電流檢測電路與電流檢測方法及電池電量檢測電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電子電路，尤其涉及用于檢測電池電量的電流檢測電路、電流檢測方 法及電池電量檢測電路。
【背景技術】
[0002] 對流入/流出電池的電流進行檢測，可以有效地預測電池的電荷狀態（the State of the Charge，SOC)。如何準確地檢測電池電流，是能否準確測定出電池剩余電量的關鍵。 然而，電池電流常常從毫安級到安培級變化，例如ImA~2A。采用檢測電阻（一般為5~ 20毫歐）進行電流檢測時，檢測電阻兩端的電壓從幾微伏到數十毫伏變化，其中微伏級的 電壓檢測將會極大地挑戰信號處理技術，增加集成芯片設計的難度。
[0003] 目前對電池剩余電量測定時，常常對毫安級的電流不予檢測，采用監視電池開路 電壓的方法來估算電池的剩余電量。但是，對于不同工作狀態、不同工作環境（溫度、充/ 放電倍率以及充/放電循環時間）的電池的開路電壓與剩余電量之間的關系不盡相同，要 實現準確的電量檢測常常需要增加非常復雜和針對具體應用的補償電路。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的技術問題是提供一種用于檢測電池電量的電流檢測電路、電流檢 測方法及電池電量檢測電路，相對于現有技術，在保持高精度和寬范圍檢測的前提下具有 結構更簡單、更容易實現的特點。
[0005] 根據本發明實施例的一種用于檢測電池電量的電流檢測電路，該電流檢測電路包 括：耦接至電池的正極或負極，用于對流入/流出電池的電流進行檢測，該檢測單元包括并 聯連接的檢測支路{B(i)，i = 0，1，2, . . .，N}，其中對于i = 0，1，2, . . .，N-1，檢測支路 B (i+1)的通態阻值大于檢測支路B (i)的通態阻值；控制單元，將檢測支路B(O)導通，并將 檢測單元兩端的電壓與檢測閾值相比較，若檢測單元兩端的電壓小于檢測閾值，則斷開檢 測支路B(0)，在檢測支路= 1，2，...，N}中依次選擇一個支路導通，直到檢測單元 兩端的電壓大于檢測閾值；以及采樣單元，耦接至檢測單元的兩端，當檢測單元兩端的電壓 大于檢測閾值時，采樣單元對檢測單元兩端的電壓進行采樣，輸出模擬采樣電壓。
[0006] 根據本發明實施例的一種電池電量檢測電路，包括：檢測單元，耦接至電池的正 極或負極，用于對流入/流出電池的電流進行檢測，該檢測單元包括并聯連接的檢測支路 出(1)，1 = 0，1，2，...，叫，其中對于1=0，1，2，...，^1，檢測支路8(1+1)的通態阻值大 于檢測支路B(i)的通態阻值；控制單元，將檢測支路B(O)導通，并將檢測單元兩端的電壓 與檢測閾值相比較，若檢測單元兩端的電壓小于檢測閾值，則斷開檢測支路B (0)，在檢測支 路= 1，2，. . .，N}中依次選擇一個支路導通，直到檢測單元兩端的電壓大于檢測閾 值；采樣單元，耦接至所述檢測單元的兩端，當檢測單元兩端的電壓大于檢測閾值時，采樣 單元對檢測單元兩端的電壓進行采樣，輸出模擬采樣電壓；時鐘單元，產生第一時鐘脈沖信 號和第二時鐘脈沖信號；模數轉換單元，在第一時鐘脈沖信號的控制下，將模擬采樣電壓轉 換為數字采樣電壓；以及積分單元，在第二時鐘信號的控制下，將數字采樣電壓進行累加， 輸出電量檢測信號。
[0007] 根據本發明實施例的一種用于檢測電池電量的電流檢測方法，包括：步驟A，將并 聯連接的檢測支路=0，1，2，...，N}耦接至電池的正極或負極，用于對流入/流出 電池的電流進行檢測，其中檢測支路B(O)導通，對于i = 0，1，2，...，N-1，檢測支路B(i+1) 的通態阻值大于檢測支路B(i)的通態阻值；步驟B，將當前導通檢測支路兩端的電壓與檢 測閾值相比較；步驟C，若當前導通檢測支路兩端的電壓小于檢測閾值，則斷開當前導通的 檢測支路，從檢測支路中依次選擇下一個檢測支路導通，并返回步驟B ;以及步驟D， 若當前所選的檢測支路兩端的電壓大于檢測閾值，對當前所選支路兩端的電壓進行采樣， 輸出模擬米樣電壓。
[0008] 根據本發明實施例的一種用于檢測電池電量的電流檢測電路，包括：檢測單元，耦 接至電池的正極或負極，用于對流入/流出電池的電流進行檢測；控制單元，根據檢測單元 兩端的電壓與檢測閾值的比較來調整檢測單元的通態阻值，直到檢測單元兩端的電壓大于 檢測閾值；以及采樣單元，耦接至所述檢測單元的兩端，當檢測單元兩端的電壓大于檢測閾 值時，采樣單元對檢測單元兩端的電壓進行采樣，輸出模擬采樣電壓。
[0009] 根據本發明的實施例，通過動態改變檢測單元的通態阻值，在實現對毫安級到安 培級的電流均進行高精度檢測的同時，大大降低了毫安級電流的檢測難度。另外，本發明實 施例的結構簡單，使用方便，可更加有效地應用于電池的電量檢測中。
【附圖說明】
[0010] 圖1為根據本發明一實施例的用于檢測電池電量的電流檢測電路的框圖；
[0011] 圖2為根據本發明一實施例的電流檢測電路的工作原理圖；
[0012] 圖3為根據本發明一實施例的電流檢測電路的電路原理圖；
[0013] 圖4為根據本發明一實施例的電池電量檢測電路的框圖；
