电池检测装置、检测方法及电池管理系统及器件

技术领域

本公开涉及一种电池检测装置、检测方法及电池管理系统及器件。

背景技术

目前可充电电池被广泛地使用，但是在电池的充放电过程中，电池将会老化，电池的老化可能会产生安全因素。例如在充放电的过程中，电池可以会发生形变，并且形变到一定程度，电池发生爆炸等事故。

为了安全起见，需要对电池的形变进行检测，现有技术中的形变检测方式可能不够准确并且成本过高等。

因此为了防止安全事故的发生，需要有效且准确地对电池形变进行检测。

发明内容

为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种电池检测装置、检测方法及电池管理系统及器件。

根据本公开的一个方面，提供了一种电池检测装置，包括：

感应部件，所述感应部件设置在电池的外表面或内表面、或者电池包的外表面或内表面，以便在所述电池或电池包发生形状变化的情况下，所述感应部件的形状进行相应的变化，从而使得所述感应部件能够体现所述电池或电池包的形状变化；

采集单元，所述采集单元与所述感应部件电连接，以便当所述感应部件的形状发生变化时，所述采集单元采集因所述感应部件的形状变化而引起的变化的电信号；以及

处理单元，所述处理单元根据所述采集单元的采集的变化电信号，从而根据所述变化电信号来判断所述电池或电池包的形状变化。

根据本公开的至少一个实施方式，所述感应部件包括沿着所述电池的外表面或内表面、或者电池包的外表面或内表面设置的一个或多个感应部件。

根据本公开的至少一个实施方式，当所述感应部件的形状发生变化时，所述感应部件的电阻值发生相应的变化，通过发生变化的电阻值来得到所述变化电信号。

根据本公开的至少一个实施方式，当所述电池或电池包的形状变化值大于等于变化阈值时，所述感应部件能够分开，当所述电池或电池包的形状变化值小于变化阈值时，所述感应部件处于接续状态，

所述电池检测装置通过所述感应部件的分开状态和接续状态来判断所述电池或电池包的形状变化。

根据本公开的至少一个实施方式，每个感应部件一体形成并且形成接续状态，或者，

每个感应部件包括两部分，两部分感应部件的端部相互接触或者相对叠合，以便形成接触状态。

根据本公开的至少一个实施方式，当所述感应部件分开为两部分时，通过采集两部分感应部件之间的感应电容来对所述电池或电池包的第一方向的形状变化进行检测。

根据本公开的至少一个实施方式，在所述感应部件为多个感应部件的情况下，当至少一个感应部件分开的情况下，通过测量断开的两部分感应部件之间的感应电容来检测所述电池或电池包的第一方向的形状变化，通过测量该个感应部件与相邻感应部件之间的感应电容来检测所述电池或电池包的第二方向的形状变化，其中所述第一方向与所述第二方向大致垂直。

根据本公开的至少一个实施方式，所述感应部件设置有易断位置，以便当所述电池或电池包的形状变化值大于等于变化阈值时，所述感应部件在所述易断位置将分开为两部分。

根据本公开的至少一个实施方式，所述感应部件设置在薄膜上，并且所述薄膜贴附在所述在电池的外表面或内表面、或者电池包的外表面或内表面。

根据本公开的至少一个实施方式，在所述感应部件的数量为多个的情况下，所述感应部件之间设置有屏蔽部件，以防止相邻的感应部件之间形成电容效应。

根据本公开的至少一个实施方式，在所述感应部件的数量为多个的情况下，在一个或多个感应部件分开的情况下，将一个或多个感应部件的相邻感应部件接地，并且通过检测该一个或多个感应部件的两部分感应部件之间所产生的电容来检测所述电池或电池包的形状变化。

根据本公开的至少一个实施方式，所述电池检测装置还包括驱动单元，所述驱动单元向所述感应部件提供驱动信号，以便所述采集单元采集所述感应部件基于该驱动信号而产生的电信号。

