NMOS管的栅极分别与所述两个开关控制输出端相连，所述第一NMOS管的漏极与所述第一PMOS管的漏极相连，并经所述第一储能电感与电池正极端相连，源极与电池负极端相连，所述第一电容连接在所述电池正极端和负极端之间，所述充电电流采样电路还包括第一电阻，第一电压跟随器，第一采样电容和一个采样开关，所述第一电阻的一端与电池负极端相连，另一端与所述第三电流镜的输出端相连，并连接到所述第一电压跟随器的输入端，所述第一电压跟随器的输入端与所述采样开关的输入端相连，所述第一采样电容连接在所述采样开关的输出端和电池负极端之间，所述第一PMOS管的栅极经一个反相器连接到所述采样开关的控制端，所述采样开关的输出端再顺次连接第一低通滤波器和第一电压电流转换器，所述第一电压电流转换器的输出端作为所述充电电流采样电路的输出端。

所述放电电路可包括放电控制模块和第四PMOS管，所述第四PMOS管的栅极与所述放电控制模块的输出端相连，源极与电池正极端相连，所述放电电流采样电路可包括第五PMOS管，所述第五PMOS管与所述第四PMOS管的构成第四电流镜，所述放电电流采样电路还包括第五电流镜、第六电流镜和第二运算放大器，所述第四电流镜、第五电流镜和第六电流镜依次连接，所述第二运算放大器的两输入端分别与所述第四PMOS管的漏极和第五PMOS管的漏极相连，输出端与所述第五电流镜的共栅极相连，所述第五电流镜的共源极与电池负极端相连，所述第六电流镜共源极与第四电流镜的共源极相连接；

当所述放电控制模块采用具有一个线性控制输出端的电压调节器时，所述第四PMOS管的栅极与所述线性控制输出端相连，漏极与电源输出端相连，所述第六电流镜的输出端为所述放电电流采样电路的输出端，

当所述放电控制模块采用具有两个开关控制输出端的降压型直流-直流转换器时，所述放电电路还包括第二NMOS管、第二储能电感和第二电容，所述第四PMOS管的栅极和第二NMOS管的栅极分别与所述两个开关控制输出端相连，所述第二NMOS管的漏极与所述第四PMOS管的漏极相连，并经所述第二储能电感与电源输出端相连，源极与电池负极端相连，所述第二电容连接在所述电源输出端和电池负极端之间，所述充电电流采样电路还包括第二电阻，第二电压跟随器和第二采样电容，所述第二电阻的一端与电池负极端相连，另一端与所述第六电流镜的输出端相连，并连接到所述第二电压跟随器的输入端，所述第二采样电容连接在所述第二电压跟随器的输出端和电池负极端之间，所述第二电压跟随器的输出端再顺次连接第二低通滤波器和第二电压电流转换器，所述第二电压电流转换器的输出端作为所述放电电流采样电路的输出端。

所述充电电路可为多路，分别对应的连接有多路充电电流采样电路，各路充电电流采样电路的所述充电电流信号经叠加后，输入到所述电流测量电路。

所述放电电路可为多路，分别对应的连接有多路放电电流采样电路，各路放电电流采样电路的所述放电电流信号经叠加后，输入到所述电流测量电路。

本实用新型通过分别从充电电路采样到的充电电流信号，从放电电路采样到放电电流信号，将所述充电电流信号和放电电流信号做差，判断电池处于充电状态还是放电状态，并获得充电电流或放电电流，即流入或流出电池的电流，进而可以根据电池开路电压计算电池剩余电量。本实用新型无需采样电阻即可准确的检测电池电流，有效降低了功耗和成本。

