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温度检测装置、半导体芯片、电池管理系统及用电设备的制作方法

2022-02-22 06:43:41 来源:中国专利 TAG:


1.本公开涉及温度检测/测量技术领域,本公开尤其涉及一种温度检测装置、半导体芯片、电池管理系统及用电设备。


背景技术:

2.现有技术中电动汽车、手机等使用电池组(或电池单元、电池包)提供电能,需要通过电池组的放电为负载提供电能,并且也需要外接充电器对电池组进行充电。
3.电池组在充电和放电的过程中,需要对充电电流和放电电流进行检测,也需要对电池包内部温度、电池包内部芯片温度等进行检测,避免发生安全事故。现有技术中,电流检测的方式通常在电池组回路中设置检测电阻,然而,检测电阻的设置必然会导致能量损耗、产生热量等,导致诸多不利后果。
4.另外,充放电电流的大小往往会发生变化,需要对充放电电流进行准确的测量。
5.现有技术中也缺少一种温度检测准确、检测控制简洁且有效的温度检测电路。


技术实现要素:

6.为了解决上述技术问题中的至少一个,本公开提供一种温度检测装置、半导体芯片、电池管理系统及用电设备。
7.根据本公开的一个方面,提供一种温度检测装置,包括:
8.至少一个第一温敏器件,所述第一温敏器件能够流经辅助电流;
9.辅助电流生成装置,所述辅助电流生成装置生成所述辅助电流以至少流经所述第一温敏器件;
10.电压采集装置,所述电压采集装置对流经所述辅助电流的第一温敏器件的两端电压进行测量;以及逻辑处理电路,所述逻辑处理电路至少基于所述第一温敏器件的两端电压获取第一温敏器件所处环境或所处位置的温度。
11.根据本公开的至少一个实施方式的温度检测装置,还包括至少一个第二温敏器件,所述第二温敏器件能够被所述辅助电流流经,所述电压采集装置对流经所述辅助电流的第二温敏器件的两端电压进行测量,所述逻辑处理电路至少基于所述第二温敏器件的两端电压获取第二温敏器件所处环境或所处位置的温度。
12.根据本公开的至少一个实施方式的温度检测装置,所述第一温敏器件设置于电池包内的电流检测电路/芯片之中,所述第二温敏器件设置于电池包内的采集处理电路/芯片之中。
13.根据本公开的至少一个实施方式的温度检测装置,所述第一温敏器件以及所述第二温敏器件均为二极管或三极管。
14.根据本公开的至少一个实施方式的温度检测装置,所述辅助电流生成装置为电流源。
15.根据本公开的至少一个实施方式的温度检测装置,还包括电路切换装置,经由所
述电路切换装置,所述电压采集装置对第一温敏器件的两端电压进行测量或者对第二温敏器件的两端电压进行测量。
16.根据本公开的至少一个实施方式的温度检测装置,所述电压采集装置包括第一电压采集电路以及第二电压采集电路,所述第一电压采集电路对所述第一温敏器件的两端电压进行测量,所述第二电压采集电路对所述第二温敏器件的两端电压进行测量。
17.根据本公开的至少一个实施方式的温度检测装置,所述逻辑处理电路包括第一逻辑处理电路以及第二逻辑处理电路,所述第一逻辑处理电路基于所述第一温敏器件的两端电压获取第一温敏器件所处环境或所处位置的温度,所述第二逻辑处理电路基于所述第二温敏器件的两端电压获取第二温敏器件所处环境或所处位置的温度。
18.根据本公开的至少一个实施方式的温度检测装置,所述逻辑处理电路包括乘除法运算电路。
19.根据本公开的至少一个实施方式的温度检测装置,所述第一逻辑处理电路以及第二逻辑处理电路分别包括乘除法运算电路。
20.根据本公开的至少一个实施方式的温度检测装置,所述逻辑处理电路基于预先标定的电压-温度曲线以及所述第一温敏器件的两端电压获得所述第一温敏器件所处环境或所处位置的温度。
21.根据本公开的至少一个实施方式的温度检测装置,所述逻辑处理电路基于预先标定的电压-温度曲线以及所述第二温敏器件的两端电压获得所述第二温敏器件所处环境或所处位置的温度。
22.根据本公开的至少一个实施方式的温度检测装置,所述第一逻辑处理电路基于预先标定的电压-温度曲线以及所述第一温敏器件的两端电压获得所述第一温敏器件所处环境或所处位置的温度;所述第二逻辑处理电路基于预先标定的电压-温度曲线以及所述第二温敏器件的两端电压获得所述第二温敏器件所处环境或所处位置的温度。
