CN105807102A - 用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路及方法，所述模拟单体电池电压的电路包括：直流电源，用于提供第一直流电压；电压模拟模块，所述电压模拟模块具有N组输出端，且电压模拟模块的输入端与直流电源相连以将第一直流电压转换为N个第二直流电压，并通过N组输出端对应输出以分别模拟N个单体电池的电压，其中，N为大于1的整数，从而，通过该电路可以模拟采样线束的测量和电池管理系统的标定所需要的串联电池组的电压，并且可以直接连接采样线束，使采样线束的测量和电池管理系统的标定使用方便，占用空间小。

Description

用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路及方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路和一种用于电池管理系统的模拟单体电池电压的方法。

背景技术

电动汽车中的串联电池组作为整车的重要储能设备，为了对串联电池组的能量使用进行有效管理，需要通过电池管理系统实时监视串联电池组中的单体电池状态。在相关技术中，电动汽车中串联的单体电池的数量动辄多达上百只,所以每辆电动汽车的单体电池的电压采样线束多达上百根,线束复杂。而在实际使用中，一个电池管理系统一般能够监测10到30只单体电池，上百只串联的单体电池则需要多个电池管理系统，多个电池管理系统间通过CAN总线进行通讯，因而实际装车之前需要分别进行采样线束的测量和电池管理系统的标定。

但是，在相关技术中，电池管理系统需要通过采样线束与串联电池组连接之后，才能进行采样线束的测量和电池管理系统的标定，不便于测量和标定。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路，该电路为采样线束的测量和电池管理系统的标定提供便利。

本发明的另一个目的在于提出一种用于电池管理系统的模拟单体电池电压的方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的一种用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路，包括：直流电源，所述直流电源用于提供第一直流电压；电压模拟模块，所述电压模拟模块具有N组输出端，且所述电压模拟模块的输入端与所述直流电源相连以将所述第一直流电压转换为N个第二直流电压，并通过所述N组输出端对应输出以分别模拟N个单体电池的电压，其中，N为大于1的整数。

根据本发明实施例提出的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路，通过直流电源提供第一直流电压，电压模拟模块将第一直流电压转换为N个第二直流电压并通过N组输出端输出，以分别模拟N个单体电池的电压，从而通过模拟N个单体电池的电压，在采样线束测量和电池管理系统标定时，电池管理系统可通过采样线束直接与该电路连接，无需连接串联电池组，为采样线束的测量和电池管理系统的标定提供便利，并且该电路占用空间小。

根据本发明的一个实施例，所述第一直流电压为12V，所述第二直流电压为3.3V。

根据本发明的一个实施例，所述电压模拟模块包括：第一转换单元，所述第一转换单元的输入端与所述直流电源相连，所述第一转换单元用于将所述第一直流电压转换为第三直流电压；以及第二转换单元，所述第二转换单元的输入端与所述第一转换单元的输出端相连，所述第二转换单元的N组输出端作为所述电压模拟模块的N组输出端，所述第二转换单元用于将所述第三直流电压转换为所述N个第二直流电压，并通过所述N组输出端分别输出所述N个第二直流电压。

根据本发明的一个实施例，所述第三直流电压为5V。

根据本发明的一个实施例，所述第一转换单元包括：第一DC/DC转换芯片，所述第一DC/DC转换芯片具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一DC/DC转换芯片的第一输入端与所述直流电源的正极端相连，所述第一DC/DC转换芯片的第二输入端与所述直流电源的负极端相连；第一电解电容，所述第一电解电容并联在所述第一DC/DC转换芯片的第一输入端与所述第二输入端之间；第一电容，所述第一电容与所述第一电解电容并联；第二电容，所述第二电容并联在所述第一DC/DC转换芯片的第一输出端与所述第二输出端之间。

