锂电池充放电电流检测电路[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 210775784 U(45)授权公告日 2020.06.16

(21)申请号 201921393031.2(22)申请日 2019.08.26

(73)专利权人 深圳天邦达科技有限公司

地址 518000 广东省深圳市光明新区公明

办事处玉律社区第六工业区第26栋、第七工业区第2栋4楼B区(72)发明人 徐国红　

(74)专利代理机构 深圳市新虹光知识产权代理

事务所(普通合伙) 44499

代理人 郭长龙(51)Int.Cl.

G01R 31/385(2019.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图1页

(54)实用新型名称

锂电池充放电电流检测电路(57)摘要

锂电池充放电电流检测电路，包括电阻R1、电阻R2、电容C1，组成电流独立作用的等效电路和+5V独立作用的等效电路分别用于放电电流检测和充电电流检测，通过电路的原理换算，解决了MCU单片机ADC无法检测充电电流的问题，实现了充电放电电流都能进行MCU单片机ADC检测，节省了电路元件和成本。

CN 210775784 UCN 210775784 U

权　利　要　求　书

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1.锂电池充放电电流检测电路，其特征是：包括电阻R1、电阻R2、电容C1，所述电容C1用于滤波干扰消除，其中：

+5V电压源没起作用时，所述电阻R2的一端与电流采样电阻的一端相连，所述电阻R2的另一端依次与所述电容C1的一端、所述电阻R1的一端连接后，与MCU单片机ADC接口相连，所述电容C1的另一端分别接地、与所述电阻R1的另一端相连；

+5V电压源独立作用时，所述电阻R2的一端与电流采样电阻的一端相连，所述电阻R2的另一端分别与所述电阻R1的一端、所述电容C1的一端相连后与MCU单片机ADC接口相连，所述电容C1的另一端接地，所述电阻R1另一端分别与+5V电压源、MCU单片机VDD接口相连。

2.根据权利要求1所述的锂电池充放电电流检测电路，其特征是：所述电阻R1的阻值为10K欧姆，所述电阻R2的阻值为10K欧姆。

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锂电池充放电电流检测电路

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技术领域

[0001]本实用新型涉及充电控制电路领域，具体涉及一种锂电池充放电电流检测电路。背景技术

[0002]目前，国内的锂电池产业发展迅速，每年都有大量的锂电池用各种用电设备中。随着锂离子动力电池的技术不断成熟，锂电池通过串并联组合成不同电压与容量的电池组，经过几年的发展，现已大批量应用于电动自行车、电动摩托车、UPS电源等产品中。[0003]锂电池BMS电路对电池的电量、电压、电流作监测，同时在各种异常情况下对电芯作保护。在锂电池BMS的PCBA板上，要对电池作充电，接上外部负载时又要对电池作放电。[0004]充电电流和放电电流的方向正好相反，放电时，电流经电流采样电阻，产生的电压为正。充电时，电流经电流采样电阻，产生的电压为负信号。由于只有一组电池供电，BMS的PCBA板上的电路都共用一个接地，因此MCU单片机的ADC只能检测正的电流采集信号，对于充电时电流产生的电压负信号，就不能检测。因此，MCU单片机ADC无法直接实现对电池的充电电流进行检测。

[0005]传统的解决方法都是采用正负双电源的运放，将负电压先转为正电压后，然后再输出至MCU单片机ADC来处理。传统的解决方法电路包括两个运算放大器、和3个电阻，其中第一个运算放大器的反相输入和同相输入分别连接电流采样电阻的两端，将放大的电流输出至另一个运算放大器，第二个运算放大器和第一个电阻、第二个电阻组成一级反相转换，得到正的电压信号，输出至MCU单片机ADC作检测，第二个运算放大器的同相输入与第三个电阻相连后接地，第一个运算放大器和第二个运算放大器的正电源和负电源分别连接+5V和-5V。

[0006]本发明人认为，传统的解决方法主要适用于信号检测和仪器仪表的设计电路上，对于用电池供电的BMS的PCBA板，本身只有一组正电源，而该方法需要两组正电源，并且考虑价格成本因素，应用于锂电池充放电电流检测是难以实现的。实用新型内容

