CN106100009B - 多个电池模组的电压监视 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多个电池模组的电压监视，属于电池管理技术领域。本发明的电压监视集成电路和电压监视方法中，在一个电压监视集成电路采集或监视多个电池模组的情况下，考虑处于电池模组之间的连接件在充放电回路中产生的压降对连接件邻接的某一电池单元的电压采集或监控产生的影响，通过采集该充放电回路的电流计算该连接件的压降作为补偿电压，进而确定该电池单元的电压监视值。本发明的电压监视集成电路和电压监视方法有利于减少电压监视集成电路的使用、降低成本，并且对电池单元的电压监视准确。

Description

多个电池模组的电压监视
技术领域
本发明属于电池管理技术领域，涉及采用一个电压监视集成电路对多个串联连接的电池模组中的电池单元进行电压监视的电压监视集成电路和电压监视方法。
背景技术
在电池管理技术领域，需要对于诸多电池模组构成的能量模块进行电池管理，方便电池管理的需要，要求对每个电池模组中的每个电池单元进行诸如电压监视，因此，需要准确采集或检测得到每个电池单元的电压值作为电压监视值。
目前，存在各种类型的专用集成电路（ASIC）作为电压监视集成电路（IC）来采集每个电池模组中的每个电池单元的电压值，例如,凌特（LT）公司的LTC6804(6-12)、德州仪器（TI）公司的bq76PL455(6-16)和bq76PL536(3-6)、飞思卡尔（Freescale）公司的MC33771(6-14)等；并且，通常采用一个电压监视集成电路（IC）来对应采集一个电池模组中的每个电池单元的电压值，也就是说，需要对每个电池模组设置一个电压监视集成电路（IC）。
发明内容
按照本发明的一方面，提供一种电池模组的电压监视装置，用于对至少N个串联连接的电池模组中的处于充放电回路中的M个电池单元中的每个进行电压监视，其中，相邻的第i个所述电池模组和第（i+1）个所述电池模组之间设置有具有第一电阻值的连接件，N为大于或等于2的整数，1≤i≤（N-1），M为大于N的整数；
其中，所述电压监视装置包括：
电压监视集成电路，其被配置有第一采集端和第二采集端，所述第一采集端和第二采集端跨接每个所述连接件和该连接件的两端邻接的任一所述电池单元以形成该电池单元的电压采集回路；以及
第一补偿模块，其用于基于获取得到的所述充放电回路中的第一采样电流和所述连接件的第一电阻值计算得到第一补偿电压；
其中，所述电压监视装置被配置为基于所述电压监视集成电路采集的所述第一采集端和第二采集端之间的电压值以及至少所述第一补偿电压计算得到所述第一采集端和第二采集端对应跨接的电池单元的电压监视值。
按照本发明的又一方面，提供一种电压监视集成电路，用于采集至少N个串联连接的电池模组中的处于充放电回路中的M个电池单元中的每个所对应的电压值，其中，相邻的第i个所述电池模组和第（i+1）个所述电池模组之间设置有具有第一电阻值的连接件， N为大于或等于2的整数，1≤i≤（N-1），M为大于N的整数；
其中，所述电压监视集成电路至少被配置有第一采集端和第二采集端，所述第一采集端和第二采集端跨接每个所述连接件和该连接件的两端邻接的任一所述电池单元以形成该电池单元的电压采集回路；以及
所述电压监视集成电路还包括：第一补偿模块，其被配置为基于获取得到的所述充放电回路中的第一采样电流和所述连接件的第一电阻值计算得到第一补偿电压；
其中，所述电压监视集成电路还被配置为基于其采集的所述第一采集端和第二采集端之间的电压值以及至少所述第一补偿电压计算得到所述第一采集端和第二采集端对应跨接的电池单元的电压监视值。
按照本发明的还一方面，提供一种电池模组的电压监视方法，其中，采用一个电压监视集成电路对至少N个串联连接的电池模组中的处于充放电回路中的M个电池单元的每个进行电压监视，其中，相邻的第i个所述电池模组和第（i+1）个所述电池模组之间设置有具有第一电阻值的连接件， N为大于或等于2的整数，1≤i≤（N-1），M为大于N的整数；
所述电压监视方法包括步骤：
所述电压监视集成电路至少采集跨接于每个所述连接件和该连接件的两端邻接的任一所述电池单元的第一采集端和第二采集端之间的电压值；
获取得到的所述充放电回路中的第一采样电流；
基于所述第一采样电流和所述第一电阻值计算得到第一补偿电压；以及
基于所述电压监视集成电路采集的所述第一采集端和第二采集端之间的电压值和所述第一补偿电压计算得到所述第一采集端和第二采集端对应跨接的电池单元的电压监视值。
按照本发明的再一方面，提供一种车辆，其包括能量存储装置，所述能量存储装置中设置有多个串联连接的电池模组、以及上述电压监视装置或上述电压监视集成电路。
根据以下描述和附图本发明的以上特征和操作将变得更加显而易见。
附图说明
从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚。
图1是按照本发明一实施例的电池模组的电压监视装置的结构示意图。
图2是按照本发明一实施例的电池模组的电压监视集成电路的模块结构示意图。
图3是按照本发明又一实施例的电池模组的电压监视装置的结构示意图。
图4是按照本发明还一实施例的电池模组的电压监视装置的结构示意图。
图5是为图4所示实施例的电压监视装置在一均衡放电情形的电压采集原理图。
图6是图4所示实施例的电压监视装置在又一均衡放电情形的电压采集原理图。
图7是按照本发明一实施例的电池模组的电压监视方法的流程示意图。
图8是按照本发明一实施例的车辆的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图更加完全地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。但是，本发明可按照很多不同的形式实现，并且不应该被理解为限制于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开变得彻底和完整，并将本发明的构思完全传递给本领域技术人员。附图中，相同的标号指代相同的元件或部件，因此，将省略对它们的描述。
