TWI533007B - 電池測量電路、系統及方法 - Google Patents

Description

電池測量電路、系統及方法

本發明系有關一種電池領域，特別關於一種電池測量電路、系統及方法。

圖1所示為一種傳統測量電池組內電池單元的單元電壓的電池測量電路100的示意圖。電池測量電路100包括電池組110、電位轉移電路120、電阻組130、電容組180、測量單元140、電流產生器160及開關組170。如圖1所示，電池組110包括串聯耦合的電池單元111~電池單元113。電阻組130包括電阻131~電阻134。電容組180包括電容182、電容184及電容186。電阻組130及電容組180過濾在電池組110和開關組170之間傳輸的信號上的雜訊。開關組170從電池單元111~電池單元113中選擇電池單元。電位轉移電路120提供正比於被選電池單元的單元電壓的轉移電壓。測量單元140根據電位轉移電路120產生的轉移電壓計算被選電池單元的單元電壓。

電位轉移電路120消耗電池組110的電流。例如，選中電池單元111時，電位轉移電路120消耗電流I'_cons1及電流I'_cons2。電流I'_cons1從電池單元111的正端流出，流經電阻131及開關組170，流向電位轉移電路120。電流I'_cons2從電池單元111的負端流出，流經電阻132及開關組170，流向電位轉移電路120。電阻131及電阻132上的電壓降對單元電壓測量的準確性會產生負面影響。為减輕負面影響，電流產生器160產生補償電流I'_comp2。補償電流I'_comp2流經電位轉移電路120、開關組170及電阻132，流向電池單元111的負端。因此，如補償電流I'_comp2與電流I'_cons2基本相等，則可忽略電阻132上的電壓降。

然而，電池單元111的正端電壓與電流產生器160的供電電 壓之間的差值可能過小，以致電流產生器160不能產生流進電池單元111正端的補償電流以補償電阻131上的電壓降。因而，電阻131上的電壓降仍然會對單元電壓測量的準確性造成負面影響。

本發明的目的為提供一種電池測量電路，包括一測量電路以及一電流產生器。該測量電路包括一第一端口及一第二端口，分別透過一第一電阻和一第二電阻耦接一電池單元的一正端和一負端，其中，該測量電路消耗一第一電流及一第二電流，該第一電流從該正端流出，流經該第一電阻，流向該第一端口，該第二電流從該負端流出，流經該第二電阻，流向該第二端口。該電流產生器耦接該電池單元，根據該第一電流產生一第一補償電流，該第一補償電流從該正端流出，流經該第一電阻，流向該第一端口，其中，該第一補償電流除能時，該測量電路接收該第一端口與該第二端口間的一第一電壓差；該第一補償電流致能時，該測量電路接收該第一端口與該第二端口間的一第二電壓差；該測量電路根據該第一電壓差及該第二電壓差計算該電池單元的一單元電壓。

本發明還提供一種電池測量系統，包括：多個電池單元；多個電阻，耦接該多個電池單元；一測量電路，包括：一第一端口，透過該多個電阻中的一第一電阻耦接該多個電池單元中的一第一電池單元的一正端；以及一第二端口，透過該多個電阻中的一第二電阻耦接該第一電池單元的一負端，其中，該測量電路消耗一第一電流及一第二電流，該第一電流從該正端流出，流經該第一電阻，流向該第一端口，該第二電流從該負端流出，流經該第二電阻，流向該第二端口；以及一電流產生器，耦接該多個電池單元，根據該第一電流產生一第一補償電流，該第一補償電流從該正端流出，流經該第一電阻，流向該第一端口；其中，該第一補償電流除能時，該第一電阻上產生一第一電壓降，該第一補償電流致能時，該第一電阻上產生一第二電壓降，該測量電路根據該第一電壓降及該第二電壓降計算該第一電池單元的一單元電壓。

一種電池測量方法，包括：消耗一第一電流及一第二 電流，其中，該第一電流從一電池單元的一正端流出，流經一第一電阻，流向一第一端口，該第二電流從該電池單元的一負端流出，流經一第二電阻，流向一第二端口；根據該第一電流產生一第一補償電流，該第一補償電流從該正端流出，流經該第一電阻，流向該第一端口；該第一補償電流除能時，接收該第一端口與該第二端口間的一第一電壓差；該第一補償電流致能時，接收該第一端口與該第二端口間的一第二電壓差；以及根據該第一電壓差及該第二電壓差計算一單元電壓。

