CN214626396U - 串联锂电池系统的电池电压检测电路及通信装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种串联锂电池系统的电池电压检测电路，包括：多路复用模块，连接至串联的N个单体电池，以便通过多路复用模块接收N个单体电池中的每个单体电池的电池电压信号；参考电压生成单元，生成变化的参考电压值；比较器，接收多路复用模块所输出的电池电压信号以及接收参考电压生成单元生成的变化的参考电压值，分别比较同一个参考电压和至少两次多路复用模块所输出的电池电压信号，得到至少两个比较结果；第一滤波器，接收比较器输出的至少两个比较结果，将叠加后的信号作为输出；第二滤波器，接收第一滤波器的输出的每个单体电池的电池电压，将修正后的每个单体电池的电池电压作为最终电池电压。还提供一种串联锂电池系统的通信装置。

Description

串联锂电池系统的电池电压检测电路及通信装置

技术领域

本公开涉及一种串联锂电池系统的电池电压检测电路及通信装置。

背景技术

锂电池对充放电要求很高，当过充、过放、过电流及短路等情况发生时，锂电池内部压力与热量大量增加，容易产生火花、燃烧甚至爆炸，因此，对锂电池电池组进行过充、过放电保护是必要的。

在锂电池电压较低的预充电阶段，需要施以较小的充电电流以保护电池。由于各个单体电池不一致性，要求在充电时采取必要均衡措施以确保其安全性和稳定性。

目前常用的锂电池组均衡检测方法是比较各个单体电池的电压，如果当前单体电池的电压和任何一个单体电池的电压差超过阈值，并且所有单体电池的电压超过均衡起始电压，那么需要对当前电池做均衡。

在本领域中，如何测量单体电池电压是准确检测是否需要做电池均衡的关键。

实用新型内容

为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种检测电路、通信装置、电池均衡控制系统。

根据本公开的一个方面，一种串联锂电池系统的电池电压检测电路，所述串联锂电池系统包括串联的N个单体电池，其中N≥1，包括：

多路复用模块，所述多路复用模块连接至串联的所述N个单体电池，以便通过所述多路复用模块接收所述N个单体电池中的每个单体电池的电池电压信号，并且每次选择所述N个单体电池中的一个单体电池的电池电压信号进行输出；

参考电压生成单元，所述参考电压生成单元用于生成变化的参考电压值；以及

比较器，所述比较器用于接收所述多路复用模块所输出的电池电压信号，以及接收变化的参考电压值，并且根据变化的参考电压值多次比较所接收的电池电压信号及参考电压值，来输出所述一个单体电池的测量电压，

所述参考电压值在最低均衡起始电压至最高电池电压之间的预设范围内进行变化，并且在所述比较器进行比较过程中，对于测量每一个单体电池的电池电压过程中的每一次比较，所述参考电压值均进行变化，所述比较器对所接收的电池电压信号及每次变化的参考电压值进行比较，来输出每个单体电池的电池电压的测量电压。

根据本公开的至少一个实施方式，所述参考电压值在预设范围内的变化为：所述参考电压值在预设范围内逐渐升高，或者所述参考电压值在预设范围内逐渐降低。

根据本公开的至少一个实施方式，在预设范围内预设N-2个参考电压点，其中，N-2为自然数；所述参考电压值从最高电压、N-2个参考电压点至均衡起始电压依次降低变化；或者所述参考电压值从均衡起始电压、N-2个参考电压值至最高电压依次升高变化。

根据本公开的至少一个实施方式，当所述参考电压值为所述最高电压、N-2个参考电压点以及均衡起始电压中的一个时，将当前参考电压值所对应的标识位设置为第一预设值；当多路复用模块所输出的电池电压信号小于当前参考电压值时，将当前参考电压值所对应的标识位设置为第二预设值。

根据本公开的至少一个实施方式，当所述多路复用模块所输出的电池电压信号大于或等于当前参考电压值时，将第一预设值作为当前参考电压值所对应的标识位。

根据本公开的至少一个实施方式，根据所述标识位为第一预设值的位置获得每一个单体电池的电压值。

根据本公开的至少一个实施方式，所述参考电压值由M比特表示，在所述参考电压值进行变化时，M比特中的最高比特设置为1而其余比特设置为0从而得到第一参考电压值，将所述第一参考电压值与所接收的电池电压信号进行比较，如果所述电池电压信号小于第一参考电压值，则所述比较器的输出为0并且将所述最高比特设置为0，如果所述电池电压信号大于第一参考电压值，则所述比较器的输出为1 并且将所述最高比特保持不变。

根据本公开的至少一个实施方式，如果所述电池电压信号小于第一参考电压值，所述比较器的输出为0并且将所述最高比特设置为0 的情况下，继续将最高比特的下一比特设置为0而其余比特设置为0 从而得到第二参考电压值，将所述第二参考电压值与所接收的电池电压信号进行比较，如果所述电池电压信号小于第二参考电压值，则所述比较器的输出为0并且将所述最高比特的下一比特设置为0，如果所述电池电压信号大于第二参考电压值，则所述比较器的输出为1并且将所述最高比特的下一比特保持不变，并且在所述电池电压信号小于第二参考电压值的情况下，继续对其他比特进行相同的操作。

根据本公开的至少一个实施方式，所述参考电压值由M比特表示，在所述参考电压值进行变化时，M比特中的最低比特设置为1而其余比特设置为0从而得到第一参考电压值，将所述第一参考电压值与所接收的电池电压信号进行比较，如果所述电池电压信号小于第一参考电压值，则所述比较器的输出为0并且将所述最低比特设置为0，如果所述电池电压信号大于第一参考电压值，则所述比较器的输出为1 并且将所述最低比特保持不变。

根据本公开的至少一个实施方式，如果所述电池电压信号小于第一参考电压值，所述比较器的输出为0并且将所述最低比特设置为0 的情况下，继续将最低比特的上一比特设置为0而其余比特设置为0 从而得到第二参考电压值，将所述第二参考电压值与所接收的电池电压信号进行比较，如果所述电池电压信号小于第二参考电压值，则所述比较器的输出为0并且将所述最低比特的上一比特设置为0，如果所述电池电压信号大于第二参考电压值，则所述比较器的输出为1并且将所述最低比特的上一比特保持不变，并且在所述电池电压信号小于第二参考电压值的情况下，继续对其他比特进行相同的操作。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括第一滤波器，其中，对于同一个参考电压值，至少采集两次多路复用模块所输出的电池电压信号，并且所述比较器分别比较该同一个参考电压和至少两次多路复用模块所输出的电池电压信号，得到至少两个比较结果，将至少两个比较结果输入至第一滤波器，将所述第一滤波器将至少两个比较结果乘以相应的权重来进行叠加，将叠加后的信号作为输出。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一滤波器为FIR滤波器，并且对于同一个参考电压值，采集四次多路复用模块所输出的电池电压信号，所述该同一个参考电压和四次多路复用模块所输出的电池电压信号，得到四个比较结果，所述FIR滤波器将将四个比较结果乘以相应的权重然后进行叠加，将叠加后的信号作为输出。

