CN217739421U - 一种检测电路、电池管理系统、电池包和用电设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及电池技术领域，例如涉及一种检测电路、电池管理系统和电池包。所述检测电路被配置为与电源负极电连接，包括第一电阻、第一分压支路、第二分压支路和控制器。第一电阻被配置为电连接在电源负极与电压输入源的输出端之间，第一分压支路电连接在第一电阻与电压输入源的输出端之间，并与第一电阻形成串联。第二分压支路被配置为电连接在电源负极与电压输入源的输出端之间，并与第一分压之路和第一电阻形成的串联电路并联。控制器分别与第一分压支路和第二分压支路电连接。本申请实施例通过配置简单的电路即可实现充电电流的检测，相对于采用集成芯片检测充电电流的方案，降低了成本。

Description

一种检测电路、电池管理系统、电池包和用电设备

技术领域

本申请实施例涉及电池技术领域，特别涉及一种检测电路、电池管理系统、电池包和用电设备。

背景技术

电池是一种将外界的能量转化为电能并储存于其内部，以在需要的时刻对外部设备进行供电的装置，在消费类电子产品、航天、储能及电动交通工具等领域得到越来越广泛的应用。

电池可以以电池包的形式存在，电池包包括电芯模组和电池管理系统(BATTERYMANAGEMENTSYSTEM，BMS)，BMS上通常设置电芯模组的对外充放电接口，并设置检测电路检测电芯模组的充电电流，依据充电电流执行过流保护(短路保护)等保护功能。

目前的充电电流检测方案中，采用集成芯片检测充电电流，成本较高。

发明内容

本申请实施例提供一种检测电路、电池管理系统、电池包和用电设备，能降低成本。

第一方面，本申请实施例提供了一种检测电路，被配置为与电源负极电连接，检测电路包括第一电阻、第一分压支路、第二分压支路和控制器。第一电阻被配置为电连接在电源负极与电压输入源的输出端之间，第一分压支路电连接在第一电阻与电压输入源的输出端之间，并与第一电阻形成串联，第二分压支路被配置为电连接在电源负极与电压输入源的输出端之间，并与第一分压之路和第一电阻形成的串联电路并联。控制器分别与第一分压支路和第二分压支路电连接。

在另一些实施例中，检测电路还包括第一可控开关，电连接在第一电阻与电压输入源的输出端之间，并与第一分压支路形成串联。第一可控开关被配置为能够响应控制器的控制信号执行导通或关断。

在另一些实施例中，第一分压支路和第二分压支路电连接于第一公共节点，第一可控开关电连接于第一公共节点与电压输入源的输出端之间。

通过第一可控开关可以使第一分压支路和/或第二分压支路断开与电压输入源的连接，从而进入低功耗状态，节省系统功耗。

在一些实施例中，第一分压支路包括至少两个相互串联的电阻，第一分压支路中相互串联的电阻之间具有第一节点。第二分压支路包括至少两个相互串联的电阻，第二分压支路中相互串联的电阻之间具有第二节点。控制器分别电连接到第一节点和第二节点。

在一些实施例中，控制器包括第一运算放大器和模数转换器。第一运算放大器的同相输入端电连接到第一节点，反相输入端电连接到第二节点。模数转换器与第一运算放大器的输出端电连接。

采用控制器内部的运算放大器来实现充电电流的采集，无需采用额外的运算放大器，降低了电路成本，简化了电路结构。

在另一些实施例中，检测电路还包括第一滤波支路和第二滤波支路。第一滤波支路电连接在第一节点与运算放大器的同相输入端之间。第二滤波支路电连接在第二节点与运算放大器的反相输入端之间。

第一滤波支路和第二滤波支路分别用于对采集的电压信号进行滤波处理，以滤除电压信号中的杂波成分，以提高检测精度。

在一些实施例中，检测电路包括第二电阻，被配置为电连接在电源负极与电源负极输出端之间，并与控制器电连接。第二电阻用于检测放电电流。

在一些实施例中，检测电路还包括M个电压跟随器、M-1个第三分压支路、N个第二运算放大器、N个第三电阻和N个第四电阻。其中，N为大于或等于1的整数，M为大于或等于2的整数。

M个电压跟随器中每个电压跟随器的正向输入端被配置为均与电源中M个电芯的每个电芯的正极电连接，且每个电压跟随器的输出端均与控制器电连接。第二至第M电压跟随器中的任一电压跟随器的输出端与控制器之间设置一个第三分压支路。