100‧‧‧電池測量電路

101~104‧‧‧雙接面電晶體

110‧‧‧電池組

111~113‧‧‧電池單元

120‧‧‧電位轉移電路

130‧‧‧電阻組

131~134‧‧‧電阻

140‧‧‧測量單元

160‧‧‧電流產生器

170‧‧‧開關組

180‧‧‧電容組

182、184、186‧‧‧電容

200‧‧‧電池測量電路

210‧‧‧電池組

211~213‧‧‧電池單元

220‧‧‧電位轉移電路

230‧‧‧電阻組

231~234‧‧‧電阻

240‧‧‧測量單元

260‧‧‧電流產生器

270‧‧‧開關組

271~276‧‧‧開關

280‧‧‧電容組

282、284、286‧‧‧電容

300‧‧‧電池測量電路

331~334‧‧‧電阻

341、342‧‧‧放大器

352‧‧‧類比/數位轉換器

362‧‧‧控制電路

382、384‧‧‧電流源

392‧‧‧開關

400‧‧‧電池測量電路

422‧‧‧開關

500‧‧‧等效電路

600‧‧‧等效電路

700‧‧‧電池測量電路

761~763、765、767、768‧‧‧金屬氧化半導體場效應電晶體

764‧‧‧放大器

766‧‧‧電阻

801~804‧‧‧金屬氧化半導體場效應電晶體

900‧‧‧電池測量方法流程圖

902、904、906、908、910‧‧‧步驟

1000‧‧‧電池測量電路

1040‧‧‧測量單元

1060‧‧‧電流產生器

以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方法進行詳細的描述，以使本發明的特徵和優點更為明顯。其中：圖1所示為一種傳統測量電池組內電池單元的單元電壓的電池測量電路200的示意圖；圖2所示為根據本發明一個實施例之測量電池組內電池單元的單元電壓的電池測量電路的結構方塊示意圖；圖3所示為根據本發明一個實施例之測量電池組內電池單元的單元電壓的電池測量電路的結構示意圖；圖4所示為根據本發明另一個實施例之測量電池組內電池單元的單元電壓的電池測量電路的結構示意圖；圖5所示為圖4中電路的一個等效電路的示意圖；圖6所示為圖4中電路的另一個等效電路的示意圖；圖7所示為根據本發明又一個實施例之測量電池組內電池單元的單元電壓的電池測量電路的結構示意圖；圖8所示為圖7中放大器的電路示意圖；圖9所示為根據本發明一個實施例之測量電池組內電池單元的單元電壓的電池測量方法流程圖；圖10所示為根據本發明再一個實施例之測量電池組內電池單元的單元電壓的電池測量電路的結構方塊示意圖。

以下將對本發明的實施例給出詳細的說明。雖然本發明將結合實施例進行闡述，但應理解這並非意指將本發明限定於這些實施例。相反地，本發明意在涵蓋由後附申請專利範圍所界定的本發明精神和範圍內所定義的各種變化、修改和均等物。

此外，在以下對本發明的詳細描述中，為了提供針對本發明的完全的理解，提供了大量的具體細節。然而，於本技術領域中具有通常知識者將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外的一些實例中，對於大家熟知的方法、程序、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明之主旨。

圖2所示為根據本發明一實施例之測量電池組內電池單元的單元電壓的電池測量電路200的結構方塊示意圖。電池測量電路200包括一電池組210、一電阻組230、一電容組280、一開關組270、一電流產生器260及一測量電路。測量電路包括一電位轉移電路220及一測量單元240。電池組210包括串聯耦合的電池單元211~電池單元213。電池組210也可包括其他數目的電池單元，本發明並不以此為限。電阻組230包括電阻231~電阻234。電容組280包括電容282、電容284及電容286。電阻組230及電容組280過濾在電池組210和開關組270之間傳輸的信號上的雜訊。

開關組270包括開關271~開關276，從電池單元211~電池單元213中選擇測量電路200要測量的電池單元。透過選擇一個電池單元，開關組270在第一端口T1與第二端口T2之間提供一個電壓差，指示被選電池單元的單元電壓。例如，當開關271與開關273導通而開關組270內的其他開關斷開時，電池單元211被選中，開關組270在第一端口T1與第二端口T2之間提供的電壓差表示被選電池單元211的單元電壓。

電位轉移電路220接收第一端口T1與第二端口T2間的電壓差，並向測量單元240提供正比於第一端口T1與第二端口T2間的電壓差的轉移電壓差。電位轉移電路220消耗來自被選電池單元的正端及負端的電流。例如，當電池單元211被選中時，第一端口T1透過電阻231及開關271與電池單元211的正端V₊耦合，第二端口T2透過電阻232及開關273 與電池單元211的負端V_-耦合。在本發明的實施例中，電阻231也稱為第一電阻，電阻232也稱為第二電阻。電位轉移電路220消耗第一電流I_cons1及第二電流I_cons2。第一電流I_cons1從電池單元211的正端V₊流出，流經電阻231及開關271，流向第一端口T1。第二電流Icons2從電池單元211的負端V_-流出，流經電阻232及開關273，流向第二端口T2。

電流產生器260分別根據第一電流I_cons1及第二電流I_cons2產生第一補償電流I_comp1及第二補償電流I_comp2。第一補償電流I_comp1從電池單元211的正端V₊流出，流經電阻231及開關271，流向第一端口T1。第二補償電流I_comp2從第二端口T2流出，流經開關273及電阻232，流向電池單元211的負端V_-。在一個實施例中，第一補償電流I_comp1及第二補償電流I_comp2分別與第一電流I_cons1及第二電流I_cons2成正比。

電流產生器260可根據來自測量單元240的控制信號CTRL致能或除能第一補償電流I_comp1。第一補償電流I_comp1除能時，電位轉移電路220接收第一端口T1與第二端口T2間的第一電壓差。第一補償電流I_comp1致能時，電位轉移電路220接收第一端口T1與第二端口T2間的第二電壓差。相應地，第一補償電流I_comp1除能時，電位轉移電路220提供用於指示第一電壓差的第一轉移電壓差V_O1，第一補償電流I_comp1致能時，電位轉移電路220提供用於指示第二電壓差的第二轉移電壓差V_O2。

