CN115144773A - 电池组的电压测量系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池组的电压测量系统和方法，电压测量系统包括ADC模块和若干高压采样前端；每个高压采样前端的一端与对应的待测电池电连接，另一端与ADC模块电连接；高压采样前端用于采集待测电池的正极对应的第一电压信号和负极对应的第二电压信号，并输出与第一电压信号和第二电压信号对应的电压测量信号至ADC模块；ADC模块用于对电压测量信号进行转换处理并得出待测电池对应的电压测量值；ADC模块还用于基于与待测电池对应的高压采样前端的基准电压误差值和电压测量值得出待测电池的实际电压值。实现了对电压测量过程中引入误差的实时测量，提高了引入误差测量的响应速度，提高了电压测量的精度和准确度。

Description

电池组的电压测量系统和方法

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种电池组的电压测量系统和方法。

背景技术

电池管理系统中的电池组（或称为电池串）工作在车载的环境下，需要在强电磁干扰、大温度变化和高压大电流等可能出现的恶劣环境下可靠工作，为了克服这些环境因素带来的影响，目前常用解决方法包括：第一，内置温度传感器，对ADC（Analog to digitalconverter，模拟数字转换器）等温度敏感的模块进行补偿，以抵消温度变化带来的误差；第二，增加大电流注入滤波器，以提高电磁辐射抗干扰性，保证采样系统的安全和采样精度；第三，进行数字校正，电路在设计和制造的过程中，往往存在不理想的因素，如器件的非线性，电容失配，相邻模块之间的串扰等，一般会采用数字方法来进行校正，来消除这些不理想因素带来的误差。上述这些方法可以很好的解决部分问题，但是在面对电池组的电压测量环境迅速变化等情形时，不能很好的抵消电压测量过程中引入的误差，导致电压测量结果不准确。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中电池组的电压测量过程中引入误差测量的实时性较差，引入误差测量响应速度慢，导致电压测量精度和准确度不够的缺陷，提供一种电池组的电压测量系统和方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

第一方面，提供一种电池组的电压测量系统，所述电池组包括依次串联的若干待测电池，所述电压测量系统包括ADC模块和若干高压采样前端；

每个高压采样前端的一端与对应的待测电池电连接，另一端与所述ADC模块电连接；

每个高压采样前端包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第一电容和第二电容，所述第一开关的一端与所述待测电池的正极电连接，所述第二开关的一端与所述待测电池的负极电连接，所述第一开关的另一端与所述第一电容的一端电连接，所述第二开关的另一端与所述第二电容的一端电连接，所述第一开关的另一端与所述第二开关的另一端通过所述第三开关电连接；所述第一电容的另一端与所述第四开关的一端电连接；所述第二电容的另一端与所述第五开关的一端电连接；所述第四开关的另一端用于接收第一偏置电压信号；所述第五开关的另一端用于接收第二偏置电压信号；所述第一电容的另一端和所述第二电容的另一端的输出差值为电压测量信号或基准电压误差信号；

所述高压采样前端用于采集所述待测电池的正极对应的第一电压信号和负极对应的第二电压信号，并输出与所述第一电压信号和所述第二电压信号对应的电压测量信号至所述ADC模块；

所述ADC模块用于对所述电压测量信号进行转换处理并得出所述待测电池对应的电压测量值；

所述ADC模块还用于基于与所述待测电池对应的高压采样前端的基准电压误差值和所述电压测量值得出所述待测电池的实际电压值。

较佳地，当所述高压采样前端与对应的待测电池断开电连接时，所述高压采样前端还用于采集所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号并输出与所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号对应的基准电压误差信号至所述ADC模块；

所述ADC模块还用于对所述基准电压误差信号进行转换处理并得出所述高压采样前端对应的基准电压误差值。

较佳地，每个高压采样前端用于接收对应的采样时钟信号和处理时钟信号；

所述高压采样前端用于在接收到所述采样时钟信号时采集所述第一电压信号和所述第二电压信号，并在接收到所述处理时钟信号时输出与所述第一电压信号和所述第二电压信号对应的电压测量信号至所述ADC模块；

所述高压采样前端还用于在接收到所述采样时钟信号时采集所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号，并在接收到所述处理时钟信号时输出与所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号对应的基准电压误差信号至所述ADC模块。

较佳地，所述电压测量系统还包括控制模块；

所述控制模块用于基于预设时序依次向每个高压采样前端发送对应的采样时钟信号和处理时钟信号。

较佳地，所述电压测量系统还包括数字电路模块；

所述控制模块用于发送测量控制信号至所述数字电路模块；

所述数字电路模块用于基于所述测量控制信号将测试使能信号和同步测量信号设置为第一电平，并将所述测试使能信号和所述同步测量信号发送至所述ADC模块；

所述ADC模块用于将所述测试使能信号和所述同步测量信号设置为第二电平；

当所述测试使能信号和所述同步测量信号为第二电平时，且所述采样时钟信号为第一电平时，所述高压采样前端用于采集所述第一电压信号和所述第二电压信号；当所述处理时钟信号为第一电平时，所述高压采样前端用于输出所述电压测量信号至所述ADC模块；