N个第二运算放大器中每个第二运算放大器的负向输入端被配置为均与电源中N个电芯的每个电芯的负极电连接，每个第二运算放大器的正向输入端被配置为均与高压电芯的正极电连接。其中，高压电芯为串联连接的所述N个电芯中、相对于第一参考地电压最高的电芯。

每个第三电阻被配置为电连接在第二运算放大器的正向输入端与高压电芯的正极之间，每个场效应晶体管的第一端与第三电阻电连接，第二端与第二运算放大器的输出端电连接，第三端分别与第四电阻的第一端以及控制器电连接，第四电阻的第二端接地。

M个电压跟随器和M-1个第三分压支路分别用于检测M个电芯的电压。N个第二运算放大器、N个第三电阻、N个场效应晶体管和N个第四电阻分别用于检测N个电芯的电压。

在另一些实施例中，检测电路还包括第二可控开关，被配置为电连接在电源正极与第三节点之间，并与控制器电连接，能够响应于控制器的控制信号而导通或关断。其中，第三节点分别电连接电压跟随器和第二运算放大器。

在电源模块不被使用时，或者不需要使用电芯电压检测功能时，控制器可以控制第二可控开关断开，以使电压跟随器和第二运算放大器停止工作，降低功耗。

第二方面，本申请实施例还提供了一种电池管理系统，包括上述的检测电路。

第三方面，本申请实施例还提供了一种电池包，包括电芯模组和上述的电池管理系统。电芯模组包括N+M个电芯，M个电芯中的每个电芯的正极分别与M个电压跟随器中的每个电压跟随器的正向输入端电连接，N个电芯中高压电芯的正极分别与N个第二运算放大器中每个第二运算放大器的正向输入端电连接，N个电芯的每个电芯的负极分别与N个第二运算放大器中每个第二运算放大器的负向输入端电连接。

第四方面，本申请实施例还提供了一种用电设备，包括用电主体和上述的电池包，电池包为用电主体供电。

相对于现有技术，本申请实施例提供的检测电路，将第一电阻电连接在电源负极和电压输入端的输出端之间，将第一分压支路电连接于第一电阻和电压输入源的输出端之间，将第二分压支路电连接于电源负极和电压输入源的输出端之间。可以通过电压输入源分别提高第一分压支路的输出电压和第二分压支路的输出电压，以使输入控制器的电压位于控制器的检测范围内，进而实现对充电电流的检测。本申请实施例通过配置简单的电路即可实现充电电流的检测，相对于采用集成芯片检测充电电流的方案，降低了成本。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不配置对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件。

图1a-图1b是本申请电池包的一个实施例的结构示意图；

图2a是本申请检测电路的一个实施例的结构示意图；

图2b是本申请电池包的又一实施例的结构示意图；

图3-图7是本申请检测电路的一个实施例的结构示意图；

图8本申请电池包的又一实施例的结构示意图；

图9-图10是本申请检测电路的一个实施例的结构示意图；

图11是本申请检测电路的一个实施例中第二可控开关的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详细的描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。

此外，下面所描述的本申请各个实施例中所涉及到的技术特征彼此之间未构成冲突可以相互组合。

图1a示出了电池包的一种结构，如图1a所示，电池包1包括BMS1000和电源模块2000，电源模块2000用于存储和提供电能，BMS1000用于对电源模块2000进行检测、管理和/或保护等。

其中，电源模块2000包括至少一个电池单元，当电源模块2000包括两个以上的电池单元时，各电池单元可以串联连接、并联连接，或者采用串联、并联混合连接的形式。

电池单元可以包括单个电芯，或者多个电芯组成的电芯模组，电芯模组中的电芯可以采用串联、并联或者混联的连接方式。

在实际应用中，电源模块2000可以是二次电池，具体的，可以是锂离子电池，钠离子电池或固态电池等。

图1b以电池单元为电芯、且各电芯串联连接为例示出了电源模块2000的一种结构。

BMS1000包括检测电路100，检测电路100可以具有电压检测、充电电流检测和放电电流检测等功能中的至少一种。当检测电路100用于检测电源模块2000中电池单元两端的电压时，检测电路100可以电连接在电池单元的两端，当检测电路100用于检测电源模块2000的充电电流时，检测电路100可以电连接在电源模块2000的充电回路中，当检测电路100用于检测电源模块2000的放电电流时，检测电路100可以电连接在电源模块2000的放电回路中。