第一補償電流I_comp1除能時，測量單元240測量來自電位轉移電路220的第一轉移電壓差V_O1，第一補償電流I_comp1致能時，測量單元240測量來自電位轉移電路220的第二轉移電壓差V_O2。測量單元240根據第一轉移電壓差V_O1及第二轉移電壓差V_O2計算被選電池單元211的單元電壓。更具體而言，在一個實施例中，測量單元240計算出正比於第一轉移電壓差V_O1的第三電壓V_O3，並從第三電壓V_O3中减去第二轉移電壓差V_O2，進而計算得到被選電池單元211的單元電壓。

在操作中，若電池單元211被選中，且控制信號CTRL具有第一電壓值(例如，邏輯低電位)，電流產生器260除能第一補償電流I_comp1並致能第二補償電流I_comp2。電阻231上產生第一電壓降V_DROP1。在一個實施例中，第二補償電流I_comp2與電位轉移電路220消耗的第二電流I_cons2基本相 等。因此，第二補償電流I_comp2與第二電流I_cons2互相抵消，電阻232上的電壓降可忽略。電位轉移電路220接收第一端口T1與第二端口T2間的第一電壓差V_DIFF1。電池單元211的單元電壓V_CELL與第一電壓差V_DIFF1間的關係為：V_DIFF1=V_CELL-V_DROP1 (1)

若電池單元211被選中，且控制信號CTRL具有第二電壓值(例如，邏輯高電位)，電流產生器260同時致能第一補償電流I_comp1及第二補償電流I_comp2。電阻231上產生第二電壓降V_DROP2。在一個實施例中，第一補償電流I_comp1與電位轉移電路220消耗的第一電流I_cons1成正比。因此，第一電壓降V_DROP1與第二電壓降V_DROP2間的關係為：V_DROP2=L×V_DROP1 (2)其中，L為一常數，指示第一電壓降V_DROP1與第二電壓降V_DROP2間的比例係數，且L等於(I_cons1+I_comp1)/I_cons1。電位轉移電路220接收第一端口T1與第二端口T2間的第二電壓差V_DIFF2。假設電阻232上的電壓降可以被忽略，則單元電壓V_CELL與第二電壓差V_DIFF2間的關係為：V_DIFF2=V_CELL-V_DROP2=V_CELL-L×V_DROP1 (3)

電位轉移電路220分別接收第一電壓差V_DIFF1及第二電壓差V_DIFF2，並分別輸出第一轉移電壓差V_O1及第二轉移電壓差V_O2。測量單元240透過測量第一轉移電壓差V_O1及第二轉移電壓差V_O2測量第一電壓差V_DIFF1及第二電壓差V_DIFF2，並根據第一轉移電壓差V_O1及第二轉移電壓差V_O2計算單元電壓V_CELL。在一個實施例中，第一轉移電壓差V_O1與第一電壓差V_DIFF1間的關係及第二轉移電壓差V_O2與第二電壓差V_DIFF2間的關係分別為：V_O1=K×V_DIFF1=K×(V_CELL-V_DROP1) (4)

V_O2=K×V_DIFF2=K×(V_CELL-L×V_DROP1) (5)其中，K為一常數，指示第一轉移電壓差V_O1與第一電壓差V_DIFF1間的比例係數，也指示第二轉移電壓差V_O2與第二電壓差V_DIFF2間的比例係數。測量單元240計算正比於第一轉移電壓差V_O1的第三電壓V_O3，V_O3為：V_O3=L×V_O1=L×K×V_CELL-L×K×V_DROP1 (6)透過從第三電壓V_O3中减去第二轉移電壓差V_O2，測量單元240可計算出單元電壓V_CELL，V_CELL為： V_CELL=(V_O3-V_O2)/(L×K-K) (7)

相應地，第一補償電流I_comp1除能時，測量電路接收第一端口T1與第二端口T2間的第一電壓差V_DIFF1；第一補償電流I_comp1致能時，測量電路接收第一端口T1與第二端口T2間的第二電壓差V_DIFF2。測量電路可根據第一電壓差V_DIFF1、第二電壓差V_DIFF2及第二電壓降V_DROP2與第一電壓降V_DROP1之間的比例係數L計算出單元電壓V_CELL。

有利之處在於，透過產生從電池單元211的正端V₊流經電阻231的第一補償電流I_comp1，並在第一補償電流I_comp1除能及致能時分別測量第一端口T1與第二端口T2間的電壓差，可减輕或消除電阻231上的第一電壓降V_DROP1對單元電壓的測量造成的負面影響。

