[实用新型]锂离子动力电池单体电芯电压测量电路

说明书

技术领域

本实用新型属于电池监控技术领域，用于锂离子动力电池组的在线保护和均衡控制过程中单体电芯电压测量。

背景技术

锂离子动力电池由于其比能量大、放电电压高、循环寿命长、无记忆效应、具有快速充电能力、自放电速率小、节能、环保而受到重视。由于锂离子电池单体容量过大，容易产生高温，诱发不安全因素，因此大容量锂离子电池必须通过串并联的方式形成电池组。单体电池本身的不一致性将会影响整个电池组的寿命和性能。同时，锂离子单体电芯充电时有电压上限，当电芯电压高于一定值时，会产生过充电现象；放电时也有电压下限，当电芯电压低于一定值时，会产生过放电现象。电池过充电或过放电均会造成危险性，严重时会产生爆炸。

综上所述，在锂离子电池组充放电过程中必须精确的检测各个单体电芯的电压，以便对电池组进行在线保护以及均衡控制。目前采用的技术手段主要有：

一、采用专用多通道单体电芯电压检测芯片，对电池组中串联单体电芯电压进行测量（参见文献：电源控制技术[J]．电子自动化，2010(32)：66-68。以及：基于MSP430单片机的12节锂电池管理系统[J]．电源技术，2011(35)：514-516。）。该方案需要选用价格昂贵的专用芯片，大幅增加系统成本，同时，外围电路较复杂，可扩展性较差。

二、采用巡检的方式对电池组中串联单体电芯电压进行测量。包括：

1）通过开关器件（继电器）分时把单体电芯的电压信号切换到同一个差分放大器，经信号调理后用一只A/D转换器进行采样（参见文献：基于双CAN总线的电动汽车电池管理系统[J]．汽车工程，2008(30)：788-791,795。以及：一种新型锂电池管理系统的设计与实现[J]．制造业自动化，2010(32)：197-198,225。）。该方法存在几个缺点：需要复杂的信号调理电路将电芯电压调理至A/D转换器量程范围内；机械式开关器件触点阻抗较大，产生较大的测量误差，随着使用时间的延长，误差将会进一步增大。

2）采用微处理器控制光控MOS管开关，分时将单体电芯的电压信号切换到同一个差分放大器，经信号调理后用一只A/D转换器进行采样（参见文献：纯电动汽车电池管理系统研究与设计[J]．测控技术，2010(29)：54-57。）。该方法存在几个缺点：需要复杂的信号调理电路将电芯电压调理至A/D转换器量程范围内。需要增加独立电源对光控MOS管前后级进行供电，大幅提高系统成本的同时增加电路的复杂性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种锂离子动力电池单体电芯电压测量电路，实现低成本高精度的锂离子动力电池组中各串联单体电芯电压测量。

本实用新型的技术方案如下：

一种锂离子动力电池单体电芯电压测量电路，包括由多个串联的单芯电池所组成的电池组；所述电池组的负极接地，所述电池组中每个单芯电池的正极串联一个分压电阻后连接至一个MOS管的漏极；所述各MOS管的源极并联后连接至电压跟随器的正输入端，所述各MOS管的栅极分别连接至MCU；所述电压跟随器的正输入端与地之间连接有并联的电阻以及电容，所述电压跟随器的负输入端与输出端短接，所述电压跟随器的输出端连接至A/D转换器；所述A/D转换器与MCU相连接。

本实用新型的有益技术效果是：

本实用新型实时准确采集锂离子动力电池组中各串联单体电芯电压，为锂离子动力电池进行过充电、过放电保护以及均衡控制提供有力的判断依据，延长电池组使用寿命，防止发生火灾、爆炸等严重事故。

本实用新型附加的优点将在下面具体实施方式部分的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图。

图2是本实用新型一个实施例的电路原理图。

图3是本实用新型的电压校准人机界面图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。