CN105425023A - 一种电池组电压采集系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电压采集领域,特别涉及一种电池组电压采集系统及方法。所述电池组由一个或多个电池模组串联组成,电池模组由多个单体电池组成,所述系统包括:与所述电池模组一一对应连接的电压采集模块、隔离模块、与隔离模块电连接的微控制器;其中,不同电压采集模块之间通过I2C串口总线通信,电压采集模块包括电压采集芯片、处理模块;电压采集芯片采集处理模块的信息,并控制处理模块,以使电压采集芯片的功耗增大或不变;隔离模块分别与所述微控制器、与所述电池组负极连接的电压采集模块电连接;所述微控制器用于获取隔离模块的信息,并向所有电压采集芯片发送控制信号。利用本发明可以保证电池组中单体电池采集的一致性。

Description

一种电池组电压采集系统及方法
技术领域
本发明涉及电压采集领域,特别涉及一种电池组电压采集系统及方法。
背景技术
随着传统能源的日益枯竭,环境污染的日益严重,国家提出了节能减排、发展低碳经济的策略,电池由于其在应用过程中具有方便快捷、可循环利用等特性而得到广泛应用。在应用过程中,为了获得大功率、大容量,需要将单体电池以串并联方式组成电池组。
为了确保电池组能够正常工作,需要电池管理系统实时对电池组进行统一监控,其中一个监控环节就是对电池组中各个单体电池电压的监控,需要实时采集各个单体电池的电压值,对各个单体电池的性能进行判断;目前对电池组中各个单体电池电压值的采集一般以成对或成组的方式采集,如图1所示,为典型的单体电压采集系统,图1中,CELL_Mod_n为电池模组,即CELL_Mod_n是由成对或成组的单体电池组成;符号B+标识为电池组正极;符号B-标识为电池组负极;符号GND为单片机的地;电压采集芯片通过单体电压采集线连接到单体电池,这些单体电压采集线可通过IIC通讯方式实现电池模组之间的通讯,再通过隔离芯片后,实现与电池管理系统中的核心元器件单片机的通讯。
在电池组中,单体电池的一致性包括:电压一致性、容量一致性、健康状态(SOH)一致性、单体电池内阻的一致性,只有当所有上述单体电池的一致性指标均较好时,整个电池组的综合性能才能较为优良;一般在电池管理系统设计时,应当充分考虑到单体电池信息采集过程中,所有单体电池电压信号的采集应当处于同样的采集条件状态,以保证电池管理系统在对单体电池监控的过程中,真实的体现实际单体电池电压信息,单体电压采集系统中电压采集芯片的功耗的一致性关系到工作过程中单体电池的一致性。
现有技术中,电池管理系统为实现单体电池的一致性对电池组中每一个单体电池进行了均衡控制,但这种均衡控制只有在充电过程中才得以执行,而且这种方案软件控制比较复杂。当单体电池均衡功能失效时,只要有一路失效,就会造成整个电池组的均衡功能失效;对于采集单体电池电压的电压采集芯片,它是从电池模组取电,如果单体电压采集系统中电压采集芯片功耗不一致,则直接会加剧各个单体电池采集的不一致,从而影响单体电池均衡功能。
发明内容
本发明提供了一种电池组电压采集系统及方法,以实现电压采集芯片的功耗平衡,从而保证电池组中单体电池采集的一致性。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:
一种电池组电压采集系统,所述电池组由一个或多个电池模组串联组成,所述电池模组由多个单体电池组成,所述电压采集系统包括:
与所述电池组中电池模组一一对应连接的电压采集模块、隔离模块、与所述隔离模块电连接的微控制器;其中,不同所述电压采集模块之间通过I2C串口总线通信,所述电压采集模块包括电压采集芯片、与所述电压采集芯片电连接的处理模块;
所述电压采集芯片采集所述处理模块的信息,并将所述处理模块的信息通过I2C串口总线传送给隔离模块,并根据所述隔离模块的信息,控制所述处理模块,以使所述电压采集芯片的功耗增大或不变;
所述隔离模块分别与所述微控制器、与所述电池组负极连接的电压采集模块电连接,用于将所述微控制器与所有所述电压采集模块的信号隔离;
