CN107332292A - 一种电压采集电路及电路控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种电压采集电路及电路控制方法,该电压采集电路包括电池监控芯片、n个开关单元和控制器,该电池监控芯片与包含k个电池单体的电池模组连接,电池单体CELL(i)表示该k个电池单体中的任一个,k小于或等于n,i小于或等于k;开关单元Ji与该电池单体CELL(i)并联连接,开关单元Js与电压采集通道Cs、C(s‑1)并联连接,s小于或等于n;该电池监控芯片用于利用该n+1个电压采集通道采集该k个电池单体的电压;该控制器与该电池监控芯片和该n个开关单元的控制端连接,用于根据该n+1个电压采集通道采集到的电压控制该n个开关单元的工作状态。通过本发明实施例可以提供自适应、兼容性高的电压采集电路,从而降低系统成本和电压采集的实现复杂度。

Description

一种电压采集电路及电路控制方法
技术领域
本发明涉及电子技术领域,具体涉及一种电压采集电路及电路控制方法。
背景技术
锂离子电池由于其能量密度高而得以广泛应用在储能和电动汽车等环保领域中的电池系统,但这种电池有着严格的使用限制条件来保证安全性,需要通过硬件电路采集每一节电池单体的电压等数据,实时监控每一节电池单体是否超出使用的限制条件。
目前,大多使用专用的电池监控芯片采集电池单体的电压、温度等数据,但是由于各个系统内电压平台各不相同、电池模组结构和布置各不相同,造成每个电池模组包括的电池单体数量并不能完全一致,也即不同的电池监控芯片需要采集的电池单体数量可能不同。虽然可以针对不同电池单体数量的电池模组设计不同的硬件电路,但这会导致用于采集电池模组电压状况的硬件电路不统一,增加了系统成本和实现复杂度。
发明内容
本发明实施例提供了一种电压采集电路及电路控制方法,可以提供自适应、兼容性高的电压采集电路,从而降低系统成本和电压采集的实现复杂度。
本发明实施例第一方面提供了一种电压采集电路,包括电池监控芯片、n个开关单元和控制器,其中,该电池监控芯片包括n+1个电压采集通道,电池模组包含k个电池单体。
该电池监控芯片与该电池模组连接,该电池模组包含k个电池单体,电池单体CELL(i)表示该k个电池单体中的任一个,k为小于或等于n的正整数,i为小于或等于k的正整数。
开关单元Ji与该电池单体CELL(i)并联连接,其中,该开关单元Ji表示该n个开关单元中的任一个。
开关单元Js与电压采集通道Cs、C(s-1)并联连接,其中,该开关单元Js表示该n个开关单元中的任一个,该电压采集通道Cs、C(s-1)表示该电池监控芯片的n+1个电压采集通道中任意两个相邻的电压采集通道,s为小于或等于n的正整数。
该电池监控芯片用于利用该n+1个电压采集通道采集该k个电池单体的电压。
该控制器与该电池监控芯片和该n个开关单元的控制端连接,用于根据该n+1个电压采集通道采集到的电压控制该n个开关单元的工作状态,可以提供自适应、兼容性高的电压采集电路,从而降低系统成本和电压采集的实现复杂度。
可选的,开关单元可以是二极管和继电器的组合,该继电器与该二极管并联连接,且该继电器的控制端与该控制器连接。在该开关单元的默认工作状态下,该二极管的导通方向与电池单体放电电流的方向相反,可以防止电池单体通过开关单元放电。
该控制器,用于在该电池监控芯片的目标电压采集通道采集到的电压小于或等于预设电压阈值时,控制该目标电压采集通道对应的开关单元的继电器将二极管短路,以保证该电池监控芯片的供电电压为该电池模组所提供的最高电压,进而保证了该电池监控芯片的电压采集精度。
可选的,该开关单元可以是二极管和光绝缘栅型场效应管MOS的组合,该光MOS与该二极管并联连接,且该光MOS的控制端与该控制器连接。在该开关单元的默认工作状态下,该二极管的导通方向与该电池单体放电电流的方向相反,可以防止电池单体通过开关单元放电。
该控制器,用于在该电池监控芯片的目标电压采集通道采集到的电压小于或等于预设电压阈值时,控制该目标电压采集通道对应的开关单元的光MOS将二极管短路,以保证该电池监控芯片的供电电压为该电池模组所提供的最高电压,进而保证了该电池监控芯片的电压采集精度。
可选的,该开关单元可以是N沟道MOS,该N沟道MOS的控制端与该控制器连接。在该开关单元的默认工作状态下,该N沟道MOS的体二极管的导通方向与该电池单体放电电流的方向相反,可以防止电池单体通过开关单元放电。