根据本公开的至少一个实施方式，所述电池检测装置还包括：

模数转换单元，所述模数转换单元接收来自所述采集单元的电信号并且将所述电信号转换为数字信号；以及

滤波单元，所述滤波单元用于对所述数字信号进行滤波，其中所述滤波单元包括低通滤波器和/或非线性滤波器，滤波后的信号传送至所述处理单元。

根据本公开的至少一个实施方式，所述电池检测装置还包括：

阈值更新单元，所述阈值更新单元接收所述处理单元得到的所述电池或电池包的形状变化量，并且基于所述形状变化量来对电池检测过程中所使用的阈值进行更新；和/或

参数调整单元，所述参数调整单元接收所述处理单元得到的所述电池或电池包的形状变化量，并且基于所述形状变化量来对电池检测过程中所使用的参数进行调整，从而调整充电电流参数、放电电流参数、温度参数、电量计算参数、电池模型参数中的至少一个。

根据本公开的至少一个实施方式，所述电池检测装置还包括：

电量计算单元，所述电量计算单元能够根据所述参数调整单元调整后的参数来计算电池的电量；和/或

保护单元，所述保护单元基于所述形状变化量来调整充电电流和/ 或放电电流。

根据本公开的另一方面，一种如上任一项所述的检测方法，包括：

采集所述感应部件的电信号；以及

基于所述感应部件的电信号的变化来检测所述电池或电池包的形状变化。

根据本公开的至少一个实施方式，所述电信号的变化是通过感应部件的电阻值的变化所引起的，在所述电池或电池包的形状变化的情况下，所述感应部件的电阻值发生相应的变化。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括判断所述感应部件是否分开，在所述感应部件分开的情况下，则切换至电容检测模式，在所述电容检测模式中，通过检测分开为两部分的感应器件之间的感应电容来进一步检测所述电池或电池包的形状变化，或者

无论所述感应部件是否断开，周期切换至电容检测模式。

根据本公开的至少一个实施方式，在所述电容检测模式中，通过检测分开为两部分的感应器件之间的感应电容来检测电池或电池包的在第一方向的形状变化，通过检测相邻的感应器件之间的感应电容来检测电池或电池包的在第二方向的形状变化，所述第一方向和第二方向大致垂直。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括将采集的所述感应部件的电信号进行模数转换，并且将模数转换后的数字信号进行滤波，以便根据滤波后的信号来得到所述电池或电池包的形状变化量。

根据本公开的至少一个实施方式，根据所述形状变化量来更新电池检测过程中所使用的阈值、和/或根据所述形状变化量来调整电池检测过程中所使用的参数。

根据本公开的再一方面，一种电池管理系统，包括：如上任一项所述的电池检测装置，所述电池检测装置用于检测所述电池或电池包的形状变化。

根据本公开的再一方面，一种电池管理器件，所述电池管理器件集成有如上任一项所述的装置中除感应部件之外的其他单元。

附图说明

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。

图1示出了根据本公开的一个实施方式的电池检测装置的示意图。

图2示出了根据本公开的一个实施方式的电池检测装置的示意图。

图3示出了根据本公开的一个实施方式的电池检测装置的示意图。

图4示出了根据本公开的一个实施方式的电池检测装置的示意图。

图5示出了根据本公开的一个实施方式的感应部件的示意图。

图6示出了根据本公开的一个实施方式的感应部件的示意图。

图7示出了根据本公开的一个实施方式的感应部件的示意图。

图8示出了根据本公开的一个实施方式的感应部件的示意图。

图9示出了根据本公开的一个实施方式的电池检测装置的示意图。

图10示出了根据本公开的一个实施方式的电池检测方法的流程图。

图11示出了根据本公开的一个实施方式的电池检测方法的流程图。

图12示出了根据本公开的一个实施方式的模数转换装置的示意图。

图13示出了根据本公开的一个实施方式的第一级积分单元的电路图。

图14示出了根据本公开的一个实施方式的第二级积分单元的电路图。

图15示出了根据本公开的一个实施方式的运算放大器的电路图。

图16示出了根据本公开的一个实施方式的量化单元的电路图。

图17示出了根据本公开的一个实施方式的时钟生成单元的电路图。

图18示出了根据本公开的一个实施方式的斩波电路的电路图。

图19示出了根据本公开的一个实施方式的低通滤波单元的电路图。

图20示出了根据本公开的一个实施方式的电池管理系统的示意图。

具体实施方式

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。

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。

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。

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。

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。

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，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。