所述微控制器用于获取所述隔离模块的信息,对所述隔离模块的信息进行分析处理,并通过所述隔离模块向所有电压采集芯片发送控制信号,以使所有电压采集芯片的功耗均衡。
优选地,所述处理模块包括:测试模块、均衡模块,其中:
所述测试模块与所述电压采集芯片连接,用于采集所述电压采集芯片的功耗信息,并将功耗信息传输给所述电压采集芯片;
所述均衡模块与所述电压采集芯片连接,用于增大所述电压采集芯片的功耗。
优选地,所述测试模块包括:与所述电压采集芯片连接的分流计型电流传感器、电压跟随器;
所述分流计型电流传感器用于测量所述电压采集芯片的功耗电流;
所述电压跟随器连接在所述分流计型电流传感器与所述电压采集芯片之间,用于获取所述分流计型电流传感器的信息,并将所述信息传送给所述电压采集芯片。
优选地,所述均衡模块包括:第一电阻、开关电路;
其中,所述第一电阻连接在开关电路与所述电压采集芯片之间;
所述开关电路分别与所述第一电阻、所述电压采集芯片连接,用于获取所述电压采集芯片的控制信号,并控制所述第一电阻与所述电压采集芯片连接或断开。
优选地,所述电压采集芯片包括:若干电压采集电路、AD转换器、与所述AD转换器连接的处理器;
所述电压采集电路与所述电池模组中单体电池连接,采集所述单体电池的电压信号;所述AD转换器对所述单体电池的电压信号与所述处理模块的信号进行AD转换,并将转换后的电压信号发送至所述处理器;所述处理器对所述经过AD转换的电压信号进行处理,并向所述处理模块输出控制信号。
一种电池组电压采集方法,所述方法包括:
电压采集芯片采集处理模块的信息,并将所述处理模块的信息通过I2C串口总线发送给隔离模块;
微控制器获取所述隔离模块的信息,对所述隔离模块的信息进行分析处理,并通过所述隔离模块向所有电压采集芯片发送控制信号;
电压采集芯片根据所述控制信号,控制处理模块,以使所述电压采集芯片的功耗增大或不变。
优选地,所述微控制器获取所述隔离模块的信息,对所述隔离模块的信息进行分析处理包括:
获取所有所述处理模块中测试模块的信息,其中,所述测试模块的信息包括所述电压采集芯片的功耗电流;
将所有所述电压采集芯片的功耗电流进行比较,得到最大所述电压采集芯片的功耗电流;
将最大所述电压采集芯片的功耗电流作为目标功耗电流传送给所述隔离模块。
优选地,所述电压采集芯片根据所述控制信号,控制处理模块,包括:
对电压采集芯片向均衡模块输出的驱动信号初始化,执行以下步骤:
(A)所述电压采集芯片接收所述控制信号,其中,所述控制信号包括:ID值与目标功耗电流,检测所述控制信号中ID值是否与所述电压采集芯片的ID值相同;
如果不同,则执行步骤(B);否则,返回步骤(A);
(B)获取所述处理模块中测试模块的当前功耗信息,其中所述当前功耗信息包括反馈功耗电流;
(C)根据所述目标功耗电流与所述反馈功耗电流的值,采用二分法调整当前驱动信号并向均衡模块输出驱动信号;
(D)检测所述反馈功耗电流与所述目标功耗电流之差的绝对值比上目标功耗电流是否小于设定阈值;
如果是,延时一周期,如果系统无下电操作,则执行步骤(A);否则,返回执行步骤(B)。
优选地,所述电压采集芯片根据所述控制信号,控制处理模块,包括以下步骤:
设定电压采集芯片功耗GPIO口PWM占空比为第一设定值,执行以下步骤:
(A’)所述电压采集芯片接收所述控制信号,其中,所述控制信号包括:ID值与目标功耗电流,检测所述控制信号中ID值是否与所述电压采集芯片的ID值相同;
如果不同,则执行步骤(B’);否则,返回步骤(A’);
(B’)获取所述处理模块中测试模块的当前功耗信息,其中所述当前功耗信息包括反馈功耗电流;
(C’)检测所述目标功耗电流是否大于所述反馈功耗电流;
如果所述目标功耗电流大于所述反馈功耗电流的值,则在当前PWM占空比与100%之间选择中间值作为控制信号向均衡模块输出;否则,在0与当前PWM占空比之间选择中间值作为控制信号向均衡模块输出;
(D’)检测所述反馈功耗电流与所述目标功耗电流之差的绝对值比上目标功耗电流是否小于设定阈值;
如果是,延时一周期,如果系统无下电操作,则执行步骤(A’);否则,返回执行步骤(B’)。
本发明的有益效果在于:
