本實用新型涉及一種總線式串聯(lián)動力電池組的單體電壓檢測電路。

背景技術(shù)：

新能源電動汽車，尤其是電動大巴車，使用的動力電池組，是由多節(jié)鋰電池單體串聯(lián)組成的，單體數(shù)量可以達到200多節(jié)，且總電壓很高，可以達到DC 600多伏。一般ADC檢測電壓是TTL電平5V，高壓檢測會很困難。本實用新型采用一種新型電路拓撲，解決了此問題，并可以實現(xiàn)對每個單體單獨進行電壓檢測、充放電、均衡等操作。

而且因為電池組單體數(shù)量很多，要檢測每個單體電壓，連線復雜，本實用新型采用總線式電路簡化了控制開關(guān)電路及連線。

電池管理系統(tǒng)(BMS)是連接電動汽車和車載動力電池組的重要紐帶，主要功能有檢測動力電池單體電池電壓、總電壓、電流、溫度等信息，對電池組性能進行實時在線檢測，診斷故障報警等。本專利的檢測電路屬于BMS的一部分。動力電池組單體數(shù)量多，總電壓高，如何簡化檢測電路，還能對每個單體單獨進行電壓檢測、充放電、均衡等操作，成為BMS電池管理系統(tǒng)中的技術(shù)難點。

目前，市面上的方案，大多為2種，一種是直接采用國外的半導體廠商提高的集成采集IC；另一種方案，對部分電池的總壓進行電阻分壓，再用ADC采集。

采用上述第一種現(xiàn)有方案，雖然能夠滿足要求，但是價格昂貴，功能單一，使用不靈活，且受制于廠商的供貨周期。第二種現(xiàn)有方案，如圖1所示，以6節(jié)單體電池串聯(lián)的電池組為例，檢測電池單體電壓Ubat6。一般ADC可采集的電壓范圍為0-5V，當采集超過5V的高電壓時，則需要采樣電阻分壓電路，或其他輔助電路，才能采集高電壓。只閉合光繼電器1時，得到單體Ubat1＝Uadc1。只閉合光繼電器2時，得到單體電壓1和單體電壓2之和U2＝Uadc2(R1+R2)/R2，Ubat2＝U2-Ubat1。只閉合光繼電器3時，U3＝Uadc3(R1+R2)/R2，Ubat3＝U3-U2。依此類推……得到Ubat6＝U6-U5。

可見，要想得到單體電壓Ubat6，必須得到前面的所有的單體電壓之和，且計算復雜。而且隨著電池單體數(shù)量的增加，采樣分壓電阻的R1，R2的選取會變得十分困難。又因為元器件等因素，例如電阻的溫漂，檢測精度難以保證。對于(光)繼電器的開關(guān)控制，占用微控制器MCU的IO口數(shù)量也會變得龐大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為了解決上述問題，提出了一種總線式串聯(lián)動力電池組的單體電壓檢測電路，本實用新型的電路拓撲可以對每個單體單獨進行電壓檢測、充放電、均衡等操作，解決了高壓檢測困難，連線復雜等問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：

一種總線式串聯(lián)動力電池組的單體電壓檢測電路，包括微控制器、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器、總線擴展器件和光繼電器，所述電池單體依次串聯(lián)，且各個單體的正負極分別通過一個光繼電器連接至ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端的連接線，所述ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過總線連接微控制器，所述總線擴展器件通過總線連接微控制器，所述總線擴展器件控制各個光繼電器，在多節(jié)串聯(lián)動力電池中，實現(xiàn)對任意一節(jié)單體電池單獨進行操作。

所述微控制器通過總線，根據(jù)不同的總線器件地址，控制ADC電壓采樣和光繼電器的開關(guān)。

所述總線擴展器件為I2C總線擴展器件。

所述總線為I2C總線。

所述微控制器通過依次閉合兩個相鄰的光繼電器，得到對應(yīng)的電池單體的電壓。

所述微控制器將各個電池單體的電壓值累加，得到動力電池組的總電壓。

本實用新型的有益效果為：

本實用新型中的電路拓撲，通過簡單的繼電器通斷，就實現(xiàn)了每節(jié)單體電壓的檢測和高壓總電壓的檢測，計算簡單，且不會有其他輔助電路，檢測精度高。通過總線擴展接口器件，只用一個兩線制的I2C總線，大大減少了MCU的IO的占用，簡化了電路。這種電路拓撲，實現(xiàn)了對多節(jié)動力電池組中，任意一個單體單獨進行操作，不僅可以用來單體電壓檢測，還可以用來對每個單體單獨進行充放電、均衡等，對多達幾百串的電池組，意義重大。

本實用新型克服了現(xiàn)有電路價格昂貴，復雜，采集精度不夠的缺點，實用新型中的電路拓撲可以對每個單體單獨進行電壓檢測、充放電、均衡等操作，解決了高壓檢測困難，連線復雜等問題。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)示意圖；

圖2為本實用新型的工作原理示意圖；

圖3為本實用新型實施例連接示意圖。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。

以6節(jié)單體電池串聯(lián)的電池組為例，本實用新型技術(shù)方案示意圖，如圖2所示。

一種總線式串聯(lián)動力電池組的單體電壓檢測電路，包括微控制器、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器、總線擴展器件和光繼電器，所述電池單體依次串聯(lián)，且各個單體的正負極分別通過一個光繼電器連接至ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端的連接線，所述ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過總線連接微控制器，所述總線擴展器件通過總線連接微控制器，所述總線擴展器件控制各個光繼電器。

所述微控制器通過總線，根據(jù)不同的總線器件地址，控制ADC電壓采樣和光繼電器的開關(guān)。

所述總線擴展器件為I2C總線擴展器件。

所述總線為I2C總線。

所述微控制器通過依次閉合兩個相鄰的光繼電器，得到對應(yīng)的電池單體的電壓。

所述微控制器將各個電池單體的電壓值累加，得到動力電池組的總電壓。

如圖2所示，在微控制器MCU的I2C總線上，掛著I2C總線接口擴展器件和ADC，根據(jù)不同器件地址，可以通過簡單的2線制I2C總線，控制ADC電壓采樣和光繼電器的開關(guān)。結(jié)合方案示意圖2，計算每個電池單體電壓和總電壓。只閉合光繼電器1和2時，得到單體電壓Ubat1＝Uadc1。只閉合光繼電器2和3時，得到單體電壓Ubat2＝Uadc2。依此類推……得到Ubat6＝Uadc6。

總電壓U＝Ubat1+Ubat2……+U bat3。

可見，本實用新型中的電路拓撲，通過簡單的繼電器通斷，就實現(xiàn)了每節(jié)單體電壓的檢測和高壓總電壓的檢測，計算簡單，且不會有其他輔助電路，檢測精度高。通過總線擴展接口器件，只用一個兩線制的I2C總線，大大減少了MCU的IO的占用，簡化了電路。這種電路拓撲，實現(xiàn)了對多節(jié)動力電池組中，任意一個單體單獨進行操作，不僅可以用來單體電壓檢測，還可以用來對每個單體單獨進行充放電、均衡等。

對多達幾百串的電池組，意義重大。

圖3中的電路圖，一些集成IC芯片只是給出了型號，但與實際管腳并不完全一致，一些保護二極管、濾波電容也未畫出，一些電源電路也省略不計。

上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內(nèi)。