CN107305239A - 电芯单体电压修正电路、方法、电池管理系统及汽车 - Google Patents

电芯单体电压修正电路、方法、电池管理系统及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电池包的电芯单体电压修正电路、方法及汽车，其中，电压修正电路包括：求和电路，用于对连接体的一端电压与预设基准电压进行叠加以得到修正电压，其中，预设基准电压大于一端电压与另一端电压的差值的绝对值；求差电路，用于根据修正电压与连接体的另一端电压求差得到电压修正值；处理电路，用于根据电压修正值进行电压修正。该电路可以对电池包的电芯单体电压进行准确修正，从而提高电芯单体电压的测量精度，更好地保护电池和保证电池的可靠性，进而保证车辆的可靠性，成本低、易实现。本发明还公开了一种电池管理系统。

Description

电芯单体电压修正电路、方法、电池管理系统及汽车
技术领域
本发明涉及电池包技术领域，特别是涉及一种电芯单体电压修正电路、方法、电池管理系统及汽车。
背景技术
目前，电池包中会有多个电池模组，并通过连接体连接多个电池模组。但是，当采用单个BMU(Battery Measurement Unit，电池测量单元)跨模组检测多个模组中电芯单体电压的方案时，由于连接电池模组的连接体中会有大电流导致产生电压降，该压降变化较快且会有极性变化，在检测靠近连接体的电芯单体电压时，该压降会被计入电芯单体电压，进而产生采集的靠近连接体的电芯单体电压过高或者过低的问题，降低了电芯单体电压的测量精度，无法准确获取电芯单体的电压，如果误差过大，无法实现电池的有效监控，例如无法对电池SOC(State of Charge，荷电状态)或者健康状态等进行准确诊断和监测，从而不能很好地保护电池和保证电池的可靠性，进而无法保证车辆的可靠性，亟待解决。
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，本发明的第一个目的在于提出一种电池包的电芯单体电压修正电路，该电路能够提高电池包中电芯单体电压的测量精度，且成本低、易实现。
本发明的第二个目的在于提出一种电池包的电芯单体电压修正方法。
本发明的第三个目的在于提出一种电池管理系统。
本发明的第四个目的在于提出一种汽车。
为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电池包的电芯单体电压修正电路，所述电池包具有多个电池模组，每个电池模组包括多个电芯单体，相邻的电池模组或电芯单体之间设置有连接体，所述电路包括：求和电路，所述求和电路的一端与所述连接体的一端相连，用于对所述连接体的一端电压与预设基准电压进行叠加以得到修正电压；求差电路，所述求差电路的一端分别与所述连接体的另一端和所述求和电路的另一端相连，用于根据所述修正电压与所述连接体的另一端电压求差得到电压修正值，其中，所述预设基准电压大于所述一端电压与所述另一端电压差值的绝对值；以及处理电路，所述处理电路与所述求差电路的另一端相连，以根据所述电压修正值进行电压修正。
本实施例提供的电池包的电芯单体电压修正电路，通过对连接体的一端电压进行叠加得到修正电压，从而根据连接体的另一端电压和修正电压得到电压修正值，实现靠近连接体的电芯单体电压修正，提高了电芯单体电压的测量精度，更好地保护电池和保证电池的可靠性，进而保证车辆的可靠性，成本低、易实现。
另外，本发明上述实施例的电池包的电芯单体电压修正电路还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述处理电路包括：ADC器，所述ADC器的一端与所述求差电路的另一端相连；处理器，所述处理器与所述ADC器的另一端相连，以根据数模转换后的电压修正值得到对电芯单体电压进行修正。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：第一跟随电路，所述第一跟随电路的一端与所述连接体的一端相连，所述第一跟随电路的另一端与所述求和电路的一端相连；第二跟随电路，所述第二跟随电路的一端与所述连接体的另一端相连，所述第二跟随电路的另一端与所述求差电路相连。该修正电路通过跟随电路实现连接体与修正电路的隔离操作，消除电池单元和修正电路之间的影响，提高了测量准确度，保证电池的可靠性。
