多個(gè)電池模組的電壓監(jiān)視的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及多個(gè)電池模組的電壓監(jiān)視，屬于電池管理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的電壓監(jiān)視集成電路和電壓監(jiān)視方法中，在一個(gè)電壓監(jiān)視集成電路采集或監(jiān)視多個(gè)電池模組的情況下，考慮處于電池模組之間的連接件在充放電回路中產(chǎn)生的壓降對(duì)連接件鄰接的某一電池單元的電壓采集或監(jiān)控產(chǎn)生的影響，通過(guò)采集該充放電回路的電流計(jì)算該連接件的壓降作為補(bǔ)償電壓，進(jìn)而確定該電池單元的電壓監(jiān)視值。本發(fā)明的電壓監(jiān)視集成電路和電壓監(jiān)視方法有利于減少電壓監(jiān)視集成電路的使用、降低成本，并且對(duì)電池單元的電壓監(jiān)視準(zhǔn)確。
【專利說(shuō)明】
多個(gè)電池模組的電壓監(jiān)視
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電池管理技術(shù)領(lǐng)域，涉及采用一個(gè)電壓監(jiān)視集成電路對(duì)多個(gè)串聯(lián)連接的電池模組中的電池單元進(jìn)行電壓監(jiān)視的電壓監(jiān)視集成電路和電壓監(jiān)視方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電池管理技術(shù)領(lǐng)域，需要對(duì)于諸多電池模組構(gòu)成的能量模塊進(jìn)行電池管理，方便電池管理的需要，要求對(duì)每個(gè)電池模組中的每個(gè)電池單元進(jìn)行諸如電壓監(jiān)視，因此，需要準(zhǔn)確采集或檢測(cè)得到每個(gè)電池單元的電壓值作為電壓監(jiān)視值。
[0003]目前，存在各種類型的專用集成電路(ASIC)作為電壓監(jiān)視集成電路(IC)來(lái)采集每個(gè)電池模組中的每個(gè)電池單元的電壓值，例如，凌特(LT)公司的LTC6804(6-12)、德州儀器(TI)公司的 bq76PL455(6_16)和 bq76PL536(3_6)、飛思卡爾(Freescale)公司的 MC33771 (6-14)等;并且，通常采用一個(gè)電壓監(jiān)視集成電路(IC)來(lái)對(duì)應(yīng)采集一個(gè)電池模組中的每個(gè)電池單元的電壓值，也就是說(shuō)，需要對(duì)每個(gè)電池模組設(shè)置一個(gè)電壓監(jiān)視集成電路(IC)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]按照本發(fā)明的一方面，提供一種電池模組的電壓監(jiān)視裝置，用于對(duì)至少N個(gè)串聯(lián)連接的電池模組中的處于充放電回路中的M個(gè)電池單元中的每個(gè)進(jìn)行電壓監(jiān)視，其中，相鄰的第i個(gè)所述電池模組和第(i + Ι)個(gè)所述電池模組之間設(shè)置有具有第一電阻值的連接件，N為大于或等于2的整數(shù)，彡(N-1)，M為大于N的整數(shù)；
其中，所述電壓監(jiān)視裝置包括:
電壓監(jiān)視集成電路，其被配置有第一采集端和第二采集端，所述第一采集端和第二采集端跨接每個(gè)所述連接件和該連接件的兩端鄰接的任一所述電池單元以形成該電池單元的電壓采集回路；以及
第一補(bǔ)償模塊，其用于基于獲取得到的所述充放電回路中的第一采樣電流和所述連接件的第一電阻值計(jì)算得到第一補(bǔ)償電壓；
其中，所述電壓監(jiān)視裝置被配置為基于所述電壓監(jiān)視集成電路采集的所述第一采集端和第二采集端之間的電壓值以及至少所述第一補(bǔ)償電壓計(jì)算得到所述第一采集端和第二采集端對(duì)應(yīng)跨接的電池單元的電壓監(jiān)視值。
[0005]按照本發(fā)明的又一方面，提供一種電壓監(jiān)視集成電路，用于采集至少N個(gè)串聯(lián)連接的電池模組中的處于充放電回路中的M個(gè)電池單元中的每個(gè)所對(duì)應(yīng)的電壓值，其中，相鄰的第i個(gè)所述電池模組和第(i+Ι)個(gè)所述電池模組之間設(shè)置有具有第一電阻值的連接件，N為大于或等于2的整數(shù)，彡(N-1)，M為大于N的整數(shù)；
其中，所述電壓監(jiān)視集成電路至少被配置有第一采集端和第二采集端，所述第一采集端和第二采集端跨接每個(gè)所述連接件和該連接件的兩端鄰接的任一所述電池單元以形成該電池單元的電壓采集回路；以及
所述電壓監(jiān)視集成電路還包括:第一補(bǔ)償模塊，其被配置為基于獲取得到的所述充放電回路中的第一采樣電流和所述連接件的第一電阻值計(jì)算得到第一補(bǔ)償電壓；
其中，所述電壓監(jiān)視集成電路還被配置為基于其采集的所述第一采集端和第二采集端之間的電壓值以及至少所述第一補(bǔ)償電壓計(jì)算得到所述第一采集端和第二采集端對(duì)應(yīng)跨接的電池單元的電壓監(jiān)視值。
[0006]按照本發(fā)明的還一方面，提供一種電池模組的電壓監(jiān)視方法，其中，采用一個(gè)電壓監(jiān)視集成電路對(duì)至少N個(gè)串聯(lián)連接的電池模組中的處于充放電回路中的M個(gè)電池單元的每個(gè)進(jìn)行電壓監(jiān)視，其中，相鄰的第i個(gè)所述電池模組和第(i + Ι)個(gè)所述電池模組之間設(shè)置有具有第一電阻值的連接件，N為大于或等于2的整數(shù)，彡(N-1)，M為大于N的整數(shù)；
所述電壓監(jiān)視方法包括步驟:
所述電壓監(jiān)視集成電路至少采集跨接于每個(gè)所述連接件和該連接件的兩端鄰接的任一所述電池單元的第一采集端和第二采集端之間的電壓值；
獲取得到的所述充放電回路中的第一采樣電流；
基于所述第一采樣電流和所述第一電阻值計(jì)算得到第一補(bǔ)償電壓；以及基于所述電壓監(jiān)視集成電路采集的所述第一采集端和第二采集端之間的電壓值和所述第一補(bǔ)償電壓計(jì)算得到所述第一采集端和第二采集端對(duì)應(yīng)跨接的電池單元的電壓監(jiān)視值。
[0007]按照本發(fā)明的再一方面，提供一種車輛，其包括能量存儲(chǔ)裝置，所述能量存儲(chǔ)裝置中設(shè)置有多個(gè)串聯(lián)連接的電池模組、以及上述電壓監(jiān)視裝置或上述電壓監(jiān)視集成電路。
[0008]根據(jù)以下描述和附圖本發(fā)明的以上特征和操作將變得更加顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]從結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說(shuō)明中，將會(huì)使本發(fā)明的上述和其他目的及優(yōu)點(diǎn)更加完整清楚。
[0010]圖1是按照本發(fā)明一實(shí)施例的電池模組的電壓監(jiān)視裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是按照本發(fā)明一實(shí)施例的電池模組的電壓監(jiān)視集成電路的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3是按照本發(fā)明又一實(shí)施例的電池模組的電壓監(jiān)視裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4是按照本發(fā)明還一實(shí)施例的電池模組的電壓監(jiān)視裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖5是為圖4所示實(shí)施例的電壓監(jiān)視裝置在一均衡放電情形的電壓采集原理圖。
[0015]圖6是圖4所示實(shí)施例的電壓監(jiān)視裝置在又一均衡放電情形的電壓采集原理圖。
[0016]圖7是按照本發(fā)明一實(shí)施例的電池模組的電壓監(jiān)視方法的流程示意圖。
[0017]圖8是按照本發(fā)明一實(shí)施例的車輛的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]現(xiàn)在將參照附圖更加完全地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。但是，本發(fā)明可按照很多不同的形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)該被理解為限制于這里闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例使得本公開(kāi)變得徹底和完整，并將本發(fā)明的構(gòu)思完全傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。附圖中，相同的標(biāo)號(hào)指代相同的元件或部件，因此，將省略對(duì)它們的描述。