附图说明

图1为现有的电池电量计量电路的原理图；

图2为通过试验记录存储的电压-容量曲线；

图3为本实用新型的原理框图；

图4为图3中所述电流测量电路的原理图；

图5为图3中采用线性模式的充电电路和充电电流采样电路的原理图；

图6为图3中采用开关模式的充电电路和充电电流采样电路的原理图；

图7为图3中采用线性模式的电源转换电路和放电电流采样电路的原理图；

图8为图3中采用开关模式的电源转换电路和放电电流采样电路的原理图；

图9为采用图6中实施方式的波形图；

图10为采用图8中实施方式的波形图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本实用新型内容加以详细描述。

如图3中所示，为本实用新型中的一种具有所述电流检测电路的充放电控制装置的原理框图，包括用于向电池充入电能的充电电路和用于将电池的电能输出的放电电路，所述充电电路具有一个电源输入端VCHG、和分别与电池正极端BATP和负极端BATN相连的输出端，将电源输入端VCHG的电源转换为充电信号，自电池正极端BATP和负极端BATN向电池充电；所述放电电路具有一个电源输出端、和分别与电池正极端BATP和负极端BATN相连的输入端，将电池的电能转换输出给被供电电路，所述放电电路相当于以电池作为电源，所述被供电电路相当于电池的负载，因此，所述放电电路，也可称为电源转换电路。

所述充放电控制装置还包括充电电流采样电路、放电电流采样电路和电流测量电路：

所述充电电流采样电路，其输入端与所述充电电路相连，输出端与所述电流测量电路相连，用于采样流经所述充电电路的电流，获得充电电流信号；

所述放电电流采样电路，其输入端与所述放电电路相连，输出端与所述电流测量电路相连，用于采样流经所述放电电路的电流，获得放电电流信号；

所述电流测量电路，其输入端Ich端和Idch端分别与所述充电电流采样电路和放电电流采样电路相连，用于将所述放电电流信号与所述充电电流信号做差，差值为正数时，获得电池放电状态下的放电电流，差值为负数时，获得电池充电状态下的充电电流。

如图4中所示，所述电流测量电路包括模数转换单元和处理单元，所述模数转换单元的输入端分别与所述充电电流采样电路和放电电流采样电路相连，用于将Ich端输入的所述充电电流信号和Idch端输入的放电电流信号，分别转换可由处理单元进行运算处理的数字信号，所述处理单元的输入端与所述模数转换单元的输出端相连，用于将所述数字信号所代表的充电电流信号和输入的放电电流信号进行做差计算，获得所述放电电流或充电电流。例如，当所述放电电流信号为A，充电电流信号为B，如果(A-B)为正数，表示电池电流表现为放电电流，电池处于放电状态；如果(A-B)为负数，表示电池电流表现为充电电流，电池处于充电状态。此外，所述处理单元可利用原有装置中的处理器进行计算。

所述充电电流采样电路和放电电流采样电路，均可采用一级或多级电流镜来实现，其中，各电流镜均为共源共栅电流镜。

由于所述充电电路和充电电路分别具有线性模式和开关模式等多种实现方式，对应的所述充电电流采样电路和放电电流采样电路也具有不同的电路结构，其具体实现方式如下：

如图5中所示，为图3中采用线性模式的充电电路和充电电流采样电路的原理图，图中点划线的左侧为充电电路，右侧为充电电流采样电路。

所述充电电路包括恒流/恒压控制模块U1和PMOS管MPC1，所述恒流/恒压控制模块采用具有一个线性控制输出端，所述PMOS管MPC1的栅极与所述恒流/恒压控制模块的与所述线性控制输出端相连，漏极与电池正极端BATP端相连，源极与电源输入端VCHG端相连，所述充电电流采样电路包括PMOS管MPsc11，所述PMOS管MPsc11与所述PMOS管MPC1构成第一电流镜，所述充电电流采样电路还包括第二电流镜、第三电流镜和运算放大器OP1，所述第二电流镜由NMOS管MN11和MN12构成，所述第三电流镜由PMOS管MPc11和MPc12构成，所述第一电流镜、第二电流镜和第三电流镜依次连接，所述运算放大器OP1的两输入端分别与所述PMOS管MPC1的漏极和PMOS管MPsc11的漏极相连，输出端与所述第二电流镜的共栅极相连，所述第二电流镜的共源极与电池负极端BATN相连，所述第三电流镜共源极与第一电流镜的共源极(即VCHG端)相连接；所述第三电流镜的输出端为所述充电电流采样电路的输出端Ich端。

