[发明专利]电池采样系统

说明书

本发明提供一种电池采样系统，包括依次串联有最低节电池、第二节电池及最高节电池的电池组，与所述最低节电池对应的最低节电池采样电路，与所述最高节电池对应的最高节电池采样电路，与所述第二节电池对应的第二节电池采样电路，及用于对输入所述第二节电池采样电路的采样电流进行动态自补偿的电流动态自补偿电路。本发明提供的电池采样系统解决了现有技术中电池包电压检测电路中存在的功耗较大、不能胜任低功耗应用、转换精度较差以及电池包中电芯不平衡的问题。

技术领域

本发明属于电路设计技术领域，特别是涉及一种电池采样系统。

背景技术

目前电池包电压检测主要有两种方法：基于电池采样电路构建的锂电池包电压检测系统以及基于开关网络的电池包电压检测系统：基于电池采样电路构建的电池包电压检测系统如图1所示，系统通过电池采样电路将电池包中各节电池电压转换为对地电压，经过数据选择器后再通过运算放大器将所需的电池电芯电压输出；其中，每节电池采样电路还需要从各自对应电池正端消耗采样电流，具体如图2a所示；而电池采样电路的具体电路一般如图2b所示，包括电阻R1’和MOS管PM1’构成电压转电流电路101、偏置电路102、及电阻R2’和MOS管PM2’构成电流转电压电路103，实现通过电压转电流电路101将电池电压转换为电流信号，即：Isamp＝(Vbat-Vgs102)/R101，再通过电流转电压电路103将采样电流转换为电压信号，即：Vsamp＝Isamp*R104+Vgs105，其中Vgs102≈Vgs104，R101＝R104，由此可得：Vsamp≈Vbat，从而整个系统将浮空的电池电压转换为对地电平。

虽然基于电池采样电路构建的锂电池包电压检测系统能够完成对电池电芯电压的信号处理工作，但同时也存在诸多问题：

1、功耗控制方面：基于电池采样电路构建的电池包电压检测系统在工作时所有电池采样电路都处于工作状态，无论这些电池采样电路是否被选通，而整个系统中又以此电路消耗电流最大，因此上述系统不能胜任低功耗应用；

2、精度转换方面：工艺制造的原因会造成器件失配导致失调电压，上述系统中电压输出单元、放大器、电压采样单元都不可避免的引入误差，这些误差对于电池构成的系统可能是致命的，而上述系统并没有对这方面误差进行处理；

3、采样电流方面：由于每节电池采样电路需要从各自对应电池正端消耗采样电流，第一节电池采样电路的采样电流由第一节电池提供，第二节电池采样电路的采样电流由第一、二节电池串联系统，依次类推，最高节(第六节)电池采样电路的采样电流由整个电池包提供。从图2b中标示的采样电流可以看出，所有电池采样电路的采样电流均流过第一节电池，而最高节电池只有最高节电池采样电路的采样电流流过，这就造成了各节流过的采样电流不一致，导致电池包中电芯不平衡，进而损坏电池包，而如果想消除这种不平衡，就需要额外的平衡电路，这进一步增加了电路成本。

而基于开关网络的电池包电压检测系统如图3所示，通过开关单元对电池包中指定的电池电压进行选通输出差分电压，该差分电压再通过仪用放大器转换为对地电压，或者直接通过模数转换器转换为数字信号供后续电路进行处理。

虽然基于开关网络的电池包电压检测系统能够完成对电池电芯电压的信号处理工作，但同时也存在诸多问题：

1、功耗控制方面：基于开关网络的电池包电压检测系统在工作时所有开关单元都处于工作状态，无论这些开关单元是否被选通，而整个系统中又以此电路消耗电流最大，因此上述系统不能胜任低功耗应用；

2、精度转换方面：工艺制造的原因会造成器件失配导致失调电压，上述系统中开关单元不可避免的引入误差，这些误差对于电池构成的系统可能是致命的，而上述系统并没有对这方面误差进行处理。

鉴于此，有必要设计一种新的电池采样系统用以解决上述技术问题。

发明内容