一种飞电容式串联电池组电压检测装置和控制方法
【专利摘要】本发明提供一种新型的电池电压检测装置和控制方法，在采用了三级管开关方式的电池电压检测电路中，能够取消采样电阻，从而增加了电池电压测量的准确度。取飞电容两端作为输入电压，只需要单端运算放大器，使用廉价的放大器就可以实现对电池电压的监测，不需要复杂的差分放大器。该电池电压检测电路用于监视串联型多个电池的电压检测，具备：快速检测、高精度检测的特点，电池组通过三极管开关选择每节电池后通过，另外通过方向校正后，能使得电池电压进一步降低，进一步减小电压检测范围，从而提高电压检测精度，计算每一节的电池电压。
【专利说明】—种飞电容式串联电池组电压检测装置和控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及串联锂电池管理，尤其涉及采用多路选择开关进行电池电压检测电路。
【背景技术】
[0002]单体锂离子动力电池电压一般比较低，在电动汽车上通常是串联使用的。锂离子电池2V-4.2V电压范围就占了电池容量的95%以上，所以电池容量要想精确测量，需要电池电压的测量误差达到ImV左右，单节锂离子电池的电压测量电路很多4.2V中仅仅测量2V的范围误差可以满足要求，但是，由于各单体锂离子电池是串联使用，简单的电阻分压法测量电池电压，会导致电压越高的电池组测量精度越低。
[0003]电压测量不准确使得动力锂电池组的均衡效果减弱，充电最高限制电压精度不够会大大降低电池的使用寿命，所以准确的测量动力锂离子电池的电压对电池管理系统至关重要。
[0004]传统的电池组测量方法使用电阻分压法，电阻分压法会使电池在不用的时候也要消耗电能，而且越低电池分压越低，会导致测量精度下降。通过三极管控制的方向校正电路需要6个三极管完成，而且需要两个控制端子。
【发明内容】
[0005]本发明为克服电阻分压形式的缺陷，采用飞电容的控制方法和电路可以彻底消除电阻分压带来的误差。
[0006]为了解决现有的问题，本发明电池电压检测电路采用以下结构实现
(1)多路选择开关使得测量多组串联电池电压变成测量单节电池电压；
(2)通过6个三极管开关完成了方向校正，从而降低了成本、简化了电路；
(3)通过飞电容的开关动作不但防止了运放的高压冲击，还消除了干扰提高了检测精度。
[0007]发明效果:
本发明通过飞电容和多路开关切换方式很好的解决了电阻分压精度低、需要校准、高压产生的共模干扰等诸多问题，可以使电池测量电路实现低功耗、高精度、低成本测量，是一种理想的电池电压检测电路控制方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]下面结合附图对本发明做进一步说明.图1是电路不意图
图中标号说明
I 一运算放大单元 2—方向选择单元 3—多路选择单元 4一电池组单元【具体实施方式】:
以下，参照附图来说明本实施方式:
图1是电池电压检测电路的电路图，以6节锂离子电池串联为例说明本发明的实施方法，电路适用更多的电池组应用。
[0009]电池电压检测电路是由运算放大单元、方向选择单元、多路选择单元、电池组单元构成；运算放大单元主要完成阻抗匹配和放大信号功能。
[0010]方向校正电路由T11-T14、T15、T18、R11、R14组成，主要完成方向切换和隔离飞电容的功能。
[0011]多路选择单元由T21-T26、T31-T36、R31-R34组成，主要完成单节电池电压测量的信号选通。连接方式以T36、T26、R36为例说明单路开关连接情况:T36连接输入和输出、R36作为偏置电阻连接到Τ26两端、Τ26主要实现Τ36开关控制，Pl.6为高时Τ36导通、Pl.6为低时，36关闭，从而实现Τ36的开关动作(Τ31-Τ36原理相同)。电池信号选通控制是通过Τ31-Τ36开关电路完成的，由于Τ31-Τ36的三极管的输出是奇数管相连接(Τ31、Τ33、Τ35输出相连)；偶数管向连接(Τ32、Τ34、Τ36输出相连)；所以选择测量偶数节电池电压时偶数三极管输出为正、奇数三极管输出为负；选择测量奇数节电池电压时奇数三极管输出为正、偶数三极管输出为负；通过选择η和η-1路的三极管就可以选择测量第η路的电池电压，如果η为偶数输出为正的电池电压、如果η为奇数输出为负的电池电压。
[0012]电池组单元的所有电池的正负极首尾相连，而且每个连接端子都和开关三极管相连接(Τ31-Τ36 )，这样的连接可以使三级管选择测量任意一节电池电压。
[0013]电压检测控制方法:
1、通过使Ρ2.1-Ρ2.4都为低电平，关闭所有的方向校正单元的开关；
2、通过多路选择单元先选通要测量的电池单体，如果选择偶数项电池单体，就输出正向电池电压、如果选择了奇数项电池单体就输出反向电池电压。
[0014]3、保持多路选择单元的控制状态(PL 1-Ρ1.6决定了那一路输出)，并给电容C进行充电；
4、关闭多路选择单元的所有控制信号P1.1-Ρ1.6
5、如果C充的是正电压就打开Τ18、Τ13(Ρ2.1\Ρ2.2打开);如果C充的是负电压，就打开 T15、T12 (Ρ2.3\Ρ2.4 打开)；
6、A/D可以采集VBAT得到我们所测量的电压；
这种测量电路控制方法；由于多路选择开关上损失的电压比较固定0.6V方向选择单元，没有信号损失，所以我们测试得到的电压为电池电压-0.6V这样ADC可以进一步缩小采样的范围，可以进一步提高测量精度。
【权利要求】
1.一种飞电容式串联电池组电压检测装置是由运算放大单元、电容极性校正单元、多路选择单元、电池组单元构成。
2.一种飞电容式串联电池组电压检测装置，其特征在于: 电路通过三极管组成的多路选择单元与电池单元连接； 多路选择单元与电容极性校正单元连接； 电容极性校正单元与运算放大电路连接； 以及控制电路，其控制电容极性校正单元和多路选择单元。
3.一种飞电容式串联电池组电压检测装置的控制方法特征在于: 1)先把电容极性校正单元的所有开关都关闭，通过多路选择单元选择有效的电池给飞电容充电； 2)再把所有的多路选择单元的开关断开，使飞电容进入悬空状态； 3)再根据极性打开相应的极性开关进行测量。
【文档编号】G01R19/25GK104391166SQ201410671975
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】韩非 申请人:重庆星联云科科技发展有限公司