23.根据本公开的至少一个实施方式的温度检测装置,所述电流检测电路/芯片还包括:
24.充电控制场效应管,所述充电控制场效应管的栅极用于接收控制信号以处于导通状态;以及放电控制场效应管,所述放电控制场效应管的栅极用于接收控制信号以处于导通状态。
25.根据本公开的至少一个实施方式的温度检测装置,所述辅助电流生成装置、电压采集装置及所述逻辑处理电路设置于所述采集处理电路/芯片之中。
26.根据本公开的至少一个实施方式的温度检测装置,所述充电控制场效应管与所述放电控制场效应管串联以使得所述充电控制场效应管与所述放电控制场效应管能够设置于充放电回路之中。
27.根据本公开的至少一个实施方式的温度检测装置,所述充电控制场效应管的漏极与所述放电控制场效应管的漏极连接。
28.根据本公开的至少一个实施方式的温度检测装置,所述充电控制场效应管以及所述放电控制场效应管设置在电池包的正极端与电池包内的电池装置的正极端之间。
29.根据本公开的至少一个实施方式的温度检测装置,所述采集处理电路/芯片还包括fet驱动器,所述fet驱动器用于向所述充电控制场效应管的栅极提供控制信号、向所述
放电控制场效应管的栅极提供控制信号。
30.根据本公开的另一个方面,提供一种半导体芯片,形成有上述任一项所述的温度检测装置。
31.根据本公开的又一个方面,提供一种电池管理系统,包括:上述任一项所述的温度检测装置,所述温度检测装置对电池包内的温度进行检测。
32.根据本公开的再一个方面,提供一种用电设备,包括:电池包;以及上述的电池管理系统,所述电池管理系统至少对所述电池包内的温度进行检测。
附图说明
33.附图示出了本公开的示例性实施方式,并与其说明一起用于解释本公开的原理,其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解,并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
34.图1是根据本公开的一个实施方式的包括本公开的温度检测装置在内的电路结构示意图。
35.图2是根据本公开的又一个实施方式的包括本公开的温度检测装置在内的电路结构示意图。
36.图3是根据本公开的又一个实施方式的包括本公开的温度检测装置在内的电路结构示意图。
37.图4是根据本公开的一个实施方式的包括本公开的电流检测装置的电路结构示意图。
38.图5是根据本公开的一个实施方式的电流检测装置的工作原理示意图之一。
39.图6是根据本公开的一个实施方式的电流检测装置的工作原理示意图之二。
40.图7是根据本公开的一个实施方式的用电设备的结构示意框图。
41.附图标记说明
42.10 电流检测电路/芯片
43.20 采集处理电路/芯片
44.30 电池装置
45.105 第一温敏器件
46.201 第一电压采集电路
47.202 第二电压采集电路
48.203 第三电压采集电路
49.205 第二温敏器件
50.210 fet驱动器
51.220 辅助电流生成装置
52.230 第一逻辑处理电路
53.240 第二逻辑处理电路
54.c1 第一采样滤波电容
55.c2 第二采样滤波电容
56.res1 第一采样滤波电阻
57.res2 第二采样滤波电阻
58.res3 第三采样滤波电阻
59.rext 零温度系数电阻。
具体实施方式
60.下面结合附图和实施方式对本公开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方式仅用于解释相关内容,而非对本公开的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本公开相关的部分。
61.需要说明的是,在不冲突的情况下,本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。
62.除非另有说明,否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此,除非另有说明,否则在不脱离本公开的技术构思的情况下,各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。