[0014] 圖5為根據本發明一實施例的電池電量檢測電路的電路原理圖；
[0015] 圖6為根據本發明一實施例的用于檢測電池電量的電流檢測方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0016] 下面將詳細描述本發明的具體實施例，應當注意，這里描述的實施例只用于舉例 說明，并不用于限制本發明。在以下描述中，為了提供對本發明的透徹理解，闡述了大量特 定細節。然而，對于本領域普通技術人員顯而易見的是，不必采用這些特定細節來實行本發 明。在其他實例中，為了避免混淆本發明，未具體描述公知的電路、材料或方法。
[0017] 在整個說明書中，對" 一個實施例"、"實施例"、" 一個示例"或"示例"的提及意味 著：結合該實施例或示例描述的特定特征、結構或特性被包含在本發明至少一個實施例中。 因此，在整個說明書的各個地方出現的短語"在一個實施例中"、"在實施例中"、"一個示例" 或"示例"不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當的組合和/或子組合將特 定的特征、結構或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領域普通技術人員應當 理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應當理解， 當稱"元件""連接到"或"耦接"到另一元件時，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者 可以存在中間元件。相反，當稱元件"直接連接到"或"直接耦接到"另一元件時，不存在中 間元件。相同的附圖標記指示相同的元件。這里使用的術語"和/或"包括一個或多個相 關列出的項目的任何和所有組合。
[0018] 圖1為根據本發明一實施例的用于檢測電池電量的電流檢測電路的框圖。電流檢 測電路包括檢測單元102、控制單元103以及采樣單元104。檢測單元102耦接至至電池101 的正極或負極，對流入/流出電池101的電流1。 1^@/1&。1^@進行檢測。檢測單元1〇2可具 有多個通態阻值。在一個實施例中，檢測單元102的通態阻值為ΙΟι?Ω，ΙΟΟπιΩ和1 Ω。不 進行電池電流檢測時，檢測單元102的通態阻值保持在最小值。控制單元103耦接至檢測單 元102,根據檢測單元102兩端的電壓VAB和檢測閾值VTH的比較結果來調整檢測單元102 的通態阻值，直到檢測單元102兩端的電壓VAB大于檢測閾值VTH。在電池電流的檢測期 間，控制單元103控制檢測單元102的通態阻值隨被檢測的電池電流變化。例如當被檢測 的電池電流從安培級減小到毫安級時，檢測單元102的通態阻值從毫歐級增加到歐姆級。
[0019] 采樣單元104耦接至檢測單元102的兩端，在檢測單元102兩端的電壓VAB大于 檢測閾值VTH時對電池電流進行檢測，即對檢測單元102兩端的電壓VAB進行采樣，輸出模 擬采樣電壓V_I_Sen。
[0020] 圖2為根據本發明一實施例的電流檢測電路的工作原理圖。下面參照圖2來說明 圖1所示電流檢測電路的工作原理。
[0021] 正常工作時，檢測單元102的通態阻值保持在最小值，例如IOm Ω。開始進入電池 電流檢測時，控制單元103判斷檢測單元102兩端的電壓VAB是否大于檢測閾值VTH。若 檢測單元102兩端的電壓VAB小于檢測閾值VTH，增大檢測單元102的通態阻值，并重新判 斷檢測單元102兩端的電壓VAB是否大于檢測閾值VTH，直到檢測單元102兩端的電壓VAB 大于檢測閾值VTH。當檢測單元102兩端的電壓VAB小于檢測閾值VTH，采樣單元103開始 對電池電流進行檢測，即對檢測單元102兩端的電壓VAB進行采樣，輸出模擬采樣電壓V_I_ Sen 0
[0022] 圖3為根據本發明一實施例的電流檢測電路的電路原理圖。電流檢測電路包括檢 測單元202、控制單元203、采樣單元204。在圖3所示的實施例中，檢測單元202包括并聯連 接的檢測支路{B(i)，i = 0，1，2, . . .，N}，其中對于 i = 0，1，2, . . .，N-1，檢測支路 B(i+1) 的通態阻值大于檢測支路B(i)的通態阻值。在其中一個實施例中，檢測支路的通 態阻值呈等比數列。在一個實施例中，對于i = 〇，1，2, ...，N，每個檢測支路B (i)包括開 關晶體管M(i)。
[0023] 控制單元203將檢測支路B(O)導通，并將檢測單元202兩端的電壓VAB與檢測閾 值VTH相比較，若檢測單元202兩端的電壓VAB小于檢測閾值，則斷開檢測支路B (0)，在檢 測支路{B(i)，i = 1，2, ...，N}中依次選擇一個支路導通，直到檢測單元202兩端的電壓 VAB大于檢測閾值VTH。
[0024] 采樣單元204耦接至檢測單元202的兩端，在檢測單元202兩端的電壓VAB大于 檢測閾值VTH時對檢測單元202兩端的電壓進行采樣，輸出模擬采樣電壓V_I_Sen。在圖 3所示的實施例中，采樣單元204包括運算放大器。運算放大器具有同相輸入端、反相輸入 端、使能端以及輸出端，其中同相輸入端