在另一些实施例中，请参照图1b，BMS1000上还设置有电源模块2000的充电端口CHG+和CHG-，以及放电端口P+和P-。充电端口CHG+和CHG-用于连接充电设备，以为电源模块2000充电，放电端口P+和P-用于连接外部设备，以为外部设备供电。电源模块2000可以通过充电端口CHG+和CHG-充电，以及通过放电端口P+和P-放电。

在一些实施例中，请参照图1b，BMS1000上还设置有充电开关200和/或放电开关300。充电开关200串联连接于电源模块2000的充电回路中，用于控制电源模块2000的充电，放电开关300串联连接于电源模块2000的放电回路中，用于控制电源模块2000的放电。

在图1b所示的实施例中，充电开关200邻近电池正极B+设置，放电开关300临近电池负极B-设置。在其他实施例中，充电开关200也可以邻近电池负极B-设置，放电开关300也可以临近电池正极B+设置。

在另一些实施例中，电源模块2000的充电回路和放电回路也可以重合或者部分重合，或者说，充电端口CHG+和放电端口P+重合，充电端口CHG-和放电端口P-重合，由一个开关统一对电源模块2000的充、放电进行控制。

在其中一些实施例中，检测电路100包括控制器，控制器可以依据检测电路检测的电压、充电电流和放电电流等执行保护功能(例如过流保护、均衡控制等)。

例如，在检测到放电电流超过放电电流阈值时，切断放电开关300，和/或，充电电流超过充电电流阈值时，切断充电开关200。

当然，除采用检测电路100自带的控制器进行保护控制外，也可以采用其他控制单元执行保护功能。

可以理解的是，检测电路100除用于电池包1中电源模块2000的检测外，还可以用于任意其他电源的检测。例如，需要检测其他电源中的电池单元的电压时，可以将检测电路连接在电池单元的两端，当需要检测其他电源的放电电流时，可以将检测电路设置于其他电源的放电电路中，当需要检测其他电源的充电电流时，可以将检测电路设置于其他电源的充电电路中。

以上仅为对BMS1000的示例性说明，基于实际应用需要，BMS1000还可以包括更多器件，例如，存储器、通信芯片等。或者，省略其中一或多个器件。

以下对本申请各实施例的检测电路进行说明。

当检测电路100用于检测充电电流时，检测电路100包括第一电阻、第一分压支路、第二分压支路和控制器。在本申请实施中，采用低边检测方式，即检测电路100被配置为与电源负极(例如电池负极B-)电连接。

其中，电源负极可以为第一电源的负极，即检测电路可以用于第一电源的充电电流检测，第一电源例如图1a中的电源模块2000，或其他电源。

具体的，请参照图2a，第一电阻10被配置为电连接在电源负极(图2以电源负极为电池负极B-为例说明)与电压输入源的输出端VDD之间。第一分压支路20电连接在第一电阻10与电压输入源的输出端VDD之间，并与第一电阻10形成串联。第二分压支路30被配置为电连接在电源负极与电压输入源的输出端VDD之间，并与第一分压之路20和第一电阻10形成的串联电路并联。控制器40分别与第一分压支路20和第二分压支路30电连接。

其中，在一些实施例中，电压输入源可以为电压源，用于通过其输出端VDD提供一正电压，以提高采样电压，使采样电压位于控制器的检测范围内。

在检测电路100应用于电池包1的场合，该电压输入源可以为电压转换器，电压转换器对电源模块2000提供的电压进行降压处理，并通过其输出端输出降压处理后的电压，该电压可以是3.3V或5V。在其中一些实施例中，该电压还可以用于为控制器40供电。

具体的，在一些实施例中，电压转换器可以为DCDC转换器、低压差线性稳压器(lowdropout regulator，LDO)或其他能实现降压功能的电路。

本申请实施例将第一电阻电连接在电源负极和电压输入源的输出端之间，将第一分压支路电连接于第一电阻和电压输入源的输出端之间，将第二分压支路电连接于电源负极和电压输入源的输出端之间。可以通过电压输入源分别抬高第一分压支路和第二分压支路的输出电压，以使输入控制器的采样电压位于控制器的检测范围内，进而实现对充电电流的检测。

除采用本申请实施例的检测电路100检测第一电源的充电电流外，还可以采用具有电流检测功能的集成芯片检测第一电源的充电电流，相对来说，本申请实施例通过配置简单的检测电路即可实现充电电流的检测，降低了成本。