[0019]附圖中所示的一些方框圖是功能實(shí)體，不一定必須與物理或邏輯上獨(dú)立的實(shí)體相對(duì)應(yīng)。可以采用軟件形式來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體，或者在一個(gè)或多個(gè)硬件模塊或集成電路中實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體，或者在不同處理器裝置和/或微控制器裝置中實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體。
[0020]圖1所示為按照本發(fā)明一實(shí)施例的電池模組的電壓監(jiān)視裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。在該實(shí)施例中，電壓監(jiān)視裝置示例用于對(duì)其中兩個(gè)電池模組(即電池模組110和120)的電池單元進(jìn)行電壓監(jiān)視，需要理解，電壓監(jiān)視裝置同時(shí)監(jiān)視的電池模組的數(shù)量并不是限制性的。電池模組110和電池模組120均主要由12個(gè)電池單元組成，12個(gè)電池單元以6串2并的方式排列；例如，在電池模組110內(nèi)部，電池單元110η、電池單元IlO12至電池單元11016依次串聯(lián)地連接形成一列電池單元，電池單元11021、電池單元11022至電池單元11026依次串聯(lián)地連接形成又一列電池單元，兩列電池單元并聯(lián)在一起形成了本發(fā)明實(shí)施例的電池模組110;同樣地，在電池模組120內(nèi)部，電池單元120η、電池單元12012至電池單元12016依次串聯(lián)地連接形成一列電池單元，電池單元12021、電池單元12022至電池單元12026依次串聯(lián)地連接形成又一列電池單元，兩列電池單元并聯(lián)在一起形成了本發(fā)明實(shí)施例的電池模組120。在對(duì)電池模組110或120中的電池單元進(jìn)行電壓監(jiān)視時(shí)，對(duì)其中任意一列電池單元的每個(gè)電池單元進(jìn)行電壓監(jiān)視，相當(dāng)于也同時(shí)對(duì)另一列電池單元對(duì)應(yīng)的電池單元進(jìn)行了電壓監(jiān)視，也即被等效地監(jiān)視，例如，對(duì)電池單元IlO12采樣或檢測(cè)得到的電壓值即對(duì)應(yīng)等于對(duì)電池單元11022采樣或檢測(cè)得到的電壓值，電池單元IlO22被等效地監(jiān)視。在圖1和以下圖2至圖5所示的示例中，電池模組中的虛線連線對(duì)應(yīng)列的電池單元表示被等效地監(jiān)視的電池單元，電池模組中的實(shí)現(xiàn)連線對(duì)應(yīng)列的電池單元被實(shí)際地監(jiān)視，其中，選擇并列的多列電池單元中哪一列被實(shí)際監(jiān)視不是限制性的。
[0021]需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的圖1以及圖2至圖5中的電池模組的電池單元陣列中，為方便示意每個(gè)電池單元的在陣列中的排布位置，圖中電池單元的標(biāo)號(hào)XXXyz中，ΧΧΧ表示該電池單元所在的電池模組，下標(biāo)YZ中的第一位數(shù)Y表示該電池單元在該電池模組中的列數(shù)，下標(biāo)YZ中的第二位數(shù)Z表示該電池單元在該電池模組中的串聯(lián)的一列中第Z個(gè)(或第Z行)電池單元。例如，電池單元IlO21表示其處于電池模組110中，并位于第2列的第I個(gè)(或第I行)的電池單元。
[0022]需要說(shuō)明的是，在每個(gè)電池模組中，其所包括的電池單元的個(gè)數(shù)不是限于以上或以下的實(shí)施例，其具體排列方式也不是限于以上或以下的實(shí)施例。每個(gè)電池模組中的多個(gè)電池單元之間可以是完全相同，例如，相同型號(hào)、相同工作電壓等，電池單元可以以單體電池的形式表現(xiàn)。
[0023]串聯(lián)連接的電池模組110和120可以構(gòu)成電池包，例如混合動(dòng)力汽車或電動(dòng)汽車的電池包，需要理解的是，電池包所包括的電池模組的個(gè)數(shù)并不限于圖示實(shí)施例。
[0024]電池模組110和120可以通過(guò)連接件210實(shí)現(xiàn)串聯(lián)連接，連接件210例如可以為匯流條(Busbar)或線束等導(dǎo)體，連接件210的兩端分別鄰接不同電池模組的電池單元，S卩電池單元IlO16和電池單元120η。由于連接件210處于電池模組110和120的充放電回路中，充放電回路中的充電或放電電流Ii經(jīng)過(guò)連接件210并能夠產(chǎn)生壓降。
[0025]發(fā)明人注意到，由于電池模組110和120之間的距離設(shè)置較長(zhǎng)(例如可能在10厘米以上)等因素，連接件210的電阻值辦增大，同時(shí)，充電或放電電流I此較大，例如能達(dá)到500Α以上，因此，連接件210在充放電回路中的充電或放電過(guò)程中產(chǎn)生的壓降不可忽略。連接件210由于同時(shí)處于其鄰接的某一電池單元的電壓采集回路上，因此其產(chǎn)生的壓降容易反映在對(duì)連接件210兩端鄰接的某一電池單元(11016Sl20n)的電壓采樣值中，因此，該電池單元的電壓采樣不能準(zhǔn)確反映電池單元的實(shí)際電壓，容易造成電壓監(jiān)視不準(zhǔn)確。
[0026]繼續(xù)如圖1所示，電壓監(jiān)視裝置還包括電壓監(jiān)視集成電路220，在該實(shí)施例中，電壓監(jiān)視集成電路220可選擇為凌特(LT)公司的LTC6804(6-12)、德州儀器(TI)公司的bq76PL455(6_16)或飛思卡爾(Freescale)公司的MC33771 (6-14)等芯片。以上芯片型號(hào)中，括號(hào)中的第一位數(shù)字表示該芯片需要最少同時(shí)采集的電池單元電壓的個(gè)數(shù)，括號(hào)中的第二位數(shù)字表示該芯片最多能夠同時(shí)采集的電池單元電壓的個(gè)數(shù)，例如，對(duì)于芯片LTC6804(6-12)，其至少需要同時(shí)對(duì)應(yīng)采集6個(gè)電池單元電壓，即需要至少對(duì)6個(gè)電池單元進(jìn)行電壓監(jiān)視，其最多能夠同時(shí)對(duì)應(yīng)采集12個(gè)電池單元電壓，即能夠?qū)?2個(gè)電池單元進(jìn)行電壓監(jiān)視。因此，如果基于現(xiàn)有的方案，以一個(gè)11^6804(6-12)對(duì)應(yīng)監(jiān)視一個(gè)電池模組110或120時(shí)，LTC6804(6-12)并沒(méi)有得到充分的應(yīng)用，而且，LTC6804(6-12)芯片的需求數(shù)量也大大增加。
[0027]在該實(shí)施例中，一個(gè)電壓監(jiān)視集成電路220不僅限于采集一個(gè)電池模組內(nèi)部的串聯(lián)連接的電池單元的電壓值，例如，電壓監(jiān)視集成電路220同時(shí)采集2個(gè)串聯(lián)連接的電池模組110和120的充放電回路中的串聯(lián)連接的12個(gè)電池單元中的每個(gè)所對(duì)應(yīng)的電壓值，對(duì)于每個(gè)電池單元，通過(guò)電壓監(jiān)視集成電路220均形成相應(yīng)的電壓采集回路。
[0028]以電壓監(jiān)視集成電路220采用芯片LTC6804(6-12)為示例，其同時(shí)對(duì)12個(gè)電池單元(即電池單元IlOn至I 1i6和電池單元120ιι至12016)進(jìn)行電壓采樣或檢測(cè)，具體地，LTC6804(6-12)的13個(gè)采集端或引腳分別以如圖1所示的連接方式連接，即相鄰的電池單元之間接入一個(gè)采集端或引腳進(jìn)行電壓采集，兩個(gè)采集端或引腳之間即可對(duì)應(yīng)構(gòu)成一個(gè)電壓采集回路，兩個(gè)采集端或引腳之間的壓差被采集即對(duì)應(yīng)某一電池單元的電壓值。