電池測量電路200可以用相同的方式測量電池單元212及電池單元213的單元電壓，在此不再贅述。此外，測量電池單元212和電池單元213的單元電壓時，補償電流的方向也可以不同於上述方法。例如，當電池單元213被選中時，電位轉移電路220消耗第三電流I_cons3及第四電流I_cons4。第三電流I_cons3從電池單元213的正端V’₊流出，流經電阻233及開關274，流向第一端口T1。第四電流I_cons4從電池單元213的負端V’_-流出，流經電阻234及開關276，流向第二端口T2。電流產生器260分別根據第三電流I_cons3及第四電流I_cons4產生第三補償電流I_comp3及第四補償電流I_comp4。第三補償電流I_comp3從第一端口T1流出，流經開關274及電阻233，流向電池單元213的正端V’₊。第四補償電流I_comp4從第二端口T2流出，流經開關276及電阻234，流向電池單元213的負端V’_-。在一個實施例中，第三補償電流I_comp3及第四補償電流I_comp4分別與第三電流I_cons3及第四電流I_cons4基本相等。測量單元240測量電位轉移電路220產生的正比於電池單元213的單元電壓的轉移電壓差。進而，電池測量電路200得到電池單元213的單元電壓。

圖3所示為根據本發明一實施例之測量電池組內電池單元的單元電壓的電池測量電路300的結構示意圖。圖3將結合圖2描述。圖3中以電池測量電路300測量電池單元211的單元電壓為例說明。圖2中的電池組210內的其他電池單元的單元電壓可以采用類似方式測量。

如圖3所示，電位轉移電路220包括放大器(Operational Amplifier，簡稱OPA)341和放大器342，以及電阻331、電阻332、電阻333和電阻334。電流產生器260包括電流源382及電流源384，產生第一補償電流I_comp1及第二補償電流I_comp2。電流產生器260還包括與電流源384串聯耦合的開關392，開關392用於除能或致能第一補償電流I_comp1。測量單元240包括類比/數位轉換器(Analog-to-Digital Converter，簡稱ADC)352及控制電路362。類比/數位轉換器352將轉移端V_OUTP及轉移端V_OUTN之間的第一轉移電壓差V_O1及第二轉移電壓差V_O2轉換成數位信號。控制電路362控制電流產生器260中的開關392，以除能或致能第一補償電流I_comp1，並根據從類比/數位轉換器352接收的指示第一轉移電壓差V_O1及第二轉移電壓差V_O2的數位信號計算電池單元211的單元電壓V_CELL。

在操作中，當開關271及開關273導通時，電池單元211被選中。電位轉移電路220消耗第一電流I_cons1及第二電流I_cons2。第一電流I_cons1從電池單元211的正端V₊流出，流經電阻231、開關271、電阻331、電阻333以及放大器341。第二電流I_cons2從電池單元211的負端V_-流出，流經電阻232、開關273，電阻332、電阻334以及放大器342。

控制電路362控制開關392斷開，如此，第一補償電流I_comp1被除能，第二補償電流I_comp2致能。在一個實施例中，第二補償電流I_comp2與電位轉移電路220消耗的第二電流I_cons2基本相等。

放大器341接收預設參考電壓V_REF。在一個實施例中，電阻331與電阻332阻值相同，電阻333與電阻334阻值相同。轉移端V_OUTP及轉移端V_OUTN間的電壓差為：V_OUTP-V_OUTN=K×(V_T1-V_T2) (8)其中，常數K為：K=R₃₃₃/R₃₃₁ (9)R₃₃₃為電阻333的阻值，R₃₃₁為電阻331的阻值。

相應地，電位轉移電路220向類比/數位轉換器352提供第一轉移電壓差V_O1。類比/數位轉換器352將第一轉移電壓差V_O1轉換成第一數位信號D1。

然後，控制電路362控制開關392導通。因此，第一補償電 流I_comp1及第二補償電流I_comp2均被致能。相應地，電位轉移電路220向類比/數位轉換器352提供第二轉移電壓差V_O2。類比/數位轉換器352將第二轉移電壓差V_O2轉換成第二數位信號D2。控制電路362接收第一數位信號D1及第二數位信號D2，並相應計算出電池單元211的單元電壓V_CELL。

圖4所示為根據本發明另一個實施例的測量電池組內電池單元的單元電壓的電池測量電路400的結構示意圖。圖4中編號與圖3中編號相同的電路元件具有相同的功能，在此不再贅述。圖4將結合圖3進行描述。

如圖4所示，電位轉移電路220還包括開關422。透過在測量單元電壓V_CELL的過程中控制開關422，可减小由於電路元件的非理想因素對單元電壓的測量造成的影響。非理想因素，例如，包括開關271及開關273的導通電阻、電阻331及電阻332間的失配、電阻333及電阻334間的失配、以及放大器342的輸入偏移電壓。

更具體而言，控制電路362控制開關422交替導通及斷開。開關422導通時，測量單元240測量開關271、開關273以及電位轉移電路220的非理想因素，並相應得到測量結果V_A。開關422斷開時，電位轉移電路220接收第一端口T1與第二端口T2間的電壓差，測量單元240相應得到測量結果V_B。有利之處在於，透過從測量結果V_B中减去測量結果V_A，可减小非理想因素對單元電壓測量造成的影響。

在操作中，開關271及開關273導通以選中電池單元211。控制電路362控制開關422導通，並控制開關392斷開，此時第一端口T1和第二端口T2短路。因此，第一補償電流I_comp1被除能，第二補償電流I_comp2致能。假設第二補償電流I_comp2與電位轉移電路220消耗的第二電流I_cons2基本相等，開關273上的電壓降可忽略。更進一步地，假設開關271上的電壓降為V_SW1，放大器342的輸入偏移電壓為V_OS1。