以下以第一电源为电源模块2000、电源负极为电池负极B-为例说明。

在一些实施例中，第一电阻可作为采样电阻，串联连接于电源模块的充电回路中，用于检测电源模块的充电电流。第一电阻的第一端电连接电源负极，另一端直接或间接电连接电源正极。

图2b示出了检测电路10应用于电池包1的电路结构示意图，在图2b所示的实施例中，第一电阻10的第一端连接电池负极B-，第二端电连接充电端口CHG-。

第一分压支路电连接于第一电阻的第二端和电压输入源的输出端VDD之间，被配置为基于电压输入源的输出端VDD和第一电阻的第二端之间的电压分压，以输出第一正电压信号。第二分压支路电连接于电源负极和电压输入源的输出端VDD之间，被配置为基于电压输入源的输出端VDD和电源负极之间的电压分压，以输出第二正电压信号。控制器被配置为基于第一正电压信号和第二正电压信号获得流经第一电阻的电流，亦即所述充电电流。

具体的，在一些实施例中，控制器可以获取第一正电压信号和第二正电压信号之间的电压差，因为第一分压支路和第二分压支路之间的分压比例关系是确定的，则可以获得第一电阻两端的电压，进而通过第一电阻两端的电压和第一电阻的阻值获得所述充电电流。

第一分压支路和第二分压支路可以为电阻分压支路，所述电阻分压支路可以包括至少两个相互串联的电阻。即，第一分压支路包括至少两个相互串联的电阻，第二分压支路包括至少两个相互串联的电阻，第一分压支路中相互串联的电阻之间具有第一节点，第二分压支路中相互串联的电阻之间具有第二节点，控制器分别电连接到第一节点和第二节点。

图3示出了第一分压支路和第二分压支路的一种电路结构，在图3所示的实施例中，第一电阻包括电阻R1,第一分压支路包括电阻R2和电阻R3，第二分压支路包括电阻R4和电阻R5。电阻R2和电阻R3之间具有第一节点N1，电阻R4和电阻R5之间具有第二节点N2，控制器40分别连接第一节点N1和第二节点N2。

以图3为例再次说明充电电流的检测原理，第一分压支路和第二分压支路的分压比例关系是确定的，本实施例以电阻R2和电阻R3的阻值相同、电阻R4和电阻R5的阻值相同为例说明，则分压比例关系为1:1。

示例性的，电池负极B-电压为0，VDD电压为5V，则第二节点N2电压为2.5V。电阻R1第二端的电压随充电电流的变化而变化，设为V-，可以理解的是，V-的值为负值，则第一节点N1的电压为(5-V-)/2。控制器可以检测到第一节点N1和第二节点N2之间的压差，则(5-V-)/2-2.5＝压差，基于该压差可以算出V-，进而算出电阻R1两端的压降，并根据压降和电阻R1的阻值算出充电电流。

在一些实施例中，请参照图4，控制器40包括第一运算放大器41和数模转换器42，第一运算放大器41的同相输入端电连接至第一节点N1，反相输入端电连接到第二节点N2，输出端电连接模数转换器42。

第一运算放大器41可以获得第一节点N1和第二节点N2之间的模拟电压差值，经过数模转换器42，将模拟电压差转换成数字电压差。控制器40还可以包括处理器，处理器基于数字电压差计算出充电电流。

在检测电路100用于电池包1时，可以利用BMS1000内部的控制器中的运算放大器来实现充电电流的采集，无需采用额外的运算放大器，降低了电路成本，简化了电路结构。

在另一些实施例中，检测电路100还包括第一可控开关。第一分压支路和第一电阻形成串联电路，第二分压支路和该串联电路并联，可以理解的是，第一电阻、第一分压支路和第二分压支路可以形成一采样电路。第一可控开关可以串联在该采样电路与电压输入源的输出端之间，用以对该采样电路的供电进行控制。

图5示出了检测电路100的一种结构，在图5所示的实施例中，第一分压支路和第二分压支路电连接于第一公共节点N3，第一可控开关50电连接于第一公共节点N3与电压输入源的输出端VDD之间。

该第一可控开关可以受控制器40的控制，当第一可控开关导通时，上述采样电路建立与电压输入源的电连接，正常工作，对第一电阻两端的电压进行采样。当第一可控开关断开时，上述采样电路断开与电压输入源的电连接，停止工作。

