本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電池組電壓采集系統(tǒng)斷線檢測裝置和方法。

背景技術(shù)：

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，移動電話、筆記本等便攜式的終端大量出現(xiàn)，電動車也逐漸普及。人們更需要對終端的電池電量、電動車的電池狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，以便合理的管理電源能量。

電池在電動汽車市場、儲能市場等眾多場合應(yīng)用越來越廣泛，電池猶如整個系統(tǒng)的心臟，給整個系統(tǒng)提供了動力。因此，需要對電池信息進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，而電池電壓的采集是監(jiān)控系統(tǒng)中的主要參數(shù)。一旦電池電壓采樣線斷線，系統(tǒng)失去對電池的監(jiān)控，錯誤的電池信息會導(dǎo)致電池過充、過放、一致性降低，嚴(yán)重的甚至?xí)l(fā)生爆炸，危及人身安全。

針對電池電壓采樣線的斷線檢測，目前已有一些專利提出了解決方案。例如cn103825252a中提出了一種電池連接斷線的保護(hù)裝置及保護(hù)系統(tǒng)，該專利預(yù)設(shè)電池?cái)嗑€保護(hù)電壓，采集到的電池電壓達(dá)到預(yù)設(shè)電壓時認(rèn)為斷線；又如專利cn104391212a中提出了一種多路電池電壓采集系統(tǒng)斷線檢測電路，如果電池采樣線斷線，電池電壓通過控制開關(guān)信號被下拉到接地，微處理器讀取到的電池電壓為0，則判斷為斷線；又如專利cn106371031a中提出了一種電池組斷線檢測方法和裝置，通過采集模塊采集電池單體電壓，通過判斷模塊判斷單體電壓是否為0，電池電壓為0則判斷為斷線。

從目前公開的專利中可以看出，現(xiàn)有技術(shù)中通過電池電壓來判斷是否斷線主要的方法有兩種：一種是設(shè)置電壓閾值，直接采集電池單體的電壓或通過硬件電路將電池的采樣端進(jìn)行處理后采集電池單體的電壓，若電壓達(dá)到閾值則判斷為斷線。一種是采樣需判斷的電池單體及其前后節(jié)電池單體的電壓，通過相互之間的電壓變化關(guān)系判斷電池電壓采樣線是否斷線。上述方法對電池電壓采集線斷線檢測方法均以直接采集到的電池單體電壓為判斷依據(jù)，這種解決方案在“靜態(tài)”工況下判斷比較準(zhǔn)確，未考慮到電池在“動態(tài)”工況下的電壓波動以及電路中電容等對電壓的影響，在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)誤判的情況，導(dǎo)致錯誤報(bào)警及保護(hù)，影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種電池組電壓采集系統(tǒng)斷線檢測裝置和方法，其既考慮了電池的靜態(tài)特性又考慮了電池的實(shí)際動態(tài)工況，提高了斷線檢測判斷的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明的解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種電池組電壓采集系統(tǒng)斷線檢測裝置，包括：

濾波穩(wěn)壓模塊，與電池單體連接，用于濾除外接干擾引起的電池單體的電壓紋波，穩(wěn)定電池單體的輸出電壓；

上拉電流源模塊，與電池單體連接，用于在電池單體電壓采集的過程中提供供應(yīng)電流至測量引腳，從而采集到電池單體的上拉電壓；

下拉電流源模塊，與電池單體連接，用于在電池單體電壓采集的過程中提供吸收電流至測量引腳，從而采集到電池單體的下拉電壓；

電壓采集模塊，用于采集每一節(jié)電池單體的電壓值，并提供給斷線檢測模塊進(jìn)行處理；

電流采集模塊，用于采集電池組的電流，用于電池異常工況的判斷，并提供給斷線檢測模塊進(jìn)行處理。

本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，所述濾波穩(wěn)壓模塊由若干濾波穩(wěn)壓子模塊組成，每個濾波穩(wěn)壓子模塊分別與電池單體連接。

本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，所述濾波穩(wěn)壓子模塊由若干不同參數(shù)的電容和電阻組成的濾波穩(wěn)壓電路。

本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，所述上拉電流源模塊由若干子上拉電流源模塊組成，每個子上拉電流源模塊分別與電池單體連接，上拉電流源模塊在電池單體電壓采集的過程中提供100μa的供應(yīng)電流至測量引腳，從而采集到電池單體的上拉電壓。