根据本发明的一个实施例，所述第二转换单元包括第1至第N转换子单元，每个所述转换子单元包括：第二DC/DC转换芯片，所述第二DC/DC转换芯片具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述第二DC/DC转换芯片的第一输入端与所述第一转换单元的第一输出端相连，所述第二DC/DC转换芯片的第二输入端与所述第一转换单元的第二输出端相连；第二电解电容，所述第二电解电容并联在所述第二DC/DC转换芯片的第一输出端与所述第二输出端之间；第三电容，所述第三电容与所述第二电解电容并联。

根据本发明的一个实施例，所述每个转换子单元还包括：稳压芯片，所述稳压芯片的第一端与所述第二DC/DC转换芯片的第一输出端相连，所述稳压芯片的第三端与所述第二DC/DC转换芯片的第二输出端相连，所述稳压芯片的第二端与第三端作为所述第二转换单元的输出端用于输出对应的所述第二直流电压；第三电解电容，所述第三电解电容并联在所述稳压芯片的第二端与所述第三端之间；第四电容，所述第四电容与所述第三电解电容并联。

根据本发明的一个实施例，所述第1至第N转换子单元顺序连接，其中，所述第i转换子单元对应的稳压芯片的第三端与所述第i+1转换子单元对应的稳压芯片的第二端相连，其中，i等于1至N-1。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种用于电池管理系统的模拟单体电池电压的方法，包括以下步骤：通过直流电源提供第一直流电压；将所述第一直流电压转换为N个第二直流电压，并通过N组输出端对应输出以分别模拟N个单体电池的电压，其中，N为大于1的整数。

根据本发明实施例提出的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的方法，可以将第一直流电压转换为N个第二直流电压并通过N组输出端输出，以分别模拟N个单体电池的电压，从而在采样线束测量和电池管理系统标定时，电池管理系统可通过该方法获取所需的N个单体电池的电压，无需连接串联电池组，为采样线束的测量和电池管理系统的标定提供便利。

根据本发明的一个实施例，所述第一直流电压为12V，所述第二直流电压为3.3V。

根据本发明的一个实施例，所述将所述第一直流电压转换为N个第二直流电压，包括：将所述第一直流电压转换为第三直流电压；将所述第三直流电压转换为所述N个第二直流电压，并通过所述N组输出端分别输出所述N个第二直流电压。

根据本发明的一个实施例，所述第三直流电压为5V。

附图说明

图1是根据本发明实施例的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路的方框示意图；

图2是根据本发明一个实施例的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路的方框示意图；

图3是根据本发明一个实施例的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路的电路原理图；

图4是根据本发明实施例的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的方法的流程图；以及

图5是根据本发明一个实施例的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的方法的流程图。

附图标记：

直流电源10和电压模拟模块20；第一直流电压V1、第二直流电压V2和第三直流电压V3；第一转换单元200和第二转换单元300；

第一DC/DC转换芯片DC101、第一电解电容C201、第一电容C1和第二电容C2；第一DC/DC转换芯片DC101的第一输入端Vi1、第二输入端Vi2、第一输出端Vo1和第二输出端Vo2；

第二DC/DC转换芯片DC301、第二电解电容C302和第三电容C3；第二DC/DC转换芯片DC301的第一输入端Vi10、第二输入端Vi20、第一输出端Vo10和第二输出端Vo20；稳压芯片U1、第三电解电容C303和第四电容C4。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图来描述本发明实施例提出的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路，该电路可以模拟电动汽车中串联的多个单体电池的电压。

图1是根据本发明实施例提出的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路的方框示意图。如图1所示，该用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路，包括：直流电源10和电压模拟模块20。

其中，直流电源10用于提供第一直流电压V1；电压模拟模块20具有N组输出端，且电压模拟模块20的输入端与直流电源10相连以将第一直流电压V1转换为N个第二直流电压V2，并通过N组输出端对应输出以分别模拟N个单体电池的电压，其中，N为大于1的整数。

也就是说，直流电源10为模拟单体电池电压的电路提供第一直流电压V1，第一直流电压V1经过电压模拟模块20的处理后，输出N个稳定的第二直流电压V2，从而模拟单体电池电压的电路可对应模拟出N个单体电池的电压。

