CN103176131A - 一种任意节串联电池组中单体电池电压测量电路 - Google Patents
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Abstract
一种测量任意节串联电池组中各单体电池电压的电路。该电路将串联电池组内各单体电池分别通过一个开关网络对一个飞电容进行充电，在飞电容电压与电池电压相等以后，断开开关网络，然后通过测量飞电容电压获得各单体电池电压值。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量任意节串联电池组中各单体电池电压的电路。该电路将串联电池组内各单体电池分别通过一个开关网络对一个飞电容进行充电，在飞电容电压与电池电压相等以后，断开开关网络，然后通过测量飞电容电压获得各单体电池电压值。
背景技术
充电电池，如锂电池等，在串联成组使用时，需要对各单体电池电压做监控。对于大量串联的电池组，一般采用专用集成电路或者用飞电容法测量。专用集成电路虽然使用方便，但成本比较高。传统的飞电容测量方法需要大量的开关，也存在成本较高的缺点。
发明内容
为了克服现有测量电池组各单体电池电压电路存在的成本高的缺点，本发明提供一种改进的飞电容测量电路，用来测量任意节串联的电池组中各单体电池电压。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：若串联节数为偶数，串联电池组中电池Cell(1)、Cell(3)……Cell(2n-1)的正极分别连接开关S(1)、S(3)……S(2n-1)，电池Cell(2)……Cell(2n-2)、Cell(2n)的正极分别连接开关S(2)……S(2n-2)、S(2n)，其中n代表任意自然数。若串联节数为奇数，串联电池组中电池Cell(1)、Cell(3)……Cell(2n-1)，Cell(2n+1)的正极分别连接开关S(1)、S(3)……S(2n-1)、S(2n+1)，电池Cell(2)……Cell(2n)的正极分别连接开关S(2)……S(2n)。电池Cell(1)的负极和开关S(0)连接。若串联节数为偶数，开关S(0)、S(2)……S(2n-2)、S(2n)的另一端相连，并连接开关SE0和SE1，开关S(1)、S(3)……S(2n-1)的另一端相连，并连接开关SO0和SO1。若串联节数为奇数，开关S(0)、S(2)……S(2n)的另一端相连，并连接开关SE0和SE1，开关S(1)、S(3)……S(2n-1)、S(2n+1)的另一端相连，并连接开关SO0和SO1。开关SE0和SO0的另一端连接飞电容C和开关SMN。开关SO1和SE1的另一端连接飞电容C的另一端和开关SMP。
本发明的有益效果是电路结构简单、造价低廉。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1和图2是本发明的原理图。
图1和图2中，Cell(1)、Cell(2)、Cell(3)……Cell(2n-2)、Cell(2n-1)、Cell(2n)、Cell(2n+1)是串联的单体电池，它们如图所示依次串联组成串联电池组。S(0)、S(1)、S(2)、S(3)……S(2n-2)、S(2n-1)、S(2n)、S(2n+1)、SO0、SO1、SE0、SE1、SPS、SMN和SMP是开关，C是飞电容，①飞电容正极信号输出端，②飞电容负极信号输出端。图中虚线代表省略的单体电池、开关及其连接线。
具体实施方式
图1显示的是当电池组中串联偶数节单体电池时的工作方式。图1中，串联电池组中电池Cell(1)、Cell(3)……Cell(2n-1)的正极分别连接开关S(1)、S(3)……S(2n-1)，其中n代表任意自然数。串联电池组中电池Cell(2)……Cell(2n-2)、Cell(2n)的正极分别连接开关S(2)……S(2n-2)、S(2n)。电池Cell(1)的负极和开关S(0)连接。开关S(0)、S(2)……S(2n-2)、S(2n)的另一端相连，并连接开关SE0和SE1。开关S(1)、S(3)……S(2n-1)的另一端相连，并连接开关SO0和SO1。开关SE0和SO0的另一端连接飞电容C和开关SMN。开关SO1和SE1的另一端连接飞电容C的另一端和开关SMP。开关SMP和SMN的另一端分别是飞电容的正极和负极信号输出端。图中虚线代表省略的单体电池、开关及其连接线。
测量电池Cell(1)时，首先接通开关S(1)、S(0)、SO1、和SE0，其他开关保持关断状态，电池Cell(1)给飞电容C充电，使飞电容C的电压与电池Cell(1)相等。然后关断所有开关，飞电容C的电压保持不变。最后，接通开关SMP和SMN，从①和②测量飞电容电压，即电池Cell(1)的电压。
测量电池Cell(2)时，首先接通开关S(2)、S(1)、SE1、和SO0，其他开关保持关断状态，电池Cell(2)给飞电容C充电，使飞电容C的电压与电池Cell(2)相等。然后关断所有开关，飞电容C的电压保持不变。最后，接通开关SMP和SMN，从①和②测量飞电容电压，即电池Cell(2)的电压。
测量电池Cell(3)时，首先接通开关S(3)、S(2)、SO1、和SE0，其他开关保持关断状态，电池Cell(3)给飞电容C充电，使飞电容C的电压与电池Cell(3)相等。然后关断所有开关，飞电容C的电压保持不变。最后，接通开关SMP和SMN，从①和②测量飞电容电压，即电池Cell(3)的电压。