根据本公开的至少一个实施方式，在所述第一滤波器的输出处于不可靠范围内时，则将所述第一滤波器的输出作为不可靠测量结果。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括第二滤波器，所述第二滤波器接收所述第一滤波器的输出的每个单体电池的电池电压，并且修正每个单体电池的电池电压，将修正后的每个单体电池的电池电压作为每个单体电池的最终电池电压。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括第二滤波器，所述第二滤波器接收所述第一滤波器的输出的每个单体电池的电池电压，并且修正每个单体电池的电池电压，将修正后的每个单体电池的电池电压作为每个单体电池的最终电池电压。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第二滤波器为卡尔曼滤波器。

根据本公开的至少一个实施方式，测量每个单体电池的电池电压信号时，对每个单体电池测量多次以得到多个电池电压信号，将该多个电池电压信号的平均值作为卡尔曼滤波器的初始状态值。

根据本公开的至少一个实施方式，当获得所有的单体电池的电池电压后，通过比较各个单体电池的电池电压，获得串联锂电池系统中的单体电池的系统最低电压值。

根据本公开的至少一个实施方式，当系统最低电压值高于电池均衡起始电压时，判断串联锂电池系统中的某个单体电池的电压值与系统最低电压值之间的差值是否大于均衡阈值电压，如果该差值大于均衡阈值电压，则对该单体电池做均衡处理。

根据本公开的另一方面，一种锂电池系统的通信装置，包括：两个以上的如上任一项所述的电池电压检测电路，

所述锂电池系统包括多个串联的单体电池，每个电池电压检测电路对多个串联的单体电池中的N个单体电池进行检测，并且基于每个电池电压检测电路所输出的测量电压来得到N个单体电池中的单体电池的最低电压值，将每个电池电压检测电路得到的单体电池的最低电压值在各个电池电压检测电路中进行相互传输且进行判断，以得到锂电池系统的系统单体电池的最低电压值。

根据本公开的又一方面，一种串联锂电池系统的电池电压检测电路的检测方法，所述串联锂电池系统包括串联的N个单体电池，其中 N≥1，包括：

多路复用模块连接至串联的所述N个单体电池，以便通过所述多路复用模块接收所述N个单体电池中的每个单体电池的电池电压信号，并且每次选择所述N个单体电池中的一个单体电池的电池电压信号进行输出；以及

比较器接收所述多路复用模块所输出的电池电压信号，以及接收变化的参考电压值，并且根据变化的参考电压值多次比较所接收的电池电压信号及参考电压值，来输出所述一个单体电池的测量电压，

所述参考电压值在最低均衡起始电压至最高电池电压之间的预设范围内进行变化，并且在所述比较器进行比较过程中，对于测量每一个单体电池的电池电压过程中的每一次比较，所述参考电压值均进行变化，所述比较器对所接收的电池电压信号及每次变化的参考电压值进行比较，来输出每个单体电池的电池电压的测量电压。

根据本公开的至少一个实施方式，所述参考电压值在预设范围内的变化为：所述参考电压值在预设范围内逐渐升高，或者所述参考电压值在预设范围内逐渐降低。

根据本公开的至少一个实施方式，在预设范围内预设N-2个参考电压点，其中，N-2为自然数；所述参考电压值从最高电压、N-2个参考电压点至均衡起始电压依次降低变化；或者所述参考电压值从均衡起始电压、N-2个参考电压值至最高电压依次升高变化。

根据本公开的至少一个实施方式，当所述参考电压值为所述最高电压、N-2个参考电压点以及均衡起始电压中的一个时，将当前参考电压值所对应的标识位设置为第一预设值；当多路复用模块所输出的电池电压信号小于当前参考电压值时，将当前参考电压值所对应的标识位设置为第二预设值。

根据本公开的至少一个实施方式，当所述多路复用模块所输出的电池电压信号大于或等于当前参考电压值时，将第一预设值作为当前参考电压值所对应的标识位。

根据本公开的至少一个实施方式，根据所述标识位为第一预设值的位置获得每一个单体电池的电压值。

根据本公开的至少一个实施方式，所述参考电压值由M比特表示，在所述参考电压值进行变化时，M比特中的最高比特设置为1而其余比特设置为0从而得到第一参考电压值，将所述第一参考电压值与所接收的电池电压信号进行比较，如果所述电池电压信号小于第一参考电压值，则所述比较器的输出为0并且将所述最高比特设置为0，如果所述电池电压信号大于第一参考电压值，则所述比较器的输出为1 并且将所述最高比特保持不变。

根据本公开的至少一个实施方式，如果所述电池电压信号小于第一参考电压值，所述比较器的输出为0并且将所述最高比特设置为0 的情况下，继续将最高比特的下一比特设置为0而其余比特设置为0 从而得到第二参考电压值，将所述第二参考电压值与所接收的电池电压信号进行比较，如果所述电池电压信号小于第二参考电压值，则所述比较器的输出为0并且将所述最高比特的下一比特设置为0，如果所述电池电压信号大于第二参考电压值，则所述比较器的输出为1并且将所述最高比特的下一比特保持不变，并且在所述电池电压信号小于第二参考电压值的情况下，继续对其他比特进行相同的操作。

根据本公开的至少一个实施方式，所述参考电压值由M比特表示，在所述参考电压值进行变化时，M比特中的最低比特设置为1而其余比特设置为0从而得到第一参考电压值，将所述第一参考电压值与所接收的电池电压信号进行比较，如果所述电池电压信号小于第一参考电压值，则所述比较器的输出为0并且将所述最低比特设置为0，如果所述电池电压信号大于第一参考电压值，则所述比较器的输出为1 并且将所述最低比特保持不变。

根据本公开的至少一个实施方式，如果所述电池电压信号小于第一参考电压值，所述比较器的输出为0并且将所述最低比特设置为0 的情况下，继续将最低比特的上一比特设置为0而其余比特设置为0 从而得到第二参考电压值，将所述第二参考电压值与所接收的电池电压信号进行比较，如果所述电池电压信号小于第二参考电压值，则所述比较器的输出为0并且将所述最低比特的上一比特设置为0，如果所述电池电压信号大于第二参考电压值，则所述比较器的输出为1并且将所述最低比特的上一比特保持不变，并且在所述电池电压信号小于第二参考电压值的情况下，继续对其他比特进行相同的操作。

根据本公开的至少一个实施方式，对于同一个参考电压值，至少采集两次多路复用模块所输出的电池电压信号，并且所述比较器分别比较该同一个参考电压和至少两次多路复用模块所输出的电池电压信号，得到至少两个比较结果，将至少两个比较结果输入至第一滤波器，将所述第一滤波器将至少两个比较结果乘以相应的权重来进行叠加，将叠加后的信号作为输出。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一滤波器为FIR滤波器，并且对于同一个参考电压值，采集四次多路复用模块所输出的电池电压信号，所述该同一个参考电压和四次多路复用模块所输出的电池电压信号，得到四个比较结果，所述FIR滤波器将将四个比较结果乘以相应的权重然后进行叠加，将叠加后的信号作为输出。

