CN201886063U - 电池管理系统及其控制器中单体电池电压采样电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池管理系统及其控制器中单体电池电压采样电路，都对内部模数采样芯片在输出连接上设置有通讯隔离模块，在电源端电连接独立的DC-DC隔离直流电源；进一步分开电池的电池均衡器接口和单体电池电压采样接口。这种电池管理系统及其控制器中单体电池电压采样电路，能有效隔离电池或均衡电流对控制电路的影响，充分保障电池管理系统正常稳定高效运行。

Description

电池管理系统及其控制器中单体电池电压采样电路

技术领域

本实用新型涉及电池和电池管理，具体涉及一种电池管理系统及其控制器中的单体电池电压采样电路。

背景技术

电池管理系统是动力电池应用及新能源汽车产业发展的关键。在电动汽车、电动自行车和电动摩托车中，电池管理系统负责采集电池组中单体电池 (电压、电流和温度)的数据，估计电池组的工作状态、均衡电池组间单体电池的电量、实施热管理、电池系统故障诊断和报警等，并与车上其他零部件或系统进行数据通信。而现有电池管理系统中：㈠(从)控制器和电池均衡器会集成后采用统一接口与电池模块连接，当电池均衡器工作时，电池管理(从)控制器测得的单体电池电压数据就会受到均衡电流的干扰，可能发出错误的电池电压信息；另一方面，㈡单体电池电压采样时，(从)控制器的微处理器往往直接与电池相连，直接受电池影响、从而给内部控制带来不稳定因素。上述㈠和㈡虽然是偏向主从控制器结构的电池管理系统进行描述，但电池管理系统不限制于主从控制器结构。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是，如何提供一种电池管理系统及其控制器中单体电池电压采样电路，能有效隔离电池或均衡电流对控制电路的影响，充分保障电池管理系统正常稳定高效运行。

本实用新型的第一个技术问题这样解决：构建一种单体电池电压采样电路，输出连接微处理器，包括模数AD采样芯片及其输入端的同一时间仅选一路的选通开关，所述输出连接上设置有通讯隔离模块，所述模数采样芯片电源端电连接与控制器其他电路电源分开的DC-DC隔离直流电源，避免AD采样对控制电路的影响。

按照本实用新型提供的采样电路，采样电路和单体电池间的连接接口与电池均衡器和单体电池间的连接接口分开，避免均衡电流对采样的干扰。

按照本实用新型提供的采样电路，所述通讯隔离模块包括但不限制于是光感或磁感隔离器件。

按照本实用新型提供的采样电路，所述选通开关包括但不限制于以下二种形式：

㈠控制端连接所述微处理器的输入/出口（或连接由所述微处理器控制的多选一开关），如：三个或四个输入/出口分别对应三个或四个单体电池（三选一或四选一开关分别对应三个或四个单体电池）；

㈡一个以上控制端连接所述微处理器的与单体电池数目一致的电子开关。

按照本实用新型提供的采样电路，所述单体电池电压采样电路设置在电池管理系统中控制器内，所述微处理器是电池管理系统中控制器内的核心部件，本实用新型适用的电池管理系统中控制器的结构包括但不限制于主从结构，该结构中每个控制器包括一微处理器，单体电池电压采样电路仅设置在从控制器内。

本实用新型的另一个技术问题这样解决：构建一种电池管理系统，包括控制器和一个以上单体电池，所述控制器内置电连接所述单体电池的解决上述第一个技术问题对应的单体电池电压采样电路。

按照本实用新型提供的电池管理系统，还包括与所述控制器和单体电池电连接的电池均衡器，所述电池均衡器与所述控制器通过各自不同接口与所述单体电池连接，而控制器与单体电池的连接接口中包括单体电池电压采样电路与单体电池的连接，从而避免均衡电流对采样的干扰。

按照本实用新型提供的电池管理系统，所述电池均衡器包括与N+1个依次串联的所述单体电池连接配合的N个依次串联电容以及用于切换N个所述电容与前N个或后N个所述单体电池一一依次并联的控制开关，N是大于1的任一自然数。

本实用新型提供的电池管理系统及其控制器中单体电池电压采样电路，隔离了直接电连接电池的AD采样部分电路，同时将电池均衡器和控制器(包括电压采样电路)与电池的统一接口分成二个互不干扰的接口，能有效隔离电池或均衡电流对控制电路的影响，充分保障电池管理系统正常稳定高效运行。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本实用新型进行详细说明：