根據第一轉移電壓差V_O1及第二轉移電壓差V_O2，控制電路362得到被選電池單元211的單元電壓V_CELL。如圖4所示，開關422置於節點H與節點S之間。開關422若置於第一端口T1與第二端口T2之間(圖4中未示出此連接方式)，也可達到類似的結果。有利之處在於，透過减小 非理想因素對於單元電壓測量的影響，電池測量電路400可更準確地測量單元電壓V_CELL。

圖5所示為圖4中開關422導通及開關392斷開時的等效電路500的結構示意圖。圖5中編號與圖4中編號相同的電路元件具有相同的功能，在此不再贅述。圖5將結合圖4進行描述。類比/數位轉換器352透過測量轉移端V_OUTP及轉移端V_OUTN之間的電壓差(V_OUTP-V_OUTN)得到第三電壓差V_O1A。第三電壓差V_O1A為：V_O1A=m₁×V_SW1+n₁×V_OS1+q₁×△R×V_IN (10)其中，m₁、n₁及q₁為比例係數，△R為比率R₃₃₁/R₃₃₃與比率R₃₃₂/R₃₃₄間的差值，V_IN為電池單元211的正端V₊處的電壓。△R由電阻331和電阻332間的失配及電阻333和電阻334間的失配引起。在一個實施例中，第三電壓差V_O1A指示第一補償電流I_comp1被除能、第二補償電流I_comp2致能時的非理想因素(例如，開關271的導通電阻及放大器342的輸入偏移電壓)。

控制電路362控制開關422及開關392導通時，第一補償電流I_comp1及第二補償電流I_comp2均致能。此時第一端口T1和第二端口T2短路。類似地，假設開關273上的電壓降可忽略，開關271上的電壓降為V_SW2，放大器342的輸入偏移電壓為V_OS2，開關422及開關392均導通時的等效電路與圖5所示電路500相似。在一個實施例中，輸入偏移電壓V_OS1與輸入偏移電壓V_OS2相等。類比/數位轉換器352透過測量轉移端V_OUTP及轉移端V_OUTN之間的電壓差(V_OUTP-V_OUTN)得到第四電壓差V_O2A。第四電壓差V_O2A為：V_O2A=m₂×V_SW2+n₂×V_OS2+q₂×△R×V_IN (12)其中，m₂、n₂及q₂為比例係數。在一個實施例中，第四電壓差V_O2A指示第一補償電流I_comp1及第二補償電流I_comp2均致能時的非理想因素(例如，開關271的導通電阻及放大器342的輸入偏移電壓)。

圖6所示為圖4中開關422及開關392均斷開時的等效電路600的示意圖。圖6中編號與圖4中編號相同的電路元件具有相同的功能，在此不再贅述。圖6將結合圖4進行描述。類比/數位轉換器352透過測量轉移端V_OUTP及轉移端V_OUTN之間的電壓差(V_OUTP-V_OUTN)得到測量結果V_O1B。測量結果V_O1B為： V_O1B=V_O1+m₁×V_SW1+n₁×V_OS1+q₁×△R×V_IN (11)在一個實施例中，測量結果V_O1B指示第一補償電流I_comp1被除能、第二補償電流I_comp2致能時的非理想因素(例如，開關271的導通電阻及放大器342的輸入偏移電壓)及第一轉移電壓差V_O1。相應地，控制電路362透過從測量結果V_O1B中减去第三電壓差V_O1A得到第一轉移電壓差V_O1，進而减小開關271的導通電阻及放大器342的輸入偏移電壓對單元電壓測量造成的影響。

開關422斷開及開關392導通時的等效電路與圖6所示電路600相似。類似地，類比/數位轉換器352透過測量轉移端V_OUTP及轉移端V_OUTN之間的電壓差(V_OUTP-V_OUTN)得到測量結果V_O2B。測量結果V_O2B為：V_O2B=V_O2+m₂×V_SW2+n₂×V_OS2+q₂×△R×V_IN (13)在一個實施例中，測量結果V_O2B指示第一補償電流I_comp1及第二補償電流I_comp2均致能時的非理想因素(例如，開關271的導通電阻及放大器342的輸入偏移電壓)及第二轉移電壓差V_O2。相應地，控制電路362透過從測量結果V_O2B中减去第四電壓差V_O2A得到第二轉移電壓差V_O2，進而减小開關271的導通電阻及放大器342的輸入偏移電壓對單元電壓測量造成的影響。

圖7所示為根據本發明又一個實施例的測量電池組內電池單元的單元電壓的電池測量電路700的結構示意圖。如圖7所示，電位轉移電路220中的放大器341監測第一電流I_cons1。

如圖7所示，電流產生器260根據監測電流I_SEN產生第一補償電流I_comp1及第二補償電流I_comp2。更具體而言，電流產生器260包括由金屬氧化半導體場效應電晶體761~金屬氧化半導體場效應電晶體763構成的電流鏡及由金屬氧化半導體場效應電晶體767~金屬氧化半導體場效應電晶體768構成的電流鏡，分別產生第一補償電流I_comp1及第二補償電流I_comp2。監測電流I_SEN流經金屬氧化半導體場效應電晶體761。因此，流經金屬氧化半導體場效應電晶體767的第一補償電流I_comp1及流經金屬氧化半導體場效應電晶體763的電流I₇₆₃正比於監測電流I_SEN。在一個實施例中，電流I₇₆₃與第一電流I_cons1基本相等。