可选地，在本发明的一个实施例中，所述连接体可以为铜排。
为达上述目的，本发明的第二方面实施例提出了一种电池包的电芯单体电压修正方法，所述电池包具有多个电池模组，每个电池模组包括多个电芯单体，相邻的电池模组或电芯单体之间设置有连接体，所述方法包括以下步骤：检测所述连接体电压，其中，所述连接体电压包括一端电压和另一端电压；将所述连接体的一端电压与预设基准电压进行叠加，以得到修正电压；根据所述连接体的另一端电压与所述修正电压求差得到电压修正值；以及根据所述电压修正值进行电芯单体电压修正。
本实施例提供的电池包的电芯单体电压修正方法，通过对连接体的一端电压进行叠加得到修正电压，从而根据连接体的另一端电压和修正电压得到电压修正值，实现靠近连接体的电芯单体电压修正，提高了电芯单体电压的测量精度，更好地保护电池和保证电池的可靠性，进而保证车辆的可靠性，成本低、易实现。
另外，本发明上述实施例的电池包的电芯单体电压修正方法还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述电压修正值进行电压修正具体包括：对所述电压修正值进行模数转换；根据模数转换后的电压修正值对靠近连接体的电芯单体的电压进行电压修正。
进一步地，在本发明的一个实施例中，通过跟随电路对所述连接体和所述电压修正电路进行隔离操作。该修正方法通过跟随电路实现连接体与修正电路的隔离操作，消除电池单元和修正电路之间的影响，提高了测量准确度，保证电池的可靠性。
可选地，在本发明的一个实施例中，所述连接体可以为铜排。
为达上述目的，本发明实施例还提供了一种电池管理系统，其包括上述的电池包的电芯单体电压修正电路，所述修正电路执行上述的电池包的电芯单体电压修正方法。该电池管理系统可以通过对连接体的一端电压进行叠加得到修正电压，从而根据连接体的另一端电压和修正电压得到电压修正值，实现靠近连接体的电芯单体电压修正，提高了电芯单体电压的测量精度，更好地保护电池和保证电池的可靠性，进而保证车辆的可靠性，成本低、易实现。
为达上述目的，本发明实施例还提供了一种汽车，其包括：上述的电池管理系统。本实施例提供的汽车可以通过对连接体的一端电压进行叠加得到修正电压，从而根据连接体的另一端电压和修正电压得到电压修正值，实现靠近连接体的电芯单体电压修正，提高了电芯单体电压的测量精度，更好地保护电池和保证电池的可靠性，进而保证车辆的可靠性，成本低、易实现。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的电池包的电芯单体电压修正电路的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的一个电池包的电芯单体电压修正电路的结构示意图；
图3是根据本发明实施例的另一个电池包的电芯单体电压修正电路的结构示意图；
图4是根据本发明实施例的再一个电池包的电芯单体电压修正电路的结构示意图；以及
图5是根据本发明实施例的电池包的电芯单体电压修正方法的流程图。
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。
在描述本发明实施例提出的电池包的电芯单体电压修正电路、方法及汽车之前，先来简单描述一下相关技术中的电压修正方法。
相关技术中，通过测量铜排的内阻r以根据内阻r和电流i计算铜排压降，进而对靠近连接体的电芯单体电压进行软件补偿。
然而，相关技术存在以下几个缺点：
(一)铜排的内阻r包括铜排内阻和接触电阻，由于铜排内阻和接触电阻的阻值都很小，导致要求的测量精度很高，极易出现误差，不利于测量，并且铜排选取不同、接触状况的不同以及工作温度等环境因素的变化都会对铜排的内阻r产生影响，软件修正难度较大，尤其是在批量化处理该问题时一致性较低。
(二)在放电时，电池包的工况比较复杂，电流i的变化也比较快，需要从BCU(BatteryControl Unit,电池控制单元)处获取电流后进行计算，进而无法做出实时的补偿，降低了测量的准确度。
