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CN118444189A - 一种双电芯检测电路、方法及电子设备 - Google Patents

一种双电芯检测电路、方法及电子设备 Download PDF

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CN118444189A
CN118444189A CN202311764820.3A CN202311764820A CN118444189A CN 118444189 A CN118444189 A CN 118444189A CN 202311764820 A CN202311764820 A CN 202311764820A CN 118444189 A CN118444189 A CN 118444189A
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resistor
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Abstract

本申请提供了一种双电芯检测电路、方法及电子设备。在双电芯检测电路中,利用控制器和控制电路控制两电芯之间产生大小可控的电流,使两电芯之间发生能量传递,进而利用控制器分别采集两电芯的电压信号以及两电芯之间的电流信号,得到两电芯各自的阻抗谱,实现对两电芯健康状态的检测。并且,该双电芯检测电路利用电芯作为电流激励源,无须借助外部设备提供电流激励源,即可实现对两电芯进行阻抗谱测试,降低检测成本。

Description

一种双电芯检测电路、方法及电子设备
技术领域
本申请涉及电子技术领域,尤其涉及一种双电芯检测电路、方法及电子设备。
背景技术
在电子设备中,如手机、平板电脑等,可以采用双电芯作为电子设备的电源,以提供更长的续航时间和更高的功率输出。特别是针对一些高功率消耗的应用,如高清视频播放、游戏运行和多任务处理,双电芯方案可以增加电子设备的使用时间,满足用户日常使用的需求。
然而,当前技术无法在电子设备的使用过程中分别对两个电芯的健康状况进行检测也就无法及时确定两个电芯的老化程度。电芯的老化可能导致电芯温度升高、电芯容量减少和电芯损坏等问题。如果双个电芯各自的健康状况无法得到有效检测,可能无法及时识别出电芯的潜在问题,对用户的使用体验和设备的整体性能造成负面影响。
发明内容
本申请提供了一种双电芯检测电路、方法及电子设备,解决了无法在电子设备的使用过程中分别检测双个电芯健康状况的问题。
为达到上述目的,本申请采用如下技术方案:
第一方面,本申请提供了一种双电芯检测电路,用于检测第一电芯和第二电芯的阻抗,该电路包括控制器、控制电路、MOS管和检测电路;其中,第一电芯的第一端通过MOS管和检测电阻连接第二电芯的第一端,第一电芯的第二端和第二电芯的第二端接地;
第一电芯与第二电芯的输出电压不同,当控制器通过向控制电路输出PWM信号,使得控制电路根据PWM信号向MOS管输出驱动信号,控制MOS管的电阻值,使第一电芯与第二电芯之间产生电流;控制器可以根据第一电芯两端的电压和第二电芯两端的电压,以及流经第一电芯与第二电芯之间的检测电阻的电流,分别得到第一电芯和第二电芯的阻抗。通过上述双电芯检测电路能够分别测得两个电芯在特定频率下的阻抗,进而能够分别得到两个电芯的阻抗谱,实现对两个电芯各自的健康状态进行检测。
并且,该双电芯检测电路利用电芯作为电流激励源,无须借助外部设备提供电流激励源,即可实现对两电芯进行阻抗谱的在线测试,降低检测成本。通过控制两电芯之间产生电流,使两电芯之间发生能量传递,还能够在两电芯存在电压差时对两电芯进行均衡控制,使两电芯的电压最终趋于相等的状态。
在一种可能的实现方式中,控制电路包括放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻;第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻的阻值大小相等;
控制器分别连接第一电芯的两端和第二电芯的两端,并通过第一电阻连接放大器的负极输入端;放大器的正极输入端通过第四电阻连接检测电阻的第一端,并通过第三电阻接地;放大器的负极输入端连接检测电阻的第二端;放大器的输出端连接MOS管的栅极;第一电芯的正极连接MOS管的漏极,第一电芯的负极接地;第二电芯的正极连接检测电阻的第一端,第二电芯的负极接地;检测电阻的第二端连接MOS管的源极。
该控制电路为负反馈电路,可以根据PWM信号以及检测电路两端的电压动态调节MOS管两端的电压,进而控制MOS管的电阻值,改变MOS管与检测电阻的分压大小,使第一电芯与第二电芯之间的电流随PWM信号的变化而变化。
控制器通过采集第一电芯两端的电压、第二电芯两端的电压和第一电芯与第二电芯之间的电流;进而可以根据第一电芯两端的电压和电流确定第一电芯的阻抗,并根据第二电芯两端的电压和电流确定第二电芯的阻抗,实现对两个电芯阻抗的在线检测。
在一种可能的实现方式中控制器包括第一模拟数字转换器、第二模拟数字转换器和脉冲宽度调制PWM模块;第一模拟数字转换器连接第一电芯两端,第二模拟数字转换器第二电芯两端;PWM模块通过第一电阻连接放大器的负极输入端;第一模拟数字转换器用于采集第一电芯两端的电压;第二模拟数字转换器用于采集第二电芯两端的电压;PWM模块用于根据预设频率的正弦函数调制生成PWM信号,并向放大器输出所述PWM信号。
通过第一模拟数字转换器和第二模拟数字转换器分别采集两个电芯的电压,并将采集得到的信号有模拟信号转换为数字信号,以便控制器能够对其进行处理、分析和控制。通过切换正弦函数的频率,PWM模块可以根据不同频率的正弦函数调制得到对应PWM信号,使控制器能够测得第一电芯与第二电芯在不同频率下的阻抗,进而分别检测两个电芯的健康状态。
在一种可能的实现方式中,双电芯检测电路还包括第一低通滤波器和第二低通滤波器;
第一低通滤波器的输出端连接所述第一模拟数字转换器,第一低通滤波器的输入端连接所述第一电芯两端,通过第一低通滤波器能够对从第一电芯两端采集到的信号进行低通滤波,滤除高频噪声信号对电压检测准确度的影响;
第二低通滤波器的输出端连接第二模拟数字转换器,第二低通滤波器的输入端连接第二电芯两端,通过第二低通滤波器能够对从第二电芯两端采集到的信号进行低通滤波,滤除高频噪声信号对电压检测准确度的影响。
在一种可能的实现方式中,双电芯检测电路还包括第三低通滤波器,所述控制器还包括第三模拟数字转换器;
第三低通滤波器的输出端连接第三模拟数字转换器,第三低通滤波器的输入端连接检测电阻两端;第三模拟数字转换器用于采集流经检测电阻的电流,并将模拟信号形式的电流由数字信号形式的电流;第三低通滤波器用于对从检测电阻两端采集到的信号进行低通滤波,滤除高频噪声信号对电流检测准确度的影响。