電流產生器260還包括放大器764、金屬氧化半導體場效應電晶體765及電阻766。在一個實施例中，電阻766的阻值與電阻333及電 阻334的阻值相等。透過結合方程式(8)和方程式(9)，可得流經金屬氧化半導體場效應電晶體765的電流I_CELL為：I_CELL=(V_OUTP-V_OUTN)/R₇₆₆=(V_T1-V_T2)/R₃₃₁ (14)其中，R₇₆₆為電阻766的阻值。

第一電流I_cons1基本上等於(V_T1-V_OUTN)/(R₃₃₁+R₃₃₃)，第二電流I_cons2基本上等於(V_T2-V_OUTP)/(R₃₃₂+R₃₃₄)。則第一電流I_cons1與第二電流I_cons2間的差值為：I_cons1-I_cons2=(V_T1-V_OUTN)/(R₃₃₁+R₃₃₃)-(V_T2-V_OUTP)/(R₃₃₂+R₃₃₄)=[(V_T1-V_T2)+(V_OUTP-V_OUTN)]/(R₃₃₁+R₃₃₃)=(V_T1-V_T2)/R₃₃₁ (15)透過結合方程式(14)及方程式(15)，可得第二電流I_cons2為：I_cons2=I_cons1-I_CELL (16)因此，第二補償電流I_comp2等於I₇₆₃-I_CELL，也即等於I_cons1-I_CELL，也即第二補償電流I_comp2等於第二電流I_cons2。

圖8所示為圖7中的包括金屬氧化半導體場效應電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors，簡稱MOSFET)的放大器341的結構示意圖。圖8將結合圖7進行描述。金屬氧化半導體場效應電晶體如圖8所示，端口V_DD及端口V_SS為放大器341的電源電壓端口，端口V_BP及端口V_BN為偏置電壓端口。金屬氧化半導體場效應電晶體801、金屬氧化半導體場效應電晶體802、金屬氧化半導體場效應電晶體803及金屬氧化半導體場效應電晶體804構成電流鏡。在一個實施例中，流經端口IO的電流正比於流經端口OUT的電流。圖7中的第一電流I_cons1流經電阻333並流進放大器341的端口OUT。相應地，圖7中流進端口IO的監測電流I_SEN監測第一電流I_cons1並正比於第一電流I_cons1。

圖9所示為根據本發明一個實施例的測量電池組內電池單元的單元電壓的電池測量方法流程圖900。圖9將結合圖2~圖8進行描述。

在步驟902中，選中電池單元(例如，電池單元211)。

在步驟904中，測量電路消耗第一電流及第二電流。第一電流從被選電池單元的正端流出，流經第一電阻，流向第一端口。第二電流從被選電池單元的負端流出，流經第二電阻，流向第二端口。例如，測量 電路消耗第一電流I_cons1及第二電流I_cons2。第一電流I_cons1從電池單元211的正端V₊流出，流經電阻231及開關271，流向第一端口T1。第二電流I_cons2從電池單元211的負端V_-流出，流經電阻232及開關273，流向第二端口T2。

在步驟906中，根據第一電流產生第一補償電流，根據第二電流產生第二補償電流。第一補償電流從被選電池單元正端流出，流經第一電阻，流向第一端口。第二補償電流從第二端口流出，流經第二電阻，流向被選電池單元的負端。例如，若選中電池單元211，則根據第一電流I_cons1產生第一補償電流I_comp1。第一補償電流I_comp1從正端V₊流出，流經電阻231及開關271，流向第一端口T1。同時，根據第二電流I_cons2產生第二補償電流I_comp2。第二補償電流I_comp2從第二端口T2流出，流經開關273及電阻232，流向負端V_-。在一個實施例中，第一補償電流I_comp1正比於第一電流I_cons1，第二補償電流I_comp2基本上等於第二電流I_cons2。

在步驟908中，當第一補償電流除能時，測量電路接收第一端口與第二端口間的第一電壓差，當第一補償電流致能時，測量電路接收第一端口與第二端口間的第二電壓差。更具體而言，第一補償電流除能時，第一電阻上產生第一電壓降，第一補償電流致能時，第一電阻上產生第二電壓降。第一電壓差指示被選電池單元的單元電壓與第一電壓降之間的差值。第二電壓差指示被選電池單元的單元電壓與第二電壓降之間的差值。測量電路還提供指示第一電壓差的第一轉移電壓差及指示第二電壓差的第二轉移電壓差。

例如，第一補償電流I_comp1除能時，電阻231上產生第一電壓降V_DROP1。測量電路接收第一端口T1與第二端口T2間的第一電壓差V_DIFF1。第一電壓差V_DIFF1指示電池單元211的單元電壓V_CELL與第一電壓降V_DROP1間的差值。相應地，測量電路提供轉移端V_OUTP與轉移端V_OUTN間的第一轉移電壓差V_O1。第一轉移電壓差V_O1指示第一電壓差V_DIFF1。第一補償電流I_comp1致能時，電阻231上產生第二電壓降V_DROP2。測量電路接收第一端口T1與第二端口T2間的第二電壓差V_DIFF2。第二電壓差V_DIFF2指示單元電壓V_CELL與第二電壓降V_DROP2間的差值。相應地，測量電路提供轉移端V_OUTP與轉移端V_OUTN間的第二轉移電壓差V_O2。第二轉移電壓差V_O2指示第二電壓差V_DIFF2。

