[發明專利]鋰離子動力電池單體電芯電壓測量電路

無效

• 申請號: 201310100910.2
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103163479A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 葉露林;張曄;蔣偉鋒;朱麟;夏加明;吳秋芹;曹菁
• 申請（專利權）人: 葉露林;張曄;蔣偉鋒;朱麟;夏加明;吳秋芹;曹菁
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 無錫華源專利事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 孫力堅

技術領域

本發明屬于電池監控技術領域，用于鋰離子動力電池組的在線保護和均衡控制過程中單體電芯電壓測量。

背景技術

鋰離子動力電池由于其比能量大、放電電壓高、循環壽命長、無記憶效應、具有快速充電能力、自放電速率小、節能、環保而受到重視。由于鋰離子電池單體容量過大，容易產生高溫，誘發不安全因素，因此大容量鋰離子電池必須通過串并聯的方式形成電池組。單體電池本身的不一致性將會影響整個電池組的壽命和性能。同時，鋰離子單體電芯充電時有電壓上限，當電芯電壓高于一定值時，會產生過充電現象；放電時也有電壓下限，當電芯電壓低于一定值時，會產生過放電現象。電池過充電或過放電均會造成危險性，嚴重時會產生爆炸。

綜上所述，在鋰離子電池組充放電過程中必須精確的檢測各個單體電芯的電壓，以便對電池組進行在線保護以及均衡控制。目前采用的技術手段主要有：

一、采用專用多通道單體電芯電壓檢測芯片，對電池組中串聯單體電芯電壓進行測量（參見文獻：電源控制技術[J].電子自動化，2010(32)：66-68。以及：基于MSP430單片機的12節鋰電池管理系統[J].電源技術，2011(35)：514-516。）。該方案需要選用價格昂貴的專用芯片，大幅增加系統成本，同時，外圍電路較復雜，可擴展性較差。

二、采用巡檢的方式對電池組中串聯單體電芯電壓進行測量。包括：

1）通過開關器件（繼電器）分時把單體電芯的電壓信號切換到同一個差分放大器，經信號調理后用一只A/D轉換器進行采樣（參見文獻：基于雙CAN總線的電動汽車電池管理系統[J].汽車工程，2008(30)：788-791,795。以及：一種新型鋰電池管理系統的設計與實現[J].制造業自動化，2010(32)：197-198,225。）。該方法存在幾個缺點：需要復雜的信號調理電路將電芯電壓調理至A/D轉換器量程范圍內；機械式開關器件觸點阻抗較大，產生較大的測量誤差，隨著使用時間的延長，誤差將會進一步增大。

2）采用微處理器控制光控MOS管開關，分時將單體電芯的電壓信號切換到同一個差分放大器，經信號調理后用一只A/D轉換器進行采樣（參見文獻：純電動汽車電池管理系統研究與設計[J].測控技術，2010(29)：54-57。）。該方法存在幾個缺點：需要復雜的信號調理電路將電芯電壓調理至A/D轉換器量程范圍內。需要增加獨立電源對光控MOS管前后級進行供電，大幅提高系統成本的同時增加電路的復雜性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鋰離子動力電池單體電芯電壓測量電路，實現低成本高精度的鋰離子動力電池組中各串聯單體電芯電壓測量。

本發明的技術方案如下：

一種鋰離子動力電池單體電芯電壓測量電路，包括由多個串聯的單芯電池所組成的電池組；所述電池組的負極接地，所述電池組中每個單芯電池的正極串聯一個分壓電阻后連接至一個MOS管的漏極；所述各MOS管的源極并聯后連接至電壓跟隨器的正輸入端，所述各MOS管的柵極分別連接至MCU；所述電壓跟隨器的正輸入端與地之間連接有并聯的電阻以及電容，所述電壓跟隨器的負輸入端與輸出端短接，所述電壓跟隨器的輸出端連接至A/D轉換器；所述A/D轉換器與MCU相連接。

本發明的有益技術效果是：

本發明實時準確采集鋰離子動力電池組中各串聯單體電芯電壓，為鋰離子動力電池進行過充電、過放電保護以及均衡控制提供有力的判斷依據，延長電池組使用壽命，防止發生火災、爆炸等嚴重事故。

本發明附加的優點將在下面具體實施方式部分的描述中給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

圖1是本發明的電路原理圖。

圖2是本發明一個實施例的電路原理圖。

圖3是本發明的電壓校準人機界面圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式做進一步說明。

本發明的具體電路如圖1所示，其包括由多個串聯的單芯電池BT1～BTn所組成的電池組。電池組的負極接地；電池組中每個單芯電池BT1～BTn的正極串聯一個分壓電阻R1～Rn后連接至一個MOS管Q1～Qn的漏極。各MOS管Q1～Qn的源極并聯后連接至電壓跟隨器U1的正輸入端+；各MOS管Q1～Qn的柵極分別連接至MCU的Con_1～Con_n端。電壓跟隨器U1的正輸入端+與地之間連接有并聯的電阻R以及電容C1；電壓跟隨器U1的負輸入端-與輸出端短接；電壓跟隨器U1的輸出端連接至A/D轉換器的VIN+端。A/D轉換器與MCU相連接。