[0029]但是，對(duì)于連接件210的一端連接的電池單元120ιι，由于不同電池模組中的電池單元120η和電池單元IlO16之間引入了連接件210，LTC6804(6-12)的一個(gè)采集端或引腳是接入在電池單元11016和連接件210之間兒1^6804(6-12)的又一個(gè)采集端或引腳是接入在電池單元120η的負(fù)極一端，這樣，LTC6804(6-12)的其中兩個(gè)相鄰采集端或引腳是對(duì)應(yīng)跨接連接件210和電池單元120η，從而形成了電池單元120η對(duì)應(yīng)的電壓采集回路，連接件210處于該電壓采集回路上，因此，以上兩個(gè)相鄰采集端采集的電壓值Vo反映的是電池單元120η的電壓和連接件210在充放電過(guò)程中的壓降之和，其并不能真實(shí)反映電池單元120η的電壓。
[0030]為此，在該實(shí)施例中，電壓監(jiān)視裝置還設(shè)置有電流采樣部件230和補(bǔ)償模塊240。其中，電流采樣部件230可以采集連接件210所處的充放電回路的電流作為采樣電流，即電流Ιι，在該實(shí)施例中，電流采樣部件230可以設(shè)置在電池管理系統(tǒng)900中，電池管理系統(tǒng)900中用于采集電池包的充放電電流的部件可以作為本發(fā)明實(shí)施例的電流采樣部件230。在一實(shí)施例中，補(bǔ)償模塊240也可以設(shè)置在電池管理系統(tǒng)900中，其具體可以通過(guò)可編程控制器等實(shí)現(xiàn)，補(bǔ)償模塊240耦接至電流采樣部件230并可以獲取電流采樣部件230所采集的采樣電流Ii，補(bǔ)償模塊240例如被可編程地輸入有連接件210對(duì)應(yīng)的電阻值R1，采樣電流1:乘以電阻值仏即可以獲得補(bǔ)償電壓V1，其即對(duì)應(yīng)于連接件210在充放電過(guò)程中的壓降。
[0031]電壓監(jiān)視裝置進(jìn)一步基于電壓監(jiān)視集成電路220的跨接于連接件210和電池單元120η的兩相鄰采集端所采集的電壓值Vo和補(bǔ)償模塊240得到的補(bǔ)償電壓VHf算得到電壓值V11，在該實(shí)施例中，連接件210的采樣電流1工的方向與連接件210所處的電壓采集回路的電流(該電流相對(duì)采樣電流I1來(lái)說(shuō)非常小)方向相同，因此，通過(guò)以下關(guān)系式(I)計(jì)算Vn:
Vn= Vo一Vi= Vo一(IiXRi) (I)。
[0032]進(jìn)一步，電壓監(jiān)視裝置將該電壓值V11作為電池單元120η的電壓監(jiān)視值，該電壓監(jiān)視值能準(zhǔn)確反映該電池單元120η的實(shí)際電壓，因此，電壓監(jiān)視裝置對(duì)電池單元120η的電壓監(jiān)視更加準(zhǔn)確有效。
[0033]需要理解的是，可以通過(guò)配置電池管理系統(tǒng)900實(shí)現(xiàn)電壓監(jiān)視裝置的以上計(jì)算電壓值V11過(guò)程在電池管理系統(tǒng)900中完成，也可以通過(guò)配置電壓監(jiān)視集成電路220實(shí)現(xiàn)電壓監(jiān)視裝置的以上計(jì)算電壓值Vn過(guò)程在電壓監(jiān)視集成電路220中完成，還可以在具有運(yùn)算功能的補(bǔ)償模塊240中實(shí)現(xiàn)電壓監(jiān)視裝置的以上計(jì)算電壓值V11過(guò)程，甚至還可以設(shè)立獨(dú)立設(shè)置相應(yīng)的計(jì)算處理裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓監(jiān)視裝置的以上計(jì)算電壓值V11過(guò)程。
[0034]需要說(shuō)明的是，對(duì)于電池單元120η之外的其他被監(jiān)視的電池單元，它們的正負(fù)極兩端都是跨接在電壓監(jiān)視集成電路220的兩個(gè)采集端或引腳上形成相應(yīng)的電壓采集回路，電壓采集回路中未引入連接件210，因此，對(duì)應(yīng)采集的電壓值能基本準(zhǔn)確反映相應(yīng)電池反映的電壓，因此，可以作為相應(yīng)電池單元的電壓監(jiān)視值。
[0035]在其他實(shí)施例中，LTC6804(6_12)的一個(gè)采集端或引腳是接入在電池單元120η和連接件之間，LTC6804(6-12)的又一個(gè)采集端或引腳是接入在電池單元IlO16的正極一端，這樣，LTC6804(6-12)的其中兩個(gè)相鄰采集端或引腳是對(duì)應(yīng)跨接連接件210和電池單元11016，從而形成電池單元IlO16的電壓采集回路。LTC6804(6-12)的其中兩個(gè)相鄰采集端采集的電壓值反映的是電池單元11016的電壓和連接件210在充放電過(guò)程中的壓降之和。通過(guò)以上對(duì)電池單元120η的相似處理方式，同樣可以準(zhǔn)確獲得電池單元11016的電壓監(jiān)視值。
[0036]在以上實(shí)施例的電池模組的電壓監(jiān)視裝置中，一個(gè)電壓監(jiān)視集成電路220可以同時(shí)對(duì)例如兩個(gè)電池模組進(jìn)行電壓采樣，并且，有效避免了因連接件210導(dǎo)致的電壓采樣不準(zhǔn)確的問(wèn)題，因此，可以減少電壓監(jiān)視集成電路220的使用數(shù)量，例如，如果一個(gè)電池包中包括50個(gè)如圖1所示的電池模組，電壓監(jiān)視裝置可以僅使用25個(gè)電壓監(jiān)視集成電路220，電壓監(jiān)視集成電路220的使用數(shù)量減少一半，大大減少了電壓監(jiān)視裝置的成本。
[0037]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例的電壓監(jiān)視集成電路220并不限于對(duì)電池單元進(jìn)行電壓采樣，例如還可以對(duì)其他參數(shù)(例如電池單元溫度)進(jìn)行采樣。
[0038]圖2所示為按照本發(fā)明一實(shí)施例的電池模組的電壓監(jiān)視集成電路的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。在該實(shí)施例中，以上圖1實(shí)施例的電壓監(jiān)視裝置的功能并不是主要地都在電壓監(jiān)視集成電路2 20中完成，本發(fā)明實(shí)施例的電壓監(jiān)視集成電路2 20不但用于采集2個(gè)串聯(lián)連接的電池模組110和120的充放電回路中的串聯(lián)連接的12個(gè)電池單元中的每個(gè)所對(duì)應(yīng)的電壓值，而且，在其內(nèi)部配置有補(bǔ)償模塊240，電壓監(jiān)視集成電路220中的補(bǔ)償模塊240可以獲取電流采樣部件230所采集的采樣電流I1，補(bǔ)償模塊240還可以被可編程地輸入有連接件210對(duì)應(yīng)的電阻值Ri，采樣電流Ii乘以電阻值Ri即可以同樣獲得補(bǔ)償電壓V1，其即對(duì)應(yīng)于連接件210在充放電過(guò)程中的壓降。在一實(shí)施例中，電壓監(jiān)視集成電路220被設(shè)計(jì)為可編程控制器，其能夠可編程地輸入有連接件210具體對(duì)應(yīng)的電阻值R1。
[0039]在又一替換實(shí)施例中，甚至還可以將電流采樣部件230設(shè)置在電壓監(jiān)視集成電路220中，也即電壓監(jiān)視集成電路220同時(shí)具有對(duì)電池模組所處的充放電回路進(jìn)行電流采樣的功能。
[0040]圖2所示實(shí)施例的電壓監(jiān)視集成電路220還可以基于電壓監(jiān)視集成電路220的跨接于連接件210和電池單元120η的兩相鄰采集端所采集的電壓值Vo和補(bǔ)償模塊240得到的補(bǔ)償電壓％計(jì)算得到電壓值Vn，例如以上關(guān)系式(I)的方式計(jì)算Vn，并將該電壓值Vn配置為電池單元120η的電壓監(jiān)視值，該電壓監(jiān)視值能準(zhǔn)確反映該電池單元120η的實(shí)際電壓。因此，電壓監(jiān)視集成電路220同樣可以準(zhǔn)確有效地對(duì)電池單元120η的電壓進(jìn)行采集，并且同樣可以基于一個(gè)電壓監(jiān)視集成電路220對(duì)兩個(gè)電池模組110和120進(jìn)行電壓采集和監(jiān)視，有利于降低成本。
[0041]圖2所示實(shí)施例的電壓監(jiān)視集成電路220的具體工作原理與圖1所示實(shí)施例的電壓監(jiān)視裝置的工作原理基本相同或相似，在此不再一一贅述。需要理解，在以下進(jìn)一步示例的電壓監(jiān)視裝置中，其也可以基于以上對(duì)圖1所示實(shí)施例的電壓監(jiān)視裝置變換形成電壓監(jiān)視集成電路220的方式，類似地變換形成相應(yīng)的電壓監(jiān)視集成電路(IC)。
