專利名稱：一種用于電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電池管理系統(tǒng)領域，特別是指一種用于電壓管理系統(tǒng)的電壓采集電路。
背景技術：
鋰電池以其能量密度高、高低溫性能好、循環(huán)壽命長、無污染等特點，越來越多的應用于各種行業(yè)和領域，由于鋰電池的單節(jié)電池的電壓只有2. 8V 4. 2V，要獲得更高電壓和容量的電池，必須將多節(jié)電池串聯(lián)或并聯(lián)組成電池組。因此，為防止電池組中各節(jié)電池過充電或過放電，使各單節(jié)電 池的電壓維持在合理范圍，從而延長電池組的使用壽命，并隨時了解電池組的工作狀態(tài)，必須為電池組配置一套電池管理系統(tǒng)(BMS)。圖I為現(xiàn)有的一種BMS，電阻池由8節(jié)電池Cl C8串聯(lián)組成，每節(jié)電池的正極與共端子GND之間并接分壓電阻Ril和Ri2，分壓電阻Ri2的電壓為每節(jié)電池的采樣電壓，8路采樣電壓信號均送到8選I的電子門電路，單片機依次選擇第I路至第8路采樣電壓信號進行A/D轉換，分別得到第I節(jié)、第I 2節(jié)到第I 8節(jié)電池的電壓值V1、V2到V8，各依次相減就能得到每節(jié)電池各自的電壓值。但是圖I所示的電池管理系統(tǒng)中的電壓采集電路的各分壓取樣電阻Ril和Ri2無法斷開，電池組的各節(jié)電池時刻通過分壓電阻Ril和Ri2放電，增加了電池組的功耗，消耗了能量，即使電池組在虧電情況下也如此，不便于長時間運輸和儲存，電池組通常在3 5月就得補充充電。另外，由圖I可知第I節(jié)電池Cl的分壓電阻Rl. I、Rl. 2的電流為:11 = Vl/(Rl. I+Rl. 2)；第2節(jié)電池C2的分壓電阻R2. I、R2. 2的電流為I2 = V2/(R2. 1+R2. 2)；第8節(jié)電池C8的分壓電阻R8. I、R8. 2的電流為18 = V8/ (R8. 1+R8. 2)。于是，每節(jié)電池分別流過的電流為第I 節(jié)電池 Cl 流過的電流IC1 = I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7+I8 ；第2 節(jié)電池 C2 流過的電流IC2 = I2+I3+I4+I5+I6+I7+I8 ；第3 節(jié)電池 C3 流過的電流IC3 = I3+I4+I5+I6+I7+I8 ；第4 節(jié)電池 C4 流過的電流IC4 = I4+I5+I6+I7+I8 ；第5節(jié)電池C5流過的電流IC5 = I5+I6+I7+I8 ；第6節(jié)電池C6流過的電流IC6 = 16+17+18 ；第7節(jié)電池C7流過的電流IC7 = 17+18 ；第8節(jié)電池C8流過的電流IC8 = 18。由上面分析可知，圖I中的電壓采集電路使得每節(jié)電池的放電電流不同，即各節(jié)電池的放電速度不一致,造成電池組中各節(jié)電池之間的電壓不平衡，并隨著時間的延長而愈發(fā)明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種用于電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路，減小了電壓采集電路的功耗，且電池組的各節(jié)電池的放電速度基本一致。本發(fā)明為解決其技術問題所采用的技術方案在于提供一種用于電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路，包括n個采集單元和控制器，所述采集單元包括電池Ci、控制開關Qil和回路開關Qi2，各相鄰采集單元的電池Ci通過正極、負極依次串聯(lián)，且Vl的負極連接公共端子GND,所述電池Ci的正極通過電阻Ril連接電阻RO的一端，電阻RO的另一端連接公共端子GND，所述電池Ci、電阻Ril和電阻RO的回路中還串聯(lián)回路開關Qi2，該回路開關Qi2的控制端與公共端子之間并聯(lián)控制開關Qil，所述控制開關Qil的控制端連接控制器的輸出端KZi，該控制器的輸入端連接電阻RO與Ril連接的一端；其中，n為大于等于I的正整數(shù)，i為小于等于n的正整數(shù)。 上述的用于電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路，其中，所述控制開關Qil為NPN三極管，所述回路開關Qi2為PNP三極管，且所述控制開關QiI、回路開關Qi2的控制端為基極。上述的用于電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路，其中，所述回路開關Qi2的控制端與控制開關Qil之間還串聯(lián)電阻Ri2。