CN106786944A - 一种串联电池组单体电池的采样电路、均衡电路及系统 - Google Patents

一种串联电池组单体电池的采样电路、均衡电路及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN106786944A
CN106786944A CN201611265992.6A CN201611265992A CN106786944A CN 106786944 A CN106786944 A CN 106786944A CN 201611265992 A CN201611265992 A CN 201611265992A CN 106786944 A CN106786944 A CN 106786944A
Authority
CN
China
Prior art keywords
port
transistor
cell
photoelectrical coupler
controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201611265992.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106786944B (zh
Inventor
潘灯海
吕泽杰
伍元中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huawei Digital Power Technologies Co Ltd
Original Assignee
Huawei Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huawei Technologies Co Ltd filed Critical Huawei Technologies Co Ltd
Priority to CN201611265992.6A priority Critical patent/CN106786944B/zh
Publication of CN106786944A publication Critical patent/CN106786944A/zh
Priority to PCT/CN2017/100382 priority patent/WO2018120903A1/zh
Priority to EP17887816.1A priority patent/EP3553874B1/en
Priority to US16/455,714 priority patent/US11041911B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN106786944B publication Critical patent/CN106786944B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G01R31/3648—Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/22—Balancing the charge of battery modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0018—Circuits for equalisation of charge between batteries using separate charge circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0019—Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

公开了一种串联电池组单体电池的采样电路、均衡电路及系统，包括：控制器、ADC、分压电路、由n个单体电池串联组成的电池组以及n个隔离采样开关。控制器依次控制n个隔离采样开关的闭合，将n个单体电池的正极对地的电压经过分压电路的衰减后送入所述ADC进行转换，ADC将转换后的采样电压值传输给所述控制器，控制器将相邻两次的采样电压值相减得到相应的单体电池的电压值。采样电路通过隔离采样开关将单体电池与分压电路中的分压电阻隔离，防止在不对该单体电池采样时出现漏电流的情况，由于相邻两次的采样电压值中存在的采样误差基本相同，在将相邻两次的采样电压相减的过程中将采样误差消除，提高了单体电池的采样电压的精度。