本发明的电池组电压采集系统及方法,在电压采集模块中具有电压采集芯片与处理模块,通过处理模块反馈的各个电压采集芯片的功耗信息,在整个电池组控制网络中进行相互的信息交互,当微控制器检测到了电压采集芯片的功耗不一致时,将功耗最大的电压采集芯片的功耗电流设定目标功耗电流,而将该目标功耗电流在其他电压采集芯片中进行信息交互,从而各个电压采集芯片均以该目标功耗电流为基准,通过被动能量消耗的方式,最终使各个电压采集芯片的功耗电流匀达到功耗最大的电压采集芯片的功耗电流,从而达到电压采模块功耗的一致性。
附图说明
图1为现有技术中典型的单体电压采集系统的结构示意图。
图2为本发明实施例电池组电压采集系统的结构示意图。
图3为本发明实施例电池组电压采集系统中电压采集模块的结构示意图。
图4是本发明实施电池组电压采集方法的一种流程图。
图5是本发明实施例电池组电压采集方法的另一种流程图。
图6是本发明实施例电池组电压采集方法的第三种流程图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员能更进一步了解本发明的特征及技术内容,下面结合附图和实施方式对本发明实施例作详细说明。
为了使单体电压采集系统中电压采集芯片功耗一致,本发明实施例提供了一种电池组电压采集系统及方法,以实现电压采集芯片的功耗平衡,从而保证电池组中单体电池的一致性。
本发明实施例为了解决功耗不一致性的问题,通过在电压采集模块中设置一个可测试与消耗能量的模块——处理模块,实现检测电压采集芯片功耗并消耗电压采集芯片能量。
电池组由一个或多个电池模组串联组成,电池模组由多个单体电池组成,如图2所示是本发明实施例电池组电压采集系统的结构示意图。
电压采集系统包括:与电池组中电池模组一一对应连接的电压采集模块、隔离模块、与隔离模块电连接的微控制器;其中,不同电压采集模块之间通过I2C串口总线通信,电压采集模块包括电压采集芯片、与所述电压采集芯片电连接的处理模块;电压采集芯片采集处理模块的信息,并将处理模块的信息通过I2C串口总线传送给隔离模块,并根据隔离模块的信息,控制处理模块,以使电压采集芯片的功耗增大或不变;隔离模块分别与微控制器、与电池组负极连接的电压采集模块电连接,用于将微控制器与所有电压采集模块的信号隔离;微控制器用于获取隔离模块的信息,对隔离模块的信息进行分析处理,并通过隔离模块向所有电压采集芯片发送控制信号,以使所有电压采集芯片的功耗均衡。
需要说明的是,处理模块包括:测试模块、均衡模块,其中:测试模块与电压采集芯片连接,用于采集电压采集芯片的功耗信息,并将功耗信息传输给电压采集芯片;而均衡模块则与电压采集芯片连接,用于增大电压采集芯片的功耗。
本发明实施例中,电压采集芯片包括:若干电压采集电路、AD转换器、与AD转换器连接的处理器;电压采集电路与电池模组中单体电池连接,采集单体电池的电压信号;AD转换器对单体电池的电压信号与处理模块的信号进行AD转换,并将转换后的电压信号发送至处理器;处理器对经过AD转换的电压信号进行处理,并向处理模块输出控制信号。
需要说明的是,在图2中包括N个电压采集模块,每个电压采集模块包含内容相同,均包含一个电压采集芯片与一个处理模块,图2中,CELL_Mod_n、CELL_Mod_n、CELL_Mod_n-1、……CELL_Mod_4、CELL_Mod_3、CELL_Mod_2、CELL_Mod_1为电池模组,即电池模组是由成对或成组的单体电池组成;符号B+标识为电池组正极;符号B-标识为电池组负极;符号GND为微控制器的地;图2中每个电压采集模块通过单体电压采集线与电池模组CELL_Mod_n相连,以实现对电池模组信息的采集。图2中,通讯线即为I2C串口总线,不同电压采集模块之间通过I2C串口总线通信,所有电压采集模块的信息通过隔离模块传送给微控制器,而微处理又通过隔离模块向所有电压采集芯片发送控制信号,电压采集芯片根据接收到的微控制器发送的控制信号,实现对处理模块的控制。
更进一步地,处理模块中测试模块包括:与电压采集芯片连接的分流计型电流传感器、电压跟随器;分流计型电流传感器用于测量电压采集芯片的功耗电流;电压跟随器连接在分流计型电流传感器与电压采集芯片之间,用于获取分流计型电流传感器的信息,并将信息传送给电压采集芯片。