所述恒流/恒压控制模块的输出端为PGL端(即线性控制输出端)，控制PMOS管MPC1的电流，满足恒流控制和恒压控制，当电池电压低于4.2V时，处于恒流控制状态；当电池电压接近4.2V时，处于恒压控制状态。这些属于现有技术，与本实用新型不直接相关，为了简化描述，此处不再赘述。下面重点描述所述充电电流采样电路的工作原理，由于运算放大器OP1的两个输入端分别连接所述PMOS管MPC1的漏极和另一PMOS管MPsc11的漏极，经调整使得PMOS管MPsc11的漏极DPsc1端的电压等于PMOS管MPC1的漏极电压(即BATP端电压)，另外所述PMOS管MPC1与所述PMOS管MPsc11共源极，源极电压相等，所述PMOS管MPC1与所述PMOS管MPsc11共栅极，二者的栅极电压相等，所述PMOS管MPsc11与MPC1构成共源共栅电流镜，电流成镜像关系。设计所述PMOS管MPsc11和MPC1的宽长比之比满足一定的比例，所述宽长比是PMOS管的导电沟道的宽与长的比，宽长比越大，PMOS管的漏极电流Id就越大，也就是宽长比与Id成正比。因此，两PMOS管的宽长比之比即为漏极电流Id之比。例如所述PMOS管MPsc11和MPC1的宽长比之比为1/1000，则所述PMOS管MPsc11的漏极电流等于所述PMOS管MPC1漏极电流的1/1000。同理，NMOS管MN11和MN12构成电流镜，PMOS管MPc11与MPc12构成电流镜，例如都设计成1:1的电流镜，因此，所述PMOS管MPc12的漏极电流，即Ich端的电流，等于所述PMOS管MPC1漏极电流的1/1000。由于所述PMOS管MPC1和MPsc11工作在开关状态，即线性区而非饱和区，利用MN11和MN12构成的第二级电流镜，获得比较理想的镜像效果，再利用MPc11和MPc12构成的第三电流镜，转换电流方向，即第三电流镜输入端的流向BATN端(相当于地端)的电流转换为从电源端VCHG端向外流的方向电流。此外，由于所述第一电流镜、第二电流镜和第三电流镜构成三级电流镜，可以将每级的宽长比之比设置为为10:1，10:1，10:1，等效也是1000:1，使得采样比例精度更准确。