Description

一种串联电池组单体电池的采样电路、均衡电路及系统
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种串联电池组单体电池的采样电路、均衡电路及系统。
背景技术
锂离子电池组一般由多节单体锂离子电池串并联构成，由于单体电池特性存在不一致性，为提高电池的使用性能，延长使用寿命以及充放电安全管理，需要采集单体电池的电压，在单体电池的电压存在差异情况下，需启动均衡电路针对单体电池进行充放电管理，从而使电池组中各单体电池的电压趋于一致。锂离子电池组单体电池电压采样精度一般要求在10mV以内，同时采样及均衡电路要求低漏电流(小于500uA)以确保电池存储时间。
目前，在对单体电池采样时，大部分采用共模分压法采样串联电池组的单体电压，这种采样方法电路简单，电池同处理器可工地，无需隔离通讯。但是由于电池组的单体电池一直与采样电阻连接，存在持续的漏电流，难以满足电池的存储时间要求。
发明内容
本发明实施例提供一种串联电池组单体电池的采样电路、均衡电路及系统，用以实现在不对单体电池采样时，隔离单体电池与采样电阻的连接，防止出现单体电池的漏电流的情况。
第一方面，提供一种串联电池组单体电池的采样电路。
包括：控制器、模数转换器(英文：Analog-to-Digital Converter，ADC)、分压电路、由n个单体电池串联组成的电池组以及n个隔离采样开关，所述n个隔离采样开关的一端与所述分压电路的第一输入端连接，所述n个隔离采样开关的另一端分别与所述n个单体电池的正极连接，所述隔离采样开关与所述单体电池一一对应，所述n个单体电池中的第1个单体电池的负极与所述分压电路的第二输入端连接并接地，所述分压电路的输出端与所述ADC的第二输入端连接，所述ADC的第一输入端接地，所述ADC的输出端与所述控制器的输入端连接，所述控制器的第一输出组分别与所述n个隔离采样开关的控制端连接，用于控制所述n个隔离采样开关的打开或闭合，所述控制器依次控制所述n个隔离采样开关的闭合，与所述n个隔离采样开关所对应的n个单体电池的正极对地的电压经过所述分压电路的衰减后送入所述ADC进行转换；所述ADC将转换后的采样电压值传输给所述控制器；所述控制器将相邻两次的采样电压值相减得到相应的单体电池的电压值。
通过第一隔离采样开关将单体电池与分压电路中的分压电阻进行隔离，可以防止出现单体电池的漏电流的情况，并且采样电路的采集的采样电压中的采样误差可以在差分计算中相互抵消，提高了单体电池电压的采样精度。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述分压电路包括第一分压电阻和第二分压电阻。所述第一分压电阻的一端与所述n个隔离采样开关连接，另一端与所述ADC的第二输入端连接，所述第二分压电阻的一端与所述n个单体电池中的第1个单体电池的负极连接，另一端与所述ADC的第二输入端连接。
通过分压电路中的第一分压电阻和第二分压电阻可以对单体电池的正极对地电压进行衰减处理。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，还包括：辅助驱动电源。所述n个隔离采样开关中任一隔离采样开关包括第一晶体管、第二晶体管、光电耦合器。所述第一晶体管的第一端口与所述第二晶体管的第一端口连接，所述第一晶体管的第二端口与所述光电耦合器的第一端口连接，所述第一晶体管的第三端口与其对应的单体电池的正极连接。所述第二晶体管的第二端口与所述光电耦合器的第一端口连接，所述第二晶体管的第三端口与所述分压电路的第一输入端连接，所述光电耦合器的第二端口与所述控制器共地，所述光电耦合器的第三端口与所述控制器的第一输出组连接，所述光电耦合器的第四端口与所述辅助驱动电源的正极连接，所述辅助驱动电源的负极与所述分压电路的第一输入端连接。
通过第一隔离采样开关中的第一晶体管和第二晶体可以将单体电池与分压电路中的分压电阻进行隔离，防止出现单体电池的漏电流的情况，并且采样电路的采集的采样电压中的采样误差可以在差分计算中相互抵消，提高了单体电池电压的采样精度。
结合第一方面或第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述第一晶体管和所述第二晶体管为N型金属氧化物半导体。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述n个隔离采样开关中任一隔离采样开关包括第三晶体管、第四晶体管、光电耦合器，所述第三晶体管的第一端口与所述第四晶体管的第一端口连接，所述第三晶体管的第二端口与所述光电耦合器的第四端口连接，所述第三晶体管的第三端口与其对应的单体电池的正极连接，所述第四晶体管的第二端口与所述光电耦合器的第四端口连接，所述第四晶体管的第三端口与所述分压电路的第一输入端连接，所述光电耦合器的第一端口与其对应的单体电池的负极连接，所述光电耦合器的第二端口与所述控制器共地，所述光电耦合器的第三端口与所述控制器的第一输出组连接。
通过第一隔离采样开关中的第一晶体管和第二晶体可以将单体电池与分压电路中的分压电阻进行隔离，防止出现单体电池的漏电流的情况，并且采样电路的采集的采样电压中的采样误差可以在差分计算中相互抵消，提高了单体电池电压的采样精度。
结合第一方面或第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述第三晶体管和所述第四晶体管为P型金属氧化物半导体。
第二方面，提供一种串联电池组单体电池的采样电路。
包括：控制器、带通信隔离的模数转化器ADC、由n个单体电池串联组成的电池组、n个第一隔离采样开关和n个第二隔离采样开关。所述n个第一隔离采样开关的一端与所述带通信隔离的ADC的第一输入端连接，所述n个第一隔离采样开关的另一端分别与所述n个单体电池的正极连接，所述第一隔离采样开关与所述单体电池一一对应，所述n个第二隔离采样开关的一端与所述带通信隔离的ADC的第二输入端连接，所述n个第二隔离采样开关的另一端分别与所述n个单体电池的负极连接，所述第二隔离采样开关与所述单体电池一一对应，所述带通信隔离的ADC的输出端与所述控制器的输入端连接，所述控制器的第一输出组分别与所述n个第一隔离采样开关的控制端以及n个第二隔离采样开关的控制端连接，用于控制所述n个隔离采样开关的打开或闭合，所述控制器依次控制每个单体电池连接的第一隔离采样开关和第二隔离采样开关的闭合，依次可以将每个单体电池的电压送入所述带通信隔离的ADC进行转换，所述ADC转换后的每个单体电池的采样电压值被隔离传输至所述控制器。
通过第一隔离采样开关和第二隔离采样开关可以使得所需测量的单体电池电压接通到正负极公共节点上，再由带通信隔离的ADC转换后传输至控制器，可以实现对单体电池电压的高精度差分采样。
结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，还包括：辅助驱动电源。所述n个第一隔离采样开关和所述n个第二隔离采样开关中任一隔离采样开关包括第一晶体管、第二晶体管、光电耦合器，所述第一晶体管的第一端口与所述第二晶体管的第一端口连接，所述第一晶体管的第二端口与所述光电耦合器的第一端口连接，所述第一晶体管的第三端口与其对应的单体电池的正极连接，所述第二晶体管的第二端口与所述光电耦合器的第一端口连接，所述第二晶体管的第三端口与所述分压电路的第一输入端连接，所述光电耦合器的第二端口与所述控制器共地，所述光电耦合器的第三端口与所述控制器的第一输出组连接，所述光电耦合器的第四端口与所述辅助驱动电源的正极连接。所述辅助驱动电源的负极与所述ADC的第二输入端连接。
结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述第一晶体管和所述第二晶体管为N型金属氧化物半导体。
结合第二方面，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述n个第一隔离采样开关和所述n个第二隔离采样开关中任一隔离采样开关包括第三晶体管、第四晶体管、光电耦合器，所述第三晶体管的第一端口与所述第四晶体管的第一端口连接，所述第三晶体管的第二端口与所述光电耦合器的第四端口连接，所述第三晶体管的第三端口与其对应的单体电池的正极连接，所述第四晶体管的第二端口与所述光电耦合器的第四端口连接，所述第四晶体管的第三端口与所述分压电路的第一输入端连接，所述光电耦合器的第一端口与其对应的单体电池的负极连接，所述光电耦合器的第二端口与所述控制器共地，所述光电耦合器的第三端口与所述控制器的第一输出组连接。
结合第二方面或第二方面的第三种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述第一晶体管和所述第二晶体管为P型金属氧化物半导体。
第三方面，提供一种串联电池组单体电池的均衡电路。
应用于上述第一方面或第二方面中任一实现方式中的采样电路，包括：控制器、由n个单体电池串联组成的电池组、n个均衡开关和n个均衡电阻，所述n个单体电池中任一单体电池串联一个均衡开关和一个均衡电阻，所述控制器的第二输出组分别与所述n个均衡开关的控制端连接，用于控制所述n个均衡开关的打开或闭合，所述控制器根据采样电路采集的各单体电池的采样电压值，依据预设的电池均衡算法，控制需要均衡的单体电池的均衡开关连接，使得所述需要均衡的单体电池的电能通过所述均衡电阻进行释放。
结合第三方面，在第三方面的第一种可能的实现方式中，所述n个均衡开关中任一均衡开关包括第五晶体管、第二光电耦合器和第一电阻，所述第五晶体管的第一端口经由所述第一电阻与所述第二光电耦合器的第一端口，所述第五晶体管的第二端口与所述第二光电耦合器的第一端口连接，所述第五晶体管的第三端口经由所述均衡电阻与所述第二光电耦合器的第四端口连接，所述第二光电耦合器的第一端口与其对应的单体电池的负极连接，所述第二光电耦合器的第二端口接地，所述第二光电耦合器的第三端口与所述控制器的第二输出组连接，所述第二光电耦合器的第四端口与其对应的单体电池的正极连接。
结合第三方面或第三方面的第一种可能的实现方式，在第三方面的第二种可能的实现方式中，所述第五晶体管为N型金属氧化物半导体。
