一种高压电池组BMS用容量电量检测装置的制作方法

本发明涉及直流电源系统，具体涉及一种高压电池组bms(电池管理系统)用容量电量检测装置。

背景技术：

高压电池组(通常指电压高于48v的电池组)作为储能领域和动力领域的直流电源系统，对容量电量的计算精准度有着高要求。高压电池组bms(电池管理系统)用容量电量检测装置在高压电池组使用过程中，担负进行实时全量程高频率、高精度的全量程范围的采样，实现低误差的容量、电量计算的职能，是高压电池组状态管理、状态体现的重要设备。

随着高压电池组整体技术指标要求的进一步提高，对容量和电量的精准度、实时性要求也越来越高，尤其在动力领域，高压电池组的应用工况更加复杂，负载变化频率更高。因此，高压电池组必须依靠单独的高精度容量、电量检测装置独立来实现检测。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提出一种高压电池组bms用容量电量检测装置，实现实时高频率、高精度的全量程范围的采样和低误差的容量、电量计算功能。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种高压电池组bms用容量电量检测装置，包括：

电流传感器、电压传感器、滤波电路、差分电路、分段放大和跟随反向电路、双基准电路、信号切换电路、ad采样电路、隔离电路及mcu/dsp控制电路；

所述电压传感器和电流传感器的输出端连接滤波电路的输入端；所述滤波电路的输出端连接差分电路的输入端；所述差分电路的输出端连接分段放大和跟随反向电路的输入端；所述分段放大和跟随反向电路的输出端连接信号切换电路的输入端，所述信号切换电路的输出端连接ad采样电路的输入端；所述ad采样电路的输出端通过隔离电路连接mcu/dsp控制电路；所述mcu/dsp控制电路连接信号切换电路的控制端；所述双基准电路为分段放大电路和ad采样电路提供基准电压。

作为进一步优化，所述电流传感器采用霍尔电流传感器，所述电压传感器采用霍尔电压传感器。

作为进一步优化，所述信号切换电路具有与所述分段放大和跟随反向电路的输出端相同个数的输入通道，在所述mcu/dsp控制电路的控制下，选通相应的输入通道。

作为进一步优化，所述分段放大和跟随反向电路包括并联的分段放大电路和跟随反向电路，所述分段放大电路用于在传感器的输出信号小于门限值时，对所述输出信号进行分段放大处理；所述跟随反向电路用于在传感器输出信号大于或等于门限值时，对所述输出信号进行跟随或反向处理。

本发明的有益效果是：

基于上述装置的设计，首先对传感器输出信号进行滤波，并经过差分电路消除线路压降及地线干扰，然后根据信号的大小进行不同处理，对于较小信号进行分段放大处理，对较大信号进行跟随和反向，处理的信号经过信号切换电路在控制器的选通控制下间隔输入到ad采样电路进行采样，最终输入到控制器中读取采样值进行容量和电量计算；该装置可以高频率的周期性进行模拟量高精度采样，实现高压电池组电压、电流的全量程精准实时采样，实现容量、电量的高准确度计算，适用于高压电池组或类似设备中。

附图说明

图1为实施例中的高压电池组bms用容量电量检测装置原理图。

具体实施方式

本发明旨在提出一种高压电池组bms用容量电量检测装置，实现实时高频率、高精度的全量程范围的采样和低误差的容量、电量计算功能。

实施例：

如图1所示，本实施例中的高压电池组bms用容量电量检测装置包括电流传感器、电压传感器、滤波电路、差分电路、分段放大和跟随反向电路、双基准电路、信号切换电路、ad采样电路、隔离电路及mcu/dsp控制电路；

所述电压传感器和电流传感器的输出端连接滤波电路的输入端；所述滤波电路的输出端连接差分电路的输入端；所述差分电路的输出端连接分段放大和跟随反向电路的输入端；所述分段放大和跟随反向电路的输出端连接信号切换电路的输入端，所述信号切换电路的输出端连接ad采样电路的输入端；所述ad采样电路的输出端通过隔离电路连接mcu/dsp控制电路；所述mcu/dsp控制电路连接信号切换电路的控制端；所述双基准电路为分段放大电路和ad采样电路提供基准电压。