更进一步地,处理模块中均衡模块包括:第一电阻、开关电路;第一电阻连接在开关电路与电压采集芯片之间;开关电路分别与第一电阻、电压采集芯片连接,用于获取电压采集芯片的控制信号,并控制第一电阻与电压采集芯片连接或断开。
如图3所示为本发明实施例电池组电压采集系统中电压采集模块的结构示意图。在图3中,CELL#1......CELL#12为单体电池,由CELL#1至CELL#12组成了一个电池模组,电压采集芯片通过管脚C0~C12对应连接到电池模组中CELL#1~CELL#12单体电池上,管脚DCIN、AGND为对电压采集芯片的供电管脚,AUXIN1与AUXIN2为电压采集芯片的辅助电源管脚,GPIO为电压采集芯片通用的输入输出口,而图中通讯线即为I2C串口总线,以实现不同电压采集模块之间通过I2C串口总线通信;在电压采集芯片的供电管脚AGND与AUXIN1之间连接有测试模块,该测试模块由一个分流计型电流传感器RB3与一个电压跟随器构成,分流计型电流传感器RB3与电压跟随器串联连接,电压跟随器的输出端直接接入电压采集芯片的AUXIN1管脚,电压采集芯片通过电压跟随器读取到分流计型电流传感器RB3上流过的电流(功耗电流)即得到的电压值,可以判定整个芯片的功耗。
进一步地,在图3中,电压采集芯片上有一个对外设供电端VAA端口,当电压采集芯片存在功耗不均衡的状态时,会存在所有单体电池的功耗不均衡,最终导致单体电池的不一致。解决这一问题,在电压采集芯片的外部接口上增加均衡模块,该均衡模块由第一电阻RC和开关电路NMOS管QC1构成,连接在VAA与GND之间。
本实施例中,为让所有的电池电压采集芯片的功耗趋于一致,在所有的电压采集芯片上都会获得各自的功耗信息,功耗偏低的电压采集芯片会通过各自的GPIO端输出不同占空比的PWM波来驱动NMOS管QC1,由第一电阻RC消耗VAA的电源,以使功耗偏低的电压采集芯片的功耗增加。一般的,当电压采集芯片的功耗越低,那么该芯片与最高功耗的电压采集芯片的功耗目标差越大,此时该电压采集芯片的GPIO端口输出的PWM波占空比越大。
需要说明的是,电压采集芯片的C0~C12管脚为单体电压采集接口,这些接口是出于高阻态。在电压采集芯片功能实施时,从单体电压采集线上流经的电流可忽略,即可认为在C0~C12上不会有单体电池功耗的产生。
综上,本发明实施例电池组电压采集系统,通过每个处理模块检测到每个电压采集芯片的功耗,同时每个电压采集芯片,都会将各自的芯片功耗通过通讯信号上报到微控制器,当微控制器识别到各电压采集芯片的功耗信息后,进过信息处理,可以向各电压采集芯片发送含最大功耗信息控制信号。由于电压采集芯片外部与处理模块连接,电压采集芯片接收到微控制器的控制信号后,通过GPIO口控制均衡模块导通,从而实现电压采集芯片对电压采集模组能量的消耗,以弥补电压采集芯片的功耗差。
相应的,本发明实施例还提供了一种电池组电压采集方法,如图4所示,是本发明实施电池组电压采集方法的一种流程图,包括以下步骤:
步骤100,开始。
步骤101,电压采集芯片采集处理模块的信息,并将处理模块的信息通过I2C串口总线发送给隔离模块。
需要说明的是,电压采集芯片采集处理模块的信息,主要是采集处理模块中测试模块的信息;本发明中所有电压采集芯片采集与其一一对应的处理模块中测试模块的信息,测试模块的信息包含电压采集芯片的功耗电流,并将所有测试模块的信息通过I2C串口总线发送给隔离模块。
步骤102,微控制器获取隔离模块的信息,对隔离模块的信息进行分析处理,并通过隔离模块向所有电压采集芯片发送控制信号。
需要说明的是,微控制器的主要工作流程如下:
获取所有处理模块中测试模块的信息,其中,测试模块的信息包括电压采集芯片的功耗电流;将所有电压采集芯片的功耗电流进行比较,得到最大电压采集芯片的功耗电流;将最大电压采集芯片的功耗电流作为目标功耗电流传送给隔离模块。
更进一步地,微控制器通过隔离模块向所有电压采集芯片发送控制信号:主要是微控制器找到所有电压采集芯片中,功耗最大电压采集芯片,并将该电压采集芯片的ID与目标功耗电流,通过隔离模块向所有电压采集芯片发送,即控制信号包括:ID值与目标功耗电流,目标功耗电流即为功耗最大电压采集芯片的功耗电流。