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。

根据本公开的一个实施方式，提供了一种电池检测装置。本公开的电池可以为可充电电池，例如锂离子电池等。

图1至图4中示出了根据本公开的实施例的电池检测装置的几种形式，需要说明的是，本公开的思路并不限于图中所示的几种形式，其他合适的形式也可以用于本公开中，例如，感应部件100为弯曲形状或其他合适形状等。例如在图1中示出了感应部件100为带状或条状的形式，在图2中示出了感应部件100整体为带状或条状，并且还设置有缺口以作为易断位置100。在图3中示出了感应部件100为弯曲的条状位置，在图4中示出了感应部件100可以为其他形状。在本公开中，感应部件100可以沿着电池的一个方向进行设置，其也可以沿着电池的两个方向进行设置，例如该两个方向可以呈任意角度，例如90度等。例如也可以设置网状的感应部件100等。

如图1至图4所示，电池检测装置10可以包括感应部件100、采集单元和处理单元等。

感应部件100，感应部件100设置在电池的外表面或内表面、或者电池包的外表面或内表面，以便在电池或电池包20发生形状变化的情况下，感应部件100的形状进行相应的变化，从而使得感应部件100 能够体现电池或电池包的形状变化。

电池或者电池包的外包装可以为柔性包装，并且能够随着电池本身的形变而发生变形。

采集单元与感应部件100电连接，以便当感应部件100的形状发生变化时，采集单元采集因感应部件100的形状变化而引起的变化的电信号。

处理单元根据采集单元的采集的变化电信号，从而根据变化电信号来判断电池或电池包的形状变化。

在本公开的优选实施例中，感应部件100包括沿着电池的外表面或内表面、或者电池包的外表面或内表面设置的一个或多个感应部件 100。例如在图1至图4中示出了仅设置一个的情况，而在图5至图6 中则示出了设置多个的情况(在本公开中，多个为两个以上)。

图5和图6示出了两种形状的感应部件，对于其他形状的感应部件也可以设置多个。如图5至图6所示，多个感应部件可以沿着第一方向平行延伸。另外，在本公开中，多个感应部件的延伸方向也可以是不相同的，并且也可以是相交的。

通过本公开的实施方式，当感应部件100的形状发生变化时，感应部件100的电阻值发生相应的变化，通过发生变化的电阻值来得到变化电信号。当电池或电池包的形状变化值大于等于变化阈值时，感应部件100能够分开，当电池或电池包的形状变化值小于变化阈值时，感应部件100处于接续状态，电池检测装置通过感应部件100的分开状态和接续状态来判断电池或电池包的形状变化。

每个感应部件100一体形成并且形成接续状态，或者，每个感应部件100包括两部分，两部分感应部件100的端部相互接触或者相对叠合，以便形成接触状态。

也就是说在本公开中，感应部件随着电池或电池包的形变的发生可以处于两种状态，第一种状态为接续状态，第二种状态为分开状态。在接续状态下可以采用电阻测量模式，在分开状态下可以采用电容测量模数。这样可以避免，在使用电阻测量模式的情况下，当感应部件处于分开状态时，由于对于某个感应部件而言，其已经断开，因此其将不能再通过电阻测量模式来进行测量，这样其不会对电池形变进行持续性的监测。

根据本公开的思路，可以对电池的形变进行持续性的监测，从而可以更大限度地保持电池的安全性等。

在电阻测量模式的情况下，当形变发生时，感应部件的电阻值将会发生相应的变化，可以向感应部件施加固定电压，通过电阻的变化而引起电流变化，通过检测电流的变化来反映电池的形变。

在电容测量模式中，当感应部件100分开为两部分时，通过采集两部分感应部件100之间的感应电容来对电池或电池包的第一方向的形状变化进行检测。在感应部件100为多个感应部件100的情况下，当至少一个感应部件100分开的情况下，通过测量断开的两部分感应部件100之间的感应电容来检测电池或电池包的第一方向的形状变化，通过测量该个感应部件100与相邻感应部件100之间的感应电容来检测电池或电池包的第二方向的形状变化，其中第一方向与第二方向大致垂直。感应部件100设置有易断位置，以便当电池或电池包的形状变化值大于等于变化阈值时，感应部件100在易断位置将分开为两部分。