该控制器,用于在该电池监控芯片的目标电压采集通道采集到的电压小于或等于预设电压阈值时,控制该目标电压采集通道对应的开关单元的N沟道MOS将体二极管短路,以保证该电池监控芯片的供电电压为该电池模组所提供的最高电压,进而保证了该电池监控芯片的电压采集精度。
可选的,该开关单元可以是P沟道MOS,该P沟道MOS的控制端与该控制器连接。在该开关单元的默认工作状态下,该P沟道MOS的体二极管的导通方向与该电池单体放电电流的方向相反,可以防止电池单体通过开关单元放电。
该控制器,用于在该电池监控芯片的目标电压采集通道采集到的电压小于或等于预设电压阈值时,控制该目标电压采集通道对应的开关单元的P沟道MOS将体二极管短路,以保证该电池监控芯片的供电电压为该电池模组所提供的最高电压,进而保证了该电池监控芯片的电压采集精度。
可选的,该控制器与该n个开关单元直连(包括通信总线的直连方式)或者通过转换芯片(例如串转并芯片)连接。
本发明实施例第二方面提供了一种电路控制方法,应用于电压采集电路,该电压采集电路包括电池监控芯片、n个开关单元和控制器,该方法包括:
该控制器获取该电池监控芯片利用n+1个电压采集通道采集的电池模组包含的k个电池单体的电压。
该控制器根据该n+1个电压采集通道采集到的电压控制该n个开关单元的工作状态,可以提供自适应、兼容性高的电压采集电路,从而降低系统成本和电压采集的实现复杂度。
可选的,开关单元可以是二极管和继电器的组合,该继电器与该二极管并联连接,且该继电器的控制端与该控制器连接。在该开关单元的默认工作状态下,该二极管的导通方向与电池单体放电电流的方向相反,可以防止电池单体通过开关单元放电。
可选的,该控制器根据该n+1个电压采集通道采集到的电压控制该n个开关单元的工作状态的具体方式为:
该控制器判断该n+1个电压采集通道采集到的电压是否小于或等于预设电压阈值,并当确定出采集到的电压小于或等于该预设电压阈值的目标电压采集通道时,控制该目标电压采集通道对应的开关单元的继电器将二极管短路,或者,直到确定不存在采集到的电压小于或等于该预设电压阈值的电压采集通道,以保证该电池监控芯片的供电电压为该电池模组所提供的最高电压,进而保证了该电池监控芯片的电压采集精度。
可选的,还包括:
该控制器在确定出采集到的电压小于或等于该预设电压阈值的目标电压采集通道时,根据该目标电压采集通道的通道信息(例如通道编号等)确定k的值,即该电池模组包括的单体电池的数量。假设该目标电压采集通道为Cn和C(n-1),并且电压采集通道为C(n-1)和C(n-2)采集到的电压大于该预设电压阈值,则可确定k=n-1。
本发明实施例提供的电压采集电路包括电池监控芯片、n个开关单元和控制器,该电池监控芯片与包含k个电池单体的电池模组连接,电池单体CELL(i)表示该k个电池单体中的任一个,k小于或等于n,i小于或等于k;开关单元Ji与该电池单体CELL(i)并联连接,开关单元Js与电压采集通道Cs、C(s-1)并联连接,s小于或等于n;该电池监控芯片用于利用该n+1个电压采集通道采集该k个电池单体的电压;该控制器与该电池监控芯片和该n个开关单元的控制端连接,用于根据该n+1个电压采集通道采集到的电压控制该n个开关单元的工作状态,从而可以提供自适应、兼容性高的电压采集电路,从而降低系统成本和电压采集的实现复杂度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种电压采集电路的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的另一种电压采集电路的结构示意图;
图3是本发明实施例提供的一种开关单元的结构示意图;
图4是本发明实施例提供的另一种开关单元的结构示意图;
图5是本发明实施例提供的又一种开关单元的结构示意图;
图6是本发明实施例提供的又一种开关单元的结构示意图;
图7是本发明实施例提供的一种电路控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,为本发明实施例提供的一种电压采集电路的结构示意图。本实施例中所描述的电压采集电路,包括电池监控芯片、n个开关单元和控制器,其中:
该电池模组包括k个串联的电池单体,即CELL(1),CELL(2),……,CELL(k)。
该电池监控芯片具有n+1个差分输入式的电压采集通道,即C0,C1,……,Cn,最多可以同时采集n个电池单体的电压。
