CN114720889A - 应用于电池管理系统的同步监测电路和同步监测方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种应用于电池管理系统的同步监测电路和同步监测方法。通过采用两路ADC对采样信号同步进行模数转换，来获取表征在同一时间的一电芯状态参数的两个测量结果，并根据两个测量结果的差值来判断测量是否出现故障。由于两路ADC是同时进行的，因此采样的噪声由于差分比较而消除了，避免了一个路径采样的时候噪声干扰为零而另一个路径采样的时候噪声干扰很大时导致的故障误报，从而在任何环境下均满足ASIL D精度的要求。

Description

应用于电池管理系统的同步监测电路和同步监测方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体地，涉及一种应用于电池管理系统的同步监测电路和同步监测方法。

背景技术

在电动汽车或储能等新能源应用领域中，AFEs(模拟前端)被广泛用于12V/48V/400V/1500V电池系统，以监控电芯电压、电池包电流和温度。由于现场恶劣的运行环境，AFEs给ECU(电子控制单元)单元提供可信的数据，用于后续的处理如SOC估算或故障判断，是非常重要的。对于监控电芯电压为例，现有技术中通常采用的是单路ADC采样，在系统噪声较大时，会造成采样精度不准，无法满足ASIL D精度的要求。对于电流和温度同样如此。

发明内容

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种应用于电池管理系统的同步监测电路和同步监测方法，其采用双路ADC同步采样路径来获取电芯电压、电池包电流等测量数据，在任何情况下均可以实现ASIL D精度的要求。

根据本发明的第一方面，提出了一种用于电池管理系统的同步监测方法，其中所述电池管理系统包括串联连接的多个电芯构成的电池包。

所述同步监测方法包括：

获取表征在同一时间的一电芯状态参数的两个测量结果；

根据所述两个测量结果的差值来判断测量是否出现故障，其中所述两个测量结果中的一个为主测量结果，另一个为辅测量结果。

具体地，同步监测方法还包括：

获取所述两个测量结果的差值，当所述差值大于预设值时，表明测量出现故障；当所述差值不大于所述预设值时，选择所述主测量结果作为反馈信号使用。

具体地，当所述电芯状态参数为所述电芯的电压值或流过所述电芯的电流值时，所述两个测量结果分别通过两个不同的采样路径得到。

具体地，当所述电芯状态参数为相应电芯所在处的温度值时，所述两个测量结果通过同一采样路径得到。

具体地，获取表征在同一时间的每个电芯的电压值包括：

通过第一采样路径来采样每个电芯电极的电压，并经由第一电压采样端口组输出各采样信号；以及

通过第二采样路径来采样每个电芯电极的电压，并经由第二电压采样端口组输出各采样信号，其中所述第一采样路径与所述第二采样路径相互独立。

具体地，同步监测方法还包括：

选通所述第一电压采样端口组中相邻两个第一电压采样端口输出的采样信号以获取两者的第一差值；

选通所述第二电压采样端口组中相邻两个第二电压采样端口输出的采样信号以获取两者的第二差值，其中所选通的两个第二电压采样端口的序号与所选通的两个第一电压采样端口的序号相一致并且与所述第一电压采样端口同时选通，从而获取在同一时间的同一电芯的电压值；以及

将所述第一差值传递至第一模数转换单元并将所述第二差值传递至第二模数转换单元，并同时对所述第一差值和所述第二差值进行模数转换以得到所述两个测量结果。

具体地，获取表征在同一时间流过所述电芯的电流值包括：

通过第一电流采样单元获取流过所述电芯的第一电流采样信号；

通过第二电流采样单元获取流过所述电芯的第二电流采样信号，其中所述第一电流采样单元串联连接在最高电位电芯的正极和正输出端之间，所述第二电流采样单元串联连接在最低电位电芯的负极和负输出端之间。

具体地，同步监测方法还包括：

将所述第一电流采样信号传递至第一模数转换单元并将所述第二电流采样信号传递至第二模数转换单元，并同时对所述第一电流采样信号和所述第二电流采样信号进行模数转换以得到所述两个测量结果。