第二方面,本申请提供了一种双电芯检测方法,应用于双电芯检测电路,该双电芯检测电路包括控制电路、MOS管和检测电阻;第一电芯的第一端通过MOS管和检测电阻连接第二电芯的第一端,第一电芯的第二端和第二电芯的第二端接地;控制电路用于根据输入端输入的脉冲宽度调制PWM信号向MOS管输出驱动信号;
通过控制第一电芯与第二电芯产生电压差,并向控制电路输出PWM信号,使第一电芯与第二电芯之间产生电流;进而根据流过检测电阻的电流和第一电芯两端的电压,确定第一电芯的阻抗,以及用于根据检测电阻的电流和第二电芯两端的电压,确定第二电芯的阻抗,分别得到两电芯的阻抗,实现分别检测两电芯各自的健康状态。
在一种可能的实现方式中,可以根据预设频率的正弦函数调制得到PWM信号。通过改变正弦函数的频率,可以调制得到对应频率的PWM信号,并测得两个电芯在不同频率下对应的阻抗,获得第一电芯的阻抗谱以及第二电芯的阻抗谱,进而根据阻抗谱评估两电芯各自的健康状态。
在一种可能的实现方式中,通过切换多个频率的正弦函数,并调制得到多个频率的PWM信号,测得第一电芯和第二电芯在各频率的正弦函数所对应的阻抗。根据第一电芯的多个阻抗得到第一电芯的阻抗谱,进而根据第一电芯的阻抗谱检测第一电芯的健康状态;同理,根据第二电芯的多个阻抗得到第二电芯的阻抗谱,并根据第二电芯的阻抗谱检测第二电芯的健康状态,实现对两电芯健康状态的在线检测。
在一种可能的实现方式中,可以通过控制第一电芯与第二电芯同时进行充电,使第一电芯与第二电芯之间电压差;或者可以控制第一电芯与第二电芯中的任意一个电芯进行充电,使第一电芯与第二电芯之间电压差。
第三方面,本申请提供了一种电子设备,包括电源管理模块、第一电芯和第二电芯;
电源管理模块用于控制第一电芯与第二电芯之间产生电流,并采集第一电芯两端的电压、第二电芯两端的电压和第一电芯与第二电芯之间的电流;根据第一电芯两端的电压和电流确定第一电芯的阻抗,根据第二电芯两端的电压和电流确定第二电芯的阻抗。
第四方面,本申请提供了一种计算机存储介质,包括计算机指令,当所述计算机指令在电子设备上运行时,使得所述电子设备执如第二方面中任一项所述的方法。
第五方面,本申请提供了一种计算机程序产品,包括指令;当所述指令被电子设备运行时,使得所述电子设备执如第二方面中任一项所述的方法。
由上述技术方案可知,本申请具有如下有益效果:
本申请提供了一种双电芯检测电路、方法及电子设备。在双电芯检测电路中,利用控制器和控制电路控制两电芯之间产生大小可控的电流,使两电芯之间发生能量传递,进而利用控制器分别采集两电芯的电压信号以及两电芯之间的电流信号,得到两电芯各自的阻抗谱,实现对两电芯健康状态的检测。并且,该双电芯检测电路利用电芯作为电流激励源,无须借助外部设备提供电流激励源,即可实现对两电芯进行阻抗谱测试,降低检测成本。通过控制两电芯之间产生电流,使两电芯之间发生能量传递,能够在两电芯存在电压差时对两电芯进行均衡控制,使两电芯的电压最终趋于相等的状态。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种阻抗谱示意图;
图2为本申请实施例提供的另一种阻抗谱示意图;
图3为本申请实施例提供的一种双电芯检测电路的结构示意图;
图4为本申请实施例提供的另一种双电芯检测电路的结构示意图;
图5A为本申请实施例提供的一种电压的示意图;
图5B为本申请实施例提供的一种电流的示意图;
图6为本申请实施例提供的又一种双电芯检测电路的结构示意图;
图7为本申请实施例提供的一种正弦脉冲宽度调制图;
图8为本申请实施例提供的再一种双电芯检测电路的结构示意图;
图9为本申请实施例提供的一种双电芯检测电路的结构示意图;
图10为本申请实施例提供的一种双电芯检测方法的流程示意图;
图11为本申请实施例提供的另一种双电芯检测方法的流程示意图;
图12为本申请实施例提供的一种电芯的结构示意图;
图13为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
本申请说明书和权利要求书及附图说明中的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象,而不是用于限定特定顺序。
在本申请实施例中,“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言,使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
为了下述各实施例的描述清楚简洁,首先给出相关技术的简要介绍:
金属氧化物半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor,MOSFET),下文简称为MOS管,是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。
双电芯方案:双电芯方案是指将两个电芯并联使用的一种电源配置方案。双电芯方案的基本原理是将两个容量相同或不同的电芯并联使用,以增加总的电池容量和功率输出,提供更大的电池容量、更长的续航时间和更高的功率输出。然而,双电芯方案也存在一些挑战和限制。例如,无法有效监测双电池的老化健康状况,可能导致电池之间的不平衡和续航时间的不可预测性。
阻抗谱:阻抗谱(Impedance spectroscopy)是一种用于研究电化学体系或材料的电阻、电容和电导等电学特性的实验技术,通过测量和分析不同频率下的电阻和电容变化来研究物质与电场的相互作用。阻抗谱的基本原理是利用交流电信号在待测电化学体系或材料中引起的电阻和电容响应,并通过改变交流电信号的频率,测量相关电学参数并构建阻抗频谱。通常使用交流电信号激励待测体系,然后测量样品上的电压和电流响应。
在双电芯方案中,由于不同容量的电芯具有不同的特性和使用历史,两个电芯很可能以不同的速率进行老化,这会导致两个电芯之间的容量差异逐渐变大,难以准确监测两电芯的健康状况。
并且,电芯的健康状况会随着使用时间、充电次数和充电速率等因素的变化而发生变化。双电芯方案中的两个电芯可能受到不同的使用模式和环境条件的影响,使得准确监测两电芯的健康状况变得更加困难。
如图1和图2所示,图1为本申请实施例提供的一种阻抗谱示意图,图2为本申请实施例提供的另一种阻抗谱示意图。在图1和图2中,横坐标Z’为阻抗的实部,纵坐标-Z”为阻抗的虚部。图1中的实线为室温下测得的阻抗,虚线为温度降低后测得的阻抗。图2中实线为电芯充放电循环次数为0时测得的阻抗,虚线为电芯充放电循环次数升高后测得的阻抗。
