用于檢測串聯(lián)電池組的電池單體電壓的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種用于檢測串聯(lián)電池組的電池單體電壓的系統(tǒng)，包括串聯(lián)的多通道開關(guān)組、差動放大器電路以及集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器且用于進(jìn)行電壓采集的微控制單元；其中，所述串聯(lián)電池組包括多個串聯(lián)的電池單體，所述多通道開關(guān)組包括串聯(lián)在電池單體的正極與差動放大器電路的正極輸入端之間或串聯(lián)在電池單體的負(fù)極與差動放大器電路的負(fù)極輸入端之間的多個開關(guān)。本實用新型提供的系統(tǒng)的有益效果在于：可以通過差動放大器電路控制待測電壓的范圍；可以通過多通道開關(guān)組選擇待測電池單體，多通道開關(guān)組所包括的開關(guān)數(shù)量少于光耦繼電器電路的方案需要的開關(guān)數(shù)量；操作簡單、成本低。
【專利說明】用于檢測串聯(lián)電池組的電池單體電壓的系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電動汽車或大功率儲能電站的電池管理系統(tǒng)，尤其涉及用于檢測串聯(lián)電池組的電池單體電壓的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電動汽車或大功率儲能電站的電池組由大量電池單體串聯(lián)組成，考慮到電池單體(特別是鋰離子電池單體)的充放電特性，需要使用單獨的電池管理系統(tǒng)對電池組進(jìn)行有效的管理和保護(hù)，以便保證電池組的使用安全和壽命。
[0003]電池單體電壓是表征電池組中電池單體狀態(tài)的最重要參數(shù)，在充電和放電過程中，將電池單體電壓控制在一個合理的范圍內(nèi)，可以保證電池單體不被過充電和過放電，是保證電池組使用安全和壽命的重要手段。
[0004]目前，主要通過使用集成電路(IC)或光耦繼電器電路的電池單體電壓檢測系統(tǒng)來檢測串聯(lián)電池組的電池單體電壓。使用集成電路的方案電路集成度較高、性能穩(wěn)定，但集成電路內(nèi)部增益固定、電壓采集范圍不能更改，不僅待測電池單體的最大數(shù)量無法改變，而且所使用的集成電路成本較高；使用光耦繼電器電路的方案使用了較多的分立元件、通斷控制邏輯復(fù)雜、可靠性不高，而且所使用的光耦繼電器成本較高。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型要解決現(xiàn)有用于檢測串聯(lián)電池組的電池單體電壓的系統(tǒng)不能夠同時滿足通斷控制邏輯簡單、電壓檢測范圍可變、成本低要求的技術(shù)問題。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種用于檢測串聯(lián)電池組的電池單體電壓的系統(tǒng)，包括串聯(lián)的多通道開關(guān)組、差動放大器電路以及集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器且用于進(jìn)行電壓采集的微控制單元(ECU)；
[0007]其中，所述串聯(lián)電池組包括多個串聯(lián)的電池單體，所述多通道開關(guān)組包括串聯(lián)在電池單體的正極與差動放大器電路的正極輸入端之間或串聯(lián)在電池單體的負(fù)極與差動放大器電路的負(fù)極輸入端之間的多個開關(guān)。
[0008]優(yōu)選地，所述多通道開關(guān)組包括第一開關(guān)組、第二開關(guān)組和第三開關(guān)組；
[0009]其中，第一開關(guān)組包括第一開關(guān)，第二開關(guān)組包括第二開關(guān)，第三開關(guān)組包括第三開關(guān)和第四開關(guān)，按照電池單體串聯(lián)的順序，位序為奇數(shù)的電池單體的正極、第二開關(guān)、第三開關(guān)以及差動放大器電路的正極輸入端相串聯(lián)，位序為奇數(shù)的電池單體的負(fù)極、第一開關(guān)、第四開關(guān)以及差動放大器電路的負(fù)極輸入端相串聯(lián)。
[0010]優(yōu)選地，所述第三開關(guān)組包括兩個或兩個以上并聯(lián)的第三開關(guān)和兩個或兩個以上并聯(lián)的第四開關(guān)。
[0011]優(yōu)選地，所述的第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)和第四開關(guān)均為模擬開關(guān)。
[0012]本實用新型提供的系統(tǒng)的有益效果在于:可以通過差動放大器電路控制待測電壓的范圍；可以通過多通道開關(guān)組選擇待測電池單體，多通道開關(guān)組所包括的開關(guān)數(shù)量少于使用光耦繼電器的方案需要的開關(guān)數(shù)量；操作簡單、成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的用于檢測串聯(lián)電池組的電池單體電壓的系統(tǒng)的示意圖?！揪唧w實施方式】
[0014]下面將對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。
[0015]圖1是本實用新型的用于檢測串聯(lián)電池組的電池單體電壓的系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，串聯(lián)電池組可以包括多個串聯(lián)的電池單體Cl至C12，按照電池單體串聯(lián)的順序，位序為奇數(shù)的電池單體為Cl、C3、…、C11，位序為偶數(shù)的電池單體為C2、C4、…、C12。圖1所示的系統(tǒng)可以包括串聯(lián)的多通道開關(guān)組4、差動放大器電路6以及集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器且用于進(jìn)行電壓采集的微控制單元5，差動放大器電路6的輸出端連接到微控制單元5。