在感应部件100的数量为多个的情况下，在一个或多个感应部件 100分开的情况下，将一个或多个感应部件100的相邻感应部件100 接地，并且通过检测该一个或多个感应部件100的两部分感应部件100 之间所产生的电容来检测电池或电池包的形状变化。

在电容测量模式中，断开为两部分的感应部件之间将会产生电容，因此测量该感应电容可以测量电池在第一方向(例如图中上下方向) 中的形变，并且随着形变的加大，该感应电容将会发生相应的变化，通过测量变化的感应电容从而可以得到电池的形变量。

此外，还可以在通过测量相邻感应部件之间的感应电容来测量电池在第二方向的形变，第二方向例如可以为左右方向。例如可以通过测量在图7中标示为100的第一部分感应部件与左侧和/或右侧的感应部件之间的电容来测量左右方向的形变，也可以与对角线位置出的部分感应部件之间的电容来测量相应的形变等。

感应部件100设置在薄膜上，并且薄膜贴附在在电池的外表面或内表面、或者电池包的外表面或内表面。其中，该薄膜例如可以设置多个感应部件，并且通过该薄膜粘贴来实现感应部件的设置。该薄膜可以是柔性的，并且具有一定刚性的感应部件可以贴附在该薄膜上。其中感应部件可以由合适材料制成，例如铝、铜、银等各种合适的金属材料、导电复合材料、导电陶瓷等等。

在一种实施例中，在感应部件100的数量为多个的情况下，感应部件100之间设置有屏蔽部件120，以防止相邻的感应部件100之间形成电容效应。此外，也可以不设置屏蔽部件，而在在电容测量模式的情况下，将相邻的感应部件接地。

根据本公开的进一步方式，例如图9所示，电池检测装置还包括驱动单元，驱动单元向感应部件100提供驱动信号，以便采集单元采集感应部件100基于该驱动信号而产生的电信号。

电池检测装置还包括：模数转换单元，模数转换单元接收来自采集单元的电信号并且将电信号转换为数字信号；以及滤波单元，滤波单元用于对数字信号进行滤波，其中滤波单元包括低通滤波器和/或非线性滤波器，滤波后的信号传送至处理单元。

电池检测装置还包括：阈值更新单元，阈值更新单元接收处理单元得到的电池或电池包的形状变化量，并且基于形状变化量来对电池检测过程中所使用的阈值进行更新；和/或参数调整单元，参数调整单元接收处理单元得到的电池或电池包的形状变化量，并且基于形状变化量来对电池检测过程中所使用的参数进行调整，从而调整充电电流参数、放电电流参数、温度参数、电量计算参数、电池模型参数中的至少一个。

电量计算单元可以根据调整后的参数来进行电量计算，例如可以通过电池模型等参数的改变来对电量进行计算。电池保护单元可以根据检测的形状变化量来控制充电电流、放电电流、电压等各种控制量，从而保证电池安全。

此外，在多个感应部件的情况下，可以采用切换单元，切换单元可以包括开关元件，通过切换单元来对多个感应部件进行选择，以便进行驱动和采集等。

根据本公开的实施方式，还提供了一种电池管理器件，如图9的虚线框所示，除了感应部件之外，其他单元均可以集成到电池管理器件中。

根据本公开的一个实施方式，还提供了一种上述电池检测装置的检测方法。

图10示出了根据本公开的一个实施例的检测方法S100的流程图。如图10所示，在步骤S102中采集感应部件100的电信号，在步骤S104 中，基于感应部件100的电信号的变化来检测电池或电池包的形状变化。其中，在步骤S102中，电信号的变化是通过感应部件100的电阻值的变化所引起的，在电池或电池包的形状变化的情况下，感应部件 100的电阻值发生相应的变化。