因此，本申请提出了一种电池包的电芯单体电压修正电路、方法及汽车。
下面参照附图本发明实施例提出的电池包的电芯单体电压修正电路、方法及汽车进行具体描述。
图1是根据本发明实施例的电池包的电芯单体电压修正电路的结构示意图。
参照图1，该电池包具有多个电池模组，每个电池模组包括多个电芯单体，相邻的电池模组或电芯单体之间设置有连接体(图中未示出电池模组和连接体)，并且采用单个BMU跨模组采集多个模组电芯单体电压的方案。具体地，该电池包的电芯单体电压修正电路10包括：求和电路100、求差电路200、以及处理电路300。需要说明的是，在本发明的实施例中，连接体可以为很多种，常用的为铜排，为了便于本领域的技术人员理解，下面以连接体为铜排为例。
其中，求和电路100的一端与连接体的一端相连，用于对连接体的一端电压与预设基准电压进行叠加以得到修正电压，其中，预设基准电压大于一端电压与另一端电压的差值的绝对值，并且预设基准电压可以根据实际应用情况由技术人员进行设置。
具体地，在连接体的两端电压进行求和操作之前，可以对电池包中相应器件进行隔离操作，例如对连接体和修正电路进行隔离，消除电池单元和修正电路的互相影响，提高测量精度。举例而言，连接体的两端电压可以标为u1、u2。
可以理解的是，上述对连接体和修正电路的隔离操作可通过跟随电路进行实现。在本发明的一个实施例中，如图2所示，电池包的电芯单体电压修正电路10还包括：第一跟随电路400和第二跟随电路500。
其中，第一跟随电路400的一端与连接体的一端相连，第一跟随电路400的另一端与求和电路100的一端相连。第二跟随电路500的一端与连接体的另一端相连，第二跟随电路500的另一端与求差电路200相连。通过上述两个跟随电路可以将连接体和修正电路进行隔离，以得到跟随后的连接体两端电压，例如u1’和u2’，且满足：u1’＝u1，u2’＝u2。
在得到跟随后的连接体两端电压之后，通过求和电路10对连接体的一端电压进行电压叠加操作。具体地，通过求和电路200对预设基准电压与连接体的一端电压进行叠加操作得到修正电压。可以理解为，跟随电压u1’输入到求和电路100，与提供的基准电压uref(uref已知，且满足uref>|u1-u2|)进行叠加得到修正电压u3，满足：u3＝u1’+uref。
需要注意的是，预设基准电压是电子电路中的电压标准，是测量、标定电路中其他电压的依据，为减少冗余，在此不对其进行详细赘述。
其中，求差电路200的一端分别与连接体的另一端和求和电路100的另一端相连，用于根据修正电压与连接体的另一端电压求差得到电压修正值。
可以理解为，求差电路200是根据修正电压和连接体的另一端电压进行求差得到电压修正值。即就是，u2’和u3作为输入信号输入求差电路200，输出信号为Δu，且有：Δu＝u3-u2’。
其中，处理电路300与求差电路200的另一端相连，以根据电压修正值进行电压修正。
另外，在本发明的一个实施例中，如图3所示，处理电路300还包括：ADC器310和处理器320。
ADC器310的一端与求差电路200的另一端相连。
需要说明的是，在本发明的实施例中，可以通过ADC器310对电压修正值进行数模转换，从而有效解决连接体电压极性变化带来的直接测量不便的问题。
处理器320与ADC器310的另一端相连，以根据数模转换后的电压修正值得到电芯单体电压。
具体地，将电压修正值通过ADC器301进行数模转换操作之后，在处理器320进行处理以得到电池电压。即就是，Δu被A/D采集后进行软件处理，因为Δu＝u1+uref-u2,有误差的单体电压uc5’＝uc5+(u1-u2)，则可在软件中修正该单体电芯电压为：uc5"＝uc5'-(Δu-uref)，易知有uc5"＝uc5。由以上得到的修正后电压uc5"可知，由连接体电压带来的测量误差被修正，从而提高了跨电池模组单体电芯电压采集的精度。
综上，上述所描述的实施例电池包的电芯单体电压修正电路可通过图4进行整体描述。