其中,n、k均为正整数,且k小于或等于n,n为已知数,k为未知数。优选的,n可以取较大值,以保证该电池监控芯片可以适用于尽可能多的电池模组。该电池监控芯片具体可以由该电池模组供电。
该多个开关单元的数量为n,与电压采集通道的数量相匹配,即J1,J2,……,Jn。
具体的,开关单元同时与电池单体和相邻的两个电压采集通道并联连接,即开关单元Ji与电池单体CELL(i)并联连接,该开关单元Ji表示该n个开关单元中的任一开关单元,该电池单体CELL(i)表示该k个电池单体中的任一电池单体,i为小于或等于k的正整数。开关单元Js与电压采集通道Cs、C(s-1)并联连接,该开关单元Js表示该n个开关单元中的任一开关单元,该电压采集通道Cs、C(s-1)表示该n+1个电压采集通道中任意两个相邻的电压采集通道,s为小于或等于n的正整数。该电池监控芯片与该电池模组包括的k个电池单体连接,用于利用该n+1个电压采集通道采集该k个电池单体的电压,即利用电压采集通道C0和C1完成电池单体CELL(1)的电压的采集,利用电压采集通道C1和C2完成电池单体CELL(2)的电压的采集,……,如果该电池模组包括n个电池单体,即k=n,则利用电压采集通道C(n-1)和Cn完成电池单体CELL(n)的电压的采集,如图2所示。
优选的,电池单体的两端和电压采集通道之间可以串联电阻,以保证该电池模组和该电池监控芯片之间的阻抗匹配。
其中,开关单元在默认工作状态下等效于一个二极管,且导通方向与电池单体放电电流的方向相反,例如对于开关单元Jk,其在默认工作状态下的导通方向是由d到c,且由d到c方向上存在导通压降,而与开关单元Jk并联的电池单体CELL(k)的放电电流的方向为由c到d,可以防止电池单体CELL(k)通过回路C-c-d-D放电。
由于该电池监控芯片由该电池模组供电,供电引脚Vbat连接在开关单元Jn和电阻Rn之间的某一点,如果k=n,如图2所示,则供电引脚Vbat的电位等于电池单体CELL(n)正极的电位,即该电池监控芯片的供电电压等于该电池模组提供的最高电压,此时该电池监控芯片的电压采样精度较高,可以满足对电压采集精度的需求。
然而,在该电池模组包括的电池单体的数量小于n的情况下,假设k=n-1,由于开关单元Jn由b到a方向上存在导通压降,而该导通压降一般不可忽视,此时该电池监控芯片的供电电压小于该电池模组提供的最高电压,会导致该电池监控芯片的电压采集精度降低,很可能无法满足对电压采集精度的需求。
该控制器与该电池监控芯片和该n个开关单元的控制端连接,该控制器与该电池监控芯片进行通信获取该电池监控芯片的n+1个电压采集通道采集的n个电压,将该n个电压分别与预设电压阈值(例如0.5伏特V)进行比较,为减少比较时间可以先将编号最大的两个电压采集通道(即C(n-1)和Cn)采集的电压与该预设电压阈值进行比较,如果电压采集通道C(n-1)和Cn采集的电压小于或等于该预设电压阈值,则该控制器可确定电压采集通道C(n-1)和Cn之间没有连接电池单体。
其中,该预设电压阈值可以根据开关单元在默认工作状态下的导通压降而定,本发明实施例不做限定。
进一步的,该控制器将电压采集通道C(n-2)和C(n-1)采集的电压与该预设电压阈值进行比较,如果电压采集通道C(n-2)和C(n-1)采集的电压大于该预设电压阈值,则该控制器可确定电压采集通道C(n-2)和C(n-1)之间连接有电池单体,此时该控制器可以确定k=n-1。
进一步的,由于电压采集通道C(n-1)和Cn之间没有连接电池单体,该控制器可以通过该开关单元Jn的控制端控制该开关单元Jn等效于一根导线(或者说由b到a的压降很小,可以忽略),此时可以认为该电池监控芯片的供电电压等于该电池模组提供的最高电压,该电池监控芯片的电压采集精度较高。
需要说明的是,该控制器与该n个开关单元的控制端可以采用直连的方式,包括一个开关单元的控制端对应该控制器的一个控制引脚,或者,该n个开关单元的控制端通过通信总线的方式连接到该控制器的同一个控制引脚(如图1或图2所示);也可以通过转换芯片(例如串行转并行芯片)连接,即该控制器的一个控制引脚可以控制该n个开关单元的控制端,本发明实施例不做限定。
其中,对于开关单元可以采用如图3所示的内部结构,即二极管和继电器的组合,例如,开关单元Jn包括二极管Dn和继电器Kn,该继电器Kn与该二极管Dn并联连接,且该继电器Kn的控制端与该控制器连接,该控制器通过该继电器Kn的控制端控制开关闭合而将该二极管Dn短路,此时该开关单元Jn即等效于一根导线。