或，当所述测试使能信号和所述同步测量信号为第二电平时，且所述采样时钟信号为第一电平时，所述高压采样前端还用于采集所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号；当所述处理时钟信号为第一电平时，所述高压采样前端还用于输出所述基准电压误差信号至所述ADC模块。

第二方面，提供一种电池组的电压测量方法，所述电压测量方法应用于上述任一所述的电池组的电压测量系统，当所述电压测量系统包括ADC模块和若干高压采样前端时，所述电压测量方法包括：

依次对每个高压采样前端执行如下操作：

发送采样时钟信号至所述高压采样前端，以控制所述高压采样前端采集与待测电池对应的第一电压信号和第二电压信号；

发送处理时钟信号至所述高压采样前端，以控制所述高压采样前端输出与所述第一电压信号和所述第二电压信号对应的电压测量信号至所述ADC模块；

获取所述ADC模块基于与所述待测电池对应的高压采样前端的基准电压误差值和所述电压测量值得出所述待测电池的实际电压值。

较佳地，当所述高压采样前端与对应的待测电池断开电连接时，所述电压测量方法包括：

依次对每个高压采样前端执行如下操作：

发送所述采样时钟信号至所述高压采样前端，以控制所述高压采样前端采集第一偏置电压信号和第二偏置电压信号；

发送所述处理时钟信号至所述高压采样前端，以控制所述高压采样前端输出与所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号对应的基准电压误差信号至所述ADC模块；

所述获取所述ADC模块基于与所述待测电池对应的高压采样前端的基准电压误差值和所述电压测量值得出所述待测电池的实际电压值的步骤具体包括：

获取所述ADC模块基于所述基准电压误差信号进行转换处理得出的所述高压采样前端对应的基准电压误差值、基于与所述待测电池对应的所述电压测量信号进行转换处理得出的所述待测电池对应的电压测量值并基于所述基准电压误差值和所述电压测量值得出的所述待测电池的实际电压值。

较佳地，所述发送采样时钟信号至所述高压采样前端，以控制所述高压采样前端采集与待测电池对应的第一电压信号和第二电压信号的步骤具体包括：

发送所述采样时钟信号至所述高压采样前端，以控制第一开关、第二开关、第四开关和第五开关闭合，以通过所述待测电池对第一电容和第二电容充电，以使得所述高压采样前端采集得到所述待测电池的正极对应的第一电压信号和负极对应的第二电压信号；

所述发送处理时钟信号至所述高压采样前端，以控制所述高压采样前端输出与所述第一电压信号和所述第二电压信号对应的电压测量信号至所述ADC模块的步骤具体包括：

发送所述处理时钟信号至所述高压采样前端，以控制第三开关闭合，以通过所述第一电容和所述第二电容放电，以使得所述高压采样前端输出与所述第一电压信号和所述第二电压信号对应的电压测量信号至所述ADC模块。

较佳地，所述发送所述采样时钟信号至所述高压采样前端，以控制所述高压采样前端采集所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号的步骤具体包括：

发送所述采样时钟信号至所述高压采样前端，以控制第一开关和第二开关断开且第三开关、第四开关和第五开关闭合，以通过所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号分别对第一电容和第二电容充电，以使得所述高压采样前端采集得到所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号；

所述发送所述处理时钟信号至所述高压采样前端，以控制所述高压采样前端输出与所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号对应的基准电压误差信号至所述ADC模块的步骤具体包括：

发送所述处理时钟信号至所述高压采样前端，以控制所述第一开关和所述第二开关、所述第四开关和所述第五开关断开且所述第三开关闭合，以通过所述第一电容和所述第二电容放电，以使得所述高压采样前端输出与所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号对应的基准电压误差信号至所述ADC模块。

较佳地，当所述电压测量系统还包括数字电路模块时，所述电压测量方法还包括：

发送测量控制信号至所述数字电路模块，以控制所述数字电路模块将测试使能信号和同步测量信号设置为第一电平，并将所述测试使能信号和所述同步测量信号发送至所述ADC模块；以通过ADC模块将测试使能信号和同步测量信号设置为第二电平。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的电池组的电压测量系统，设置了若干高压采样前端，每个高压采样前端的一端与对应的待测电池电连接，另一端与ADC模块电连接，构成了每个待测电池的单独电压测量通路；通过依次对每个待测电池的电压进行测量，得出了全部待测电池对应的电压测量值，并结合测量得到的每个高压采样前端对应的基准电压误差值，准确计算得出每个待测电池对应的实际电压值；实现了对电压测量过程中引入误差（即高压采样前端的基准电压值）的实时测量，提高了引入误差测量的响应速度，提高了电压测量的精度和准确度。