具体地，同步监测方法还包括：

通过多个温度采样端口获取相应电芯所在处的温度值；

选通同一温度采样端口输出的温度采样信号分别传递至第一模数转换单元和第二模数转换单元；以及

同时对所述温度采样信号进行模数转换以得到所述两个测量结果。

根据本发明的第二方面，提出了一种用于电池管理系统的同步监测电路，其中所述电池管理系统包括串联连接的N个电芯构成的电池包，N为正整数。所述同步监测电路包括：

数据处理模块，被配置为获取表征在同一时间的一电芯状态参数的两个测量结果，并根据所述两个测量结果的差值来判断测量是否出现故障，其中所述两个测量结果中的一个为主测量结果，另一个为辅测量结果。

具体地，当所述差值大于预设值时，表明测量出现故障；当所述差值不大于所述预设值时，选择所述主测量结果作为反馈信号使用。

具体地，同步监测电路还包括：

第一电压采样端口组，被配置为经由第一电压采样路径获取表征每个电芯的电压值的采样信号；以及

第二电压采样端口组，被配置为经由第二电压采样路径获取表征每个电芯的电压值的采样信号。

具体地，所述第一电压采样端口组包括N+1个第一电压采样端口，分别耦接至N+1个电芯电极；所述第二电压采样端口组包括N+1个第二电压采样端口，分别耦接至N+1个电芯电极。

具体地，每个所述第一电压采样端口和每个所述第二电压采样端口分别经由一低通滤波器耦接至与相应的电芯电极。

具体地，所述同步监测电路还包括：

第一电流采样端口组，被配置为经由第一电流采样路径获取表征流过所述电芯的电流值的第一电流采样信号；以及

第二电流采样端口组，被配置为经由第二电流采样路径获取表征流过所述电芯的电流值的第二电流采样信号。

具体地，所述第一电流采样端口组包括两个第一电流采样端口，并与第一电流采样单元相连，其中所述第一电流采样单元串联连接在第二端和最低电位电芯的负极之间；所述第二电流采样端口组包括两个第二电流采样端口，并与第二电流采样单元相连，其中所述第二电流采样单元串联连接在最高电位电芯的正极和第一端之间。

具体地，所述同步监测电路还包括：

多个温度采样端口，分别经由温度采样元件来获取不同电芯所在处的温度采样信号。

具体地，所述数据处理模块还包括：

第一电压处理模块，被配置为接收所述第一电压采样端口输出的信号和所述温度采样端口输出的信号，并选通其中一个信号作为第一待测信号并进行模数转换以得到所述主测量结果；以及

第二电压处理模块，被配置为接收所述第二电压采样端口输出的信号和所述温度采样端口输出的信号，并选通与所述第一待测信号相对应的信号作为第二待测信号，并与所述第一待测信号同时进行模数转换以得到所述辅测量结果。

具体地，所述第一电压处理模块包括：

第一选通电路，被配置为选通所述第一电压采样端口组中相邻两个第一电压采样端口输出的采样信号；

第一差分放大电路，被配置为获取所选通的两个采样信号的差值；

第一多路复用电路，被配置为接收所述差值和所述温度采样端口输出的信号，并选通其中一个信号作为所述第一待测信号；以及

第一模数转换电路，被配置为对所述第一待测信号进行模数转换。

具体地，所述第二电压处理模块包括：

第二选通电路，被配置为选通所述第二电压采样端口组中相邻两个第二电压采样端口输出的采样信号，其中所选通的两个第二电压采样端口的序号与所选通的两个第一电压采样端口的序号相一致并且于所述第一选通电路同时工作；

第二差分放大电路，被配置为获取所选通的两个采样信号的差值；

第二多路复用电路，被配置为接收所述差值和所述温度采样端口输出的信号，并选通与所述第一待测信号相对应的一个信号作为第二待测信号；以及

第二模数转换电路，被配置为对所述第二待测信号进行模数转换。

具体地，所述数据处理模块还包括：

第一电流处理模块，被配置为接收两个所述第一电流采样端口输出的信号，根据两者的差值获取所述第一电流采样信号，并将所述第一电流采样信号进行模数转换以得到所述主测量结果；以及

