CN104078718A - 一种在线锂电池组电池端电压检测装置及检测方法 - Google Patents

一种在线锂电池组电池端电压检测装置及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在线锂电池组电池端电压检测装置及检测方法，装置包括由若干单体锂电池串联组成的锂电池组，选择模拟开关，减法器，A/D转换电路和主控芯片MCU，锂电池组中的各个单体锂电池引出的连接端与选择模拟开关的输入端连接，选择模拟开关的输出端依次连接有减法器、A/D转换电路和主控芯片MCU。其检测方法是将各个单体锂电池引出的连接端与选择模拟开关的输入端连接，输出信号依次经过减法器、A/D转换电路和主控芯片MCU处理。本发明结构设计合理，具有检测成本小、检测方便准确的优点，能够准确对电压较高、数量较多的锂电池组的每个单体电池的端电压精确在线检测。

Description

一种在线锂电池组电池端电压检测装置及检测方法
技术领域
    本发明涉及电力电子领域，尤其涉及电动汽车以及电网储能的一种电池组管理控制领域。
背景技术
目前，锂离子电池被广泛的应用于工业生产和人们生活的各个领域，尤其是电动汽车以及电网储能的一种锂电池组管理控制技术。为了得到高功率、高电压，必须将电池串并联使用，但各个电池单体的参数不一致，导致了电池充放电性能的不一致。为了使得各个单体电池充放电的容量趋于一致，延长电池组使用寿命，需要对每个单体电池进行管理，而管理的核心是如何对单体电池电压进行在线检测，由于电动汽车或电网储能串联的电池很多，电压较高，检测单体电池电压难度较大。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种在线锂电池组电池端电压检测装置及检测方法，能够准确对电压较高、数量较多的锂电池组的每个单体电池的端电压精确在线检测。
技术方案：本发明所述的一种在线锂电池组电池端电压检测装置，包括由若干单体锂电池串联组成的锂电池组，选择模拟开关，减法器，A/D转换电路和主控芯片MCU，所述锂电池组中的各个单体锂电池引出的连接端与所述选择模拟开关的输入端连接，所述选择模拟开关的输出端与所述减法器的输入端连接，所述减法器的输出端与A/D转换电路的输入端连接，所述A/D转换电路的输出端与主控芯片MCU连接。
作为优选，所述选择模拟开关为四选一模拟开关。
作为优选，所述锂电池组中的每两节单体锂电池引出的一个连接端与所述选择模拟开关的其中两个输入端连接。
作为优选，所述减法器的输入信号分别为相邻两个单体锂电池的电压信号。
作为优选，所述选择模拟开关的电源与所述锂电池的负端相连。
本发明还公开了一种在线锂电池组电池端电压检测方法，包括如下步骤：
1）将各个单体锂电池引出的连接端与所述选择模拟开关的输入端连接；
2）通过控制选择模拟开关使能端，选通相邻两电池的端电压检测信号送给减法器；
3）通过减法器将差值送入A/D转换电路；
4）经A/D转换后得到反映电池端电压的数字信号送给主控芯片MCU，主控芯片MCU根据读取到的A/D转换值，完成电池组管理相关动作。
有益效果：本发明结构设计合理，具有检测成本小、检测方便准确的优点，能够准确对电压较高、数量较多的锂电池组的每个单体电池的端电压精确在线检测。
附图说明
图1为本发明单体电池电压信号采集示意图。
图2为本发明在线检测原理示意图。
具体实施方式
图1为本发明单体电池电压信号采集示意图。由单体电池串联组成的锂电池组，是将每一单体电池正极与另一单体电池负极相连，串联后各单体电池电压越来越高，甚至可达几百伏。将其电池正极与电池负极的连接处引出电压检测信号，检测每一单体电池负极与正极两处电压检测信号的之差，即可知道该单体电池在线电压值。同理可检测任意节单体电池串联组成的电池组在线单体电压值。
图2为本发明在线检测原理示意图。一种在线锂电池组电池端电压检测装置，包括若干单体锂电池串联组成的锂电池组，双路四选一模拟开关1（Nn、Nn+1），减法器2，A/D转换电路3和主控芯片MCU 4。锂电池组中的各个单体锂电池引出的连接端与四选一模拟开关1的输入端连接，四选一模拟开关1的输出端与减法器2的输入端连接，减法器2的输出端与A/D转换电路3的输入端连接，A/D转换电路3的输出端与主控芯片MCU 4连接。
其检测方法是将从锂电池组中串联的每两节单体电池之间引出电压检测信号送至四选一模拟开关输入端。每一检测信号对应两个四选一输入端，通过控制四选一模拟开关使能端，选通不同检测信号通过减法器将差值送入A/D转换电路。主控芯片MCU根据读取到的A/D转换值，完成单体电池电压检测。
其中，四选一模拟开关使能端控制真值表如下表所示：
若控制S0=0，S1=0，则对于双路四选一模拟开关Nn，OUTA输出A0信号，即选通Cn信号，OUTB输出B0信号，即选通Cn+1信号，OUTA和OUTB信号送入减法器，此时减法器输出模拟电压信号值即为Cn和Cn+1采样点之间的电池在线电压。此时对于双路四选一模拟开关Nn+1，OUTC输出A0信号，即选通Cn+4信号，OUTD输出B0信号，即选通Cn+5信号，OUTC和OUTD信号送入减法器，此时减法器输出模拟电压信号值即为Cn+4和Cn+5采样点之间的电池的在线电压。
同理若控制S0=0，S1=1，可分别得到Cn+1和Cn+2采样点之间的电池的在线电压，Cn+5和Cn+6采样点之间的电池的在线电压。
同理若控制S0=1，S1=0，可分别得到Cn+2和Cn+3采样点之间的电池的在线电压，Cn+6和Cn+7采样点之间的电池的在线电压。
同理若控制S0=1，S1=1，可分别得到Cn+3和Cn+4采样点之间的电池的在线电压，Cn+7和Cn+8采样点之间的电池的在线电压。
以图2中双路四选一模拟开关Nn为例，电源正极接于Cn+4，电源负极通过二极管VDn接于Cn,这样对于双路四选一模拟开关Nn的电源最高电压也只是四只单体电池电压的和，没有与电池组公用地（一般做法），保证了双路四选一模拟开关的电源电压处于安全范围内，便于电路扩展，不受检测电池组电池数量的限制。