根据本公开的至少一个实施方式，在所述第一滤波器的输出处于不可靠范围内时，则将所述第一滤波器的输出作为不可靠测量结果。

根据本公开的至少一个实施方式，第二滤波器接收所述第一滤波器的输出的每个单体电池的电池电压，并且修正每个单体电池的电池电压，将修正后的每个单体电池的电池电压作为每个单体电池的最终电池电压。

根据本公开的至少一个实施方式，第二滤波器接收所述第一滤波器的输出的每个单体电池的电池电压，并且修正每个单体电池的电池电压，将修正后的每个单体电池的电池电压作为每个单体电池的最终电池电压。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第二滤波器为卡尔曼滤波器。

根据本公开的至少一个实施方式，测量每个单体电池的电池电压信号时，对每个单体电池测量多次以得到多个电池电压信号，将该多个电池电压信号的平均值作为卡尔曼滤波器的初始状态值。

根据本公开的至少一个实施方式，当获得所有的单体电池的电池电压后，通过比较各个单体电池的电池电压，获得串联锂电池系统中的单体电池的最低电压值。

根据本公开的至少一个实施方式，当最低电压值高于电池均衡起始电压时，判断串联锂电池系统中的某个单体电池的电压值与最低电压值之间的差值是否大于均衡阈值电压，如果该差值大于均衡阈值电压，则对该单体电池做均衡。

根据本公开的再一方面，一种锂电池系统的通信方法，所述锂电池系统包括两个以上的如上所述的电池电压检测电路，

所述锂电池系统包括多个串联的单体电池，每个电池电压检测电路对多个串联的单体电池中的N个单体电池进行检测，并且基于每个电池电压检测电路所输出的测量电压来得到N个单体电池中的单体电池的最低电压值，将每个电池电压检测电路得到的单体电池的最低电压值在各个电池电压检测电路中进行相互传输且进行判断，以得到锂电池系统的单体电池的系统最低电压值。

根据本公开的再一方面，一种锂电池系统的电池均衡控制方法，通过如上所述的通信方法得到所述系统最低电压值，当系统最低电压值高于电池均衡起始电压时，判断串联锂电池系统中的某个单体电池的电压值与系统最低电压值之间的差值是否大于均衡阈值电压，如果该差值大于均衡阈值电压，则对该单体电池做均衡处理。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1示出了根据本公开的一个实施方式的串联锂电池堆叠系统的示意图。

图2示出了根据本公开的一个实施方式的串联锂电池堆叠系统的示意图。

图3示出了根据本公开的一个实施方式的通信帧的示意图。

图4示出了根据本公开的一个实施方式的采样方式的示意图。

图5示出了根据本公开的一个实施方式的串联锂电池堆叠系统的通信方法的流程图。

图6示出了根据本公开的一个实施方式的串联锂电池系统的电池电压检测电路的示意图。

图7示出了根据本公开的一个实施方式的FIR滤波器的示意图。

图8示出了根据本公开的一个实施方式的卡尔曼滤波器的示意图。

图9示出了根据本公开的一个实施方式的串联锂电池系统的电池电压检测电路的检测方法的流程图。

图10示出了根据本公开的一个实施方式的最低电压传输的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧 (例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。

这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个 (种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于串联锂电池堆叠系统的通信装置。

图1示出了根据本公开的一个实施方式的用于串联锂电池堆叠系统的通信装置10。

串联锂电池堆叠系统由N级串联锂电池单元及第一级锂电池单元串联构成，其中N≥1。如图1所示，串联锂电池堆叠系统包括第一级锂电池单元201、N级串联锂电池单元中的第二级锂电池单元202、…、第n级锂电池单元20n。第一级锂电池单元201、第二级锂电池单元 202、…、第n级锂电池单元20n依次串联构成串联锂电池堆叠系统。其中第一级锂电池单元201中的电池的负极构成负端，并且接地，并且第n级锂电池单元20n的电池的正极构成正端，并且为堆叠系统的最高电压VCC。

N级串联锂电池单元中的每个锂电池单元可以包括一节锂电池或两节以上的锂电池。第一级锂电池单元可以包括一节锂电池或两节以上的锂电池。

串联锂电池堆叠系统的正端与负端可以连接外部充电器或者外部负载。当连接外部充电器时，可以通过外部充电器来为串联的锂电池进行充电，从而进行充电操作。当连接外部负载时，串联的锂电池可以向外接负载提供电能，从而进行放电操作。

通信装置可以包括：主电池芯片101及N级从电池芯片102～10n，其中N≥1。

主电池芯片101用于获取第一级锂电池单元201的状态信息。其中这些状态信息可以包括事件标志和锂电池单元的最低电压等。

事件标志可以包括充电保护状态、放电保护状态和/或预充电状态的标志。

主电池芯片101的端口V+和V-可以分别连接至第一级锂电池单元201的正极和负极。当第一级锂电池单元201为单节电池时，则主电池芯片101可以获得单节电池的电压。当第一级锂电池单元201为串联的多节电池时，则主电池芯片101可以获得串联的多节电池的电压。

N级从电池芯片包括第一级从电池芯片102至第N级从电池芯片 10n。

第一级从电池芯片102用于获取第二级锂电池单元202的状态信息。其中这些状态信息可以包括事件标志和锂电池单元的最低电压等。

事件标志可以包括充电保护状态、放电保护状态和/或预充电状态的标志。

第一级从电池芯片102的端口V+和V-可以分别连接至第二级锂电池单元202的正极和负极。当第二级锂电池单元202为单节电池时，则第一级从电池芯片102可以获得单节电池的电压。当第二级锂电池单元202为串联的多节电池时，则第一级从电池芯片102可以获得串联的多节电池的电压。

第N级从电池芯片10n用于获取第N级锂电池单元20n的状态信息。其中这些状态信息可以包括事件标志和锂电池单元的最低电压等。

事件标志可以包括充电保护状态、放电保护状态和/或预充电状态的标志。

第N级从电池芯片10n的端口V+(可以为堆叠系统的最高电压 VCC)和V-可以分别连接至第N级锂电池单元20n的正极和负极。当第N级锂电池单元20n为单节电池时，则第N级从电池芯片10n可以获得单节电池的电压。当第N级锂电池单元20n为串联的多节电池时，则第N级从电池芯片10n可以获得串联的多节电池的电压。

根据上面的描述可以得知，N级从电池芯片中的一级从电池芯片用于分别获取N级串联锂电池单元中的一级锂电池单元的状态信息。在每级从电池芯片获得每级锂电池单元的状态信息，上一级从电池芯片将上一级锂电池单元的状态信息传送到当前级从电池芯片，当前级从电池芯片根据上一级锂电池单元的状态信息和当前级锂电池单元的状态信息进行处理后，处理结果提供至下一级从电池芯片。下一级从电池芯片重复上述操作，并且最终将N级串联锂电池单元的综合状态信息提供给主电池芯片101，主电池芯片101根据收到的处理结果以及其获得的第一级锂电池单元201的状态信息来进行处理，以得到N 级串联锂电池单元及第一级锂电池单元的系统状态信息，从而根据系统状态信息，主电池芯片101来控制放电开关300和充电开关400以便控制串联锂电池堆叠系统充电或放电。

