[發(fā)明專(zhuān)利]一種電池電壓監(jiān)控電路和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610237928.0
• 申請(qǐng)日: 2016-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107306037A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張啟東;楊銀堂;劉毅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)昆山創(chuàng)新研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H02J7/00
• 分類(lèi)號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 西安智萃知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司61221
• 代理人: 李東京

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子電路中的電源管理領(lǐng)域，具體涉及一種電池電壓監(jiān)控電路和方法。

背景技術(shù)

電池組，是電池的串聯(lián)和并聯(lián)。并聯(lián)的電池組要求每個(gè)電池電壓相同,輸出的電壓等于一個(gè)電池的電壓,并聯(lián)電池組能提供更強(qiáng)的電流.串聯(lián)電池組可以提供較高的電壓。電池組在我們的生活中用的十分廣泛,電視遙控器,電子玩具,手電筒中都有串聯(lián)電池組。電池管理系統(tǒng)(BMS)主要就是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過(guò)充電和過(guò)放電，延長(zhǎng)電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。

在電動(dòng)交通工具中，動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng)作為主要?jiǎng)恿υ词瞧渲兄翞橹匾囊画h(huán)，電池管理系統(tǒng)的優(yōu)劣直接決定了電池組的使用壽命，一個(gè)合適的電池管理系統(tǒng)能夠在充分發(fā)揮電池優(yōu)越性能的同時(shí)，給予電池最佳的保護(hù)。電池管理器可以監(jiān)控電池組的狀態(tài)如可以檢測(cè)電池組(或單體電池)的最大電壓、最小電壓、充放電電流和漏電信號(hào)等信息并反饋給車(chē)載ECU等控制器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組的管理。在很多系統(tǒng)中，為了滿(mǎn)足功率的需要，供電電池組一般由幾十至上百節(jié)單芯電池串聯(lián)組成。整個(gè)電池組的管理系統(tǒng)中有多顆管理芯片，每顆管理芯片負(fù)責(zé)控制一定數(shù)目的電池。

現(xiàn)有技術(shù)存在很多缺點(diǎn)：檢測(cè)速度快的時(shí)候，電池監(jiān)控芯片的通道數(shù)目較少，如AD7280芯片；通道數(shù)目多時(shí)，檢測(cè)速度較慢，如LTC6803芯片，LTC6804芯片；同時(shí)現(xiàn)有技術(shù)都集中在提高高壓采樣開(kāi)關(guān)的速度，忽略整體架構(gòu)速度的限制，并且現(xiàn)有技術(shù)高壓采樣開(kāi)關(guān)的個(gè)數(shù)是電池通道個(gè)數(shù)的兩倍，因?yàn)楦邏翰蓸娱_(kāi)關(guān)需要的面積很大，導(dǎo)致整個(gè)芯片面積很大，成本高。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種電池電壓監(jiān)控電路和方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種電池電壓監(jiān)控電路，包括采樣電路、比較器、數(shù)字處理與控制模塊、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊；采樣電路還包括電池選擇開(kāi)關(guān)和電荷分配電路；采樣電路用于采集電池組的電壓和進(jìn)行電荷分配；電荷分配電路接比較器；采集的電壓進(jìn)行電荷分配之后經(jīng)過(guò)比較器比較，比較器的輸出連接數(shù)字處理與控制模塊，數(shù)字處理與控制模塊連接控制數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊連接電荷分配電路，數(shù)字處理與控制模塊通過(guò)控制數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊調(diào)節(jié)采樣電路中的電荷分配。

優(yōu)選的，電荷分配電路模塊包含兩個(gè)結(jié)構(gòu)一樣的模塊：電荷分配電路半邊P和電荷分配電路半邊N；每個(gè)電荷分配電路半邊模塊都有端口Shin、COMP、MSB和LSB；電池選擇開(kāi)關(guān)有第二輸出端AINP和第一輸出端AINN；電池選擇開(kāi)關(guān)通過(guò)輸出端AINP和AINN分別連接到電荷分配電路半邊P的端口SHin和電荷分配電路半邊N的端口SHin；AINN和AINP通過(guò)開(kāi)關(guān)S2連接；電荷分配電路半邊P的輸出COMP接比較器的正相輸入端、電荷分配電路半邊N的輸出COMP接比較器的反相輸入端；數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)一樣的模塊：數(shù)/模轉(zhuǎn)換P和數(shù)/模轉(zhuǎn)換N；每個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊都有端口VMSB、VLSB；電荷分配電路半邊P的端口MSB、LSB接數(shù)/模轉(zhuǎn)換P的端口VMSB、VLSB；電荷分配電路半邊N的端口MSB、LSB接數(shù)/模轉(zhuǎn)換P的端口VMSB、VLSB；比較器的輸出連接數(shù)字處理與控制模塊；數(shù)字處理與控制模塊分別控制數(shù)/模轉(zhuǎn)換P和數(shù)/模轉(zhuǎn)換N。

進(jìn)一步優(yōu)選的，每個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換還有端口VREF、VTEMP和VREFGND；數(shù)字處理與控制模塊分別連接數(shù)/模轉(zhuǎn)換P的端口VREF、VTEMP、VREFGND和數(shù)/模轉(zhuǎn)換N的端口VREF、VTEMP、VREFGND。

上述結(jié)構(gòu)為上下全對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，能有效的消除共模干擾。

優(yōu)選的，電池選擇開(kāi)關(guān)模塊中包括n+1個(gè)開(kāi)關(guān)，n為大于1的偶數(shù)；n+1個(gè)開(kāi)關(guān)的一端的依次分別接電池組中串聯(lián)電池的正負(fù)極；n為奇數(shù)的開(kāi)關(guān)的另一端連接在一起作為第一輸出端AINN；n為0或偶數(shù)的開(kāi)關(guān)的另一端連接在一起作為第二輸出端AINP。

進(jìn)一步優(yōu)選的，n+1個(gè)開(kāi)關(guān)為高壓開(kāi)關(guān)。

上述步驟的好處是高壓開(kāi)關(guān)數(shù)量的個(gè)數(shù)少，節(jié)省電路面積，成本低。

優(yōu)選的，電荷分配電路半邊P或電荷分配電路半邊N的一個(gè)輸入為SHin；三個(gè)輸出為MSB、LSB、COMP；電池選擇開(kāi)關(guān)模塊的第一輸出端AINN和第二輸出端AINP分別接電荷分配電路半邊N的輸入和電荷分配電路半邊P的輸入，同時(shí)第一輸出端AINN和第二輸出端AINP通過(guò)開(kāi)關(guān)S2連接；電荷分配電路半邊N和電荷分配電路半邊P的3個(gè)輸出分別為NMSB、NLSB、VINN以及PMSB、PLSB、VINP。