针对上述在双电芯方案中无法测量两电芯健康状况的技术问题,本申请提供了一种双电芯检测电路、方法及电子设备。在双电芯检测电路中,利用控制器和控制电路控制两电芯之间产生大小可控的电流,使两电芯之间发生能量传递,进而利用控制器分别采集两电芯的电压信号以及两电芯之间的电流信号,得到两电芯各自的阻抗谱,实现对两电芯健康状态的检测。
本申请实施例所提供的双电芯检测电路和方法适用于采用双电芯方案的电子设备,例如:折叠手机、平板电脑、笔记本电脑以及其他便携式电子设备(如无线耳机、手持游戏机和便携式音箱等)。双电芯方案为这些电子设备提供了更长的续航时间和更高的功率输出,以满足用户对电池寿命和性能的需求。
其中,折叠手机可以分为外折式(Outward foldable)折叠手机、内折式(Inwardfoldable)折叠手机和上下折式(Clamshell)折叠手机。
外折式折叠手机是最常见的类型,它的屏幕可以从中心向外折叠,将手机折叠成更小的形态。当展开时,屏幕完全呈现在手机的正面,并提供更大的工作区域。当折叠起来时,外折式折叠手机更加便携,易于携带。
内折式折叠手机与外折式相反,它的屏幕可以从外侧向内折叠。当折叠起来时,屏幕处于内部,可以起到更好的屏幕保护作用。当展开时,内折式折叠手机提供与外折式相似的大屏幕体验。
上下折式折叠手机的折叠方向是垂直的,就像传统的翻盖手机一样。它的屏幕是在竖直方向上折叠,从而形成一个更小、更紧凑的形状。当展开时,上下折式折叠手机的屏幕呈现出纵向的长条状,类似于常规的智能手机屏幕。
此外,本申请实施例所提供的双电芯检测电路和方法还适用于其他采用双电芯方案的储能设备。例如,户外探险用途的便携式充电宝、电动工具和电动车。
下面,结合附图对本申请实施例提供的双电芯检测电路进行介绍。如图3所示,图3为本申请实施例提供的一种双电芯检测电路的结构示意图。该双电芯检测电路用于检测第一电芯300和第二电芯400的阻抗,该双电芯检测电流中包括控制器100、控制电路200、MOS管和检测电阻Rs。图3中以第一电芯300的正极作为第一端,第一电芯300的负极作为第二端,第二电芯400的正极作为第一端,第二电芯400的负极作为第二端。
其中,第一电芯300的第一端通过MOS管和检测电阻Rs连接第二电芯400的第一端,第一电芯300的第二端和第二电芯400的第二端接地。
控制器100用于向控制电路200输出脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)信号,控制电路200接收到PWM信号后,能够根据PWM信号向MOS管控制信号,以控制MOS管的电阻大小变化,改变MOS管的分压大小,进而控制流经检测电阻Rs的电流大小。
控制器100在向控制电路200输出PWM信号后,根据流经检测电阻Rs的电流以及第一电芯300两端的电压能够计算出第一电芯300当前的阻抗;同理,根据流经检测电阻Rs的电流以及第二电芯400两端的电压能够计算出第二电芯400当前的阻抗。
在本申请实施例中,控制器100向控制电路200输出的控制电压为PWM信号的形式,在PWM信号中,周期性的方波信号被产生,通过调整方波的高电平时间(通常称为“脉宽”)相对于总周期的比例,可以改变控制电压的大小。检测电阻Rs上的电压大小和电流大小受控制电压的影响,检测电阻Rs上电流大小随控制电压的变化而变化。当PWM信号为高电平时,控制电压不为0,检测电阻Rs上存在电流,当PWM信号为低电平时,控制电压为0,检测电阻Rs上的电流同样为0。
MOS管作为一种场效应管,有三种工作模式,分别为截止区(Cut-off Region)、饱和区(Saturation Region)和线性区(Triode Region)。
截止区(Cut-off Region):当MOS管的门电压(栅极输入的电压,即控制电路200向MOS管输出的电压)低于临界电压时,MOS管完全截断,不导电。此时的MOS管具有很高的电阻。因此,截止区可以看作是MOS管的高电阻区。
饱和区(Saturation Region):当MOS管的门电压高于临界电压时,MOS管处于饱和状态,电流通过MOS管基本保持不变。在饱和区,MOS管具有较低的电阻,可以看作是MOS管的低电阻区。
线性区(Triode Region):当MOS管的门电压位于截止区和饱和区所要求的电压之间时,MOS管处于线性状态。在线性区MOS管的电阻介于截止区和饱和区的电阻之间,并可以通过调节控制电压在一定范围内实现可变电阻。
在本申请实施例中,控制电路200通过向MOS管输出驱动信号来控制MOS管的电阻大小,进而调节MOS管上的分压大小。由于检测电阻Rs与MOS管串联,通过控制MOS管上的分压大小,可以调节检测电阻Rs上的电压大小,进而控制流经检测电阻Rs的电流大小。
流经检测电阻Rs的电流大小即为第一电芯300与第二电芯400之间的电流大小,通过在控制检测电阻Rs上的电流,使第一电芯300与第二电芯400之间发生电流流动和能量转移。控制器100可以分别采集第一电芯300两端的电压与第二电芯400两端的电压,并采集第一电芯300与第二电芯400之间的电流,进而分别计算第一电芯300和第二电芯400的阻抗。
在本申请实施例中,控制器100可以根据实际需求,通过控制控制电路200输入的PWM信号,进而调节控制电路200输出的驱动信号。驱动信号的变化将导致MOS管的电阻发生变化,进而调节第一电芯300与第二电芯400之间的电流和能量转移情况,完成阻抗测试。
在一种可能的实现方式中,控制电路200包括放大器201、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4;其中,第一电阻R1、所述第二电阻R2、所述第三电阻R3和所述第四电阻R4的阻值大小相等。如图4所示。
控制器100连接第一电芯300的正负两极,以采集低第一电芯300两端的电压;控制器连接第二电芯400的正负两极,以采集第二电芯400两端的电压;控制器100通过采集第一电芯300与MOS管所连接的一极(即第一电芯300的正极),和第二电芯400与检测电阻Rs所连接的一极(即第二电芯400的正极),这两极之间的电流,即可获得第一电芯300与第二电芯400之间流经检测电阻Rs的电流;控制器100通过第一电阻R1连接放大器201的负极输入端,以向放大器20输出PWM信号。
放大器201的正极输入端通过第四电阻R4连接检测电阻Rs的第一端,并通过第三电阻R3接地;放大器201的负极输入端通过第二电阻R2连接检测电阻Rs的第二端;放大器201的输出端连接MOS管的栅极。
第一电芯300的正极连接MOS管的漏极,第一电芯300的负极接地。第二电芯400的正极连接检测电阻Rs的第一端,第二电芯400的负极接地。检测电阻Rs的第二端连接MOS管的源极。
放大器201输出端的输出电压取决于其正极输入和负极输入之间的电压差。控制器100通过向控制电路200的负极输入控制电压,进而调节放大器201的输出电压,即向MOS管输出的电压。