图11提供了根据本公开的另一实施例的检测方法S200的流程图。如图11所示，在步骤S202中采集感应部件100的电信号，在步骤S204 中，基于感应部件100的电信号的变化来检测电池或电池包的形状变化。其中，在步骤S202中，电信号的变化是通过感应部件100的电阻值的变化所引起的，在电池或电池包的形状变化的情况下，感应部件 100的电阻值发生相应的变化。

该检测方法S200还包括步骤S206，判断感应部件100是否分开，在感应部件100分开的情况下，则切换至电容检测模式S208，在电容检测模式中，在步骤S210中，通过检测分开为两部分的感应器件之间的感应电容来进一步检测电池或电池包的形状变化。

此外，该方法还可以包括步骤S210，在步骤S210中，在感应部件100没有分为两部分的情况下，可以周期性地对相邻的感应部件之间的感应电容进行测试，从而避免电池已经发生形变，但是感应部件缺没有断开的情况。这样，可以通过周期性的对感应部件的感应电容进行检测，从而防止这种情况的发生。相应地，可以包括周期切换模块，该周期切换模块可以执行上述操作，并且在对感应电容检测完成之后，如果确认正常，则继续通过电阻方式进行检测。如果不正常，则进行报警或者切换至电容检测模式。

在电容检测模式中，通过检测分开为两部分的感应器件之间的感应电容来检测电池或电池包的在第一方向的形状变化，通过检测相邻的感应器件之间的感应电容来检测电池或电池包的在第二方向的形状变化，第一方向和第二方向大致垂直。

在上述两个方法实施例中，还可以包括将采集的感应部件100的电信号进行模数转换，并且将模数转换后的数字信号进行滤波，以便根据滤波后的信号来得到电池或电池包的形状变化量。

根据形状变化量来更新电池检测过程中所使用的阈值、和/或根据形状变化量来调整电池检测过程中所使用的参数。例如可以调整电池模型的参数等。此外，还可以根据调整的参数来调整电池的充放电电流，充放电过压等。在发生安全阈值的情况下，也可以向外输出报警信号等。

在本公开的实施方式中，采用模数转换单元对检测到的形变信号进行模数转换。但是在模拟转换单元的输出中通常存在很大的干扰。因此在本公开中还提供了一种新颖的模数转换单元及相应的滤波单元。

图12示出了根据本公开的模数转换单元200、和由低通滤波单元300 和随机跳动滤波单元500形成的滤波单元。

模数转换单元200可以包括第一积分单元310、第二积分单元320和量化单元230。

第一积分单元310用于接收模拟输入信号，并且对该模拟输入信号进行调制转换以生成第一积分信号。

第二积分单元320接收第一积分信号并且对第一积分信号进行调制转换以生成第二积分信号。

量化单元230用于比较第二积分信号及基准信号，并且基于第二积分信号及基准信号来生成带有模拟输入信号信息的数字码流。

低通滤波单元300可以用于对量化单元230输出的数字码流中的带外噪声进行整形滤波。

随机跳动滤波单元500对低通滤波单元300的整形滤波后信号进行滤波处理，以消除整形滤波后信号中所存在的随机跳动数据，并且生成与模拟输入信号相对应的数字输出信号。

第一积分单元310可以采用开关电容积分器的形式，根据本公开的优选示例，提供了如图13所示的开关电容积分器，其中根据该新颖的开关电容积分器具有时间常数精度高、温度特性良好并且易于时钟控制等优点。

如图13所示，第一积分单元310可以由开关、电容及运算放大器构成。

其中第一开关S1-1的一端连接第一模拟输入信号端Vip，另一端连接第一采样电容C1的一端，第一采样电容C1的另一端经由第二开关S6-1 连接第一运算放大器OP1的正输入端，第三开关S2-1的一端连接第一模拟信号输入端，另一端连接第二采样电容C2的一端，第二采样电容C2 的另一端经由第四开关S6-2连接第一运算放大器OP1的负输入端，第五开关S1-2的一端连接第二模拟输入信号端Vin，另一端连接第二采样电容C2的一端，第二采样电容C2的另一端经由第四开关S6-2连接第一运算放大器OP1的负输入端，第七开关S2-2的另一端连接第二模拟输入信号端Vin，另一端连接第一采样电容C1的一端。