结合第三方面，在第三方面的第三种可能的实现方式中，所述n个均衡开关中任一均衡开关包括第六晶体管、第二光电耦合器和第二电阻，所述第六晶体管的第一端口经由所述第二电阻与所述第二光电耦合器的第一端口，所述第六晶体管的第二端口与所述第二光电耦合器的第一端口连接，所述第六晶体管的第三端口经由所述均衡电阻与所述第二光电耦合器的第四端口连接，所述第二光电耦合器的第一端口与其对应的单体电池的正极连接，所述第二光电耦合器的第二端口接地，所述第二光电耦合器的第三端口与所述控制器的第二输出组连接，所述第二光电耦合器的第四端口与其对应的单体电池的负极连接。
结合第三方面或第三方面的第三种可能的实现方式，在第三方面的第四种可能的实现方式中，所述第六晶体管为P型金属氧化物半导体。
第四方面，提供一种串联电池组单体电池的采样均衡系统。
包括上述第一方面或第二方面中任一实现方式中的采样电路和第三方面中任一实现方式中的均衡电路，所述控制器根据所述采样电路采集的各单体电池的电压值，依据预设的电池均衡算法，对需要均衡的单体电池进行均衡控制。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种串联电池组单体电池的采样电路的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种串联电池组单体电池的采样电路的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种隔离采样开关的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种隔离采样开关的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种串联电池组单体电池的采样电路的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种串联电池组单体电池的均衡电路的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种均衡开关的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的另一种均衡开关的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种串联电池组单体电池的采样均衡系统的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的一种串联电池组单体电池的采样均衡系统的结构示意图；
图11为本发明实施例提供的一种串联电池组单体电池的采样均衡系统的结构示意图；
图12为本发明实施例提供的一种串联电池组单体电池的采样均衡系统的结构示意图；
图13为本发明实施例提供的一种串联电池组单体电池的采样均衡系统的结构示意图。
具体实施方式
图1示例性的示出了本发明实施例提供的一种串联电池组单体电池的采样电路的结构。该采样电路可以实现对电池组内单体电池的正极对地电压的采集，本发明实施例中的采样方法为共模分压采样法。
如图1所示，该采集电路可以包括：控制器101、ADC 102、分压电路103、由n个单体电池串联组成的电池组104以及n个隔离采样开关105。
其中，该n个隔离采样开关105中任一个隔离采样开关105的一端与分压电路103的第一输入端连接，隔离采样开关105的另一端分别与每个单体电池的正极连接，隔离采样开关105与单体电池是一一对应的。在n个单体电池中，第1个单体电池的负极与分压电路103的第二输入端连接并接地。分压电路103的输出端与ADC 102的第二输入端连接，ADC 102的第一输入端接地，ADC102的输出端与控制器101的输入端连接。控制器101的第一输出组分别与n个隔离采样开关105的控制端连接，用于控制n个隔离采样开关105的打开或闭合，控制器101依次控制n个隔离采样开关105的闭合，与n个隔离采样开关105所对应的n个单体电池的正极对地的电压经过分压电路的衰减后送入ADC 102进行转换，ADC 102将转换后的采样电压值传输给控制器101，控制器101将相邻两次的采样电压值相减得到相应的单体电池的电压值。
采样电路通过隔离采样开关将单体电池与分压电路中的分压电阻隔离，防止在不对该单体电池采样时出现漏电流的情况，由于相邻两次的采样电压值中存在的采样误差基本相同，在将相邻两次的采样电压相减的过程中将采样误差消除，提高了单体电池的采样电压的精度。
图2示例性的示出了一种分压电路的结构，如图2所示，该分压电路可以包括第一分压电阻和第二分压电阻。第一分压电阻的一端与n个隔离采样开关连接，另一端与ADC102的第二输入端连接，第二分压电阻的一端与n个单体电池中的第1个单体电池的负极连接，另一端与ADC 102的第二输入端连接。
为了实现隔离采样开关的隔离功能，本发明实施例提供一种由N型金属氧化物半导体(英文：Negative channel-Metal-Oxide-Semiconductor，NMOS)和光电耦合器组成的隔离采样开关，为了给该隔离采样开关供电，该采样电路还包括辅助驱动电源。在本发明实施例中第一晶体管和第二晶体管都为N型金属氧化物半导体。
具体的，上述n个隔离采样开关中任一隔离采样开关包括第一晶体管、第二晶体管、光电耦合器。第一晶体管的第一端口与第二晶体管的第一端口连接，第一晶体管的第二端口与光电耦合器的第一端口连接，第一晶体管的第三端口与其对应的单体电池的正极连接。第二晶体管的第二端口与光电耦合器的第一端口连接，第二晶体管的第三端口与分压电路的第一输入端连接，光电耦合器的第二端口与控制器共地，光电耦合器的第三端口与控制器的第一输出组连接，光电耦合器的第四端口与辅助驱动电源的正极连接，辅助驱动电源的负极与分压电路的第一输入端连接。
如图3所示的隔离采样开关，该隔离采样开关的第一晶体管的第一端口S与第二晶体管的第一端口S连接，第一晶体管的第二端口G与光电耦合器的第一端口E连接，第一晶体管的第三端口D与其对应的单体电池的正极V+连接。第二晶体管的第二端口G与光电耦合器的第一端口E连接，第二晶体管的第三端口D与分压电路的第一输入端SW_COM连接，光电耦合器的第二端口N与控制器共地，光电耦合器的第三端口P与控制器的第一输出组连接，光电耦合器的第四端口C与辅助驱动电源的正极DRV_VCC连接，辅助驱动电源的负极与分压电路的第一输入端SW_COM连接。
采样电路通过两个NMOS和光电耦合器组成的隔离采样开关可以实现将单体电池与分压电路中的分压电阻隔离，防止在不对其对应的单体电池采样时出现漏电流的情况。
相应地，本发明实施例还提供了另一种由P型金属氧化物半导体(英文：Positivechannel-Metal-Oxide-Semiconductor，PMOS)和光电耦合器组成的隔离采样开关，在本发明实施例中，第三晶体管和第四晶体管都为PMOS。
该隔离采样开关可以包括第三晶体管、第四晶体管、光电耦合器。其中，第三晶体管的第一端口与第四晶体管的第一端口连接，第三晶体管的第二端口与光电耦合器的第四端口连接，第三晶体管的第三端口与其对应的单体电池的正极连接，第四晶体管的第二端口与光电耦合器的第四端口连接，第四晶体管的第三端口与分压电路的第一输入端连接，光电耦合器的第一端口与其对应的单体电池的负极连接，光电耦合器的第二端口与控制器共地，光电耦合器的第三端口与控制器的第一输出组连接。
如图4所示的隔离采样开关，该隔离采样开关的第三晶体管的第一端口S与第四晶体管的第一端口S连接，第三晶体管的第二端口G与光电耦合器的第四端口C连接，第三晶体管的第三端口D与其对应的单体电池的正极V+连接，第四晶体管的第二端口G与光电耦合器的第四端口C连接，第四晶体管的第三端口D与分压电路的第一输入端SW_COM连接，光电耦合器的第一端口E与其对应的单体电池的负极V_连接，光电耦合器的第二端口N与控制器共地，光电耦合器的第三端口P与控制器的第一输出组连接。
采样电路通过两个PMOS和光电耦合器组成的隔离采样开关可以实现将单体电池与分压电路中的分压电阻隔离，防止在不对其对应的单体电池采样时出现漏电流的情况。
基于相同的技术构思，图5示例性的示出了本发明实施例提供的一种串联电池组单体电池的采样电路的结构。该采样电路可以实现对串联电池组中的单体电池的隔离采样，本发明实施例提供的采样方法为差模采样法。
如图5所示，该采样电路包括：控制器101、带通信隔离的ADC 102、由n个单体电池串联组成的电池组104、n个第一隔离采样开关105和n个第二隔离采样开关106。
其中，n个第一隔离采样开关105的一端与带通信隔离的ADC 102的第一输入端连接，n个第一隔离采样开关105的另一端分别与n个单体电池的正极连接，第一隔离采样开关105与单体电池一一对应，n个第二隔离采样开关106的一端与带通信隔离的ADC 102的第二输入端连接，n个第二隔离采样开关106的另一端分别与n个单体电池的负极连接，第二隔离采样开关106与单体电池一一对应。带通信隔离的ADC 102的输出端与控制器101的输入端连接。控制器101的第一输出组分别与n个第一隔离采样开关105的控制端以及n个第二隔离采样开关的控制端连接，用于控制n个隔离采样开关的打开或闭合，控制器101依次控制每个单体电池连接的第一隔离采样开关105和第二隔离采样开关106的闭合，依次可以将每个单体电池的电压送入带通信隔离的ADC102进行转换，ADC 102转换后的每个单体电池的采样电压值被隔离传输至控制器。
为了实现隔离采样开关的隔离功能，本发明实施例提供一种由NMOS和光电耦合器组成的隔离采样开关，为了给该隔离采样开关供电，该采样电路还包括辅助驱动电源。在本发明实施例中第一晶体管和第二晶体管都可以为N型MOSFET。
具体的上述n个第一隔离采样开关和n个第二隔离采样开关中任一隔离采样开关包括第一晶体管、第二晶体管、光电耦合器。第一晶体管的第一端口与第二晶体管的第一端口连接，第一晶体管的第二端口与光电耦合器的第一端口连接，第一晶体管的第三端口与其对应的单体电池的正极连接，第二晶体管的第二端口与光电耦合器的第一端口连接，第二晶体管的第三端口与分压电路的第一输入端连接，光电耦合器的第二端口与控制器共地，光电耦合器的第三端口与控制器的第一输出组连接，光电耦合器的第四端口与辅助驱动电源的正极连接。辅助驱动电源的负极与ADC的第二输入端连接。
上述隔离采样开关的具体结构可以如图3所示，具体连接关系已在上述实施例中描述，不再赘述。
相应地，本发明实施例还提供了另一种由PMOS和光电耦合器组成的隔离采样开关，在本发明实施例中，第三晶体管和第四晶体管都为PMOS。
