CN108957342A - 一种高压电池系统总电压的检测电路及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种高压电池系统总电压的检测电路及检测方法，包括高压电池系统正极和负极、大地、检测电阻网络和高压开关。所述检测电阻网络包括电阻1、电阻2、电阻3、电阻4、电阻5、电阻6、电阻7、电阻8，且阻值均已知，所述高压开关包括开关Kp和开关Kn。本发明是一种通过不同串并联方式形成不同的电回路进行电压采样获得不同电阻的电压值，利用较小阻值、高精度的电阻所产生的分压比参数校正较大阻值、低精度电阻所产生的分压比参数的方法，再结合欧姆定律进行计算得出总电压值，这种方法操作简单，易于实现，在任何环境条件下，都可以得出更高精度的总电压值，并且能确保电池管理系统绝缘性能。

Description

一种高压电池系统总电压的检测电路及检测方法

技术领域

本发明涉及新能源动力电池系统电压检测方法，尤其涉及一种高压电池系统总电压的检测电路及检测方法。

背景技术

动力锂离子电池的高能量密度特性使其成为新能源车辆的主要动力源，但由于生产工艺、使用环境的差异导致电池组的不一致性在使用过程中逐渐扩大，可能出现过充、过放和局部过热的危险，严重影响电池组的使用寿命和安全。电池管理系统（BMS）为一套保护动力锂离子电池使用安全的控制系统，时刻监控电池的使用状态，通过必要措施缓解电池组的不一致性，为新能源车辆的使用安全提供保障。而在电池管理系统中高压电池系统的电压检测是一个很重要的环节。电池系统在使用过程中，受到温度变化、湿度变化、腐蚀性、器件老化以及器件本身参数不一致的影响造成电池系统的总电压检测精度不准确。

现有总电压检测方法有两种，一种是电阻跨接在电池总压的正负极两端，另一种是电池总压的正负极分别对大地进行分压，然而这两种方法对引入的电阻的阻值和精度有很高的要求，按照国标要求阻值在1兆欧的电阻要求进度不超过0.5%，如果引入的电阻太小，会增大电池的静态功耗，电阻过大，则会影响总电压的采集精度，而目前市场上并没有适合的电阻，因此现有的两种方式所测得的总电压是不够精确的。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供的一种通过不同串并联方式形成不同的电回路进行电压采样获得不同电阻的电压值，利用较小阻值、高精度的电阻所产生的分压比参数校正较大阻值、低精度电阻所产生的分压比参数的方法，再结合欧姆定律进行计算得出总电压值，这种方法操作简单，易于实现，在任何环境条件下，都可以得出更高精度的总电压值，并且能确保电池管理系统绝缘性能。

本发明提供的一种高压电池系统总电压的检测电路及检测方法，包括高压电池系统正极和负极、大地、检测电阻网络和高压开关。所述检测电阻网络包括电阻1、电阻2、电阻3、电阻4、电阻5、电阻6、电阻7、电阻8，且阻值均已知,分别为R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，所述高压开关包括开关Kp和开关Kn。

进一步的，所述电阻1和所述电阻2为所述高压电池系统母线正极与所述大地的校正分压电阻，与所述开关Kp串联。

进一步的，所述电阻3和所述电阻4为所述高压电池系统负极与所述大地的校正分压电阻，与所述开关Kn串联。

进一步的，所述电阻5和所述电阻6为所述高压电池系统正极与所述大地的检测分压电阻，与所述高压电池系统正极及所述大地串联。

更进一步的，所述电阻7和所述电阻8为高压电池系统负极与所述大地的检测分压电阻，与所述高压电池系统负极及所述大地串联。

进一步的，所述电阻1、电阻2、电阻3、电阻4为高精度、阻值较小的电阻。

更进一步的，所述电阻5、电阻6、电阻7、电阻8为低精度、阻值较大的电阻。

本发明提供的一种高压电池系统总电压的检测步骤如下：

S1.闭合所述开关Kp，断开所述开关Kn，形成所述电阻1、所述电阻2和所述电阻5、所述电阻6并联，且与所述电阻7、所述电阻8串联的电路，通过所述单片机对所述电阻1、所述电阻2和所述电阻5、所述电阻6的分压分别采样获得Vp、V+电压值，那么，高压电池系统正极对大地的电压为: 公式1 ；

其中为高压电池系统正极对大地的电压，为所述高压电池系统正极与大地之间的电阻分压比，为另一所述高压电池系统正极与大地之间的电阻分压比；

S2.断开所述开关Kp、闭合所述开关Kn，形成所述电阻3、所述电阻4和所述电阻7、所述电阻8并联，且与所述电阻5、所述电阻6串联的电路，通过所述单片机对所述电阻3、所述电阻4和所述电阻7、所述电阻8的分压分别采样得出Vn、V-电压值，所述高压电池系统负极对大地电压为： 公式2；

其中，(为所述高压电池系统负极对地电压，为所述高压电池系统负极与大地之间的电阻分压比，为另一路负极与大地之间的电阻分压比；

S3.由公式1、公式2可的出以下三个公式。

公式3

公式4

当涉及需要采样差分电压时：

公式5

S4.结合根据公式3、公式4，计算出；

S5.根据公式5，计算出：

其中，即为高压电池系统的总电压值： 为差分电压，即V+与V-的差值。

附图说明

图1为高高压电池系统总电压的检测电路图

1——大地，2——检测电阻网络，3——高压开关。

具体实施方式

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合具体实施例，参照附图作进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供的一种高压电池系统总电压的检测电路及检测方法，包括高压电池系统正（B+）、负极（B-），大地（1）、检测电阻网络（2）和高压开关（3）、。所述检测电阻网络（2）包括电阻1、电阻2、电阻3、电阻4、电阻5、电阻6、电阻7、电阻8，且阻值均已知,分别为R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，所述高压开关（3）包括开关Kp和开关Kn。