第一开关S11的另一端经由第七开关S3-1连接至正参考电压端Vr+，并且经由第八开关S4-1连接至负参考电压端Vr-。

第五开关S1-2的另一端经由第九开关S3-2连接至正参考电压端 Vr+，并且经由第十开关S4-2连接至负参考电压端Vr-。

第一采样电容C1和第二开关S6-1的连接节点经由第十一开关连接至调节电压Vcmi，并且第二采样电容C2和第四开关S6-2的连接节点经由第十二开关连接至调节电压Vcmi(调节电压可以根据实际情况进行确定)。

此外，第一运算放大器OP1的负输出端经由第一积分电容C3连接至正输入端，并且第一运算放大器OP1的正输出端经由第二积分电容C4 连接至负输入端。

通过该第一积分单元310，在开关控制信号的第一相位时，通过开关的导通与断开控制，第一积分单元310中的积分电容采样模拟输入信号，在开关控制信号的第二相位时，通过开关的导通与断开控制，第一积分单元310中积分电容的信号被传送至积分电容，这样周期地进行工作。

优选地，第一采样电容和第二采样电容对称并且电容值相等，第一积分电容和第二积分电容对称并且电容值相等。通过该结构，可以采用更小的采样电容，并且稳定性更好。这是因为在图13所示的结构中采用了对寄生不敏感的结构，所以对于一些物理寄生及一些非理想因素也能实现更好的适应能力，同时也相应地采用更小的电容。

图14示出了根据本公开的一个实施例的第二积分单元320的具体电路图。其中根据该新颖的开关电容积分器具有时间常数精度高、温度特性良好并且易于时钟控制等优点。

第十三开关W1-1的一端连接第一运算放大器OP1的正输出端V1+，另一端连接第三采样电容C5的一端，第三采样电容C5的另一端经由第十四开关W3-1连接至第二运算放大器OP2的正输入端，第十三开关 W1-1的另一端经由第十五开关W2-1连接外部电压Vcm，第三采样电容 C5的另一端经由第十六开关W4-1连接至调整电压Vcmi。第十七开关 W1-2的一端连接第一运算放大器OP1的负输出端V1-，另一端连接第四采样电容C6的一端，第四采样电容C6的另一端经由第十八开关W3-2 连接至第二运算放大器OP2的负输入端，第十七开关W1-2的另一端经由第十九开关W2-2连接外部电压Vcm，第四采样电容C6的另一端经由第二十开关W4-2连接至调整电压Vcmi。

此外，第二运算放大器OP2的负输出端V2-经由第三积分电容C7连接至正输入端，并且第二运算放大器OP2的正输出端V2+经由第四积分电容C8连接至负输入端。

为了实现精确的测量需求，根据本公开的优选实施方式，本公开中还提供了一种增益增强型的运算放大器结构，其中该运算放大器结构可以作为上面描述的第一运算放大器结构和第二运算放大器结构。

图15示出了根据本公开的运算放大器结构的示意图。

该运算放大器的结构为：

第一PMOS晶体管M0的源极连接系统电压，第一PMOS晶体管 M0的栅极连接控制电压以控制其的导通与关断，第一PMOS晶体管的漏极连接第二PMOS晶体管M1的源极及第三PMOS晶体管M2的源极，第二PMOS晶体管M1的栅极及第三PMOS晶体管M2的栅极分别连接正输入端和负输入端，第二PMOS晶体管M1的漏极及第三PMOS晶体管M2的漏极分别连接第一放大器An的负输入端和正输入端，并且第一放大器An的负输入端和正输入端分别通过第一NMOS晶体管M4和第二NMOS晶体管M3接地，并且第一NMOS晶体管M4和第二NMOS 晶体管M3栅极连接。

第一放大器An的负输出端和正输出端分别连接至第三NMOS晶体管的M5和第四NMOS晶体管M6的栅极，第三NMOS晶体管的M5和第四NMOS晶体管M6的源极分别连接第一放大器An的正输入端和负输入端。第三NMOS晶体管的M5和第四NMOS晶体管M6的漏极作为运算放大器的输出端。