[0042]圖3所示為按照本發(fā)明又一實(shí)施例的電池模組的電壓監(jiān)視裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。在該實(shí)施例中，電壓監(jiān)視裝置示例用于對(duì)其中三個(gè)電池模組(即電池模組310、320和330)的電池單元進(jìn)行電壓監(jiān)視，需要理解，電壓監(jiān)視裝置同時(shí)監(jiān)視的電池模組的數(shù)量并不是限制性的。電池模組310、電池模組320和電池模組330均主要由12個(gè)電池單元組成，12個(gè)電池單元以4串3并的方式排列；例如，在電池模組310內(nèi)部，電池單元310η、電池單元31012至電池單元310?4依次串聯(lián)地連接形成一列電池單元，電池單元31021、電池單元31022至電池單元31024依次串聯(lián)地連接形成又一列電池單元，電池單元31031、電池單元31032至電池單元31034依次串聯(lián)地連接形成還一列電池單元，三列電池單元并聯(lián)在一起形成了本發(fā)明實(shí)施例的電池模組310;電池模組320和電池模組330內(nèi)部的電池單元的排布方式與電池模組310相同。在對(duì)電池模組310或320或330中的電池單元進(jìn)行電壓監(jiān)視時(shí)，對(duì)其中任意一列電池單元的每個(gè)電池單元進(jìn)行電壓監(jiān)視，相當(dāng)于也同時(shí)對(duì)另一列電池單元對(duì)應(yīng)的電池單元進(jìn)行了電壓監(jiān)視，也即被等效地監(jiān)視，例如，對(duì)電池單元31012采樣得到的電壓值即對(duì)應(yīng)等于對(duì)電池單元3 1 022或電池單元31032采樣得到的電壓值，電池單元31022和電池單元3 1 032被等效地監(jiān)視。
[0043]同樣地，電池模組310和320、電池模組330和330可以分別通過(guò)連接件210實(shí)現(xiàn)串聯(lián)連接，連接件210例如可以為匯流條(Busbar)或線束等導(dǎo)體，連接件210的兩端分別鄰接不同電池模組的電池單元，例如，電池單元31014和電池單元32011、電池單元32014和電池單元330η。由于連接件210處于電池模組310、320和320的充放電回路中，充放電回路中的充電或放電電流Ii經(jīng)過(guò)連接件210并能夠產(chǎn)生壓降。同樣地，連接件210由于同時(shí)處于其鄰接的某一電池單元(例如31(^^32(^4)的電壓采集回路上，因此，連接件210產(chǎn)生的壓降容易反映在對(duì)連接件210兩端鄰接的某一電池單元(例如31(^^320^)的電壓采樣中，因此，該電池單元的電壓采樣不能準(zhǔn)確反映電池單元的實(shí)際電壓，容易造成電壓監(jiān)視不準(zhǔn)確。
[0044]繼續(xù)如圖3所示，電壓監(jiān)視裝置還包括電壓監(jiān)視集成電路420，在該實(shí)施例中，電壓監(jiān)視集成電路420可選擇為凌特(LT)公司的LTC6804(6-12)、德州儀器(TI)公司的bq76PL455(6_16)或飛思卡爾(Freescale)公司的MC33771 (6-14)等芯片。在該實(shí)施例中，一個(gè)電壓監(jiān)視集成電路420不僅限于采集一個(gè)電池模組中的串聯(lián)連接的電池單元的電壓值，例如，電壓監(jiān)視集成電路420同時(shí)采集3個(gè)串聯(lián)連接的電池模組310、320和330的充放電回路中的串聯(lián)連接的12個(gè)電池單元中的每個(gè)所對(duì)應(yīng)的電壓值。以電壓監(jiān)視集成電路420采用芯片LTC6804(6-12)為示例，其具有能夠同時(shí)對(duì)應(yīng)采集12個(gè)電池單元電壓的能力，因此可以對(duì)三個(gè)模組的12個(gè)電池單元(即電池單元310η至310m、電池單元320η至320m和電池單元330η至33(h4)同時(shí)進(jìn)行電壓采樣或檢測(cè)。具體地，LTC6804(6-12)的13個(gè)采集端或引腳分別以如圖3所示的連接方式連接，即相鄰的電池單元之間接入一個(gè)采集端或引腳進(jìn)行電壓采集，兩個(gè)采集端或引腳之間即可對(duì)應(yīng)構(gòu)成一個(gè)電壓采集回路，兩個(gè)采集端或引腳之間的壓差即可以采集出該電池單元的電壓值。
[0045]在該實(shí)施例中，電壓監(jiān)視裝置中設(shè)置單元監(jiān)視電路(Cell Monitoring Circuit，CMC)插座451和若干單元電路擴(kuò)展(Cell Circuit Extens1n，CCE)插座452，其中，電壓監(jiān)視集成電路420被插置于在CMC插座451上，CMC插座451上可以外接采樣線或采樣線束連接至如圖3所示的電池模組320上的相應(yīng)位置處，從而，電壓監(jiān)視集成電路420的部分采集端或引腳可以通過(guò)CMC插座451以及外部線束間接地連接至相應(yīng)電池單元的兩端，進(jìn)行形成該電池單元的電壓采集回路;CCE插座452之上未置放電壓監(jiān)視集成電路420，其可以外接采樣線或采樣線束連接至如圖3所示的電池模組310或330上的相應(yīng)位置處，并且CCE插座452與CMC插座451之間通過(guò)諸如接插件連接，從而，CCE插座452的采樣線所采集的信號(hào)可以依次通過(guò)CCE插座452、CMC插座451傳輸至電壓監(jiān)視集成電路420的相應(yīng)部分采集端或引腳，同樣可以形成電壓采集回路。
[0046]CCE插座452與CMC插座451的置放位置基于對(duì)應(yīng)它們分別連接的電池模組的位置來(lái)確定，其中，如果電壓監(jiān)視集成電路420采集三個(gè)或三個(gè)以上串聯(lián)連接的電池模組的電壓值，CMC插座451對(duì)應(yīng)置于三個(gè)或三個(gè)以上電池模組中處于中央位置的電池模組的旁邊，CCE插座452對(duì)應(yīng)置于其他電池模組的旁邊，例如，CMC插座451對(duì)應(yīng)連接的電池模組(320)之外的每個(gè)電池模組(310或330)對(duì)應(yīng)地設(shè)置一個(gè)CCE插座452，這樣，有利于縮短采樣線的長(zhǎng)度并且有利于采樣線的整齊有序排布。CCE插座452的具體數(shù)量不是限制性的，其可以根據(jù)電壓監(jiān)視集成電路420對(duì)應(yīng)檢測(cè)或采集的電池模組的數(shù)量來(lái)確定。
[0047]繼續(xù)如圖3所示，由于連接件210的引入，同樣存在以上圖1和圖2所示實(shí)施例的問(wèn)題，也就是說(shuō)，連接件210—端鄰接的電池單元例如電池單元31014，由于不同電池模組中的電池單元320η和電池單元31(h4之間引入了連接件210，以電壓監(jiān)視集成電路420為L(zhǎng)TC6804(6-12)為示例，LTC6804(6-12)—個(gè)采集端是接入(例如通過(guò)CMC插座451和采樣線接入)在電池單元320η和連接件210之間，LTC6804(6-12)的又一個(gè)采集端是接入(例如通過(guò)CMC插座451、0^插座452和采樣線接入)在電池單元31014的正極一端，這樣兒1^6804(6-12)的其中兩個(gè)相鄰采集端或引腳是對(duì)應(yīng)跨接連接件210和電池單元31014，它們用于形成電池單元31(h4的電壓采集回路，采集的電壓值Vo反映的是電池單元31014的電壓和連接件210在充放電過(guò)程中的壓降之和，其并不能真實(shí)反映電池單元31014的電壓。對(duì)于電池單元32014是存在類似的情形。
[0048]為此，在該實(shí)施例中，電壓監(jiān)視裝置還設(shè)置電流采樣部件430和補(bǔ)償模塊440。其中，電流采樣部件430可以采集連接件210所處的充放電回路的電流作為采樣電流，即電流Ii，在該實(shí)施例中，電流采樣部件430可以設(shè)置在電池管理系統(tǒng)900中，電池管理系統(tǒng)900中用于采集電池包的充放電電流的部件可以作為本發(fā)明實(shí)施例的電流采樣部件430。在一實(shí)施例中，補(bǔ)償模塊440也可以設(shè)置在電池管理系統(tǒng)900中，其具體可以通過(guò)可編程控制器等實(shí)現(xiàn)，補(bǔ)償模塊440可以獲取電流采樣部件430所采集的采樣電流I1，補(bǔ)償模塊240例如被可編程地輸入有連接件210對(duì)應(yīng)的電阻值R1，采樣電流I i乘以電阻值R1即可以獲得補(bǔ)償電壓Vi，其即對(duì)應(yīng)于連接件210在充放電過(guò)程中的壓降。