第二电流处理模块，被配置为接收两个所述第二电流采样端口输出的信号，根据两者的差值获取所述第二电流采样信号，并将所述第二电流采样信号进行模数转换后以得到所述辅测量结果，其中所述第一电流处理模块和所述第二电流处理模块是同步工作的。

综上所述，通过采用两路ADC对采样信号同步进行模数转换，来获取表征在同一时间的一电芯状态参数的两个测量结果，并根据两个测量结果的差值来判断测量是否出现故障。由于两路ADC是同时进行的，因此采样的噪声由于差分比较而消除了，避免了一个路径采样的时候噪声干扰为零而另一个路径采样的时候噪声干扰很大时导致的故障误报，从而在任何环境下均满足ASIL D精度的要求。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为本发明实施例的同步监测电路的框图；

图2为本发明实施例的同步监测电路的具体电路图；

图3为本发明实施例的电压处理模块的电路图；以及

图4为本发明实施例的电流处理模块的电路图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

图1为本发明实施例的电池管理系统的电路图。如图1所示，电池管理系统包括串联连接的N个电芯构成一电池包，其中最高电位电芯的正极与第一端P相连，最低电位电芯的负极与第二端N相连，第二端N与参考地相连。在本实施例中，以N＝4为例进行说明。电池管理系统还包括同步监测电路1，用于对相关的各个电芯状态参数(例如，电芯电压、电芯电流、电芯所处的温度等电芯状态参数)进行测量并诊断测量结果是否出现故障，并对测量结果进行相应处理和控制。当然，本领域技术人员可以理解，电池管理系统还包括其他模块和电路以实现电池的管理和控制，在此并未示出，并且不在本发明中进行描述。

为了满足ASIL D精度的要求，在本实施例中，同步监测电路1包括数据处理模块，用于获取表征在同一时间的一电芯状态参数的两个测量结果，并根据两个测量结果的差值来判断测量是否出现故障。应理解，这里的“同一时间”表明是在同一时刻的测量结果，保证了两个测量结果的一致性，避免不同时刻测量导致的误差；而将两个测量结果作差后，则消除了共模信号，避免由于采样路径上的不同噪声干扰带来的测量误差。应理解，若在某些情况下，受电路控制的延迟或其他参数影响，使得两个测量结果在时间上略有一点微小差别，仍算同一时间的测量结果。当两者的差值大于预设值时，表明测量出现故障；当两者的差值不大于预设值时，则可以选择其中一个测量结果(即主测量结果)作为反馈信号使用。应理解，这两个测量结果一个是主测量结果，作为反馈信号使用，另一个是辅测量结果，仅用于与主测量结果比较以用于同步诊断。

首先说明电芯电压的采样。同步监测电路1包括第一电压采样端口组，被配置为经由第一电压采样路径获取表征每个电芯的电压值的采样信号；以及第二电压采样端口组，被配置为经由第二电压采样路径获取表征每个电芯的电压值的采样信号。其中第一电压采样路径和第二电压采样路径是相互独立的。具体地，第一电压采样端口组包括N+1个第一电压采样端口，分别耦接至N+1个电芯电极；第二电压采样端口组包括N+1个第二电压采样端口，分别耦接至N+1个电芯电极。应理解，N个电芯串联连接，共形成N+1个电芯电极，电芯电极指电芯的正极或负极。在本实施例中，第一电压采样端口组包括端口C0-C4，第二电压采样端口组包括端口B0-B4，并且端口C0、B0与电芯1的负极耦接，端口C1、B1与电芯1的正极(也即电芯2的负极)耦接，端口C2、B2与电芯2的正极(也即电芯3的负极)耦接，端口C3、B3与电芯3的正极(也即电芯4的负极)耦接，端口C4、B4与电芯4的正极耦接。

