一种总线式串联动力电池组的单体电压检测电路的制作方法

本实用新型涉及一种总线式串联动力电池组的单体电压检测电路。

背景技术：

新能源电动汽车，尤其是电动大巴车，使用的动力电池组，是由多节锂电池单体串联组成的，单体数量可以达到200多节，且总电压很高，可以达到DC 600多伏。一般ADC检测电压是TTL电平5V，高压检测会很困难。本实用新型采用一种新型电路拓扑，解决了此问题，并可以实现对每个单体单独进行电压检测、充放电、均衡等操作。

而且因为电池组单体数量很多，要检测每个单体电压，连线复杂，本实用新型采用总线式电路简化了控制开关电路及连线。

电池管理系统(BMS)是连接电动汽车和车载动力电池组的重要纽带，主要功能有检测动力电池单体电池电压、总电压、电流、温度等信息，对电池组性能进行实时在线检测，诊断故障报警等。本专利的检测电路属于BMS的一部分。动力电池组单体数量多，总电压高，如何简化检测电路，还能对每个单体单独进行电压检测、充放电、均衡等操作，成为BMS电池管理系统中的技术难点。

目前，市面上的方案，大多为2种，一种是直接采用国外的半导体厂商提高的集成采集IC；另一种方案，对部分电池的总压进行电阻分压，再用ADC采集。

采用上述第一种现有方案，虽然能够满足要求，但是价格昂贵，功能单一，使用不灵活，且受制于厂商的供货周期。第二种现有方案，如图1所示，以6节单体电池串联的电池组为例，检测电池单体电压Ubat6。一般ADC可采集的电压范围为0-5V，当采集超过5V的高电压时，则需要采样电阻分压电路，或其他辅助电路，才能采集高电压。只闭合光继电器1时，得到单体Ubat1＝Uadc1。只闭合光继电器2时，得到单体电压1和单体电压2之和U2＝Uadc2(R1+R2)/R2，Ubat2＝U2-Ubat1。只闭合光继电器3时，U3＝Uadc3(R1+R2)/R2，Ubat3＝U3-U2。依此类推……得到Ubat6＝U6-U5。

可见，要想得到单体电压Ubat6，必须得到前面的所有的单体电压之和，且计算复杂。而且随着电池单体数量的增加，采样分压电阻的R1，R2的选取会变得十分困难。又因为元器件等因素，例如电阻的温漂，检测精度难以保证。对于(光)继电器的开关控制，占用微控制器MCU的IO口数量也会变得庞大。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种总线式串联动力电池组的单体电压检测电路，本实用新型的电路拓扑可以对每个单体单独进行电压检测、充放电、均衡等操作，解决了高压检测困难，连线复杂等问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种总线式串联动力电池组的单体电压检测电路，包括微控制器、ADC模数转换器、总线扩展器件和光继电器，所述电池单体依次串联，且各个单体的正负极分别通过一个光继电器连接至ADC模数转换器输入端的连接线，所述ADC模数转换器通过总线连接微控制器，所述总线扩展器件通过总线连接微控制器，所述总线扩展器件控制各个光继电器，在多节串联动力电池中，实现对任意一节单体电池单独进行操作。

所述微控制器通过总线，根据不同的总线器件地址，控制ADC电压采样和光继电器的开关。

所述总线扩展器件为I2C总线扩展器件。

所述总线为I2C总线。

所述微控制器通过依次闭合两个相邻的光继电器，得到对应的电池单体的电压。

所述微控制器将各个电池单体的电压值累加，得到动力电池组的总电压。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型中的电路拓扑，通过简单的继电器通断，就实现了每节单体电压的检测和高压总电压的检测，计算简单，且不会有其他辅助电路，检测精度高。通过总线扩展接口器件，只用一个两线制的I2C总线，大大减少了MCU的IO的占用，简化了电路。这种电路拓扑，实现了对多节动力电池组中，任意一个单体单独进行操作，不仅可以用来单体电压检测，还可以用来对每个单体单独进行充放电、均衡等，对多达几百串的电池组，意义重大。

本实用新型克服了现有电路价格昂贵，复杂，采集精度不够的缺点，实用新型中的电路拓扑可以对每个单体单独进行电压检测、充放电、均衡等操作，解决了高压检测困难，连线复杂等问题。

附图说明

图1为现有技术示意图；

图2为本实用新型的工作原理示意图；

图3为本实用新型实施例连接示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

以6节单体电池串联的电池组为例，本实用新型技术方案示意图，如图2所示。

一种总线式串联动力电池组的单体电压检测电路，包括微控制器、ADC模数转换器、总线扩展器件和光继电器，所述电池单体依次串联，且各个单体的正负极分别通过一个光继电器连接至ADC模数转换器输入端的连接线，所述ADC模数转换器通过总线连接微控制器，所述总线扩展器件通过总线连接微控制器，所述总线扩展器件控制各个光继电器。

所述微控制器通过总线，根据不同的总线器件地址，控制ADC电压采样和光继电器的开关。

所述总线扩展器件为I2C总线扩展器件。

所述总线为I2C总线。

所述微控制器通过依次闭合两个相邻的光继电器，得到对应的电池单体的电压。

所述微控制器将各个电池单体的电压值累加，得到动力电池组的总电压。

如图2所示，在微控制器MCU的I2C总线上，挂着I2C总线接口扩展器件和ADC，根据不同器件地址，可以通过简单的2线制I2C总线，控制ADC电压采样和光继电器的开关。结合方案示意图2，计算每个电池单体电压和总电压。只闭合光继电器1和2时，得到单体电压Ubat1＝Uadc1。只闭合光继电器2和3时，得到单体电压Ubat2＝Uadc2。依此类推……得到Ubat6＝Uadc6。

总电压U＝Ubat1+Ubat2……+U bat3。

可见，本实用新型中的电路拓扑，通过简单的继电器通断，就实现了每节单体电压的检测和高压总电压的检测，计算简单，且不会有其他辅助电路，检测精度高。通过总线扩展接口器件，只用一个两线制的I2C总线，大大减少了MCU的IO的占用，简化了电路。这种电路拓扑，实现了对多节动力电池组中，任意一个单体单独进行操作，不仅可以用来单体电压检测，还可以用来对每个单体单独进行充放电、均衡等。

对多达几百串的电池组，意义重大。

图3中的电路图，一些集成IC芯片只是给出了型号，但与实际管脚并不完全一致，一些保护二极管、滤波电容也未画出，一些电源电路也省略不计。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。