附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或者在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或者在不同处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
图1所示为按照本发明一实施例的电池模组的电压监视装置的结构示意图。在该实施例中，电压监视装置示例用于对其中两个电池模组（即电池模组110和120）的电池单元进行电压监视，需要理解，电压监视装置同时监视的电池模组的数量并不是限制性的。电池模组110和电池模组120均主要由12个电池单元组成， 12个电池单元以6串2并的方式排列；例如，在电池模组110内部，电池单元11011、电池单元11012至电池单元11016依次串联地连接形成一列电池单元，电池单元11021、电池单元11022至电池单元11026依次串联地连接形成又一列电池单元，两列电池单元并联在一起形成了本发明实施例的电池模组110；同样地，在电池模组120内部，电池单元12011、电池单元12012至电池单元12016依次串联地连接形成一列电池单元，电池单元12021、电池单元12022至电池单元12026依次串联地连接形成又一列电池单元，两列电池单元并联在一起形成了本发明实施例的电池模组120。在对电池模组110或120中的电池单元进行电压监视时，对其中任意一列电池单元的每个电池单元进行电压监视，相当于也同时对另一列电池单元对应的电池单元进行了电压监视，也即被等效地监视，例如，对电池单元11012采样或检测得到的电压值即对应等于对电池单元11022采样或检测得到的电压值，电池单元11022被等效地监视。在图1和以下图2至图5所示的示例中，电池模组中的虚线连线对应列的电池单元表示被等效地监视的电池单元，电池模组中的实现连线对应列的电池单元被实际地监视，其中，选择并列的多列电池单元中哪一列被实际监视不是限制性的。
需要说明的是，在本发明的图1以及图2至图5中的电池模组的电池单元阵列中，为方便示意每个电池单元的在阵列中的排布位置，图中电池单元的标号XXXYZ中，XXX表示该电池单元所在的电池模组，下标YZ中的第一位数Y表示该电池单元在该电池模组中的列数，下标YZ中的第二位数Z表示该电池单元在该电池模组中的串联的一列中第Z个（或第Z行）电池单元。例如，电池单元11021表示其处于电池模组110中，并位于第2列的第1个（或第1行）的电池单元。
需要说明的是，在每个电池模组中，其所包括的电池单元的个数不是限于以上或以下的实施例，其具体排列方式也不是限于以上或以下的实施例。每个电池模组中的多个电池单元之间可以是完全相同，例如，相同型号、相同工作电压等，电池单元可以以单体电池的形式表现。
串联连接的电池模组110和120可以构成电池包，例如混合动力汽车或电动汽车的电池包，需要理解的是，电池包所包括的电池模组的个数并不限于图示实施例。
电池模组110和120可以通过连接件210实现串联连接，连接件210例如可以为汇流条（Busbar）或线束等导体，连接件210的两端分别邻接不同电池模组的电池单元，即电池单元11016和电池单元12011。由于连接件210处于电池模组110和120的充放电回路中，充放电回路中的充电或放电电流I1经过连接件210并能够产生压降。
发明人注意到，由于电池模组110和120之间的距离设置较长（例如可能在10厘米以上）等因素，连接件210的电阻值R1增大，同时，充电或放电电流I1比较大，例如能达到500A以上，因此，连接件210在充放电回路中的充电或放电过程中产生的压降不可忽略。连接件210由于同时处于其邻接的某一电池单元的电压采集回路上，因此其产生的压降容易反映在对连接件210两端邻接的某一电池单元（11016或12011）的电压采样值中，因此，该电池单元的电压采样不能准确反映电池单元的实际电压，容易造成电压监视不准确。
继续如图1所示，电压监视装置还包括电压监视集成电路220，在该实施例中，电压监视集成电路220可选择为凌特（LT）公司的LTC6804(6-12)、德州仪器（TI）公司的bq76PL455(6-16)或飞思卡尔（Freescale）公司的MC33771(6-14)等芯片。以上芯片型号中，括号中的第一位数字表示该芯片需要最少同时采集的电池单元电压的个数，括号中的第二位数字表示该芯片最多能够同时采集的电池单元电压的个数，例如，对于芯片LTC6804(6-12)，其至少需要同时对应采集6个电池单元电压，即需要至少对6个电池单元进行电压监视，其最多能够同时对应采集12个电池单元电压，即能够对12个电池单元进行电压监视。因此，如果基于现有的方案，以一个LTC6804(6-12)对应监视一个电池模组110或120时，LTC6804(6-12)并没有得到充分的应用，而且，LTC6804(6-12)芯片的需求数量也大大增加。
在该实施例中，一个电压监视集成电路220不仅限于采集一个电池模组内部的串联连接的电池单元的电压值，例如，电压监视集成电路220同时采集2个串联连接的电池模组110和120的充放电回路中的串联连接的12个电池单元中的每个所对应的电压值，对于每个电池单元，通过电压监视集成电路220均形成相应的电压采集回路。
以电压监视集成电路220采用芯片LTC6804(6-12)为示例，其同时对12个电池单元（即电池单元11011至11016和电池单元12011至12016）进行电压采样或检测，具体地，LTC6804(6-12)的13个采集端或引脚分别以如图1所示的连接方式连接，即相邻的电池单元之间接入一个采集端或引脚进行电压采集，两个采集端或引脚之间即可对应构成一个电压采集回路，两个采集端或引脚之间的压差被采集即对应某一电池单元的电压值。
但是，对于连接件210的一端连接的电池单元12011，由于不同电池模组中的电池单元12011和电池单元11016之间引入了连接件210，LTC6804(6-12)的一个采集端或引脚是接入在电池单元11016和连接件210之间，LTC6804(6-12)的又一个采集端或引脚是接入在电池单元12011的负极一端，这样，LTC6804(6-12)的其中两个相邻采集端或引脚是对应跨接连接件210和电池单元12011，从而形成了电池单元12011对应的电压采集回路，连接件210处于该电压采集回路上，因此，以上两个相邻采集端采集的电压值V0反映的是电池单元12011的电压和连接件210在充放电过程中的压降之和，其并不能真实反映电池单元12011的电压。