针对n个第一隔离采样开关和n个第二隔离采样开关中任一隔离采样开关，该隔离采样开关可以包括包括第三晶体管、第四晶体管、光电耦合器，第三晶体管的第一端口与第四晶体管的第一端口连接，第三晶体管的第二端口与光电耦合器的第四端口连接，第三晶体管的第三端口与其对应的单体电池的正极连接，第四晶体管的第二端口与光电耦合器的第四端口连接，第四晶体管的第三端口与分压电路的第一输入端连接，光电耦合器的第一端口与其对应的单体电池的负极连接，光电耦合器的第二端口与控制器共地，光电耦合器的第三端口与控制器的第一输出组连接。
上述隔离采样开关的具体结构可以如图4所示，具体连接关系已在上述实施例中描述，不再赘述。
为了实现对串联电池组单体电池的均衡管理，图6示例性的示出了本发明实施例提供一种串联电池组单体电池的均衡电路。该均衡电路可以实现控制所以单体电池的电压趋于一致。
如图6所示，该均衡电路可以包括：控制器101、由n个单体电池串联组成的电池组104、n个均衡开关107和n个均衡电阻108，n个单体电池中任一单体电池串联一个均衡开关107和一个均衡电阻108。控制器101的第二输出组分别与n个均衡开关107的控制端连接，用于控制n个均衡开关的打开或闭合，控制器101根据采样电路采集的各单体电池的采样电压值，依据预设的电池均衡算法，控制需要均衡的单体电池的均衡开关107连接，使得需要均衡的单体电池的电能通过均衡电阻108进行释放。
其中，该均衡开关可以包括第五晶体管和第二光电耦合器和第一电阻，该第五晶体管可以为NMOS。
针对n个均衡开关中任一均衡开关，该均衡开关的第五晶体管的第一端口经由第一电阻与第二光电耦合器的第一端口，第五晶体管的第二端口与第二光电耦合器的第一端口连接，第五晶体管的第三端口经由均衡电阻与第二光电耦合器的第四端口连接，第二光电耦合器的第一端口与其对应的单体电池的负极连接，第二光电耦合器的第二端口接地，第二光电耦合器的第三端口与控制器的第二输出组连接，第二光电耦合器的第四端口与其对应的单体电池的正极连接。
如图7所示的均衡开关的结构，该均衡开关的第五晶体管的第一端口S经由第一电阻与第二光电耦合器的第一端口E，第五晶体管的第二端口G与第二光电耦合器的第一端口E连接，第五晶体管的第三端口D经由均衡电阻与第二光电耦合器的第四端口C连接，第二光电耦合器的第一端口E与其对应的单体电池的负极连接，第二光电耦合器的第二端口N接地，第二光电耦合器的第三端口P与控制器的第二输出组BALA_CELL连接，第二光电耦合器的第四端口C与其对应的单体电池的正极连接。
相应地，本发明实施例还提供了另一种由PMOS和光电耦合器、第二电阻组成的均衡开关，在本发明实施例中，第六晶体管都为PMOS。
针对上述n个均衡开关中任一均衡开关，该均衡开关包括第六晶体管、第二光电耦合器和第二电阻，第六晶体管的第一端口经由第二电阻与第二光电耦合器的第一端口，第六晶体管的第二端口与第二光电耦合器的第一端口连接，第六晶体管的第三端口经由均衡电阻与第二光电耦合器的第四端口连接，第二光电耦合器的第一端口与其对应的单体电池的正极连接，第二光电耦合器的第二端口接地，第二光电耦合器的第三端口与控制器的第二输出组连接，第二光电耦合器的第四端口与其对应的单体电池的负极连接。
如图8所示的均衡开关的结构，该均衡开关的第六晶体管的第一端口S经由第二电阻与第二光电耦合器的第一端口E，第六晶体管的第二端口G与第二光电耦合器的第一端口E连接，第六晶体管的第三端口D经由均衡电阻与第二光电耦合器的第四端口C连接，第二光电耦合器的第一端口E与其对应的单体电池的正极连接，第二光电耦合器的第二端口N接地，第二光电耦合器的第三端口P与控制器的第二输出组BALA_CELL连接，第二光电耦合器的第四端口C与其对应的单体电池的负极连接。
基于相同的技术构思，上述图6所示的均衡电路可以应用于上述图1或图5所示的采样电路中，构成如图9所示的一种串联电池组单体电池的采样均衡系统的结构。控制器根据采样电路采集的各单体电池的电压值，依据预设的电池均衡算法，对需要均衡的单体电池进行均衡控制。
如图9所示，采样电路中的串联电池组中每个单体电池(C1，C2…Cn)的正极分别与一个采样开关(Ks.1，Ks.2…Ks.n)一端相连，采样开关的另一端全部连在一起，再与过Rs.2和Rs.1构成的电阻分压网络相连，当采样开关依次闭合时(每一时刻只允许一个采样开关闭合)，相应的单体电池的正极对电池组的参考地(即C1的负极)的电压将加在电阻分压网络上，经分压网络衰减后送入A/D转换，由微控制单元(英文：Microcontroller Unit，MCU))将相邻的两次采样值相减，便可得到所对应的单体电池的电压值。例如：闭合Ks.n开关时得到的采样电压为Un，闭合Ks.n-1开关时得到的采样电压为Un-1，则单体电池Cn的实际电压值为Un-(Un-1)。本发明技术方案实质上为一种共模分压采样方案，但由于电阻分压网络和采样通道的唯一性，克服了传统共模分压方案由于电阻分压网络和采样通道所带来的较大误差问题，该方案的相邻两次的共模采样误差基本相同，在两次所采到的电压相减过程中，共模误差被消除，极大的提高了单体电池电压采样的精度，可达到接近差模采样法的精度效果。
在每个单体电池正负之间，并联有电阻和开关(Kb.1，Kb.2,…Kb.n)串联构成的均衡电路，MCU通过上述采样电路获取到电池组内每个单体电池的电压，根据一定的电池均衡管理算法，闭合需要启动均衡放电的单体电池的均衡开关，以控制所有单体电池的电压趋于一致。
由NMOS、辅助驱动电源及光电耦合器构成的隔离采样开关单元，用以实现低成本的采样开关Ks，包括两个N型MOSFET管，其源极S相连，栅极G相连，一只管子的漏极D与单体电池的正极相连，另一个管子的漏极D则连在公共端上，该公共端即与分压电阻网络相连，一个辅助驱动电源，其负极连在公共端上，正极同光耦三极管的集电极C相连，CPU(处理器)经隔离光耦可控制辅助驱动电源与两个N型MOSFET的栅极G通断，从而控制两个NMOS构成的隔离采样开关单元的开通和关断。
由PMOS和光耦构成的隔离可控型采样电子开关单元，其原理与NMOS类似，不同的是PMOS可以直接利用单体电池的电压实现开关的开通和关闭驱动，无需辅助电源。
由电阻、NMOS或PMOS和光耦构成的隔离可控型电池均衡电路单元，其中NMOS或PMOS的栅极驱动电源均来自相应的单体电池电压，MCU可通过隔离光耦控制NMOS或PMOS的开通和关闭，当开关开通时，单体电池将通过所并联的电阻和MOSFET管放电，实现电池均衡功能。
图10和图11分别示出了共模分压法的串联电池组单体电池的采样均衡系统的结构，其中，图10所示的采样均衡系统中均衡开关的晶体管使用的是NMOS，隔离采样开关中的晶体管使用的是NMOS，而图11所示采样均衡系统中均衡开关的晶体管使用的是NMOS，隔离采样开关中的晶体管使用的是PMOS。相应地，上述采样均衡系统中的晶体管使用的可以是PMOS，隔离采样开关中的晶体管使用的是NMOS或者均衡开关的晶体管使用的是PMOS，隔离采样开关中的晶体管使用的是PMOS。这两种示例，本发明实施例并未示出，在实际应用的过程中，可以交替使用。
举例来说，如图10所示的采样均衡系统的工作原理介绍如下：由NMOS、辅助驱动电源和光耦构成隔离可控型采样电子开关单元，由NMOS和光耦构成隔离可控型电池均衡开关单元，由两个电阻构成的分压网络，以及A/D采样电路和MCU单元，其中：采样电子开关单元的一端(NMOS的D极)与单体电池的正极相连，另一端(另一个NMOS的D极)与公共端相连，该公共端与分压电阻网络相连，所有采样电子开关单元共用一个辅助驱动电源，该驱动电源的负极同公共端相连，正极分别同相应采样电子开关单元的光耦集电极C相连，MCU可通过隔离光耦控制辅助驱动电源接通和断开至相应采样电子开关的栅极G，以实现采样电子开关单元的闭合或断开。MCU依次接通采样开关，即可采样到每个单体电池的正极相对于电池的公共地的共模电压值，相邻的两次采样值相减皆可得到对应单体电芯的电压值，由于采样通道的唯一性，共模采样误差在相减的过程中被消除，单体电池的采样精度接近差分采样的精度。
MCU根据获取的每个单体电池的电压值，通过一定的电池管理算法，对单体电压高的电池启动相应的均衡电子开关单元，即可实现所有单体电池电压趋于一致。
图12和图13分别示出了差模采样法的串联电池组单体电池的采样均衡系统的结构，其中，图12所示的采样均衡系统中均衡开关的晶体管使用的是PMOS，隔离采样开关中的晶体管使用的是NMOS，而图11所示采样均衡系统中均衡开关的晶体管使用的是PMOS，隔离采样开关中的晶体管使用的是PMOS。相应地，上述采样均衡系统中的晶体管使用的可以是NMOS，隔离采样开关中的晶体管使用的是NMOS或者均衡开关的晶体管使用的是NMOS，隔离采样开关中的晶体管使用的是PMOS。这两种示例，本发明实施例并未示出，在实际应用的过程中，可以交替使用。
如图12所示的采样均衡系统，所有单体电池的正极通过由NMOS构成的隔离可控型电子开关单元连到正极公共端(CELL_P_COM)，所有单体电池的负极通过由NMOS构成的隔离可控型电子开关单元连到负极公共端(CELL_N_COM)，两个辅助驱动电源，其负极分别连接在正极公共端和负极公共端上，其正极通过隔离光耦连接到相应的开关单元栅极G上，正极公共端和负极公共端分别连接至A/D采样电路的正负上，当MCU在同一时刻控制相应单体电池的正负采样电子开关单元导通时，该节单体电池的电压将被直接送至A/D采样电路，这样即可实现对每节单体电池电压的高精度差分采样。A/D采样电路通过隔离通讯，将采样结果送至MCU，再由MCU控制均衡电子开关实现单体电池电压均衡。
在本发明实施例中，采用本发明所描述的共模电压采样法，可获取等同于专业电池管理芯片以及差模采样法的采样精度，且成本会大幅降低，该方案的性价比高。
隔离可控电子开关由MOS管及光耦构成，均为业界成熟器件，同专用芯片、机械继电器及固态继电器相比，可靠性高，成本优势大；
分立器件构成的串联电池组单体电池的电压采样和均衡电路，应用配置灵活，不受电池节数的限制，电子开关的耐压方面选择灵活，无专用芯片的上电时序、软件配置等限制，附加成本少，可靠性更高；
电池采样精度由A/D芯片决定，与专用芯片片内A/D相比，可选择性更强，且整个A/D采样通道可通过数字校准进一步提升精度。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (17)