63.在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此,除非说明,否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外,在附图中,为了清楚和/或描述性的目的,可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时,可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如,可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外,同样的附图标记表示同样的部件。
64.当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时,该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件,或者可以存在中间部件。然而,当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时,不存在中间部件。为此,术语“连接”可以指物理连接、电气连接等,并且具有或不具有中间部件。
65.为了描述性目的,本公开可使用诸如“在
……
之下”、“在
……
下方”、“在
……
下”、“下”、“在
……
上方”、“上”、“在
……
之上”、“较高的”和“侧(例如,在“侧壁”中)”等的空间相对术语,从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外,空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如,如果附图中的设备被翻转,则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此,示例性术语“在
……
下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外,设备可被另外定位(例如,旋转90度或者在其它方位处),如此,相应地解释这里使用的空间相对描述语。
66.这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的,而不意图是限制性的。如这里所使用的,除非上下文另外清楚地指出,否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时,说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组,但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是,如这里使
用的,术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语,如此,它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。
67.下文结合图1至图5对本公开的温度检测装置、电流检测装置、半导体芯片、电池管理系统、用电设备进行详细说明。
68.首先参考图1,根据本公开的一个实施方式,本公开的温度检测装置包括:
69.至少一个第一温敏器件105,第一温敏器件105能够流经辅助电流;
70.辅助电流生成装置220,辅助电流生成装置220生成辅助电流以至少流经第一温敏器件105;
71.电压采集装置(可以包括下文描述的第一电压采集电路201、第二电压采集电路202),电压采集装置对流经辅助电流的第一温敏器件105的两端电压进行测量;以及,逻辑处理电路(230、240),逻辑处理电路(可以包括下文描述的第一逻辑处理电路230、第二逻辑处理电路240)至少基于第一温敏器件105的两端电压获取第一温敏器件105所处环境或所处位置的温度。
72.本公开的温度检测装置通过辅助电流生成装置220向第一温敏器件105提供辅助电流,并对第一温敏器件105的两端电压进行测量,可以实现对电池包内的至少一个位置(例如电流检测电路/芯片10内的至少一个位置)的温度进行检测。
73.对于上述实施方式的温度检测装置,优选地,参考图2和图3,还包括至少一个第二温敏器件205,第二温敏器件205能够被辅助电流流经,电压采集装置对流经辅助电流的第二温敏器件205的两端电压进行测量,逻辑处理电路至少基于第二温敏器件205的两端电压获取第二温敏器件205所处环境或所处位置的温度。