为此，在该实施例中，电压监视装置还设置有电流采样部件230和补偿模块240。其中，电流采样部件230可以采集连接件210所处的充放电回路的电流作为采样电流，即电流I1，在该实施例中，电流采样部件230可以设置在电池管理系统900中，电池管理系统900中用于采集电池包的充放电电流的部件可以作为本发明实施例的电流采样部件230。在一实施例中，补偿模块240也可以设置在电池管理系统900中，其具体可以通过可编程控制器等实现，补偿模块240耦接至电流采样部件230并可以获取电流采样部件230所采集的采样电流I1，补偿模块240例如被可编程地输入有连接件210对应的电阻值R1，采样电流I1乘以电阻值R1即可以获得补偿电压V1，其即对应于连接件210在充放电过程中的压降。
电压监视装置进一步基于电压监视集成电路220的跨接于连接件210和电池单元12011的两相邻采集端所采集的电压值V0和补偿模块240得到的补偿电压V1计算得到电压值V11，在该实施例中，连接件210的采样电流I1的方向与连接件210所处的电压采集回路的电流（该电流相对采样电流I1来说非常小）方向相同，因此，通过以下关系式（1）计算V11：
V11= V0－V1= V0－(I1×R1) （1）。
进一步，电压监视装置将该电压值V11作为电池单元12011的电压监视值，该电压监视值能准确反映该电池单元12011的实际电压，因此，电压监视装置对电池单元12011的电压监视更加准确有效。
需要理解的是，可以通过配置电池管理系统900实现电压监视装置的以上计算电压值V11过程在电池管理系统900中完成，也可以通过配置电压监视集成电路220实现电压监视装置的以上计算电压值V11过程在电压监视集成电路220中完成，还可以在具有运算功能的补偿模块240中实现电压监视装置的以上计算电压值V11过程，甚至还可以设立独立设置相应的计算处理装置来实现电压监视装置的以上计算电压值V11过程。
需要说明的是，对于电池单元12011之外的其他被监视的电池单元，它们的正负极两端都是跨接在电压监视集成电路220的两个采集端或引脚上形成相应的电压采集回路，电压采集回路中未引入连接件210，因此，对应采集的电压值能基本准确反映相应电池反映的电压，因此，可以作为相应电池单元的电压监视值。
在其他实施例中，LTC6804(6-12)的一个采集端或引脚是接入在电池单元12011和连接件之间，LTC6804(6-12)的又一个采集端或引脚是接入在电池单元11016的正极一端，这样，LTC6804(6-12)的其中两个相邻采集端或引脚是对应跨接连接件210和电池单元11016，从而形成电池单元11016的电压采集回路。LTC6804(6-12)的其中两个相邻采集端采集的电压值反映的是电池单元11016的电压和连接件210在充放电过程中的压降之和。通过以上对电池单元12011的相似处理方式，同样可以准确获得电池单元11016的电压监视值。
在以上实施例的电池模组的电压监视装置中，一个电压监视集成电路220可以同时对例如两个电池模组进行电压采样，并且，有效避免了因连接件210导致的电压采样不准确的问题，因此，可以减少电压监视集成电路220的使用数量，例如，如果一个电池包中包括50个如图1所示的电池模组，电压监视装置可以仅使用25个电压监视集成电路220，电压监视集成电路220的使用数量减少一半，大大减少了电压监视装置的成本。
需要说明的是，本发明实施例的电压监视集成电路220并不限于对电池单元进行电压采样，例如还可以对其他参数（例如电池单元温度）进行采样。
图2所示为按照本发明一实施例的电池模组的电压监视集成电路的模块结构示意图。在该实施例中，以上图1实施例的电压监视装置的功能并不是主要地都在电压监视集成电路220中完成，本发明实施例的电压监视集成电路220不但用于采集2个串联连接的电池模组110和120的充放电回路中的串联连接的12个电池单元中的每个所对应的电压值，而且，在其内部配置有补偿模块240，电压监视集成电路220中的补偿模块240可以获取电流采样部件230所采集的采样电流I1，补偿模块240还可以被可编程地输入有连接件210对应的电阻值R1，采样电流I1乘以电阻值R1即可以同样获得补偿电压V1，其即对应于连接件210在充放电过程中的压降。在一实施例中，电压监视集成电路220被设计为可编程控制器，其能够可编程地输入有连接件210具体对应的电阻值R1。
在又一替换实施例中，甚至还可以将电流采样部件230设置在电压监视集成电路220中，也即电压监视集成电路220同时具有对电池模组所处的充放电回路进行电流采样的功能。
图2所示实施例的电压监视集成电路220还可以基于电压监视集成电路220的跨接于连接件210和电池单元12011的两相邻采集端所采集的电压值V0和补偿模块240得到的补偿电压V1计算得到电压值V11，例如以上关系式（1）的方式计算V11，并将该电压值V11配置为电池单元12011的电压监视值，该电压监视值能准确反映该电池单元12011的实际电压。因此，电压监视集成电路220同样可以准确有效地对电池单元12011的电压进行采集，并且同样可以基于一个电压监视集成电路220对两个电池模组110和120进行电压采集和监视，有利于降低成本。
图2所示实施例的电压监视集成电路220的具体工作原理与图1所示实施例的电压监视装置的工作原理基本相同或相似，在此不再一一赘述。需要理解，在以下进一步示例的电压监视装置中，其也可以基于以上对图1所示实施例的电压监视装置变换形成电压监视集成电路220的方式，类似地变换形成相应的电压监视集成电路（IC）。
