[發明專利]一種串聯電池組電壓同步測量方法

無效

• 申請號: 201110384694.X
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102393483A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 趙津生
• 申請（專利權）人: 趙津生
• 主分類號: G01R19/18
• 分類號: G01R19/18;G01R19/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種串聯電池組電壓同步測量方法，屬于電子測量領域，更特別應用與電池管理系統。

背景技術

在電池管理系統中獲取串聯電池組中各個電池的電壓是最基本的測量功能，現有技術可以大致歸納為如下方法：1.?電阻分壓法；2.模擬開關切換法；3.恒流源電平移動法；4.一對一單片機法等等。

電阻分壓法，比較典型的有申請號為201020263673.3和200880111787.1的兩個中國專利。分壓法最大的缺點是隨著電池組電壓的提高這個差值在對地電壓中所占的比例越來越??；若想得到與直接測量相當的精度就要成倍提高A/D轉換器的位數，同時對分壓電阻的精度也要同步提高。故當電池節數大于4時基本就沒有實用價值了。與此類似的還有采用數據放大器在高共模電壓下讀取差值的方法，只不過由程序計算獲取差值變成電路直接獲取而已。從要求高性能A/D器件變成高性能運放而對電阻的要求同樣是苛刻的。

模擬開關法，比較典型的有申請號為200910242630.9和201010141225.0的兩個中國專利。如同用一塊萬用表依次測量每節電池的電壓，這個方法就是使用開關元件切換測量裝置連接到到每一節電池兩端。由于這個開關將承受電池組的最大共模電壓故非一般模擬開關可以擔當，目前只有一家公司的MOS繼電器可用，不僅成本高且測量切換速度慢為數ms級別。在負載電流頻繁波動條件下，使用這種并非同一時刻獲取的電壓來判斷每個電池電壓的差異得出的結論必然是錯誤的。

一對一單片機法，比較典型的有申請號為201010213204.5和201020000744.0的兩個中國專利。這種方法的特征是每個電池獨占一個單片機，它不僅采集電壓還可以采集溫度還可以控制均衡。它通過數字通信隔離高共模電壓，單片機如果直接安裝在電池上比其它方法有最少的測量導線且測量時干擾最小。其主要問題是系統成本較高。

恒流源電平移動法，就是把各個電池的電壓轉換為對應的恒流源傳導到一個共地系統。這個方法是成本很低，有多個專利描述的方法是基于這一原理的,比較典型的是申請號為：200910188592.3的中國專利。這個專利巧妙的使用電流鏡原理克服了器件的非線性問題，但是它也有如下缺點：1.測量精度更多取決于兩個MOS管電特性的匹配程度。2.不能關閉的測量電流，雖然僅有數微安但是它是逐級疊加的，對于一個N串的電池組最底端的那一節電池是N倍的基本測量電流。3.當測量電壓低于MOS管導通電壓時電路不能工作。

上述現有測量方法各有所長但均不能以較低的成本實現對串聯電池組電壓高精度寬范圍的同步測量。

發明內容

本發明所述一種串聯電池組電壓同步測量方法，使用調制開關(2)將串聯電池組每節電池(1)的直流電壓調制成多個振幅與之相同的交流信號，這些信號通過測量信號耦合電容器(3)耦合到多個共地的解調開關(5)還原為與對應電池(1)電壓相同的多個直流電壓到輸出保持電容器(6)。由于上述所有調制開關(2)和解調開關(5)的控制信號都是同步的，所以在輸出保持電容器(6)獲取的電壓也都是在同一時刻采樣的各個電池(1)電壓。電池組的電流分壓信號也可以作為一路電壓同步采集，故可以采集到同一時刻各個電池的電壓和電流信號。?[0010]?????本發明所述一種串聯電池組電壓同步測量方法有如下5個特點：1.極低的成本，僅通過電容器(3)隔離高共模電壓并傳導測量信號；所用的調制開關(2)和解調開關(5)可以簡單地使用由兩個小功率MOS管組成見附圖6。2.高精度，MOS管接近理想開關，該方法理論上沒有測量轉換誤差，在調制解調環節不產生額外誤差沒有溫度漂移。3.同步測量，由于每個電池(1)的測量過程是同步轉換同步傳輸故可以得到同一時刻各個電池(1)的電壓電流數據，利用這些數據可以真實的比較各個電池(1)之間的差異并計算電池(1)直流內阻。4.測量電流小且自然關閉，該方法測量電流僅取決于A/D轉換電路的輸入阻抗所以是微安級，且在調制開關(2)不變化時沒有電流故待機狀態僅有nA級別的調制開關漏電流存在。5.電壓測量范圍寬，由于調制開關(2)不從被測量電池(1)獲取電源，故可以從0V起測量，而最高測量電壓僅受MOS開關的限制，所以低可用于燃料電池高可直接測量12V蓄電池。

附圖說明

?圖1：第一類方法，分壓測量原理示意圖。

?圖2：第二類方法，模擬開關切換法原理示意圖。

?圖3：第三類方法，獨占A/D測量原理示意圖。

?圖4：第四類方法，恒流傳遞測量原理示意圖。