其中主电池芯片101通过控制信号DSG来对放电开关300的导通与断开进行控制，并且通过控制信号CHG来对充电开关400的导通与断开进行控制。并且在充电过程中，可以对充电开关300和放电开关 400进行控制以控制充电电流，同理在放电过程中，可以对充电开关 300和放电开关400进行控制以控制放电电流。

总结而言，N级从电池芯片中的当前级从电池芯片从上一级从电池芯片接收状态信息，并且当前级从电池芯片对当前级从电池芯片获取的当前级串联锂电池单元的状态信息以及从上一级从电池芯片接收的状态信息进行处理，并且将当前级从电池芯片的处理结果传输至下一级从电池芯片，下一级从电池芯片对下一级从电池芯片获取的下一级串联锂电池单元的状态信息以及从当前级从电池芯片接收的处理结果进行处理，并且得到下一级从电池芯片的处理结果，直至将所有从电池芯片的处理结果传输至主电池芯片。

其中在本公开中，信息的传输通过上行链路来实现，例如第N级从电池芯片将第N级锂电池单元的状态信息传输给第N-1级从电池芯片，第N级从电池芯片可以通过上行发送端口DTX发送信息，第N-1 级从电池芯片可以通过上行接收端口DRX来接收信息。第N-1级从电池芯片对第N级锂电池单元的状态信息和第N-1级锂电池单元的状态信息进行处理，将处理结果通过第N-1级从电池芯片的上行发送端口DTX发送给第N-2级从电池芯片的上行接收端口DRX，重复操作，直至主电池芯片通过上行接收端口DRX接收到信息，并且主电池芯片对接收的该信息及第一级锂电池单元201的状态信息进行处理，最终得到串联锂电池堆叠系统的状态信息。

此外，主电池芯片101还用于对通过堆叠系统的电流进行检测。例如，在堆叠系统的电流通路上可以串联有检测电阻500，主电池芯片101通过检测端口SRP和SRN来获取检测电阻500两端的电压值，并且根据该电压值可以得到流经的电流值。而从电池芯片则不用于对电流进行检测，仅通过主电池芯片进行电流检测，这样可以明显地降低芯片功耗。

主电池芯片101可以根据检测的电流值来作为充电开关300和放电开关400的一个控制因素。

如图1所示，充电开关300和放电开关400可以为MOSFET，并且二者可以串联，例如二者的漏极可以互联，而二者的源极可以连接两侧，主电池芯片101的控制信号可以控制二者的栅极。

在图1中示出了，充电开关300和放电开关400连接至堆叠系统的低压侧，当然本领域的技术人员应当理解，也可以连接至高压侧，并且芯片的连接顺序也可以右上向下排列。

下面相对于上行链路，将对芯片的具体处理方式来进行说明。

在状态信息为事件标志的情况下，N级从电池芯片的上一级从电池芯片传输至当前级从电池芯片的事件标志与当前级从电池芯片获取的事件标志进行按位或处理后的处理结果传输至下一级从电池芯片或主电池芯片，或者当前级从电池芯片将当前级从电池芯片获取的事件标志传输至下一级从电池芯片或者主电池芯片。

作为一个示例，当具有一个主电池芯片和一个从电池芯片的情况下，从电池芯片采集的事件标志传输至主电池芯片，并且主电池芯片根据自身采集的事件标志和从电池芯片采集的事件标志进行按位或处理。例如当从电池芯片的事件标志为1时，主电池芯片采集的事件标志为1时，则主电池芯片最终判断得到的事件标志为1；当从电池芯片的事件标志为0时，主电池芯片采集的事件标志为1时，则主电池芯片最终判断得到的事件标志为1；当从电池芯片的事件标志为1时，主电池芯片采集的事件标志为0时，则主电池芯片最终判断得到的事件标志为1；当从电池芯片的事件标志为0时，主电池芯片采集的事件标志为0时，则主电池芯片最终判断得到的事件标志为0。主电池芯片将从电池芯片传输至主电池芯片的事件标志与主电池芯片获取的事件标志进行按位或处理后的处理结果作为所示串联锂电池堆叠系统的事件标志。

作为另一个示例，当具有一个主电池芯片和二个从电池芯片的情况下，第二级从电池芯片采集的事件标志传输至第一级从电池芯片，并且第一级从电池芯片根据自身采集的事件标志和第二级从电池芯片采集的事件标志进行按位或处理。例如当第二级从电池芯片的事件标志为1时，第一级从电池芯片采集的事件标志为1时，则第一级从电池芯片最终判断得到的事件标志为1；当第二级从电池芯片的事件标志为0时，第一级从电池芯片采集的事件标志为1时，则第一级从电池芯片最终判断得到的事件标志为1；当第二级从电池芯片的事件标志为1时，第一级从电池芯片采集的事件标志为0时，则第一级从电池芯片最终判断得到的事件标志为1；当第二级从电池芯片的事件标志为0时，第一级从电池芯片采集的事件标志为0时，则第一级从电池芯片最终判断得到的事件标志为0。

第一级从电池芯片将最终得到的事件标志传输给主电池芯片。主电池芯片根据自身采集的事件标志和第一级从电池芯片的事件标志进行按位或处理。例如当第一级从电池芯片的事件标志为1时，主电池芯片采集的事件标志为1时，则主电池芯片最终判断得到的事件标志为1；当第一级从电池芯片的事件标志为0时，主电池芯片采集的事件标志为1时，则主电池芯片最终判断得到的事件标志为1；当第一级从电池芯片的事件标志为1时，主电池芯片采集的事件标志为0时，则主电池芯片最终判断得到的事件标志为1；当第一级从电池芯片的事件标志为0时，主电池芯片采集的事件标志为0时，则主电池芯片最终判断得到的事件标志为0。主电池芯片将第一级从电池芯片传输至主电池芯片的事件标志与主电池芯片获取的事件标志进行按位或处理后的处理结果作为所示串联锂电池堆叠系统的事件标志。主电池芯片可以根据最终的处理结果来对充电开关300和放电开关400进行控制以控制充放电电流。

在状态信息为锂电池单元的最低电压的情况下，N级从电池芯片的上一级从电池芯片传输至当前级从电池芯片的锂电池单元最低电压和当前级从电池芯片获取的锂电池单元最低电压中的最小值传输至下一级从电池芯片或主电池芯片，或者当前级从电池芯片获取的锂电池单元最低电压传输至下一级从电池芯片或主电池芯片。

主电池芯片将从电池芯片传输至主电池芯片的锂电池单元最低电压和主电池芯片获取的锂电池单元最低电压中的最小值作为串联锂电池堆叠系统的锂电池单元最低电压。

作为一个示例，当具有一个主电池芯片和一个从电池芯片的情况下，从电池芯片采集的锂电池单元的最低电压传输至主电池芯片，并且主电池芯片根据自身采集的锂电池单元的最低电压和从电池芯片采集的最低电压进行处理，并且得到二者之间的最低电压。主电池芯片将从电池芯片传输至主电池芯片的最低电压与主电池芯片获取的最低电压进行判断后的最低电压作为处理结果，将其认为是串联锂电池堆叠系统的最低电压。

