一种电池管理系统及其单体电池的电压采样电路技术方案

本实用新型专利技术公开了一种电池管理系统及其单体电池的电压采样电路，该单体电池的电压采样电路用于对N个串联连接的单体电池进行电压采样，包括基准电压模块、采样开关组、电阻模块组、AD转换模块和处理模块，采样开关组包括N+5个采样开关分别连接在单体电池和基准电压模块的正负极，电阻模块组包括第一至第三电阻模块；第一电阻模块连接在采样开关组和AD转换模块的正输入端之间，第二电阻模块连接在采样开关组和AD转换模块的负输入端之间，第三电阻模块连接在AD转换模块的正输入端和负输入端之间，AD转换模块的输出端连接处理模块。本实用新型专利技术提高了单体电池的电压采样精度，同时还保证了电池管理系统批量生产时单体电池的电压采样精度的一致性。

A battery management system and voltage sampling circuit of single battery

【技术实现步骤摘要】
一种电池管理系统及其单体电池的电压采样电路
本技术涉及电池管理系统领域，尤其涉及一种电池管理系统及其单体电池的电压采样电路。
技术介绍
随着电动汽车行业的快速发展，电动汽车对电池的使用寿命和续航里程的要求也越来越高，由于锂电池的特性串联电池组的各个单体电池的电压在工作过程中会存在差异，为了延长电池的使用寿命和续航里程这时需要电池箱的电池管理系统对不一致的单体电池的电压进行均衡使各单体电池的电压值保持一致，故电池管理系统单体电池的电压采样精度的高低和电池管理系统出厂后电压采样精度的一致性显得至关重要。目前电池管理系统为了保证单体电池的电压精度的需要对每一路单体电池的电压校正，但是由于批量生产时各种生产因素的制约对电池管理系统单体电池电压精度和精度的一致性控制得都不是很好。如图1所示，是现有的车载电池管理系统的单体电池的电压采样电路，用于对串联连接的单体电池B1～B4进行电压采样，其中包括开关K1～K5、电阻R1～R3、运算放大器OPA和中央处理器CPU，其对单体电池采样的方法包括：(1)关闭所有的开关，CPU通过自身的AD转换模块完成0点的AD码值转换得到码值AD0；(2)CPU闭合开关K1和K2，通过自身的AD转换模块完成单体电池B1的AD码值转换得到码值AD1，通过公式计算出单体电池B1的电压V1＝Y1*(AD1-AD0)；(3)CPU断开K1、K2，闭合K2和K3，通过自身的AD转换模块完成单体电池B2的AD码值转换得到码值AD2，通过公式计算出单体电池B2的电压V2＝Y2*(AD2-AD0)；(4)CPU断开K2、K3，闭合K3和K4，通过自身的AD转换模块完成单体电池B3的AD码值转换得到码值AD3，通过公式计算出单体电池B3的电压V3＝Y3*(AD3-AD0)；(5)CPU断开K3、K4，闭合K4和K5，通过自身的AD转换模块完成单体电池B4的AD码值转换得到码值AD4，通过公式计算出单体电池B4的电压V4＝Y4*(AD4-AD0)；(6)循环执行步骤(1)～(5)，可以实现单体电池的电压循环采样，以实现所有单体电池的电压的实时更新。通过该电压采样电路对单体电池进行电压采样存在以下缺点：上述电压采样计算的比例系数Y1～Y4需要在生产测试的时候对每一路单体电池的电压进行采集，也即通过万用表测量实际电压与电池管理系统模块采样上报的电压进行比较校正生成对应的比例系数Y1～Y4；这就对生产的工装和生产人员的要求等能影响电压采样的因素有较高的要求，例如若在线束连接的时候存在接触电阻不为0，就会造成电阻R3上分的电压VR3发生变化变小，VR3＝R3/(R1+R2+R3+R)*电池电压，而此时是无法通过工装检测得到的，在校正电压的比例系数时电池管理系统模块的程序也会执行而使模块校偏而影响单体电池电压的精度。另外一般的CPU的AD转换模块都是12位的，在±5V电压全量程采样范围内1个AD码值的变化就存在3mV的电压跳动，造成精度的离散性一致性较低。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本技术的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提出一种电池管理系统及其单体电池的电压采样电路，提高了单体电池的电压采样精度，同时还保证了电池管理系统批量生产时单体电池的电压采样精度的一致性。为了达到上述目的，本技术采用以下技术方案：本技术公开了一种电池管理系统的单体电池的电压采样电路，用于对N个串联连接的单体电池进行电压采样，包括基准电压模块、采样开关组、电阻模块组、AD转换模块和处理模块，其中所述采样开关组包括N+5个采样开关，所述电阻模块组包括第一至第三电阻模块；前N个采样开关的第一端依次连接N个串联连接的单体电池的正极，第N+1个采样开关的第一端连接第N个单体电池的负极，前N+1个采样开关的第二端依次交替连接第一电阻模块的第一端和第二电阻模块的第一端；第N+2个和第N+3个采样开关的第一端分别连接所述基准电压模块的正极，第N+4个和第N+5个采样开关的第一端分别连接所述基准电压的负极，且第N+2个和第N+4个采样开关的第二端分别连接第一电阻模块的第一端，第N+3个和第N+5个采样开关的第二端分别连接第二电阻模块的第一端；所述第一电阻模块的第二端连接所述AD转换模块的正输入端，所述第二电阻模块的第二端连接所述AD转换模块的负输入端，所述第三电阻模块的两端连接在所述AD转换模块的正输入端和负输入端之间，所述AD转换模块的输出端连接所述处理模块。