测量电池Cell(2n-1)时，首先接通开关S(2n-1)、S(2n-2)、SO1、和SE0，其他开关保持关断状态，电池Cell(2n-1)给飞电容C充电，使飞电容C的电压与电池Cell(2n-1)相等。然后关断所有开关，飞电容C的电压保持不变。最后，接通开关SMP和SMN，从①和②测量飞电容电压，即电池Cell(2n-1)的电压。
测量电池Cell(2n)时，首先接通开关S(2n)、S(2n-1)、SE1、和SO0，其他开关保持关断状态，电池Cell(2n)给飞电容C充电，使飞电容C的电压与电池Cell(2n)相等。然后关断所有开关，飞电容C的电压保持不变。最后，接通开关SMP和SMN，从①和②测量飞电容电压，即电池Cell(2n)的电压。
对于串联在Cell(3)和Cell(2n-1)之间的电池的测量方式，可根据对电池Cell(2n-1)和Cell(2n)进行测量的方式类推。
图2显示的是当电池组中串联奇数节单体电池时的工作方式。图2中，串联电池组中电池Cell(1)、Cell(3)……Cell(2n-1)、Cell(2n+1)的正极分别连接开关S(1)、S(3)……S(2n-1)、S(2n+1)，其中n代表任意自然数。串联电池组中电池Cell(2)……Cell(2n)的正极分别连接开关S(2)……S(2n)。电池Cell(1)的负极和开关S(0)连接。开关S(0)、S(2)……S(2n)的另一端相连，并连接开关SE0和SE1。开关S(1)、S(3)……S(2n-1)、S(2n+1)的另一端相连，并连接开关SO0和SO1。开关SE0和SO0的另一端连按飞电容C和开关SMN。开关SO1和SE1的另一端连按飞电容C的另一端和开关SMP。开关SMP和SMN的另一端分别是飞电容的正极和负极信号输出端。图中虚线代表省略的单体电池、开关及其连接线。
测量电池Cell(1)时，首先接通开关S(1)、S(0)、SO1、和SE0，其他开关保持关断状态，电池Cell(1)给飞电容C充电，使飞电容C的电压与电池Cell(1)相等。然后关断所有开关，飞电容C的电压保持不变。最后，接通开关SMP和SMN，从①和②测量飞电容电压，即电池Cell(1)的电压。
测量电池Cell(2)时，首先接通开关S(2)、S(1)、SE1、和SO0，其他开关保持关断状态，电池Cell(2)给飞电容C充电，使飞电容C的电压与电池Cell(2)相等。然后关断所有开关，飞电容C的电压保持不变。最后，接通开关SMP和SMN，从①和②测量飞电容电压，即电池Cell(2)的电压。
测量电池Cell(3)时，首先接通开关S(3)、S(2)、SO1、和SE0，其他开关保持关断状态，电池Cell(3)给飞电容C充电，使飞电容C的电压与电池Ccll(3)相等。然后关断所有开关，飞电容C的电压保持不变。最后，接通开关SMP和SMN，从①和②测量飞电容电压，即电池Cell(3)的电压。
测量电池Cell(2n)时，首先接通开关S(2n)、S(2n-1)、SE1、和SO0，其他开关保持关断状态，电池Cell(2n)给飞电容C充电，使飞电容C的电压与电池Cell(2n)相等。然后关断所有开关，飞电容C的电压保持不变。最后，接通开关SMP和SMN，从①和②测量飞电容电压，即电池Cell(2n)的电压。
测量电池Cell(2n+1)时，首先接通开关S(2n+1)、S(2n)、SO1、和SE0，其他开关保持关断状态，电池Cell(2n+1)给飞电容C充电，使飞电容C的电压与电池Cell(2n+1)相等。然后关断所有开关，飞电容C的电压保持不变。最后，接通开关SMP和SMN，从①和②测量飞电容电压，即电池Cell(2n+1)的电压。
对于串联在Cell(3)和Cell(2n)之间的电池的测量方式，可根据对电池Cell(2n-1)和Cell(2n)进行测量的方式类推。
Claims (7)
1.一种测量任意节串联电池组中各单体电池电压的电路，其特征是：若串联节数为偶数，串联电池组中电池Cell(1)、Cell(3)……Cell(2n-1)的正极分别连接开关S(1)、S(3)……S(2n-1)，电池Cell(2)……Cell(2n-2)、Cell(2n)的正极分别连接开关S(2)……S(2n-2)、S(2n)，其中n代表任意自然数。
2.根据权利要求1所述的测量任意节串联电池组中各单体电池电压的电路，其特征是：若串联节数为奇数，串联电池组中电池Cell(1)、Cell(3)……Cell(2n-1)，Cell(2n+1)的正极分别连接开关S(1)、S(3)……S(2n-1)、S(2n+1)，电池Cell(2)……Cell(2n)的正极分别连接开关S(2)……S(2n)。
3.根据权利要求1所述的测量任意节串联电池组中各单体电池电压的电路，其特征是：电池Cell(1)的负极和开关S(0)连接。
4.根据权利要求1所述的测量任意节串联电池组中各单体电池电压的电路，其特征是：若串联节数为偶数，开关S(0)、S(2)……S(2n-2)、S(2n)的另一端相连，并连接开关SE0和SE1，开关S(1)、S(3)……S(2n-1)的另一端相连，并连接开关SO0和SO1。
5.根据权利要求1所述的测量任意节串联电池组中各单体电池电压的电路，其特征是：若串联节数为奇数，开关S(0)、S(2)……S(2n)的另端相连，并连接开关SE0和SE1，开关S(1)、S(3)……S(2n-1)、S(2n+1)的另一端相连，并连接开关SO0和SO1。
6.根据权利要求1所述的测量任意节串联电池组中各单体电池电压的电路，其特征是：开关SE0和SO0的另一端连接飞电容C和开关SMN。
7.根据权利要求1所述的测量任意节串联电池组中各单体电池电压的电路，其特征是：开关SO1和SE1的另一端连接飞电容C的另一端和开关SMP。
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