为了使得各个端口采样的电芯电压更加稳定，每个第一电压采样端口和每个第二电压采样端口分别经由一低通滤波器耦接至与相应的电芯电极。可以理解的是，低通滤波器可以由现有技术中的任一种低通滤波电路构成，最简单的电路如图2所示，为RC滤波电路。对于第一电压采样路径，也即通过端口C0-C4获取采样信号的路径，低通滤波器中的电阻连接在当前第一电压采样端口和与之相连的电芯正极或负极之间，电容则连接在当前第一电压采样端口和下一个第一电压采样端口之间。对于第二电压采样路径，也即通过端口B0-B4获取采样信号的路径，低通滤波器中的电阻连接在当前第二电压采样端口和与之相连的电芯正极或负极之间，电容则连接在当前第二电压采样端口和下一个第二电压采样端口之间。

其次说明电芯电流的采样。同步监测电路1包括第一电流采样端口组，被配置为经由第一电流采样路径获取表征流过电芯的电流值的采样信号；以及第二电流采样端口组，被配置为经由第二电流采样路径获取表征流过电芯的电流值的采样信号。具体地，第一电流采样端口组包括两个第一电流采样端口，并与第一电流采样单元相连，其中第一电流采样单元串联连接在第二端N和最低电位电芯的负极之间；所述第二电流采样端口组包括两个第二电流采样端口，并与第二电流采样单元相连，其中第二电流采样单元串联连接在最高电位电芯的正极和第一端P之间。

在本实施例中，第一电流采样端口组包括端口CSP1和CSN1，其为第一电流采样单元的输出端口，端口CSP1与CSN1之间的电位差可以表征流过电芯的电流；第二电流采样端口组包括端口CSP2和CSN2，其为第二电流采样单元的输出端口，端口CSP2与CSN2之间的电位差同样可以表征流过电芯的电流。应理解，在一些实施例中，第一和第二电流采样单元可以采用采样电阻来实现对电流的采样。具体地，如图2所示，第一电流采样单元包括第一采样电阻Rs1，串联连接在电芯1的负极和第二端N之间，第一采样电阻Rs1的两端分别为CSP1和CSN1。同样，第二电流采样单元包括第二采样电阻Rs2，串联连接在电芯4的正极和第一端P之间，第二采样电阻Rs2的两端分别连接CSN2和CSP2。

同步监测电路1还包括多个温度采样端口，分别经由温度采样单元来获取不同电芯所在处的温度采样信号。在本实施例中，同步监测电路1包括4个温度采样端口GPIO0-GPIO3，以用于测量不同电芯处的温度。应理解，温度采样端口的数量可以根据实际需求来设置。为了实现温度采样，同步监测电路1还包括端口TREF，以提供参考温度，在端口TREF和各个GPIO端口之间分别串联阻值固定的普通电阻，各个GPIO端口和参考地之间分别连接热敏电阻，从而形成多个温度采样单元，当对应端口所测量处的温度发生变化时，所连接的热敏电阻的阻值会发生变化，导致其所分得的电压发生变化，从而相应GPIO端口所获得的温度采样信号发生改变。

当获取到上述电芯状态参量的采样信号后，同步监测电路还需要判断这些采样信号是否是正确的，因此同步监测电路中的数据处理模块分别接收各个端口的采样信号，以对电压、电流、温度等参数进行诊断，从而实现不同的控制逻辑。在本实施例中，数据处理模块包括电压处理模块和电流处理模块，其中电压处理模块用于获取表征各个电芯的电压的采样信号、温度采样信号以及其他电信号，并进行相应控制；电流处理模块用于获取表征流过电芯的电流的采样信号，并进行相应控制。在有些场合下，可以仅包括电压处理模块或电流处理模块。