1.一种串联电池组单体电池的采样电路，其特征在于，包括：控制器、模数转化器ADC、分压电路、由n个单体电池串联组成的电池组以及n个隔离采样开关；
所述n个隔离采样开关的一端与所述分压电路的第一输入端连接，所述n个隔离采样开关的另一端分别与所述n个单体电池的正极连接，所述隔离采样开关与所述单体电池一一对应；
所述n个单体电池中的第1个单体电池的负极与所述分压电路的第二输入端连接并接地；
所述分压电路的输出端与所述ADC的第二输入端连接，所述ADC的第一输入端接地，所述ADC的输出端与所述控制器的输入端连接；
所述控制器的第一输出组分别与所述n个隔离采样开关的控制端连接，用于控制所述n个隔离采样开关的打开或闭合；
所述控制器依次控制所述n个隔离采样开关的闭合，与所述n个隔离采样开关所对应的n个单体电池的正极对地的电压经过所述分压电路的衰减后送入所述ADC进行转换；所述ADC将转换后的采样电压值传输给所述控制器；所述控制器将相邻两次的采样电压值相减得到相应的单体电池的电压值。
2.如权利要求1所述的采样电路，其特征在于，所述分压电路包括第一分压电阻和第二分压电阻；
所述第一分压电阻的一端与所述n个隔离采样开关连接，另一端与所述ADC的第二输入端连接；
所述第二分压电阻的一端与所述n个单体电池中的第1个单体电池的负极连接，另一端与所述ADC的第二输入端连接。
3.如权利要求1或2所述的采样电路，其特征在于，还包括：辅助驱动电源；
所述n个隔离采样开关中任一隔离采样开关包括第一晶体管、第二晶体管、光电耦合器；
所述第一晶体管的第一端口与所述第二晶体管的第一端口连接，所述第一晶体管的第二端口与所述光电耦合器的第一端口连接，所述第一晶体管的第三端口与其对应的单体电池的正极连接；
所述第二晶体管的第二端口与所述光电耦合器的第一端口连接，所述第二晶体管的第三端口与所述分压电路的第一输入端连接；
所述光电耦合器的第二端口与所述控制器共地，所述光电耦合器的第三端口与所述控制器的第一输出组连接，所述光电耦合器的第四端口与所述辅助驱动电源的正极连接；
所述辅助驱动电源的负极与所述分压电路的第一输入端连接。
4.如权利要求3所述的采样电路，其特征在于，所述第一晶体管和所述第二晶体管为N型金属氧化物半导体。
5.如权利要求1或2所述的采样电路，其特征在于，所述n个隔离采样开关中任一隔离采样开关包括第三晶体管、第四晶体管、光电耦合器；
所述第三晶体管的第一端口与所述第四晶体管的第一端口连接，所述第三晶体管的第二端口与所述光电耦合器的第四端口连接，所述第三晶体管的第三端口与其对应的单体电池的正极连接；
所述第四晶体管的第二端口与所述光电耦合器的第四端口连接，所述第四晶体管的第三端口与所述分压电路的第一输入端连接；
所述光电耦合器的第一端口与其对应的单体电池的负极连接，所述光电耦合器的第二端口与所述控制器共地，所述光电耦合器的第三端口与所述控制器的第一输出组连接。
6.如权利要求5所述的采样电路，其特征在于，所述第三晶体管和所述第四晶体管为P型金属氧化物半导体。
7.一种串联电池组单体电池的采样电路，其特征在于，包括：控制器、带通信隔离的模数转化器ADC、由n个单体电池串联组成的电池组、n个第一隔离采样开关和n个第二隔离采样开关；
所述n个第一隔离采样开关的一端与所述带通信隔离的ADC的第一输入端连接，所述n个第一隔离采样开关的另一端分别与所述n个单体电池的正极连接，所述第一隔离采样开关与所述单体电池一一对应；
所述n个第二隔离采样开关的一端与所述带通信隔离的ADC的第二输入端连接，所述n个第二隔离采样开关的另一端分别与所述n个单体电池的负极连接，所述第二隔离采样开关与所述单体电池一一对应；
所述带通信隔离的ADC的输出端与所述控制器的输入端连接；
所述控制器的第一输出组分别与所述n个第一隔离采样开关的控制端以及n个第二隔离采样开关的控制端连接，用于控制所述n个隔离采样开关的打开或闭合；
所述控制器依次控制每个单体电池连接的第一隔离采样开关和第二隔离采样开关的闭合，依次可以将每个单体电池的电压送入所述带通信隔离的ADC进行转换，所述ADC转换后的每个单体电池的采样电压值被隔离传输至所述控制器。
8.如权利要求7所述的采样电路，其特征在于，还包括：辅助驱动电源；
所述n个第一隔离采样开关和所述n个第二隔离采样开关中任一隔离采样开关包括第一晶体管、第二晶体管、光电耦合器；
所述第一晶体管的第一端口与所述第二晶体管的第一端口连接，所述第一晶体管的第二端口与所述光电耦合器的第一端口连接，所述第一晶体管的第三端口与其对应的单体电池的正极连接；
所述第二晶体管的第二端口与所述光电耦合器的第一端口连接，所述第二晶体管的第三端口与所述分压电路的第一输入端连接；
所述光电耦合器的第二端口与所述控制器共地，所述光电耦合器的第三端口与所述控制器的第一输出组连接，所述光电耦合器的第四端口与所述辅助驱动电源的正极连接；
所述辅助驱动电源的负极与所述ADC的第二输入端连接。
9.如权利要求8所述的采样电路，其特征在于，所述第一晶体管和所述第二晶体管为N型金属氧化物半导体。
10.如权利要求7所述的采样电路，其特征在于，所述n个第一隔离采样开关和所述n个第二隔离采样开关中任一隔离采样开关包括第三晶体管、第四晶体管、光电耦合器；
所述第三晶体管的第一端口与所述第四晶体管的第一端口连接，所述第三晶体管的第二端口与所述光电耦合器的第四端口连接，所述第三晶体管的第三端口与其对应的单体电池的正极连接；
所述第四晶体管的第二端口与所述光电耦合器的第四端口连接，所述第四晶体管的第三端口与所述分压电路的第一输入端连接；
所述光电耦合器的第一端口与其对应的单体电池的负极连接，所述光电耦合器的第二端口与所述控制器共地，所述光电耦合器的第三端口与所述控制器的第一输出组连接。
11.如权利要求10所述的采样电路，其特征在于，所述第一晶体管和所述第二晶体管为P型金属氧化物半导体。
12.一种串联电池组单体电池的均衡电路，其特征在于，应用于如权利要求1至11任一项所述的采样电路，包括：控制器、由n个单体电池串联组成的电池组、n个均衡开关和n个均衡电阻；
所述n个单体电池中任一单体电池串联一个均衡开关和一个均衡电阻；
所述控制器的第二输出组分别与所述n个均衡开关的控制端连接，用于控制所述n个均衡开关的打开或闭合；
所述控制器根据采样电路采集的各单体电池的采样电压值，依据预设的电池均衡算法，控制需要均衡的单体电池的均衡开关连接，使得所述需要均衡的单体电池的电能通过所述均衡电阻进行释放。
13.如权利要求12所述的均衡电路，其特征在于，所述n个均衡开关中任一均衡开关包括第五晶体管、第二光电耦合器和第一电阻；
所述第五晶体管的第一端口经由所述第一电阻与所述第二光电耦合器的第一端口，所述第五晶体管的第二端口与所述第二光电耦合器的第一端口连接，所述第五晶体管的第三端口经由所述均衡电阻与所述第二光电耦合器的第四端口连接；
所述第二光电耦合器的第一端口与其对应的单体电池的负极连接，所述第二光电耦合器的第二端口接地，所述第二光电耦合器的第三端口与所述控制器的第二输出组连接，所述第二光电耦合器的第四端口与其对应的单体电池的正极连接。
14.如权利要求13所述的均衡电路，其特征在于，所述第五晶体管为N型金属氧化物半导体。
15.如权利要求12所述的均衡电路，其特征在于，所述n个均衡开关中任一均衡开关包括第六晶体管、第二光电耦合器和第二电阻；
所述第六晶体管的第一端口经由所述第二电阻与所述第二光电耦合器的第一端口，所述第六晶体管的第二端口与所述第二光电耦合器的第一端口连接，所述第六晶体管的第三端口经由所述均衡电阻与所述第二光电耦合器的第四端口连接；
所述第二光电耦合器的第一端口与其对应的单体电池的正极连接，所述第二光电耦合器的第二端口接地，所述第二光电耦合器的第三端口与所述控制器的第二输出组连接，所述第二光电耦合器的第四端口与其对应的单体电池的负极连接。
16.如权利要求15所述的均衡电路，其特征在于，所述第六晶体管为P型金属氧化物半导体。
17.一种串联电池组单体电池的采样均衡系统，其特征在于，包括如权利要求1至11任一项所述的采样电路和如权利要求12至16任一项所述的均衡电路；
所述控制器根据所述采样电路采集的各单体电池的电压值，依据预设的电池均衡算法，对需要均衡的单体电池进行均衡控制。
CN201611265992.6A 2016-12-31 2016-12-31 一种串联电池组单体电池的采样电路、均衡电路及系统 Active CN106786944B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611265992.6A CN106786944B (zh) 2016-12-31 2016-12-31 一种串联电池组单体电池的采样电路、均衡电路及系统
PCT/CN2017/100382 WO2018120903A1 (zh) 2016-12-31 2017-09-04 一种串联电池组单体电池的采样电路、均衡电路及系统
EP17887816.1A EP3553874B1 (en) 2016-12-31 2017-09-04 Sampling circuit and system of single batteries of series battery pack
US16/455,714 US11041911B2 (en) 2016-12-31 2019-06-27 Sampling circuit, equalization circuit, and system for single cell in series battery pack

