CN203688636U - 用于检测串联电池组的电池单体电压的系统 - Google Patents

用于检测串联电池组的电池单体电压的系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种用于检测串联电池组的电池单体电压的系统,包括串联的多通道开关组、差动放大器电路以及集成模数转换器且用于进行电压采集的微控制单元;其中,所述串联电池组包括多个串联的电池单体,所述多通道开关组包括串联在电池单体的正极与差动放大器电路的正极输入端之间或串联在电池单体的负极与差动放大器电路的负极输入端之间的多个开关。本实用新型提供的系统的有益效果在于:可以通过差动放大器电路控制待测电压的范围;可以通过多通道开关组选择待测电池单体,多通道开关组所包括的开关数量少于光耦继电器电路的方案需要的开关数量;操作简单、成本低。

Description

用于检测串联电池组的电池单体电压的系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电动汽车或大功率储能电站的电池管理系统,尤其涉及用于检测串联电池组的电池单体电压的系统。
背景技术
[0002] 电动汽车或大功率储能电站的电池组由大量电池单体串联组成,考虑到电池单体(特别是锂离子电池单体)的充放电特性,需要使用单独的电池管理系统对电池组进行有效的管理和保护,以便保证电池组的使用安全和寿命。
[0003] 电池单体电压是表征电池组中电池单体状态的最重要参数,在充电和放电过程中,将电池单体电压控制在一个合理的范围内,可以保证电池单体不被过充电和过放电,是保证电池组使用安全和寿命的重要手段。
[0004] 目前,主要通过使用集成电路(IC)或光耦继电器电路的电池单体电压检测系统来检测串联电池组的电池单体电压。使用集成电路的方案电路集成度较高、性能稳定,但集成电路内部增益固定、电压采集范围不能更改,不仅待测电池单体的最大数量无法改变,而且所使用的集成电路成本较高;使用光耦继电器电路的方案使用了较多的分立元件、通断控制逻辑复杂、可靠性不高,而且所使用的光耦继电器成本较高。
实用新型内容
[0005] 本实用新型要解决现有用于检测串联电池组的电池单体电压的系统不能够同时满足通断控制逻辑简单、电压检测范围可变、成本低要求的技术问题。
[0006] 为了解决上述技术问题,本实用新型提供了一种用于检测串联电池组的电池单体电压的系统,包括串联的多通道开关组、差动放大器电路以及集成模数转换器且用于进行电压采集的微控制单元(ECU);
[0007] 其中,所述串联电池组包括多个串联的电池单体,所述多通道开关组包括串联在电池单体的正极与差动放大器电路的正极输入端之间或串联在电池单体的负极与差动放大器电路的负极输入端之间的多个开关。
[0008] 优选地,所述多通道开关组包括第一开关组、第二开关组和第三开关组;
[0009] 其中,第一开关组包括第一开关,第二开关组包括第二开关,第三开关组包括第三开关和第四开关,按照电池单体串联的顺序,位序为奇数的电池单体的正极、第二开关、第三开关以及差动放大器电路的正极输入端相串联,位序为奇数的电池单体的负极、第一开关、第四开关以及差动放大器电路的负极输入端相串联。
[0010] 优选地,所述第三开关组包括两个或两个以上并联的第三开关和两个或两个以上并联的第四开关。
[0011] 优选地,所述的第一开关、第二开关、第三开关和第四开关均为模拟开关。
[0012] 本实用新型提供的系统的有益效果在于:可以通过差动放大器电路控制待测电压的范围;可以通过多通道开关组选择待测电池单体,多通道开关组所包括的开关数量少于使用光耦继电器的方案需要的开关数量;操作简单、成本低。
附图说明
[0013] 图1是本实用新型的用于检测串联电池组的电池单体电压的系统的示意图。具体实施方式
[0014] 下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
[0015] 图1是本实用新型的用于检测串联电池组的电池单体电压的系统的示意图。如图1所示,串联电池组可以包括多个串联的电池单体Cl至C12,按照电池单体串联的顺序,位序为奇数的电池单体为Cl、C3、…、C11,位序为偶数的电池单体为C2、C4、…、C12。图1所示的系统可以包括串联的多通道开关组4、差动放大器电路6以及集成模数转换器且用于进行电压采集的微控制单元5,差动放大器电路6的输出端连接到微控制单元5。
[0016] 其中,多通道开关组4包括串联在电池单体的正极与差动放大器电路6的正极输入端之间或串联在电池单体的负极与差动放大器电路6的负极输入端之间多个开关。可以通过设置不同的差动放大器电路来配置电池单体电压的输入范围。由于不同的差动放大器电路配置对应不同的电池单体电压范围,所以能够使系统适应更多型号的电池单体。同时,差动放大器电路能够将电池单体的差动电压信号转换成数模转换器可接受范围内的电压信号。微控制单元中集成了模数转换器以及采样控制和采样处理程序,使微控制单元能够进行模数转换和数据处理,从而能够实现电池单体电压检测功能。
[0017] 优选地,多通道开关组4包括第一开关组1、第二开关组2和第三开关组3 ;
[0018] 其中,第一开关组包括第一开关Kll至K17,第二开关组包括第二开关K21至K26,第三开关组包括第三开关K33、K34和第四开关Κ31、Κ32,按照电池单体串联的顺序,位序为奇数的电池单体(即:电池单体C1、C3、…、Cll)的正极、第二开关、第三开关以及差动放大器电路的正极输入端相串联,位序为奇数的电池单体的负极、第一开关、第四开关以及差动放大器电路的负极输入端相串联。
[0019] 通过上述方案,串联电池的单体电压信号可以连通至差动放大器电路的输入端,差动放大器电路将电池单体电压的差动电压信号转换成模数转换器输入范围内的电压信号,供微控制单元进行模数转换和数据处理,以便完成单体电压采集功能。
[0020] 根据优选方案,所述第三开关组可以包括两个以上并联的第三开关和两个以上并联的第四开关。
[0021] 下面以电池单体Cl、C2的电压检测为例对上述系统的使用进行说明,这里使用的开关为模拟开关。
[0022] 当对电池单体Cl进行电压检测时,模拟开关Kll和K21导通,同时K33和K31导通,将电池单体Cl的正极信号导通至差动放大器电路的正极输入端,电池单体Cl负极的电压信号导通至差动放大器电路负极输入端,从而完成电池单体Cl电压检测的开关控制动作;差动放大器电路的输出端将输出的信号传输到微控制单元,微控制单元检测到的电压即为电池单体Cl的电压;
[0023] 当对电池单体C2进行电压检测时,模拟开关K21和K12导通,同时K32和K34导通,将电池单体C2的正极 信号导通至差动放大器电路的正极输入端,电池单体C2负极的电压信号导通至差动放大器电路负极输入端,从而完成电池单体C2电压检测的开关控制动作;差动放大器电路的输出端将输出的信号传输到微控制单元,微控制单元检测到的电压即为电池单体C2的电压。
[0024] 其余电池单体的电压检测过程与Cl和C2的电压检测过程类似。
[0025] 上述系统可以通过差动放大器电路控制待测电压的范围;可以通过多通道开关组选择待测电池单体,多通道开关组所包括的开关数量少于使用光耦继电器的方案需要的开关数量;操作简单、成本低。
[0026] 显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。