附图说明

图1为实施例1提供的电池组的电压测量系统的结构示意图；

图2为实施例1提供的电池组的电压测量系统中高压采样前端的结构示意图；

图3为实施例1提供的电池组的电压测量系统的控制时序图；

图4为实施例2提供的电池组的电压测量方法的第一流程示意图；

图5为实施例2提供的电池组的电压测量方法的第二流程示意图；

图6为实施例2提供的电池组的电压测量方法的第三流程示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例提供一种电池组的电压测量系统，电池组包括依次串联的若干待测电池，图1为本实施例提供的电池组的电压测量系统的结构示意图，如图1所示，电压测量系统包括ADC模块2和若干高压采样前端1；每个高压采样前端1的一端与对应的待测电池电连接，另一端与ADC模块2电连接；高压采样前端1用于采集待测电池的正极对应的第一电压信号和负极对应的第二电压信号，并输出与第一电压信号和第二电压信号对应的电压测量信号至ADC模块2；ADC模块2用于对电压测量信号进行转换处理并得出待测电池对应的电压测量值；ADC模块2还用于基于与待测电池对应的高压采样前端1的基准电压误差值和电压测量值得出待测电池的实际电压值。

其中，ADC模块的转换处理包括模数转换和量化存储。

如图1所示，电池组包括依次串联的若干待测电池，电池组中有n个待测电池，后一待测电池的负极即为前一待测电池的正极，即第n个待测电池的负极与第n-1个待测电池而定正极相连。每个高压采样前端构成了单独的测量通道，用于测量得出基准电压误差值和电压测量值。

其中，图中的省略号表示电池组的电压测量系统可以包括若干个高压采样前端，高压采样前端的数量与待测电池的数量相同。

图2为本实施例提供的电池组的电压测量系统中高压采样前端的结构示意图，如图2所示，每个高压采样前端1包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第一电容C1和第二电容C2；第一开关S1的另一端与第一电容C1的一端电连接，第二开关S2的另一端与第二电容C2的一端电连接，第一开关S1的另一端与第二开关S2的另一端通过第三开关S3电连接，第一电容C1的另一端与第四开关S4的一端电连接；第二电容C2的另一端与第五开关S5的一端电连接；第四开关S4的另一端用于接收第一偏置电压信号Vb₁；第五开关的另一端用于接收第二偏置电压信号Vb₂。以第n个待测电池为例，第n个待测电池的负极为Cell_n-1，正极为Cell_n，第一开关S1的一端与待测电池的正极Cell_n电连接，第二开关S2的一端与待测电池的负极Cell_n-1电连接，第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端的输出差值为电压测量信号Vn或基准电压误差信号Vn′。

第n个待测电池对应的高压采样前端用于采集第n个待测电池的正极Cell_n对应的第一电压信号Vcell_n和负极Cell_n-1对应的第二电压信号Vcell_n-1，并输出与第一电压信号和第二电压信号对应的电压测量信号V_out+-V_out-至ADC模块2；ADC模块2用于对电压测量信号V_out+-V_out-进行转换处理并得出待测电池对应的电压测量值Vn=Vcell_n-Vcell_n-1；ADC模块2还用于基于与第n个待测电池对应的高压采样前端的基准电压误差值Vn′和电压测量值Vn得出待测电池的实际电压值Vrn=Vn-Vn′。

当需要进行待测电池实际电压值的测量时，会通过测量高压采样前端的基准电压误差值和待测电池的电压测量值计算得出待测电池的实际电压值，实现了对电压测量过程中引入误差的实时测量。

在本实施例中，电池组的电压测量系统使用了较小的占用面积和功耗提升，提升了电池组的电压测量系统在复杂条件下的抗干扰能力，尤其是针对温度快速变化、电磁干扰等干扰有明显的提升，使得电池组的电压测量的采样精度得以提升。

本实施例的电池组的电压测量系统，通过基于与待测电池对应的高压采样前端的基准电压误差值和电压测量值得出待测电池的实际电压值，实现了对电压测量过程中引入误差的实时测量，提高了引入误差测量的响应速度，提高了电压测量的精度和准确度。

在一可选的实施方式中，当高压采样前端1与对应的待测电池断开电连接时，高压采样前端1还用于采集第一偏置电压信号和第二偏置电压信号并输出与第一偏置电压信号和第二偏置电压信号对应的基准电压误差信号至ADC模块2；ADC模块2还用于对基准电压误差信号进行转换处理并得出高压采样前端对应的基准电压误差值。