在上述双电芯检测电路中,控制器100可以采集第一电芯300两端的电压、第二电芯400两端的电压以及第一电芯300与第二电芯400之间流经检测电阻Rs的电流,并通过后续的信号处理得到第一电芯300和第二电芯400的阻抗。
在上述双电芯检测电路中,第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4的阻值大小相同。在双电芯检测电路中存在虚短。即其中,vs为检测电阻Rs第二端的电压值,v为控制器输出的控制电压,Io为检测电阻Rs上的电流值。
根据上述等式可以推导出检测电阻Rs上的电流随控制电压的变化而变化。控制电压的变化形式为PWM信号,检测电阻Rs上的电流的变化形式同样为PWM信号。当控制电压对应的PWM信号为高电平时,检测电阻Rs上的电流对应的PWM信号也为高电平;当控制电压对应的PWM信号为低电平时,检测电阻Rs上的电流对应的PWM信号也为低电平。
控制电路200根据控制电压的变化控制MOS管的电阻,使得MOS管的电阻值发生变化,进而使检测电阻Rs上生成对应的电流大小,使得第一电芯300与第二电芯400之间发生电流流动,为控制器计算两电芯的阻抗谱提供条件。在本申请实施例中,控制电压为PWM信号,流经检测电阻Rs的电流随PWM信号的变化而变化。
作为一种示例,拟定在图4所示的双电芯检测电路中,第一电芯300电压为4.5V,第二电芯400电压为3.5V,检测电阻Rs的阻值为0.2欧姆。控制器100输出的PWM信号如图5A所示,PWM信号设定为100赫兹的占空比为50%,10毫伏的电压;检测电阻Rs上流经的电流如图5B所示,可以输出0.5安培的电流,并且该电流随PWM信号的变化而变化。当电压对应的PWM信号为高电平时,电流为0.5安培,当电压对应的PWM信号为低电平时,电流为0安培。
在一种可能的实现方式中,控制器100可以根据预设频率的正弦函数调制出对应的PW M信号。当控制器100确定出当前预设频率的正弦函数下第一电芯300和第二电芯400的阻抗后,可以改变正弦函数的频率,以改变PWM信号的频率,进而可以测得在正弦函数其他频率时第一电芯300和第二电芯400的阻抗。
通过多次改变正弦函数的频率,能够测得第一电芯300和第二电芯400在不同频率时的阻抗。控制器100根据第一电芯300在不同频率时的阻抗能够获得第一电芯300的阻抗谱,根据第二电芯400在不同频率时的阻抗能够获得第二电芯400的阻抗谱,进而可以根据阻抗谱检测出第一电芯300和第二电芯400的健康状态。
在本申请实施例中,阻抗谱可以用于评估电芯的健康状况和性能。通过测量两电芯的阻抗谱,可以获取关于电芯的电化学特性、电导率、电荷传递速率、界面特性和电池容量等信息,从而对电芯的老化和性能进行分析和监测。
当电芯老化或损坏时,阻抗谱中的特征参数会发生变化。例如,电芯内阻可能会增加,电解质电导率可能降低,界面特性可能变差。通过监测这些变化,可以及早发现电芯健康问题,并采取相应的措施,比如进行电芯维护、更换电芯或优化充电管理策略。
通过对阻抗谱的分析,可以评估电池的电化学特性、电导率、电荷传递速率、界面特性和电池容量等,从而实现对电池老化和性能变化的监测和分析,有助于优化双电芯方案的稳定性、可靠性和使用寿命。
在一种可能的实现方式中,如图6所示。控制器包括PWM模块101、第一模拟数字转换器102(可简称为ADC102)和第二模拟数字转换器103(可简称为ADC103)。PWM模块101通过第一电阻R1连接放大器201的负极输入端;第一模拟数字转换器102连接第一电芯300的两端;第二模拟数字转换器203连接第二电芯400的两端。
模拟数字转换器是一种用于将模拟信号转换为数字信号的电路组件,是数字系统中常见的输入模块之一,用于将来自外部环境的模拟信号(如电压、电流、温度等)转换为数字形式,以便数字系统能够对其进行处理、分析和控制。
第一模拟数字转换器102用于采集第一电芯300两端的电压,并将模拟信号形式的电压由数字信号形式的电压;第二模拟数字转换器103用于采集第二电芯400两端的电压,并将模拟信号形式的电压由数字信号形式的电压。
PWM模块101用于根据预设频率的正弦函数调制生成所述PWM信号,并向放大器201输出PWM信号,本申请实施例中,PWM模块101以PWM信号的形式向比较器201输出控制电压。通过调整脉冲的占空比来达到对控制电压的控制。脉宽是指脉冲信号在一个周期内高电平的时间,而占空比则表示高电平时间与一个周期的比例关系。
在本申请实施例所提供的双电芯检测电路中,相比于使用数字模拟转换器输出模拟信号形式的控制电压,PWM模块以PWM信号形式输出控制电压具有以下有益效果:
1.PWM信号是数字信号,直接对应于二进制数值,可以更容易地与数字系统进行集成和处理。这减少了模拟信号的传输和处理的复杂性。
2.数字信号具有较高的精度和稳定性,不易受到噪声和干扰的影响。相比于模拟信号,数字信号可以更准确地表示和控制电压值,提供更高的控制精度。
3.由于数字信号的可编程性,可以轻松调整PWM信号的频率和占空比以实现不同的输出电压。通过软件配置,可以实现参数的动态调节和灵活控制。
4.使用PWM输出数字信号的电路通常更简单,成本更低。相比于使用DAC模块的模拟信号输出,PWM模块通常需要更少的硬件组件,从而减小了电路的尺寸,可以更好地集成在电子设备中。
5.由于数字信号只在高和低电平之间切换,相较于模拟信号,PWM信号在传输和处理过程中能量损耗通常更低,从而节约能量消耗。
在一种可能的实现方式中,PWM模块可以采用正弦脉冲宽度调制技术,根据指定频率的正弦函数调制得到PWM信号。根据特定频率的正弦函数调制的PWM信号,通常称为正弦脉冲宽度调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM)信号。如图7所示,图7为本申请实施例提供的一种正弦脉冲宽度调制图,在图7中横坐标为时间,纵坐标为振幅。PWM模块生成PWM信号的过程可以为:
首先,使用正弦函数生成一个正弦参考信号(如图7中正弦曲线),其频率和振幅根据所需的输出调制频率和振幅来确定;具体可以通过数学计算或使用正弦函数的逼近算法来完成。然后,使用PWM模块生成一个固定频率的PWM信号(如图7中方波)。固定频率通常要远高于所需的调制频率。进一步,根据正弦参考信号和振幅调制算法,将PWM信号的占空比进行调制。具体做法是,将正弦参考信号与PWM信号进行比较,在每个PWM周期内,根据比较结果调整占空比,以匹配所需的正弦波形。最后,输出调制后的PWM信号,该PWM信号的占空比已经根据正弦函数调制。