[0016]其中，多通道開關(guān)組4包括串聯(lián)在電池單體的正極與差動放大器電路6的正極輸入端之間或串聯(lián)在電池單體的負(fù)極與差動放大器電路6的負(fù)極輸入端之間多個開關(guān)?？梢酝ㄟ^設(shè)置不同的差動放大器電路來配置電池單體電壓的輸入范圍。由于不同的差動放大器電路配置對應(yīng)不同的電池單體電壓范圍，所以能夠使系統(tǒng)適應(yīng)更多型號的電池單體。同時，差動放大器電路能夠?qū)㈦姵貑误w的差動電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)模轉(zhuǎn)換器可接受范圍內(nèi)的電壓信號。微控制單元中集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及采樣控制和采樣處理程序，使微控制單元能夠進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理，從而能夠?qū)崿F(xiàn)電池單體電壓檢測功能。
[0017]優(yōu)選地，多通道開關(guān)組4包括第一開關(guān)組1、第二開關(guān)組2和第三開關(guān)組3 ；
[0018]其中，第一開關(guān)組包括第一開關(guān)Kll至K17，第二開關(guān)組包括第二開關(guān)K21至K26，第三開關(guān)組包括第三開關(guān)K33、K34和第四開關(guān)Κ31、Κ32，按照電池單體串聯(lián)的順序，位序為奇數(shù)的電池單體(即:電池單體C1、C3、…、Cll)的正極、第二開關(guān)、第三開關(guān)以及差動放大器電路的正極輸入端相串聯(lián)，位序為奇數(shù)的電池單體的負(fù)極、第一開關(guān)、第四開關(guān)以及差動放大器電路的負(fù)極輸入端相串聯(lián)。
[0019]通過上述方案，串聯(lián)電池的單體電壓信號可以連通至差動放大器電路的輸入端，差動放大器電路將電池單體電壓的差動電壓信號轉(zhuǎn)換成模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入范圍內(nèi)的電壓信號，供微控制單元進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理，以便完成單體電壓采集功能。
[0020]根據(jù)優(yōu)選方案，所述第三開關(guān)組可以包括兩個以上并聯(lián)的第三開關(guān)和兩個以上并聯(lián)的第四開關(guān)。
[0021]下面以電池單體Cl、C2的電壓檢測為例對上述系統(tǒng)的使用進(jìn)行說明，這里使用的開關(guān)為模擬開關(guān)。
[0022]當(dāng)對電池單體Cl進(jìn)行電壓檢測時，模擬開關(guān)Kll和K21導(dǎo)通，同時K33和K31導(dǎo)通，將電池單體Cl的正極信號導(dǎo)通至差動放大器電路的正極輸入端，電池單體Cl負(fù)極的電壓信號導(dǎo)通至差動放大器電路負(fù)極輸入端，從而完成電池單體Cl電壓檢測的開關(guān)控制動作；差動放大器電路的輸出端將輸出的信號傳輸?shù)轿⒖刂茊卧?，微控制單元檢測到的電壓即為電池單體Cl的電壓；
[0023]當(dāng)對電池單體C2進(jìn)行電壓檢測時，模擬開關(guān)K21和K12導(dǎo)通，同時K32和K34導(dǎo)通，將電池單體C2的正極 信號導(dǎo)通至差動放大器電路的正極輸入端，電池單體C2負(fù)極的電壓信號導(dǎo)通至差動放大器電路負(fù)極輸入端，從而完成電池單體C2電壓檢測的開關(guān)控制動作；差動放大器電路的輸出端將輸出的信號傳輸?shù)轿⒖刂茊卧?，微控制單元檢測到的電壓即為電池單體C2的電壓。
[0024]其余電池單體的電壓檢測過程與Cl和C2的電壓檢測過程類似。
[0025]上述系統(tǒng)可以通過差動放大器電路控制待測電壓的范圍；可以通過多通道開關(guān)組選擇待測電池單體，多通道開關(guān)組所包括的開關(guān)數(shù)量少于使用光耦繼電器的方案需要的開關(guān)數(shù)量；操作簡單、成本低。
[0026]顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測串聯(lián)電池組的電池單體電壓的系統(tǒng)，其特征在于，包括串聯(lián)的多通道開關(guān)組、差動放大器電路以及集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器且用于進(jìn)行電壓采集的微控制單元； 其中，所述串聯(lián)電池組包括多個串聯(lián)的電池單體，所述多通道開關(guān)組包括串聯(lián)在電池單體的正極與差動放大器電路的正極輸入端之間或串聯(lián)在電池單體的負(fù)極與差動放大器電路的負(fù)極輸入端之間的多個開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測串聯(lián)電池組的電池單體電壓的系統(tǒng)，其特征在于，所述多通道開關(guān)組包括第一開關(guān)組、第二開關(guān)組和第三開關(guān)組； 其中，第一開關(guān)組包括第一開關(guān)，第二開關(guān)組包括第二開關(guān)，第三開關(guān)組包括第三開關(guān)和第四開關(guān)，按照電池單體串聯(lián)的順序，位序為奇數(shù)的電池單體的正極、第二開關(guān)、第三開關(guān)以及差動放大器電路的正極輸入端相串聯(lián)，位序為奇數(shù)的電池單體的負(fù)極、第一開關(guān)、第四開關(guān)以及差動放大器電路的負(fù)極輸入端相串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于檢測串聯(lián)電池組的電池單體電壓的系統(tǒng)，其特征在于，所述第三開關(guān)組包括兩個或兩個以上并聯(lián)的第三開關(guān)和兩個或兩個以上并聯(lián)的第四開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于檢測串聯(lián)電池組的電池單體電壓的系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)和第四開關(guān)均為模擬開關(guān)。
【文檔編號】G01R19/00GK203688636SQ201420016757
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】李元 申請人:北京波士頓電池技術(shù)有限公司