CN109828208A - 一种针对锂电池电压的高精度采样算法和电压采样电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对锂电池电压的高精度采样算法和电压采样电路，具体包括以下步骤：分析出损耗电池，并针对损耗电池进行滤波系数的调整，输出滤波后的电压；采集损耗电池之外的其他单体电池的电压；计算采集线电阻而带来的压降，对电池管理系统中的所有单体电池的电压进行补偿，获得采样电压。本发明可以分析出性能较差的电池，并针对该电池进行滤波系数的调整，同时采用一种新型算法，计算出电池管理系统因为采集线电阻而带来的压降，对单体电压进行补偿，提高单体电压采集精度。

Description

一种针对锂电池电压的高精度采样算法和电压采样电路

技术领域

本发明涉及电压采样技术领域，特别是指一种针对锂电池电压的高精度采样算法和电压采样电路。

背景技术

锂电池单体电压精度是电池管理系统最重要的技术参数，它是电池管理系统判断电池组过充、过放、欠压、均衡、高性能SOC计算的基础，为提高单体电压采样精度，单体电压的软件滤波就及其关键，目前市场上的电池管理系统，电压采样精度还有待进一步提高。

发明内容

本发明提出一种针对锂电池电压的高精度采样算法和电压采样电路，能够进一步提高单体电压采样精度。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种针对锂电池电压的高精度采样算法，具体包括以下步骤：

S1，分析出损耗电池，并针对损耗电池进行滤波系数的调整，输出滤波后的电压；

S2，采集损耗电池之外的其他单体电池的电压；

S3，计算采集线电阻而带来的压降，对电池管理系统中的所有单体电池的电压进行补偿，获得采样电压。

优选的，步骤S1中分析出损耗电池具体包括以下步骤：

对所有单体电池充电时电压上升速度进行排序，排行前N个单体电池设为集合A，并对放电时电压下降速度进行排序，排行前N个单体电池设为集合B，取A、B集合的交集：C＝A∩B，集合C为损耗电池的集合，N为大于4的整数。

优选的，步骤S1中针对损耗电池进行滤波系数的调整具体包括以下步骤：

损耗电池采用低通滤波进行滤波，Y(n)＝a*X(n)+(1-a)*Y(n-1)，其中Y(n)为本次滤波后的电压值，X(n)为本次采样的电压值，a为滤波系数，Y(n-1)为上一次滤波后的电压值，通过实验，对损耗电池滤波系数进行标定。

优选的，步骤S3中，计算采集线电阻而带来的压降具体包括：

上电时，采集单体电池的电压，设为V1，采集线电流为I1，采集电流固定，为采集芯片功耗，对该单体电池开启均衡，均衡电流恒定记为I2，在开启均衡后，采集单体电池的电压为V2，均衡电流I2在采集线上导致的压降为V3＝V1-V2，推导得出该单体电池的线电阻R＝V3/I2；电池管理系统依次计算每个单体电池的线电阻；电池管理系统采集每个单体电池的电压时，根据芯片功耗和线电阻，计算出因为线电阻而产生的压降，压降V3＝R*I1。

一种电压采样电路，应用任一项所述的一种针对锂电池电压的高精度采样算法，包括电压采集和均衡控制电路，电压采集芯片，所述电压采集芯片与所述电压采集和均衡控制电路连接。

优选的，所述电压采集和均衡控制电路连接12串单体电池。

优选的，所述电压采集和均衡控制电路连接有开关管和功率电阻。

优选的，所述电压采样芯片连接有iso SPI隔离变压器。

本发明的有益效果在于：可以分析出性能较差的电池，并针对该电池进行滤波系数的调整，同时采用一种新型算法，计算出电池管理系统因为采集线电阻而带来的压降，对单体电压进行补偿，提高单体电压采集精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明一种针对锂电池电压的高精度采样算法一个实施例的流程图；

图2为一种电压采样电路的电路原理图。

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。

如图1所示，本发明提出了一种针对锂电池电压的高精度采样算法，具体包括以下步骤：

S1，分析出损耗电池，并针对损耗电池进行滤波系数的调整，输出滤波后的电压；

S2，采集损耗电池之外的其他单体电池的电压；

S3，计算采集线电阻而带来的压降，对电池管理系统中的所有单体电池的电压进行补偿，获得采样电压。

在实施例中，步骤S1中分析出损耗电池具体包括以下步骤：

对所有单体电池充电时电压上升速度进行排序，排行前N个单体电池设为集合A，并对放电时电压下降速度进行排序，排行前N个单体电池设为集合B，取A、B集合的交集：C＝A∩B，集合C为损耗电池的集合，N为大于4的整数。