作为另一个示例，当具有一个主电池芯片和二个从电池芯片的情况下，第二级从电池芯片采集的最低电压传输至第一级从电池芯片，并且第一级从电池芯片根据自身采集的最低电压和第二级从电池芯片采集的最低电压进行处理，得到最低电压。

第一级从电池芯片将得到的最低电压传输给主电池芯片。主电池芯片根据自身采集的最低电压和第一级从电池芯片的最低电压进行处理，再次得到一个最低电压。将这个最低电压作为所示串联锂电池堆叠系统的最低电压。主电池芯片可以根据最终的处理结果来对充电开关300和放电开关400进行控制以控制充放电电流。

在上面的描述中，分别以状态信息为锂电池单元的最低电压为例以及以状态信息为事件标志为例进行了说明，但是在本公开中，可以将锂电池单元的最低电压和事件标志同时作为状态信息，并且主电池芯片可以根据该状态信息来对充电开关300和放电开关400进行控制以控制充放电电流。此外，如上所述，还可以考虑主电池芯片所检测的电流信息，同时作为开关控制的一个因素。

此外，在本公开中，主电池芯片可以将串联锂电池堆叠系统的状态信息传输至从电池芯片，以便N级从电池芯片根据接收到的串联锂电池堆叠系统的状态信息对当前级从电池芯片所对应的单体电池进行均衡判断。

主电池芯片得到最终的状态信息后，可以通过下行链路将最终状态信息传递给各个从电池芯片，例如主电池芯片101可以通过下行链路的发送端口UTX将最终状态信息发送给第一级从电池芯片102，并且第一级从电池芯片102通过接收端口URX接收最终状态信息，然后第一级从电池芯片102通过发送端口UTX将最终状态信息发送给第二级从电池芯片，……，直至传送至第N级从电池芯片10n。

各个从电池芯片根据接收到的最终状态信息，并且根据本级电池单元的状态信息来进行均衡性判断。

本公开中，从电池芯片与主电池芯片之间形成上行链路和下行链路，其中，下行链路用于将串联锂电池单元的状态信息由从电池芯片逐级传输至主电池芯片，上行链路用于将串联锂电池堆叠系统的系统状态信息从主电池芯片逐级传输至N级从电池芯片。由此使得主电池芯片和从电池芯片之间组成双线双工异步通信系统。

此外，N级从电池芯片之间、以及N级从电池芯片与主电池芯片之间采用预置格式的通信帧进行通信。其中，预置格式的通信帧所传输的信息包括事件标志和锂电池单元最低电压。

具体地，如图3所示，该通信帧包括同步信号B0～B4、帧内容(Event Flag；Min.Voltage)和奇偶校验位P；同步信号可以为二进制数11110，当然也可以选择其他的二进制数来作为同步信号。

通信帧内容包括两部分，第一部分是事件标志，比如充电保护，放电保护和预充电状态；第二部分是锂电池单元最低电压。

在串联锂电池堆叠系统中，上行链路用于收集每个从电池芯片的事件标志和最低电压值。

如果当前电池芯片工作在从模式，那么向下一级电池芯片传输的事件标志为上一级传输过来的事件标志和本级事件标志的按位或，向下一级传输的锂电池单元最低电压为上一级传输过来的锂电池单元最低电压和本级锂电池单元最低电压的最小值。

如果当前电池芯片工作在主模式，通信帧内容的事件标志为上一级传输过来的事件标志和主电池芯片事件标志的按位或，锂电池单元最低电压为上一级传输过来的锂电池单元最低电压和主电池芯片的锂电池单元最低电压的最小值。

优选地，当发送通信帧时，可以通过异步通信的方式，采用64个本地时钟来完成。

而且，接收端用本地时钟对同步脉冲计数，当计数值M在某个范围内时，认为传输开始。

当通信帧开始传输时，以每M/4个时钟周期对通信帧采样。本公开中，采用窗口的起始点为M/8-2，终止点为M/8+2，一共5个采样点，例如图4所示。

优选地，采用软比特对通信帧进行采样，也就是说，采到高电平计为+1，采到低电平计为-1，采样窗口5个采样值之和分布在[-5,5]之间，如果采样值之和分布在[-1,1]之间，判定为采样不可靠，当前接收失败，否则采样值之和的符号位即为硬比特输出。

此外，由于从电池芯片不需要对充放电电流进行采集，因此可以将从电池芯片的端口SRP和SRN连接至VCC。通过这样，可以将从电池芯片配置为工作在从模式下。

根据本公开的一个实施方式，还提供了一种采用上述通信装置的通信方法。

图5示出了该通信方法的流程图。如图5所示，该通信方法500 可以包括以下内容。

在步骤502中，N级从电池芯片获取与每级从电池芯片对应的串联锂电池单元的状态信息。

在步骤504中，将上一级从电池芯片传输至当前级从电池芯片的串联锂电池单元的状态信息与当前级从电池芯片获取的串联锂电池单元的状态信息进行处理。

在步骤506中，将得到的处理结果传输至下一级从电池芯片或主电池芯片；或者，N级从电池芯片将当前级从电池芯片所获取的串联锂电池单元的状态信息传输至下一级从电池芯片或主电池芯片。

在步骤508中，主电池芯片用于获取与主电池芯片对应的第一级锂电池单元的状态信息，将从电池芯片传输至主电池芯片的串联锂电池单元的状态信息与主电池芯片所获取的第一级锂电池单元的状态信息进行处理，并且将处理结果作为串联锂电池堆叠系统的系统状态信息。

根据进一步的实施方式，当状态信息为事件标志时，N级从电池芯片的上一级从电池芯片传输至当前级从电池芯片的事件标志与当前级从电池芯片获取的事件标志进行按位或处理后的处理结果传输至下一级从电池芯片或主电池芯片，或者当前级从电池芯片将当前级从电池芯片获取的事件标志传输至下一级从电池芯片或者主电池芯片。

主电池芯片将从电池芯片传输至主电池芯片的事件标志与主电池芯片获取的事件标志进行按位或处理后的处理结果作为所示串联锂电池堆叠系统的事件标志。

事件标志包括充电保护状态、放电保护状态和/或预充电状态。

根据进一步的实施方式，在状态信息为锂电池单元的最低电压的情况下，N级从电池芯片的上一级从电池芯片传输至当前级从电池芯片的锂电池单元最低电压和当前级从电池芯片获取的锂电池单元最低电压中的最小值传输至下一级从电池芯片或主电池芯片，或者当前级从电池芯片获取的锂电池单元最低电压传输至下一级从电池芯片或主电池芯片。

主电池芯片将从电池芯片传输至主电池芯片的锂电池单元最低电压和主电池芯片获取的锂电池单元最低电压中的最小值作为串联锂电池堆叠系统的锂电池单元最低电压。

主电池芯片将串联锂电池堆叠系统的状态信息传输至从电池芯片，以便N级从电池芯片根据接收到的串联锂电池堆叠系统的状态信息对当前级从电池芯片所对应的单体电池进行均衡判断。