图3给出了本发明实施例的电压处理模块的框图。电压处理模块包括第一电压处理模块1和第二电压处理模块2。第一电压处理模块1用于接收从第一电压采样端口(C0-C4)输出的信号和温度采样端口(GPIO0-GPIO3)输出的信号，并选通其中一个信号作为第一待测信号并进行模数转换，从而得到主测量结果。应理解，第一电压处理模块1还可以接收其他信号。第二电压处理模块2用于接收第二电压采样端口(B0-B4)输出的信号和温度采样端口(GPIO0-GPIO3)输出的信号，并选通与第一待测信号相对应的信号作为第二待测信号，并与所述第一待测信号同时进行模数转换以得到辅测量结果。应理解，第二电压处理模块2还可以接收其他信号，例如TREF。

具体地，第一电压处理模块1包括第一选通电路11、第一差分放大电路A1、第一多路复用电路12以及第一模数转换电路ADC1。第一选通电路11被配置为选通第一电压采样端口组中相邻两个第一电压采样端口输出的采样信号。第一差分放大电路A1的两个输入端分别与第一选通电路11的两个输出端相连，以获取表征所选通的两个采样信号的差值的信号V1i(i＝1、2、3、4)，以表征相应电芯的电压。例如，第一选通电路11选通端口C4和C3，则第一差分放大电路A1的两个输入端分别接收端口C4输出的信号Vc4和端口C3输出的信号Vc3，输出端输出k(Vc4-Vc3)，从而获取表征电芯4的电压的信号V14，其中k为比例系数。应理解，若选通端口C3和C2，则可以获取表征电芯3的电压的信号V13；若选通端口C2和C1，则可以获取表征电芯2的电压的信号V12；若选通端口C1和C0，则可以获取表征电芯1的电压的信号V11。在本实施例中，第一差分放大电路A1的输出信号V1i仍为差分信号。第一多路复用电路12接收第一差分放大电路A1的输出信号V1i以及来自各GPIO端口的信号，以分别选择其中一个信号作为第一待测信号送入第一模数转换电路ADC1以进行模数转换。在本实施例中，第一模数转换电路ADC1与第一多路复用电路12之间还包括缓冲器，以避免信号之间的干扰。

同样，第二电压处理模块2包括第二选通电路21、第二差分放大电路A2、第二多路复用电路22和第二模数转换电路ADC2。第二选通电路21被配置为选通第二电压采样端口组中相邻两个第二电压采样端口输出的采样信号，其中所选通的两个第二电压采样端口的序号与所选通的两个第一电压采样端口的序号相一致，并且第二选通电路与第一选通电路同时工作，从而获取在同一时间的一电芯的电压值。在本实施例中，第二差分放大电路A2的输出信号V2i仍为差分信号。第二多路复用电路22接收第二差分放大电路A2的输出信号V2i以及来自各GPIO端口的信号，以选择与第一待测信号相对应的信号作为第二待测信号送入模数转换电路ADC2以进行模数转换，其中ADC1和ADC2是同步工作的，且ADC1为主模数转换电路，而ADC2为辅模数转换电路，也即ADC1的输出信号作为反馈信号。也即，当第一待测信号为V1i时，第二待测信号为V2i；当第一待测信号为端口GPIOi输出的信号时，第二待测信号也为端口GPIOi输出的信号。在本实施例中，第二模数转换电路ADC2与第二多路复用电路22之间还包括缓冲器，以避免信号之间的干扰。

本发明采用了两个电压处理模块，每个电压处理模块分别获取各个电芯的电压值，并且，两个电压处理模块是同步工作的，也即两个电压处理单元中的选通电路同时选通相应端口以获取同一电芯的电压值，或者同时接收同一GPIO端口的电压值，并且同时启动模数转换电路。具体地，当系统想要获取电芯4的电压值时，第一选通电路11在第一时刻选通端口C4和C3，则第二选通电路21需同时在第一时刻选通端口B4和B3，这样才能确保差分放大电路A1和A2最终输出表征同一时刻的电芯4电压的信号V14和V24。此后，模数转换电路ADC1和模数转换电路ADC2同时工作，分别对信号V14和信号V24进行模数转换以得到两个测量结果。例如，可以引入使能信号，当该使能信号有效时，ADC1和ADC2同时开始工作。应理解，电压处理模块还包括比较电路(未示出)，用于将两个测量结果的差值与第一预设值比较，来判断测量是否出现故障。当两者的差值大于第一预设值时，表明采样路径-信号处理路径可能产生故障，主测量结果不能采用。由于两个测量结果是同时采样的，因此采样的噪声由于差分比较而消除了，从而避免一个路径采样的时候噪声干扰为零而另一个路径采样的时候噪声干扰很大时导致的故障误报。若两者的差值不大于第一预设值，则选择ADC1输出的数字信号作为反馈信号以便其他模块使用。