如图2所示，当第n个待测电池对应的高压采样前端与第n个待测电池断开电连接时，高压采样前端还用于采集第一偏置电压信号和第二偏置电压信号并输出与第一偏置电压信号和第二偏置电压信号对应的基准电压误差信号至ADC模块2；ADC模块2还用于对基准电压误差信号进行转换处理并得出高压采样前端对应的基准电压误差值Vn′。

在一可选的实施方式中，每个高压采样前端用于接收对应的采样时钟信号和处理时钟信号；高压采样前端用于在接收到采样时钟信号时采集第一电压信号和第二电压信号，并在接收到处理时钟信号时输出与第一电压信号和第二电压信号对应的电压测量信号至ADC模块；高压采样前端还用于在接收到采样时钟信号时采集第一偏置电压信号和第二偏置电压信号，并在接收到处理时钟信号时输出与第一偏置电压信号和第二偏置电压信号对应的基准电压误差信号至ADC模块。

通过依次测量每个高压采样前端对应的基准电压误差值，在全部基准电压误差值测量结束后，再依次测量每个待测电池的电压测量值，ADC模块根据对应的基准电压误差值和电压测量值计算出待测电池的实际电压值；实现了对电压测量过程中引入误差的实时测量，该实际电压值除去了测量通道自身的引入误差，即高压采样前端对应的基准电压误差值，使得待测电池的实际电压值更加精准。

在一可选的实施方式中，电压测量系统还包括控制模块；控制模块用于基于预设时序依次向每个高压采样前端发送对应的采样时钟信号和处理时钟信号。每个高压采样前端在接收到对应的采样时钟信号和处理时钟信号后，实现对应的操作。控制模块也可以称为MCU（Microcontroller Unit，微控制单元）或上位机。

预设时序可以是首先实现对n个高压采样前端的基准电压误差值进行测量，再对n个待测电池的电压测量值进行测量，最后计算得出每个待测电池的实际电压值。也可以是首先对n个待测电池的电压测量值进行测量，再对n个高压采样前端的基准电压误差值进行测量，最后计算得出每个待测电池的实际电压值。

例如，先进行高压采样前端的基准电压误差值的测量，断开高压采样前端与对应的待测电池断开电连接，控制模块基于预设时序先向第一个高压采样前端发送对应的采样时钟信号和处理时钟信号，第一个高压采样前端在接收到对应的采样时钟信号和处理时钟信号后，进行采集和处理操作，使得ADC模块得到第一个高压采样前端的基准电压误差值。控制模块再先向第二个高压采样前端发送对应的采样时钟信号和处理时钟信号，第二个高压采样前端在接收到对应的采样时钟信号和处理时钟信号后，进行采集和处理操作，使得ADC模块得到第二个高压采样前端的基准电压误差值。依次类推，控制模块再先向第n个高压采样前端发送对应的采样时钟信号和处理时钟信号，第n个高压采样前端在接收到对应的采样时钟信号和处理时钟信号后，进行采集和处理操作，使得ADC模块得到第n个高压采样前端的基准电压误差值，进而实现对全部基准电压误差值的测量。

进行待测电池的电压测量值的测量，建立高压采样前端与对应的待测电池的电连接，控制模块基于预设时序先向第一个高压采样前端发送对应的采样时钟信号和处理时钟信号，第一个高压采样前端在接收到对应的采样时钟信号和处理时钟信号后，进行采集和处理操作，使得ADC模块得到第一个待测电池的电压测量值；控制模块再向第二个高压采样前端发送对应的采样时钟信号和处理时钟信号，第二个高压采样前端在接收到对应的采样时钟信号和处理时钟信号后，进行采集和处理操作，使得ADC模块得到第二个待测电池的电压测量值；依次类推，控制模块再向第n个高压采样前端发送对应的采样时钟信号和处理时钟信号，第n个高压采样前端在接收到对应的采样时钟信号和处理时钟信号后，进行采集和处理操作，使得ADC模块得到第n个待测电池的电压测量值，进而实现对全部待测电池的电压测量值的测量；最后ADC模块根据待测电池对应的高压采样前端的基准电压误差值和电压测量值得出待测电池的实际电压值，实现了对每个待测电池的实际电压值的测量。

在一可选的实施方式中，电压测量系统还包括数字电路模块；控制模块用于发送测量控制信号至数字电路模块；数字电路模块用于基于测量控制信号将测试使能信号和同步测量信号设置为第一电平，并将测试使能信号和同步测量信号发送至ADC模块；ADC模块用于将测试使能信号和同步测量信号设置为第二电平；当测试使能信号和同步测量信号为第二电平时，且采样时钟信号为第一电平时，高压采样前端用于采集第一电压信号和第二电压信号；当处理时钟信号为第一电平时，高压采样前端用于输出电压测量信号至ADC模块。或，当测试使能信号和同步测量信号为第二电平时，且采样时钟信号为第一电平时，高压采样前端还用于采集第一偏置电压信号和第二偏置电压信号；当处理时钟信号为第一电平时，高压采样前端还用于输出基准电压误差信号至ADC模块。