其中，N级从电池芯片与主电池芯片之间形成上行链路和下行链路，其中，上行链路用于将串联锂电池单元的状态信息由从电池芯片逐级传输至主电池芯片，下行链路用于将串联锂电池堆叠系统的系统状态信息从主电池芯片逐级传输至N级从电池芯片。

当N级从电池芯片中的当前级从电池芯片为距离主电池芯片最远端的从电池芯片时，将当前级从电池芯片获取的串联锂电池单元的状态信息传输至下一级从电池芯片或主电池芯片。

N级从电池芯片之间、以及N级从电池芯片与主电池芯片之间采用预置格式的通信帧进行通信。其中预置格式可以参照上面的描述，在此不再赘述。

主电池芯片接收串联锂电池堆叠系统的充放电电流信息，而N级从电池芯片不检测充放电电流信息。

根据本公开的进一步的实施方式，还提供了一种串联锂电池堆叠系统，包括：上述的用于串联锂电池堆叠系统的通信装置；以及串联的锂电池单元，通信系统用于监测串联的锂电池单元的状态信息。从而准确地判断预充电状态和均衡条件等。

下面将详细描述如何得到锂电池单元最低电压中的最小值。

图6示出了根据本公开的一个实施方式的串联锂电池系统的电池电压检测电路。

如图6所示，一种串联锂电池系统的电池电压检测电路600，串联锂电池系统包括串联的n个单体电池，其中n≥1，该串联的n个单体电池对应于每一级的锂电池单元(例如第一级至第N级中的任一级锂电池单元)。图6所示的VC1～VCn分别为n个单体电池的单体电池电压。

电池电压检测电路600可以包括：多路复用模块610、比较器620、及参考电压生成单元630。

多路复用模块610连接至串联的n个单体电池，以便通过多路复用模块接收n个单体电池中的每个单体电池的电池电压信号 VC1～VCn，并且每次选择n个单体电池中的一个单体电池的电池电压信号进行输出。

比较器620用于接收多路复用模块610所输出的电池电压信号，以及接收变化的参考电压值，并且根据变化的参考电压值多次比较所接收的电池电压信号及参考电压值，来输出一个单体电池的测量电压。

参考电压值在最低均衡起始电压至最高电池电压之间的预设范围内进行变化，并且在比较器620进行比较过程中，对于测量每一个单体电池的电池电压过程中的每一次比较，参考电压值均进行变化，比较器610对所接收的电池电压信号及每次变化的参考电压值进行比较，来输出每个单体电池的电池电压的测量电压。

参考电压值在预设范围内的变化为：参考电压值在预设范围内逐渐升高，或者参考电压值在预设范围内逐渐降低。

在预设范围内预设n-2个参考电压点，其中，n-2为自然数；参考电压值从最高电压、n-2个参考电压点至均衡起始电压依次降低变化；或者参考电压值从均衡起始电压、n-2个参考电压值至最高电压依次升高变化。

当参考电压值为最高电压、n-2个参考电压点以及均衡起始电压中的一个时，将当前参考电压值所对应的标识位设置为第一预设值；当多路复用模块所输出的电池电压信号小于当前参考电压值时，将当前参考电压值所对应的标识位设置为第二预设值。

当多路复用模块所输出的电池电压信号大于或等于当前参考电压值时，将第一预设值作为当前参考电压值所对应的标识位。

根据标识位为第一预设值的位置获得每一个单体电池的电压值。

参考电压值由m比特表示，在参考电压值进行变化时，m比特中的最高比特设置为1而其余比特设置为0从而得到第一参考电压值，将第一参考电压值与所接收的电池电压信号进行比较，如果电池电压信号小于第一参考电压值，则比较器的输出为0并且将最高比特设置为0，如果电池电压信号大于第一参考电压值，则比较器的输出为1 并且将最高比特保持不变。

如果电池电压信号小于第一参考电压值，比较器的输出为0并且将最高比特设置为0的情况下，继续将最高比特的下一比特设置为0 而其余比特设置为0从而得到第二参考电压值，将第二参考电压值与所接收的电池电压信号进行比较，如果电池电压信号小于第二参考电压值，则比较器的输出为0并且将最高比特的下一比特设置为0，如果电池电压信号大于第二参考电压值，则比较器的输出为1并且将最高比特的下一比特保持不变，并且在电池电压信号小于第二参考电压值的情况下，继续对其他比特进行相同的操作。

参考电压值由m比特表示，在参考电压值进行变化时，m比特中的最低比特设置为1而其余比特设置为0从而得到第一参考电压值，将第一参考电压值与所接收的电池电压信号进行比较，如果电池电压信号小于第一参考电压值，则比较器的输出为0并且将最低比特设置为0，如果电池电压信号大于第一参考电压值，则比较器的输出为1 并且将最低比特保持不变。

如果电池电压信号小于第一参考电压值，比较器的输出为0并且将最低比特设置为0的情况下，继续将最低比特的上一比特设置为0 而其余比特设置为0从而得到第二参考电压值，将第二参考电压值与所接收的电池电压信号进行比较，如果电池电压信号小于第二参考电压值，则比较器的输出为0并且将最低比特的上一比特设置为0，如果电池电压信号大于第二参考电压值，则比较器的输出为1并且将最低比特的上一比特保持不变，并且在电池电压信号小于第二参考电压值的情况下，继续对其他比特进行相同的操作。

复用过压保护的比较器来对单节电池电压进行测量，比较器的参考电压范围从最低均衡起始电压到最高过压，使用N比特表示。测量开始，将参考电压的最高比特设置为1，其余比特为0，如果比较器输出为0(电池电压小于参考电压)，则把参考电压的最高比特清零，否则不变。接下来对其余N-1位进行同样操作，当最低位测量完成时，即得到该单体电池电压。

再根据本公开的一个具体实施方式，本公开中，所述参考电压的范围为均衡起始电压V_start到最高电压V_max，并且当检测待检测的单体电池的电压时，可以将该参考电压的范围划分为N-1段，此时相邻的参考电压之间的差值△V＝(V_max-V_start)/(N-1)，其中N-1为自然数。

定义N比特的数据结构，将该N比特的数据结构中从高至低的每一位与参考电压从高至低一一对应；也就是说，该数据结构中从高至低的第零位对应于该最高电压，该数据结构中从高至低的最后一位(第 N-1位)对应该均衡起始电压；由此该数据结构中从高至低的第i位对应的参考电压为V_max-△V*i，其中i为0，…，N-1。

当检测待检测的单体电池的电压时，将参考电压所对应的数据结构中的位的值置为1，当电池电压小于参考电压时，将该数据结构中的该位的值置为0，否则保持该位置的数据不变。

参考电压从高至低依次变化，当参考电压为电池均衡电压，并且检测完成后，即可以得到单体电池的电压。

例如，所述多路复用模块的输出作为比较器的正极端输入，所述参考电压作为所述比较器的负极端输入；开始检测时，所述参考电压为最高电压，将N比特的数据结构中从高至低的第零位设置为1，其余位的值置为0；如果比较器输出为0，即表示电池电压小于该参考电压，则把该参考电压所对应的N比特的数据结构的位的值置为0；并且，如果比较器输出为1，即表示电池电压大于该参考电压，则保持该位的值不变。