[0049]電壓監(jiān)視裝置進(jìn)一步基于電壓監(jiān)視集成電路420的跨接于連接件410和電池單元31014(或電池單元32014)的兩相鄰采集端所采集的電壓值Vo和補(bǔ)償模塊440得到的補(bǔ)償電壓VH+算得到電壓值V14，例如基于以下關(guān)系式(2)計(jì)算:
Vi4= Vo一Vi= Vo一(IiXRi) (2)。
[0050]電壓監(jiān)視裝置進(jìn)一步將電壓值化4作為電池單元31014(或電池單元32(h4)的電壓監(jiān)視值，該電壓監(jiān)視值能準(zhǔn)確反映該電池單元31014(或電池單元32014)的實(shí)際電壓，因此，電壓監(jiān)視裝置對(duì)電池單元31014和電池單元32014的電壓監(jiān)視更加準(zhǔn)確有效。
[0051]需要理解的是，可以通過(guò)配置電池管理系統(tǒng)900實(shí)現(xiàn)電壓監(jiān)視裝置的以上計(jì)算電壓值V14過(guò)程在電池管理系統(tǒng)900中完成，也可以通過(guò)配置電壓監(jiān)視集成電路420實(shí)現(xiàn)電壓監(jiān)視裝置的以上計(jì)算電壓值V14過(guò)程在電壓監(jiān)視集成電路420中完成，還可以在具有運(yùn)算功能的補(bǔ)償模塊440實(shí)現(xiàn)電壓監(jiān)視裝置的以上計(jì)算電壓值V14過(guò)程，甚至還可以設(shè)立獨(dú)立設(shè)置相應(yīng)的計(jì)算處理裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓監(jiān)視裝置的以上計(jì)算電壓值￥14過(guò)程。
[0052]同樣，類似圖2所示實(shí)施例的電壓監(jiān)視集成電路220相對(duì)圖1所示實(shí)施例的電壓監(jiān)視集成電路220的變換，在其他實(shí)施例中，也可以將補(bǔ)償模塊440和/或電流采樣部件430設(shè)置在電壓監(jiān)視集成電路420中，電壓監(jiān)視集成電路420同時(shí)被配置實(shí)現(xiàn)電壓監(jiān)視裝置的以上計(jì)算電壓值Vm的過(guò)程，因此，可以以電壓監(jiān)視集成電路440基本實(shí)現(xiàn)圖3所示的電壓監(jiān)視裝置的功能。
[0053]在以上圖3所示實(shí)施例的電池模組的電壓監(jiān)視裝置中，一個(gè)電壓監(jiān)視集成電路420可以同時(shí)對(duì)例如三個(gè)電池模組進(jìn)行電壓采樣，并且，有效避免了因連接件210導(dǎo)致的電壓采樣不準(zhǔn)確的問(wèn)題，因此，可以將電壓監(jiān)視集成電路420的使用數(shù)量減少為原來(lái)的三分之一，大大減少了電壓監(jiān)視裝置的成本的同時(shí)，電壓監(jiān)視的準(zhǔn)確性不下降。
[0054]基于以上圖1至圖3所示實(shí)施例，將理解到，本發(fā)明的實(shí)施例的電壓監(jiān)視裝置或電壓監(jiān)視集成電路可以實(shí)現(xiàn)其他任何排列方式的串聯(lián)連接的多個(gè)電池模組的電壓監(jiān)視或采集，例如，電池單元以3串4并排列的電池模組;根據(jù)每個(gè)電池模組中的串聯(lián)連接的電池單元的數(shù)量、以及電壓監(jiān)視集成電路最多能夠同時(shí)對(duì)應(yīng)采集的電池單元電壓的數(shù)量，可以具體確定每個(gè)電壓監(jiān)視集成電路對(duì)應(yīng)采集或監(jiān)視的電池模組的數(shù)量。
[0055]圖4所示為按照本發(fā)明還一實(shí)施例的電池模組的電壓監(jiān)視裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5所示為圖4所示實(shí)施例的電壓監(jiān)視裝置在一均衡放電情形時(shí)的電壓采集原理圖，圖6所示為圖4所示實(shí)施例的電壓監(jiān)視裝置在又一均衡放電情形的電壓采集原理圖。以下結(jié)合圖4至圖6所示說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的電壓監(jiān)視裝置以及電壓監(jiān)視原理。
[0056]首先，對(duì)比圖4所示實(shí)施例的電壓監(jiān)視裝置和圖3所示實(shí)施例的電壓監(jiān)視裝置，其中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件，在此不再一一贅述。并且，相比于圖3所示實(shí)例的電壓監(jiān)視裝置，其中第一電流采樣部件531與圖3所示實(shí)例的電壓監(jiān)視裝置中的電流采樣部件430的功能與設(shè)置均相同，第一補(bǔ)償模塊541與圖3所示實(shí)例的電壓監(jiān)視裝置中的電流采樣部件440的功能與設(shè)置均相同，因此也不再一一描述。圖4所示實(shí)施例的電壓監(jiān)視裝置中的電壓監(jiān)視集成電路520與圖3所示實(shí)例的電壓監(jiān)視裝置中的電壓監(jiān)視集成電路420的設(shè)置與功能也基本相同，它們的主要差異在于電壓監(jiān)視集成電路520還與第二補(bǔ)償模塊542連接或耦接。
[0057]如圖4所示，電壓監(jiān)視裝置中還設(shè)置有第二電流采樣部件532，其用于采集電池單元的均衡放電回路中的電流作為采樣電流，該采樣電流通常在I OOmA數(shù)量級(jí)，相比于第一電流采樣部件531采集得到的采樣電流(其可以達(dá)到幾百安培)非常小。該采樣電流發(fā)送至第二補(bǔ)償模塊542。第二補(bǔ)償模塊542被配置輸入有均衡放電回路中的涉及的采樣線的電阻值，根據(jù)該電阻值和采樣電流大小，可以計(jì)算得到又一補(bǔ)償電壓(其區(qū)別于第一補(bǔ)償模塊541獲得的補(bǔ)償電SV1)。
[0058]在該實(shí)施例中，設(shè)置第二電流采樣部件532和第二補(bǔ)償模塊542是為了補(bǔ)償某一電池單元均衡放電過(guò)程中部分均衡放電回路(尤其是采樣線)產(chǎn)生的壓降對(duì)該電池單元以及其相鄰的電池單元的電壓采集產(chǎn)生的影響。
[0059]在一種均衡放電情形中，如圖5所示，假設(shè)以電池單元330η需要均衡放電為示例，參見(jiàn)圖4，從電池單元330η的正極依次經(jīng)過(guò)采樣線521b和CCE插座452、均衡電阻R3(圖4中未示出)、CCE插座452和采樣線521c至電池單元330η的負(fù)極，從而形成均衡放電回路;該均衡放電回路在圖5中以電阻R2、均衡電阻R3和電阻R4示意，均衡放電回路的電流為12，其例如在100毫安數(shù)量級(jí)；其中，電阻他示意從電池單元330η的正極至均衡電阻R3之間的均衡放電回路的電阻，電阻R4示意從均衡電阻R3至電池單元330η的負(fù)極之間的均衡放電回路的電阻。本申請(qǐng)的發(fā)明人注意到，由于本申請(qǐng)需要采用一個(gè)電壓監(jiān)視集成電路來(lái)對(duì)多個(gè)電池模組的電池單元進(jìn)行電壓采集或監(jiān)視，因此，采樣線不可避免地被加長(zhǎng)至原來(lái)的幾十倍甚至更多，因此，均衡放電回路中的采樣線的電阻變得較大并成為均衡放電回路的主要阻抗，并且在均衡放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的可以影響電池單元的電壓采集準(zhǔn)確度的壓降。因此，在一實(shí)施例中，電阻R2基本上等效于采樣線521b的電阻，電阻R4基本上等效于采樣線521c的電阻，均衡放電回路的CCE插座452和設(shè)置在CCE插座452與CMC插座451之間的接插件的電阻等均可以相對(duì)采樣線的電阻被忽略不計(jì)。以上電阻R2和電阻R4可以預(yù)先通過(guò)測(cè)量等方法獲得并被輸入至第二補(bǔ)償模塊542，均衡電阻R3可以具體設(shè)置在電壓監(jiān)視集成電路520的內(nèi)部，也可以設(shè)置在電壓監(jiān)視集成電路520外部，諸如CMC插座451上。
[0060]在以圖5所示方式進(jìn)行均衡放電時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意到，均衡放電回路將與電池單元330η的電壓采集回路部分復(fù)用，例如，電阻R2和電阻R4對(duì)應(yīng)的均衡放電回路部分是基本復(fù)用的，電阻R2和電阻R4在電池單元330η的均衡放電過(guò)程中產(chǎn)生的壓降會(huì)被電壓監(jiān)視集成電路520的相應(yīng)采集端采集到作為對(duì)應(yīng)電池單元330η所采集到的電壓值Vn，的一部分，因此，該電壓值Vn，并不能真實(shí)反映此時(shí)電池單元330ιι的電壓。