74.优选地,第一温敏器件105设置于电池包内的电流检测电路/芯片10之中,第二温敏器件205设置于电池包内的采集处理电路/芯片20之中。
75.其中,第一温敏器件105以及第二温敏器件205均优选为二极管或三极管。
76.对于上述各个实施方式的温度检测装置,辅助电流生成装置220为电流源。
77.根据本公开的一个优选实施方式的温度检测装置,还包括电路切换装置,经由电路切换装置,电压采集装置对第一温敏器件105的两端电压进行测量或者对第二温敏器件205的两端电压进行测量。
78.电路切换装置可以是开关组件。本实施方式通过电路切换装置使得电压采集装置切换对第一温敏器件105的两端电压进行测量或对第二温敏器件205的两端电压进行测量。本实施方式中,电压采集装置可以仅使用一个电压采集电路即能够实现对第一温敏器件105的两端电压、第二温敏器件205的两端电压进行测量。
79.参考图2和图3,根据本公开的又一个优选实施方式的温度检测装置,电压采集装置包括第一电压采集电路201以及第二电压采集电路202,第一电压采集电路201对第一温敏器件105的两端电压进行测量,第二电压采集电路202对第二温敏器件205的两端电压进行测量。
80.第一电压采集电路201以及第二电压采集电路202可以具有相同的电路结构。
81.参考图2和图3,根据本公开的一个优选实施方式的温度检测装置,上文描述的逻辑处理电路包括第一逻辑处理电路230以及第二逻辑处理电路240,第一逻辑处理电路230
基于第一温敏器件105的两端电压获取第一温敏器件105所处环境或所处位置的温度,第二逻辑处理电路240基于第二温敏器件205的两端电压获取第二温敏器件205所处环境或所处位置的温度。
82.优选地,逻辑处理电路包括乘除法运算电路。其中,第一逻辑处理电路230以及第二逻辑处理电路240分别包括乘除法运算电路。
83.对于上述各个实施方式的温度检测装置,优选地,逻辑处理电路基于预先标定的电压-温度曲线以及第一温敏器件105的两端电压获得第一温敏器件105所处环境或所处位置的温度。
84.对于上述各个实施方式的温度检测装置,优选地,逻辑处理电路基于预先标定的电压-温度曲线以及第二温敏器件205的两端电压获得第二温敏器件205所处环境或所处位置的温度。
85.即根据本公开的一个实施方式,可以使用一个逻辑处理电路对第一温敏器件105以及第二温敏器件205所处环境或所处位置的温度进行获取。
86.根据本公开的优选实施方式,第一逻辑处理电路230基于预先标定的电压-温度曲线以及第一温敏器件105的两端电压获得第一温敏器件105所处环境或所处位置的温度;第二逻辑处理电路240基于预先标定的电压-温度曲线以及第二温敏器件205的两端电压获得第二温敏器件205所处环境或所处位置的温度。
87.其中,上文描述的用于获取第一温敏器件105所处环境或所处位置的温度的预先标定的电压-温度曲线通过以下过程获取。
88.参考图1,在温度稳定在室温例如27度的情况下,执行:
89.a)从d1端口灌入第一辅助电流(例如10ua电流),第一辅助电流由s3端口流出。此时测量d1和s3之间的电压,记作vbe_10u。
90.b)再从d1端口灌入第二辅助电流(例如100ua电流),第二辅助电流由s3端口流出。此时测量d1和s3之间的电压,记作vbe_100u。
91.c),获取以上两步骤的差值:δvbe_27=vt_27
×
ln(10)。
92.温度系数的获取优选在实验室环境下获取。
93.在实验室环境下,在3个不同的温度点下,分别执行a)、b)、c),如果上述a)、b)、c)是在实验室环境下操作,可省去一个温度点。
94.此时,可以得到3个温度点下的δvbe值。即:
95.δvbe_27=vt_27
×
ln(10);
96.δvbe_t2=vt_t2
×
ln(10);
97.δvbe_t3=vt_t3
×
ln(10)。
98.以温度为纵坐标,δvbe为横坐标。以上的3组值可以得到1阶温度系数tc1和2阶温度系数tc2。
99.温度计算公式:
100.根据上述获取的数据,可以得到温度计算公式:
101.t=tc2
×
(δvbe-δvbe_27)2 tc1