接下来，将所述参考电压降低至V_max-△V，将N比特的数据结构中从高至低的第一位设置为1；如果比较器输出为0，即表示电池电压小于该参考电压，则把该参考电压所对应的N比特的数据结构的位的值置为0；并且，如果比较器输出为1，即表示电池电压大于该参考电压，则保持该位的值不变。

依次进行，直到参考电压降低至电池均衡电压，此时，将N比特的数据结构中从高至低的最后一位设置为1，如果比较器的输出为0，即表示电池电压小于该参考电压，则把该参考电压所对应的N比特的数据结构的位的值置为0；并且，如果比较器输出为1，即表示电池电压大于该参考电压，则保持该位的值不变。

根据本公开的一个实施方式的串联锂电池系统的电池电压检测电路，还包括第一滤波器640，其中，对于同一个参考电压值，至少采集两次多路复用模块所输出的电池电压信号，并且比较器分别比较该同一个参考电压和至少两次多路复用模块所输出的电池电压信号，得到至少两个比较结果，将至少两个比较结果输入至第一滤波器，将第一滤波器将至少两个比较结果乘以相应的权重来进行叠加，将叠加后的信号作为输出。

第一滤波器为FIR滤波器，并且对于同一个参考电压值，采集四次多路复用模块所输出的电池电压信号，该同一个参考电压和四次多路复用模块所输出的电池电压信号，得到四个比较结果，FIR滤波器将将四个比较结果乘以相应的权重然后进行叠加，将叠加后的信号作为输出。

在第一滤波器的输出处于不可靠范围内时，则将第一滤波器的输出作为不可靠测量结果。

图7示出了根据本公开的一个实施方式的FIR滤波器的示意图。

如7所示，对于同一个参考电压连续采样4次，每次采样结果用软比特表示，即如果比较器输出高电平用1表示，输出的低电平用-1 表示，经过一个系数为3,2,2,1的FIR滤波器之后结果分布在[-8,8]，如果结果分布在[-2,2]那么可以认为此次测量结果不可靠，否则滤波器输出的符号位取反作为比较器输出的硬比特。

根据本公开的一个实施方式的串联锂电池系统的电池电压检测电路，还包括第二滤波器650，第二滤波器接收第一滤波器的输出的每个单体电池的电池电压，并且修正每个单体电池的电池电压，将修正后的每个单体电池的电池电压作为每个单体电池的最终电池电压。

根据本公开的一个实施方式的串联锂电池系统的电池电压检测电路，还包括第二滤波器650，第二滤波器接收第一滤波器的输出的每个单体电池的电池电压，并且修正每个单体电池的电池电压，将修正后的每个单体电池的电池电压作为每个单体电池的最终电池电压。

如图8所示，该第二滤波器为卡尔曼滤波器。测量每个单体电池的电池电压信号时，对每个单体电池测量多次以得到多个电池电压信号，将该多个电池电压信号的平均值作为卡尔曼滤波器的初始状态值。

在一个示例中，得到的单体电池电压再经过一个增益为0.5的卡尔曼滤波器滤波之后，作为最终电池电压。为了让卡尔曼滤波器能快速稳定，系统上电之后，连续对每节单体电池电压测量16次，取平均值作为卡尔曼滤波器的初始状态。为了保证测量准确性，在这个期间可以关闭充放电开关。

当获得所有的单体电池的电池电压后，通过比较各个单体电池的电池电压，获得串联锂电池系统中的单体电池的系统最低电压值。

当系统最低电压值高于电池均衡起始电压时，判断串联锂电池系统中的某个单体电池的电压值与系统最低电压值之间的差值是否大于均衡阈值电压，如果该差值大于均衡阈值电压，则对该单体电池做均衡处理。

根据本公开的一个实施方式，一种锂电池系统的通信装置，包括：两个以上如上所述的电池电压检测电路，锂电池系统包括多个串联的单体电池，每个电池电压检测电路对多个串联的单体电池中的n个单体电池进行检测，并且基于每个电池电压检测电路所输出的测量电压来得到n个单体电池中的单体电池的最低电压值，将每个电池电压检测电路得到的单体电池的最低电压值在各个电池电压检测电路中进行相互传输且进行判断，以得到锂电池系统的系统单体电池的最低电压值。

根据本公开的进一步实施方式，一种串联锂电池系统的电池电压检测电路的检测方法，串联锂电池系统包括串联的n个单体电池，其中n≥1，如图9所示，可以包括以下步骤。

在步骤902中，多路复用模块连接至串联的n个单体电池，以便通过多路复用模块接收n个单体电池中的每个单体电池的电池电压信号，并且每次选择n个单体电池中的一个单体电池的电池电压信号进行输出。

在步骤904中，比较器接收多路复用模块所输出的电池电压信号，以及接收变化的参考电压值，并且根据变化的参考电压值多次比较所接收的电池电压信号及参考电压值，来输出一个单体电池的测量电压。

在步骤906中，参考电压值在最低均衡起始电压至最高电池电压之间的预设范围内进行变化，并且在比较器进行比较过程中，对于测量每一个单体电池的电池电压过程中的每一次比较，参考电压值均进行变化，比较器对所接收的电池电压信号及每次变化的参考电压值进行比较，来输出每个单体电池的电池电压的测量电压。

参考电压值在预设范围内的变化为：参考电压值在预设范围内逐渐升高，或者参考电压值在预设范围内逐渐降低。

在预设范围内预设n-2个参考电压点，其中，n-2为自然数；参考电压值从最高电压、n-2个参考电压点至均衡起始电压依次降低变化；或者参考电压值从均衡起始电压、n-2个参考电压值至最高电压依次升高变化。

当参考电压值为最高电压、n-2个参考电压点以及均衡起始电压中的一个时，将当前参考电压值所对应的标识位设置为第一预设值；当多路复用模块所输出的电池电压信号小于当前参考电压值时，将当前参考电压值所对应的标识位设置为第二预设值。

当多路复用模块所输出的电池电压信号大于或等于当前参考电压值时，将第一预设值作为当前参考电压值所对应的标识位。

根据标识位为第一预设值的位置获得每一个单体电池的电压值。

参考电压值由m比特表示，在参考电压值进行变化时，m比特中的最高比特设置为1而其余比特设置为0从而得到第一参考电压值，将第一参考电压值与所接收的电池电压信号进行比较，如果电池电压信号小于第一参考电压值，则比较器的输出为0并且将最高比特设置为0，如果电池电压信号大于第一参考电压值，则比较器的输出为1 并且将最高比特保持不变。

如果电池电压信号小于第一参考电压值，比较器的输出为0并且将最高比特设置为0的情况下，继续将最高比特的下一比特设置为0 而其余比特设置为0从而得到第二参考电压值，将第二参考电压值与所接收的电池电压信号进行比较，如果电池电压信号小于第二参考电压值，则比较器的输出为0并且将最高比特的下一比特设置为0，如果电池电压信号大于第二参考电压值，则比较器的输出为1并且将最高比特的下一比特保持不变，并且在电池电压信号小于第二参考电压值的情况下，继续对其他比特进行相同的操作。