[0061 ]為此，在均衡放電時(shí)，第二電流采樣部件532采集均衡放電回路的電流為I2，第二補(bǔ)償模塊542從第二電流采樣部件532獲取該電流12，并結(jié)合電阻R2和電阻R4，計(jì)算得到補(bǔ)償電壓，即VnWi=(R2+R4) X 12。電壓監(jiān)視裝置進(jìn)一步根據(jù)電壓值Vn’和補(bǔ)償電壓ViiW嘗計(jì)算Vn，具體基于以下關(guān)系式(3)計(jì)算:
Vn= Vii，一ViiWi= Vn，一(R2+R4) X I2 (3)0
[0062]這樣，以計(jì)算得到的電壓值V11作為電池單元330η的電壓監(jiān)視值，其能準(zhǔn)確反映電池單元330η在均衡放電過(guò)程中的實(shí)際電壓，因此，能更準(zhǔn)確有效地采集對(duì)電池單元自身在均衡放電過(guò)程中的實(shí)際電壓。
[0063]在以圖5所示方式進(jìn)行均衡放電時(shí)，還應(yīng)當(dāng)注意到，電池單元330η的均衡放電回路將與電池單元33012的電壓采集回路、電池單元32014的電壓采集回路也存在部分復(fù)用，也就是說(shuō)，電池單元330η的部分均衡放電回路是處于電池單元33012的電壓采集回路上或處于電池單元32014的電壓采集回路上在電池單元330η的均衡放電過(guò)程中和電池單元33012的電壓采集的采集過(guò)程中，電阻R4對(duì)應(yīng)的均衡放電回路部分是基本復(fù)用的，電阻R4在電池單元330ιι的均衡放電過(guò)程中產(chǎn)生的壓降會(huì)被電壓監(jiān)視集成電路520的相應(yīng)采集端采集到作為對(duì)應(yīng)電池單元33012所采集到的電壓值V12，的一部分，因此，該電壓值V12，并不能真實(shí)反映此時(shí)電池單元33012的電壓。
[0064]為此，在電池單元330ιι均衡放電時(shí)，第二電流采樣部件532采集均衡放電回路的電流為12，第二補(bǔ)償模塊542從第二電流采樣部件532獲取該電流12，并結(jié)合電阻R4，計(jì)算得到補(bǔ)償電壓，即V12wi=R4 X I2。電壓監(jiān)視裝置進(jìn)一步根據(jù)電壓值V12’和補(bǔ)償電壓V12Wii計(jì)算V12，具體基于以下關(guān)系式(4)計(jì)算:
Vi2=Vi2iKi=R4XI2 (4)o
[0065]這樣，以計(jì)算得到的電壓值V12作為電池單元33012的電壓監(jiān)視值，其能準(zhǔn)確反映電池單元33012在相鄰的電池單元330η均衡放電過(guò)程中的實(shí)際電壓，因此，能更準(zhǔn)確有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)電池單元33012在其相鄰的電池單元處于均衡放電過(guò)程中的實(shí)際電壓。
[0066]同樣，在電池單元330η的均衡放電過(guò)程中和電池單元32(h4的電壓采集的采集過(guò)程中，電阻R2對(duì)應(yīng)的均衡放電回路部分是基本復(fù)用的(盡管電池單元33011和電池單元32014是處于不同的電池模組)，電阻R2在電池單元330η的均衡放電過(guò)程中產(chǎn)生的壓降會(huì)被電壓監(jiān)視集成電路520的相應(yīng)采集端采集到作為對(duì)應(yīng)電池單元32014所采集到的電壓值Vw的一部分，該電壓值Vm，并不能真實(shí)反映此時(shí)電池單元32014的電壓。為此，在電池單元330η均衡放電時(shí)，第二電流采樣部件532采集均衡放電回路的電流為12(包括其電流方向信息)，第二補(bǔ)償模塊542從第二電流采樣部件532獲取該電流12，并結(jié)合電阻R2,計(jì)算得到補(bǔ)償電壓，SPVl4iKipR2X 12。電壓監(jiān)視裝置進(jìn)一步根據(jù)電壓值Vl4，和補(bǔ)償電壓Vl4iKf計(jì)算Vl4，具體基于以下關(guān)系式(5)計(jì)算:
Vi4= Vi4，+Vi4Wi= Vm' +R2 X I2 (5)。
[0067]這樣，以計(jì)算得到的電壓值V14作為電池單元32014的電壓監(jiān)視值，其能準(zhǔn)確反映電池單元32014在相鄰的電池單元330η均衡放電過(guò)程中的實(shí)際電壓，因此，能更準(zhǔn)確有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)電池單元32014在其相鄰的電池單元處于均衡放電過(guò)程中的實(shí)際電壓。
[0068]需要說(shuō)明的是，在V11和V14的補(bǔ)償計(jì)算過(guò)程中，并沒(méi)有考慮連接件210的電阻R1導(dǎo)致的壓降，這是由于連接件210未處于電池單元330η的均衡放電回路上;并且，即使連接件210處于電池單元330η均衡放電回路上，連接件210的電阻R1相對(duì)采樣線521b主要對(duì)應(yīng)的電阻R2是相對(duì)較小的，在不考慮從充放電回路的充電電流I1導(dǎo)致的壓降的情況下，均衡放電過(guò)程中，連接件210所產(chǎn)生的壓降非常小，可以不予考慮。但是，如果連接件210處于電池單元330η均衡放電回路上且被相應(yīng)電壓采集回路復(fù)用，為進(jìn)一步提高電壓采集的準(zhǔn)確度，以上V11和V14的補(bǔ)償計(jì)算過(guò)程需要進(jìn)一步考慮連接件210的電阻R1在均衡放電過(guò)程中導(dǎo)致的壓降。
[0069]并且，如果還需要考慮充放電回路的充放電電流Ii導(dǎo)致的連接件210產(chǎn)生的壓降的情況下，還需要綜合考慮第一電壓補(bǔ)償模塊541得到的補(bǔ)償電壓％= (I1XR1),也即，電壓監(jiān)視裝置進(jìn)一步根據(jù)電壓值V14，、補(bǔ)償電壓V14Wil和補(bǔ)償電壓V1計(jì)算V14，具體基于以下關(guān)系式
(6)計(jì)算:
Vi4= Vi4，+Vi4W嘗一Vi= Vi4，+R2Xl2 一(IiXRi) (6)0
[0070]這樣，以計(jì)算得到的電壓值V14作為電池單元32014的電壓監(jiān)視值，其不但考慮了相鄰的電池單元330η處于均衡放電過(guò)程中對(duì)其電壓采集或監(jiān)視產(chǎn)生的影響，而且考慮了在充放電過(guò)程中連接件210對(duì)其電壓采集或監(jiān)視產(chǎn)生的影響。因此，電壓值化4能更準(zhǔn)確有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)電池單元320w的實(shí)際電壓。
[0071]以上圖5實(shí)例說(shuō)明了串聯(lián)連接多個(gè)電池模組的電池單元中的一個(gè)在均衡放電時(shí)如何消除對(duì)該均衡放電的電池單元的電壓采集的影響以及如何消除該均衡放電的電池單元對(duì)相鄰的電池單元的電壓采集的影響。
[0072]在又一種均衡放電情形中，如圖6所示，假設(shè)以電池單元330η和電池單元33012需要均衡放電為示例，其中，電池單元330η的均衡放電回路與圖5所示相同；同樣地，電池單元33012的均衡放電回路的組成與電池單元330ιι的組成基本類似，其主要是由電阻R4、均衡電阻R5和電阻R6組成的回路，其中，電阻R4是電池單元330ιι的均衡放電回路和電池單元33012的均衡放電回路所共用的部分，也即復(fù)用的部分，電阻R6示意從均衡電阻R5至電池單元33012的負(fù)極之間的均衡放電回路的電阻，電阻R6基本上等效于采樣線521d的電阻，也即均衡放電回路的CCE插座452和設(shè)置在CCE插座452與CMC插座451之間的接插件的電阻等均可以相對(duì)采樣線的電阻被忽略不計(jì)。同樣地，以上電阻R6可以預(yù)先通過(guò)測(cè)量等方法獲得并被輸入至第二補(bǔ)償模塊542，均衡電阻抱可以具體設(shè)置在電壓監(jiān)視集成電路520的內(nèi)部，也可以設(shè)置在電壓監(jiān)視集成電路520外部。