第四PMOS晶体管M9和第五PMOS晶体管M10的源极连接系统电压，第四PMOS晶体管M9和第五PMOS晶体管M10的栅极连接，第四 PMOS晶体管M9和第五PMOS晶体管M10的漏极分别连接第二放大器 Ap的负输入端和正输入端并且分别连接第六PMOS晶体管M7和第七PMOS晶体管M8的源极，第六PMOS晶体管M7和第七PMOS晶体管 M8的栅极分别连接第二放大器Ap的正输出端和负输出端并且分别连接第三NMOS晶体管的M5和第四NMOS晶体管M6的漏极。

图16中提供了根据本公开的量化单元的电路图，在该量化器中，可以包括预放大电路及锁存器，其中预放大电路将输入信号(第二积分单元的输出信号)放大到预定程度(预定增益)，并且锁存器对放大后的信号进行锁存。并且如图16所示的电路结构中输出端Q和QB作为量化器的输出端。

对于如图13所示的第一积分单元和如图14所示的第二积分单元中的开关控制可以采用如图17所示的时钟产生电路所产生的时钟信号进行控制。

通过图17所述的时钟产生电路可以生成三个两相不交叠时钟(clk1、 clk2；clk1’、clk2’；clk1”、clk2”)，这样可以保证模数转换装置时序的正确性。通过这些交叠信号例如可以对图13和图14所示的开关进行控制。这样可以让电路在不同的控制信号下交替工作。

此外，根据本公开的优选实施方式，可以在模数转换单元200中设置有斩波电路。图18示出了斩波电路的电路图。

其中该斩波电路可以设置在如图13所示的运算放大器与积分电容之间。可以通过选择或关闭斩波电路来消除运算放大器的失调电压。通过本公开的斩波电路，可以实现较低的失调电压。具体地，斩波电路可以将失调电压调制到高频，然后进行滤除。而原始信号依然保持在原有的状态，不会受到影响。

斩波电路主要由两个开关组成，由一定的时序进行控制。在第一个相位，INP与OUTP相连接，INN与OUTN相连接。而在第二个相位， INP与OUTN相连接，INN与OUTP相连接。这样的方式实现了两次调制，失调电压被调制到了时钟相位频率的位置。而原始信号也同样经历了调制，但第二次调制将其又调制回了原来的位置，不会受到影响。

低通滤波单元300用于对所述量化单元输出的数字码流中的带外噪声进行整形滤波。

图19给出了根据本公开的一个实施方式的低通滤波单元300的示意图。

如图19所示，该低通滤波单元300可以包括两级级联的数字滤波器，第一级数字滤波器310和第二级数字滤波器320。其中采用的数字滤波器可以为FIR低通数字滤波器。

其中第一级数字滤波器310和第二级数字滤波器320的结构可以相同。

第一级数字滤波器310可以仅包括第一级加法器311和第一级寄存器312，而且在第一级数字滤波器310中不需要乘法单元。

第一级加法器311接收量化器230的输出Q，并且第一级加法器 311连接第一级寄存器312，并且第一级加法器311还连接第一级寄存器312的输出。通过第一级数字滤波器310，当接收量化器230的一个输出数据后，通过第一级加法器311将该一个输出数据与前一个输出数据(从第一级寄存器312的输出得到)进行相加，相加后的数据从第一级加法器311传输至第一级寄存器312，由第一级寄存器312 进行保存，然后等待下一个输入数据。当再次从量化器230接收到一个新的数据时，通过第一级加法器311将该新的数据与寄存器中保存的数据进行相加，相加后的数据输出至第一级寄存器312，第一级寄存器312进行保存，这样进行周期的工作，从而完成累加和保存的过程。

第二级加法器321接收第一级寄存器312的输出，并且第二级加法器321连接第二级寄存器322，并且第二级加法器321还连接第二级寄存器322的输出。通过第二级数字滤波器320，当接收第一级寄存器312的一个输出数据后，通过第二级加法器321将该一个输出数据与前一个输出数据(从第二级寄存器322的输出得到)进行相加，相加后的数据从第二级加法器321传输至第二级寄存器322，由第二级寄存器322进行保存，然后等待下一个输入数据。当再次从第一级寄存器312接收到一个新的数据时，通过第二级加法器321将该新的数据与寄存器中保存的数据进行相加，相加后的数据输出至第二级寄存器322，第二级寄存器322进行保存，这样进行周期的工作，从而完成累加和保存的过程。