电流传感器采用高精度、高线性度、低温漂的磁通门技术或霍尔技术电流传感器，输出方式为电流型或电压型。

电压传感器采用高精度、高线性度、低温漂的霍尔技术电压传感器，输出方式为电压型。

滤波电路用于对传感器输出信号的差模共模滤波，提高精确性。

差分电路为1:1高精度差分运放电路，用于信号转换，消除线路压降及地线干扰。

分段放大和跟随反向电路包括并联的分段放大电路和跟随反向电路；其中，分段放大电路用于小负载电压和小负载电流时，对传感器输出的小信号进行分段放大，且为带基准源的差分放大，确保对于传感器输出的正负信号，经放大后的信号均为正值，控制分段放大后运放的输出范围，与ad采样电路的基准源配合，实现高分别率识别，提高ad采样电路的识别能力，减小误差，提高精度。

跟随反向电路用于传感器输出较大信号时，不再进行放大，而是通过对输出信号进行跟随或1:1反向进行识别，通过对两信号进行对比识别，区分传感器输出信号的正负值，通过较大信号的门限值选取与传感器输出信号的范围及ad采样电路的基准源配合，最终实现高分别率识别，提高ad采样电路的识别能力，减小误差，提高精度。

双基准电路用于提供两路电压基准：一路用于作为分段放大电路运算放大器的基准，另一路用于作为ad采样电路的基准。

所述的信号切换电路用于各分段放大后的信号，间隔性的分别送入ad采样电路。

所述的ad采样电路用于对各模拟量的高精度采样。

所述的隔离通信电路用于ad采样电路与mcu/dsp控制电路隔离。

所述的mcu/dsp控制电路用于信号切换电路的控制及ad采样结果的读取。

基于上述装置，首先对传感器输出信号进行滤波，并经过差分电路消除线路压降及地线干扰，然后根据信号的大小进行不同处理，对于较小信号进行分段放大处理，对较大信号进行跟随和反向，处理的信号经过信号切换电路在控制器的选通控制下间隔输入到ad采样电路进行采样，最终输入到控制器中读取采样值进行容量和电量计算。

技术特征：

1.一种高压电池组bms用容量电量检测装置，其特征在于，包括：

电流传感器、电压传感器、滤波电路、差分电路、分段放大和跟随反向电路、双基准电路、信号切换电路、ad采样电路、隔离电路及mcu/dsp控制电路；

所述电压传感器和电流传感器的输出端连接滤波电路的输入端；所述滤波电路的输出端连接差分电路的输入端；所述差分电路的输出端连接分段放大和跟随反向电路的输入端；所述分段放大和跟随反向电路的输出端连接信号切换电路的输入端，所述信号切换电路的输出端连接ad采样电路的输入端；所述ad采样电路的输出端通过隔离电路连接mcu/dsp控制电路；所述mcu/dsp控制电路连接信号切换电路的控制端；所述双基准电路为分段放大电路和ad采样电路提供基准电压。

2.如权利要求1所述的一种高压电池组bms用容量电量检测装置，其特征在于，

所述电流传感器采用霍尔电流传感器，所述电压传感器采用霍尔电压传感器。

3.如权利要求1所述的一种高压电池组bms用容量电量检测装置，其特征在于，

所述信号切换电路具有与所述分段放大和跟随反向电路的输出端相同个数的输入通道，在所述mcu/dsp控制电路的控制下，选通相应的输入通道。

4.如权利要求3所述的一种高压电池组bms用容量电量检测装置，其特征在于，

所述分段放大和跟随反向电路包括并联的分段放大电路和跟随反向电路，所述分段放大电路用于在传感器的输出信号小于门限值时，对所述输出信号进行分段放大处理；所述跟随反向电路用于在传感器输出信号大于或等于门限值时，对所述输出信号进行跟随或反向处理。

技术总结
本发明涉及直流电源系统，其公开了一种高压电池组BMS用容量电量检测装置，实现实时高频率、高精度的全量程范围的采样和低误差的容量、电量计算功能。其包括顺次相连的电流传感器、电压传感器、滤波电路、差分电路、分段放大和跟随反向电路、信号切换电路、AD采样电路、隔离电路及MCU/DSP控制电路，还包括双基准电路；MCU/DSP控制电路连接信号切换电路的控制端；双基准电路为分段放大电路和AD采样电路提供基准电压。本发明适用于高压电池组或类似设备中。

技术研发人员：许洋;李明;丁劲涛;梁泽文;范世军;李朋飞
受保护的技术使用者：四川长虹电源有限责任公司
技术研发日：2020.08.28
技术公布日：2020.10.23