本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，所述下拉電流源模塊由若干下拉電流源子模塊組成，每個下拉電流源子模塊分別與電池單體連接，下拉電流源模塊在電池單體電壓采集的過程中提供100μa的吸收電流至測量引腳，從而采集到電池單體的下拉電壓。

本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，所述電壓采集模塊包括由ad采樣電路、ad校正電路和電壓調(diào)理電路。

本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，所述電流采集模塊包括電流傳感器、電壓調(diào)理電路、ad采樣電路和ad校正電路。

本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，還包括斷線檢測模塊，所述斷線檢測模塊與電壓采集模塊和電流采集模塊相連。

本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，所述斷線檢測模塊的檢測方法包括：

采樣電池組的總電流；

開啟上拉電流源模塊；

開啟下拉電流源模塊；

再次采樣電池組的總電流，并判斷電流變化是否超過設(shè)定閾值，若超過設(shè)定閾值則認(rèn)為電池單體電壓采樣前后，電池工作在動態(tài)工況下，發(fā)生了電壓波動，容易產(chǎn)生誤判，放棄此次斷線檢測；

若電流變化未超過設(shè)定閾值，認(rèn)為電池處于相對靜止的工況下，電池單體電壓穩(wěn)定，可以用來進(jìn)行斷線檢測；

若第n接電池單體的上下拉電壓差值小于設(shè)定的電壓閾值，則認(rèn)為第n-1節(jié)電池的采樣線斷線。

本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，還提供了一種電池組電壓采集系統(tǒng)斷線檢測方法，包括以下步驟：

s1、采樣電池組的總電流并記錄為current_start；

s2、開啟上拉電流源模塊，為電池單體電壓的采樣口提供100μa的供應(yīng)電流，并采集電池單體的上拉電壓存放至cellpu(n)；

s3、開啟下拉電流源模塊，為電池單體電壓的采樣口提供100μa的吸收電流，并采集電池單體的下拉電壓存放至cellpd(n)；

s4、再次采樣電池組的總電流并記錄為current_now，判斷電流變化是否超過設(shè)定閾值，若超過設(shè)定閾值則認(rèn)為電池單體電壓采樣前后，電池工作在動態(tài)工況下，發(fā)生了電壓波動，容易產(chǎn)生誤判，放棄此次斷線檢測；

s5、若電流未超過設(shè)定閾值，認(rèn)為電池處于相對靜止的工況下，電池單體電壓穩(wěn)定，可以用來進(jìn)行斷線檢測；

s6、若第n接電池單體的上下拉電壓差值小于設(shè)定的電壓閾值，則認(rèn)為第n-1節(jié)電池的采樣線斷線。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：

在本發(fā)明提供的實(shí)施例中，提出一種電池組采樣系統(tǒng)斷線檢測裝置和方法，其既考慮了電池的靜態(tài)特性又考慮了電池的實(shí)際動態(tài)工況，一方面并不直接采樣電池單體電壓，而是將采樣電池單體的上下拉電壓作為判斷依據(jù)，通過采用電池電壓和系統(tǒng)電流相結(jié)合的方式來檢測電池采樣線斷線，簡化了電路設(shè)計(jì)，提高了采樣線斷線檢測的準(zhǔn)確度從而保證了系統(tǒng)的安全性。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。

圖1為本發(fā)明一種實(shí)施方式中電池組電壓采集系統(tǒng)斷線檢測裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為發(fā)明一種實(shí)施方式中電池組電壓采集系統(tǒng)斷線檢測裝置的電路模塊圖；

圖3為本發(fā)明一種實(shí)施方式中電池組電壓采集系統(tǒng)斷線檢測方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本文件的描述，可以對本文件中實(shí)施例中以及不同實(shí)施例中的特征進(jìn)行相應(yīng)組合。

本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實(shí)施例，例如能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。相反，本發(fā)明的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本文件的描述，可以對本文件中實(shí)施例中以及不同實(shí)施例中的特征進(jìn)行相應(yīng)組合。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個或更多個用于實(shí)現(xiàn)特定邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的范圍包括另外的實(shí)現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時的方式或按相反的順序，來執(zhí)行功能，這應(yīng)被本發(fā)明的實(shí)施例所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