其中，第一电平可以是高电平，第二电平可以是低电平，本领域的技术人员可以根据实际需要进行设定，只要保证对应的控制逻辑一致即可。

图3为本实施方式提供的电池组的电压测量系统的控制时序图，图3中的start为测试使能信号，trigger为同步测量信号，clock为时钟电路产生的测量时钟信号，当高压采样前端为六个时，待测电池也为六个，AFE1_S为第一个高压采样前端对应的采样时钟信号，AFE1_A为第一个高压采样前端对应的处理时钟信号；AFE2_S为第二个高压采样前端对应的采样时钟信号，AFE2_A为第二个高压采样前端对应的处理时钟信号，依次类推，AFE6_S为第六个高压采样前端对应的采样时钟信号，AFE6_A为第六个高压采样前端对应的处理时钟信号。本实施方式中的待测电池和高压采样前端的数量只是示例性的，本领域的技术人员可以在使用过程中依据实际情况进行设定。

下面结合图1、图2和图3对本发明的电池组的电压测量系统的工作原理进行进一步说明。

当需要进行电压测量时，控制模块会发送测量控制信号至数字电路模块，数字电路模块收到控制模块发送的测量控制信号后，将测试使能信号start置1，当测量时钟信号clock工作至第六个测量通道进行待测电池对应的电压测量值测量时，将同步测量信号trigger置1，同时将测试使能信号start和同步测量信号trigger发送至ADC模块，ADC模块将会在收到测试使能信号start和同步测量信号trigger后将测试使能信号start和同步测量信号trigger都置0，即测试使能信号start和同步测量信号trigger均为低电平时，开始对高压采样前端的基准电压误差值进行测量。

第一个高压采样前端的采样时钟信号AFE1_S为高电平时，第一开关S1和第二开关S2断开且第三开关S3、第四开关S4和第五开关S5闭合，第一个高压采样前端采集第一偏置电压信号和第二偏置电压信号；当第一个高压采样前端的处理时钟信号AFE1_A为第一电平时，第一开关S1和第二开关S2、第四开关S4和第五开关S5断开且第三开关S3闭合，第一个高压采样前端输出基准电压误差信号至ADC模块，ADC模块对基准电压误差信号进行转换处理并得出第一个高压采样前端对应的基准电压误差值；同理进行第二个高压采样前端对应的基准电压误差值的测量，待完成六个通道的基准电压误差值的测量之后，自动切换为对待测电池对应的电压测量值的测量。

此时，测试使能信号start和同步测量信号trigger均为低电平，第一个高压采样前端的采样时钟信号AFE1_S为高电平时，第一开关S1、第二开关S2、第四开关S4和第五开关S5闭合，第三开关S3断开，第一个高压采样前端采集第一电压信号和第二电压信号；当第一个高压采样前端的处理时钟信号AFE1_A为第一电平时，第一开关S1、第二开关S2、第四开关S4和第五开关S5断开，第三开关S3闭合，第一个高压采样前端输出电压测量信号至ADC模块，ADC模块对电压测量信号进行转换处理并得出第一个待测电池对应的电压测量值，同理进行第二个待测电池对应的电压测量值的测量，待完成六个通道的电压测量值的测量之后，整个测量过程结束，ADC模块根据待测电池对应的高压采样前端的基准电压误差值和电压测量值得出待测电池的实际电压值；第n个待测电池对应的高压采样前端的基准电压误差值Vn′=Vb₁-Vb₂，第n个待测电池的电压测量值Vn=Vcell_n-Vcell_n-1；则第n个待测电池的实际电压值Vrn=Vn-Vn′=(Vcell_n-Vcell_n-1)-(Vb₁-Vb₂)，从而实现了对每个待测电池的实际电压值的测量。

实施例2

本实施例提供一种电池组的电压测量方法，电压测量方法应用于实施例1中的电池组的电压测量系统，图4为本实施例提供的电池组的电压测量方法的第一流程示意图，如图4所示，当电压测量系统包括ADC模块和若干高压采样前端时，电压测量方法包括：依次对每个高压采样前端执行如下操作：