应理解，温度测量与电芯电压的测量不同的是，由于温度采样信号基本不受噪声干扰，因此本实施例仅通过一个采样路径对温度进行采样，而没有通过两个独立的采样路径对同一处的温度进行采样。当然，当为了实现更高温度精度的要求时，也可以采用两个采样路径。

图4给出了本发明实施例的电流处理模块的框图。电流处理模块包括第一电流处理模块3和第二电流处理模块4。第一电流处理模块3用于接收端口CSP1和CSN1输出的信号，以获取其差值从而得到第一电流采样信号CS1，并对其进行模数转换以得到主测量结果。第二电流处理4用于接收端口CSP2和CSN2输出的信号，以获取其差值从而得到第二电流采样信号CS2，并对其进行模数转换以得到辅测量结果。具体地，第一电流处理模块3包括差分放大电路A3，其第一输入端(i.e.,同相输入端)连接至端口CSP1，第二输入端(i.e.,反相输入端)连接至端口CSN1，输出端输出第一电流采样信号CS1；以及模数转换电路ADC3，用于接收第一电流采样信号CS1，以将其转换为数字信号。同样地，第二电流处理模块4包括差分放大电路A4，其第一输入端(i.e.,同相输入端)连接至端口CSP2，第二输入端(i.e.,反相输入端)连接至端口CSN2，输出端输出第二电流采样信号CS2；以及模数转换电路ADC4，用于接收第二电流采样信号CS2，以将其转换为数字信号，其中模数转换电路ADC4和ADC3同步工作。

在本实施例中，电流处理模块也可以与电压处理模块同步工作，从而使得在采样电芯电压的同时也在进行电芯电流采样，也即当模数转换电路ADC1和ADC2同时工作以对电芯电压采样信号进行模数转换的同时，模数转换电路ADC3和ADC4也同时工作，对此时的电芯电流采样信号进行模数转换。

应理解，电流处理模块还包括电流比较电路，用于将从不同的电流采样路径采样得到的第一电流采样信号CS1和第二电流采样信号CS2的差值与第二预设值进行比较，来判断是否出现故障。当两者的差值大于第二预设值时，表明采样路径-信号处理路径可能产生故障，主测量结果不能使用；当两者的差值不大于第二预设值时，将主模数转换电路输出的数字信号作为反馈信号供其他模块使用，在此ADC3为主模数转换电路，ADC4为辅模数转换电路。同样由于两次测量结果是同时采样的，因此采样的噪声由于差分比较而消除了，从而避免一个路径采样的时候噪声干扰为零而另一个路径采样的时候噪声干扰很大时导致的故障误报。

此外，第一电流处理模块和第二电流处理模块还分别包括过流保护电路(未示出)，其分别接收第一电流采样信号CS1和第二电流采样信号CS2，并将其与电流阈值比较，当大于电流阈值时，则表明系统过流。这里采用两个不同路径采样的电流信号进行过流保护的判断，可以避免其中一个采样路径出现问题时的过流误判断。

综上所述，本发明实施例提出的同步监测电路采用两路ADC对采样信号同步进行模数转换，其中一个ADC为主ADC，另外一个为辅ADC，从而获取表征在同一时间下的一电芯状态参数的两个测量结果，并根据两个测量结果的差值来判断测量是否出现故障。由于两路ADC是同时进行的，因此采样的噪声由于差分比较而消除了，避免了一个路径采样的时候噪声干扰为零而另一个路径采样的时候噪声干扰很大时导致的故障误报，从而在任何环境下均满足ASIL D精度的要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理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 (21)

