[实用新型]一种总线式串联动力电池组的单体电压检测电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种总线式串联动力电池组的单体电压检测电路。

背景技术

新能源电动汽车，尤其是电动大巴车，使用的动力电池组，是由多节锂电池单体串联组成的，单体数量可以达到200多节，且总电压很高，可以达到DC 600多伏。一般ADC检测电压是TTL电平5V，高压检测会很困难。本实用新型采用一种新型电路拓扑，解决了此问题，并可以实现对每个单体单独进行电压检测、充放电、均衡等操作。

而且因为电池组单体数量很多，要检测每个单体电压，连线复杂，本实用新型采用总线式电路简化了控制开关电路及连线。

电池管理系统(BMS)是连接电动汽车和车载动力电池组的重要纽带，主要功能有检测动力电池单体电池电压、总电压、电流、温度等信息，对电池组性能进行实时在线检测，诊断故障报警等。本专利的检测电路属于BMS的一部分。动力电池组单体数量多，总电压高，如何简化检测电路，还能对每个单体单独进行电压检测、充放电、均衡等操作，成为BMS电池管理系统中的技术难点。

目前，市面上的方案，大多为2种，一种是直接采用国外的半导体厂商提高的集成采集IC；另一种方案，对部分电池的总压进行电阻分压，再用ADC采集。

采用上述第一种现有方案，虽然能够满足要求，但是价格昂贵，功能单一，使用不灵活，且受制于厂商的供货周期。第二种现有方案，如图1所示，以6节单体电池串联的电池组为例，检测电池单体电压Ubat6。一般ADC可采集的电压范围为0-5V，当采集超过5V的高电压时，则需要采样电阻分压电路，或其他辅助电路，才能采集高电压。只闭合光继电器1时，得到单体Ubat1＝Uadc1。只闭合光继电器2时，得到单体电压1和单体电压2之和U2＝Uadc2(R1+R2)/R2，Ubat2＝U2-Ubat1。只闭合光继电器3时，U3＝Uadc3(R1+R2)/R2，Ubat3＝U3-U2。依此类推……得到Ubat6＝U6-U5。

可见，要想得到单体电压Ubat6，必须得到前面的所有的单体电压之和，且计算复杂。而且随着电池单体数量的增加，采样分压电阻的R1，R2的选取会变得十分困难。又因为元器件等因素，例如电阻的温漂，检测精度难以保证。对于(光)继电器的开关控制，占用微控制器MCU的IO口数量也会变得庞大。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种总线式串联动力电池组的单体电压检测电路，本实用新型的电路拓扑可以对每个单体单独进行电压检测、充放电、均衡等操作，解决了高压检测困难，连线复杂等问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种总线式串联动力电池组的单体电压检测电路，包括微控制器、ADC模数转换器、总线扩展器件和光继电器，所述电池单体依次串联，且各个单体的正负极分别通过一个光继电器连接至ADC模数转换器输入端的连接线，所述ADC模数转换器通过总线连接微控制器，所述总线扩展器件通过总线连接微控制器，所述总线扩展器件控制各个光继电器，在多节串联动力电池中，实现对任意一节单体电池单独进行操作。

所述微控制器通过总线，根据不同的总线器件地址，控制ADC电压采样和光继电器的开关。

所述总线扩展器件为I2C总线扩展器件。

所述总线为I2C总线。

所述微控制器通过依次闭合两个相邻的光继电器，得到对应的电池单体的电压。

所述微控制器将各个电池单体的电压值累加，得到动力电池组的总电压。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型中的电路拓扑，通过简单的继电器通断，就实现了每节单体电压的检测和高压总电压的检测，计算简单，且不会有其他辅助电路，检测精度高。通过总线扩展接口器件，只用一个两线制的I2C总线，大大减少了MCU的IO的占用，简化了电路。这种电路拓扑，实现了对多节动力电池组中，任意一个单体单独进行操作，不仅可以用来单体电压检测，还可以用来对每个单体单独进行充放电、均衡等，对多达几百串的电池组，意义重大。

本实用新型克服了现有电路价格昂贵，复杂，采集精度不够的缺点，实用新型中的电路拓扑可以对每个单体单独进行电压检测、充放电、均衡等操作，解决了高压检测困难，连线复杂等问题。

附图说明

图1为现有技术示意图；

图2为本实用新型的工作原理示意图；

图3为本实用新型实施例连接示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。