×
(δvbe-δvbe_27) δvbe_27;
102.可根据温度精度需要,可以只获取2个温度点的数据,则只需获取1阶温度系数即可,将上述公式简化为:
103.t=tc1
×
(δvbe-δvbe_27) δvbe_27;
104.上述公式中,δvbe为被施加两次不同的辅助电流(优选第一辅助电流和第二辅助电流)的第一温敏器件的两端电压之差。
105.其中,δvbe_27可以存入可编程逻辑器件(例如mtp)中,tc1、tc2可存放在微控制单元(即mcu)中,也可以均存入可编程逻辑器件或者微控制单元。
106.根据本公开的优选实施方式,上文描述的逻辑处理电路(包括第一逻辑处理电路230及第二逻辑处理电路240)还包括可编程逻辑器件和/或微控制单元。
107.其中,上文描述的用于获取第二温敏器件205所处环境或所处位置的温度的预先标定的电压-温度曲线通过以下过程获取。
108.参考图2和图3,其中,使用第二温敏器件205对采集处理电路/芯片20内部温度的检测与对电流检测电路/芯片10的温度的检测的基本相同,不同的是,对电流检测电路/芯片10的温度检测需要施加2次不同的辅助电流,对2次的vbe做差得到上述公式中的δvbe;而采集处理电路/芯片20的内部温度检测直接采集到的第二温敏器件205的两端电压即δvbe。
109.下文对采集处理电路/芯片20的内部温度的检测进行说明。
110.与上文描述的相同,仍然首先获取稳定的室温(例如27度)下的基准值δvbe_27。
111.基准值根据成本考虑,获取方式有两种:1,实验室获取。2,ft测试时获取。
112.a)参考图2和图3,可以使用第二电压采集电路202获取δvbe_27,在图1的实施方式中,也可以使用第一电压采集电路201切换采集通道获取δvbe27。
113.温度系数的获取优选在实验室环境下获取。
114.在实验室环境下,在3个不同的温度点下,分别执行a)、b)、c),如果上述a)、b)、c)是在实验室环境下操作,可省去一个温度点。
115.此时,可以得到3个温度点下的δvbe值。即:
116.δvbe_27=vt_27
×
ln(10);
117.δvbe_t2=vt_t2
×
ln(10);
118.δvbe_t3=vt_t3
×
ln(10)。
119.以温度为纵坐标,δvbe为横坐标。以上的3组值可以得到1阶温度系数tc1和2阶温度系数tc2。
120.温度计算公式:
121.根据上述获取的数据,可以得到温度计算公式:
122.t=tc2
×
(δvbe-δvbe_27)2 tc1
×
(δvbe-δvbe_27) δvbe_27;
123.可根据温度精度需要,可以只获取2个温度点的数据,则只需获取1阶温度系数即可,将上述公式简化为:
124.t=tc1
×
(δvbe-δvbe_27) δvbe_27;
125.上述公式中,δvbe为被施加两次不同的辅助电流(优选第一辅助电流和第二辅助电流)的第一温敏器件的两端电压之差。
126.其中,δvbe_27可以存入可编程逻辑器件(例如mtp)中,tc1、tc2可存放在微控制单元(即mcu)中,也可以均存入可编程逻辑器件或者微控制单元。
127.对于上述各个实施方式的温度检测装置,参考图1至图3,辅助电流生成装置220、
电压采集装置(包括第一电压采集电路201、第二电压采集电路202)及逻辑处理电路(包括第一逻辑处理电路230、第二逻辑处理电路240)设置于采集处理电路/芯片20之中。
128.图1至图3中,f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8均为开关。
129.优选地,参考图1至图3,电流检测电路的充电控制场效应管ma与放电控制场效应管mb串联以使得充电控制场效应管ma与放电控制场效应管ma能够设置于充放电回路之中。
130.优选地,充电控制场效应管ma的漏极与放电控制场效应管mb的漏极连接。
131.如图1至图3所示,充电控制场效应管ma以及放电控制场效应管mb设置在电池包的正极端pack 与电池包内的电池装置30的正极端之间。
132.对于上述各个实施方式,上文描述的采集处理电路/芯片20还包括fet驱动器210,fet驱动器210用于向充电控制场效应管ma的栅极提供控制信号、向放电控制场效应管mb的栅极提供控制信号。