采用正弦脉冲宽度调制技术生成PWM信号,可以实现对电压的平滑调制和变换,使输出的PWM信号接近正弦波形。需要注意的是,PWM信号的质量和精度取决于正弦参考信号的生成算法以及PWM模块的性能。在实际应用中,还可能需要进行额外的滤波和修正来改善波形质量,减少谐波。
在本申请实施例中,可以通过改变正弦函数的频率,可以调制出不同频率的PWM信号,进而能够检测出不同频率下第一电芯300和第二电芯400的阻抗。
在上述双电芯检测电路中可能存在各种干扰源,如电磁辐射、开关干扰、谐波等,这些噪声信号可能会以高频的形式混入到双电芯检测电路中。这些高频信号对于电流和电压测量的准确可能会产生误导和干扰。
在一种可能的实现方式中,如图8所示,双电芯检测电路还包括第一低通滤波器500和第二低通滤波器600。
第一低通滤波器500的输出端连接第一模拟数字转换器102,第一低通滤波器500的输入端连接第一电芯300的两端;第二低通滤波器600的输出端连接第二模拟数字转换器103,第二低通滤波器600的输入端连接第二电芯400的两端;
第一低通滤波器500用于对从第一电芯300两端采集到的信号进行低通滤波;第二低通滤波器600用于对从第二电芯400两端采集到的信号进行低通滤波。
控制器100通过第一低通滤波器500连接第一电芯300的两端,以采集低通滤波降噪后的第一电芯300的电压;控制器100通过第二低通滤波器600连接第二电芯400的两端,以采集低通滤波降噪后的第二电芯400的电压;控制器100通过第一低通滤波器500和第二低通滤波器600还可以采集第一电芯300与第二电芯400之间流经检测电阻Rs的低通滤波降噪后的电流。
在本申请实施例中,通过低通滤波器去除输入信号(如第一电芯300两端的电压信号或第二电芯400两端的电压信号)中高频信号,消除了高频信号的干扰,仅保留所需的低频信号。这样可以有效地减少高频信号对检测准确度的影响,提高双电芯检测电路的抗干扰能力。并且,低通滤波器还可以对采集到的信号进行平滑处理,使得采集到的电压和电流更加平稳和稳定,提高双电芯检测电路的稳定性。
在一种可能的实现方式中,如图9所示。双电芯检测电路中还包括第三低通滤波器700,控制器100还包括第三模拟数字转换器104(可简称为ADC104)。第三模拟数字转换器104连接第三低通滤波器700的输出端,第三低通滤波器700的输入端连接检测电阻Rs的两端。第三模拟数字转换器104用于采集检测电阻Rs上的电流信号作为第一电芯300与第二电芯400之间流经所述检测电阻的电流,并将模拟信号形式的电流由数字信号形式的电流。第三低通滤波器700用于对从检测电阻Rs两端采集到的信号进行低通滤波。
利用第三模拟数字转换器104采集得到的检测电阻Rs上的电流信号与利用第一模拟数字转换器102和第二模拟数字转换器103得到的电流信号相比准确度较高,可以在一定程度上减少两电芯之间连接线路的电阻对电流的影响,基于检测电阻Rs两端的电流计算出的第一电芯300与第二电芯400的阻抗更准确。
在一种可能的实现方式中,第一电芯300与第二电芯400之间发生电流流动不仅需要在检测电阻Rs上生成电流,还需要第一电芯300与第二电芯400之间存在电压差,即需要第一电芯300的电压大于第二电芯400的电压,或第一电芯300的电压小于第二电芯400的电压。因此,在进行阻抗谱测试之前,可以为两个电芯进行充电,或仅为其中一个电芯进行充电,使两个电芯之间产生电压差。并且,在充电结束后需要静止一定时间,在电芯状态稳定后再进行测试。
通过本申请实施例所提供双电芯检测电路,控制器100通过向控制电路200发送PWM信号,控制电路200根据PWM信号控制MOS管的电阻值,间接调整检测电阻Rs上的电流大小,使得第一电芯300与第二电芯400之间发生能量转换,使得两个电芯分别处于充电或放电状态,进而控制器100能够计算两个电芯的阻抗。并且,通过多次改变PWM信号的频率,能够测得不同频率下两个电芯的阻抗,进而分别获得两个电芯的阻抗谱,并根据阻抗谱分别对两个电芯健康状态进行检测。
在一些现有的阻抗谱测试中,通常为离线测试。利用额外的储能器件(如电感、电容)或电源激励设备为电芯提供电流激励源,使得电芯处于充电或放电状态,进而得到电芯的阻抗谱,完成电芯健康状态检测。
然而,现有阻抗谱测试需要借助外部设备,不仅成本高,而且测试控制逻辑复杂。由于需要结组外部设备,现有的阻抗谱测试更不适用于便携式电子设备对电芯健康状态的实时检测。
本申请实施例所提供的双电芯检测电路,通过控制MOS管的电阻值,进而控制检测电阻Rs上的电流大小,使第一电芯300与第二电芯400之间发生电流流动,利用电芯本身电量提供电流激励源,无需借助外部设备即可实现对两电芯的阻抗谱测试。并且,该双电芯检测电路可以集成在电子设备中,能够在电子设备的使用过程中完成在线测试,更便于对双电芯进行阻抗谱测试,检测双电芯的健康状态。
另外,本申请实施例所提供的双电芯检测电路还能够实现对双电芯的均衡控制。一般情况,通常需要使两个电芯中的电量保持一致,电芯电量的差异导致两个电芯的使用频率不同或使用时长不同,进而导致两个电芯的老化程度不同。
通过本申请实施例所提供的双电芯检测电路通过控制检测电阻Rs上的电流大小,使得第一电芯300与第二电芯400之间发生电流流动进行能量转移,最终使第一电芯300与第二电芯400的电压相同,停止能量转移,完成对双电芯的均衡控制。
以上为本申请实施例提供双电芯检测电路的一些具体实现方式,基于此,本申请还提供了对应的双电芯检测方法,应用于双电芯检测电路,双电芯检测电路包括控制电路、MOS管和检测电阻;第一电芯的第一端通过MOS管和检测电阻连接第二电芯的第一端,第一电芯的第二端和第二电芯的第二端接地;控制电路用于根据输入端输入的脉冲宽度调制PWM信号向MOS管输出驱动信号。
下面将附图对本申请实施例提供的方法进行介绍。如图10所示,该双电芯检测方法包括:
S1001:控制第一电芯和第二电芯产生电压差。
第一电芯与第二电芯之间存在电压差是第一电芯与第二电芯之间能够进行电流流动的前提。可以是第一电芯的电压大于第二电芯的电压,也可以是第一电芯的电压小于第二电芯的电压。
在本申请实施例中,可以控制第一电芯和第二电芯分别进行充电,使第一电芯和第二电芯产生电压差;也可以控制第一电芯和第二电芯中的任一电芯进行充电,使第一电芯和第二电芯产生电压差。
在本申请实施例中,还可以控制双电芯中的任一电芯对电子设备进行单独供电,而另一电芯保持当前状态不变,进而使第一电芯和第二电芯产生电压差。
通常情况下,第一电芯和第二电芯的电压不应低于0.4V。0.4V为第一电芯和第二电芯能够正常工作的电压,若第一电芯和第二电芯的电压低于0.4V,可能无法为电子设备进行供电,并且对于阻抗谱测试也会产生一定影响。