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611265992.6A CN106786944B (zh) 2016-12-31 2016-12-31 一种串联电池组单体电池的采样电路、均衡电路及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106786944A true CN106786944A (zh) 2017-05-31
CN106786944B CN106786944B (zh) 2020-12-18

Family

ID=58951456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611265992.6A Active CN106786944B (zh) 2016-12-31 2016-12-31 一种串联电池组单体电池的采样电路、均衡电路及系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11041911B2 (zh)
EP (1) EP3553874B1 (zh)
CN (1) CN106786944B (zh)
WO (1) WO2018120903A1 (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107870283A (zh) * 2017-11-06 2018-04-03 山东谦恒电子科技有限公司 Bms接线检测装置及方法
CN107966987A (zh) * 2017-11-27 2018-04-27 北京新能源汽车股份有限公司 一种定速巡航信号采集电路、定速巡航控制系统及汽车
WO2018120903A1 (zh) * 2016-12-31 2018-07-05 华为技术有限公司 一种串联电池组单体电池的采样电路、均衡电路及系统
CN109085506A (zh) * 2018-07-31 2018-12-25 安徽优旦科技有限公司 一种均衡失效检测控制电路及使用方法
CN109298350A (zh) * 2018-09-28 2019-02-01 广东电网有限责任公司 一种电池一致性检测装置
CN109387785A (zh) * 2018-12-05 2019-02-26 东莞博力威电池有限公司 一种多串电池组的单节电压采集系统
CN109613447A (zh) * 2018-12-26 2019-04-12 苏州易美新思新能源科技有限公司 一种自均衡电池电压采样电路
CN109768590A (zh) * 2018-12-26 2019-05-17 苏州易美新思新能源科技有限公司 一种低功耗自均衡电池电压采样电路
CN110015130A (zh) * 2017-08-31 2019-07-16 比亚迪股份有限公司 电池均衡系统、车辆、电池均衡方法及存储介质
CN111289904A (zh) * 2020-03-03 2020-06-16 上海电气国轩新能源科技有限公司 电池电压的监控系统
CN111463507A (zh) * 2019-01-21 2020-07-28 恩智浦美国有限公司 电池监视
CN112327196A (zh) * 2020-10-20 2021-02-05 西安工程大学 一种线性光耦检测串联电池组单体电池电压的电路及方法
WO2022127055A1 (zh) * 2020-12-14 2022-06-23 珠海迈巨微电子有限责任公司 检测选通模块、电池管理系统及电池管理芯片