在电源模块2000不被使用时，控制器40可以控制第一可控开关断开，以使采样电路停止工作，降低功耗。

在另一些实施例中，第一可控开关也可以电连接在第一电阻与第一分压支路形成的串联电路中。例如，第一可控开关电连接在第一电阻与电压输入源的输出端之间，并与第一分压支路形成串联。或者第一可控开关与第二分压支路串联。

第一可控开关具体可以采用例如三极管、场效应管、信号继电器、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)等。

在另一些实施例中，请参照图6，检测电路100还包括第一滤波支路60和第二滤波支路70。第一滤波支路60电连接在第一节点N1与运算放大器41的同相输入端之间，第二滤波支路70电连接在第二节点N2与运算放大器41的反相输入端之间。

第一滤波支路60和第二滤波支路70分别用于对采集的电压信号进行滤波处理，以滤除电压信号中的杂波成分，以提高检测精度。

第一滤波支路60和第二滤波支路70可以采用RC滤波电路，或者其他具有滤波功能的电路。

在图7所示的实施例中，第一滤波支路和第二滤波支路均为RC滤波电路。第一滤波支路包括电阻R7和电容C2，电阻R7的一端电连接于第一节点N1，另一端分别电连接电容C2和控制器40，电容C2的另一端接地。第二滤波支路包括电阻R6和电容C1，电阻R6的一端电连接于第二节点N2，另一端分别电连接电容C1和控制器40，电容C1的另一端接地。

当检测电路100用于检测放电电流时，检测电路100还包括第二电阻，第二电阻被配置为电连接在电源负极与电源负极输出端(例如放电端口P-)之间，并与控制器电连接。

在一些实施例中，在检测电路100用于检测第一电源的放电电流时，第二电阻串联连接于第一电源的放电回路，其第一端与第一电源的负极电连接，另一端直接或间接电连接电源正极。

图8示出了第一电源为电源模块2000，检测电路100应用于电池包1时的电路结构图，在图8所示的实施例中，第二电阻80电连接在电池负极B-与放电端口P-之间，并与控制器40电连接。

在一些实施例中，控制器40还被配置为基于第二电阻的第二端输出的电压信号获取流经第二电阻的电流，即所述放电电流。由于第二电阻的第一端连接电源负极，其电压确定，通过获取第二电阻第二端的电压，可以获取第二电阻两端的压差，进而获取所述放电电流。

在一些实施例中，请参照图9，控制器40包括第三运算放大器43和数模转换器42。第二电阻包括电阻R8，第三运算放大器43的同相输入端电连接电阻R8，反相输入端接地，输出端电连接数模转换器42。

以图9为例再次说明放电电流的检测原理，电阻R8的第一端电连接电池负极B-，可以认为相当于接地，与第三运算放大器43的负相输入端的输入电压相同。则第三运算放大器43实际检测的即为电阻R8两端的电压，经过数模转换器42，将该电压的模拟值转换成数字值。控制器40还可以包括处理器，处理器基于数字电压差计算出放电电流。

在检测电路100用于电池包1时，可以利用BMS1000内部的控制器中的运算放大器来实现放电电流的采集，无需采用额外的运算放大器，降低了电路成本，简化了电路结构。

在另一些实施例中，检测电路100还可以包括第三滤波支路(图未示)，第三滤波支路电连接在第二电阻的第二端和第二运算放大器的同相输入端之间。第三滤波支路可以采用RC滤波电路或其他具有滤波功能的电路。

当检测电路100用于检测第一电源中各电池单元的电池电压时，检测电路还包括M个电压跟随器、M-1个第三分压支路、N个第二运算放大器、N个第三电阻、N个场效应晶体管和N个第四电阻。在本实施例中，电池单元包括电芯，各电芯串联连接，即第一电源包括M+N个电芯。其中，N为大于或等于1的整数，M为大于或等于2的整数。

其中，M个电压跟随器和M-1个第三分压支路分别用于检测M个电芯的电压。N个第二运算放大器、N个第三电阻、N个场效应晶体管和N个第四电阻分别用于检测N个电芯的电压。在一些实施例中，M个电芯为低串电芯，N个电芯为高串电芯。低串电芯和高串电芯是指，相对于一第一参考地，低串电芯的电压较低，高串电芯的电压较高，可以理解的是，B4节点的电压高于B1节点的电压。

具体的，每个电压跟随器的正向输入端被配置为均与M个电芯的每个电芯的正极电连接，且每个电压跟随器的输出端均与控制器电连接。

在一种具体实现方式中，最低串的电芯相对于第一参考地的电压较低，电压跟随器检测的电压位于控制器的检测范围内，因此，可以不需要第三分压支路。M-1个第三分压支路分别设置于第二至第M电压跟随器中的任一电压跟随器的输出端与控制器之间。经第三分压支路分压，可以使检测的电压位于控制器的检测范围内。