本發(fā)明實(shí)施例如下，如圖1所示，一種電池組電壓采集系統(tǒng)斷線檢測裝置，包括：

濾波穩(wěn)壓模塊100，與電池單體連接，用于濾除外接干擾引起的電池單體的電壓紋波，穩(wěn)定電池單體的輸出電壓；

上拉電流源模塊200，與電池單體連接，用于在電池單體電壓采集的過程中提供供應(yīng)電流至測量引腳，從而采集到電池單體的上拉電壓；

下拉電流源模塊300，與電池單體連接，用于在電池單體電壓采集的過程中提供吸收電流至測量引腳，從而采集到電池單體的下拉電壓；

電壓采集模塊400，用于采集每一節(jié)電池單體的電壓值，并提供給斷線檢測模塊進(jìn)行處理；

電流采集模塊500，用于采集電池組的電流，用于電池異常工況的判斷，并提供給斷線檢測模塊進(jìn)行處理。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述濾波穩(wěn)壓模塊100由若干濾波穩(wěn)壓子模塊組成，每個濾波穩(wěn)壓子模塊分別與電池單體連接。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述濾波穩(wěn)壓子模塊由若干不同參數(shù)的電容和電阻組成的濾波穩(wěn)壓電路。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述上拉電流源模塊200由若干子上拉電流源模塊200組成，每個子上拉電流源模塊200分別與電池單體連接，上拉電流源模塊200在電池單體電壓采集的過程中提供100μa的供應(yīng)電流至測量引腳，從而采集到電池單體的上拉電壓。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述下拉電流源模塊300由若干下拉電流源子模塊組成，每個下拉電流源子模塊分別與電池單體連接，下拉電流源模塊300在電池單體電壓采集的過程中提供100μa的吸收電流至測量引腳，從而采集到電池單體的下拉電壓。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述電壓采集模塊400包括由ad采樣電路、ad校正電路和電壓調(diào)理電路。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述電流采集模塊500包括電流傳感器、電壓調(diào)理電路、ad采樣電路和ad校正電路。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實(shí)施例中，還包括斷線檢測模塊600，所述斷線檢測模塊600與電壓采集模塊400和電流采集模塊500相連。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述斷線檢測模塊600的處理方法包括：

采樣電池組的總電流；

開啟上拉電流源模塊200；

開啟下拉電流源模塊300；

再次采樣電池組的總電流，并判斷電流變化是否超過設(shè)定閾值，若超過設(shè)定閾值則認(rèn)為電池單體電壓采樣前后，電池工作在動態(tài)工況下，發(fā)生了電壓波動，容易產(chǎn)生誤判，放棄此次斷線檢測；

若電流變化未超過設(shè)定閾值，認(rèn)為電池處于相對靜止的工況下，電池單體電壓穩(wěn)定，可以用來進(jìn)行斷線檢測；

若第n接電池單體的上下拉電壓差值小于設(shè)定的電壓閾值，則認(rèn)為第n-1節(jié)電池的采樣線斷線。

如圖2所示，是以六節(jié)串聯(lián)的單體電池應(yīng)用為例的斷線保護(hù)裝置示意圖。需要說明的是，圖2中以六節(jié)串聯(lián)單體電池為例進(jìn)行說明僅是示意性的，本發(fā)明中對電池組中單體電池的數(shù)量并無限制，以六節(jié)串聯(lián)單體電池為例僅是為了清楚起見。

其中，濾波穩(wěn)壓模塊100由七個子濾波穩(wěn)壓模塊組成，分別與第一節(jié)電池負(fù)極c0、正極c1，第二節(jié)電池負(fù)極c1、正極c2，第三節(jié)電池負(fù)極c2、正極c3，第四節(jié)電池負(fù)極c3、正極c4，第五節(jié)電池負(fù)極c4、正極c5，第六節(jié)電池負(fù)極c5、正極c6相連接。每一個子濾波穩(wěn)壓模塊由第一電阻、第一電容和第二電容組成，其中第一電阻為低通濾波電阻，如圖2中所示的電阻r68-r74，第一電容和第二電容為的低通濾波及穩(wěn)壓電容，第一電容如圖2中所示的電容c37-c43，第二電容如圖2中所示的電容c44-c51。通過濾波穩(wěn)壓模塊，保證電池單體電壓在采集時的穩(wěn)定；