图1是本实用新型具体实施例的三单体电池电压采样电路示意图；

图2是本实用新型具体实施例的电池管理系统电路框图；

图3是本实用新型具体实施例的电池均衡器电路示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型具体实施例电池管理系统控制器中的三单体电池电压采样电路，对三个单体电池进行电压采样，电池管理系统中控制器内的微处理器通过控制其连接的采样开关K1、K2、K3的轮流导通，使专用的AD采样芯片依次对三个单体电池的电压进行采集，同时①AD芯片通过隔离DC-DC电源供电，②与微处理器之间的通讯通过光电耦合器件进行隔离，如此实现了电池组与控制电路的隔离，有效提高了系统安全性。另一方面，③采样电路和单体电池间的连接接口A与电池管理系统中电池均衡器和单体电池间的连接接口B分开，避免均衡电流对采样的干扰。所述连接接口A、B分开包括但不限制于采用VH3.96系列接插件。

如图2所示，本实用新型具体实施例电池管理系统采用双CAN总线的主从控制器结构，包括外部CAN总线1、内部CAN总线2、一个主控制器以及多个从控制器和电池均衡器，从控制器和电池均衡器与其对应的由一个以上单体电池组成的电池模块的连接接口独立分开、分别对应图中的实线粗箭头和空心箭头。而本实用新型具体实施例单体电池电压采样电路设置在从控制器内。

如图3所示，本实用新型具体实施例电池管理系统中电池均衡器对四个串联电池配置三个均衡电容，其控制开关是一个四刀双掷开关，其固定端与所述电容电连接，选择端与所述电池电连接，其中电阻Ron仅表示电池均衡器中存在的电池、开关、电容的等效电阻，并非实际串入电阻。其工作原理是：每个均衡电容被用来转移串联充电电池中相连两电池之间的电荷，随着开关不停的前后导通，这些电容将任意个数串联的电池阵列均衡到同一电压，并且这种均衡方式不受电池串是否在充电的状态的影响，只要存在电压差，打开均衡控制电路，则电压均衡过程就会开始，趋向于最终所有电池达到电压平衡，假设电池电压 

>

>

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，那么当双掷开关连到上面的时候， 

将电荷转到

上，

将电荷转到

上，

将电荷转到上；当双掷开关连到下面的时候，

将电荷转到

上，

将电荷转到

上，

将电荷转到

上，就这样，双掷开关以一定的频率上下连接，电荷也不断地被从高电压的电池转到低电压的电池中，最后达到所有电池电压基本相同的状态，并且只要开关不停的切换，电荷的转移就会消除电池之间的压差。在实际系统中则使用上下互补导通的超低导通阻抗场效应MOS功率管来等效代替双掷开关，使得等效开关开通时的电阻减少，进而减少能耗。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种单体电池电压采样电路，输出连接微处理器，包括模数采样芯片及其输入端的同一时间仅选一路的选通开关，其特征在于，所述输出连接上设置有通讯隔离模块，所述模数采样芯片电源端电连接DC-DC隔离直流电源。

2.根据权利要求1所述采样电路，其特征在于，该采样电路和所述单体电池间的连接接口与连接所述单体电池的电池均衡器和单体电池间的连接接口分开。

3.根据权利要求1所述采样电路，其特征在于，所述通讯隔离模块是光感或磁感隔离器件。

4.根据权利要求1所述采样电路，其特征在于，所述选通开关是控制端连接所述微处理器的多选一开关。

5.根据权利要求1所述采样电路，其特征在于，所述选通开关是一个以上控制端连接所述微处理器的电子开关。

6.一种电池管理系统，包括控制器和一个以上单体电池，其特征在于，所述控制器内置电连接所述单体电池的权利要求1-5任一项所述单体电池电压采样电路。

7.根据权利要求6所述电池管理系统，其特征在于，还包括与所述控制器和单体电池电连接的电池均衡器，所述电池均衡器与所述控制器通过各自不同接口与所述单体电池连接。

8.根据权利要求7所述电池管理系统，其特征在于，所述电池均衡器包括与N+1个依次串联的所述单体电池连接配合的N个依次串联电容以及用于切换N个所述电容与前N个或后N个所述单体电池一一依次并联的控制开关，N是大于1的任一自然数。

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