图3所示为按照本发明又一实施例的电池模组的电压监视装置的结构示意图。在该实施例中，电压监视装置示例用于对其中三个电池模组（即电池模组310、320和330）的电池单元进行电压监视，需要理解，电压监视装置同时监视的电池模组的数量并不是限制性的。电池模组310、电池模组320和电池模组330均主要由12个电池单元组成，12个电池单元以4串3并的方式排列；例如，在电池模组310内部，电池单元31011、电池单元31012至电池单元31014依次串联地连接形成一列电池单元，电池单元31021、电池单元31022至电池单元31024依次串联地连接形成又一列电池单元，电池单元31031、电池单元31032至电池单元31034依次串联地连接形成还一列电池单元，三列电池单元并联在一起形成了本发明实施例的电池模组310；电池模组320和电池模组330内部的电池单元的排布方式与电池模组310相同。在对电池模组310或320或330中的电池单元进行电压监视时，对其中任意一列电池单元的每个电池单元进行电压监视，相当于也同时对另一列电池单元对应的电池单元进行了电压监视，也即被等效地监视，例如，对电池单元31012采样得到的电压值即对应等于对电池单元31022或电池单元31032采样得到的电压值，电池单元31022和电池单元31032被等效地监视。
同样地，电池模组310和320、电池模组330和330可以分别通过连接件210实现串联连接，连接件210例如可以为汇流条（Busbar）或线束等导体，连接件210的两端分别邻接不同电池模组的电池单元，例如，电池单元31014和电池单元32011、电池单元32014和电池单元33011。由于连接件210处于电池模组310、320和320的充放电回路中，充放电回路中的充电或放电电流I1经过连接件210并能够产生压降。同样地，连接件210由于同时处于其邻接的某一电池单元（例如31014、32014）的电压采集回路上，因此，连接件210产生的压降容易反映在对连接件210两端邻接的某一电池单元（例如31014、32014）的电压采样中，因此，该电池单元的电压采样不能准确反映电池单元的实际电压，容易造成电压监视不准确。
继续如图3所示，电压监视装置还包括电压监视集成电路420，在该实施例中，电压监视集成电路420可选择为凌特（LT）公司的LTC6804(6-12)、德州仪器（TI）公司的bq76PL455(6-16)或飞思卡尔（Freescale）公司的MC33771(6-14)等芯片。在该实施例中，一个电压监视集成电路420不仅限于采集一个电池模组中的串联连接的电池单元的电压值，例如，电压监视集成电路420同时采集3个串联连接的电池模组310、320和330的充放电回路中的串联连接的12个电池单元中的每个所对应的电压值。以电压监视集成电路420采用芯片LTC6804(6-12)为示例，其具有能够同时对应采集12个电池单元电压的能力，因此可以对三个模组的12个电池单元（即电池单元31011至31014、电池单元32011至32014和电池单元33011至33014）同时进行电压采样或检测。具体地，LTC6804(6-12)的13个采集端或引脚分别以如图3所示的连接方式连接，即相邻的电池单元之间接入一个采集端或引脚进行电压采集，两个采集端或引脚之间即可对应构成一个电压采集回路，两个采集端或引脚之间的压差即可以采集出该电池单元的电压值。
在该实施例中，电压监视装置中设置单元监视电路（Cell Monitoring Circuit，CMC）插座451和若干单元电路扩展（Cell Circuit Extension，CCE）插座452，其中，电压监视集成电路420被插置于在CMC插座451上，CMC插座451上可以外接采样线或采样线束连接至如图3所示的电池模组320上的相应位置处，从而，电压监视集成电路420的部分采集端或引脚可以通过CMC插座451以及外部线束间接地连接至相应电池单元的两端，进行形成该电池单元的电压采集回路；CCE插座452之上未置放电压监视集成电路420，其可以外接采样线或采样线束连接至如图3所示的电池模组310或330上的相应位置处，并且CCE插座452与CMC插座451之间通过诸如接插件连接，从而，CCE插座452的采样线所采集的信号可以依次通过CCE插座452、CMC插座451传输至电压监视集成电路420的相应部分采集端或引脚，同样可以形成电压采集回路。
CCE插座452与CMC插座451的置放位置基于对应它们分别连接的电池模组的位置来确定，其中，如果电压监视集成电路420采集三个或三个以上串联连接的电池模组的电压值，CMC插座451对应置于三个或三个以上电池模组中处于中央位置的电池模组的旁边，CCE插座452对应置于其他电池模组的旁边，例如，CMC插座451对应连接的电池模组（320）之外的每个电池模组（310或330）对应地设置一个CCE插座452，这样，有利于缩短采样线的长度并且有利于采样线的整齐有序排布。CCE插座452的具体数量不是限制性的，其可以根据电压监视集成电路420对应检测或采集的电池模组的数量来确定。
继续如图3所示，由于连接件210的引入，同样存在以上图1和图2所示实施例的问题，也就是说，连接件210一端邻接的电池单元例如电池单元31014，由于不同电池模组中的电池单元32011和电池单元31014之间引入了连接件210，以电压监视集成电路420为LTC6804(6-12)为示例，LTC6804(6-12)一个采集端是接入（例如通过CMC插座451和采样线接入）在电池单元32011和连接件210之间，LTC6804(6-12)的又一个采集端是接入（例如通过CMC插座451、CCE插座452和采样线接入）在电池单元31014的正极一端，这样，LTC6804(6-12)的其中两个相邻采集端或引脚是对应跨接连接件210和电池单元31014，它们用于形成电池单元31014的电压采集回路，采集的电压值V0反映的是电池单元31014的电压和连接件210在充放电过程中的压降之和，其并不能真实反映电池单元31014的电压。对于电池单元32014是存在类似的情形。
为此，在该实施例中，电压监视装置还设置电流采样部件430和补偿模块440。其中，电流采样部件430可以采集连接件210所处的充放电回路的电流作为采样电流，即电流I1，在该实施例中，电流采样部件430可以设置在电池管理系统900中，电池管理系统900中用于采集电池包的充放电电流的部件可以作为本发明实施例的电流采样部件430。在一实施例中，补偿模块440也可以设置在电池管理系统900中，其具体可以通过可编程控制器等实现，补偿模块440可以获取电流采样部件430所采集的采样电流I1，补偿模块240例如被可编程地输入有连接件210对应的电阻值R1，采样电流I1乘以电阻值R1即可以获得补偿电压V1，其即对应于连接件210在充放电过程中的压降。