进一步的，电阻1和电阻2为所述高压电池系统母线正极（B+）与大地（1）的校正分压电阻，与开关Kp串联。

进一步的，电阻3和电阻4为所述高压电池系统负极（B-）母线与大地（1）的校正分压电阻，与开关Kn串联。

进一步的，电阻5和电阻6为高压电池系统正极（B+）母线与大地（1）的检测分压电阻，电阻5和电阻6串联，且电阻5另一端连接电池母线正极（B+），电阻6另一端与大地（1）相接。

更进一步的，电阻7和电阻8为高压电池系统负极（B-）母线与大地（1）的检测分压电阻，电阻7和电阻8串联，电阻8另一端连接高压电池系统负极（B-），电阻7另一端与大地（1）相接。

优选的，本实施例是针对总电压在1000V以下的电池系统，

优选的，所述电阻1和电阻2的阻值之和、所述电阻3和电阻4的阻值之和都必须大于500K，

优选的，所述电阻5和电阻6的阻值之和、电阻7和电阻8的阻值之和都必须大于5M，

优选的，高压开关Kp和Kn为漏电小、耐压大于1000V的开关，

本发明提供的一种高压电池系统总电压的检测步骤如下：

S1.开关Kp闭合，Kn断开，形成电阻1、电阻2和电阻5、电阻6并联，且与电阻7、电阻8串联的电路，通过单片机对电阻1、电阻2和电阻5、电阻6的分压分别采样获得Vp、V+电压值，那么，高压电池系统正极（B+）对大地(1)的电压为: 公式1 ；

其中为高压电池系统正极（B+）对大地（1）的电压，为高压电池系统正极（B+）母线与大地（1）之间的电阻分压比，为另一条高压电池系统正极（B+）母线与大地（1）之间的电阻分压比；

S2.开关Kp断开、Kn闭合，形成电阻3、电阻4和电阻7、电阻8并联，且与电阻5、电阻6串联的电路，通过单片机对电阻3、电阻4和电阻7、电阻8的分压分别采样得出Vn、V-电压值，高压电池系统负极（B-）对大地（1）电压为： 公式2；

其中，(为高压电池系统负极（B-）对地电压，为高压电池系统负极（B-）与大地（1）之间的电阻分压比，为另一路负极（B-）与大地（1）之间的电阻分压比；

S3.由公式1、公式2可的出以下三个公式。

公式3

公式4

当涉及需要采样差分电压时：

公式5

S4.结合根据公式3、公式4，计算出；

S5.根据公式5，计算出：

其中，即为高压电池系统的总电压值： 为差分电压，即V+与V-的差值。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构或者等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.本发明提供的一种高压电池系统总电压的检测电路及检测方法，其特征在于，包括高压电池系统正极和负极、大地、检测电阻网络和高压开关；主要步骤如下：

S1.闭合所述开关Kp，断开Kn，形成电阻1、电阻2和电阻5、电阻6并联，且与电阻7、电阻8串联的电路，通过单片机对电阻1、电阻2和电阻5、电阻6的分压分别采样获得Vp、V+电压值，那么，高压电池系统正极对大地的电压为: 公式1 ；

其中为高压电池系统正极对大地的电压，为高压电池系统正极母线与大地之间的电阻分压比，为另一条高压电池系统正极母线与大地之间的电阻分压比；

S2.断开所述开关Kp、闭合开关Kn，形成电阻3、电阻4和电阻7、电阻8并联，且与电阻5、电阻6串联的电路，通过单片机对电阻3、电阻4和电阻7、电阻8的分压分别采样得出Vn、V-电压值，高压电池系统负极对大地电压为： 公式2；

其中，(为高压电池系统负极对地电压，为高压电池系统负极与大地之间的电阻分压比，为另一路负极与大地之间的电阻分压比；

S3.由公式1、公式2可的出以下三个公式：

公式3

公式4

当涉及需要采样差分电压时：

公式5

S4.结合根据公式3、公式4，计算出；

S5.根据公式5，计算出：

其中，即为高压电池系统的总电压值：为差分电压，即V+与V-的差值。

2.根据权利要求1所述的一种高压电池系统总电压的检测电路及检测方法，其特征在于，所述检测电阻网络包括电阻1、电阻2、电阻3、电阻4、电阻5、电阻6、电阻7、电阻8，且阻值均已知。

3.根据权利要求1所述的一种高压电池系统总电压的检测电路及检测方法，其特征在于，所述高压开关包括开关Kp和开关Kn。

4.根据权利要求2所述的一种高压电池系统总电压的检测电路及检测方法，其特征在于，所述电阻1和所述电阻2为所述高压电池系统母线正极与所述大地的校正分压电阻，与所述开关Kp串联；所述电阻3和所述电阻4为所述高压电池系统负极母线与所述大地的校正分压电阻，与所述开关Kn串联；所述电阻5和所述电阻6为所述高压电池系统正极母线与所述大地的检测分压电阻，与所述高压电池系统母线正极及所述大地串联；所述电阻7和所述电阻8为所述高压电池系统负极母线与所述大地的检测分压电阻，与所述高压电池系统母线负极及所述大地串联。

5.根据权利要求2所述的一种高压电池系统总电压的检测电路及检测方法，其特征在于，所述电阻1、电阻2、电阻3、电阻4为高精度、阻值较小的电阻。

6.根据权利要求2所述的一种高压电池系统总电压的检测电路及检测方法，其特征在于，所述电阻5、电阻6、电阻7、电阻8为低精度、阻值较大的电阻。