133.下文结合图4至图6对本公开的电流检测电路/芯片10以及采集处理电路/芯片20进行详细说明。
134.电流检测电路/芯片10包括:
135.充电控制场效应管ma,充电控制场效应管ma的栅极用于接收控制信号以处于导通状态;
136.至少一个充电电流辅助检测场效应管sa,充电电流辅助检测场效应管sa的漏极与充电控制场效应管ma的漏极连接,充电电流辅助检测场效应管sa的栅极用于接收控制信号以处于导通状态。
137.采集处理电路/芯片20包括:
138.辅助电流生成装置220,辅助电流生成装置220生成辅助电流以至少流经处于导通状态下的充电电流辅助检测场效应管sa;
139.电压采集装置,电压采集装置至少采集被辅助电流流经的充电电流辅助检测场效应管sa的源漏极之间电压及被充电电流流经的充电控制场效应管ma的源漏极之间电压;以及,逻辑处理电路,逻辑处理电路至少基于充电电流辅助检测场效应管sa的源漏极之间电压、充电控制场效应管ma的源漏极之间电压及辅助电流获得充电电流的大小。
140.其中,逻辑处理电路可以包括乘除法运算电路,来执行预先设置的运算处理逻辑,以获得充电电流的大小。
141.逻辑处理电路可以包括上文描述的第一逻辑处理电路230和/或第二逻辑处理电路240。
142.逻辑处理电路可以是芯片的形式或者芯片的一部分的形式,乘除法运算电路的电路结构可以采用现有技术。
143.电压采集装置可以包括上文描述的第一电压采集电路201和/或第二电压采集电路202。
144.图4中,电流检测电路/芯片10包括多个端口d1、s3、s3r、s1、s1r、g1、g2、s2r、s2等。
145.图4中,电流检测电路/芯片10还包括第一采样滤波电阻res1(设置在sa管的源极与端口s1r之间)、第二采样滤波电阻res2(设置在sb管的源极与端口s2r之间)、第三采样滤波电阻res3(设置在ma管的源极与端口s3r之间),电流检测电路/芯片10还包括第一采样滤波电容c1(设置在端口s3r与端口s1r之间)、第二采样滤波电容c2(设置在端口s1r与端口
s2r之间)。
146.图4中,采集处理电路/芯片20包括多个端口s3h、d1h、s3rh、s1h、s1rh、chg、dsg、s2rh、s2h、rt。
147.电流检测电路/芯片10的各个端口与采集处理电路/芯片20的各个端口之间的连接方式参见图4。
148.为了图示的简洁,图4中去除了上文描述的温度检测装置的部分电路结构。
149.本领域技术人员应当理解,上文描述的辅助电流生成装置220、电压采集装置(包括第一电压采集电路201、第二电压采集电路202和/或第三电压采集电路203)、逻辑处理电路(包括第一逻辑处理电路230和/第二逻辑处理电路240)可以用于温度检测,也可以用于电流检测,通过切换装置(例如开关组件)进行切换即可。
150.图4中pack 为电池包的正极端,pack-为电池包的负极端。
151.电池装置30可以是电池单元或者多个电池单元组成的电池组。
152.参考图4,上文描述的电流检测电路/芯片10还包括:
153.放电控制场效应管mb,放电控制场效应管mb的栅极用于接收控制信号以处于导通状态;以及,至少一个放电电流辅助检测场效应管sb,放电电流辅助检测场效应管sb的漏极与放电控制场效应管mb的漏极连接,放电电流辅助检测场效应管sb的栅极用于接收控制信号以处于导通状态。
154.图4中,各个场效应管ma、mb、sa、sb示例性的为n型fet,本领域技术人员可以对其进行调整,均落入本公开的保护范围。
155.如图4所示,充电控制场效应管ma与放电控制场效应管mb串联以使得充电控制场效应管ma与放电控制场效应管mb能够设置于充放电回路之中。
156.充电控制场效应管ma的漏极与放电控制场效应管mb的漏极连接,充电电流辅助检测场效应管sa的漏极与充电控制场效应管ma的漏极连接,放电电流辅助检测场效应管sb的漏极与放电控制场效应管mb的漏极连接。
157.对于上述各个实施方式,优选地,充电控制场效应管ma以及放电控制场效应管mb设置在电池包的正极端pack 与电池包内的电池装置30的正极端b 之间。
158.参考图4,fet驱动器210用于向充电控制场效应管ma的栅极提供控制信号、向放电控制场效应管mb的栅极提供控制信号、向充电电流辅助检测场效应管sa的栅极提供控制信号及向放电电流辅助检测场效应管sb的栅极提供控制信号。