电压监视装置进一步基于电压监视集成电路420的跨接于连接件410和电池单元31014（或电池单元32014）的两相邻采集端所采集的电压值V0和补偿模块440得到的补偿电压V1计算得到电压值V14，例如基于以下关系式（2）计算：
V14= V0－V1= V0－(I1×R1) （2）。
电压监视装置进一步将电压值V14作为电池单元31014（或电池单元32014）的电压监视值，该电压监视值能准确反映该电池单元31014（或电池单元32014）的实际电压，因此，电压监视装置对电池单元31014和电池单元32014的电压监视更加准确有效。
需要理解的是，可以通过配置电池管理系统900实现电压监视装置的以上计算电压值V14过程在电池管理系统900中完成，也可以通过配置电压监视集成电路420实现电压监视装置的以上计算电压值V14过程在电压监视集成电路420中完成，还可以在具有运算功能的补偿模块440实现电压监视装置的以上计算电压值V14过程，甚至还可以设立独立设置相应的计算处理装置来实现电压监视装置的以上计算电压值V14过程。
同样，类似图2所示实施例的电压监视集成电路220相对图1所示实施例的电压监视集成电路220的变换，在其他实施例中，也可以将补偿模块440和/或电流采样部件430设置在电压监视集成电路420中，电压监视集成电路420同时被配置实现电压监视装置的以上计算电压值V14的过程，因此，可以以电压监视集成电路440基本实现图3所示的电压监视装置的功能。
在以上图3所示实施例的电池模组的电压监视装置中，一个电压监视集成电路420可以同时对例如三个电池模组进行电压采样，并且，有效避免了因连接件210导致的电压采样不准确的问题，因此，可以将电压监视集成电路420的使用数量减少为原来的三分之一，大大减少了电压监视装置的成本的同时，电压监视的准确性不下降。
基于以上图1至图3所示实施例，将理解到，本发明的实施例的电压监视装置或电压监视集成电路可以实现其他任何排列方式的串联连接的多个电池模组的电压监视或采集，例如，电池单元以3串4并排列的电池模组；根据每个电池模组中的串联连接的电池单元的数量、以及电压监视集成电路最多能够同时对应采集的电池单元电压的数量，可以具体确定每个电压监视集成电路对应采集或监视的电池模组的数量。
图4所示为按照本发明还一实施例的电池模组的电压监视装置的结构示意图；图5所示为图4所示实施例的电压监视装置在一均衡放电情形时的电压采集原理图，图6所示为图4所示实施例的电压监视装置在又一均衡放电情形的电压采集原理图。以下结合图4至图6所示说明本发明实施例的电压监视装置以及电压监视原理。
首先，对比图4所示实施例的电压监视装置和图3所示实施例的电压监视装置，其中相同的标号表示相同的部件，在此不再一一赘述。并且，相比于图3所示实例的电压监视装置，其中第一电流采样部件531与图3所示实例的电压监视装置中的电流采样部件430的功能与设置均相同，第一补偿模块541与图3所示实例的电压监视装置中的电流采样部件440的功能与设置均相同，因此也不再一一描述。图4所示实施例的电压监视装置中的电压监视集成电路520与图3所示实例的电压监视装置中的电压监视集成电路420的设置与功能也基本相同，它们的主要差异在于电压监视集成电路520还与第二补偿模块542连接或耦接。
如图4所示，电压监视装置中还设置有第二电流采样部件532，其用于采集电池单元的均衡放电回路中的电流作为采样电流，该采样电流通常在100mA数量级，相比于第一电流采样部件531采集得到的采样电流（其可以达到几百安培）非常小。该采样电流发送至第二补偿模块542。第二补偿模块542被配置输入有均衡放电回路中的涉及的采样线的电阻值，根据该电阻值和采样电流大小，可以计算得到又一补偿电压（其区别于第一补偿模块541获得的补偿电压V1）。
在该实施例中，设置第二电流采样部件532和第二补偿模块542是为了补偿某一电池单元均衡放电过程中部分均衡放电回路（尤其是采样线）产生的压降对该电池单元以及其相邻的电池单元的电压采集产生的影响。
在一种均衡放电情形中，如图5所示，假设以电池单元33011需要均衡放电为示例，参见图4，从电池单元33011的正极依次经过采样线521b和CCE插座452、均衡电阻R3（图4中未示出）、CCE插座452和采样线521c至电池单元33011的负极，从而形成均衡放电回路；该均衡放电回路在图5中以电阻R2、均衡电阻R3和电阻R4示意，均衡放电回路的电流为I2，其例如在100毫安数量级；其中，电阻R2示意从电池单元33011的正极至均衡电阻R3之间的均衡放电回路的电阻，电阻R4示意从均衡电阻R3至电池单元33011的负极之间的均衡放电回路的电阻。本申请的发明人注意到，由于本申请需要采用一个电压监视集成电路来对多个电池模组的电池单元进行电压采集或监视，因此，采样线不可避免地被加长至原来的几十倍甚至更多，因此，均衡放电回路中的采样线的电阻变得较大并成为均衡放电回路的主要阻抗，并且在均衡放电过程中会产生较大的可以影响电池单元的电压采集准确度的压降。因此，在一实施例中，电阻R2基本上等效于采样线521b的电阻，电阻R4基本上等效于采样线521c的电阻，均衡放电回路的CCE插座452和设置在CCE插座452与CMC插座451之间的接插件的电阻等均可以相对采样线的电阻被忽略不计。以上电阻R2和电阻R4可以预先通过测量等方法获得并被输入至第二补偿模块542，均衡电阻R3可以具体设置在电压监视集成电路520的内部，也可以设置在电压监视集成电路520外部，诸如CMC插座451上。
在以图5所示方式进行均衡放电时，应当注意到，均衡放电回路将与电池单元33011的电压采集回路部分复用，例如，电阻R2和电阻R4对应的均衡放电回路部分是基本复用的，电阻R2和电阻R4在电池单元33011的均衡放电过程中产生的压降会被电压监视集成电路520的相应采集端采集到作为对应电池单元33011所采集到的电压值V11’的一部分，因此，该电压值V11’并不能真实反映此时电池单元33011的电压。