[0073]在以圖6所示方式進(jìn)行均衡放電時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意到，電池單元330η的均衡放電回路將與電池單元3 3 O 2的均衡放電回路復(fù)用的部分，即電阻R 4對(duì)應(yīng)的部分，其也是與電池單元330η的電壓采集回路部分復(fù)用的，還是與電池單元33012的電壓采集回路部分復(fù)用的。因此，電壓監(jiān)視裝置的在計(jì)算電池單元330η或電池單元33012的電壓監(jiān)視值時(shí)，不但需要考慮自身均衡放電過(guò)程中均衡放電回路的壓降對(duì)電壓采集的影響，還需要考慮相鄰的電池單元處于均衡放電過(guò)程中部分均衡放電回路的壓降對(duì)電壓采集的影響。此時(shí)，第二電流采樣部件532采集電池單元330ιι的均衡放電回路的電流12，并且同時(shí)采集電池單元33012的均衡放電回路的電流13，第二補(bǔ)償模塊542從第二電流采樣部件532獲取該電流I2和13。并且，基于已知的電阻R2和電阻R4,對(duì)于電池單元330η，計(jì)算得到補(bǔ)償電壓，S卩VnW|p(R2+R4)Xl2 —R4X I3;電壓監(jiān)視裝置進(jìn)一步根據(jù)電壓值Vn，和補(bǔ)償電壓Vnwii計(jì)算Vn，具體基于以下關(guān)系式
(7)計(jì)算:
Vn= Vii，一ViiWi= Vn，—(R2+R4) X I2 + R4XI3 (7)o
[0074]同樣地，基于已知的電阻R6和電阻R4,對(duì)于電池單元33012，計(jì)算得到補(bǔ)償電壓，SPVi2Wi=(R6+R4) XI3—R4XI2。電壓監(jiān)視裝置進(jìn)一步根據(jù)采集到的電壓值V12，和第二補(bǔ)償模塊542獲得的補(bǔ)償電壓V12Wii計(jì)算V12，具體基于以下關(guān)系式(8)計(jì)算:
Vl2= V12’一Vl2iKi= V12’—(R6+R4) X I3 + R4XI2 (8)0
[0075]將以上電壓值Vn和V12分別作為這種均衡放電情形下電池單元330η和電池單元33012的電壓監(jiān)視值，其將更加準(zhǔn)確。以上圖6所示均衡放電情形實(shí)際上是圖5所示均衡放電情形的擴(kuò)展，其考慮了兩個(gè)相鄰的電池單元在同時(shí)均衡放電的情況下的相互影響。
[0076]需要說(shuō)明的是，以上各種實(shí)施例的補(bǔ)償電壓的計(jì)算和/或作為電壓監(jiān)視值的電壓值的計(jì)算過(guò)程中，“加”或“減”是根據(jù)電壓采集回路的電流方向與充放電回路上的電流方向的關(guān)系或與均衡放電回路上的電流方向的關(guān)系來(lái)確定的。
[0077]以下結(jié)合圖4所示實(shí)施例的電壓監(jiān)視裝置示例說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的電壓監(jiān)視方法。
[0078]圖7所示為按照本發(fā)明一實(shí)施例的電池模組的電壓監(jiān)視方法的流程示意圖。結(jié)合以上圖4至圖7說(shuō)明其方法過(guò)程。
[0079]首先，步驟S710，電壓監(jiān)視集成電路采集電壓值。其中，電壓監(jiān)視集成電路520采集多個(gè)串聯(lián)連接的電池模組(310、320和330)的處于充放電回路中的每個(gè)被監(jiān)控的電池單元的電壓值，包括采集跨接于每個(gè)連接件210和連接件210鄰接的一電池單元(例如31(h4或320i4>的兩采集端之間的電壓值，例如，以上圖3所示實(shí)施例的電壓值V0。
[0080]步驟S721，第一電流采集部件531采集充放電回路的電流I1作為第一采樣電流。進(jìn)一步，步驟S722，第一補(bǔ)償模塊541計(jì)算得到受連接件210影響的每個(gè)電池單元(例如31014或32014)對(duì)應(yīng)的第一補(bǔ)償電壓。該計(jì)算過(guò)程如以上圖3所示實(shí)施例的補(bǔ)償電壓％的計(jì)算過(guò)程相同，g卩，V1= I i X R1，其中，Ri為連接件210的電阻，I工為充放電回路的采樣電流。
[0081]同時(shí)地，步驟S731，第二電流采集部件532采集每個(gè)電池單元的均衡放電回路的電流作為相應(yīng)的第二采樣電流，該采集過(guò)程與以上圖5和圖6所示實(shí)施例的采集均衡放電回路的電流I2和I3的過(guò)程相同。進(jìn)一步，步驟S732，第二補(bǔ)償模塊542計(jì)算得到受均衡放電影響的每個(gè)電池單元對(duì)應(yīng)的第二補(bǔ)償電壓，該第二補(bǔ)償電壓的計(jì)算過(guò)程與圖5和圖6示例中Vnw嘗、V12Wii或V14Wil的計(jì)算過(guò)程相同，可以根據(jù)該電池單元是否受自身均衡放電影響和/或是否受相鄰電池單元均衡放電影響來(lái)確定第二補(bǔ)償電壓的計(jì)算方式。
[0082]進(jìn)一步，步驟S740，根據(jù)每個(gè)電池單元的第一補(bǔ)償電壓和/或第二補(bǔ)償電壓和對(duì)應(yīng)每個(gè)電池單元采集的電壓值，計(jì)算得到相應(yīng)的電壓值作為該電池單元的電壓監(jiān)控值。該計(jì)算過(guò)程在以上與圖5和圖6示例中Vn、V12或V14的計(jì)算過(guò)程相同，在此不再詳述。需要說(shuō)明的是，如果電池單元僅受連接件210影響，則按照以上圖3所示實(shí)施例基于關(guān)系式(2)計(jì)算電壓值Vn的方法來(lái)獲得其電壓監(jiān)控值;如果電池單元僅受自身均衡放電影響，則按照以上圖5所示實(shí)施例基于關(guān)系式(3)計(jì)算電壓值V11的方法來(lái)獲得其電壓監(jiān)控值;如果電池單元僅受相鄰電池單元的均衡放電影響，則按照以上圖5所示實(shí)施例基于關(guān)系式(4)/(5)計(jì)算電壓值￥12八14的方法來(lái)獲得其電壓監(jiān)控值;如果電池單元既受自身均衡放電影響也受相鄰電池單元均衡放電影響，則按照以上圖6所示實(shí)施例基于關(guān)系式(7)/(8)計(jì)算電壓值Vn/V12的方法來(lái)獲得其電壓監(jiān)控值;如果電池單元既受連接件210影響也受相鄰電池單元均衡放電影響，則按照以上圖5所示實(shí)施例基于關(guān)系式(6)計(jì)算電壓值V14的方法來(lái)獲得其電壓監(jiān)控值；當(dāng)然，如果既不受連接件210影響也不受任何電池單元均衡放電影響，則基于對(duì)應(yīng)采集的電壓值作為電壓監(jiān)控值。
[0083]需要說(shuō)明的是，由于不同電池單元對(duì)應(yīng)的采樣線的長(zhǎng)度可能是不同的，因此，處于均衡放電回路上的采樣線的電阻也是可能是不同的。對(duì)于CMC插座451對(duì)應(yīng)連接的電池單元，由于其采樣線可能相對(duì)較短，其在均衡放電過(guò)程中所產(chǎn)生的壓降可能是電壓采集精度所允許的范圍內(nèi)，對(duì)于CMC插座451對(duì)應(yīng)連接的電池單元(例如電池單元320η、電池單元32012、電池單元32013)，也可選擇地以對(duì)應(yīng)采集的電壓值作為電壓監(jiān)控值。
[0084]圖8所示為按照本發(fā)明一實(shí)施例的車輛的結(jié)構(gòu)示意圖。在該實(shí)施例中，車輛80的動(dòng)力系統(tǒng)800至少采用電機(jī)840提供驅(qū)動(dòng)力，動(dòng)力系統(tǒng)800還包括能量存儲(chǔ)裝置810，能量存儲(chǔ)裝置810中設(shè)置有多個(gè)串聯(lián)連接的電池模組所形成的電池包，并且還設(shè)置以上圖1或圖3或圖4所示實(shí)施例的電壓監(jiān)視裝置，或者還設(shè)置以上圖2所示實(shí)施例的電壓監(jiān)視集成電路，電壓監(jiān)視裝置或電壓監(jiān)視集成電路對(duì)多個(gè)電池模組中的處于充放電回路中的各個(gè)電池單元中進(jìn)行電壓監(jiān)視。動(dòng)力系統(tǒng)800還包括電機(jī)控制系統(tǒng)820、電機(jī)840—端設(shè)置的傳感器850、車輛控制模塊830。能量存儲(chǔ)裝置810輸出的電力通過(guò)電機(jī)控制系統(tǒng)820和/或車輛控制模塊830控制實(shí)現(xiàn)按需、穩(wěn)定地輸出提供至電機(jī)840，從實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的驅(qū)動(dòng)控制。
