[发明专利]多节电池监测电路及其系统

说明书

本发明涉及一种多节电池监测电路与系统，该电路包括：前级监测电路(210)、模数转换器(220)和控制电路(230)；前级监测电路(210)用于将多级串联电池的高压电压域模拟电压信号转换为低压电压域模拟电压信号；模数转换器(220)用于将低压电压域的模拟电压信号转换成数字电压信号；控制电路(230)用于根据数字电压信号生成控制信号，控制信号用于控制前级监测电路(210)和模数转换器(220)。本发明实施例保证了每个开关管承受的最大电压差不超过一个电池电压；每个电容上下极板最大电压不超过一个电池电压，降低了因为高压电容电压系数引起的非线性，提高了采样精度，降低了成本。

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种多节电池监测电路及其系统。

背景技术

目前，以电能为动力系统的交通工具得到越来越广泛的使用，如：电动自行车、电动汽车、电动摩托车等，这些交通工具需要多节电池串联来提供足够高的电压和足够大的电流以保证其能够正常运作。其中监测电路被用于实时监测动力汽车或电动汽车串联电池串的每一节电池电压，确保动力的持久性；

在监测电路中n级电芯电压具有不同电压域，在对n级电芯电压实时监测的时，需要在不同电压域之间切换，常见的电压监测电路需要高压开关管和高压采样电容。电路中若需要监测电池CELLn的电压，首先控制开关管SWn-1和公共开关管SW_con导通，其它开关管断开，通过电容C的电荷量为Q＝Vn-1*C；然后控制开关管SWn导通，其它开关管断开，则由电荷守恒原理，得到VM端电压为Vn-Vn-1,此时模数转换器ADC工作实现对电池CELLn电压的监测；

但是，因为开关管SW0、SW1、……、SWn,和采样电容C需要在不同电压域转换，所以n+1个开关管和电容C都需要承受高压，因此开关管需要采用纯高压材料，其面积较大成本较高；因为电压系数，电容C在不同电压值时电容值随电压变化，非线性效应明显。

发明内容

为了克服上述技术问题，一方面，本发明提供了一种多节电池监测电路，

该电路包括：前级监测电路、模数转换器和控制电路；前级监测电路用于将多级串联电池的高压电压域模拟电压信号转换为低压电压域模拟电压信号；模数转换器用于将低压电压域的模拟电压信号转换成数字电压信号；控制电路用于根据数字电压信号生成控制信号，控制信号用于控制前级监测电路和模数转换器。

进一步的，前级监测电路包括多个电池、与多个电池数量相应的多个电容、与多个电池数量相应的多组开关管，每组开关管包括上置开关管和下置开关管，以及公共开关管；多组开关管和所述公共开关管受控于控制电路；多个电池串联连接，多个电池中的第一电池的第一端分别与公共开关管和多组开关管中第一组开关管的下置开关管连接；第一电池的第二端分别与第一组开关管的上置开关管和多组开关管中第二组开关管的下置开关管连接；除第一电池外，相邻的两个电池中的第一电池的第一端分别与相邻的两组开关管中第一组开关管的上置开关管和第二组开关管的下置开关管连接；电容串联连接，多个电容中的第一电容的下极板分别与公共开关管的第二端，以及模数转换器；第一电容的上极板分别与第一组开关管的上置开关管和第一组开关管下置开关管连接；除第一组开关管外的其它组开关管连接至多个电容中相应电容的上极板；在对第一电池进行监测时，初始时刻，多组开关管均处于断开状态；在第一预设时间段内，控制电路输出的控制信号，控制所述第一组开关管中的下置开关管和公共开关管处于闭合状态，第一组开关管中的上置开关管、其他多组开关管与模数转换器处于断开状态；在第二预设时间段内，控制电路输出的控制信号，控制所述第一组开关管中的上置开关管和模数转换器处于闭合状态；第一组开关管中的下置开关管与其他多组开关管处于断开状态。

进一步的，前级监测电路还包括：参考电压源，参考电压源的第一端分别与第一电池的第一端和所述第一组开关管的下置开关管相连，参考电压源的第二端通过公共开关管连接至第一电容的下极板；参考电压源用于为第一电容提供最小电压。