Claims (6)

1.一种在线锂电池组电池端电压检测装置，其特征在于：包括由若干单体锂电池串联组成的锂电池组，选择模拟开关，减法器，A/D转换电路和主控芯片MCU，所述锂电池组中的各个单体锂电池引出的连接端与所述选择模拟开关的输入端连接，所述选择模拟开关的输出端与所述减法器的输入端连接，所述减法器的输出端与A/D转换电路的输入端连接，所述A/D转换电路的输出端与主控芯片MCU连接。
2.根据权利要求1所述的一种在线锂电池组电池端电压检测装置，其特征在于：所述选择模拟开关为四选一模拟开关。
3.根据权利要求1所述的一种在线锂电池组电池端电压检测装置，其特征在于：所述锂电池组中的每两节单体锂电池引出的一个连接端与所述选择模拟开关的其中两个输入端连接。
4.根据权利要求1所述的一种在线锂电池组电池端电压检测装置，其特征在于：所述减法器的输入信号分别为相邻两个单体锂电池的电压信号。
5.根据权利要求1所述的一种在线锂电池组电池端电压检测装置，其特征在于：所述选择模拟开关的电源与所述锂电池的负端相连。
6.一种在线锂电池组电池端电压检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）将各个单体锂电池引出的连接端与所述选择模拟开关的输入端连接；
2）通过控制选择模拟开关使能端，选通相邻两电池的端电压检测信号送给减法器；
3）通过减法器将差值送入A/D转换电路；
4）经A/D转换后得到反映电池端电压的数字信号送给主控芯片MCU，主控芯片MCU根据读取到的A/D转换值，完成电池组管理相关动作。
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