步骤101、发送采样时钟信号至高压采样前端，以控制高压采样前端采集与待测电池对应的第一电压信号和第二电压信号。

步骤102、发送处理时钟信号至高压采样前端，以控制高压采样前端输出与第一电压信号和第二电压信号对应的电压测量信号至ADC模块。

步骤103、获取ADC模块基于与待测电池对应的高压采样前端的基准电压误差值和电压测量值得出待测电池的实际电压值。

根据获取到的待测电池的实际电压值，可以进一步的判断电池组中的各个电池的相关参数。例如判断电池的使用寿命等。

本实施例的电池组的电压测量方法，通过基于与待测电池对应的高压采样前端的基准电压误差值和电压测量值得出待测电池的实际电压值，实现了对电压测量过程中引入误差的实时测量，提高了引入误差测量的响应速度，提高了电压测量的精度和准确度。

在一可选的实施方式中，图5为本实施方式提供的电池组的电压测量方法的第二流程示意图，如图5所示，电压测量方法包括还包括：依次对每个高压采样前端执行如下操作：

步骤1001、发送采样时钟信号至高压采样前端，以控制高压采样前端采集第一偏置电压信号和第二偏置电压信号。

步骤1002、发送处理时钟信号至高压采样前端，以控制高压采样前端输出与第一偏置电压信号和第二偏置电压信号对应的基准电压误差信号至ADC模块。

上述步骤103具体包括：

步骤1031、获取ADC模块基于基准电压误差信号进行转换处理得出的高压采样前端对应的基准电压误差值和基于与待测电池对应的电压测量信号进行转换处理得出的待测电池对应的电压测量值，并基于基准电压误差值和电压测量值得出的待测电池的实际电压值。

ADC模块基于基准电压误差信号进行转换处理得出的高压采样前端对应的基准电压误差值，并基于与待测电池对应的电压测量信号进行转换处理得出的待测电池对应的电压测量值，并基于基准电压误差值和电压测量值得出的待测电池的实际电压值。

在一可选的实施方式中，上述步骤101中，通过发送采样时钟信号至高压采样前端，控制第一开关、第二开关、第四开关和第五开关闭合，通过待测电池对第一电容和第二电容充电，高压采样前端采集得到待测电池的正极对应的第一电压信号和负极对应的第二电压信号。

上述步骤102中，通过发送处理时钟信号至高压采样前端，控制第三开关闭合，以通过第一电容和第二电容放电，高压采样前端输出与第一电压信号和第二电压信号对应的电压测量信号至ADC模块。

在一可选的实施方式中，上述步骤1001中，通过发送采样时钟信号至高压采样前端，控制第一开关和第二开关断开且第三开关、第四开关和第五开关闭合，以通过第一偏置电压信号和第二偏置电压信号分别对第一电容和第二电容充电，高压采样前端采集得到第一偏置电压信号和第二偏置电压信号。

上述步骤1001中，通过发送处理时钟信号至高压采样前端，控制第一开关和第二开关、第四开关和第五开关断开且第三开关闭合，以通过第一电容和第二电容放电，以使得高压采样前端输出与第一偏置电压信号和第二偏置电压信号对应的基准电压误差信号至ADC模块。

在一可选的实施方式中，图6为本实施方式提供的电池组的电压测量方法的第三流程示意图，如图6所示，当电压测量系统还包括数字电路模块时，电压测量方法还包括：

步骤1000、发送测量控制信号至数字电路模块，以控制数字电路模块将测试使能信号和同步测量信号设置为第一电平，并将测试使能信号和同步测量信号发送至ADC模块；以通过ADC模块将测试使能信号和同步测量信号设置为第二电平。

当测试使能信号和同步测量信号为第二电平时，且采样时钟信号为第一电平时，高压采样前端用于采集第一电压信号和第二电压信号；当处理时钟信号为第一电平时，高压采样前端用于输出电压测量信号至ADC模块；或，当测试使能信号和同步测量信号为第二电平时，且采样时钟信号为第一电平时，高压采样前端还用于采集第一偏置电压信号和第二偏置电压信号；当处理时钟信号为第一电平时，高压采样前端还用于输出基准电压误差信号至ADC模块。

下面结合图1、图2和图3对本发明的电池组的电压测量系统的工作原理进行进一步说明。

当需要进行电压测量时，控制模块会发送测量控制信号至数字电路模块，数字电路模块收到控制模块发送的测量控制信号后，将测试使能信号start置1，当测量时钟信号clock工作至第六个测量通道进行待测电池对应的电压测量值测量时，将同步测量信号trigger置1，同时将测试使能信号start和同步测量信号trigger发送至ADC模块，ADC模块将会在收到测试使能信号start和同步测量信号trigger后将测试使能信号start和同步测量信号trigger都置0，即测试使能信号start和同步测量信号trigger均为低电平时，开始对高压采样前端的基准电压误差值进行测量。