步骤103,电压采集芯片根据控制信号,控制处理模块,以使电压采集芯片的功耗增大或不变。
需要说明的是,本发明中所有电压采集芯片接收微控制器发送的控制信号,其中控制信号包括:ID值与目标功耗电流;每个电压采集芯片接收到控制信号后,将自身的ID与控制信号中的ID进行比较,如果ID值相同,则不做任何处理,继续等待接收微控制器发送的下一次的控制信号。如果ID值不同,则控制处理模块,以使电压采集芯片的功耗增大。
步骤104,结束。
本发明实施例的电池组电压采集方法,通过电压采集模块中的电压采集芯片采集信息,电压采集模块中处理模块处理信息,微控制器对所有电压采集模块的控制,实现电池组中所有电压采集芯片的功耗达到一致,从而使电压采集芯片的功耗达到一致,提高了电池包的综合性能。
为了详细说明电压采集芯片根据控制信号,控制处理模块,下面结合图5、图6所示流程图进行说明。
如图5是本发明实施例电池组电压采集方法的另一种流程图,包括以下步骤:
步骤200,开始。
步骤201,对电压采集芯片向均衡模块输出的驱动信号初始化。
步骤202,电压采集芯片接收控制信号,其中,所述控制信号包括:ID值与目标功耗电流,检测所述控制信号中ID值是否与所述电压采集芯片的ID值相同;
如果不同,执行步骤203;否则,返回执行步骤202。
需要说明的是,本发明实施例中,微控制器向所有电压采集芯片发送的控制信号中包含最大功耗电流电压采集芯片的ID值与目标功耗电流,其中,目标功耗电流即为功耗最大电压采集芯片的功耗电流;当功耗最大电压采集芯片接收到微控制器的控制信号,在流程上的表现是继续接收微控制器的控制信号,直到与它的ID不同,则执行步骤203。
步骤203,获取所述处理模块中测试模块的当前功耗信息,其中所述当前功耗信息包括反馈功耗电流。
需要说明的是,所述反馈功耗电流即为上述测试模块检测到的上述电压采集芯片的功耗电流。
步骤204,根据所述目标功耗电流与所述反馈功耗电流的值,采用二分法调整当前驱动信号并向均衡模块输出驱动信号。
需要说明的是,向均衡模块输出驱动信号的目的是为了实现功耗电流与反馈功耗电流的值相等,最终使所有电压采集芯片的功耗电流与功耗最大电压采集芯片的功耗电流相同。
步骤205,检测所述反馈功耗电流与所述目标功耗电流之差的绝对值比上目标功耗电流是否小于设定阈值;
如果是,执行步骤206;否则,返回执行步骤203。
需要说明的是,设定阈值可以通过标定确定,比如设定阈值为5%。
步骤206,延时一周期,检测系统是否有下电操作;
如果没有,返回执行步骤202;否则,执行步骤207。
需要说明的是,所谓一周期是值电压采集芯片的采集微控制器的控制信号的一个周期,通过延时一周期,可以使方法流程中信号判断更加稳定。
步骤207,结束。
综上所述,本发明实施例采用电压采集芯片的功耗电流作为比较条件,而不是已功耗作为比较条件,通过本发明使所有电压采集芯片达到功耗电流的一致性,进一步使所有电压采集芯片的功耗达到一致性。
结合图3所示的系统图,下面详细介绍:电压采集芯片根据控制信号,控制处理模块的流程图。
如图6是本发明实施例电池组电压采集方法的第三种流程图,包括以下步骤:
步骤300,开始。
步骤301,设定电压采集芯片功耗GPIO口PWM占空比为第一设定值。
需要说明的是,图3所示的电压采集模块中的均衡模块包括第一电阻RC与开关电路QC1,电压采集芯片会通过GPIO端输出不同占空比的PWM波来驱动NMOS管QC1,由第一电阻RC消耗VAA的电源,以使功耗偏低的电压采集芯片的功耗增加。
进一步地,所述第一设定值通过标定确定,比如为50%。
步骤302,电压采集芯片接收控制信号,其中,所述控制信号包括:ID值与目标功耗电流,检测所述控制信号中ID值是否与所述电压采集芯片的ID值相同;
如果不同,执行步骤303;否则,返回执行步骤302。
步骤303,获取所述处理模块中测试模块的当前功耗信息,其中所述当前功耗信息包括反馈功耗电流。
需要说明的是,所述反馈功耗电流即为上述测试模块检测到的上述电压采集芯片的功耗电流。
步骤304,检测所述目标功耗电流是否大于所述反馈功耗电流;