159.fet驱动器生成控制信号(驱动信号)属于现有技术,fet驱动器可以基于预先设置的驱动逻辑生成控制信号(驱动信号),fet驱动器可以是半导体芯片或者半导体芯片的一部分,本公开不意图对fet驱动器的电路结构进行特别限定。
160.如图1至4所示,fet驱动器210可以通过端口chg和端口g1向ma管和sa管的栅极提供控制信号,通过端口dsg和端口g2向mb管和sb管的栅极提供控制信号。
161.对于上述各个实施方式的电流检测装置,还包括零温度系数电阻rext;辅助电流生成装置220生成的辅助电流(测试时和实际使用时均可以是1ma)能够分别流经零温度系数电阻rext及导通状态下的充电电流辅助检测场效应管sa;
162.电压采集装置的第一电压采集电路201采集辅助电流流经零温度系数电阻rext时零温度系数电阻rext的两端电压v
rext

163.对于上述各个实施方式的电流检测装置,优选地,电压采集装置的第二电压采集电路202至少对充电电流辅助检测场效应管sa被辅助电流流经时的源漏极之间电压(vds_sat)进行采集,第三电压采集电路203至少对充电控制场效应管ma被充电电流流经时的源漏极之间电压(vds_mat)进行采集。
164.如图4所示,辅助电流生成装置220为电流镜,电流镜优选为1:1电流镜。
165.参考图4,对于上述各个实施方式的电流检测装置,优选地,逻辑处理电路基于零温度系数电阻rext的阻值、零温度系数电阻rext的两端电压v
rext
以及充电电流辅助检测场效应管sa被辅助电流流经时的源漏极之间电压vds_sat,获得充电电流辅助检测场效应管sa在当前温度t下的导通阻抗ron_sat;
166.逻辑处理电路基于充电电流辅助检测场效应管sa在当前温度t下的导通阻抗ron_sat以及充电电流辅助检测场效应管sa在基准温度(t0,即ft时)下的导通阻抗ron_sa0,获得场效应管导通阻抗随温度变化的比例系数βt=ron_sat/ron_sa0;
167.逻辑处理电路基于比例系数βt以及充电控制场效应管ma在基准温度(t0,即ft时)下的导通阻抗ron_ma0获得充电控制场效应管ma在当前温度t下的导通阻抗ron_mat;
168.ron_mat=βt
×
ron_ma0。
169.本公开通过将充电控制场效应管ma、充电电流辅助检测场效应管sa、放电控制场效应管mb以及放电电流辅助检测场效应管sb均采用相同的材质以及制造工艺制造或者形成,使得通过sa管测得的比例系数βt适用于ma管。
170.即:逻辑处理电路(乘除法运算电路)基于充电电流辅助检测场效应管sa在当前温度t下的导通阻抗ron_sat、在基准温度下的导通阻抗ron_sa0及充电控制场效应管ma在基准温度(t0,即ft时)下的导通阻抗ron_ma0获得充电控制场效应管ma在当前温度t下的导通阻抗ron_mat。
171.进一步地,逻辑处理电路(乘除法运算电路)基于充电控制场效应管ma被充电电流流经时的源漏极之间电压vds_mat及在当前温度t下的导通阻抗ron_mat获得流经充电控制场效应管ma的充电电流ids_ma。
172.对于上述各个实施方式的电流检测装置,充电控制场效应管ma在基准温度(t0,即ft时)下的导通阻抗ron_ma0为预先获得的导通阻抗。例如可通过在封装测试时(ft)获得。
173.对于上述各个实施方式的电流检测装置,优选地,fet驱动器210向充电控制场效应管ma的栅极、放电控制场效应管mb的栅极、充电电流辅助检测场效应管sa的栅极及放电电流辅助检测场效应管sb的栅极提供控制信号,使得充电控制场效应管ma、放电控制场效应管mb、充电电流辅助检测场效应管sa及放电电流辅助检测场效应管sb均处于导通状态,向电池包的正极端pack 灌入测试充电电流(例如1a),第三电压采集电路203采集此时充电控制场效应管ma的源漏极之间电压vds_ma0_1a,逻辑处理电路230基于充电控制场效应管ma被流经测试充电电流1a时的源漏极之间电压vds_ma0_1a以及测试充电电流(1a)获得充电控制场效应管ma在基准温度(t0,即ft时)下的导通阻抗ron_ma0,即ron_ma0=vds_ma0_1a/1a。