如图6中所示，为图3中采用开关模式的充电电路和充电电流采样电路的原理图，图中点划线的左侧为充电电路，右侧为充电电流采样电路；

所述充电电路包括PMOS管MPC2、NMOS管MNC2、储能电感L2和电容C21，和具有两个开关控制输出端的恒流/恒压控制模块U2，所述PMOS管MPC2的栅极和NMOS管MNC2的栅极分别与所述恒流/恒压控制模块U2的两个开关控制输出端相连，所述所述PMOS管MPC2的源极与电源输入端VCHG相连，所述NMOS管MNC2的漏极与所述PMOS管MPC2的漏极相连，并经所述储能电感L2与电池正极端相连，源极与电池负极端BATN相连，所述电容C21连接在所述电池正极端BATP和负极端BATN之间。所述充电电流采样电路包括PMOS管MPsc21，所述PMOS管MPsc21与所述PMOS管MPC2构成第一电流镜，所述充电电流采样电路还包括由NMOS管MN21和MN22构成的第二电流镜、由PMOS管MPc21和MPc22构成的第三电流镜，以及运算放大器OP21，所述第一电流镜、第二电流镜和第三电流镜依次连接，所述运算放大器OP21的两输入端分别与所述PMOS管MPC2的漏极和NMOS管MNC2的漏极相连，输出端与所述第二电流镜的共栅极相连，所述第二电流镜的共源极与电池负极端相连，所述第三电流镜共源极与第一电流镜的共源极(即电源端VCHG端)相连接；所述充电电流采样电路还包括电阻R2，电压跟随器OP22，采样电容C22和采样开关S2，所述电阻R2的一端与电池负极端BATV相连，另一端与所述第三电流镜的输出端DPc2端相连，并连接到所述电压跟随器OP22的输入端，所述电压跟随器OP22的输入端与所述采样开关S2的输入端相连，所述采样电容C22连接在所述采样开关S2的输出端和电池负极端BATN之间，所述PMOS管MPC2的栅极经一个反相器INV1连接到所述采样开关S2的控制端，所述采样开关S2的输出端再顺次连接第一低通滤波器和第一电压电流转换器，所述第一电压电流转换器的输出端作为所述充电电流采样电路的输出端Ich。

在开关模式实现方式中，通过所述恒流/恒压控制模块U2具有两个输出端，交替控制所述PMOS管MPC2和NMOS管MNC2的导通，来对电感L2储能和释放能量，从而实现能量搬移。当所述PMOS管MPC2导通时，电感L2的电流以(U_VCHG-U_BATP)/L的斜率上升，其中U_VCHG为VCHG节点的电压，U_BATP为BATP节点的电压，L为电感L2的电感值。当所述NMOS管MNC2导通时，电感L2的电流以-U_BATP/L的斜率下降，负号表示电流下降的趋势，其中，U_BATP为BATP节点的电压，L为电感L2的电感值。当所述PMOS管MPC2导通时，MPsc21也导通，运算放大器OP21的两个输入端分别连接所述PMOS管MPC2的漏极和另一PMOS管MPsc21的漏极，经运算放大器OP1调整使得MPsc1的漏极电压(即DPsc1端电压)等于所述PMOS管MPC2的漏极电压，另MPsc1与MPC2构成共源共栅电流镜，二者源极电压相等，栅极电压相等，所以MPsc21的漏极电流与MPC2的漏极电流成镜像关系。同理，MN21与MN22构成电流镜，MPc21与MPc22构成电流镜，所述PMOS管MPsc21的电流等于NMOS管MN21的电流，如果所述PMOS管MPsc21与所述PMOS管MPC2的宽长比之比设计为1/1000，NMOS管MN21与NMOS管MN22的宽长比之比设计为1:1，PMOS管MPc21和PMOS管MPc22的宽长比之比设计为1:1，因此所述PMOS管MPc2的电流为MPC电流的1/1000。

此时，由于对电池充电的电流应该为流经电感L2电流的平均值。所述PMOS管MPc22的电流流经电阻R2，在DPc2端产生电压信号，运算放大器OP22形成电压跟随器，增强驱动能力，开关S2的输入端连接所述运算放大器OP22的输出端，控制端连接到所述恒流/恒压控制单元的与所述PMOS管MPC2的栅极相连的输出端，其作用在于，仅当MPC2导通时，对所述运算放大器OP22的输出端OP2O端的电压进行采样。由于从所述运算放大器OP22输出的被采样电压是不断变化的，只有在所述PMOS管MPC2导通时的电流，在其导通时间内的平均值，才等于所述电感L2的电流的平均值，也就等于流入BATP的电流(即对电池的充电电流)。因此，通过所述开关S2的控制在正确的时刻进行采样，所述PMOS管MPsc21镜像的是所述PMOS管MPC2的电流，采样开关S2导通的时间对应于所述PMOS管MPC2导通的时间。当GPC端为低电平时，所述PMOS管MPC2导通，反相器INV1的输出为高电平，此时开关S2导通，将OP2O端电压采样到电容C22上，经过低通滤波器和电压-电流转换器，输出充电电流信号Ich。