参考电压值由m比特表示，在参考电压值进行变化时，m比特中的最低比特设置为1而其余比特设置为0从而得到第一参考电压值，将第一参考电压值与所接收的电池电压信号进行比较，如果电池电压信号小于第一参考电压值，则比较器的输出为0并且将最低比特设置为0，如果电池电压信号大于第一参考电压值，则比较器的输出为1 并且将最低比特保持不变。

如果电池电压信号小于第一参考电压值，比较器的输出为0并且将最低比特设置为0的情况下，继续将最低比特的上一比特设置为0 而其余比特设置为0从而得到第二参考电压值，将第二参考电压值与所接收的电池电压信号进行比较，如果电池电压信号小于第二参考电压值，则比较器的输出为0并且将最低比特的上一比特设置为0，如果电池电压信号大于第二参考电压值，则比较器的输出为1并且将最低比特的上一比特保持不变，并且在电池电压信号小于第二参考电压值的情况下，继续对其他比特进行相同的操作。

对于同一个参考电压值，至少采集两次多路复用模块所输出的电池电压信号，并且比较器分别比较该同一个参考电压和至少两次多路复用模块所输出的电池电压信号，得到至少两个比较结果，将至少两个比较结果输入至第一滤波器，将第一滤波器将至少两个比较结果乘以相应的权重来进行叠加，将叠加后的信号作为输出。

第一滤波器为FIR滤波器，并且对于同一个参考电压值，采集四次多路复用模块所输出的电池电压信号，该同一个参考电压和四次多路复用模块所输出的电池电压信号，得到四个比较结果，FIR滤波器将将四个比较结果乘以相应的权重然后进行叠加，将叠加后的信号作为输出。

在第一滤波器的输出处于不可靠范围内时，则将第一滤波器的输出作为不可靠测量结果。

第二滤波器接收第一滤波器的输出的每个单体电池的电池电压，并且修正每个单体电池的电池电压，将修正后的每个单体电池的电池电压作为每个单体电池的最终电池电压。

第二滤波器接收第一滤波器的输出的每个单体电池的电池电压，并且修正每个单体电池的电池电压，将修正后的每个单体电池的电池电压作为每个单体电池的最终电池电压。

第二滤波器为卡尔曼滤波器。

测量每个单体电池的电池电压信号时，对每个单体电池测量多次以得到多个电池电压信号，将该多个电池电压信号的平均值作为卡尔曼滤波器的初始状态值。

当获得所有的单体电池的电池电压后，通过比较各个单体电池的电池电压，获得串联锂电池系统中的单体电池的最低电压值。

当最低电压值高于电池均衡起始电压时，判断串联锂电池系统中的某个单体电池的电压值与最低电压值之间的差值是否大于均衡阈值电压，如果该差值大于均衡阈值电压，则对该单体电池做均衡。

根据本公开的进一步实施方式，还提供了一种锂电池系统的通信方法，锂电池系统包括两个以上的电池电压检测电路，锂电池系统包括多个串联的单体电池，每个电池电压检测电路对多个串联的单体电池中的n个单体电池进行检测，并且基于每个电池电压检测电路所输出的测量电压来得到n个单体电池中的单体电池的最低电压值，将每个电池电压检测电路得到的单体电池的最低电压值在各个电池电压检测电路中进行相互传输且进行判断，以得到锂电池系统的单体电池的系统最低电压值。

根据本公开的进一步实施方式，还提供了一种锂电池系统的电池均衡控制方法，例如图10所示，通过如上的通信方法得到系统最低电压值，当系统最低电压值高于电池均衡起始电压时，判断串联锂电池系统中的某个单体电池的电压值与系统最低电压值之间的差值是否大于均衡阈值电压，如果该差值大于均衡阈值电压，则对该单体电池做均衡处理。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/ 方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/ 方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (6)

1.一种串联锂电池系统的电池电压检测电路，所述串联锂电池系统包括串联的N个单体电池，其中N≥1，其特征在于，包括：

多路复用模块，所述多路复用模块连接至串联的所述N个单体电池，以便通过所述多路复用模块接收所述N个单体电池中的每个单体电池的电池电压信号，并且每次选择所述N个单体电池中的一个单体电池的电池电压信号进行输出；

参考电压生成单元，所述参考电压生成单元生成变化的参考电压值；

比较器，所述比较器接收所述多路复用模块所输出的电池电压信号以及接收所述参考电压生成单元生成的变化的参考电压值，所述比较器对所接收的电池电压信号及每次变化的参考电压值进行比较，对于同一个参考电压值，所述比较器至少采集两次多路复用模块输出的电池电压信号，所述比较器分别比较同一个参考电压和至少两次多路复用模块所输出的电池电压信号，得到至少两个比较结果；

第一滤波器，所述第一滤波器接收所述比较器输出的所述至少两个比较结果，所述第一滤波器将所述至少两个比较结果乘以相应的权重进行叠加，将叠加后的信号作为输出；以及

第二滤波器，所述第二滤波器接收所述第一滤波器的输出的每个单体电池的电池电压，并且修正每个单体电池的电池电压，将修正后的每个单体电池的电池电压作为每个单体电池的最终电池电压。

2.根据权利要求1所述的串联锂电池系统的电池电压检测电路，其特征在于，所述第一滤波器对于同一个参考电压值，采集四次多路复用模块所输出的电池电压信号，并对所述同一个参考电压和四次多路复用模块所输出的电池电压信号进行比较，得到四个比较结果。

3.根据权利要求1所述的串联锂电池系统的电池电压检测电路，其特征在于，所述第一滤波器为FIR滤波器。

4.根据权利要求1所述的串联锂电池系统的电池电压检测电路，其特征在于，所述第二滤波器为卡尔曼滤波器。

5.一种串联锂电池系统的通信装置，其特征在于，所述串联锂电池系统由N级串联锂电池单元及第一级锂电池单元串联构成，其中N≥1，所述通信装置包括：

主电池芯片，所述主电池芯片用于获取第一级锂电池单元的状态信息，所述主电池芯片包括电池电压检测电路；以及

N级从电池芯片，所述从电池芯片包括电池电压检测电路，所述N级从电池芯片中的一级从电池芯片用于分别获取N级串联锂电池单元中的一级锂电池单元的状态信息；

所述锂电池单元的状态信息包括锂电池单元的最低电压；

所述N级从电池芯片与主电池芯片之间形成上行链路和下行链路，其中，所述上行链路用于将串联锂电池单元的状态信息由从电池芯片逐级传输至主电池芯片，所述下行链路用于将串联锂电池堆叠系统的系统状态信息从主电池芯片逐级传输至N级从电池芯片；

其中，所述电池电压检测电路为权利要求1至4中任一项所述的电池电压检测电路。

6.根据权利要求5所述的串联锂电池系统的通信装置，其特征在于，所述第一级锂电池单元由多个串联的锂电池单体组成，所述N级串联锂电池单元中的每一级串联锂电池单元由多个串联的锂电池单体组成。

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