如果所述目标功耗电流大于所述反馈功耗电流的值,则执行步骤305;否则,执行步骤306。
步骤305,在当前PWM占空比与100%之间选择中间值作为控制信号向均衡模块输出,执行步骤307。
需要说明的是,比如在50%与100%之间选择75%的占空比向均衡模块输出。
步骤306,在0与当前PWM占空比之间选择中间值作为控制信号向均衡模块输出,执行步骤307。
需要说明的是,比如在0与50%之间选择25%的占空比向均衡模块输出。
步骤307,检测所述反馈功耗电流与所述目标功耗电流之差的绝对值比上目标功耗电流是否小于设定阈值;
如果是,执行步骤308;否则,返回执行步骤303。
需要说明的是,设定阈值可以通过标定确定,比如设定阈值为5%。
步骤308,延时一周期,检测系统是否有下电操作;
如果没有,返回执行步骤302;否则,执行步骤309。
需要说明的是,所谓一周期是值电压采集芯片的采集微控制器的控制信号的一个周期,通过延时一周期,可以使方法流程中信号判断更加稳定。
步骤309,结束。
综上所述,通过本发明的电池组的电压采集系统及方法,通过在电压采集芯片上连接检测模块与均衡模块,实现功耗电流的检测与功耗的消耗,可以避免电池管理系统在单体电池因为电压采集芯片工作不一致性而带来的单体电池采集的不一致性问题。在单体电池容量本身较小的状态下,降低了因为电压采集芯片的不一致性而带来的单体电池采集的不一致性问题。
上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式和实施例,在本领域技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明构思的前提下做出各种变化。

Claims (9)

1.一种电池组电压采集系统,所述电池组由一个或多个电池模组串联组成,所述电池模组由多个单体电池组成,其特征在于,所述电压采集系统包括:
与所述电池组中电池模组一一对应连接的电压采集模块、隔离模块、与所述隔离模块电连接的微控制器;其中,不同所述电压采集模块之间通过I2C串口总线通信,所述电压采集模块包括电压采集芯片、与所述电压采集芯片电连接的处理模块;
所述电压采集芯片采集所述处理模块的信息,并将所述处理模块的信息通过I2C串口总线传送给隔离模块,并根据所述隔离模块的信息,控制所述处理模块,以使所述电压采集芯片的功耗增大或不变;
所述隔离模块分别与所述微控制器、与所述电池组负极连接的电压采集模块电连接,用于将所述微控制器与所有所述电压采集模块的信号隔离;
所述微控制器用于获取所述隔离模块的信息,对所述隔离模块的信息进行分析处理,并通过所述隔离模块向所有电压采集芯片发送控制信号,以使所有电压采集芯片的功耗均衡。
2.根据权利要求1所述的电压采集系统,其特征在于,所述处理模块包括:测试模块、均衡模块,其中:
所述测试模块与所述电压采集芯片连接,用于采集所述电压采集芯片的功耗信息,并将功耗信息传输给所述电压采集芯片;
所述均衡模块与所述电压采集芯片连接,用于增大所述电压采集芯片的功耗。
3.根据权利要求2所述的电压采集系统,其特征在于,所述测试模块包括:与所述电压采集芯片连接的分流计型电流传感器、电压跟随器;
所述分流计型电流传感器用于测量所述电压采集芯片的功耗电流;
所述电压跟随器连接在所述分流计型电流传感器与所述电压采集芯片之间,用于获取所述分流计型电流传感器的信息,并将所述信息传送给所述电压采集芯片。
4.根据权利要求2所述的电压采集系统,其特征在于,所述均衡模块包括:第一电阻、开关电路;
其中,所述第一电阻连接在开关电路与所述电压采集芯片之间;
所述开关电路分别与所述第一电阻、所述电压采集芯片连接,用于获取所述电压采集芯片的控制信号,并控制所述第一电阻与所述电压采集芯片连接或断开。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电压采集系统,其特征在于,所述电压采集芯片包括:若干电压采集电路、AD转换器、与所述AD转换器连接的处理器;
所述电压采集电路与所述电池模组中单体电池连接,采集所述单体电池的电压信号;所述AD转换器对所述单体电池的电压信号与所述处理模块的信号进行AD转换,并将转换后的电压信号发送至所述处理器;所述处理器对所述经过AD转换的电压信号进行处理,并向所述处理模块输出控制信号。