在控制第一电芯和第二电芯产生电压差后,需要使第一电芯和第二电芯静置停止工作一定时间。电芯在充电或放电过程中会产生热量,而静置可以让电芯散热并恢复到正常温度,让电芯内部的电压和温度达到稳定。而电芯的阻抗大小受温度变化影响,在控制第一电芯和第二电芯产生电压差后将第一电芯和第二电芯静置,可以避免电芯充放电导致的温度变化对电芯阻抗谱测试产生影响。
S1002:向控制电路输出PWM信号。
在本申请实施例中,控制电压为PWM信号的形式,通过向控制电路输出PWM信号可以使控制电路根据PWM信号控制MOS管的电阻,调整MOS管与检测电阻的分压大小,进而使第一电芯与第二电芯之间产生电流。PWM信号可以通过PWM模块根据指定频率的正弦函数调制得到的。
S1003:根据流过检测电阻的电流和第一电芯两端的电压,确定第一电芯的阻抗。
S1004:根据流过检测电阻的电流和第二电芯两端的电压,确定第二电芯的阻抗。
通过第一电芯两端的电压以及第一电芯和第二电芯之间流经检测电阻的电流,能够确定当前频率下第一电芯的阻抗。同理,通过第二电芯两端的电压以及第一电芯和第二电芯之间流经检测电阻的电流,能够确定当前频率下第二电芯的阻抗。
在本申请实施例中,可以通过模拟数字转换器采集第一电芯和第二电芯的电压,以及第一电芯和第二电芯之间的电流。第一电芯和第二电芯之间的电流可以是第一电芯中与第二电芯连接相连的一极,以及第二电芯中与第一电芯相连的一极之间的电流;也可以是检测电阻上的电流信号。
在本申请实施例中,采集到的电压信号和电流信号可以是经过低通滤波后的信号。通过低通滤波可以去除信号中高频信号,消除高频信号的干扰,仅保留所需的低频信号。这样可以有效地减少高频信号对检测准确度的影响,提高双电芯检测结果的准确性。
阻抗是频域的复数数据,包括实部和虚部。阻抗是频域的复数数据,描述了电芯在某一频率上的阻抗特性。通过计算电压和电流的幅度和相位差,可以确定电芯在某一频率上的阻抗。在采集到电压和电流后,通过快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)将分别电流和电芯的电压从时域数据转换为频域数据。进而根据频域数据分别计算两个电芯的阻抗。
在电芯的阻抗计算中,电压和电流通常为时序数据,经过快速傅里叶变换后,得到对应的频域数据。然后,将电芯的电压对应的频域数据分别和电流对应的频域数据进行复数相除,得到电芯的频域阻抗值。分别对电芯的频域阻抗值进行幅度计算,得到电芯在某一频率上的阻抗幅度。对频域阻抗值进行相位计算,得到电芯在某一频率上的阻抗相位。
如图11所示,在一种可能的实现方式中,上述双电芯检测方法还包括:
S1005:切换多个频率的正弦函数。
通过切换正弦函数的频率大小,能够调制出对应的PWM信号。也就是说,根据不同频率的正弦函数能够调制出不同的PWM信号。而PWM信号是影响第一电芯两端的电压、第二电芯两端的电压,以及第一电芯与第二电芯之间电流大小的重要条件。通过切换多个频率的正弦函数,能够得到不同频率时第一电芯与第二电芯的阻抗。
S1006:确定各频率的正弦函数所对应的第一电芯的阻抗和第二电芯的阻抗。
在切换正弦函数的频率后,可以通过重复执行步骤S1002-S1004得到各频率下第一电芯的阻抗和第二电芯的阻抗。
S1007:根据第一电芯的多个阻抗得到第一电芯的阻抗谱;根据第二电芯的多个阻抗得到第二电芯的阻抗谱。
阻抗谱描述了电芯在各频率上的阻抗特性,在得到电芯在各个频率下的阻抗幅度和相位后,可以绘制成阻抗谱来展示电芯的阻抗特性和频率响应。常见的阻抗谱图包括频率-模数谱图(也称为伯德图)和奈奎斯特图。
通过步骤S1007能够得到描述第一电芯在各频率上的阻抗特性的阻抗谱和描述第二电芯在各频率上的阻抗特性的阻抗谱。
S1008:根据第一电芯的阻抗谱确定第一电芯的健康状态,根据第二电芯的阻抗谱确定第二电芯的健康状态。
阻抗谱可以提供有关电芯健康状态的信息。通过分析阻抗谱可以得出数据帮助评估电芯的健康状态,具体如下:
分析阻抗模数的变化:阻抗谱是一个频域的复数值,阻抗谱中的模数(Magnitude)指的是阻抗的复数值的绝对值,表示了阻抗的大小。如果阻抗模数的变化超出了正常范围,可能表明电芯存在问题。例如,阻抗模数的显著增加可能表示电芯内部出现了电化学反应受限、较高的电阻或电极分离等问题。
分析电芯频率响应:阻抗谱中的频率响应指的是阻抗对不同频率的响应特性,描述阻抗在各个频率上的变化情况。分析阻抗谱中的频率响应可以揭示电芯的动态特性。例如,频率响应的峰值和谷值位置可以提供关于电极和电解质之间界面的信息。频率响应的宽度和形状变化可以反映电极反应速度、离子传输等特性,从而评估电芯的健康状况。
分析等效电路参数:从阻抗谱中提取等效电路参数并建立等效电路模型。等效电路参数包括电阻、电容和电感等。变化的等效电路参数可以反映电芯内部的物理和化学变化。例如,电芯容量的减小、内阻的增加、电极材料变化等可能表示电芯老化或损坏。
通过上述双电芯检测方法,通过控制电压使存在电压差的第一电芯与第二电芯之间产生电流,使得第一电芯与第二电芯之间发生能量转移,进而获取第一电芯和第二电芯的电压信号,以及第一电芯和第二电芯之间的电流信号,并计算两个电芯的阻抗谱,实现健康状态的检测。并且,无需借助外部设备即可完成双电芯的阻抗谱在线测试,提高了检测便捷性,降低了检测成本。
通过上述双电芯检测方法还可以对双电芯进行均衡控制。该方法还包括:当检测到第一电芯与第二电芯存在电压差时,通过生成控制电压,并根据控制电压控制第一电芯与第二电芯之间的检测电阻上产生电流。
通过控制两个电芯之间的检测电阻上产生电流,使得两个电芯之间发生电流流动,电流流向为高电压的电芯向低电压的电芯。例如,若第一电芯的电压高于第二电芯的电压,电流从第一电芯流向第二电芯。当两个电芯的电压相等时,两个电芯之间则不会发生能量转移。
通过上述方法可以帮助两个电芯之间的电压保持平衡,从而提高双电芯的性能和寿命,优化双电芯的能量利用和充放电过程。
本申请实施例还提供电芯的结构示意图,如图12所示,开路电压OCV的正极通过电阻R0连接电容C1的一端,电容C1的另一端与开路电压OCV负极之间的电压为电芯的输出电压Vmdl,电容C1两端并联电阻Rn,U1表示电芯中的极化环节。
以上为本申请实施例提供双电芯检测电路和双电芯检测方法的一些具体实现方式,基于此,本申请还提供了对应的电子设备。在一些实施例中,电子设备可以是采用双电芯方案的电子设备,如手机、平板电脑、桌面型、膝上型、笔记本电脑、超级移动个人计算机(Ultra-mobile Personal Computer,UMPC)、手持计算机、上网本、个人数字助理(PersonalDigital Assistant,PDA)、可穿戴电子设备、智能手表等设备,本申请对上述电子设备的具体形式不做特殊限制。在本实施例中,电子设备的结构可以如图13所示,图13为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