第一个高压采样前端的采样时钟信号AFE1_S为高电平时，第一开关S1和第二开关S2断开且第三开关S3、第四开关S4和第五开关S5闭合，第一个高压采样前端采集第一偏置电压信号和第二偏置电压信号；当第一个高压采样前端的处理时钟信号AFE1_A为第一电平时，第一开关S1和第二开关S2、第四开关S4和第五开关S5断开且第三开关S3闭合，第一个高压采样前端输出基准电压误差信号至ADC模块，ADC模块对基准电压误差信号进行转换处理并得出第一个高压采样前端对应的基准电压误差值；同理进行第二个高压采样前端对应的基准电压误差值的测量，待完成六个通道的基准电压误差值的测量之后，自动切换为对待测电池对应的电压测量值的测量。

此时，测试使能信号start和同步测量信号trigger均为低电平，第一个高压采样前端的采样时钟信号AFE1_S为高电平时，第一开关S1、第二开关S2、第四开关S4和第五开关S5闭合，第三开关S3断开，第一个高压采样前端采集第一电压信号和第二电压信号；当第一个高压采样前端的处理时钟信号AFE1_A为第一电平时，第一开关S1、第二开关S2、第四开关S4和第五开关S5断开，第三开关S3闭合，第一个高压采样前端输出电压测量信号至ADC模块，ADC模块对电压测量信号进行转换处理并得出第一个待测电池对应的电压测量值，同理进行第二个待测电池对应的电压测量值的测量，待完成六个通道的电压测量值的测量之后，整个测量过程结束，ADC模块根据待测电池对应的高压采样前端的基准电压误差值和电压测量值得出待测电池的实际电压值；第n个待测电池对应的高压采样前端的基准电压误差值Vn′=Vb₁-Vb₂，第n个待测电池的电压测量值Vn=Vcell_n-Vcell_n-1；则第n个待测电池的实际电压值Vrn=Vn-Vn′=(Vcell_n-Vcell_n-1)-(Vb₁-Vb₂)，从而实现了对每个待测电池的实际电压值的测量。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池组的电压测量系统，其特征在于，所述电池组包括依次串联的若干待测电池，所述电压测量系统包括ADC模块和若干高压采样前端；

每个高压采样前端的一端与对应的待测电池电连接，另一端与所述ADC模块电连接；

每个高压采样前端包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第一电容和第二电容，所述第一开关的一端与所述待测电池的正极电连接，所述第二开关的一端与所述待测电池的负极电连接，所述第一开关的另一端与所述第一电容的一端电连接，所述第二开关的另一端与所述第二电容的一端电连接，所述第一开关的另一端与所述第二开关的另一端通过所述第三开关电连接；所述第一电容的另一端与所述第四开关的一端电连接；所述第二电容的另一端与所述第五开关的一端电连接；所述第四开关的另一端用于接收第一偏置电压信号；所述第五开关的另一端用于接收第二偏置电压信号；所述第一电容的另一端和所述第二电容的另一端的输出差值为电压测量信号或基准电压误差信号；

所述高压采样前端用于采集所述待测电池的正极对应的第一电压信号和负极对应的第二电压信号，并输出与所述第一电压信号和所述第二电压信号对应的电压测量信号至所述ADC模块；

所述ADC模块用于对所述电压测量信号进行转换处理并得出所述待测电池对应的电压测量值；

所述ADC模块还用于基于与所述待测电池对应的高压采样前端的基准电压误差值和所述电压测量值得出所述待测电池的实际电压值。

2.根据权利要求1所述的电压测量系统，其特征在于，当所述高压采样前端与对应的待测电池断开电连接时，所述高压采样前端还用于采集所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号并输出与所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号对应的基准电压误差信号至所述ADC模块；

所述ADC模块还用于对所述基准电压误差信号进行转换处理并得出所述高压采样前端对应的基准电压误差值。

3.根据权利要求2所述的电压测量系统，其特征在于，每个高压采样前端用于接收对应的采样时钟信号和处理时钟信号；

所述高压采样前端用于在接收到所述采样时钟信号时采集所述第一电压信号和所述第二电压信号，并在接收到所述处理时钟信号时输出与所述第一电压信号和所述第二电压信号对应的电压测量信号至所述ADC模块；

所述高压采样前端还用于在接收到所述采样时钟信号时采集所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号，并在接收到所述处理时钟信号时输出与所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号对应的基准电压误差信号至所述ADC模块。

4.根据权利要求3所述的电压测量系统，其特征在于，所述电压测量系统还包括控制模块；

所述控制模块用于基于预设时序依次向每个高压采样前端发送对应的采样时钟信号和处理时钟信号。

5.根据权利要求4所述的电压测量系统，其特征在于，所述电压测量系统还包括数字电路模块；

所述控制模块用于发送测量控制信号至所述数字电路模块；

所述数字电路模块用于基于所述测量控制信号将测试使能信号和同步测量信号设置为第一电平，并将所述测试使能信号和所述同步测量信号发送至所述ADC模块；

所述ADC模块用于将所述测试使能信号和所述同步测量信号设置为第二电平；

当所述测试使能信号和所述同步测量信号为第二电平时，且所述采样时钟信号为第一电平时，所述高压采样前端用于采集所述第一电压信号和所述第二电压信号；当所述处理时钟信号为第一电平时，所述高压采样前端用于输出所述电压测量信号至所述ADC模块；

