多节电池监测电路及其系统技术方案

本发明专利技术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气控制信号，控制信号用于控制前级监测电路(210)和模数转换器(220)。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子电路
，尤其涉及一种多节电池监测电路及其系统。
技术介绍
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。
技术实现思路
为了克服上述技术问题，一方面，本专利技术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。进一步的，前级监测电路还包括：运算放大器，运算放大器的正向输入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，运算放大器的反向输入端分别与第一电容的下极板和公共开关管的一端连接，运算放大器的输出端通过公共开关管连接至模数转换器；运算放大器用于为第一电容的下极板电压提供驱动能力。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与运算放大器的正向输入端连接；参考电压源用于为所述第一电容提供最小电压。另一方面，本专利技术提供了一种多节电池监测系统，该系统包括上述的电路。本专利技术实施例前级监测电路通过2n+1个开关管，n-1个电容实现n节串联电池电压的监测，过程中将串联的各级CELL电压由不同的电压域全部转换到低压电压域，然后在低压域通过ADC和控制电路，实现了对n级电芯电压的实时监测；其中，通过2n+1个开关管共同作用，使每个开关管承受的最大电压差不超过一个电池电压，以及通过n-1个电容串联连接方式，降低了每个电容耐压要求，每个电容上下极板最大电压不超过一个电池电压，从而降低了所占芯片的面积；从而降低了因为高压电容电压系数引起的非线性，提高了系统监测精度，降低了成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为现有技术中多节电池监测电路的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的多级电池监测电路的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种多级电池监测电路的内部结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种多级电池监测电路的监测时序示意图；图5为图3的另一种多级电芯监测电路的内部结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的另一种多级电池监测电路的内部结构示意图；图7为图6的另一种多级电池监测电路的内部结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图2为本专利技术实施例提供的一种多级电池监测电路的结构示意图。如图2所示，该多节电池监测电路200包括：前级监测电路210、模数转换器ADC220和控制电路230；模数转换器ADC220的输入端连接至前级监测电路210的输出端，模数转换器ADC220的输出端连接至控制电路230的输入端，控制电路230的输出端连接至前级监测电路210的输入端。前级监测电路210用于将多级串联的电池电压由不同的高压电压域转换到将低压电压域；模数转换器ADC220用于将前级监测电路210转换输出的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用于接收模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多节电池监测电路，其特征在于，所述电路包括：前级监测电路(210)、模数转换器(220)和控制电路(230)；所述前级监测电路(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；所述模数转换器(220)，用于将所述低压电压域的模拟电压信号转换成数字电压信号；所述控制电路(230)，用于根据所述数字电压信号生成控制信号，所述控制信号用于控制所述前级监测电路(210)和所述模数转换器(220)。

【技术特征摘要】
1.一种多节电池监测电路，其特征在于，所述电路包括：前级监测电路
(210)、模数转换器(220)和控制电路(230)；
所述前级监测电路(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；
所述模数转换器(220)，用于将所述低压电压域的模拟电压信号转换成
数字电压信号；
所述控制电路(230)，用于根据所述数字电压信号生成控制信号，所述
控制信号用于控制所述前级监测电路(210)和所述模数转换器(220)。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述前级监测电路(210)
包括多个电池、与所述多个电池数量相应的多个电容、与所述多个电池数量
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；所述多组开关管和所述公共开关管受控于所述控制电路(230)；
所述多个电池串联连接，所述多个电池中的第一电池的第一端分别与所
述公共开关管和所述多组开关管中第一组开关管的下置开关管连接；所述第
一电池的第二端分别与所述第一组开关管的上置开关管和所述多组开关管中
第二组开关管的下置开关管连接；除所述第一电池外，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；
所述电容串联连接，所述多个电容中的第一电容的下极板分别与所述公
共开关管的第二端，以及所述模数转换器(220)；所述第一电容的上极板分
别与所述第一组开关管的上置开关管和所述第一组开关管下置开关管连接；
除所述第一组开关管外的其它组开关管连接至所述多个电容中相应电容的上
极板；
在对所述第一电池进行监测时，初始时刻，所述多组开关管均处于断开
状态；
在第一预设时间段内，所述控制电路(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，尹航，王钊，
申请(专利权)人：无锡中感微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32