此外，第二级加法器321的输出可以作为该低通滤波单元300的输出。

此外，在低通滤波单元300的后端可以增加降采样模块和增益模块。

在低通滤波器的这种数字滤波器中，不需要采用乘法单元，该滤波器仅由加法器和寄存器组成，这样可以具有硬件资源小、执行效率高、群时延小的优点。

在图19中还示出了该低通滤波单元300还可以包括第三级数字滤波器330和第四级数字滤波器340。在这种情况下，第四级数字滤波器340的加法器241的输出可以作为低通滤波单元300的输出。

第三级加法器331接收第二级寄存器322的输出，并且第三级加法器331连接第三级寄存器332，并且第三级加法器331还连接第三级寄存器332的输出。通过第三级数字滤波器330，当接收第二级滤波器320的一个输出数据后，通过第三级加法器331将该一个输出数据与前一个输出数据(从第三级寄存器332的输出得到)进行相加，相加后的数据从第三级加法器331传输至第三级寄存器332，由第三级寄存器332进行保存，然后等待下一个输入数据。当再次从第二级数字滤波器320接收到一个新的数据时，通过第三级加法器331将该新的数据与寄存器中保存的数据进行相加，相加后的数据输出至第三级寄存器332，第三级寄存器332进行保存，这样进行周期的工作，从而完成累加和保存的过程。

第四级加法器341接收第三级寄存器332的输出，并且第四级加法器341连接第四级寄存器342，并且第四级加法器341还连接第四级寄存器342的输出。通过第四级数字滤波器340，当接收第三级寄存器332的一个输出数据后，通过第四级加法器341将该一个输出数据与前一个输出数据(从第四级寄存器342的输出得到)进行相加，相加后的数据从第四级加法器341传输至第四级寄存器342，由第四级寄存器342进行保存，然后等待下一个输入数据。当再次从第三级寄存器332接收到一个新的数据时，通过第四级加法器341将该新的数据与寄存器中保存的数据进行相加，相加后的数据输出至第四级寄存器342，第四级寄存器342进行保存，这样进行周期的工作，从而完成累加和保存的过程。

下面将对随机跳动滤波单元500进行描述。

随机跳动滤波单元500可以通过噪声系数矩阵对低通滤波单元的整形滤波后信号进行处理，其中该噪声系数矩阵可以表示为N(a)＝(a

噪声系数矩阵由模数转换装置的系统噪声特性所决定，并且根据系统噪声特性而进行变化。

随机跳动滤波单元可以对模数转换装置的N个有效位中的每一位数据进行滤波处理，其中每一位数据分别连接一个随机跳动滤波单元。

随机跳动滤波单元也可以模数转换装置的N个有效位中的m位数据同时进行滤波处理，该m位数据连接一个随机跳动滤波单元。例如 N为12位，m设定为3位，这样可以对12位中的每3位连接一个随机跳动滤波单元，这样可以共连接4个随机跳动滤波单元。

下面以对一位(例如最低有效位LSM)数据的处理进行说明。其中，该位数据的历史数据为n个，其中n大于等于2。

获取最低有效位的n个历史数据：D

(a

其中系数G的数据可以根据模数转换装置的实际需求来选择合适数值。

通过这种方式即使数据由一定的扰动，但是从外部来看，数据仍然是稳定不变的。

因此，在本公开的电池检测装置中，需要对电池的形变进行准确地检测从而进行相关的后续处理。在本公开中，通过采用上述模数转换器及滤波单元，可以高精度地对感应电容电信号进行良好的采集并且也能够有效地去除扰动因素。

根据本公开的进一步实施方式，如图20所示，还提供了一种电池管理系统，包括：上的电池检测装置，电池检测装置用于检测电池或电池包的形状变化。

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申请的至少一个实施例/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。

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。在本申请的描述中，“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。

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。