这样，对于采集串联电池组中N个单体电池的电池信息的电池管理系统，在装车前进行采样线束测量和电池管理系统标定时，将模拟单体电池电压的电路通过采样线束直接与电池管理系统相连，电池管理系统无需连接串联电池组，从而，为采样线束的测量和电池管理系统的标定提供便利。

由此，本发明实施例提出的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路，通过电压转换能够输出多路第二直流电压V2，以分别模拟多个单体电池的电压，通过模拟N个单体电池的电压，在采样线束测量和电池管理系统标定时，电池管理系统可通过采样线束直接与该电路连接，无需连接串联电池组，为采样线束的测量和电池管理系统的标定提供便利，并且该电路占用空间小。

根据本发明的一个实施例，第一直流电压V1为12V，第二直流电压V2为3.3V，N的取值范围可为10-30。也就是说，模拟单体电池电压的电路可对12V的直流电源10进行转换以输出N个例如30个第二直流电压V2，对应模拟N个单体电池的电压。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，电压模拟模块20包括：第一转换单元200和第二转换单元300。

其中，第一转换单元200的输入端与直流电源10相连，第一转换单元200用于将第一直流电压V1转换为第三直流电压V3；第二转换单元300的输入端与第一转换单元200的输出端相连，第二转换单元300的N组输出端作为电压模拟模块20的N组输出端，第二转换单元300用于将第三直流电压V3转换为N个第二直流电压V2，并通过N组输出端分别输出N个第二直流电压V2。

其中，第三直流电压V3可为5V。

具体来说，电压模拟模块20可通过第一转换单元200将12V的直流电源10转换为5V的第三直流电压V3，再通过第二转换单元300将5V的第三直流电压V3转换为N个3.3V的第二直流电压V2，对应模拟N个单体电池的电压。

下面参照图3对本发明实施例的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路的电路结构予以说明。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，第一转换单元200包括：第一DC/DC转换芯片DC101、第一电解电容C201、第一电容C1和第二电容C2。

其中，第一DC/DC转换芯片DC101具有第一输入端Vi1、第二输入端Vi2、第一输出端Vo1和第二输出端Vo2，第一DC/DC转换芯片DC101的第一输入端Vi1与直流电源10的正极端相连，第一DC/DC转换芯片DC101的第二输入端Vi2与直流电源10的负极端相连；第一电解电容C201并联在第一DC/DC转换芯片DC101的第一输入端Vi1与第二输入端Vi2之间，具体地，第一电解电容C201的正极与第一DC/DC转换芯片DC101的第一输入端Vi1相连，第一电解电容C201的负极与第一DC/DC转换芯片DC101的第二输入端Vi2相连；第一电容C1与第一电解电容C201并联；第二电容C2并联在第一DC/DC转换芯片DC101的第一输出端Vo1与第二输出端Vo2之间。

如图3所示，第二转换单元300包括第1至第N转换子单元DC1-DCN，即第1转换子单元DC1、第2转换子单元DC2、……、第N转换子单元DCN，每个转换子单元包括：第二DC/DC转换芯片DC301、第二电解电容C302和第三电容C3。

其中，第二DC/DC转换芯片DC301具有第一输入端Vi10、第二输入端Vi20、第一输出端Vo10和第二输出端Vo20，第二DC/DC转换芯片DC301的第一输入端Vi10与第一转换单元200的第一输出端Vo1相连，第二DC/DC转换芯片DC301的第二输入端Vi20与第一转换单元200的第二输出端Vo2相连；第二电解电容C302并联在第二DC/DC转换芯片DC301的第一输出端Vo10与第二输出端Vo20之间，具体地，第二电解电容C302的正极与第二DC/DC转换芯片DC301的第一输出端Vo10相连，第二电解电容C302的负极与第二DC/DC转换芯片DC301的第二输出端Vo20相连；第三电容C3与第二电解电容C302并联。