在一些可行的实施方式中,开关单元也可以采用图4所示的内部结构,即二极管和光绝缘栅型场效应管(Metal Oxide Semiconductor,MOS)的组合,例如,开关单元Jn包括二极管Dn和光MOS,该光MOS与该二极管Dn并联连接,且该光MOS的控制端与该控制器连接,该控制器通过控制该光MOS的发光二极管点亮将该光MOS导通,从而将该二极管Dn短路,该光MOS的导通压降很小,此时该开关单元Jn可视为一根导线。
在一些可行的实施方式中,开关单元也可以采用图5所示的内部结构(即N沟道MOS),例如,开关单元Jn包括该N沟道MOS,该N沟道MOS的控制端与该控制器连接,该开关单元Jn的默认工作状态为该N沟道MOS的体二极管Qn的导通方向与电池单体CELL(n)放电电流的方向相反。该控制器通过控制该N沟道MOS将该体二极管Qn短路,该N沟道MOS的导通压降很小,此时该开关单元Jn可视为一根导线。
在一些可行的实施方式中,开关单元也可以采用图6所示的内部结构(即P沟道MOS),例如,开关单元Jn包括该P沟道MOS,该P沟道MOS的控制端与该控制器连接,该开关单元Jn的默认工作状态为该P沟道MOS的体二极管Qn的导通方向与电池单体CELL(n)放电电流的方向相反。该控制器通过控制该P沟道MOS将该体二极管Qn短路,该P沟道MOS的导通压降很小,此时该开关单元Jn可视为一根导线。
在一些可行的实施方式中,该电池监控芯片和该控制器的数量均可以为多个,即各个电池监控芯片和控制器分别负责该电池模组一部分电池单体电压的采集,以及一部分开关单元的控制。
本发明实施例提供的电压采集电路包括电池监控芯片、n个开关单元和控制器,该电池监控芯片与包含k个电池单体的电池模组连接,电池单体CELL(i)表示该k个电池单体中的任一个,k小于或等于n,i小于或等于k;开关单元Ji与该电池单体CELL(i)并联连接,开关单元Js与电压采集通道Cs、C(s-1)并联连接,s小于或等于n;该电池监控芯片用于利用该n+1个电压采集通道采集该k个电池单体的电压;该控制器与该电池监控芯片和该n个开关单元的控制端连接,用于根据该n+1个电压采集通道采集到的电压控制该n个开关单元的工作状态,该电压采集电路可以自适应不同的电池模组,兼容性高,同时保证了较高的电压采集精度,从而降低系统成本和电压采集的实现复杂度。
请参阅图7,为本发明实施例基于图1的电压采集电路而提供的一种电路控制方法的流程示意图。本实施例中所描述的电路控制方法,是以开关单元的内部结构为图3所示为例,包括以下步骤:
701、控制器获取电池监控芯片利用n+1个电压采集通道采集的电池模组包含的k个电池单体的电压。
702、该控制器判断该n+1个电压采集通道采集到的电压是否小于或等于预设电压阈值,若是,则执行步骤703,若否,则结束本次流程。
703、该控制器控制采集到的电压小于或等于该预设电压阈值的电压采集通道对应的开关单元的继电器将二极管短路。
704、该控制器判断下一个电压采集通道采集到的电压是否小于或等于预设电压阈值,若是,则返回执行步骤703,若否,则执行步骤705。
705、该控制器根据该下一个电压采集通道的通道信息确定k的值。
需要说明的是,该控制器通过相邻的两个电压采集通道采集一个电池单体的电压,如图1中的电压采集通道C0和C1采集电池单体CELL(1)的电压,……,电压采集通道Ck和C(k-1)采集电池单体CELL(k)的电压。
优选地,该控制器可以从编号最大的电压采集通道开始进行采集到的电压与该预设电压阈值的比较,如果电压采集通道C(n-1)和Cn采集的电压小于或等于该预设电压阈值,则该控制器确定电压采集通道C(n-1)和Cn之间没有连接电池单体,控制开关单元Jn的继电器Kn的开关闭合,将二极管Dn短路。为确定该电池模组的电池单体数量,该控制器将电压采集通道C(n-1)和下一个电压采集通道C(n-2)采集到的电压与该预设电压阈值进行比较,如果大于该预设电压阈值,则确定电压采集通道C(n-2)和C(n-1)之间有连接电池单体,并可根据该下一个电压采集通道C(n-2)的通道信息(例如通道编号n-2)确定k=n-1。如果电压采集通道C(n-1)和Cn采集的电压大于该预设电压阈值,则该控制器可以直接确定该电池模组的电池单体数量为n。