如图9中所示，为采用图6中实施方式的波形图，其中，IL1为电感电流的波形，IMPC为所述PMOS管MPC2的电流波形，IMNC为所述NMOS管MNC2的电流波形，Iav1为IMPC在T1时间段的平均值。因此，利用图6中实施方式中，由于Ich输出的电流值为Iav1的1/1000，利用输出的充电电流信号Ich，能够实现对IMPC在MPC3导通时间段(即图9所示T1时间段)进行平均，此平均值与电感L2电流的平均值相等，所以由此可得对电池的充电电流信号。

如图7所示，为图3中采用线性模式的电源转换电路和放电电流采样电路的原理图；图中点划线的左侧为电源转换电路，右侧为放电电流采样电路。

所述电源转换电路包括具有一个线性控制输出端的电压调节器U3和PMOS管MPC3，所述PMOS管MPC3的栅极与所述线性控制输出端相连，漏极与电源输出端VO相连，源极与电池正极端BATP端相连，所述放电电流采样电路包括PMOS管MPsc31、第五电流镜、第六电流镜和运算放大器OP3，所述PMOS管MPC3和MPsc31构成第四电流镜，所述第四电流镜、第五电流镜和第六电流镜依次连接，所述运算放大器OP3的两输入端分别与所述PMOS管MPC3的漏极和PMOS管MPsc31的漏极相连，输出端与所述第五电流镜的共栅极相连，所述第五电流镜的共源极与电池负极端BATN端相连，所述第六电流镜共源极与第四电流镜的共源极(即电池正极端BATP端)相连接；所述第六电流镜的输出端为所述放电电流采样电路的输出端Idch端。

其中，电压调节模块调整PMOS管MPC3实现电源转换功能，其为现有技术，为了简化描述，此处不再赘述。所述电源转换电路的输出端VO端连接到被供电电路，被供电电路作为负载，可以为例如音频电路、射频电路、数字电路等任何以所述电池为电源的电路。所述运算放大器OP3的两个输入端分别连接所述PMOS管MPC3的漏极和另一PMOS管MPsc31的漏极，经调整使得PMOS管MPsc31的漏极(即DPsc1端)的电压等于PMOS管MPC3的漏极电压(即VO端电压)，同时，所述PMOS管MPC3的源极电压等于所述PMOS管MPsc31的源极电压，所述PMOS管MPC3的栅极电压等于所述PMOS管MPsc31的栅极电压，这样所述PMOS管MPsc31与所述PMOS管MPC3的电流成镜像关系。设计所述PMOS管MPsc31和MPC3的宽长比之比满足一定的比例，例如1/1000，则所述PMOS管MPsc1漏极的电流等于MPC3漏极电流的1/1000，同理，NMOS管MN31和MN32构成电流镜，PMOS管MPc31与MPc32构成电流镜，例如都设计成1:1的电流镜，因此所述PMOS管MPc32的漏极电流，即Idch端的电流等于所述PMOS管MPC3漏极电流的1/1000。