6.一种电池组电压采集方法,其特征在于,所述方法包括:
电压采集芯片采集处理模块的信息,并将所述处理模块的信息通过I2C串口总线发送给隔离模块;
微控制器获取所述隔离模块的信息,对所述隔离模块的信息进行分析处理,并通过所述隔离模块向所有电压采集芯片发送控制信号;
电压采集芯片根据所述控制信号,控制处理模块,以使所述电压采集芯片的功耗增大或不变。
7.根据权利要求6所述的电池组电压采集方法,其特征在于,所述微控制器获取所述隔离模块的信息,对所述隔离模块的信息进行分析处理包括:
获取所有所述处理模块中测试模块的信息,其中,所述测试模块的信息包括所述电压采集芯片的功耗电流;
将所有所述电压采集芯片的功耗电流进行比较,得到最大所述电压采集芯片的功耗电流;
将最大所述电压采集芯片的功耗电流作为目标功耗电流传送给所述隔离模块。
8.根据权利要求7所述的电池组电压采集方法,其特征在于,所述电压采集芯片根据所述控制信号,控制处理模块,包括:
对电压采集芯片向均衡模块输出的驱动信号初始化,执行以下步骤:
(A)所述电压采集芯片接收所述控制信号,其中,所述控制信号包括:ID值与目标功耗电流,检测所述控制信号中ID值是否与所述电压采集芯片的ID值相同;
如果不同,则执行步骤(B);否则,返回步骤(A);
(B)获取所述处理模块中测试模块的当前功耗信息,其中所述当前功耗信息包括反馈功耗电流;
(C)根据所述目标功耗电流与所述反馈功耗电流的值,采用二分法调整当前驱动信号并向均衡模块输出驱动信号;
(D)检测所述反馈功耗电流与所述目标功耗电流之差的绝对值比上目标功耗电流是否小于设定阈值;
如果是,延时一周期,如果系统无下电操作,则执行步骤(A);否则,返回执行步骤(B)。
9.根据权利要求8所述的电池组电压采集方法,其特征在于,所述电压采集芯片根据所述控制信号,控制处理模块,包括以下步骤:
设定电压采集芯片功耗GPIO口PWM占空比为第一设定值,执行以下步骤:
(A’)所述电压采集芯片接收所述控制信号,其中,所述控制信号包括:ID值与目标功耗电流,检测所述控制信号中ID值是否与所述电压采集芯片的ID值相同;
如果不同,则执行步骤(B’);否则,返回步骤(A’);
(B’)获取所述处理模块中测试模块的当前功耗信息,其中所述当前功耗信息包括反馈功耗电流;
(C’)检测所述目标功耗电流是否大于所述反馈功耗电流;
如果所述目标功耗电流大于所述反馈功耗电流的值,则在当前PWM占空比与100%之间选择中间值作为控制信号向均衡模块输出;否则,在0与当前PWM占空比之间选择中间值作为控制信号向均衡模块输出;
(D’)检测所述反馈功耗电流与所述目标功耗电流之差的绝对值比上目标功耗电流是否小于设定阈值;
如果是,延时一周期,如果系统无下电操作,则执行步骤(A’);否则,返回执行步骤(B’)。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106154027A (zh) * 2016-07-01 2016-11-23 清华大学 一种用于电化学储能装置的电压巡检装置
CN107482728A (zh) * 2017-09-04 2017-12-15 东莞钜威动力技术有限公司 功耗平衡的电池信号采集电路及电池管理装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6046573A (en) * 1995-10-31 2000-04-04 Xicon Battery Electronics Ab System for equalizing the level of charge in batteries
JP2000324711A (ja) * 1999-05-17 2000-11-24 Canon Inc 組み電池装置
EP2091101A1 (en) * 2006-11-06 2009-08-19 NEC Corporation Unit battery for battery pack, battery control system, and battery control method
