[发明专利]动力电池组单体电池电压差值的采集方法与采集装置

说明书

技术领域

本发明属于动力电池管理技术领域，具体涉及一种动力电池组单体电池电压差值的采集方法与采集装置。

背景技术

为达到电动汽车等大功率设备运行时电压、功率及能量的要求，电池组多由大量动力电池串接组成使用。虽然随着技术工艺的提高，电池之间的差异逐渐减小，但是，在当前制作工艺水平下，仍难保证每节电池特性完全一致。尤其是在工况运行条件下，频繁地进行不规则的充电、放电，电池组工作一段时间后电池之间的差异会恶化，从而，使得电池组的使用效率降低，寿命减小。

电池之间的不一致性不可能完全消除，尤其这种不一致性是在其生产之初便已存在。为了保障电池组的应用寿命，电池管理系统就应运而生，它主要工作就是发现电池之间的差异并缩小，也就是通常所称的电池均衡技术。

电池均衡，必须在单体电压差异远大于测量误差的情况下开始，所以误差大了有效均衡时间就过短，结果只能在快充满或快放空时启动均衡，使得均衡效果很差。因此，必须在单体电池电压差异远大于测量误差的情况下均衡才有意义，比如：单体电池的测量误差比单体电池之间的实际电压差异还大，往往均衡的是测量差异而非实际差异，对电池组而言只能起到恶化的作用而不能达到延长寿命的目的。

因此，及时、准确的检测出各个单体电池之间的差异是至关重要的。

目前，测量动力电池组单体电池电压差值的方法都是基于测量每个单体电池两端电压的绝对值，然后通过软件计算各个数字之间的差异，比如：

一、使用高耐压的开关网络(常用继电器组成)，将电压采集模块顺序接入到每颗单体、或将每颗单体的电压顺序传递到一个采样电容，然后再将此采样电容接到电压测量模块上，实现对单体电压的直接测量，再通过软件计算出单体电池之间的差异。

由于串联单体数量很多，使得高端单体电压叠加在很高的共模电压下，加上不断变化的工作电流在单体内阻上的压降，使得现有技术不可能准确测量出每颗单体的端电压。同时，开关网络成本高、速度低，无源开关耐用性差，有源开关漏电大、可靠性差，因此，上述方法无法在实际的动力电池系统中广泛应用。

二、将大量单体串联组成的动力电池组分成多个模块，每个模块内仅包含4～16颗串联的单体。这样模块内的总共模电压得到了限制，可以采用耐压不是特别高(一般低于60V)的差分放大器，将共模电压去除，得到每颗单体的电压值，再经过分时巡检的模拟到数字转换器ADC转换成数字信号，交给电池模块的处理器进行处理。

在充满电磁干扰和动态电流内阻压降的实际环境中，分时巡检测量得到的结果中隐藏着大量不同类型的随机干扰，根本没办法彻底消除，只有通过统计学方法，通过对多次测量结果的复杂分析，才能得到仍不够精确的单体电压测量结果。这样一来，系统软件的复杂性大大提高，造成系统成本提高、可靠性降低、功耗加大，降低了整个管理系统的技术经济价值。同时，实际的差分电路效果受到元件精度和参数漂移的制约，也不能保证长期、精确地测量单体电压。

综上，现有单体电池差异的采集方法，都是采用常规思维：首先采集每个单体电池两端的绝对电压值，然后再在该绝对电压值基础上计算获取各个单体电池之间的差异。这不仅仅使采集的数据误差大，而且采集该数据的成本也较高，不利于电池管理系统对单体电池进行均衡管理。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种精度更高、成本更低的动力电池组单体电池电压差值的采集方法、以及采集装置，以方便电池管理系统对动力电池组进行均衡管理。

为实现本发明第一目的，所采用技术方案如下：

一种动力电池组单体电池电压差值的采集方法，用于电池管理系统管理单体电池差异，其特征在于：在同一时刻，提供一个相同的参考电压与每个单体电池电压进行比较，得出各单体电池与所述参考电压的相对电压差值；将所述相对电压差值按照预定的算法计算，得各单体电池电压与所有单体电池电压的实际平均电压值之间的实际电压差值。

所述预定的算法为：将所有单体电池的所述相对电压差值平均得一相对电压平均差值；取每个单体电池的所述相对电压差值与所述相对电压平均差值的绝对差值，得各个单体电压与实际平均电压差值之间的实际电压差值。

所述预定的算法为：将每个单体电池电压的相对电压差值与所述参考电压相加得每个单体电池电压的实际电压值；将所有单体电池的实际电压值平均得一实际平均电压值；取每个单体电池的实际电压值与所述实际平均电压值的绝对差值，得各个单体电池电压与实际平均电压值之间的实际电压差值。