电池采样系统技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
电池采样系统
本专利技术属于电路设计
，特别是涉及一种电池采样系统。
技术介绍
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。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种电池采样系统，用于解决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，转换精度较差的问题，以及电池包中电芯不平衡的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种电池采样系统，所述采样系统包括：电池组，包括依次串联的最低节电池、第二节电池及最高节电池；最低节电池采样电路，与所述最低节电池的正极端、负极端及所述最高节电池的正极端连接，用于从所述最高节电池的正极端抽取采样电流，并将所述最低节电池的电压转换为对地电压以进行输出；最高节电池采样电路，与所述最低节电池的负极端、所述第二节电池的正极端及所述最高节电池的正极端连接，用于从所述最高节电池的正极端抽取采样电流，并将所述最高节电池的电压转换为对地电压以进行输出；第二节电池采样电路，与所述最低节电池的负极端、所述最高节电池的正极端、所述最低节电池采样电路及所述最高节电池采样电路连接，用于从所述最高节电池的正极端抽取采样电流，并将所述第二节电池的电压转换为对地电压以进行输出；以及电流动态自补偿电路，与所述最高节电池的正极端及所述第二节电池采样电路连接，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，以提高所述第二节电池采样电路的采样精度。优选地，所述最低节电池采样电路包括：第一运算放大器、第一电阻及第二电阻；其中，所述第一运算放大器的同相输入端与所述最低节电池的正极端连接，所述第一运算放大器的反相输入端与其输出端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一电阻的一端及所述第二节电池采样电路连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接、且作为所述最低节电池采样电路的输出端，所述第二电阻的另一端与所述最低节电池的负极端连接，所述第一运算放大器的正电源接入端与所述最高节电池的正极端连接，所述第一运算放大器的负电源接入端与所述最低节电池的负极端连接，所述第一运算放大器的使能端接入使能控制信号。优选地，所述最高节电池采样电路包括：第二运算放大器、第三电阻、第四电阻、第一MOS管及第一开关；其中，所述第二运算放大器的同相输入端与所述第二节电池的正极端连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述第三电阻的一端、所述第一MOS管的第一连接端及所述第一开关的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述最高节电池的正极端连接，所述第一MOS管的栅极端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第一MOS管的第二连接端与所述第四电阻的一端连接、且作为所述最高节电池采样电路的输出端，所述第四电阻的另一端与所述最低节电池的负极端连接，所述第一开关的另一端与所述第二节电池采样电路连接，所述第二运算放大器的正电源接入端与所述最高节电池的正极端连接，所述第二运算放大器的负电源接入端与所述最低节电池的负极端连接，所述第二运算放大器的使能端接入使能控制信号。优选地，所述第二节电池采样电路包括：第三运算放大器、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第二MOS管及第二开关；其中，所述第三运算放大器的同相输入端与所述第五电阻的一端及所述第六电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述最低节电池采样电路连接，所述第六电阻的另一端与所述最高节电池采样电路、所述第二开关的一端及所述第七电阻的一端连接，所述第二开关的另一端与所述电流动态自补偿电路连接，所述第七电阻的另一端与所述第三运算放大器的反相输入端及所述第二MOS管的第一连接端连接，所述第二MOS管的栅极端与所述第三运算放大器的输出端连接，所述第二MOS管的第二连接端与所述第八电阻的一端连接、且作为所述第二节电池采样电路的输出端，所述第八电阻的另一端与所述最低节电池的负极端连接，所述第三运算放大器的正电源接入端与所述最高节电池的正极端连接，所述第三运算放大器的负电源接入端与所述最低节电池的负极端连接，所述第三运算放大器的使能端接入使能控制信号。优选地，所述电流动态自补偿电路包括：电压-电流转换电路，与所述第二节电池采样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池采样系统，其特征在于，所述采样系统包括：电池组，包括依次串联的最低节电池、第二节电池及最高节电池；最低节电池采样电路，与所述最低节电池的正极端、负极端及所述最高节电池的正极端连接，用于从所述最高节电池的正极端抽取采样电流，并将所述最低节电池的电压转换为对地电压以进行输出；最高节电池采样电路，与所述最低节电池的负极端、所述第二节电池的正极端及所述最高节电池的正极端连接，用于从所述最高节电池的正极端抽取采样电流，并将所述最高节电池的电压转换为对地电压以进行输出；第二节电池采样电路，与所述最低节电池的负极端、所述最高节电池的正极端、所述最低节电池采样电路及所述最高节电池采样电路连接，用于从所述最高节电池的正极端抽取采样电流，并将所述第二节电池的电压转换为对地电压以进行输出；以及电流动态自补偿电路，与所述最高节电池的正极端及所述第二节电池采样电路连接，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，以提高所述第二节电池采样电路的采样精度。