为此，在均衡放电时，第二电流采样部件532采集均衡放电回路的电流为I2，第二补偿模块542从第二电流采样部件532获取该电流I2，并结合电阻R2和电阻R4，计算得到补偿电压，即V11补偿=（R2+R4）×I2。电压监视装置进一步根据电压值V11’和补偿电压V11补偿计算V11，具体基于以下关系式（3）计算：
V11= V11’－V11补偿= V11’－（R2+R4）×I2 （3）。
这样，以计算得到的电压值V11作为电池单元33011的电压监视值，其能准确反映电池单元33011在均衡放电过程中的实际电压，因此，能更准确有效地采集对电池单元自身在均衡放电过程中的实际电压。
在以图5所示方式进行均衡放电时，还应当注意到，电池单元33011的均衡放电回路将与电池单元33012的电压采集回路、电池单元32014的电压采集回路也存在部分复用，也就是说，电池单元33011的部分均衡放电回路是处于电池单元33012的电压采集回路上或处于电池单元32014的电压采集回路上
在电池单元33011的均衡放电过程中和电池单元33012的电压采集的采集过程中，电阻R4对应的均衡放电回路部分是基本复用的，电阻R4在电池单元33011的均衡放电过程中产生的压降会被电压监视集成电路520的相应采集端采集到作为对应电池单元33012所采集到的电压值V12’的一部分，因此，该电压值V12’并不能真实反映此时电池单元33012的电压。
为此，在电池单元33011均衡放电时，第二电流采样部件532采集均衡放电回路的电流为I2，第二补偿模块542从第二电流采样部件532获取该电流I2，并结合电阻R4，计算得到补偿电压，即V12补偿=R4×I2。电压监视装置进一步根据电压值V12’和补偿电压V12补偿计算V12，具体基于以下关系式（4）计算：
V12= V12’－V12补偿= V12’－R4×I2 （4）。
这样，以计算得到的电压值V12作为电池单元33012的电压监视值，其能准确反映电池单元33012在相邻的电池单元33011均衡放电过程中的实际电压，因此，能更准确有效地实现对电池单元33012在其相邻的电池单元处于均衡放电过程中的实际电压。
同样，在电池单元33011的均衡放电过程中和电池单元32014的电压采集的采集过程中，电阻R2对应的均衡放电回路部分是基本复用的（尽管电池单元33011和电池单元32014是处于不同的电池模组），电阻R2在电池单元33011的均衡放电过程中产生的压降会被电压监视集成电路520的相应采集端采集到作为对应电池单元32014所采集到的电压值V14’的一部分，该电压值V14’并不能真实反映此时电池单元32014的电压。为此，在电池单元33011均衡放电时，第二电流采样部件532采集均衡放电回路的电流为I2（包括其电流方向信息），第二补偿模块542从第二电流采样部件532获取该电流I2，并结合电阻R2，计算得到补偿电压，即V14补偿=R2×I2。电压监视装置进一步根据电压值V14’和补偿电压V14补偿计算V14，具体基于以下关系式（5）计算：
V14= V14’＋V14补偿= V14’＋R2×I2 （5）。
这样，以计算得到的电压值V14作为电池单元32014的电压监视值，其能准确反映电池单元32014在相邻的电池单元33011均衡放电过程中的实际电压，因此，能更准确有效地实现对电池单元32014在其相邻的电池单元处于均衡放电过程中的实际电压。
需要说明的是，在V11和V14的补偿计算过程中，并没有考虑连接件210的电阻R1导致的压降，这是由于连接件210未处于电池单元33011的均衡放电回路上；并且，即使连接件210处于电池单元33011均衡放电回路上，连接件210的电阻R1相对采样线521b主要对应的电阻R2是相对较小的，在不考虑从充放电回路的充电电流I1导致的压降的情况下，均衡放电过程中，连接件210所产生的压降非常小，可以不予考虑。但是，如果连接件210处于电池单元33011均衡放电回路上且被相应电压采集回路复用，为进一步提高电压采集的准确度，以上V11和V14的补偿计算过程需要进一步考虑连接件210的电阻R1在均衡放电过程中导致的压降。
并且，如果还需要考虑充放电回路的充放电电流I1导致的连接件210产生的压降的情况下，还需要综合考虑第一电压补偿模块541得到的补偿电压V1= (I1×R1)，也即，电压监视装置进一步根据电压值V14’、补偿电压V14补偿和补偿电压V1计算V14，具体基于以下关系式（6）计算：
V14= V14’＋V14补偿－V1= V14’＋R2×I2－(I1×R1) （6）。
这样，以计算得到的电压值V14作为电池单元32014的电压监视值，其不但考虑了相邻的电池单元33011处于均衡放电过程中对其电压采集或监视产生的影响，而且考虑了在充放电过程中连接件210对其电压采集或监视产生的影响。因此，电压值V14能更准确有效地实现对电池单元32014的实际电压。
以上图5实例说明了串联连接多个电池模组的电池单元中的一个在均衡放电时如何消除对该均衡放电的电池单元的电压采集的影响以及如何消除该均衡放电的电池单元对相邻的电池单元的电压采集的影响。
在又一种均衡放电情形中，如图6所示，假设以电池单元33011和电池单元33012需要均衡放电为示例，其中，电池单元33011的均衡放电回路与图5所示相同；同样地，电池单元33012的均衡放电回路的组成与电池单元33011的组成基本类似，其主要是由电阻R4、均衡电阻R5和电阻R6组成的回路，其中，电阻R4是电池单元33011的均衡放电回路和电池单元33012的均衡放电回路所共用的部分，也即复用的部分，电阻R6示意从均衡电阻R5至电池单元33012的负极之间的均衡放电回路的电阻，电阻R6基本上等效于采样线521d的电阻，也即均衡放电回路的CCE插座452和设置在CCE插座452与CMC插座451之间的接插件的电阻等均可以相对采样线的电阻被忽略不计。同样地，以上电阻R6可以预先通过测量等方法获得并被输入至第二补偿模块542，均衡电阻R5可以具体设置在电压监视集成电路520的内部，也可以设置在电压监视集成电路520外部。