图8为图3中采用开关模式的电源转换电路和放电电流采样电路的原理图；图中点划线的左侧为电源转换电路，右侧为放电电流采样电路。

所述电压转换电路包括具有两个开关控制输出端的降压型直流-直流转换器U4、PMOS管MPC4、NMOS管MNC4、储能电感L4和电容C41，所述PMOS管MPC4的栅极和NMOS管MNC4的栅极分别与所述降压型直流-直流转换器U4的两个开关控制输出端相连，所述PMOS管MPC4的源极与电池正极端BATP端相连，所述NMOS管MNC4的漏极与所述PMOS管MPC4的漏极相连，并经所述储能电感L4与电源输出端VO端相连，源极与电池负极端BATN相连，所述电容C41连接在所述电源输出端VO和电池负极端BATN之间。所述放电电流采样电路包括PMOS管MPsc41、第五电流镜、第六电流镜和运算放大器OP41，，所述PMOS管MPC4与所述PMOS管MPsc41构成第四电流镜，所述第四电流镜、第五电流镜和第六电流镜依次连接，所述运算放大器OP41的两输入端分别与所述PMOS管MPC4的漏极和PMOS管MPsc41的漏极相连，输出端与所述第五电流镜的共栅极相连，所述第五电流镜的共源极与电池负极端BATN相连，所述第六电流镜共源极与第四电流镜的共源极(即电池正极端BATP)相连接；所述放电电流采样电路还包括电阻R4，电压跟随器OP42和采样电容C42，所述电阻R4的一端与电池负极端BATN相连，另一端与所述第六电流镜的输出端相连，并连接到所述电压跟随器OP42的输入端，所述采样电容C42连接在所述电压跟随器OP42的输出端和电池负极端BATN之间，所述电压跟随器OP42的输出端再顺次连接第二低通滤波器和第二电压电流转换器，所述第二电压电流转换器的输出端作为所述放电电流采样电路的输出端Idch端。

其中所述降压型直流-直流转换器的工作方式与现有技术中降压型直流-直流转换器的工作方式相同，为了简化说明，此处不再赘述。运算放大器OP41的两个输入端分别连接所述PMOS管MPC4的漏极和另一PMOS管MPsc41的漏极，运算放大器OP41调整使得MPsc41的漏极电压与MPC4的漏极电压相等，且MPsc41的源极电压和MPC4的源极电压相等，MPsc41的栅极电压和MPC4的栅极电压相等，因此MPsc41的电流与MPC4的电流成镜像关系，其漏极电流之比等于其宽长比之比。MN41与MN42构成电流镜，MPc41与MPc42也构成电流镜。例如设计MPsc41与MPC4的宽长比之比为1/1000，MN41与MN42的宽长比之比为1:1，MPc41也MPc42的宽长比之比为1:1。MPc42的电流则为MPC4电流的1/1000，所述PMOS管MPc42的电流经过电阻R4产生电压，由运算放大器构成电压跟随器OP42，将其输出端的电压采样到电容C42上，经过低通滤波器和电压-电流转换器，输出充电电流信号Idch。与图6相比，这里没有采样开关S2，而是直接连接，这意味着在全周期时间都进行采样，要得到从BATP端流出的电流，应该是从MPC4源极电流在整个周期的平均值，在Idch端产生的输出电流等效为采样了所述PMOS管MPC4电流的1/1000，然后在全周期内滤波的结果输出到Idch端。

如图10所示，为采用图8中实施方式的波形图，所述电感L4的电流波形为IL1，MPC4的电流波形为IMPC，MNC4的电流波形为IMNC，Iav2为IMPC在整个周期时间内的平均值，Idch输出的电流值为Iav2的1/1000。

在有些应用中，所述充电电路可以有多路的情况，例如分别来自电力线充电、适配器充电、USB充电和太阳能模块充电等，或多组太阳能模块同时充电的情况，都需要多个充电电路，基于上述技术方案，可以对每路充电电路分别连接一个充电电流采样电路(未在图中标示)，进行充电电流采样，然后将各路采样的充电电流直接进行叠加，或通过所述处理单元进行叠加计算，产生各路充电电流的总和；同理，对于多路电源转换电路的情况，可以对每路电源转换电路分别连接放电电流采样电路(未在图中标示)，分别进行放电电流采样，然后将各路采样电流直接进行叠加，或通过所述处理单元进行叠加计算，产生总体放电电流。为了实现电流叠加的功能，也可以简单的将各电流输出端连接在一起，即实现电流叠加。

以上对本实用新型所提供的具有电池电流检测电路的充放电控制装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种具有电池电流检测电路的充放电控制装置，包括用于向电池充入电能的充电电路和用于将电池的电能输出的放电电路，其特征在于：所述电池电流检测电路包括充电电流采样电路、放电电流采样电路和电流测量电路，