在步驟910中，測量電路根據第一電壓差及第二電壓差計算被選電池單元的單元電壓。更具體而言，測量電路計算出正比於第一轉移電壓差的第三電壓，並從第三電壓中减去第二轉移電壓差。例如，測量電路計算出正比於第一轉移電壓差V_O1的第三電壓V_O3。透過從第三電壓V_O3中减去第二轉移電壓差V_O2，可得到被選電池單元的單元電壓V_CELL。也就是說，測量電路根據第二電壓降V_DROP2與第一電壓降V_DROP1之間的比例係數計算出被選電池單元的單元電壓V_CELL。

圖10所示為根據本發明再一個實施例的測量電池組內電池單元的單元電壓的電池測量電路1000的結構方塊示意圖。圖10中與圖2中標號相同的元件有相同或相似的功能。

電池測量電路1000包括電池組210、電阻組230、電容組280、開關組270、電流產生器1060及測量電路。測量電路包括電位轉移電路220和測量單元1040。電池測量電路1000還包括雙接面電晶體101及雙接面電晶體102。電池單元211被選中時，雙接面電晶體101及雙接面電晶體102可减小電流I_cons10及電流I_cons20對單元電壓測量的影響。電阻103及電阻104用於在雙接面電晶體101及雙接面電晶體102的基極與射級之間產生偏置電壓。更具體而言，電池單元211被選中時，假設流經電阻103及電阻104的電流可忽略，電流I_cons10及電流I_cons20為雙接面電晶體101及雙接面電晶體102的基極電流，流進電位轉移電路220的電流為雙接面電晶體101及雙接面電晶體102的射極電流。對雙接面電晶體而言，基極電流小於射級電流。因此，電流I_cons10及電流I_cons20小於流進電位轉移電路220的電流。在一個實施例中，可忽略電流I_cons10及電流I_cons20，因此，電阻231上的電壓降及電阻232上的電壓降也可忽略。電位轉移電路220接收第一端口T1與第二端口T2間的電壓差，並提供正比於被選電池單元211的單元電壓的轉移電壓差。測量單元1040測量電位轉移電路220產生的轉移電壓差。如此，電池測量電路1000得到電池單元211的單元電壓V_CELL。電池測量電路1000測量電池單元212及電池單元213的單元電壓的方式與圖2中的電池測量電路200測量電池單元212及電池單元213的單元電壓的方式相似。也就是說，與圖2中的電流產生器260相似，測量電池單元212及電池單元213的單元 電壓時，電流產生器1060產生補償電流。但測量電池單元211的單元電壓時，由於電位轉移電路220消耗的電流可忽略，電流產生器1060不產生第一補償電流I_comp1及第二補償電流I_comp2。

上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離後附申請專利範圍所界定的本發明精神和保護範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本技術領域中具有通常知識者應該理解，本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元素、元件及其它方面有所變化。因此，在此披露之實施例僅用於說明而非限制，本發明之範圍由後附申請專利範圍及其合法均等物界定，而不限於先前之描述。

200‧‧‧電池測量電路

210‧‧‧電池組

211~213‧‧‧電池單元

220‧‧‧電位轉移電路

230‧‧‧電阻組

231~234‧‧‧電阻

240‧‧‧測量單元

260‧‧‧電流產生器

270‧‧‧開關組

271~276‧‧‧開關

280‧‧‧電容組

282、284、286‧‧‧電容

Claims (17)

