一种电池组电压采集系统及方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电压采集领域，特别涉及一种电池组电压采集系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着传统能源的日益枯竭，环境污染的日益严重，国家提出了节能减排、发展低碳经济的策略，电池由于其在应用过程中具有方便快捷、可循环利用等特性而得到广泛应用。在应用过程中，为了获得大功率、大容量，需要将单体电池以串并联方式组成电池组。
[0003]为了确保电池组能够正常工作，需要电池管理系统实时对电池组进行统一监控，其中一个监控环节就是对电池组中各个单体电池电压的监控，需要实时采集各个单体电池的电压值，对各个单体电池的性能进行判断；目前对电池组中各个单体电池电压值的采集一般以成对或成组的方式采集，如图1所示，为典型的单体电压采集系统，图1中，CELL_Mod_n为电池模组，即CELL_Mod_n是由成对或成组的单体电池组成；符号B+标识为电池组正极；符号B-标识为电池组负极；符号GND为单片机的地；电压采集芯片通过单体电压采集线连接到单体电池，这些单体电压采集线可通过IIC通讯方式实现电池模组之间的通讯，再通过隔离芯片后，实现与电池管理系统中的核心元器件单片机的通讯。
[0004]在电池组中，单体电池的一致性包括:电压一致性、容量一致性、健康状态(S0H)一致性、单体电池内阻的一致性，只有当所有上述单体电池的一致性指标均较好时，整个电池组的综合性能才能较为优良；一般在电池管理系统设计时，应当充分考虑到单体电池信息采集过程中，所有单体电池电压信号的采集应当处于同样的采集条件状态，以保证电池管理系统在对单体电池监控的过程中，真实的体现实际单体电池电压信息，单体电压采集系统中电压采集芯片的功耗的一致性关系到工作过程中单体电池的一致性。
[0005]现有技术中，电池管理系统为实现单体电池的一致性对电池组中每一个单体电池进行了均衡控制，但这种均衡控制只有在充电过程中才得以执行，而且这种方案软件控制比较复杂。当单体电池均衡功能失效时，只要有一路失效，就会造成整个电池组的均衡功能失效；对于采集单体电池电压的电压采集芯片，它是从电池模组取电，如果单体电压采集系统中电压采集芯片功耗不一致，则直接会加剧各个单体电池采集的不一致，从而影响单体电池均衡功能。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种电池组电压采集系统及方法，以实现电压采集芯片的功耗平衡，从而保证电池组中单体电池采集的一致性。
[0007]为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案:
[0008]一种电池组电压采集系统，所述电池组由一个或多个电池模组串联组成，所述电池模组由多个单体电池组成，所述电压采集系统包括:
[0009]与所述电池组中电池模组--对应连接的电压采集模块、隔离模块、与所述隔离模块电连接的微控制器；其中，不同所述电压采集模块之间通过I2C串口总线通信，所述电压采集模块包括电压采集芯片、与所述电压采集芯片电连接的处理模块；
[0010]所述电压采集芯片采集所述处理模块的信息，并将所述处理模块的信息通过I2C串口总线传送给隔离模块，并根据所述隔离模块的信息，控制所述处理模块，以使所述电压采集芯片的功耗增大或不变；
[0011]所述隔离模块分别与所述微控制器、与所述电池组负极连接的电压采集模块电连接，用于将所述微控制器与所有所述电压采集模块的信号隔离；
[0012]所述微控制器用于获取所述隔离模块的信息，对所述隔离模块的信息进行分析处理，并通过所述隔离模块向所有电压采集芯片发送控制信号，以使所有电压采集芯片的功耗均衡。
[0013]优选地，所述处理模块包括:测试模块、均衡模块，其中:
[0014]所述测试模块与所述电压采集芯片连接，用于采集所述电压采集芯片的功耗信息，并将功耗信息传输给所述电压采集芯片；
[0015]所述均衡模块与所述电压采集芯片连接，用于增大所述电压采集芯片的功耗。
[0016]优选地，所述测试模块包括:与所述电压采集芯片连接的分流计型电流传感器、电压跟随器；
[0017]所述分流计型电流传感器用于测量所述电压采集芯片的功耗电流；
[0018]所述电压跟随器连接在所述分流计型电流传感器与所述电压采集芯片之间，用于获取所述分流计型电流传感器的信息，并将所述信息传送给所述电压采集芯片。
[0019]优选地，所述均衡模块包括:第一电阻、开关电路；
[0020]其中，所述第一电阻连接在开关电路与所述电压采集芯片之间；
[0021]所述开关电路分别与所述第一电阻、所述电压采集芯片连接，用于获取所述电压采集芯片的控制信号，并控制所述第一电阻与所述电压采集芯片连接或断开。
[0022]优选地，所述电压采集芯片包括:若干电压采集电路、AD转换器、与所述AD转换器连接的处理器；
[0023]所述电压采集电路与所述电池模组中单体电池连接，采集所述单体电池的电压信号；所述AD转换器对所述单体电池的电压信号与所述处理模块的信号进行AD转换，并将转换后的电压信号发送至所述处理器；所述处理器对所述经过AD转换的电压信号进行处理，并向所述处理模块输出控制信号。
[0024]—种电池组电压采集方法，所述方法包括:
[0025]电压采集芯片采集处理模块的信息，并将所述处理模块的信息通过I2C串口总线发送给隔离模块；
[0026]微控制器获取所述隔离模块的信息，对所述隔离模块的信息进行分析处理，并通过所述隔离模块向所有电压采集芯片发送控制信号；
[0027]电压采集芯片根据所述控制信号，控制处理模块，以使所述电压采集芯片的功耗增大或不变。
[0028]优选地，所述微控制器获取所述隔离模块的信息，对所述隔离模块的信息进行分析处理包括:
[0029]获取所有所述处理模块中测试模块的信息，其中，所述测试模块的信息包括所述电压采集芯片的功耗电流；
[0030]将所有所述电压采集芯片的功耗电流进行比较，得到最大所述电压采集芯片的功耗电流；
[0031]将最大所述电压采集芯片的功耗电流作为目标功耗电流传送给所述隔离模块。
[0032]优选地，所述电压采集芯片根据所述控制信号，控制处理模块，包括:
[0033]对电压采集芯片向均衡模块输出的驱动信号初始化，执行以下步骤:
[0034](A)所述电压采集芯片接收所述控制信号，其中，所述控制信号包括:ID值与目标功耗电流，检测所述控制信号中ID值是否与所述电压采集芯片的ID值相同；
[0035]如果不同，则执行步骤⑶；否则，返回步骤㈧；
[0036](B)获取所述处理模块中测试模块的当前功耗信息，其中所述当前功耗信息包括反馈功耗电流；
[0037](C)根据所述目标功耗电流与所述反馈功耗电流的值，采用二分法调整当前驱动信号并向均衡模块输出驱动信号；
[0038](D)检测所述反馈功耗电流与所述目标功耗电流之差的绝对值比上目标功耗电流是否小于设定阈值；
[0039]如果是，延时一周期，如果系统无下电操作，则执行步骤(A);否则，返回执行步骤⑶。
[0040]优选地，所述电压采集芯片根据所述控制信号，控制处理模块，包括以下步骤:
[0041]设定电压采集芯片功耗GP10 口 PWM占空比为第一设定值，执行以下步骤:
[0042](A’ )所述电压采集芯片接收所述控制信号，其中，所述控制信号包括:ID值与目标功耗电流，检测所述控制信号中ID值是否与所述电压采集芯片的ID值相同；
[0043]如果不同，则执行步骤(B’ );否则，返回步骤(A’ );
[0044](B’)获取所