一種飛電容式串聯電池組電壓檢測裝置和控制方法
【專利摘要】本發明提供一種新型的電池電壓檢測裝置和控制方法，在采用了三級管開關方式的電池電壓檢測電路中，能夠取消采樣電阻，從而增加了電池電壓測量的準確度。取飛電容兩端作為輸入電壓，只需要單端運算放大器，使用廉價的放大器就可以實現對電池電壓的監測，不需要復雜的差分放大器。該電池電壓檢測電路用于監視串聯型多個電池的電壓檢測，具備：快速檢測、高精度檢測的特點，電池組通過三極管開關選擇每節電池后通過，另外通過方向校正后，能使得電池電壓進一步降低，進一步減小電壓檢測范圍，從而提高電壓檢測精度，計算每一節的電池電壓。
【專利說明】—種飛電容式串聯電池組電壓檢測裝置和控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及串聯鋰電池管理，尤其涉及采用多路選擇開關進行電池電壓檢測電路。
【背景技術】
[0002]單體鋰離子動力電池電壓一般比較低，在電動汽車上通常是串聯使用的。鋰離子電池2V-4.2V電壓范圍就占了電池容量的95%以上，所以電池容量要想精確測量，需要電池電壓的測量誤差達到ImV左右，單節鋰離子電池的電壓測量電路很多4.2V中僅僅測量2V的范圍誤差可以滿足要求，但是，由于各單體鋰離子電池是串聯使用，簡單的電阻分壓法測量電池電壓，會導致電壓越高的電池組測量精度越低。
[0003]電壓測量不準確使得動力鋰電池組的均衡效果減弱，充電最高限制電壓精度不夠會大大降低電池的使用壽命，所以準確的測量動力鋰離子電池的電壓對電池管理系統至關重要。
[0004]傳統的電池組測量方法使用電阻分壓法，電阻分壓法會使電池在不用的時候也要消耗電能，而且越低電池分壓越低，會導致測量精度下降。通過三極管控制的方向校正電路需要6個三極管完成，而且需要兩個控制端子。
【發明內容】
[0005]本發明為克服電阻分壓形式的缺陷，采用飛電容的控制方法和電路可以徹底消除電阻分壓帶來的誤差。
[0006]為了解決現有的問題，本發明電池電壓檢測電路采用以下結構實現
(1)多路選擇開關使得測量多組串聯電池電壓變成測量單節電池電壓；
(2)通過6個三極管開關完成了方向校正，從而降低了成本、簡化了電路；
(3)通過飛電容的開關動作不但防止了運放的高壓沖擊，還消除了干擾提高了檢測精度。
[0007]發明效果:
本發明通過飛電容和多路開關切換方式很好的解決了電阻分壓精度低、需要校準、高壓產生的共模干擾等諸多問題，可以使電池測量電路實現低功耗、高精度、低成本測量，是一種理想的電池電壓檢測電路控制方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]下面結合附圖對本發明做進一步說明.圖1是電路不意圖
圖中標號說明
I 一運算放大單元 2—方向選擇單元 3—多路選擇單元 4一電池組單元【具體實施方式】:
以下，參照附圖來說明本實施方式:
圖1是電池電壓檢測電路的電路圖，以6節鋰離子電池串聯為例說明本發明的實施方法，電路適用更多的電池組應用。
[0009]電池電壓檢測電路是由運算放大單元、方向選擇單元、多路選擇單元、電池組單元構成；運算放大單元主要完成阻抗匹配和放大信號功能。
[0010]方向校正電路由T11-T14、T15、T18、R11、R14組成，主要完成方向切換和隔離飛電容的功能。
[0011]多路選擇單元由T21-T26、T31-T36、R31-R34組成，主要完成單節電池電壓測量的信號選通。連接方式以T36、T26、R36為例說明單路開關連接情況:T36連接輸入和輸出、R36作為偏置電阻連接到Τ26兩端、Τ26主要實現Τ36開關控制，Pl.6為高時Τ36導通、Pl.6為低時，36關閉，從而實現Τ36的開關動作(Τ31-Τ36原理相同)。電池信號選通控制是通過Τ31-Τ36開關電路完成的，由于Τ31-Τ36的三極管的輸出是奇數管相連接(Τ31、Τ33、Τ35輸出相連)；偶數管向連接(Τ32、Τ34、Τ36輸出相連)；所以選擇測量偶數節電池電壓時偶數三極管輸出為正、奇數三極管輸出為負；選擇測量奇數節電池電壓時奇數三極管輸出為正、偶數三極管輸出為負；通過選擇η和η-1路的三極管就可以選擇測量第η路的電池電壓，如果η為偶數輸出為正的電池電壓、如果η為奇數輸出為負的電池電壓。
[0012]電池組單元的所有電池的正負極首尾相連，而且每個連接端子都和開關三極管相連接(Τ31-Τ36 )，這樣的連接可以使三級管選擇測量任意一節電池電壓。
[0013]電壓檢測控制方法:
1、通過使Ρ2.1-Ρ2.4都為低電平，關閉所有的方向校正單元的開關；
2、通過多路選擇單元先選通要測量的電池單體，如果選擇偶數項電池單體，就輸出正向電池電壓、如果選擇了奇數項電池單體就輸出反向電池電壓。
[0014]3、保持多路選擇單元的控制狀態(PL 1-Ρ1.6決定了那一路輸出)，并給電容C進行充電；
4、關閉多路選擇單元的所有控制信號P1.1-Ρ1.6
5、如果C充的是正電壓就打開Τ18、Τ13(Ρ2.1\Ρ2.2打開);如果C充的是負電壓，就打開 T15、T12 (Ρ2.3\Ρ2.4 打開)；
6、A/D可以采集VBAT得到我們所測量的電壓；
這種測量電路控制方法；由于多路選擇開關上損失的電壓比較固定0.6V方向選擇單元，沒有信號損失，所以我們測試得到的電壓為電池電壓-0.6V這樣ADC可以進一步縮小采樣的范圍，可以進一步提高測量精度。
【權利要求】
1.一種飛電容式串聯電池組電壓檢測裝置是由運算放大單元、電容極性校正單元、多路選擇單元、電池組單元構成。
2.一種飛電容式串聯電池組電壓檢測裝置，其特征在于: 電路通過三極管組成的多路選擇單元與電池單元連接； 多路選擇單元與電容極性校正單元連接； 電容極性校正單元與運算放大電路連接； 以及控制電路，其控制電容極性校正單元和多路選擇單元。
3.一種飛電容式串聯電池組電壓檢測裝置的控制方法特征在于: 1)先把電容極性校正單元的所有開關都關閉，通過多路選擇單元選擇有效的電池給飛電容充電； 2)再把所有的多路選擇單元的開關斷開，使飛電容進入懸空狀態； 3)再根據極性打開相應的極性開關進行測量。
【文檔編號】G01R19/25GK104391166SQ201410671975
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月21日 優先權日:2014年11月21日
【發明者】韓非 申請人:重慶星聯云科科技發展有限公司