Claims (4)

1.一种用于检测串联电池组的电池单体电压的系统,其特征在于,包括串联的多通道开关组、差动放大器电路以及集成模数转换器且用于进行电压采集的微控制单元; 其中,所述串联电池组包括多个串联的电池单体,所述多通道开关组包括串联在电池单体的正极与差动放大器电路的正极输入端之间或串联在电池单体的负极与差动放大器电路的负极输入端之间的多个开关。
2.根据权利要求1所述的用于检测串联电池组的电池单体电压的系统,其特征在于,所述多通道开关组包括第一开关组、第二开关组和第三开关组; 其中,第一开关组包括第一开关,第二开关组包括第二开关,第三开关组包括第三开关和第四开关,按照电池单体串联的顺序,位序为奇数的电池单体的正极、第二开关、第三开关以及差动放大器电路的正极输入端相串联,位序为奇数的电池单体的负极、第一开关、第四开关以及差动放大器电路的负极输入端相串联。
3.根据权利要求2所述的用于检测串联电池组的电池单体电压的系统,其特征在于,所述第三开关组包括两个或两个以上并联的第三开关和两个或两个以上并联的第四开关。
4.根据权利要求2所述的用于检测串联电池组的电池单体电压的系统,其特征在于,所述的第一开关、第二开关、第三开关和第四开关均为模拟开关。
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