CN102097834A (zh) * 2010-12-09 2011-06-15 奇瑞汽车股份有限公司 一种锂电池均衡系统的诊断方法
CN102540098A (zh) * 2012-01-19 2012-07-04 北京优科利尔能源设备有限公司 一种电池组的数据采集系统
CN102723745A (zh) * 2011-03-29 2012-10-10 比亚迪股份有限公司 一种电池组管理系统
CN202631712U (zh) * 2012-05-22 2012-12-26 湖北德普电气股份有限公司 一种动力电池组检测模块
CN202997597U (zh) * 2012-10-24 2013-06-12 冉建国 一种超级电容模组智能管理装置
CN203445668U (zh) * 2013-09-23 2014-02-19 安徽江淮汽车股份有限公司 一种分布式电池管理系统
CN104820200A (zh) * 2015-05-14 2015-08-05 哈尔滨冠拓电源设备有限公司 具有自检功能的电池管理系统功能检验平台及自检方法和检验方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6046573A (en) * 1995-10-31 2000-04-04 Xicon Battery Electronics Ab System for equalizing the level of charge in batteries
JP2000324711A (ja) * 1999-05-17 2000-11-24 Canon Inc 組み電池装置
EP2091101A1 (en) * 2006-11-06 2009-08-19 NEC Corporation Unit battery for battery pack, battery control system, and battery control method
CN102097834A (zh) * 2010-12-09 2011-06-15 奇瑞汽车股份有限公司 一种锂电池均衡系统的诊断方法
CN102723745A (zh) * 2011-03-29 2012-10-10 比亚迪股份有限公司 一种电池组管理系统
CN102540098A (zh) * 2012-01-19 2012-07-04 北京优科利尔能源设备有限公司 一种电池组的数据采集系统
CN202631712U (zh) * 2012-05-22 2012-12-26 湖北德普电气股份有限公司 一种动力电池组检测模块
CN202997597U (zh) * 2012-10-24 2013-06-12 冉建国 一种超级电容模组智能管理装置
CN203445668U (zh) * 2013-09-23 2014-02-19 安徽江淮汽车股份有限公司 一种分布式电池管理系统
CN104820200A (zh) * 2015-05-14 2015-08-05 哈尔滨冠拓电源设备有限公司 具有自检功能的电池管理系统功能检验平台及自检方法和检验方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
窦汝振等: "动力电池组电压采集及均衡控制策略研究", 《电表与仪测》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106154027A (zh) * 2016-07-01 2016-11-23 清华大学 一种用于电化学储能装置的电压巡检装置
CN106154027B (zh) * 2016-07-01 2018-11-23 清华大学 一种用于电化学储能装置的电压巡检装置
CN107482728A (zh) * 2017-09-04 2017-12-15 东莞钜威动力技术有限公司 功耗平衡的电池信号采集电路及电池管理装置

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