可以理解的是，在另外的实现方式中，也可以在最低串电芯相对应的电压跟随器的输出端与控制器之间设置第三分压支路。

每个第二运算放大器的负向输入端被配置为均与N个电芯的每个电芯的负极电连接，正向输入端被配置为均通过第三电阻与高压电芯的正极电连接。每个场效应晶体管的第一端与第三电阻电连接，第二端与第二运算放大器的输出端电连接，第三端分别与第四电阻的第一端以及控制器电连接，第四电阻的第二端接地。高压电芯为串联连接的N个电芯中、相对于第一参考地电压最高的电芯。

图10以N为3、M为3为例示出了检测电路的一种结构，在图10示出的实施例中，包括6个电芯，分别为第一电芯、第二电芯、第三电芯、第四电芯、第五电芯和第六电芯。从第六电芯到第一电芯，相对于第一参考地的电压逐渐降低。第六电芯至第四电芯属于N个电芯，第三电芯至第一电芯属于M个电芯。

与第一电芯电连接的电压跟随器为第一电压跟随器，分别与第二电芯和第三电芯电连接的电压跟随器为第二至第M个电压跟随器。与第四电芯至第六电芯电连接的运算放大器为N个第二运算放大器。

请参照图10，第一电压跟随器的正相输入端电连接第一电芯的正极，负相输入端与输出端电连接，输出端电连接于控制器40。

基于电压跟随器的原理，输出端与负相输入端电压相同，由电压跟随器的虚短原理，负相输入端与正相输入端电压相同，则电压跟随器输出的电压即为B1端电压，亦即第一电芯的电压V1。

第二至第M个电压跟随器中，电压跟随器91的正相输入端电连接于电芯的正极，负相输入端与输出端电连接，输出端电连接第三分压支路92的第一端，第三分压支路92的第二端接地，第三端电连接控制器40。

随着电芯相对于第一参考地的电压升高，电压跟随器检测的电压可能不位于控制器的检测范围内，因此，在电压跟随器的输出端和控制器之间增加一个第三分压支路。通过第三分压支路可以对电压跟随器输出的电压进行分压，以降低电压跟随器的输出电压，使检测的电压位于控制器的检测范围内。

以第二电芯、第三分压支路包括电阻R17和R18为例说明，与第二电芯电连接的电压跟随器91输出的电压为B2端的电压，也是第一电芯和第二电芯的电压和，表示为V1+V2，假如电阻R17和R18的阻值为1:1，则控制器检测的电压为(V1+V2)/2，控制器通过运算，可以得到V1+V2，再减去第一电芯的电压V1，即可以获得第二电芯的电压V2。

对于第三电芯，与第三电芯电连接的电压跟随器91输出的电压为B3端的电压，为第三电芯、第一电芯和第二电芯的电压和，表示为V1+V2+V3，假如电阻R15和R16的阻值为2:1，则控制器检测的电压为(V1+V2+V3)/3，控制器通过运算，可以得到V1+V2+V3，再减去V1+V2，即可以获得第三电芯的电压V3。

需要说明的是，图10中，第三分压支路以电阻分压电路为例说明，在另一些实施例中，第三分压支路也可以为其他具有分压功能的电路。电阻分压电路的分压比例关系也不限于1:1、2:1，还可以采用其他比值。

随着电压的升高，利用电压跟随器和分压支路检测电芯电压会导致功耗较大，为降低功耗，采用第二运算放大器和场效应管来检测电芯电压。

如图10所示，N个第二运算放大器中，第二运算放大器的同相输入端电连接第三电阻(R9、R11或R13)的第一端，反相输入端电连接于电芯的负极，输出端电连接场效应管的第二端，第三电阻的第二端电连接于电芯的正极，第三电阻的第一端还电连接场效应管的第一端，场效应管的第三端通过第四电阻(R10、R12或R14)接地。

对于第六电芯，在场效应管打开时，电流流向为：第六电芯正极-电阻R9-场效应管Q1-电阻R10-地；在场效应管关闭时，第六电芯无输出电流回路。由运算放大器的虚短原理，正相输入端的电压与反相输入端的电压相同，则电阻R9上的压降即为第六电芯的电压V6，可以设置电阻R9与电阻R10的阻值相同，则电阻R10上的压降即为第六电芯的电压V6。控制器40可以通过检测电阻R10上的压降获得第六电芯电压V6。