或，当所述测试使能信号和所述同步测量信号为第二电平时，且所述采样时钟信号为第一电平时，所述高压采样前端还用于采集所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号；当所述处理时钟信号为第一电平时，所述高压采样前端还用于输出所述基准电压误差信号至所述ADC模块。

6.一种电池组的电压测量方法，其特征在于，所述电压测量方法应用于如权利要求1至5中任意一项所述的电池组的电压测量系统，当所述电压测量系统包括ADC模块和若干高压采样前端时，所述电压测量方法包括：

依次对每个高压采样前端执行如下操作：

发送采样时钟信号至所述高压采样前端，以控制所述高压采样前端采集与待测电池对应的第一电压信号和第二电压信号；

发送处理时钟信号至所述高压采样前端，以控制所述高压采样前端输出与所述第一电压信号和所述第二电压信号对应的电压测量信号至所述ADC模块；

获取所述ADC模块基于与所述待测电池对应的高压采样前端的基准电压误差值和所述电压测量值得出所述待测电池的实际电压值。

7.根据权利要求6所述的电压测量方法，其特征在于，当所述高压采样前端与对应的待测电池断开电连接时，所述电压测量方法包括：

依次对每个高压采样前端执行如下操作：

发送所述采样时钟信号至所述高压采样前端，以控制所述高压采样前端采集第一偏置电压信号和第二偏置电压信号；

发送所述处理时钟信号至所述高压采样前端，以控制所述高压采样前端输出与所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号对应的基准电压误差信号至所述ADC模块；

所述获取所述ADC模块基于与所述待测电池对应的高压采样前端的基准电压误差值和所述电压测量值得出所述待测电池的实际电压值的步骤具体包括：

获取所述ADC模块基于所述基准电压误差信号进行转换处理得出的所述高压采样前端对应的基准电压误差值和基于与所述待测电池对应的所述电压测量信号进行转换处理得出的所述待测电池对应的电压测量值，并基于所述基准电压误差值和所述电压测量值得出的所述待测电池的实际电压值。

8.根据权利要求6所述的电压测量方法，其特征在于，所述发送采样时钟信号至所述高压采样前端，以控制所述高压采样前端采集与待测电池对应的第一电压信号和第二电压信号的步骤具体包括：

发送所述采样时钟信号至所述高压采样前端，以控制第一开关、第二开关、第四开关和第五开关闭合，以通过所述待测电池对第一电容和第二电容充电，以使得所述高压采样前端采集得到所述待测电池的正极对应的第一电压信号和负极对应的第二电压信号；

所述发送处理时钟信号至所述高压采样前端，以控制所述高压采样前端输出与所述第一电压信号和所述第二电压信号对应的电压测量信号至所述ADC模块的步骤具体包括：

发送所述处理时钟信号至所述高压采样前端，以控制第三开关闭合，以通过所述第一电容和所述第二电容放电，以使得所述高压采样前端输出与所述第一电压信号和所述第二电压信号对应的电压测量信号至所述ADC模块。

9.根据权利要求7所述的电压测量方法，其特征在于，所述发送所述采样时钟信号至所述高压采样前端，以控制所述高压采样前端采集所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号的步骤具体包括：

发送所述采样时钟信号至所述高压采样前端，以控制第一开关和第二开关断开且第三开关、第四开关和第五开关闭合，以通过所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号分别对第一电容和第二电容充电，以使得所述高压采样前端采集得到所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号；

所述发送所述处理时钟信号至所述高压采样前端，以控制所述高压采样前端输出与所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号对应的基准电压误差信号至所述ADC模块的步骤具体包括：

发送所述处理时钟信号至所述高压采样前端，以控制所述第一开关和所述第二开关、所述第四开关和所述第五开关断开且所述第三开关闭合，以通过所述第一电容和所述第二电容放电，以使得所述高压采样前端输出与所述第一偏置电压信号和所述第二偏置电压信号对应的基准电压误差信号至所述ADC模块。

10.根据权利要求7所述的电压测量方法，其特征在于，当所述电压测量系统还包括数字电路模块时，所述电压测量方法还包括：

发送测量控制信号至所述数字电路模块，以控制所述数字电路模块将测试使能信号和同步测量信号设置为第一电平，并将所述测试使能信号和所述同步测量信号发送至所述ADC模块；以通过ADC模块将测试使能信号和同步测量信号设置为第二电平。

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