在以图6所示方式进行均衡放电时，应当注意到，电池单元33011的均衡放电回路将与电池单元3302的均衡放电回路复用的部分，即电阻R4对应的部分，其也是与电池单元33011的电压采集回路部分复用的，还是与电池单元33012的电压采集回路部分复用的。因此，电压监视装置的在计算电池单元33011或电池单元33012的电压监视值时，不但需要考虑自身均衡放电过程中均衡放电回路的压降对电压采集的影响，还需要考虑相邻的电池单元处于均衡放电过程中部分均衡放电回路的压降对电压采集的影响。此时，第二电流采样部件532采集电池单元33011的均衡放电回路的电流I2，并且同时采集电池单元33012的均衡放电回路的电流I3，第二补偿模块542从第二电流采样部件532获取该电流I2和I3。并且，基于已知的电阻R2和电阻R4，对于电池单元33011，计算得到补偿电压，即V11补偿=（R2+R4）×I2－R4×I3；电压监视装置进一步根据电压值V11’和补偿电压V11补偿计算V11，具体基于以下关系式（7）计算：
V11= V11’－V11补偿= V11’－（R2+R4）×I2 + R4×I3 （7）。
同样地，基于已知的电阻R6和电阻R4，对于电池单元33012， 计算得到补偿电压，即V12补偿=（R6+R4）×I3－R4×I2。电压监视装置进一步根据采集到的电压值V12’和第二补偿模块542获得的补偿电压V12补偿计算V12，具体基于以下关系式（8）计算：
V12= V12’－V12补偿= V12’－（R6+R4）×I3 + R4×I2 （8）。
将以上电压值V11和V12分别作为这种均衡放电情形下电池单元33011和电池单元33012的电压监视值，其将更加准确。以上图6所示均衡放电情形实际上是图5所示均衡放电情形的扩展，其考虑了两个相邻的电池单元在同时均衡放电的情况下的相互影响。
需要说明的是，以上各种实施例的补偿电压的计算和/或作为电压监视值的电压值的计算过程中，“加”或“减”是根据电压采集回路的电流方向与充放电回路上的电流方向的关系或与均衡放电回路上的电流方向的关系来确定的。
以下结合图4所示实施例的电压监视装置示例说明本发明实施例的电压监视方法。
图7所示为按照本发明一实施例的电池模组的电压监视方法的流程示意图。结合以上图4至图7说明其方法过程。
首先，步骤S710，电压监视集成电路采集电压值。其中，电压监视集成电路520采集多个串联连接的电池模组（310、320和330）的处于充放电回路中的每个被监控的电池单元的电压值，包括采集跨接于每个连接件210和连接件210邻接的一电池单元（例如31014或32014）的两采集端之间的电压值，例如，以上图3所示实施例的电压值V0。
步骤S721，第一电流采集部件531采集充放电回路的电流I1作为第一采样电流。进一步，步骤S722，第一补偿模块541计算得到受连接件210影响的每个电池单元（例如31014或32014）对应的第一补偿电压。该计算过程如以上图3所示实施例的补偿电压V1的计算过程相同，即，V1= I1×R1，其中，R1为连接件210的电阻，I1为充放电回路的采样电流。
同时地，步骤S731，第二电流采集部件532采集每个电池单元的均衡放电回路的电流作为相应的第二采样电流，该采集过程与以上图5和图6所示实施例的采集均衡放电回路的电流I2和I3的过程相同。进一步，步骤S732，第二补偿模块542计算得到受均衡放电影响的每个电池单元对应的第二补偿电压，该第二补偿电压的计算过程与图5和图6示例中V11补偿、V12补偿或V14补偿的计算过程相同，可以根据该电池单元是否受自身均衡放电影响和/或是否受相邻电池单元均衡放电影响来确定第二补偿电压的计算方式。
进一步，步骤S740，根据每个电池单元的第一补偿电压和/或第二补偿电压和对应每个电池单元采集的电压值，计算得到相应的电压值作为该电池单元的电压监控值。该计算过程在以上与图5和图6示例中V11、V12或V14的计算过程相同，在此不再详述。需要说明的是，如果电池单元仅受连接件210影响，则按照以上图3所示实施例基于关系式（2）计算电压值V11的方法来获得其电压监控值；如果电池单元仅受自身均衡放电影响，则按照以上图5所示实施例基于关系式（3）计算电压值V11的方法来获得其电压监控值；如果电池单元仅受相邻电池单元的均衡放电影响，则按照以上图5所示实施例基于关系式（4）/（5）计算电压值V12/V14的方法来获得其电压监控值；如果电池单元既受自身均衡放电影响也受相邻电池单元均衡放电影响，则按照以上图6所示实施例基于关系式（7）/（8）计算电压值V11/V12的方法来获得其电压监控值；如果电池单元既受连接件210影响也受相邻电池单元均衡放电影响，则按照以上图5所示实施例基于关系式（6）计算电压值V14的方法来获得其电压监控值；当然，如果既不受连接件210影响也不受任何电池单元均衡放电影响，则基于对应采集的电压值作为电压监控值。
需要说明的是，由于不同电池单元对应的采样线的长度可能是不同的，因此，处于均衡放电回路上的采样线的电阻也是可能是不同的。对于CMC插座451对应连接的电池单元，由于其采样线可能相对较短，其在均衡放电过程中所产生的压降可能是电压采集精度所允许的范围内，对于CMC插座451对应连接的电池单元（例如电池单元32011、电池单元32012、电池单元32013），也可选择地以对应采集的电压值作为电压监控值。
图8所示为按照本发明一实施例的车辆的结构示意图。在该实施例中，车辆80的动力系统800至少采用电机840提供驱动力，动力系统800还包括能量存储装置810，能量存储装置810中设置有多个串联连接的电池模组所形成的电池包，并且还设置以上图1或图3或图4所示实施例的电压监视装置，或者还设置以上图2所示实施例的电压监视集成电路，电压监视装置或电压监视集成电路对多个电池模组中的处于充放电回路中的各个电池单元中进行电压监视。动力系统800还包括电机控制系统820、电机840一端设置的传感器850、车辆控制模块830。能量存储装置810输出的电力通过电机控制系统820和/或车辆控制模块830控制实现按需、稳定地输出提供至电机840，从实现对车辆的驱动控制。