上拉電流源模塊200由七個子上拉電流源模塊組成，分別與第一節(jié)電池負(fù)極c0、正極c1，第二節(jié)電池負(fù)極c1、正極c2，第三節(jié)電池負(fù)極c2、正極c3，第四節(jié)電池負(fù)極c3、正極c4，第五節(jié)電池負(fù)極c4、正極c5，第六節(jié)電池負(fù)極c5、正極c6相連接。上拉電流源模塊200在電池單體電壓的采集端提供100μa的供應(yīng)電流，從而采集到電池單體的上拉電壓；

下拉電流源模塊300由七個子下拉電流源模塊組成，分別與第一節(jié)電池負(fù)極c0、正極c1，第二節(jié)電池負(fù)極c1、正極c2，第三節(jié)電池負(fù)極c2、正極c3，第四節(jié)電池負(fù)極c3、正極c4，第五節(jié)電池負(fù)極c4、正極c5，第六節(jié)電池負(fù)極c5、正極c6相連接。下拉電流源模塊300在電池單體電壓的采集端提供100μa的吸收電流，從而采集到電池單體的下拉電壓；

電壓采集模塊400由七路電壓采集子模塊組成，分別與第一節(jié)電池負(fù)極c0、正極c1，第二節(jié)電池負(fù)極c1、正極c2，第三節(jié)電池負(fù)極c2、正極c3，第四節(jié)電池負(fù)極c3、正極c4，第五節(jié)電池負(fù)極c4、正極c5，第六節(jié)電池負(fù)極c5、正極c6相連接。經(jīng)過電壓采集模塊400采集，得到所有電池單體的上拉或下拉電壓值，并將采樣值提供給斷線檢測模塊進(jìn)行處理；

電流采集模塊500采集六節(jié)電池組成的電池組的總電流，并將采樣值提供給斷線檢測模塊600進(jìn)行處理。

其中，斷線檢測模塊600的處理方法，如圖3所示，包括以下步驟：

s1、采樣電池組的總電流并記錄為current_start；

s2、開啟上拉電流源模塊200，為電池單體電壓的采樣口提供100μa的供應(yīng)電流，并采集電池單體的上拉電壓存放至cellpu(n)；

s3、開啟下拉電流源模塊300，為電池單體電壓的采樣口提供100μa的吸收電流，并采集電池單體的下拉電壓存放至cellpd(n)；

s4、再次采樣電池組的總電流并記錄為current_now，判斷電流變化是否超過設(shè)定閾值，若超過設(shè)定閾值則認(rèn)為電池單體電壓采樣前后，電池工作在動態(tài)工況下，發(fā)生了電壓波動，容易產(chǎn)生誤判，放棄此次斷線檢測；

s5、若電流未超過設(shè)定閾值，認(rèn)為電池處于相對靜止的工況下，電池單體電壓穩(wěn)定，可以用來進(jìn)行斷線檢測；

s6、若第n接電池單體的上下拉電壓差值小于設(shè)定的電壓閾值，則認(rèn)為第n-1節(jié)電池的采樣線斷線。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：

在本發(fā)明提供的實(shí)施例中，提出一種電池組采樣系統(tǒng)斷線檢測裝置和方法，其通過在電池單體電壓采樣口之前添加濾波穩(wěn)壓模塊，濾除外接高低頻信號帶來的電壓波動影響，提高采樣精度；既考慮了電池的靜態(tài)特性又考慮了電池的實(shí)際動態(tài)工況，一方面并不直接采樣電池單體電壓，而是將采樣電池單體的上下拉電壓作為判斷依據(jù)，通過在電池單體電壓采樣口之前添加上下拉恒流源模塊，給串聯(lián)的電池采樣提供或吸收一定的電流，將電池單體的上下拉電壓做為判斷依據(jù)，一方面對采樣口進(jìn)行保護(hù)，一方面提高了電壓變化的識別度；另外，通過電池電壓及電流相結(jié)合的方式判斷采樣線是否斷線，提高了電池動態(tài)的工況下的斷線檢測準(zhǔn)確率，從而保證了系統(tǒng)的安全性。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。