进一步的,如果电压采集通道C(n-1)和下一个电压采集通道C(n-2)采集到的电压也小于或等于该预设电压阈值,则该控制器确定电压采集通道C(n-2)和C(n-1)之间没有连接电池单体,控制开关单元J(n-1)的继电器K(n-1)的开关闭合,将二极管D(n-1)短路。同样的,该控制器进而将电压采集通道C(n-2)和下一个电压采集通道C(n-3)采集到的电压与该预设电压阈值进行比较,如果大于该预设电压阈值,则确定电压采集通道C(n-3)和C(n-2)之间有连接电池单体,并可根据该下一个电压采集通道C(n-3)的通道信息(例如通道编号n-3)确定k=n-2。
进一步的,如果电压采集通道C(n-2)和下一个电压采集通道C(n-3)采集到的电压也小于或等于该预设电压阈值,则该控制器重复类似上述的动作,直到确定出采集到的电压小于或等于该预设电压阈值的所有电压采集通道,控制相应的开关单元,并确定出k的值;或者,直到确定不存在采集到的电压小于或等于该预设电压阈值的电压采集通道,则确定k=n。
本发明实施例中,控制器与电池监控芯片通信以获取该电池监控芯片采集的电池模组包括的k个电池单体的电压,并判断n+1个电压采集通道采集到的电压是否小于或等于预设电压阈值,如果有电压采集通道采集到的电压小于或等于该预设电压阈值,则该控制器确定相应的电压采集通道之间没有连接电池单体,可以控制相应的电压采集通道对应的开关单元的继电器将二极管短路。该控制器进一步判断下一个电压采集通道采集到的电压是否小于或等于该预设电压阈值,如果否,则该控制器即可根据该下一个电压采集通道的通道信息确定k的值,如果是,该控制器控制对应的开关单元的继电器将二极管短路,基于该电路控制方法控制该电压采集电路可以自适应不同的电池模组,兼容性高,同时保证了较高的电压采集精度,从而降低系统成本和电压采集的实现复杂度。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存取存储器(Random Access Memory,简称RAM)等。
以上对本发明实施例所提供的一种电压采集电路及电路控制方法进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种电压采集电路,其特征在于,包括电池监控芯片、n个开关单元和控制器,所述n为正整数,其中:
所述电池监控芯片与电池模组连接,其中,所述电池模组包含k个电池单体,电池单体CELL(i)表示所述k个电池单体中的任一电池单体,所述k为小于或等于所述n的正整数,所述i为小于或等于所述k的正整数;
开关单元Ji与所述电池单体CELL(i)并联连接,其中,所述开关单元Ji表示所述n个开关单元中的任一开关单元;
开关单元Js与电压采集通道Cs、C(s-1)并联连接,其中,所述开关单元Js表示所述n个开关单元中的任一开关单元,所述电压采集通道Cs、C(s-1)表示所述电池监控芯片的n+1个电压采集通道中任意两个相邻的电压采集通道,所述s为小于或等于所述n的正整数;
所述电池监控芯片用于利用所述n+1个电压采集通道采集所述k个电池单体的电压;
所述控制器与所述电池监控芯片和所述n个开关单元的控制端连接,用于根据所述n+1个电压采集通道采集到的电压控制所述n个开关单元的工作状态。
2.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,
所述开关单元包括二极管和继电器,所述继电器与所述二极管并联连接,且所述继电器的控制端与所述控制器连接,所述开关单元的默认工作状态为所述二极管的导通方向与所述电池单体放电电流的方向相反;
所述控制器,用于在所述电池监控芯片的目标电压采集通道采集到的电压小于或等于预设电压阈值时,控制所述目标电压采集通道对应的开关单元的继电器将二极管短路。
3.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,
所述开关单元包括二极管和光绝缘栅型场效应管MOS,所述光MOS与所述二极管并联连接,且所述光MOS的控制端与所述控制器连接,所述开关单元的默认工作状态为所述二极管的导通方向与所述电池单体放电电流的方向相反;
所述控制器,用于在所述电池监控芯片的目标电压采集通道采集到的电压小于或等于预设电压阈值时,控制所述目标电压采集通道对应的开关单元的光MOS将二极管短路。
