CN204925232U - 一种锂电池组单体电压的精确检测电路 - Google Patents

一种锂电池组单体电压的精确检测电路 Download PDF

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胡杰
万颖
沈洋
徐珍宝
苏玲爱
陈亮
周占春
董艳燕
金尚忠
杨凯
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Abstract

本实用新型是一种锂电池组单体电压的精确检测电路,属于锂电池储能系统领域。整个电路由高压模拟开关、差分放大器、绝对值电路及AD采样电路组成;检测电压时,首先通过模拟开关选择相应的电池,经过差分放大器,消除共模电压,再经绝对值处理及滤波,通过AD采样即可得到单体电池的电压值。系统通过CAN通信,可以实现系统级联,为数量更多的串联锂电池组提供单体电压检测,且系统具有精度高、对电池组影响小、成本低、体积小等优点。

Description

一种锂电池组单体电压的精确检测电路
技术领域
[0001] 本发明属于锂电池储能系统领域,具体涉及一种锂电池组单体电压的精确检测电路。
背景技术
[0002] 随着能源紧缺和环境污染的压力,以电为能源的电动汽车将成为汽车的发展主流。电动汽车能量系统的核心是动力电池组,应用过程中需要把几十节甚至上百节单体锂离子电池串联起来使用以达到所需的电压。每节电池的参数在出厂时的细微差别,以及使用过程中不同的内阻、不同的环境温度等,都可能会导致电池充电与放电速率的不同。当它们串联在一起组成电池组时都需要配备相应的保护系统,以防止电池出现过充电或者过放电而发生爆炸,因此需要实时监视串联电池组中的单体电池状态。在表现电池状态的参数中,电池的端电压最能体现其工作状态,因此精确采集电池组中各个单体电池电压十分重要。
[0003] 锂电池组中单体电池电压、电池温度、总电流的实时监控是安全管理的重要基础。电池温度和总电流的检测相对比较简单,温度检测可以采用热敏电阻或者数字温度传感器检测,总电流检测可以采用霍尔电流传感器或者分流电阻检测。而电池组单体电池电压的检测,由于电池两端共模电压的存在,不能直接对电池电压进行直接采样,需要采取其他手段来检测。
发明内容
[0004] 本实用新型的目的是消除单体电压两端的共模电压以及减小检测电路对电池的影响,提供一种锂电池单体电压的精确检测系统,系统具有精度高、对电池组影响小、成本低、体积小等特点。
[0005] 为实现以上技术目的,本实用新型采用的方案是:
[0006] 一种锂电池组单体电压的精确检测电路,整体结构的特征在于:由高压模拟开关、差分放大器、绝对值电路及AD采样电路组成;检测电压时,首先通过模拟开关选择相应的电池,经过差分放大器,消除共模电压,再经绝对值处理及滤波,通过AD采样即可得到单体电池的电压值。
[0007] 本实用新型的有益效果是:
[0008] (I)通过CAN通信,可以实现系统级联,为数量更多的串联锂电池组提供单体电压检测。
[0009] (2)该系统精度高、对电池组影响小、成本低、体积小,可用于大容量储能电池组、动力锂电池组等。
附图说明
[0010] 图1为本实用新型的原理示意图。
[0011] 图2为本实用新型的模拟开关电路;
[0012] 图3为本实用新型的差分放大电路。
[0013] 图4为本实用新型的检测流程图。
具体实施方式
[0014] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
[0015] 图1是以15串电池单电压检测电路为例的检测原理框图,检测部分由3部分组成:电池通道选择开关、差分放大及绝对值电路、单片机AD采样。检测电压时,首先通过模拟开关选择相应的电池,经过差分放大器,消除共模电压,再经绝对值处理及滤波,通过AD采样,即可得到单体电池的电压值。
[0016] 图2为以15串电池单电压检测电路为例的模拟开关电路,本电路主要由8通道模拟转换开关⑶4051和电压跟随器CH3130等元件构成,通过模拟转换开关的禁止端“ INH ”输入信号来控制电压跟随器CH3130的选通,从而对多路模拟调制信号进行解调。⑶4051导通电阻小,CD4051在常温下的导通电阻为几百欧姆,供电电压范围较宽,控制简单,适合作为量程转换模块中选择放大反馈回路的开关。但是,多路模拟开关也有其不利的地方。其导通电阻不恒定,随电源电压的增大而减小;控制信号的电平也随电源电压的增大而增大,在使用时需添加必要的外围电路,保证其正常工作。⑶4051芯片0-7脚分别通过电容C0-C7接地,且分别接CH3130对信号进行解调。
[0017] 图3为以15串电池单电压检测电路为例的差分放大电路,本电路主要由FXlOl等原件构成,其中Al、A2均为FX101,共模输入电压可达到100V。Al的I脚接电容与6脚相连,同时I脚通过两个电容,一个电阻与A2的2脚接通,4脚接-15V,7脚接+15V,3脚接电阻接地。A2的3脚接电阻接地,2脚接一个并联的电阻与电容电路与6脚相连。图3中所示的out端口与MSP430F149单片机的AD输入通道口相连,Vi+及V1-端口分别与模拟开关模块中的BO〜B7端口中的一个相连(要保证Vi+端的输入电压要比V1-端的输入电压尚)O
[0018] 系统采用TI公司的MSP430F149型超低功耗单片机,该单片机片内集成了 12位AD转换和参考电压。但是为了提高精度,采用外置REF3033参考电压源。为保证系统的稳定性和可靠性,电源采用三输出(+15V,-15V,5V)隔离电源模块,+15V和-15V经过L7812和L7912稳压电源芯片供给运算放大器,这样可以极大降低模拟电源的噪声,提高电压检测的精度。SV电源供给系统中其他模块,单片机的工作电压为3.3V,由稳压电源芯片提供。为了方便用户观测数据,本系统提供了 RS232串口,可以与上位机相连。同时系统还具备CAN总线功能,可以实现系统级联。软件采用C语言编程,电压每秒检测一次,每次检测采样16次,采样频率为lOOkpbs,采用定时器触发。检测流程图如图4所示。该系统精度高、对电池组影响小、成本低、体积小,可用于大容量储能电池组、动力锂电池组等。

Claims (3)

1.一种锂电池组单体电压的精确检测电路,整体结构的特征在于:由高压模拟开关、差分放大器、绝对值电路及AD采样电路组成;检测电压时,首先通过模拟开关选择相应的电池,经过差分放大器,消除共模电压,再经绝对值处理及滤波,通过AD采样即可得到单体电池的电压值。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池组单体电压的精确检测电路,其特征在于:所述的高压模拟开关采用⑶4051。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池组单体电压的精确检测电路,其特征在于:所述的差分放大器采用FXlOl。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105866694A (zh) * 2016-04-12 2016-08-17 洛阳鑫光锂电科技有限公司 一种动力锂电池串电压检测仪
CN108872697A (zh) * 2018-04-24 2018-11-23 山东大学 用于动力电池单体的高抗扰电压采集电路及其方法

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