所述充电电流采样电路，其输入端与所述充电电路相连，输出端与所述电流测量电路相连，用于采样流经所述充电电路的电流，获得充电电流信号；

所述放电电流采样电路，其输入端与所述放电电路相连，输出端与所述电流测量电路相连，用于采样流经所述放电电路的电流，获得放电电流信号；

所述电流测量电路，其输入端分别与所述充电电流采样电路和放电电流采样电路相连，用于根据接收到的所述充电电流信号和放电电流信号获得电池电流信号。

2.根据权利要求1所述的具有电池电流检测电路的充放电控制装置，其特征在于：所述电流测量电路包括模数转换单元和处理单元，所述模数转换单元的输入端分别与所述充电电流采样电路和放电电流采样电路相连，用于将所述充电电流信号和放电电流信号分别转换为数字信号，所述处理单元的输入端与所述模数转换单元的输出端相连，用于将所述表征充电电流信号和放电电流信号的数字信号进行做差计算，差值为正数时，获得电池放电状态下的放电电流，差值为负数时，获得电池充电状态下的充电电流。

3.根据权利要求1或2所述的具有电池电流检测电路的充放电控制装置，其特征在于：所述充电电路包括充电控制模块和第一PMOS管，当所述充电控制模块采用具有一个线性控制输出端的恒流/恒压控制模块时，所述第一PMOS管的栅极与所述线性控制输出端相连，源极与电源输入端相连，漏极与电池正极端相连，所述充电电流采样电路的输入端与所述第一PMOS管的漏极相连，采样所述第一PMOS管的漏极电流。

4.根据权利要求3所述的具有电池电流检测电路的充放电控制装置，其特征在于：所述充电电流采样电路包括第二PMOS管，所述第二PMOS管与所述第一PMOS管的构成第一电流镜，所述充电电流采样电路还包括第二电流镜、第三电流镜和第一运算放大器，所述第一电流镜、第二电流镜和第三电流镜依次连接，所述第一运算放大器的两输入端分别与所述第一PMOS管的漏极和第二PMOS管的漏极相连，输出端与所述第二电流镜的共栅极相连，所述第二电流镜的共源极与电池负极端相连，所述第三电流镜共源极与第一电流镜的共源极相连接；所述第三电流镜的输出端为所述充电电流采样电路的输出端。

5.根据权利要求1或2所述的具有电池电流检测电路的充放电控制装置，其特征在于：所述充电电路包括充电控制模块和第一PMOS管，当所述充电控制模块采用具有两个开关控制输出端的恒流/恒压控制模块时，所述充电电路还包括第一NMOS管、第一储能电感和第一电容，所述第一PMOS管的栅极和第一NMOS管的栅极分别与所述两个开关控制输出端相连，所述第一PMOS管源极与电源输入端相连，漏极与所述第一NMOS管的漏极相连，并经所述第一储能电感与电池正极端相连，所述第一NMOS管的源极与电池负极端相连，所述第一电容连接在所述电池正极端和负极端之间，所述充电电流采样电路的输入端与所述第一PMOS管的漏极相连，采样所述第一PMOS管导通时的漏极电流在其导通时间内的平均值。