4.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,
所述开关单元包括N沟道MOS,所述N沟道MOS的控制端与所述控制器连接,所述开关单元的默认工作状态为所述N沟道MOS的体二极管的导通方向与所述电池单体放电电流的方向相反;
所述控制器,用于在所述电池监控芯片的目标电压采集通道采集到的电压小于或等于预设电压阈值时,控制所述目标电压采集通道对应的开关单元的N沟道MOS将体二极管短路。
5.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,
所述开关单元包括P沟道MOS,所述P沟道MOS的控制端与所述控制器连接,所述开关单元的默认工作状态为所述P沟道MOS的体二极管的导通方向与所述电池单体放电电流的方向相反;
所述控制器,用于在所述电池监控芯片的目标电压采集通道采集到的电压小于或等于预设电压阈值时,控制所述目标电压采集通道对应的开关单元的P沟道MOS将体二极管短路。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的电路,其特征在于,
所述控制器与所述n个开关单元直连或者通过转换芯片连接。
7.一种电路控制方法,其特征在于,应用于电压采集电路,所述电压采集电路包括电池监控芯片、n个开关单元和控制器,所述n为正整数,所述方法包括:
所述控制器获取所述电池监控芯片利用n+1个电压采集通道采集的电池模组包含的k个电池单体的电压,所述k为小于或等于所述n的正整数;
所述控制器根据所述n+1个电压采集通道采集到的电压控制所述n个开关单元的工作状态。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,
所述开关单元包括二极管和继电器,所述继电器与所述二极管并联连接,且所述继电器的控制端与所述控制器连接,所述开关单元的默认工作状态为所述二极管的导通方向与所述电池单体放电电流的方向相反。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述控制器根据所述n+1个电压采集通道采集到的电压控制所述n个开关单元的工作状态的具体方式为:
所述控制器判断所述n+1个电压采集通道采集到的电压是否小于或等于预设电压阈值;
当确定出采集到的电压小于或等于所述预设电压阈值的目标电压采集通道时,所述控制器控制所述目标电压采集通道对应的开关单元的继电器将二极管短路。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,还包括:
当确定出采集到的电压小于或等于所述预设电压阈值的目标电压采集通道时,所述控制器根据所述目标电压采集通道的通道信息确定所述k的值。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI671987B (zh) * 2018-09-10 2019-09-11 捷佳科技股份有限公司 無線電力傳輸單元
CN110456280A (zh) * 2019-08-16 2019-11-15 罗宜恒 一种电池使用数据在线监测装置及方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109309398B (zh) * 2018-09-30 2023-09-19 联想(北京)有限公司 一种处理方法及电源装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101103487A (zh) * 2005-01-14 2008-01-09 佩勒克股份有限公司 平衡锂离子或锂聚合物电池的充电的方法
CN202084959U (zh) * 2011-05-18 2011-12-21 上海恒动汽车电池有限公司 一种锂离子电池组均衡系统
CN202231461U (zh) * 2011-09-15 2012-05-23 金华职业技术学院 一种动力电池组充放电均衡控制系统
CN202633971U (zh) * 2011-05-26 2012-12-26 韩竞科 一种电池控制电路
US20160105042A1 (en) * 2014-10-13 2016-04-14 24M Technologies, Inc. Systems and methods for series battery charging