本发明的实施例中，步骤S1中针对损耗电池进行滤波系数的调整具体包括以下步骤：损耗电池采用低通滤波进行滤波，Y(n)＝a*X(n)+(1-a)*Y(n-1)，其中Y(n)为本次滤波后的电压值，X(n)为本次采样的电压值，a为滤波系数，Y(n-1)为上一次滤波后的电压值，通过实验，对损耗电池滤波系数进行标定。

步骤S3中，计算采集线电阻而带来的压降具体包括：

上电时，采集单体电池的电压，设为V1，采集线电流为I1，采集电流固定，为采集芯片功耗，对该单体电池开启均衡，均衡电流恒定记为I2，一般为100mA，在开启均衡后，采集单体电池的电压为V2，均衡电流I2在采集线上导致的压降为V3＝V1-V2，推导得出该单体电池的线电阻R＝V3/I2；电池管理系统依次计算每个单体电池的线电阻；电池管理系统采集每个单体电池的电压时，根据芯片功耗和线电阻，计算出因为线电阻而产生的压降，压降V3＝R*I1。

如图2所示，本发明还提出了一种电压采样电路，应用了一种针对锂电池电压的高精度采样算法，包括电压采集和均衡控制电路，电压采集芯片，电压采集芯片与电压采集和均衡控制电路连接。

电压采集和均衡控制电路连接12串单体电池。

电压采集和均衡控制电路连接有开关管和功率电阻。电池采样芯片在对应均衡接口电路上输出高电平使MOS管导通使功率电阻把电能消耗掉。

电压采样芯片连接有iso SPI隔离变压器，实现电压隔离，防止高压串入。

本发明可以分析出性能较差的电池，并针对该电池进行滤波系数的调整，同时采用一种新型算法，计算出电池管理系统因为采集线电阻而带来的压降，对单体电压进行补偿，提高单体电压采集精度。

上述技术方案公开了本发明的改进点，未详细公开的技术内容，可由本领域技术人员通过现有技术实现。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种针对锂电池电压的高精度采样算法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1，分析出损耗电池，并针对损耗电池进行滤波系数的调整，输出滤波后的电压；

S2，采集损耗电池之外的其他单体电池的电压；

S3，计算采集线电阻而带来的压降，对电池管理系统中的所有单体电池的电压进行补偿，获得采样电压。

2.根据权利要求1所述的一种针对锂电池电压的高精度采样算法，其特征在于，步骤S1中分析出损耗电池具体包括以下步骤：

对所有单体电池充电时电压上升速度进行排序，排行前N个单体电池设为集合A，并对放电时电压下降速度进行排序，排行前N个单体电池设为集合B，取A、B集合的交集：C＝A∩B，集合C为损耗电池的集合，N为大于4的整数。

3.根据权利要求2所述的一种针对锂电池电压的高精度采样算法，其特征在于，步骤S1中针对损耗电池进行滤波系数的调整具体包括以下步骤：

损耗电池采用低通滤波进行滤波，Y(n)＝a*X(n)+(1-a)*Y(n-1)，其中Y(n)为本次滤波后的电压值，X(n)为本次采样的电压值，a为滤波系数，Y(n-1)为上一次滤波后的电压值，通过实验，对损耗电池滤波系数进行标定。

4.根据权利要求2所述的一种针对锂电池电压的高精度采样算法，其特征在于，步骤S3中，计算采集线电阻而带来的压降具体包括：

上电时，采集单体电池的电压，设为V1，采集线电流为I1，采集电流固定，为采集芯片功耗，对该单体电池开启均衡，均衡电流恒定记为I2，在开启均衡后，采集单体电池的电压为V2，均衡电流I2在采集线上导致的压降为V3＝V1-V2，推导得出该单体电池的线电阻R＝V3/I2；电池管理系统依次计算每个单体电池的线电阻；电池管理系统采集每个单体电池的电压时，根据芯片功耗和线电阻，计算出因为线电阻而产生的压降，压降V3＝R*I1。

5.一种电压采样电路，应用权利要求1-4任一项所述的一种针对锂电池电压的高精度采样算法，其特征在于：包括电压采集和均衡控制电路，电压采集芯片，所述电压采集芯片与所述电压采集和均衡控制电路连接。

6.根据权利要求5所述的电压采样电路，其特征在于：所述电压采集和均衡控制电路连接12串单体电池。

7.根据权利要求6所述的电压采样电路，其特征在于：所述电压采集和均衡控制电路连接有开关管和功率电阻。

8.根据权利要求5所述的电压采样电路，其特征在于：所述电压采样芯片连接有isoSPI隔离变压器。