【技术特征摘要】
1.一种电池采样系统，其特征在于，所述采样系统包括：电池组，包括依次串联的最低节电池、第二节电池及最高节电池；最低节电池采样电路，与所述最低节电池的正极端、负极端及所述最高节电池的正极端连接，用于从所述最高节电池的正极端抽取采样电流，并将所述最低节电池的电压转换为对地电压以进行输出；最高节电池采样电路，与所述最低节电池的负极端、所述第二节电池的正极端及所述最高节电池的正极端连接，用于从所述最高节电池的正极端抽取采样电流，并将所述最高节电池的电压转换为对地电压以进行输出；第二节电池采样电路，与所述最低节电池的负极端、所述最高节电池的正极端、所述最低节电池采样电路及所述最高节电池采样电路连接，用于从所述最高节电池的正极端抽取采样电流，并将所述第二节电池的电压转换为对地电压以进行输出；以及电流动态自补偿电路，与所述最高节电池的正极端及所述第二节电池采样电路连接，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，以提高所述第二节电池采样电路的采样精度。2.根据权利要求1所述的电池采样系统，其特征在于，所述最低节电池采样电路包括：第一运算放大器、第一电阻及第二电阻；其中，所述第一运算放大器的同相输入端与所述最低节电池的正极端连接，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一电阻的一端及所述第二节电池采样电路连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接、且作为所述最低节电池采样电路的输出端，所述第二电阻的另一端与所述最低节电池的负极端连接，所述第一运算放大器的正电源接入端与所述最高节电池的正极端连接，所述第一运算放大器的负电源接入端与所述最低节电池的负极端连接，所述第一运算放大器的使能端接入使能控制信号。3.根据权利要求1所述的电池采样系统，其特征在于，所述最高节电池采样电路包括：第二运算放大器、第三电阻、第四电阻、第一MOS管及第一开关；其中，所述第二运算放大器的同相输入端与所述第二节电池的正极端连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述第三电阻的一端、所述第一MOS管的第一连接端及所述第一开关的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述最高节电池的正极端连接，所述第一MOS管的栅极端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第一MOS管的第二连接端与所述第四电阻的一端连接、且作为所述最高节电池采样电路的输出端，所述第四电阻的另一端与所述最低节电池的负极端连接，所述第一开关的另一端与所述第二节电池采样电路连接，所述第二运算放大器的正电源接入端与所述最高节电池的正极端连接，所述第二运算放大器的负电源接入端与所述最低节电池的负极端连接，所述第二运算放大器的使能端接入使能控制信号。4.根据权利要求1所述的电池采样系统，其特征在于，所述第二节电池采样电路包括：第三运算放大器、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第二MOS管及第二开关；其中，所述第三运算放大器的同相输入端与所述第五电阻的一端及所述第六电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述最低节电池采样电路连接，所述第六电阻的另一端与所述最高节电池采样电路、所述第二开关的一端及所述第七电阻的一端连接，所述第二开关的另一端与所述电流动态自补偿电路连接，所述第七电阻的另一端与所述第三运算放大器的反相输入端及所述第二MOS管的第一连接端连接，所述第二MOS管的栅极端与所述第三运算放大器的输出端连接，所述第二MOS管的第二连接端与所述第八电阻的一端连接、且作为所述第二节电池采样电路的输出端，所述第八电阻的另一端与所述最低节电池的负极端连接，所述第三运算放大器的正电源接入端与所述最高节电池的正极端连接，所述第三运算放大器的负电源接入端与所述最低节电池的负极端连接，所述第三运算放大器的使能端接入使能控制信号。5.根据权利要求1所述的电池采样系统，其特征在于，所述电流动态自补偿电路包括：电压-电流转换电路，与所述第二节电池采样电路连接，用于将所述第二节电池采样电路输出的对地电压转换为...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤勇，罗丙寅，刘亚彬，李建民，
申请(专利权)人：华润矽威科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31