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6046514A (en) * 1997-07-25 2000-04-04 3M Innovative Properties Company Bypass apparatus and method for series connected energy storage devices
JPH11234916A (ja) * 1998-02-16 1999-08-27 Rohm Co Ltd リチウムイオン電池パック
KR101182431B1 (ko) * 2010-10-12 2012-09-12 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩, 이의 제어방법 및 이를 포함하는 전력 저장 시스템
JP5727016B2 (ja) * 2011-08-18 2015-06-03 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池制御装置
JPWO2014024452A1 (ja) 2012-08-09 2016-07-25 三洋電機株式会社 バッテリシステム及びこのバッテリシステムを備える電動車両並びに蓄電装置
JP6234127B2 (ja) 2012-10-11 2017-11-22 株式会社Gsユアサ 蓄電装置
KR101630002B1 (ko) * 2012-11-12 2016-06-21 삼성에스디아이 주식회사 에너지 저장 시스템
US9362757B2 (en) * 2012-12-31 2016-06-07 Seeo, Inc. Solid-state active switch matrix for high energy, moderate power battery systems
US20140285936A1 (en) * 2013-03-20 2014-09-25 Magna E-Car Systems Of America, Inc. Battery management system for electric vehicle
JP5910889B2 (ja) * 2013-10-01 2016-04-27 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
JP6828296B2 (ja) * 2016-08-09 2021-02-10 株式会社Gsユアサ 蓄電装置および蓄電装置の充電制御方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101103487A (zh) * 2005-01-14 2008-01-09 佩勒克股份有限公司 平衡锂离子或锂聚合物电池的充电的方法
CN202084959U (zh) * 2011-05-18 2011-12-21 上海恒动汽车电池有限公司 一种锂离子电池组均衡系统
CN202633971U (zh) * 2011-05-26 2012-12-26 韩竞科 一种电池控制电路
CN202231461U (zh) * 2011-09-15 2012-05-23 金华职业技术学院 一种动力电池组充放电均衡控制系统
US20160105042A1 (en) * 2014-10-13 2016-04-14 24M Technologies, Inc. Systems and methods for series battery charging

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI671987B (zh) * 2018-09-10 2019-09-11 捷佳科技股份有限公司 無線電力傳輸單元
CN110456280A (zh) * 2019-08-16 2019-11-15 罗宜恒 一种电池使用数据在线监测装置及方法
CN110456280B (zh) * 2019-08-16 2021-12-21 罗宜恒 一种电池使用数据在线监测装置及方法

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