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102236384B1 (ko) 2017-10-27 2021-04-05 주식회사 엘지화학 배터리 밸런싱을 위한 장치 및 그것을 포함하는 배터리팩
CN110896233B (zh) * 2018-09-12 2021-07-30 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池管理系统
CN109342968B (zh) * 2018-11-02 2024-03-15 湖北德普智能装备有限公司 一种电池模组焊前测试装置及测试方法
US11539221B2 (en) * 2019-06-11 2022-12-27 Ablic Inc. Charge-discharge control circuit including cell balancing circuits, cell balance detection circuits, overcharge detection circuits, and a control circuit
JP7441692B2 (ja) * 2020-03-23 2024-03-01 Fdk株式会社 電池電圧均等化装置
CN113725977B (zh) * 2021-09-06 2022-09-06 吴才荣 一种串联蓄电池组的充电和补充电电路
CN116845994A (zh) * 2022-03-23 2023-10-03 华为数字能源技术有限公司 一种电池辅助装置及相关设备

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6191555B1 (en) * 1999-03-29 2001-02-20 Japan Storage Battry Co., Ltd. Capacity leveling circuit for a battery group
US20060012336A1 (en) * 2004-07-12 2006-01-19 Denso Corporation Battery-pack voltage detection apparatus
US20060091854A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-04 Yi-Chang Chen Power monitoring and balancing device
US20080111556A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-15 Junya Yano Car power source apparatus
US20100134069A1 (en) * 2008-11-26 2010-06-03 Takeshi Oosawa Battery system with practical voltage detection
CN201536139U (zh) * 2009-11-26 2010-07-28 林伯璋 电池组平衡系统
CN102170154A (zh) * 2011-04-21 2011-08-31 无锡市凌翔电气驱动技术有限公司 一种动力锂离子电池的主动均衡系统及均衡方法
US20120032641A1 (en) * 2010-08-06 2012-02-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack and method of controlling the same
CN102780242A (zh) * 2011-05-12 2012-11-14 Fdktwicell株式会社 充电装置
CN102810892A (zh) * 2012-06-21 2012-12-05 威盛电子股份有限公司 电池管理系统
US20130162213A1 (en) * 2010-07-14 2013-06-27 Yazaki Corporation Voltage equalizer for battery pack
US20130335095A1 (en) * 2011-03-31 2013-12-19 Renessas Electronics Corporation Voltage monitoring module and voltage monitoring system
US20140152261A1 (en) * 2011-05-31 2014-06-05 Hitachi Vehicle Energy, Ltd. Battery system monitoring apparatus
CN204089176U (zh) * 2014-08-11 2015-01-07 杭州得康蓄电池修复仪有限公司 电池组保护板电路、电池组保护板、电池组件
CN104901371A (zh) * 2015-06-01 2015-09-09 深圳市科列技术股份有限公司 一种用于电池管理系统均衡器的功率切换开关
CN104935051A (zh) * 2015-06-30 2015-09-23 深圳市理邦精密仪器股份有限公司 一种串联电池组均衡电路
CN205160157U (zh) * 2015-12-03 2016-04-13 广州志正电气有限公司 一种航空蓄电池均衡电路

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4797599A (en) * 1987-04-21 1989-01-10 Lutron Electronics Co., Inc. Power control circuit with phase controlled signal input
US5712568A (en) * 1995-09-05 1998-01-27 Ford Motor Company Battery voltage measurement system
US5850351A (en) * 1996-04-25 1998-12-15 General Motors Corporation Distributed management apparatus for battery pack
US5914606A (en) * 1996-10-10 1999-06-22 Becker-Irvin; Craig H. Battery cell voltage monitor and method
US6025695A (en) * 1997-07-09 2000-02-15 Friel; Daniel D. Battery operating system
JP2001289886A (ja) * 2000-04-03 2001-10-19 Sanyo Electric Co Ltd 電池電圧測定装置
JP4370297B2 (ja) * 2005-11-25 2009-11-25 矢崎総業株式会社 バッテリの管理装置
JP4490926B2 (ja) * 2006-01-20 2010-06-30 矢崎総業株式会社 電圧検出装置
KR20090101483A (ko) * 2007-01-07 2009-09-28 에네르델, 인코포레이티드 플라잉 커패시터를 사용하여 직렬 접속 전지 전압을 측정하는 방법과 시스템
CN101652670B (zh) * 2007-04-03 2013-01-16 皇家飞利浦电子股份有限公司 电池电压监测系统
KR101164629B1 (ko) * 2007-10-16 2012-07-11 한국과학기술원 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 방법 및장치
US8269469B2 (en) * 2008-08-12 2012-09-18 Ivus Industries, Llc Equalizing method and circuit for ultracapacitors
JP2010091520A (ja) * 2008-10-10 2010-04-22 Toshiba Corp 電池モジュール異常検出回路及びその検出方法
KR101107115B1 (ko) * 2008-12-01 2012-01-30 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법
KR101093597B1 (ko) * 2009-01-30 2011-12-15 한국과학기술원 정전압원을 이용한 자동전하균일 장치
KR101076786B1 (ko) * 2009-01-30 2011-10-25 한국과학기술원 직렬연결 배터리 스트링을 위한 지능제어 전하균일 장치 및방법
US10121913B2 (en) * 2009-10-19 2018-11-06 Helios Focus Llc Solar photovoltaic module safety shutdown system
KR101256952B1 (ko) * 2010-03-05 2013-04-25 주식회사 엘지화학 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법
DE102010021176A1 (de) * 2010-05-21 2011-11-24 Metabowerke Gmbh Anordnung zur Einzelzellenmessung in einem Akkupack und einem Akkupack mit einer solchen Anordnung
RU2603260C2 (ru) * 2010-06-28 2016-11-27 Максвелл Текнолоджиз, Инк. Способ увеличения срока службы конденсаторов в последовательных блоках и устройство для его реализации
US8587318B2 (en) * 2010-07-27 2013-11-19 GM Global Technology Operations LLC Sensor arrangement for an energy storage device and a method of using the same
US9007066B2 (en) * 2010-12-06 2015-04-14 Coda Energy Holdings Llc Measuring isolated high voltage and detecting isolation breakdown with measures for self-detection of circuit faults
JP5353914B2 (ja) * 2011-02-01 2013-11-27 株式会社デンソー 電池電圧監視装置
JP5353915B2 (ja) * 2011-02-01 2013-11-27 株式会社デンソー 電池電圧監視装置
JP2012208067A (ja) * 2011-03-30 2012-10-25 Keihin Corp 電池電圧検出装置
KR20130023003A (ko) * 2011-08-24 2013-03-07 윤천영 배터리 충전 회로
CN103931076A (zh) * 2011-09-02 2014-07-16 波士顿电力公司 用于平衡电池中的单元的方法
JP5691950B2 (ja) * 2011-09-05 2015-04-01 株式会社デンソー 電圧監視装置
CN102427259A (zh) * 2011-12-02 2012-04-25 苏州冠硕新能源有限公司 电池管理系统
US9213068B2 (en) * 2013-03-14 2015-12-15 GM Global Technology Operations LLC Method and system for determining a battery element voltage
US9267996B2 (en) * 2013-03-14 2016-02-23 GM Global Technology Operations LLC Method and system for estimating voltage of a battery element
CN103231700B (zh) * 2013-05-16 2015-03-04 南京浦镇海泰制动设备有限公司 高速列车防滑阀电源控制电路
JP2015033283A (ja) * 2013-08-06 2015-02-16 Fdk株式会社 バランス補正装置及び蓄電装置
CN104065112B (zh) * 2014-02-28 2016-04-06 浙江超威创元实业有限公司 一种电动车电池保护装置
CN106786944B (zh) * 2016-12-31 2020-12-18 华为技术有限公司 一种串联电池组单体电池的采样电路、均衡电路及系统