上述的用于電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路，其中，所述電阻Ri2的阻值與電池Ci與公共端子GND之間的電壓值Vi成正比。上述的用于電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路，其中，所述控制開關Qil的控制端與控制器的輸出端KZi之間還串聯(lián)電阻Ri3。上述的用于電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路，其中，所述電阻Ri3的阻值與控制器的輸出端KZi的輸出電平的幅值成正比。上述的用于電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路，其中，所述控制器為型號為MSP430F149IPM的微控制器。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明提供的電壓采集電路通過在電壓采集單元內(nèi)設置控制開關Qil和回路開關Qi2，同一時刻只有電阻Ril和電阻RO上有功耗，減小了電壓采集電路的功耗，且電池組在長途運輸或儲存等擱置狀態(tài)時，控制器使得回路開關Qi2處于斷開狀態(tài)，從而使得電壓采集電路沒有功耗，方便電池組的長途運輸和儲存，且電池組的各節(jié)電池Ci的放電速度基本一致，各節(jié)電池Ci的電壓均衡。另外，本發(fā)明的電壓采樣電路，不需要電子門電路，節(jié)約了成本。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為現(xiàn)有的電壓采集電路的電路結構示意圖；圖2為本發(fā)明一種用于電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路的結構示意圖；上圖中101 IOn電池采集單元 200控制器
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。圖2為本發(fā)明一種用于電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路的結構示意圖，如圖2所示，本發(fā)明提供的用于電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路，包括n個采集單元101 IOn和控制器200，所述采集單元IOi包括電池Ci、控制開關Qil和回路開關Qi2，所述電測Ci與公共端子GND之間的電壓為Vi，各相鄰采集單元IOi的電池Ci通過正極、負極依次串聯(lián)，且Vl的負極連接公共端子GND，所述電池Ci的正極通過電阻Ril連接電阻RO的一端，電阻RO的另一端連接公共端子GND，所述電池Ci、電阻Ril和電阻RO的回路中還串聯(lián)回路開關Qi2，該回路開關Qi2的控制端與公共端子之間并聯(lián)控制開關Qil，所述控制開關Qil的控制端連接控制器200的輸出端KZi，該控制器200的輸入端A/D連接電阻RO與Ril連接的一端，其中，n為大于等于I的正整數(shù)，i為小于等于n的正整數(shù)。且所述回路開關Qi2的控制端與控制開關Qil之間還串聯(lián)電阻Ri2，所述控制開關Qil的控制端與控制器200的輸出端KZi之間還串聯(lián)電阻Ri3。如圖2所示，當需要檢測電池Ci的電壓時，控制器200的輸出端KZi輸出高電平給控制開關Qil的控制端，控制開關Qil導通后使得回路開關Qi2的控制端得到一個低電平，從而回路開關Qi2導通，電池Ci與公共端子GND之間的電壓Vi加載到電阻Ril和RO上，電阻RO上的電壓為電池Ci的電壓采集信號，并輸入到控制器的輸入端A/D，在控制器200內(nèi)轉換成電池Ci的實際電壓值后，控制器200使得輸出端KZi由高電平變?yōu)榈碗娖?，此時控制開關Qil斷開，從而使得回路開關Qi2斷開，電池Ci的依次電壓采集結束。因此，只要控制器200依次使回路開關Qi2導通，并采集、轉換電阻RO上的電壓采集信號，就能分別得到各節(jié)電池Ci的電壓值及電池組的工作狀態(tài)。由于每次采集RO上的電壓時，只有一個回路開關Qi2導通，因此在同一時間內(nèi)，電池采集電路的Ril和電阻RO流過的電流Ii為Ii = Vi/(Ril+R0)因此，本發(fā)明的電池采集電路的功耗小，且電池組在長途運輸或儲存等擱置狀態(tài)時，控制器200控制回路開關Qi2處于斷開狀態(tài)，使得電壓采集電路沒有功耗，方便電池組的長途運輸和儲存。優(yōu)選地，所述控制開關Qil為NPN三極管，所述回路開關Qi2為PNP三極管，且所述控制開關QiI、回路開關Qi2的控制端為基極。優(yōu)選地，所述電阻Ri3的阻值與控制器的輸出端KZi的輸出電平的幅值成正比，防止控制開關Qil的基極電流過大，導致控制開關Qil損壞。