对于第五电芯，电阻R11上的压降为(B6端电压)-(B4端电压)，亦即第第六电芯和第五电芯的电压和V6+V5，可以设置电阻R11与电阻R12的阻值比为2:1，则电阻R12上的压降即为(V6+V5)/2。控制器40可以检测到该压降，通过运算，可以得到V6+V5，再减去第六电芯的电压V6即可以获得第五电芯的电压V5。

对于第四电芯，电阻R13上的压降为(B6端电压)-(B3端电压)，亦即第第六电芯、第五电芯和第四电芯的电压和V6+V5+V4，可以设置电阻R13与电阻R14的阻值比为3:1，则电阻R14上的压降即为(V6+V5+V4)/3。控制器40可以检测到该压降，通过运算，可以得到V6+V5+V4，再减去V6+V5，即可以获得第四电芯的电压V4。

以上对于各电阻的比例关系，仅为举例说明，在其他实施例中，各电阻的比例关系也不限于1:1、2:1、3:1，还可以采用其他比值。在图10所述的实施例中，场效应管为N型场效应管，在其他实施例中，也可以为P型场效应管。

本申请实施例的电芯电压检测方案，可以实现各串数电芯的电压检测，电路简单，相对于采用集成芯片的方案，适应范围更广，成本更低。而且，由于运算放大器的输入端高阻抗特性，可以保证各电芯输入端漏电流一致且极小，从而保证了各电芯间电压均衡一致。

在另一些实施例中，检测电路还包括第二可控开关，第二可控开关被配置为电连接在电源正极与第三节点之间，并与控制器电连接，能够响应于控制器的控制信号而导通或关断。其中，第三节点分别电连接电压跟随器和第二运算放大器，用于为电压跟随器和第二运算放大器供电。

在一些实施例中，第二可控开关可以处于常闭状态，电源正极在第三节点提供的电压分别为各电压跟随器和第二运算放大器供电。在电源模块2000不被使用时，或者不需要使用电芯电压检测功能时，控制器40可以控制第二可控开关断开，以使电压跟随器和第二运算放大器停止工作，降低功耗。

图11示出了第二可控开关93的一种结构，在图11所示的实施例中，第二可控开关93包括第一开关和第二开关(图11中以第一开关为三极管Q4，第二开关为MOS管Q5为例说明)，第一开关的第一端被配置为接收控制信号，第二端电连接第二开关的第一端，第三端接地。第二开关的第二端电连接电源正极，第三端电连接第三节点VCC_OPA。

第一开关被配置为响应于控制信号而执行通断操作，并在导通时输出第二控制信号，第二开关被配置为响应于第二控制信号而执行通断操作，以导通或断开电源正极和第三节点之间的连接。

以图11为例说明，MOS管Q5处于常闭状态，在需要进入低功耗时，控制器40输出控制信号使三极管Q4导通，三极管接到地输出低电平信号，MOS管Q5断开，第三节点和电池正极B+的连接断开。第三节点不在为电压跟随器和第二运算放大器供电。

在另一些实施例中，第二可控开关还可以是三极管、场效应管、信号继电器、IGBT等。

在图11所示的实施例中，第一开关为三极管Q4，第二开关为MOS管Q5，在其他实施例中，第一开关还可以是场效应管、信号继电器、IGBT等，第二开关还可以是三极管、信号继电器、IGBT等。

可以理解的，在实际应用中，第二可控开关93还可以包括电阻R21和电阻R20,分别作为第一开关和第二开关的限流电阻，以及电阻R22和电阻R19，分别作为第一开关和第二开关的偏置电阻。

本领域技术人员能够理解的，上述实施例仅示意性的示出了检测电路的各元件，在实际应用中，还可以根据实际应用需求，增加其他元件，例如，可以在N个第二运算放大器中每个第二运算放大器的同相输入端和反相输入端分别设置限流电阻。还可以设置N+M个滤波电路(例如RC滤波电路)对输入控制器的每个电压信号进行滤波处理。

本申请实施例还提供了一种用电设备，包括用电主体和上述任一实施例所述的电池包，用电设备可以为需要电池包供电的设备，例如无人机、储能设备、电动工具、两轮车、基站或UPS等。