1.一种用于电池管理系统的同步监测方法，其中所述电池管理系统包括串联连接的多个电芯构成的电池包，其特征在于，包括：

获取表征在同一时间的一电芯状态参数的两个测量结果；

根据所述两个测量结果的差值来判断测量是否出现故障，其中所述两个测量结果中的一个为主测量结果，另一个为辅测量结果。

2.根据权利要求1所述的同步监测方法，其特征在于，还包括：

获取所述两个测量结果的差值，当所述差值大于预设值时，表明测量出现故障；当所述差值不大于所述预设值时，选择所述主测量结果作为反馈信号使用。

3.根据权利要求1所述的同步监测方法，其特征在于，当所述电芯状态参数为所述电芯的电压值或流过所述电芯的电流值时，所述两个测量结果分别通过两个不同的采样路径得到。

4.根据权利要求1所述的同步监测方法，其特征在于，当所述电芯状态参数为相应电芯所在处的温度值时，所述两个测量结果通过同一采样路径得到。

5.根据权利要求3所述的同步监测方法，其特征在于，获取表征在同一时间的每个电芯的电压值包括：

通过第一采样路径来采样每个电芯电极的电压，并经由第一电压采样端口组输出各采样信号；以及

通过第二采样路径来采样每个电芯电极的电压，并经由第二电压采样端口组输出各采样信号，其中所述第一采样路径与所述第二采样路径相互独立。

6.根据权利要求5所述的同步监测方法，其特征在于，还包括：

选通所述第一电压采样端口组中相邻两个第一电压采样端口输出的采样信号以获取两者的第一差值；

选通所述第二电压采样端口组中相邻两个第二电压采样端口输出的采样信号以获取两者的第二差值，其中所选通的两个第二电压采样端口的序号与所选通的两个第一电压采样端口的序号相一致并且与所述第一电压采样端口同时选通，从而获取在同一时间的同一电芯的电压值；以及

将所述第一差值传递至第一模数转换单元并将所述第二差值传递至第二模数转换单元，并同时对所述第一差值和所述第二差值进行模数转换以得到所述两个测量结果。

7.根据权利要求3所述的同步监测方法，其特征在于，获取表征在同一时间流过所述电芯的电流值包括：

通过第一电流采样单元获取流过所述电芯的第一电流采样信号；

通过第二电流采样单元获取流过所述电芯的第二电流采样信号，其中所述第一电流采样单元串联连接在最高电位电芯的正极和正输出端之间，所述第二电流采样单元串联连接在最低电位电芯的负极和负输出端之间。

8.根据权利要求7所述的同步监测方法，其特征在于，还包括：

将所述第一电流采样信号传递至第一模数转换单元并将所述第二电流采样信号传递至第二模数转换单元，并同时对所述第一电流采样信号和所述第二电流采样信号进行模数转换以得到所述两个测量结果。

9.根据权利要求4所述的同步监测方法，其特征在于，还包括：

通过多个温度采样端口获取相应电芯所在处的温度值；

选通同一温度采样端口输出的温度采样信号分别传递至第一模数转换单元和第二模数转换单元；以及

同时对所述温度采样信号进行模数转换以得到所述两个测量结果。

10.一种用于电池管理系统的同步监测电路，其中所述电池管理系统包括串联连接的N个电芯构成的电池包，N为正整数，其特征在于，包括：

数据处理模块，被配置为获取表征在同一时间的一电芯状态参数的两个测量结果，并根据所述两个测量结果的差值来判断测量是否出现故障，其中所述两个测量结果中的一个为主测量结果，另一个为辅测量结果。

11.根据权利要求10所述的同步监测电路，其特征在于，当所述差值大于预设值时，表明测量出现故障；当所述差值不大于所述预设值时，选择所述主测量结果作为反馈信号使用。