进一步地，如图3所示，每个转换子单元还包括：稳压芯片U1、第三电解电容C303和第四电容C4。

其中，稳压芯片U1的第一端Vin与第二DC/DC转换芯片DC301的第一输出端Vo10相连，稳压芯片U1的第三端GND与第二DC/DC转换芯片DC301的第二输出端Vo20相连，稳压芯片U1的第二端Vout与第三端GND作为第二转换单元300的输出端用于输出对应的第二直流电压；第三电解电容C3并联在稳压芯片U1的第二端Vout与第三端GND之间，具体地，第三电解电容C3的正极与稳压芯片U1的第二端Vout相连，第三电解电容C3的负极与稳压芯片U1的第三端GND相连；第四电容C4与第三电解电容C303并联。

进一步地，如图3所示，第1至第N转换子单元DC1-DCN可顺序连接，其中，第i转换子单元DCi对应的稳压芯片的第三端GND与第i+1转换子单元DC(i+1)对应的稳压芯片的第二端Vout相连，其中，i等于1至N-1。

具体来说，直流电源10连接到第一转换单元200的输入端，为用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路提供的第一直流电压V1，第一直流电压V1由第一转换单元200中的第一DC/DC转换芯片DC101进行直流-直流变换，将第一直流电压V1变换为第三直流电压V3，并将第三直流电压V3输送至第二转换单元300的输入端。

以第二转换单元300的第1转换子单元DC1为例，第1转换子单元DC1通过第二DC/DC转换芯片DC301进行直流-直流变换，将第三直流电压V3变换为第二直流电压V2，第二直流电压V2经过稳压芯片U1后对外输出稳定的第二直流电压V2以模拟单体电池的电压。以同样的方式，第二转换单元300中的第2至第N转换子单元DC2-DCN也分别对外输出稳定的第二直流电压V2。由此，第二转换单元300将第三直流电压V3转换为N个第二直流电压V2，对应模拟N个单体电池的电压。

综上，根据本发明实施例提出的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路，通过直流电源提供第一直流电压，电压模拟模块将第一直流电压转换为N个第二直流电压并通过N组输出端输出，以分别模拟N个单体电池的电压，从而通过模拟N个单体电池的电压，在采样线束测量和电池管理系统标定时，电池管理系统可通过采样线束直接与该电路连接，无需连接串联电池组，为采样线束的测量和电池管理系统的标定提供便利，并且该电路占用空间小。

图4是根据本发明实施例的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的方法的流程图。如图4所示，用于电池管理系统的模拟单体电池电压的方法包括以下步骤：

S1：通过直流电源提供第一直流电压V1。

S2：将第一直流电压V1转换为N个第二直流电压V2，并通过N组输出端对应输出以分别模拟N个单体电池的电压。

其中，N为大于1的整数。

具体来说，将第一直流电压V1进行转换，输出N个例如30个稳定的第二直流电压V2，从而可对应模拟出N个单体电池的电压。

由此，在采样线束测量和电池管理系统标定时，电池管理系统可通过该方法获取所需的N个单体电池的电压，无需连接串联电池组，为采样线束的测量和电池管理系统的标定提供便利。

其中，第一直流电压V1可为12V，第二直流电压V2可为3.3V，N的取值范围可为10-30。

根据本发明的一个实施例，如图5所示，将第一直流电压V1转换为N个第二直流电压V2，包括：

S3：将第一直流电压V1转换为第三直流电压V3。

S4：将第三直流电压V3转换为N个第二直流电压V2，并通过N组输出端分别输出N个第二直流电压V2。

其中，第三直流电压可为5V。

具体来说，可将12V的直流电源10转换为5V的第三直流电压V3，再将5V的第三直流电压V3转换为N个3.3V的第二直流电压V2，对应模拟N个单体电池的电压。

综上，根据本发明实施例提出的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的方法，可以将第一直流电压转换为N个第二直流电压并通过N组输出端输出，以分别模拟N个单体电池的电压，从而在采样线束测量和电池管理系统标定时，电池管理系统可通过该方法获取所需的N个单体电池的电压，无需连接串联电池组，为采样线束的测量和电池管理系统的标定提供便利。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路，其特征在于，包括：