174.图5为以粗线的形式示出的测试充电电流的方向以及通过第三电压采集电路203分别经由端口s3rh、端口s3r、第三采样滤波电阻res3,以及经由端口s1rh、端口s1r、第一采样滤波电阻res1、sa管对ma管的源漏极之间电压vds_ma0_1a进行采集的示意图。
175.对于上述各个实施方式的电流检测装置,优选地,充电电流辅助检测场效应管sa在基准温度t0下的导通阻抗ron_sa0为预先获得的导通阻抗。可通过在封装测试时获得。
176.如图6所示,逻辑处理电路基于零温度系数电阻rext的阻值、零温度系数电阻rext的两端电压v
rext0
以及充电电流辅助检测场效应管sa被辅助电流流经时的源漏极之间电压vds_sa0,获得充电电流辅助检测场效应管sa在基准温度t0下的导通阻抗ron_sa0,即ron_sa0=rext
×
vds_sa0/v
rext0

177.图6为以粗线的形式示出的辅助电流(1ma)的方向以及通过第一电压采集电路201经由端口rt对零温度系数电阻rext的两端电压v
rext0
进行采集、通过第二电压采集电路202分别经由端口s1rh、端口s1r、第一采样滤波电阻res1,以及经由端口s2rh、端口s2r、第二采样滤波电阻res2、sb管对sa管的源漏极之间电压vds_sa0进行采集的示意图。
178.辅助电流(1ma)由辅助电流生成装置220生成,使得辅助电流流经sa管,被镜像的辅助电流流经零温度系数电阻rext。
179.如图4至图6所示,电压采集装置优选地包括第一电压采集电路201、第二电压采集电路202以及第三电压采集电路203,图4至图6中以经由ma管辅助对充电电流的测量过程进行了说明,本领域技术人员可以对电压采集电路的数量进行调整,以经由mb管辅助对放电电流进行检测,不再赘述。
180.如图4至图6所示,各个电压采集电路具有相同的电路结构,均包括电荷转移电容、开关组(4个开关)、放大器及adc转换器,需要说明的是,图4至图6示出的电压采集电路的电路结构仅是本公开的优选电路结构,本领域技术人员在本公开技术方案的启示下,可以对电压采集电路的电路结构进行调整,均落入本公开的保护范围。
181.对于上述各个实施方式的电流检测装置,优选地,充电电流辅助检测场效应管sa的沟道宽长比与充电控制场效应管ma的沟道宽长比的比值为1:m,其中m大于等于1。
182.本公开中,充电电流辅助检测场效应管sa的沟道宽长比与充电控制场效应管ma的沟道宽长比优选为相等。
183.优选地,放电电流辅助检测场效应管sb的沟道宽长比与放电控制场效应管mb的沟道宽长比的比值为1:m,其中m大于等于1。
184.本公开中,放电电流辅助检测场效应管sb的沟道宽长比与放电控制场效应管mb的沟道宽长比优选为相等。
185.根据本公开的一个实施方式的半导体芯片,形成有上述任一个实施方式的温度检测装置。
186.根据本公开的一个实施方式的电池管理系统,包括:上述任一个实施方式的温度检测装置,温度检测装置对电池包内的温度进行检测。
187.根据本公开的一个实施方式的用电设备,包括:电池包;以及上述的电池管理系统,电池管理系统至少对电池包内的温度进行检测。
188.其中,用电设备例如电动工具,便携终端、电动汽车等等。如图7所示。
189.在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且,描述的具体特征、
结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
190.此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
191.本领域的技术人员应当理解,上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开,而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言,在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型,并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。
再多了解一些

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