12.根据权利要求10所述的同步监测电路，其特征在于，还包括：

第一电压采样端口组，被配置为经由第一电压采样路径获取表征每个电芯的电压值的采样信号；以及

第二电压采样端口组，被配置为经由第二电压采样路径获取表征每个电芯的电压值的采样信号。

13.根据权利要求12所述的同步监测电路，其特征在于，所述第一电压采样端口组包括N+1个第一电压采样端口，分别耦接至N+1个电芯电极；所述第二电压采样端口组包括N+1个第二电压采样端口，分别耦接至N+1个电芯电极。

14.根据权利要求13所述的同步监测电路，其特征在于，每个所述第一电压采样端口和每个所述第二电压采样端口分别经由一低通滤波器耦接至与相应的电芯电极。

15.根据权利要求10所述的同步监测电路，其特征在于，还包括：

第一电流采样端口组，被配置为经由第一电流采样路径获取表征流过所述电芯的电流值的第一电流采样信号；以及

第二电流采样端口组，被配置为经由第二电流采样路径获取表征流过所述电芯的电流值的第二电流采样信号。

16.根据权利要求15所述的同步监测电路，其特征在于，所述第一电流采样端口组包括两个第一电流采样端口，并与第一电流采样单元相连，其中所述第一电流采样单元串联连接在第二端和最低电位电芯的负极之间；所述第二电流采样端口组包括两个第二电流采样端口，并与第二电流采样单元相连，其中所述第二电流采样单元串联连接在最高电位电芯的正极和第一端之间。

17.根据权利要求13所述的同步监测电路，其特征在于，还包括：

多个温度采样端口，分别经由温度采样元件来获取不同电芯所在处的温度采样信号。

18.根据权利要求17所述的同步监测电路，其特征在于，所述数据处理模块还包括：

第一电压处理模块，被配置为接收所述第一电压采样端口输出的信号和所述温度采样端口输出的信号，并选通其中一个信号作为第一待测信号并进行模数转换以得到所述主测量结果；以及

第二电压处理模块，被配置为接收所述第二电压采样端口输出的信号和所述温度采样端口输出的信号，并选通与所述第一待测信号相对应的信号作为第二待测信号，并与所述第一待测信号同时进行模数转换以得到所述辅测量结果。

19.根据权利要求18所述的同步监测电路，其特征在于，所述第一电压处理模块包括：

第一选通电路，被配置为选通所述第一电压采样端口组中相邻两个第一电压采样端口输出的采样信号；

第一差分放大电路，被配置为获取所选通的两个采样信号的差值；

第一多路复用电路，被配置为接收所述差值和所述温度采样端口输出的信号，并选通其中一个信号作为所述第一待测信号；以及

第一模数转换电路，被配置为对所述第一待测信号进行模数转换。

20.根据权利要求19所述的同步监测电路，其特征在于，所述第二电压处理模块包括：

第二选通电路，被配置为选通所述第二电压采样端口组中相邻两个第二电压采样端口输出的采样信号，其中所选通的两个第二电压采样端口的序号与所选通的两个第一电压采样端口的序号相一致并且于所述第一选通电路同时工作；

第二差分放大电路，被配置为获取所选通的两个采样信号的差值；

第二多路复用电路，被配置为接收所述差值和所述温度采样端口输出的信号，并选通与所述第一待测信号相对应的一个信号作为第二待测信号；以及

第二模数转换电路，被配置为对所述第二待测信号进行模数转换。

21.根据权利要求16所述的同步监测电路，其特征在于，所述数据处理模块还包括：

第一电流处理模块，被配置为接收两个所述第一电流采样端口输出的信号，根据两者的差值获取所述第一电流采样信号，并将所述第一电流采样信号进行模数转换以得到所述主测量结果；以及

第二电流处理模块，被配置为接收两个所述第二电流采样端口输出的信号，根据两者的差值获取所述第二电流采样信号，并将所述第二电流采样信号进行模数转换后以得到所述辅测量结果，其中所述第一电流处理模块和所述第二电流处理模块是同步工作的。

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