本实施例提供的电池包的电芯单体电压修正电路，通过将连接体的一端电压与一定基准电压进行叠加得到修正电压，从而根据连接体的另一端电压和修正电压得到电压修正值，从而实现电池包的电芯单体电压修正，提高了电池包中电芯单体电压的测量精度，并且通过跟随电路实现连接体与修正电路的隔离操作，消除电池单元和修正电路之间的影响，提高了测量准确度，成本低、易实现。
相对于现有技术，本发明实施例是通过直接测量连接体两端的电压差进行处理，不存在电阻的测量误差和安装状况、环境因素等引起的误差，精度更高；不需要采集电流，仅依靠BMU就可以完成补偿，数据采集更实时，而且可以应用于批量处理该问题的场合，实现电池的有效监测，例如对电池SOC和健康状态等进行准确诊断和监测，从而有效地保护电池和保证电池的可靠性，进而保证车辆的可靠性。
参照附图描述本发明实施例提出的电池包的电芯单体电压修正方法。图5是根据本发明实施例的电池包的电芯单体电压修正方法的流程图。
参见图5，电池包具有多个电池组，每个电池模组包括多个电芯单体，相邻的电池模组或电芯单体之间设置有连接体，且采用单个BMU跨模组采集多个模组电芯单体电压的方案，该电池包的电芯单体电压修正方法包括以下步骤：
S510：检测连接体电压，其中，连接体电压包括一端电压和另一端电压。
S520：将连接体的一端电压与预设基准电压进行叠加，以得到修正电压。
具体地，通过导线将连接体的两端电压引出得到连接体的两端电压，并对连接体的一端电压进行电压叠加操作。需要说明的是，在连接体的两端电压进行电压叠加操作之前，可以对电池包中相应器件进行隔离操作，例如对连接体和修正电路进行隔离，消除电池单元和修正电路的互相影响，提高测量精度。举例而言，连接体的两端电压可以标为u1、u2。
可以理解的是，上述对连接体和修正电路的隔离操作可通过跟随电路进行实现。其中，跟随电路包括第一跟随电路和第二跟随电路。通过上述两个跟随电路可以将连接体和修正电路进行隔离，以得到跟随后的连接体两端电压，例如u1’和u2’，且满足：u1’＝u1，u2’＝u2。
在得到跟随后的连接体两端电压之后，通过求和电路对连接体的一端电压进行电压叠加操作。具体地，通过求和电路对预设基准电压与连接体的一端电压进行叠加操作得到修正电压。可以理解为，跟随电压u1’输入到求和电路，与提供的基准电压uref(uref已知，且满足uref>|u1-u2|)进行叠加得到修正电压u3，满足：u3＝u1’+uref。
需要注意的是，预设基准电压是电子电路中的电压标准，是测量、标定电路中其他电压的依据，为减少冗余，在此不对其进行详细赘述。
S530：根据连接体的另一端电压与修正电压求差得到电压修正值。
S540：根据电压修正值进行电压修正。
具体地，在本发明实施例中，根据连接体的另一端电压与修正电压得到电压修正值，可以理解为，将u2’和u3作为输入信号输入求差电路中，输出信号为Δu，且有：Δu＝u3-u2’。
需要说明的是，在本发明的实施例中，可以通过ADC器对电压修正值进行数模转换，从而有效解决连接体两端电压降极性变化带来的直接测量不便的问题。
进一步地，将电压修正值通过ADC器进行数模转换操作之后，在处理器进行处理以得到靠近连接体的电芯单体电压。即就是，Δu被A/D采集后进行软件处理，因为Δu＝u1+uref-u2,有误差的单体电压uc5’＝uc5+(u1-u2)，则可在软件中修正该单体电芯电压为：uc5"＝uc5'-(Δu-uref)，易知有uc5"＝uc5。由以上得到的修正后电压uc5"可知，由连接体电压带来的测量误差被修正，从而提高了跨电池模组单体电芯电压采集的精度。
本实施例提供的电池包的电芯单体电压修正方法，通过将连接体的一端电压与一定基准电压进行叠加得到修正电压，从而根据连接体的另一端电压和修正电压得到电压修正值，实现靠近连接体的电芯单体电压修正，提高了电池包中电芯单体电压的测量精度，实现电池的有效监测，例如对电池SOC和健康状态等进行准确诊断和监测，从而有效地保护电池和保证电池的可靠性，并且通过跟随电路实现连接体与修正电路的隔离操作，消除电池单元和修正电路之间的影响，提高了测量准确度，进而有效地保证车辆的可靠性，成本低、易实现。
另外，本发明实施例还提出了一种电池管理系统，该车辆包括上述的电池包的电芯单体电压修正电路，其中，电池包的电芯单体电压修正电路执行上述的电池包的电芯单体电压修正方法。