图8所示实施例的车辆具体可以为电动车辆或混合动力车辆，但是应当理解到，以上图8所示实施例中使用的能量存储装置810可以广泛地应用于能够用于推动车辆的具有一个或多个电机的任何动力系统。混合动力车辆的例子可以包括但不限于插电式混合动力车辆、双模式混合动力车辆、全混合动力车辆、增程式混合动力车辆、动力辅助混合动力车辆、轻度混合动力车辆、串联式混合动力车辆、并联式混合动力车辆、串联-并联式混合动力车辆、液力混合动力车辆、功率分流式混合动力车辆以及任何其他类型的混合动力车辆。本公开中的车辆可以被配置为轿车、运动型车、卡车、公共汽车、商用车、跨界车、休闲车等，应当理解的是，本公开的技术不局限于某一特定类型的车辆。
将理解，以上当据称将部件“连接”、“耦接”或“接入”到另一个部件时，它可以直接连接或耦接或接入到另一个部件，也可以存在除所述连接件210之外的中间部件。
以上例子主要说明了本发明的电池模组的电压监视装置、电压监视集成电路、电压监视方法、以及使用本发明的电压监视装置或电压监视集成电路的车辆。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施，例如，每个电压监控集成电路所采集或监控的电池模组数量的变化。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (12)

1.一种电压监视集成电路，用于采集至少N个串联连接的电池模组中的处于充放电回路中的M个电池单元中的每个所对应的电压值，其中，相邻的第i个所述电池模组和第(i+1)个所述电池模组之间设置有具有第一电阻值的连接件，N为大于或等于2的整数，1≤i≤(N-1)，M为大于N的整数；
其中，所述电压监视集成电路至少被配置有第一采集端和第二采集端，所述第一采集端和第二采集端跨接每个所述连接件和该连接件的两端邻接的任一所述电池单元以形成该电池单元的电压采集回路；以及
所述电压监视集成电路还包括：第一补偿模块，其被配置为基于获取得到的所述充放电回路中的第一采样电流和所述连接件的第一电阻值计算得到第一补偿电压；
其中，所述电压监视集成电路还被配置为基于其采集的所述第一采集端和第二采集端之间的电压值以及至少所述第一补偿电压计算得到所述第一采集端和第二采集端对应跨接的电池单元的电压监视值。
2.如权利要求1所述的电压监视集成电路，其中，还包括：第一电流采集部件，其用于采集所述充放电回路的电流作为所述第一采样电流。
3.如权利要求l所述的电压监视集成电路，其中，还包括：
第二电流采集部件，其用于采集处于均衡放电过程的每个电池单元的均衡放电回路的电流作为第二采样电流；以及
第二补偿模块，其用于基于所述第二采样电流和第二电阻值计算得到第二补偿电压，其中所述第二电阻值为均衡放电过程的每个电池单元的均衡放电回路与该电池单元所相邻的任一电池单元的电压采集回路的复用部分的电阻值；
其中，所述电压监视集成电路还被配置为基于所述其采集的均衡放电过程的每个电池单元所相邻的任一电池单元的电压值以及至少所述第二补偿电压计算得到均衡放电过程的每个电池单元所相邻的任一电池单元的电压监视值。
4.如权利要求3所述的电压监视集成电路，其中，所述第二补偿模块还被配置为基于所述第二采样电流和第三电阻值计算得到第三补偿电压，其中所述第三电阻值为均衡放电过程的每个电池单元的均衡放电回路与该电池单元自身对应的电压采集回路的复用部分的电阻值；
其中，所述电压监视集成电路还被配置为基于其的均衡放电过程的每个电池单元的电压值以及至少所述第三补偿电压计算得到均衡放电过程的每个电池单元的电压监视值。
5.如权利要求3或4所述的电压监视集成电路，其中，所述复用部分的第二电阻值/第三电阻值基本等效为所述均衡放电回路和对应所述电压采集回路复用的采样线的电阻值，该采样线连接所述电压监视集成电路和所述电池模组。
6.如权利要求5所述的电压监视集成电路，其中，所述采样线的电阻值根据复用的采样线的长度计算确定并被输入至所述第二补偿模块。
7.如权利要求1所述的电压监视集成电路，其中，所述电压监视集成电路被置放于单元监视电路插座上，所述单元监视电路插座对应N个所述电池模组中的中间位置的电池模组而布置。
8.一种电池模组的电压监视方法，其中，采用一个电压监视集成电路对至少N个串联连接的电池模组中的处于充放电回路中的M个电池单元的每个进行电压监视，其中，相邻的第i个所述电池模组和第(i+1)个所述电池模组之间设置有具有第一电阻值的连接件，N为大于或等于2的整数，1≤i≤(N-1)，M为大于N的整数；
所述电压监视方法包括步骤：
所述电压监视集成电路至少采集跨接于每个所述连接件和该连接件的两端邻接的任一所述电池单元的第一采集端和第二采集端之间的电压值；
获取得到的所述充放电回路中的第一采样电流；
基于所述第一采样电流和所述第一电阻值计算得到第一补偿电压；以及
基于所述电压监视集成电路采集的所述第一采集端和第二采集端之间的电压值和所述第一补偿电压计算得到所述第一采集端和第二采集端对应跨接的电池单元的电压监视值。
9.如权利要求8所述的电压监视方法，其中，还包括步骤：
采集处于均衡放电过程的每个电池单元的均衡放电回路的电流作为第二采样电流；
基于所述第二采样电流和第二电阻值计算得到第二补偿电压，其中所述第二电阻值为均衡放电过程的每个电池单元的均衡放电回路与该电池单元所相邻的任一电池单元的电压采集回路的复用部分的电阻值；以及
基于所述电压监视集成电路采集的均衡放电过程的每个电池单元所相邻的任一电池单元的电压值以及至少所述第二补偿电压计算得到均衡放电过程的每个电池单元所相邻的任一电池单元的电压监视值。
10.如权利要求9所述的电压监视方法，其中，还包括步骤：
基于所述第二采样电流和第三电阻值计算得到第三补偿电压，其中所述第三电阻值为均衡放电过程的每个电池单元的均衡放电回路与该电池单元自身对应的电压采集回路的复用部分的电阻值；以及
基于所述电压监视集成电路采集的均衡放电过程的每个电池单元的电压值以及至少所述第三补偿电压计算得到均衡放电过程的每个电池单元的电压监视值。
11.一种车辆，其包括能量存储装置，所述能量存储装置中设置有多个串联连接的电池模组、以及如权利要求1至7中任一项所述的电压监视集成电路。
12.如权利要求11所述的车辆，其中，所述车辆为电动车辆或混合动力车辆。
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