6.根据权利要求5所述的具有电池电流检测电路的充放电控制装置，其特征在于：所述充电电流采样电路包括第二PMOS管，所述第二PMOS管与所述第一PMOS管的构成第一电流镜，所述充电电流采样电路还包括第二电流镜、第三电流镜和第一运算放大器，所述第一电流镜、第二电流镜和第三电流镜依次连接，所述第一运算放大器的两输入端分别与所述第一PMOS管的漏极和第二PMOS管的漏极相连，输出端与所述第二电流镜的共栅极相连，所述第二电流镜的共源极与电池负极端相连，所述第三电流镜共源极与第一电流镜的共源极相连接；所述充电电流采样电路还包括第一电阻，第一电压跟随器，第一采样电容和一个采样开关，所述第一电阻的一端与电池负极端相连，另一端与所述第三电流镜的输出端相连，并连接到所述第一电压跟随器的输入端，所述第一电压跟随器的输入端与所述采样开关的输入端相连，所述第一采样电容连接在所述采样开关的输出端和电池负极端之间，所述第一PMOS管的栅极经一个反相器连接到所述采样开关的控制端，在所述第一PMOS管的栅极获得导通信号时，控制所述采样开关导通，所述采样开关的输出端再顺次连接第一低通滤波器和第一电压电流转换器，所述第一电压电流转换器的输出端作为所述充电电流采样电路的输出端。

7.根据权利要求1或2所述的具有电池电流检测电路的充放电控制装置，其特征在于：所述放电电路包括放电控制模块和第四PMOS管，当所述放电控制模块采用具有一个线性控制输出端的电压调节器时，所述第四PMOS管的栅极与所述线性控制输出端相连，漏极与电源输出端相连，源极与电池正极端相连，所述放电电流采样电路的输入端与所述第四PMOS管的漏极相连，采样所述第四PMOS管的漏极电流。

8.根据权利要求7所述的具有电池电流检测电路的充放电控制装置，其特征在于：所述放电电流采样电路包括第五PMOS管，所述第五PMOS管与所述第四PMOS管的构成第四电流镜，所述放电电流采样电路还包括第五电流镜、第六电流镜和第二运算放大器，所述第四电流镜、第五电流镜和第六电流镜依次连接，所述第二运算放大器的两输入端分别与所述第四PMOS管的漏极和第五PMOS管的漏极相连，输出端与所述第五电流镜的共栅极相连，所述第五电流镜的共源极与电池负极端相连，所述第六电流镜共源极与第四电流镜的共源极相连接，所述第六电流镜的输出端为所述放电电流采样电路的输出端。

9.根据权利要求1或2所述的具有电池电流检测电路的充放电控制装置，其特征在于：所述放电电路包括放电控制模块和第四PMOS管，当所述放电控制模块采用具有两个开关控制输出端的降压型直流-直流转换器时，所述放电电路还包括第二NMOS管、第二储能电感和第二电容，所述第四PMOS管的栅极和第二NMOS管的栅极分别与所述两个开关控制输出端相连，所述第四PMOS管的源极与电池正极端相连，所述第二NMOS管的漏极与所述第四PMOS管的漏极相连，并经所述第二储能电感与电源输出端相连，源极与电池负极端相连，所述第二电容连接在所述电源输出端和电池负极端之间，所述放电电流采样电路的输入端与所述第四PMOS管的漏极相连，采样所述第四PMOS管的漏极电流的平均值。

10.根据权利要求9所述的具有电池电流检测电路的充放电控制装置，其特征在于：所述放电电流采样电路包括第五PMOS管，所述第五PMOS管与所述第四PMOS管的构成第四电流镜，所述放电电流采样电路还包括第五电流镜、第六电流镜和第二运算放大器，所述第四电流镜、第五电流镜和第六电流镜依次连接，所述第二运算放大器的两输入端分别与所述第四PMOS管的漏极和第五PMOS管的漏极相连，输出端与所述第五电流镜的共栅极相连，所述第五电流镜的共源极与电池负极端相连，所述第六电流镜共源极与第四电流镜的共源极相连接；所述充电电流采样电路还包括第二电阻，第二电压跟随器和第二采样电容，所述第二电阻的一端与电池负极端相连，另一端与所述第六电流镜的输出端相连，并连接到所述第二电压跟随器的输入端，所述第二采样电容连接在所述第二电压跟随器的输出端和电池负极端之间，所述第二电压跟随器的输出端再顺次连接第二低通滤波器和第二电压电流转换器，所述第二电压电流转换器的输出端作为所述放电电流采样电路的输出端。