需要说明的是，在以上各图所示的实施例中，电阻的表现形态为单独的一个电阻，电容的表现形态为单一的电容。在其他实施例中，电阻还可以是串联、并联或混联电阻的集成，电容还可以是串联、并联或混联电容的集成。

本申请所述的连接，可以是直接连接，即两元器件之间的连接，也可以是间接连接，即两元器件之间可以通过一个或多个元件形成间接连接。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现。本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种检测电路，被配置为与电源负极电连接，其特征在于，包括：

第一电阻，被配置为电连接在电源负极与电压输入源的输出端之间；

第一分压支路，电连接在所述第一电阻与电压输入源的输出端之间，并与所述第一电阻形成串联；

第二分压支路，被配置为电连接在所述电源负极与电压输入源的输出端之间，并与所述第一分压支路和所述第一电阻形成的串联电路并联；

控制器，分别与所述第一分压支路和所述第二分压支路电连接。

2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，还包括：第一可控开关，电连接在所述第一电阻与电压输入源的输出端之间，并与所述第一分压支路形成串联，所述第一可控开关被配置为能够响应所述控制器的控制信号执行导通或关断。

3.根据权利要求2所述的检测电路，其特征在于，所述第一分压支路和所述第二分压支路电连接于第一公共节点，所述第一可控开关电接于所述第一公共节点与电压输入源的输出端之间。

4.根据权利要求1或2所述的检测电路，其特征在于，所述第一分压支路包括至少两个相互串联的电阻，所述第一分压支路中相互串联的电阻之间具有第一节点，所述控制器电连接到所述第一节点；

所述第二分压支路包括至少两个相互串联的电阻，所述第二分压支路中相互串联的电阻之间具有第二节点，所述控制器电连接到所述第二节点。

5.根据权利要求4所述的检测电路，其特征在于，所述控制器包括：

第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端电连接到所述第一节点，所述第一运算放大器的反相输入端电连接到所述第二节点；

模数转换器，与所述第一运算放大器的输出端电连接。

6.根据权利要求5所述的检测电路，其特征在于，还包括：

第一滤波支路，电连接在所述第一节点与所述运算放大器的同相输入端之间；

第二滤波支路，电连接在所述第二节点与所述运算放大器的反相输入端之间。

7.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，包括：

第二电阻，被配置为电连接在电源负极与电源负极输出端之间，并与所述控制器电连接。

8.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，还包括：

M个电压跟随器，每个电压跟随器的正向输入端被配置为均与电源中M个电芯的每个电芯的正极电连接，且每个电压跟随器的输出端均与所述控制器电连接；

M-1个第三分压支路，其中第二至第M电压跟随器中的任一电压跟随器的输出端与所述控制器之间设置一个第三分压支路，其中，M为大于或等于2的整数；

N个第二运算放大器，每个所述第二运算放大器的负向输入端被配置为均与电源中N个电芯的每个电芯的负极电连接，每个所述第二运算放大器的正向输入端被配置为均与高压电芯的正极电连接，其中，所述高压电芯为串联连接的所述N个电芯中、相对于第一参考地电压最高的电芯，N为大于或等于1的整数；

N个第三电阻，每个所述第三电阻被配置为电连接在所述第二运算放大器的正向输入端与所述高压电芯的正极之间；

N个场效应晶体管和N个第四电阻，每个所述场效应晶体管的第一端与所述第三电阻电连接，第二端与所述第二运算放大器的输出端电连接，第三端分别与所述第四电阻的第一端以及所述控制器电连接，所述第四电阻的第二端接地。

9.根据权利要求8所述的检测电路，其特征在于，还包括：第二可控开关；

所述第二可控开关被配置为电连接在电源正极与第三节点之间，并与所述控制器电连接，能够响应于所述控制器的控制信号而导通或关断；

其中，所述第三节点分别电连接所述电压跟随器和所述第二运算放大器。

10.一种电池管理系统，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的检测电路。

11.一种电池包，其特征在于，包括：电芯模组和权利要求10所述的电池管理系统；

所述电芯模组包括N+M个电芯，其中，M个电芯中的每个电芯的正极分别与M个电压跟随器中的每个电压跟随器的正向输入端电连接，N个电芯中高压电芯的正极分别与N个第二运算放大器中每个第二运算放大器的正向输入端电连接，N个电芯的每个电芯的负极分别与N个第二运算放大器中每个第二运算放大器的负向输入端电连接。

12.一种用电设备，包括用电主体和如权利要求11所述的电池包，其中，所述电池包为所述用电主体供电。

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