直流电源，所述直流电源用于提供第一直流电压；

电压模拟模块，所述电压模拟模块具有N组输出端，且所述电压模拟模块的输入端与所述直流电源相连以将所述第一直流电压转换为N个第二直流电压，并通过所述N组输出端对应输出以分别模拟N个单体电池的电压，其中，N为大于1的整数。

2.根据权利要求1所述的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路，其特征在于，所述第一直流电压为12V，所述第二直流电压为3.3V。

3.根据权利要求1或2所述的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路，其特征在于，所述电压模拟模块包括：

第一转换单元，所述第一转换单元的输入端与所述直流电源相连，所述第一转换单元用于将所述第一直流电压转换为第三直流电压；以及

第二转换单元，所述第二转换单元的输入端与所述第一转换单元的输出端相连，所述第二转换单元的N组输出端作为所述电压模拟模块的N组输出端，所述第二转换单元用于将所述第三直流电压转换为所述N个第二直流电压，并通过所述N组输出端分别输出所述N个第二直流电压。

4.根据权利要求3所述的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路，其特征在于，所述第三直流电压为5V。

5.根据权利要求3所述的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路，其特征在于，所述第一转换单元包括：

第一DC/DC转换芯片，所述第一DC/DC转换芯片具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一DC/DC转换芯片的第一输入端与所述直流电源的正极端相连，所述第一DC/DC转换芯片的第二输入端与所述直流电源的负极端相连；

第一电解电容，所述第一电解电容并联在所述第一DC/DC转换芯片的第一输入端与所述第二输入端之间；

第一电容，所述第一电容与所述第一电解电容并联；

第二电容，所述第二电容并联在所述第一DC/DC转换芯片的第一输出端与所述第二输出端之间。

6.根据权利要求3所述的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路，其特征在于，所述第二转换单元包括第1至第N转换子单元，每个所述转换子单元包括：

第二DC/DC转换芯片，所述第二DC/DC转换芯片具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述第二DC/DC转换芯片的第一输入端与所述第一转换单元的第一输出端相连，所述第二DC/DC转换芯片的第二输入端与所述第一转换单元的第二输出端相连；

第二电解电容，所述第二电解电容并联在所述第二DC/DC转换芯片的第一输出端与所述第二输出端之间；

第三电容，所述第三电容与所述第二电解电容并联。

7.根据权利要求6所述的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路，其特征在于，所述每个转换子单元还包括：

稳压芯片，所述稳压芯片的第一端与所述第二DC/DC转换芯片的第一输出端相连，所述稳压芯片的第三端与所述第二DC/DC转换芯片的第二输出端相连，所述稳压芯片的第二端与第三端作为所述第二转换单元的输出端用于输出对应的所述第二直流电压；

第三电解电容，所述第三电解电容并联在所述稳压芯片的第二端与所述第三端之间；

第四电容，所述第四电容与所述第三电解电容并联。

8.根据权利要求7所述的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的电路，其特征在于，所述第1至第N转换子单元顺序连接，其中，所述第i转换子单元对应的稳压芯片的第三端与所述第i+1转换子单元对应的稳压芯片的第二端相连，其中，i等于1至N-1。

9.一种用于电池管理系统的模拟单体电池电压的方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过直流电源提供第一直流电压；

将所述第一直流电压转换为N个第二直流电压，并通过N组输出端对应输出以分别模拟N个单体电池的电压，其中，N为大于1的整数。

10.根据权利要求9所述的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的方法，其特征在于，所述第一直流电压为12V，所述第二直流电压为3.3V。

11.根据权利要求9或10所述的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的方法，其特征在于，所述将所述第一直流电压转换为N个第二直流电压，包括：

将所述第一直流电压转换为第三直流电压；

将所述第三直流电压转换为所述N个第二直流电压，并通过所述N组输出端分别输出所述N个第二直流电压。

12.根据权利要求11所述的用于电池管理系统的模拟单体电池电压的方法，其特征在于，所述第三直流电压为5V。