優(yōu)選地，所述電阻Ri2的阻值與電池Ci與公共端子GND之間的電壓值Vi成正比，防止回路開關Qi2出現(xiàn)處于非飽和導通狀態(tài)，影響電壓采集精度，或者回路開關Qi2的 控制端的基極電流過大，導致?lián)p壞或增加不必要的功耗。優(yōu)選地，所述控制器200為型號為MSP430F149IPM的微控制器，所述控制器200的輸出端KZi為P4. 0 P4. 7，該控制器的輸出端KZi輸出的高電平的幅值為3V，所述電阻Ri3的阻值為3K Q，所述控制器的輸入端A/D為P6. O。綜上所述，本發(fā)明提供的電壓采集電路通過在電壓采集單元IOi內(nèi)設置控制開關Qil和回路開關Qi2，同一時刻只有電阻Ril和電阻RO上有功耗，減小了電壓采集電路的功耗，且電池組在長途運輸或儲存等擱置狀態(tài)時，控制器200控制回路開關Qi2處于斷開狀態(tài)，使得電壓采集電路沒有功耗，方便電池組的長途運輸和儲存，且電池組的各節(jié)電池Ci的放電速度基本一致，各節(jié)電池Ci的電壓均衡。另外，本發(fā)明的電壓采樣 電路，不需要電子門電路，節(jié)約了成本。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種用于電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路，包括n個采集單元和控制器，其特征在于所述采集單元包括電池Ci、控制開關Qil和回路開關Qi2，各相鄰采集單元的電池Ci通過正極、負極依次串聯(lián)，且電池Ci的負極連接公共端子GND，所述電池Ci的正極通過電阻Ril連接電阻RO的一端，電阻RO的另一端連接公共端子GND，所述電池Ci、電阻Ril和電阻RO的回路中還串聯(lián)回路開關Qi2，該回路開關Qi2的控制端與公共端子之間并聯(lián)控制開關Qil，所述控制開關Qil的控制端連接控制器的輸出端KZi，該控制器的輸入端連接電阻RO與Ril連接的一端； 其中，n為大于等于I的正整數(shù)，i為小于等于n的正整數(shù)。
2.根據(jù)權利要求I所述的用于電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路，其特征在于所述控制開關Qil為NPN三極管，所述回路開關Qi2為PNP三極管，且所述控制開關Qil、回路開關Qi2的控制端為基極。
3.根據(jù)權利要求2所述的用于電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路，其特征在于所述回路開關Qi2的控制端與控制開關Qil之間還串聯(lián)電阻Ri2。
4.根據(jù)權利要求3所述的用于電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路，其特征在于所述電阻Ri2的阻值與電池Ci與公共端子GND之間的電壓值Vi成正比。
5.根據(jù)權利要求2所述的用于電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路，其特征在于所述控制開關Qil的控制端與控制器的輸出端KZi之間還串聯(lián)電阻Ri3。
6.根據(jù)權利要求5所述的用于電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路，其特征在于所述電阻Ri3的阻值與控制器的輸出端KZi的輸出電平的幅值成正比。
7.根據(jù)權利要求4或6所述的用于電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路，其特征在于所述控制器為型號為MSP430F149IPM的微控制器。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于電池管理系統(tǒng)的電壓采集電路，包括n個采集單元和控制器，所述采集單元包括電池Ci、控制開關Qi1和回路開關Qi2，各相鄰采集單元的電池Ci通過正極、負極依次串聯(lián)，且V1的負極連接公共端子GND，所述電池Ci的正極通過電阻Ri1連接電阻R0的一端，電阻R0的另一端連接公共端子GND，所述電池Ci、電阻Ri1和電阻R0的回路中還串聯(lián)回路開關Qi2，該回路開關Qi2的控制端與公共端子之間并聯(lián)控制開關Qi1，所述控制開關Qi1的控制端連接控制器的輸出端KZi，該控制器的輸入端連接電阻R0與Ri1連接的一端，其中，n為大于等于1的正整數(shù)，i為小于等于n的正整數(shù)。本發(fā)明提供的電壓采集電路通過設置控制開關Qi1和回路開關Qi2，減小了電壓采集電路的功耗，且各節(jié)電池的放電速度基本一致。
文檔編號H02J7/00GK102650894SQ20121012136
公開日2012年8月29日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權日2012年4月24日
發(fā)明者劉平, 王希華 申請人:杭州臨安博達電源有限公司