1. 一種電池測量電路，包括：一測量電路，包括：一第一端口，透過一第一電阻耦接一電池單元的一正端；以及一第二端口，透過一第二電阻耦接該電池單元的一負端，其中，該測量電路消耗一第一電流及一第二電流，該第一電流從該正端流出，流經該第一電阻，流向該第一端口，該第二電流從該負端流出，流經該第二電阻，流向該第二端口；以及一電流產生器，耦接該電池單元，根據該第一電流產生一第一補償電流，該第一補償電流從該正端流出，流經該第一電阻，流向該第一端口，其中，該第一補償電流除能時，該測量電路接收該第一端口與該第二端口間的一第一電壓差；該第一補償電流致能時，該測量電路接收該第一端口與該第二端口間的一第二電壓差；該測量電路根據該第一電壓差及該第二電壓差計算該電池單元的一單元電壓，其中，該第一補償電流除能時，該第一電阻上產生一第一電壓降，該第一補償電流致能時，該第一電阻上產生一第二電壓降，該測量電路根據該第二電壓降與該第一電壓降的一比例計算該單元電壓。
2. 如申請專利範圍第1項之電池測量電路，其中，該第一補償電流與該第一電流成正比。
3. 如申請專利範圍第1項之電池測量電路，其中，該測量電路還包括一電位轉移電路，若該第一補償電流除能，該電位轉移電路提供指示該第一電壓差的一第一轉移電壓差；若該第一補償電流致能，該電位轉移電路提供指示該第二電壓差的一第二轉移電壓差。
4. 如申請專利範圍第3項之電池測量電路，其中，該測量電路計算出正比於該第一轉移電壓差的一第三電壓，並從該第三電壓中减去該第二轉移電壓差，以計算出該單元電壓。
5. 如申請專利範圍第3項之電池測量電路，其中，該電位轉移電路包括一放大器，該放大器根據該第一電流產生一監測電流，並接收一預設參考電壓，該電流產生器根據該監測電流產生該第一補償電流。
6. 如申請專利範圍第1項之電池測量電路，其中，該第一端口與該第二端口短路且該第一補償電流除能時，該測量電路測量一第三電壓差；該第一端口與該第二端口短路且該第一補償電流致能時，該測量電路測量一第四電壓差，該測量電路根據該第三電壓差及該第四電壓差計算該單元電壓。
7. 如申請專利範圍第1項之電池測量電路，其中，該電流產生器根據該第二電流產生一第二補償電流，該第二補償電流從該第二端口流出，流經該第二電阻，流向該負端。
8. 如申請專利範圍第1項之電池測量電路，其中，該測量電路還包括一類比/數位轉換器，該類比/數位轉換器將指示該第一電壓差及該第二電壓差的一信號轉換成一數位信號，該測量電路根據該數位信號計算該單元電壓。
9. 一種電池測量系統，包括：多個電池單元； 多個電阻，耦接該多個電池單元；一測量電路，包括：一第一端口，透過該多個電阻中的一第一電阻耦接該多個電池單元中的一第一電池單元的一正端；以及一第二端口，透過該多個電阻中的一第二電阻耦接該第一電池單元的一負端，其中，該測量電路消耗一第一電流及一第二電流，該第一電流從該正端流出，流經該第一電阻，流向該第一端口，該第二電流從該負端流出，流經該第二電阻，流向該第二端口；以及一電流產生器，耦接該多個電池單元，根據該第一電流產生一第一補償電流；該第一補償電流從該正端流出，流經該第一電阻，流向該第一端口；其中，該第一補償電流除能時，該第一電阻上產生一第一電壓降，該第一補償電流致能時，該第一電阻上產生一第二電壓降，該測量電路根據該第一電壓降及該第二電壓降計算該第一電池單元的一單元電壓，其中，該測量電路接收表示該單元電壓與該第一電壓降之間的一差值的一第一電壓差，接收表示該單元電壓與該第二電壓降之間的差值的一第二電壓差，該測量電路根據該第一電壓差及該第二電壓差計算該單元電壓。
10. 如申請專利範圍第9項之電池測量系統，其中，該第一補償電流與該第一電流成正比。
11. 如申請專利範圍第9項之電池測量系統，其中，該測量電路還包括一電位轉移電路，若該第一補償電流除能，該電位轉 移電路提供指示該第一電壓差的一第一轉移電壓差；若該第一補償電流致能，該電位轉移電路提供指示該第二電壓差的一第二轉移電壓差。
12. 如申請專利範圍第11項之電池測量系統，其中，該測量電路計算出正比於該第一轉移電壓差的一第三電壓，並從該第三電壓中减去該第二轉移電壓差，以計算出該單元電壓。
13. 如申請專利範圍第9項之電池測量系統，其中，該電流產生器根據該第二電流產生一第二補償電流，該第二補償電流從該第二端口流出，流經該第二電阻，流向該負端。
14. 一種電池測量方法，包括：消耗一第一電流及一第二電流，其中，該第一電流從一電池單元的一正端流出，流經一第一電阻，流向一第一端口，該第二電流從該電池單元的一負端流出，流經一第二電阻，流向一第二端口；根據該第一電流產生一第一補償電流，該第一補償電流從該正端流出，流經該第一電阻，流向該第一端口；該第一補償電流除能時，接收該第一端口與該第二端口間的一第一電壓差；該第一補償電流致能時，接收該第一端口與該第二端口間的一第二電壓差；以及根據該第一電壓差及該第二電壓差計算一單元電壓，其中，該第一補償電流除能時，該第一電阻上產生一第一電壓降；該第一償電流致能時，該第一電阻上產生一第二電壓降，該電池測量方法還包括根據該第二電壓降與該第一電壓降的一比例計算該單元電壓。
15. 如申請專利範圍第14項之電池測量方法，其中，該第一電壓差指示該單元電壓與該第一電壓降之間的一第一差值，該 第二電壓差指示該單元電壓與該第二電壓降之間的一第二差值。
16. 如申請專利範圍第14項之電池測量方法，其中，在接收該第一電壓差和該第二電壓差的步驟之後，在根據該第一電壓差及該第二電壓差計算該單元電壓的步驟之前，該電池測量方法還包括：提供指示該第一電壓差的一第一轉移電壓差及提供指示該第二電壓差的一第二轉移電壓差。
17. 如申請專利範圍第16項之電池測量方法，其中，在提供指示該第一電壓差的該第一轉移電壓差及提供指示該第二電壓差的該第二轉移電壓差的步驟之後，該電池測量方法還包括：計算出正比於該第一轉移電壓差的一第三電壓；以及從該第三電壓中减去該第二轉移電壓差。