如图13所示,电子设备可以包括处理器110,外部存储器接口120,内部存储器121,通用串行总线(universal serial bus,USB)接口130,充电管理模块140,电源管理模块141,第一电芯300,第二电芯400,天线1,天线2,移动通信模块150,无线通信模块160,音频模块170,扬声器170A,受话器170B,麦克风170C,耳机接口170D,传感器模块180,按键190,马达191,指示器192,摄像头193,显示屏194,以及用户标识模块(subscriberidentification module,SIM)卡接口195等。其中传感器模块180可以包括压力传感器180A,陀螺仪传感器180B,气压传感器180C,磁传感器180D,加速度传感器180E,距离传感器180F,接近光传感器180G,指纹传感器180H,温度传感器180J,触摸传感器180K,环境光传感器180L,骨传导传感器180M等。
可以理解的是,本实施例示意的结构并不构成对电子设备的具体限定。在另一些实施例中,电子设备可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者拆分某些部件,或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件,软件或软件和硬件的组合实现。
充电管理模块140用于从充电器接收充电输入。其中,充电器可以是无线充电器,也可以是有线充电器。在一些有线充电的实施例中,充电管理模块140可以通过USB接口130接收有线充电器的充电输入。在一些无线充电的实施例中,充电管理模块140可以通过电子设备的无线充电线圈接收无线充电输入。充电管理模块140为第一电芯300和第二电芯400充电的同时,还可以通过电源管理模块141为电子设备供电。
在本申请实施例中,充电管理模块140可以根据电源管理模块141的控制命令仅第一电芯300或第二电芯400进行单独充电,或者同时对第一电芯300和第二电芯400充电使第一电芯300和第二电芯400之间产生电压差。
电源管理模块141用于连接第一电芯300和第二电芯400,充电管理模块140与处理器110。电源管理模块141接收第一电芯300、第二电芯400和/或充电管理模块140的输入,为处理器110,内部存储器121,显示屏194,摄像头193,和无线通信模块160等供电。电源管理模块141还可以用于监测电池容量,电池循环次数,电池健康状态(漏电,阻抗)等参数。在其他一些实施例中,电源管理模块141也可以设置于处理器110中。在另一些实施例中,电源管理模块141和充电管理模块140也可以设置于同一个器件中。
在本申请实施例中,电源管理模块141用于控制第一电芯300与第二电芯400之间产生电流,并采集第一电芯300两端的电压、第二电芯400两端的电压和第一电芯300与第二电芯400之间的电流;根据第一电芯300两端的电压和电流确定第一电芯300的阻抗,根据第二电芯400两端的电压和电流确定第二电芯的阻抗。
在本申请实施例中,电源管理模块141中集成有双电芯检测电路中除第一电芯300与第二电芯400的其他元器件,包括控制器,控制电路、MOS管和检测电阻Rs。在电源管理模块141中,控制器通过向控制电路输出控制电压,控制电路根据控制电压控制MOS管的电阻值,间接调整检测电阻Rs上的电流大小,使得第一电芯300与第二电芯400之间发生能量转换,使得两个电芯分别处于充电或放电状态,进而通过控制器采集两个电芯的电压信号以及电流信号,计算两个电芯的阻抗谱,完成对两个电芯健康状态的检测。
在本申请实施例中,电源管理模块141还用于向充电管理模块140发送控制命令,进而实现对第一电芯300和/或第二电芯400进行充电,使第一电芯300和第二电芯400之间产生电压差。
在本申请实施例中,电源管理模块141还用于在检测到第一电芯300与第二电芯142存在电压差时,对第一电芯300和第二电芯400进行均衡控制,使第一电芯300和第二电芯400的电压相等。
本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)或处理器执行各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:快闪存储器、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于装置实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种双电芯检测电路,其特征在于,用于检测第一电芯和第二电芯的阻抗,所述第一电芯和所述第二电芯的输出电压不同,包括控制器、控制电路、MOS管和检测电阻;
所述第一电芯的第一端通过所述MOS管和所述检测电阻连接所述第二电芯的第一端,所述第一电芯的第二端和所述第二电芯的第二端接地;
所述控制器用于向所述控制电路输出脉冲宽度调制PWM信号;
所述控制电路用于根据所述PWM信号向所述MOS管输出驱动信号;
所述控制器用于根据流过所述检测电阻的电流和所述第一电芯两端的电压,确定所述第一电芯的阻抗,以及用于根据所述检测电阻的电流和所述第二电芯两端的电压,确定所述第二电芯的阻抗。
2.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述控制电路包括放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻;所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻和所述第四电阻的阻值大小相等;
所述控制器分别连接所述第一电芯的两端和所述第二电芯的两端,并通过所述第一电阻连接所述放大器的负极输入端;
所述放大器的正极输入端通过所述第四电阻连接所述检测电阻的第一端,并通过所述第三电阻接地;所述放大器的负极输入端连接所述检测电阻的第二端;所述放大器的输出端连接所述MOS管的栅极;
所述第一电芯的正极连接所述MOS管的漏极,所述第一电芯的负极接地;所述第二电芯的正极连接所述检测电阻的第一端,所述第二电芯的负极接地;所述检测电阻的第二端连接所述MOS管的源极;
所述控制器具体用于采集所述第一电芯两端的电压、所述第二电芯两端的电压和所述第一电芯与所述第二电芯之间的电流;根据所述第一电芯两端的电压和所述电流确定所述第一电芯的阻抗,根据所述第二电芯两端的电压和所述电流确定所述第二电芯的阻抗。
3.根据权利要求2所述的电路,其特征在于,所述控制器包括第一模拟数字转换器、第二模拟数字转换器和脉冲宽度调制PWM模块;
所述第一模拟数字转换器连接所述第一电芯两端,所述第二模拟数字转换器所述第二电芯两端;所述PWM模块通过所述第一电阻连接所述放大器的负极输入端;