本实施例提供的电池管理系统，通过将连接体的一端电压与一定基准电压进行叠加得到修正电压，从而根据连接体的另一端电压和修正电压得到电压修正值，实现靠近连接体的电芯单体电压修正，提高了电池包中电芯单体电压的测量精度，实现电池的有效监测，例如对电池SOC和健康状态等进行准确诊断和监测，从而有效地保护电池和保证电池的可靠性，并且通过跟随电路实现连接体与修正电路的隔离操作，消除电池单元和修正电路之间的影响，提高了测量准确度，进而有效地保证车辆的可靠性，成本低、易实现。
此外，本发明实施例还提出了一种汽车，该汽车包括上述的电池管理系统。该汽车可以通过将连接体的一端电压与一定基准电压进行叠加得到修正电压，从而根据连接体的另一端电压和修正电压得到电压修正值，实现靠近连接体的电芯单体电压修正，提高了电池包中电芯单体电压的测量精度，实现电池的有效监测，例如对电池SOC和健康状态等进行准确诊断和监测，从而有效地保护电池和保证电池的可靠性，并且通过跟随电路实现连接体与修正电路的隔离操作，消除电池单元和修正电路之间的影响，提高了测量准确度，进而有效地保证车辆的可靠性，成本低、易实现。
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 (10)

1.一种电池包的电芯单体电压修正电路，其特征在于，所述电池包具有多个电池模组，每个电池模组包括多个电芯单体，相邻的电池模组或电芯单体之间设置有连接体，所述电路包括：
求和电路，所述求和电路的一端与所述连接体的一端相连，用于对所述连接体的一端电压与预设基准电压进行叠加以得到修正电压，其中，所述预设基准电压大于所述一端电压与所述另一端电压的差值的绝对值；
求差电路，所述求差电路的一端分别与所述连接体的另一端和所述求和电路的另一端相连，用于根据所述修正电压与所述连接体的另一端电压求差得到电压修正值；以及
处理电路，所述处理电路与所述求差电路的另一端相连，以根据所述电压修正值进行电压修正。
2.根据权利要求1所述的电池包的电芯单体电压修正电路，其特征在于，所述处理电路包括：
ADC器，所述ADC器的一端与所述求差电路的另一端相连；
处理器，所述处理器与所述ADC器的另一端相连，以根据数模转换后的电压修正值对电芯单体电压进行修正。
3.根据权利要求1所述的电池包的电芯单体电压修正电路，其特征在于，还包括：
第一跟随电路，所述第一跟随电路的一端与所述连接体的一端相连，所述第一跟随电路的另一端与所述求和电路的一端相连；
第二跟随电路，所述第二跟随电路的一端与所述连接体的另一端相连，所述第二跟随电路的另一端与所述求差电路相连。
4.根据权利要求1所述的电池包的电芯单体电压修正电路，其特征在于，所述连接体为铜排。
5.一种电池包的电芯单体电压修正方法，其特征在于，所述电池包具有多个电池模组，每个电池模组包括多个电芯单体，相邻的电池模组或电芯单体之间设置有连接体，所述方法包括以下步骤：
检测所述连接体电压，其中，所述连接体电压包括一端电压和另一端电压；
将所述连接体的一端电压与预设基准电压进行叠加，以得到修正电压；
根据所述连接体的另一端电压与所述修正电压求差得到电压修正值；以及
根据所述电压修正值进行电压修正。
6.根据权利要求5所述的电池包的电芯单体电压修正方法，其特征在于，所述根据所述电压修正值进行电压修正，具体包括：
对所述电压修正值进行模数转换；
根据模数转换后的电压修正值对电池包的电芯单体电压进行电压修正。
7.根据权利要求5所述的电池包的电芯单体电压修正方法，其特征在于，还包括：
通过跟随电路对所述连接体和所述电压修正电路进行隔离。
8.根据权利要求5所述的电池包的电芯单体电压修正方法，其特征在于，所述连接体为铜排。
9.一种电池管理系统，其特征在于，包括：
电池包的电芯单体电压修正电路，所述修正电路执行如权利要求5-8中任一项所述的电池包的电芯单体电压修正方法。
10.一种汽车，包括：如权利要求9所述的电池管理系统。
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