[0007]为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种锂电池充放电电流检测电路，解决目前锂电池BMS的PCBA板无法通过MCU单片机ADC检测充电电流的问题。[0008]为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：提供一种锂电池充放电电流检测电路，包括电阻R1、电阻R2、电容C1，所述电容C1用于滤波干扰消除，其中：[0009]+5V电压源没起作用时，所述电阻R2的一端与电流采样电阻的一端相连，所述电阻R2的另一端依次与所述电容C1的一端、所述电阻R1的一端连接后，与MCU单片机ADC接口相连，所述电容C1的另一端分别接地、与所述电阻R1的另一端相连；[0010]+5V电压源独立作用时，所述电阻R2的一端与电流采样电阻的一端相连，所述电阻R2的另一端分别与所述电阻R1的一端、所述电容C1的一端相连后与MCU单片机ADC接口相连，所述电容C1的另一端接地，所述电阻R1另一端分别与+5V电压源、MCU单片机VDD接口相

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连。

进一步地，所述电阻R1的阻值为10K欧姆，所述电阻R2的阻值为10K欧姆。

[0012]本实用新型的有益效果在于，本实用新型提供的锂电池充放电电流检测电路，只需要增加2个电阻、1个电容，通过电路的原理换算，解决了MCU单片机ADC无法检测充电电流的问题，实现了充电放电电流都能进行MCU单片机ADC检测，节省了电路元件和成本。附图说明

[0013]下面结合说明书附图对本发明进一步说明：[0014]图1是本实用新型的电流独立作用的等效电路。[0015]图2是本实用新型的+5V独立作用的等效电路。

具体实施方式

[0016]以下结合附图与具体实施例，对本实用新型的技术方案做详细的说明。[0017]如图1和图2所示，锂电池充放电电流检测电路，包括电阻R1、电阻R2、电容C1，所述电容C1用于滤波干扰消除。

[0018]MCU单片机ADC采集的信号来自两个地方：一个是+5V电压，另一个是电池充电或放电电流流经电流采样电阻的电压V0。

[0019]考虑只有电池充电或放电电流流经电流采样电阻R3的电压V0的作用，根据信号源独立作用原理，+5V电压源没起作用时，相当于电阻R1接地。这样就得到电流独立作用的等效电路如图1所示，MCU单片机ADC接口的电压V1的计算公式如下，I表示电流：[0020]V1＝V0×R1/(R2+R1)＝I×R3×R1/(R2+R1)[0021]对于充电，电流为负，则V1＝－I×R3×R1/(R2+R1)；对于放电，电流为正，则V1＝I×R3×R1/(R2+R1)。

[0022]当电压+5V独立作用时，充放电电流在电流采样电阻R3上产生的电压V0＝0，这样就得到+5V独立作用的等效电路如图2所示，MCU单片机ADC接口的电压V2的计算公式如下，I表示电流：

[0023]V2＝5×(R2+R3)/(R1+R2+R3)[0024]由于R1、R2的阻值为10K欧姆，而电流采样电阻R3的阻值通常都是几十毫欧，R2>>R3,R1>>R3，所以V2的计算公式简化为：V2＝5×R2/(R1+R2)。[0025]根据叠加原理，电池充电或放电电流经电流采样电阻R3的电压V0的作用，与5V电压共同的作用，则传送至MCU单片机ADC接口的检测电压信号V＝V1+V2，代入V1和V2的计算公式，可得V的计算公式如下：

[0026]V＝5×R2/(R1+R2)±I×R3×R1/(R2+R1)[0027]电路中电阻R1、R2的阻值为10K欧姆，则V的计算公式可以简化为：[0028]V＝2.5±0.5×I×R3[0029]对于充电，电流为负，则V＝2.5－0.5×I×R3；对于放电，电流为正，则V＝2.5+0.5×I×R3。

[0030]由于V通过MCU单片机ADC检测可得，电流采样电阻R3的阻值是已知的，从而可以推算出电流I的大小。

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[0011]

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以上对本实用新型的实施例进行了详细的说明，但本实用新型的创造并不限于本

实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下，还可以做出许多同等变型或替换，这些同等变型或替换均包含在本申请的权利要求所限定的保护范围内。

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说　明　书　附　图

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图1

图2

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