所述第一模拟数字转换器用于采集所述第一电芯两端的电压;所述第二模拟数字转换器用于采集所述第二电芯两端的电压;所述PWM模块用于根据预设频率的正弦函数调制生成所述PWM信号,并向所述放大器输出所述PWM信号。
4.根据权利要求3所述的电路,其特征在于,所述电路还包括第一低通滤波器和第二低通滤波器;
所述第一低通滤波器的输出端连接所述第一模拟数字转换器,所述第一低通滤波器的输入端连接所述第一电芯两端;所述第二低通滤波器的输出端连接所述第二模拟数字转换器,所述第二低通滤波器的输入端连接所述第二电芯两端。
5.根据权利要求4所述的电路,其特征在于,所述电路还包括第三低通滤波器,所述控制器还包括第三模拟数字转换器;
所述第三低通滤波器的输出端连接所述第三模拟数字转换器,所述第三低通滤波器的输入端连接所述检测电阻两端;所述第三模拟数字转换器用于采集流经所述检测电阻的电流。
6.一种双电芯检测方法,应用于双电芯检测电路,所述双电芯检测电路包括控制电路、MOS管和检测电阻;所述第一电芯的第一端通过所述MOS管和所述检测电阻连接所述第二电芯的第一端,所述第一电芯的第二端和所述第二电芯的第二端接地;所述控制电路用于根据输入端输入的脉冲宽度调制PWM信号向所述MOS管输出驱动信号;
所述方法包括:
控制所述第一电芯与所述第二电芯产生电压差;
向所述控制电路输出所述PWM信号;
根据流过所述检测电阻的电流和所述第一电芯两端的电压,确定所述第一电芯的阻抗,以及用于根据所述检测电阻的电流和所述第二电芯两端的电压,确定所述第二电芯的阻抗。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述PWM信号为根据预设频率的正弦函数调制得到的。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
切换多个频率的正弦函数;
确定各频率的正弦函数所对应的所述第一电芯的阻抗和所述第二电芯的阻抗;
根据所述第一电芯的多个阻抗得到所述第一电芯的阻抗谱;根据所述第二电芯的多个阻抗得到所述第二电芯的阻抗谱;
根据所述第一电芯的阻抗谱检测第一电芯的健康状态;根据所述第二电芯的阻抗谱检测所述第二电芯的健康状态。
9.根据权利要求6-8任意一项所述的方法,其特征在于,所述控制第一电芯与第二电芯产生电压差,包括:
控制所述第一电芯和/或所述第二电芯充电,使所述第一电芯与所述第二电芯产生电压差。
10.一种电子设备,其特征在于,包括:电源管理模块、第一电芯和第二电芯;
所述电源管理模块用于控制所述第一电芯与所述第二电芯之间产生电流,并采集所述第一电芯两端的电压、所述第二电芯两端的电压和所述第一电芯与所述第二电芯之间的电流;根据所述第一电芯两端的电压和所述电流确定所述第一电芯的阻抗,根据所述第二电芯两端的电压和所述电流确定所述第二电芯的阻抗。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999066340A1 (en) * 1998-06-16 1999-12-23 Korea Kumho Petrochemical Co., Ltd Method of and apparatus for measuring battery capacity
CN110940926A (zh) * 2019-12-20 2020-03-31 西安交通大学 一种电动汽车动力电池阻抗谱在线测试系统
CN115693865A (zh) * 2022-11-15 2023-02-03 福州大学 非隔离双向软开关均衡电路及其用于电池eis检测的方法
US20230064240A1 (en) * 2021-08-26 2023-03-02 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Detection apparatus of electrochemical impedance spectroscopy and battery management system
CN116859276A (zh) * 2023-07-08 2023-10-10 上海艾梭纳能源科技有限公司 一种双电芯电化学交流阻抗谱检测和管理装置
CN116990704A (zh) * 2023-08-23 2023-11-03 浙江欣旺达电子有限公司 一种瞬时电芯阻抗测试电路及测试方法
CN117054910A (zh) * 2023-08-14 2023-11-14 中创新航科技(江苏)有限公司 电化学阻抗谱测量方法、激励信号生成方法及装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999066340A1 (en) * 1998-06-16 1999-12-23 Korea Kumho Petrochemical Co., Ltd Method of and apparatus for measuring battery capacity
CN110940926A (zh) * 2019-12-20 2020-03-31 西安交通大学 一种电动汽车动力电池阻抗谱在线测试系统
US20230064240A1 (en) * 2021-08-26 2023-03-02 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Detection apparatus of electrochemical impedance spectroscopy and battery management system
CN115693865A (zh) * 2022-11-15 2023-02-03 福州大学 非隔离双向软开关均衡电路及其用于电池eis检测的方法
CN116859276A (zh) * 2023-07-08 2023-10-10 上海艾梭纳能源科技有限公司 一种双电芯电化学交流阻抗谱检测和管理装置
CN117054910A (zh) * 2023-08-14 2023-11-14 中创新航科技(江苏)有限公司 电化学阻抗谱测量方法、激励信号生成方法及装置
CN116990704A (zh) * 2023-08-23 2023-11-03 浙江欣旺达电子有限公司 一种瞬时电芯阻抗测试电路及测试方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
贺艳兵: "高功率锂离子电池电化学性能和安全性能的研究", 《博士电子期刊》, 15 November 2010 (2010-11-15) *

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