[0085]圖8所示實(shí)施例的車輛具體可以為電動(dòng)車輛或混合動(dòng)力車輛，但是應(yīng)當(dāng)理解到，以上圖8所示實(shí)施例中使用的能量存儲(chǔ)裝置810可以廣泛地應(yīng)用于能夠用于推動(dòng)車輛的具有一個(gè)或多個(gè)電機(jī)的任何動(dòng)力系統(tǒng)?；旌蟿?dòng)力車輛的例子可以包括但不限于插電式混合動(dòng)力車輛、雙模式混合動(dòng)力車輛、全混合動(dòng)力車輛、增程式混合動(dòng)力車輛、動(dòng)力輔助混合動(dòng)力車輛、輕度混合動(dòng)力車輛、串聯(lián)式混合動(dòng)力車輛、并聯(lián)式混合動(dòng)力車輛、串聯(lián)-并聯(lián)式混合動(dòng)力車輛、液力混合動(dòng)力車輛、功率分流式混合動(dòng)力車輛以及任何其他類型的混合動(dòng)力車輛。本公開(kāi)中的車輛可以被配置為轎車、運(yùn)動(dòng)型車、卡車、公共汽車、商用車、跨界車、休閑車等，應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開(kāi)的技術(shù)不局限于某一特定類型的車輛。
[0086]將理解，以上當(dāng)據(jù)稱將部件“連接”、“親接”或“接入”到另一個(gè)部件時(shí)，它可以直接連接或耦接或接入到另一個(gè)部件，也可以存在除所述連接件210之外的中間部件。
[0087]以上例子主要說(shuō)明了本發(fā)明的電池模組的電壓監(jiān)視裝置、電壓監(jiān)視集成電路、電壓監(jiān)視方法、以及使用本發(fā)明的電壓監(jiān)視裝置或電壓監(jiān)視集成電路的車輛。盡管只對(duì)其中一些本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明可以在不偏離其主旨與范圍內(nèi)以許多其他的形式實(shí)施，例如，每個(gè)電壓監(jiān)控集成電路所采集或監(jiān)控的電池模組數(shù)量的變化。因此，所展示的例子與實(shí)施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下，本發(fā)明可能涵蓋各種的修改與替換。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電壓監(jiān)視集成電路，用于采集至少N個(gè)串聯(lián)連接的電池模組中的處于充放電回路中的M個(gè)電池單元中的每個(gè)所對(duì)應(yīng)的電壓值，其中，相鄰的第i個(gè)所述電池模組和第(i+1)個(gè)所述電池模組之間設(shè)置有具有第一電阻值的連接件，N為大于或等于2的整數(shù)，(N-1)，M為大于N的整數(shù)； 其中，所述電壓監(jiān)視集成電路至少被配置有第一采集端和第二采集端，所述第一采集端和第二采集端跨接每個(gè)所述連接件和該連接件的兩端鄰接的任一所述電池單元以形成該電池單元的電壓采集回路；以及 所述電壓監(jiān)視集成電路還包括:第一補(bǔ)償模塊，其被配置為基于獲取得到的所述充放電回路中的第一采樣電流和所述連接件的第一電阻值計(jì)算得到第一補(bǔ)償電壓； 其中，所述電壓監(jiān)視集成電路還被配置為基于其采集的所述第一采集端和第二采集端之間的電壓值以及至少所述第一補(bǔ)償電壓計(jì)算得到所述第一采集端和第二采集端對(duì)應(yīng)跨接的電池單元的電壓監(jiān)視值。2.如權(quán)利要求1所述的電壓監(jiān)視集成電路，其中，還包括:第一電流采集部件，其用于采集所述充放電回路的電流作為所述第一采樣電流。3.如權(quán)利要求1所述的電壓監(jiān)視集成電路，其中，還包括: 第二電流采集部件，其用于采集處于均衡放電過(guò)程的每個(gè)電池單元的均衡放電回路的電流作為第二采樣電流;以及 第二補(bǔ)償模塊，其用于基于所述第二采樣電流和第二電阻值計(jì)算得到第二電壓補(bǔ)償值，其中所述第二電阻值為均衡放電過(guò)程的每個(gè)電池單元的均衡放電回路與該電池單元所相鄰的任一電池單元的電壓采集回路的復(fù)用部分的電阻值； 其中，所述電壓監(jiān)視集成電路還被配置為基于所述其采集的均衡放電過(guò)程的每個(gè)電池單元所相鄰的任一電池單元的電壓值以及至少所述第二補(bǔ)償電壓計(jì)算得到均衡放電過(guò)程的每個(gè)電池單元所相鄰的任一電池單元的電壓監(jiān)視值。4.如權(quán)利要求3所述的電壓監(jiān)視集成電路，其中，所述第二補(bǔ)償模塊還被配置為基于所述第二采樣電流和第三電阻值計(jì)算得到第三電壓補(bǔ)償值，其中所述第三電阻值為均衡放電過(guò)程的每個(gè)電池單元的均衡放電回路與該電池單元自身對(duì)應(yīng)的電壓采集回路的復(fù)用部分的電阻值； 其中，所述電壓監(jiān)視集成電路還被配置為基于其的均衡放電過(guò)程的每個(gè)電池單元的電壓值以及至少所述第三補(bǔ)償電壓計(jì)算得到均衡放電過(guò)程的每個(gè)電池單元的電壓監(jiān)視值。5.如權(quán)利要求3或4所述的電壓監(jiān)視集成電路，其中，所述復(fù)用部分的第二電阻值/第三電阻值基本等效為所述均衡放電回路和對(duì)應(yīng)所述電壓采集回路復(fù)用的采樣線的電阻值，該采樣線連接所述電壓監(jiān)視集成電路和所述電池模組。6.如權(quán)利要求5所述的電壓監(jiān)視集成電路，其中，所述采樣線的電阻值根據(jù)復(fù)用的采樣線的長(zhǎng)度計(jì)算確定并被輸入至所述第二補(bǔ)償模塊。7.如權(quán)利要求1所述的電壓監(jiān)視集成電路，其中，所述電壓監(jiān)視集成電路被置放于單元監(jiān)視電路插座上，所述單元監(jiān)視電路插座對(duì)應(yīng)N個(gè)所述電池模組中的中間位置的電池模組而布置。8.—種電池模組的電壓監(jiān)視方法，其中，采用一個(gè)電壓監(jiān)視集成電路對(duì)至少N個(gè)串聯(lián)連接的電池模組中的處于充放電回路中的M個(gè)電池單元的每個(gè)進(jìn)行電壓監(jiān)視，其中，相鄰的第i個(gè)所述電池模組和第(i+1)個(gè)所述電池模組之間設(shè)置有具有第一電阻值的連接件，N為大于或等于2的整數(shù)，KiS(N-1)，M為大于N的整數(shù)； 所述電壓監(jiān)視方法包括步驟: 所述電壓監(jiān)視集成電路至少采集跨接于每個(gè)所述連接件和該連接件的兩端鄰接的任一所述電池單元的第一采集端和第二采集端之間的電壓值； 獲取得到的所述充放電回路中的第一采樣電流； 基于所述第一采樣電流和所述第一電阻值計(jì)算得到第一補(bǔ)償電壓；以及 基于所述電壓監(jiān)視集成電路采集的所述第一采集端和第二采集端之間的電壓值和所述第一補(bǔ)償電壓計(jì)算得到所述第一采集端和第二采集端對(duì)應(yīng)跨接的電池單元的電壓監(jiān)視值。9.如權(quán)利要求8所述的電壓監(jiān)視方法，其中，還包括步驟: 采集處于均衡放電過(guò)程的每個(gè)電池單元的均衡放電回路的電流作為所述第二采樣電流； 基于所述第二采樣電流和第二電阻值計(jì)算得到第二電壓補(bǔ)償值，其中所述第二電阻值為均衡放電過(guò)程的每個(gè)電池單元的均衡放電回路與該電池單元所相鄰的任一電池單元的電壓采集回路的復(fù)用部分的電阻值;以及 基于所述電壓監(jiān)視集成電路采集的均衡放電過(guò)程的每個(gè)電池單元所相鄰的任一電池單元的電壓值以及至少所述第二補(bǔ)償電壓計(jì)算得到均衡放電過(guò)程的每個(gè)電池單元所相鄰的任一電池單元的電壓監(jiān)視值。10.如權(quán)利要求9所述的電壓監(jiān)視方法，其中，還包括步驟: 基于所述第二采樣電流和第三電阻值計(jì)算得到第三電壓補(bǔ)償值，其中所述第三電阻值為均衡放電過(guò)程的每個(gè)電池單元的均衡放電回路與該電池單元自身對(duì)應(yīng)的電壓采集回路的復(fù)用部分的電阻值；以及 基于所述電壓監(jiān)視集成電路采集的均衡放電過(guò)程的每個(gè)電池單元的電壓值以及至少所述第三補(bǔ)償電壓計(jì)算得到均衡放電過(guò)程的每個(gè)電池單元的電壓監(jiān)視值。11.一種車輛，其包括能量存儲(chǔ)裝置，所述能量存儲(chǔ)裝置中設(shè)置有多個(gè)串聯(lián)連接的電池模組、以及如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的電壓監(jiān)視集成電路。12.如權(quán)利要求11所述的車輛，其中，所述車輛為電動(dòng)車輛或混合動(dòng)力車輛。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK106100009SQ201610306910
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年5月11日
【發(fā)明人】張文斌, 樊峰, 樊一峰, 徐勛高, 王英, 吳志文
【申請(qǐng)人】法拉第未來(lái)公司