优选地，所述AD转换模块采用的是16位AD转换芯片。优选地，所述AD转换模块的输出端通过SPI通信接口连接所述处理模块。优选地，所述单体电池的电压采样电路还包括第一运算放大器，所述第一运算放大器连接在所述采样开关组和所述第一电阻模块之间，其中所述第一运算放大器的正输入端连接第1、3、……、N+1以及第N+2、N+4个采样开关的第二端，输出端连接所述第一电阻模块的第一端，负输入端连接其自身的输出端，N为偶数。优选地，所述单体电池的电压采样电路还包括第一运算放大器，所述第一运算放大器连接在所述采样开关组和所述第一电阻模块之间，其中所述第一运算放大器的正输入端连接第1、3、……、N以及第N+2、N+4个采样开关的第二端，输出端连接所述第一电阻模块的第一端，负输入端连接其自身的输出端，N为奇数。优选地，所述单体电池的电压采样电路还包括第二运算放大器，所述第二运算放大器连接在所述采样开关组和所述第二电阻模块之间，其中所述第二运算放大器的正输入端连接第2、4、……、N以及第N+3、N+5个采样开关的第二端，输出端连接所述第二电阻模块的第一端，负输入端连接其自身的输出端，N为偶数。优选地，所述单体电池的电压采样电路还包括第二运算放大器，所述第二运算放大器连接在所述采样开关组和所述第二电阻模块之间，其中所述第二运算放大器的正输入端连接第2、4、……、N+1以及第N+3、N+5个采样开关的第二端，输出端连接所述第二电阻模块的第一端，负输入端连接其自身的输出端，N为奇数。优选地，所述基准电压模块采用恒压的2.5V基准电压芯片。本技术还公开了一种电池管理系统，包括N个串联连接的单体电池以及上述的单体电池的电压采样电路。与现有技术相比，本技术的有益效果在于：本技术提出的电池管理系统及其单体电池的电压采样电路，在现有的单体电池的电压采样电路的基础上增加了基准电压模块来检测基准电压作为参考电压实现单体电池的电压的采样，并利用对基准电压模块的采样和校正间接地实现了单体电池的电压的采样校正和采样精度的校正，其中只需要对基准电压模块进行校正的基础上即达到了提高单体电池的电压采样精度，同时也降低了电池管理系统生产过程中各因素对单体电池的电压采样校正的影响从而保证电池管理系统批量生产时单体电池的电压采样精度的一致性，电路简单实用，具有高性价比、降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池管理系统的单体电池的电压采样电路，用于对N个串联连接的单体电池进行电压采样，其特征在于，包括基准电压模块、采样开关组、电阻模块组、AD转换模块和处理模块，其中所述采样开关组包括N+5个采样开关，所述电阻模块组包括第一至第三电阻模块；/n前N个采样开关的第一端依次连接N个串联连接的单体电池的正极，第N+1个采样开关的第一端连接第N个单体电池的负极，前N+1个采样开关的第二端依次交替连接第一电阻模块的第一端和第二电阻模块的第一端；第N+2个和第N+3个采样开关的第一端分别连接所述基准电压模块的正极，第N+4个和第N+5个采样开关的第一端分别连接所述基准电压的负极，且第N+2个和第N+4个采样开关的第二端分别连接第一电阻模块的第一端，第N+3个和第N+5个采样开关的第二端分别连接第二电阻模块的第一端；/n所述第一电阻模块的第二端连接所述AD转换模块的正输入端，所述第二电阻模块的第二端连接所述AD转换模块的负输入端，所述第三电阻模块的两端连接在所述AD转换模块的正输入端和负输入端之间，所述AD转换模块的输出端连接所述处理模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种电池管理系统的单体电池的电压采样电路，用于对N个串联连接的单体电池进行电压采样，其特征在于，包括基准电压模块、采样开关组、电阻模块组、AD转换模块和处理模块，其中所述采样开关组包括N+5个采样开关，所述电阻模块组包括第一至第三电阻模块；
前N个采样开关的第一端依次连接N个串联连接的单体电池的正极，第N+1个采样开关的第一端连接第N个单体电池的负极，前N+1个采样开关的第二端依次交替连接第一电阻模块的第一端和第二电阻模块的第一端；第N+2个和第N+3个采样开关的第一端分别连接所述基准电压模块的正极，第N+4个和第N+5个采样开关的第一端分别连接所述基准电压的负极，且第N+2个和第N+4个采样开关的第二端分别连接第一电阻模块的第一端，第N+3个和第N+5个采样开关的第二端分别连接第二电阻模块的第一端；
所述第一电阻模块的第二端连接所述AD转换模块的正输入端，所述第二电阻模块的第二端连接所述AD转换模块的负输入端，所述第三电阻模块的两端连接在所述AD转换模块的正输入端和负输入端之间，所述AD转换模块的输出端连接所述处理模块。


2.根据权利要求1所述的单体电池的电压采样电路，其特征在于，所述AD转换模块采用的是16位AD转换芯片。


3.根据权利要求1所述的单体电池的电压采样电路，其特征在于，所述AD转换模块的输出端通过SPI通信接口连接所述处理模块。


4.根据权利要求1所述的单体电池的电压采样电路，其特征在于，还包括第一运算放大器，所述第一运算放大器连接在所述采样开关组和所述第一电阻模块之间，其中所述第一运算放大器的正输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘楚柱，胡运平，张宝东，张泱渊，
申请(专利权)人：深圳市科列技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44