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6191555B1 (en) * 1999-03-29 2001-02-20 Japan Storage Battry Co., Ltd. Capacity leveling circuit for a battery group
US20060012336A1 (en) * 2004-07-12 2006-01-19 Denso Corporation Battery-pack voltage detection apparatus
US20060091854A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-04 Yi-Chang Chen Power monitoring and balancing device
US20080111556A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-15 Junya Yano Car power source apparatus
US20100134069A1 (en) * 2008-11-26 2010-06-03 Takeshi Oosawa Battery system with practical voltage detection
CN201536139U (zh) * 2009-11-26 2010-07-28 林伯璋 电池组平衡系统
US20130162213A1 (en) * 2010-07-14 2013-06-27 Yazaki Corporation Voltage equalizer for battery pack
US20120032641A1 (en) * 2010-08-06 2012-02-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack and method of controlling the same
US20130335095A1 (en) * 2011-03-31 2013-12-19 Renessas Electronics Corporation Voltage monitoring module and voltage monitoring system
CN102170154A (zh) * 2011-04-21 2011-08-31 无锡市凌翔电气驱动技术有限公司 一种动力锂离子电池的主动均衡系统及均衡方法
CN102780242A (zh) * 2011-05-12 2012-11-14 Fdktwicell株式会社 充电装置
US20140152261A1 (en) * 2011-05-31 2014-06-05 Hitachi Vehicle Energy, Ltd. Battery system monitoring apparatus
CN102810892A (zh) * 2012-06-21 2012-12-05 威盛电子股份有限公司 电池管理系统
CN204089176U (zh) * 2014-08-11 2015-01-07 杭州得康蓄电池修复仪有限公司 电池组保护板电路、电池组保护板、电池组件
CN104901371A (zh) * 2015-06-01 2015-09-09 深圳市科列技术股份有限公司 一种用于电池管理系统均衡器的功率切换开关
CN104935051A (zh) * 2015-06-30 2015-09-23 深圳市理邦精密仪器股份有限公司 一种串联电池组均衡电路
CN205160157U (zh) * 2015-12-03 2016-04-13 广州志正电气有限公司 一种航空蓄电池均衡电路

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11041911B2 (en) 2016-12-31 2021-06-22 Huawei Technologies Co., Ltd. Sampling circuit, equalization circuit, and system for single cell in series battery pack
WO2018120903A1 (zh) * 2016-12-31 2018-07-05 华为技术有限公司 一种串联电池组单体电池的采样电路、均衡电路及系统
CN110015130A (zh) * 2017-08-31 2019-07-16 比亚迪股份有限公司 电池均衡系统、车辆、电池均衡方法及存储介质
CN107870283A (zh) * 2017-11-06 2018-04-03 山东谦恒电子科技有限公司 Bms接线检测装置及方法
CN107966987B (zh) * 2017-11-27 2021-01-15 北京新能源汽车股份有限公司 一种定速巡航信号采集电路、定速巡航控制系统及汽车
CN107966987A (zh) * 2017-11-27 2018-04-27 北京新能源汽车股份有限公司 一种定速巡航信号采集电路、定速巡航控制系统及汽车
CN109085506A (zh) * 2018-07-31 2018-12-25 安徽优旦科技有限公司 一种均衡失效检测控制电路及使用方法
CN109298350A (zh) * 2018-09-28 2019-02-01 广东电网有限责任公司 一种电池一致性检测装置
CN109298350B (zh) * 2018-09-28 2020-11-03 广东电网有限责任公司 一种电池一致性检测装置
CN109387785A (zh) * 2018-12-05 2019-02-26 东莞博力威电池有限公司 一种多串电池组的单节电压采集系统
CN109768590A (zh) * 2018-12-26 2019-05-17 苏州易美新思新能源科技有限公司 一种低功耗自均衡电池电压采样电路
CN109613447A (zh) * 2018-12-26 2019-04-12 苏州易美新思新能源科技有限公司 一种自均衡电池电压采样电路
CN111463507A (zh) * 2019-01-21 2020-07-28 恩智浦美国有限公司 电池监视
CN111463507B (zh) * 2019-01-21 2023-11-10 恩智浦美国有限公司 电池监视
CN111289904A (zh) * 2020-03-03 2020-06-16 上海电气国轩新能源科技有限公司 电池电压的监控系统
CN111289904B (zh) * 2020-03-03 2022-04-01 上海电气国轩新能源科技有限公司 电池电压的监控系统
CN112327196A (zh) * 2020-10-20 2021-02-05 西安工程大学 一种线性光耦检测串联电池组单体电池电压的电路及方法
WO2022127055A1 (zh) * 2020-12-14 2022-06-23 珠海迈巨微电子有限责任公司 检测选通模块、电池管理系统及电池管理芯片

Also Published As

Publication number Publication date
US20190317153A1 (en) 2019-10-17
EP3553874A1 (en) 2019-10-16
CN106786944B (zh) 2020-12-18
WO2018120903A1 (zh) 2018-07-05
US11041911B2 (en) 2021-06-22
EP3553874B1 (en) 2021-04-07
EP3553874A4 (en) 2020-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106786944A (zh) 一种串联电池组单体电池的采样电路、均衡电路及系统
CN102195314B (zh) 电池均衡电路及方法
CN104953684B (zh) 一种电池管理系统的动态均衡电路及其动态均衡方法
WO2016054925A1 (zh) 一种电压均衡电路
CN104184192B (zh) 一种锂离子动力电池组充放电主动均衡电路
CN105656142B (zh) 一种锂离子动力电池组充放电主动均衡电路
CN107658936A (zh) 一种电池监测及均衡系统及其控制方法
CN104810867B (zh) 一种电池均衡电路、系统和方法
TW201103220A (en) Apparatus and method for managing plural secondary batteries
CN108511817A (zh) 一种锂离子动力电池组主动均衡电路
CN104901346B (zh) 电池管理系统
CN108281993A (zh) 一种改进的飞跨电容均衡电路及其均衡方法
CN107658935A (zh) 一种电池监测及均衡系统及其控制方法
CN106921198A (zh) 一种电池单体间均衡电路结构与均衡方法
CN102593882A (zh) 一种电池组内的电池能量均衡装置
CN204794291U (zh) 一种电池管理系统的动态均衡电路
CN108879833A (zh) 一种电池组主动均衡电路及均衡方法
CN102376979B (zh) 充放电自动均衡的锂离子动力电池串联电池组
CN103840520A (zh) 一种主动均衡bms均衡失效检测电路及方法
CN106487070A (zh) 多电池模组并行充电及均衡管理的系统及方法
CN205945121U (zh) 一种电池管理系统的动态均衡电路
CN205335874U (zh) 用于电池管理系统的电池均衡装置
CN106655412A (zh) 一种电池系统
CN106655305A (zh) 蓄电池单体电池电压主动均衡电路
CN105743188B (zh) 铅酸电池组保护系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211109

Address after: 518043 No. 01, 39th floor, building a, antuoshan headquarters building, No. 33, antuoshan Sixth Road, Xiang'an community, Xiangmihu street, Futian District, Shenzhen, Guangdong Province

Patentee after: Huawei Digital Energy Technology Co.,Ltd.

Address before: 518129 Bantian HUAWEI headquarters office building, Longgang District, Guangdong, Shenzhen

Patentee before: HUAWEI TECHNOLOGIES Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right