一种提高电池均衡时采样精度和均衡效率的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高电池均衡时采样精度和均衡效率的方法，包括系统由多个电压监控单元并联构成，电压监控单元包括电池(B1、B2……Bn)、采样线和保险的内阻(R1、R2……Rn+1)、均衡电阻(Ri1、Ri2……Rin)、均衡开关(Q1、Q2……Qn)、滤波电阻(Rc1、Rc2……Rcn+1)、滤波电容(C1、C2……Cn)和电压采集芯片组成，提高了电池均衡效率，也大大提高了电池均衡时的电压采集精度。彻底解决了均衡时不能采集电池电压的问题，或采集精度误差非常大的问题。也提供了一种电压采集精度不受采集线上电阻影响的方法，用这种方法采集线束也可以做得比较长。

A method to improve sampling accuracy and equalization efficiency in battery equalization

【技术实现步骤摘要】
一种提高电池均衡时采样精度和均衡效率的方法
本专利技术涉及到一种提高电池的方法，特别涉及一种提高电池均衡时采样精度和均衡效率的方法。
技术介绍
目前市场上有很多电动汽车、电动自行车、电动摩托车、电动特种车等，都用到可再充电的电池。而单节电池电压都比较小，需要串联起来，组成需要电压来使用。电池在出厂时的一致性就不理想，有些电池电压高些，有些电池电压低些，这样串联电池的剩余容量就不一样。在放电过程中剩余容量小的电池就比剩余容量大的电池更快放完，在充电过程中剩余容量小的电池就比剩余容量大的电池更快充满电。为了让电池的剩余容量达到一致，就必须采取均衡措施。目前均衡措施主要分为主动均衡和被动均衡。目前市场上的电池管理系统有两种均衡方法，一种是主动均衡，另一种是被动均衡，本专利对主动均衡与被动均衡都适用，这里用被动均衡来阐述本专利的实现过程。电池电压监控单元或系统，不管是主动均衡还是被动均衡，电压采集芯片都不能在均衡时进行采集。因为均衡电流一般会比较大，电池到板的引线内阻和板内保险丝的内阻(如图1中连接线和保险的内阻R1、R2……Rn)，都会分摊不小的电压。如果在对电池均衡时进行采样，这样采集到的电压与电池的真实电压相差很大，甚至根本就得不到电池的电压，所以不能在电池均衡时对电池采样。目前市场上有两种方法来处理均衡和采样，而且都是在充电末端进行均衡，从而调整整个电池系统的剩余容量。方法一：先设定周期为t，其中t1+t2＝t，对需要闭合的开关管进行闭合，在t1时间内只进行均衡，不采集电池电压。在t2时间内开关管全断开，只进行采样，不进行均衡。方法二：将均衡电阻设得比较大，这样均衡电流就比较小，在电池到板的连接线内阻和板内保险丝的内阻上的电压就不会太大，这是通过牺牲电池电压采集精度来进行均衡。方法一的缺点：减小了均衡时间，电池均衡时间本来就有限，只在充电过程末端均衡，容量大的电池均衡时间要求更长，这样造成电池管理系统要很长时间才能均衡过来。这样就减小了电池管理系统的总容量。方法二的缺点：缺点一，减小了采样精度，比如均衡电流为几毫安，电池到板的连接线内阻和板内保险丝的内阻为几欧姆，这样就会有几毫伏甚至几十毫伏的电压误差。缺点二，减小了均衡电流，电池均衡时间本来就有限，只在充电过程末端均衡，容量大的电池均衡时间要求更长，均衡电流很小，有可能在电池管理系统生命周期内都不能均衡过来。同样也减小了电池管理系统的总容量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高电池均衡时采样精度和均衡效率的方法，具有去除了采集线上电阻的影响，均衡时可以进行电压采集，采集线上电阻的大小，都不影响电压采集精度，可提高均衡效率，去除了采集线上电阻的影响，可进行大电流均衡，可提高均衡效率的优点。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种提高电池均衡时采样精度和均衡效率的方法，包括以下步骤：S1：在系统上电的静态时，即电池没有充电，也没有放电，对每节电池的电压进行采样，得到第一组电压：V1、V2……Vn，因为采样线和保险的内阻(R1、R2……Rn+1)没有电流，所以V1、V2……Vn就是电池(B1、B2……Bn)的电压。S2：在系统上电的静态时，即电池的主回路没有充电，也没有放电。闭合Q1，立即读出采集到的电压V1’，再断开Q1；闭合Q2，立即读出采集到的电压V2’，再断开Q2；依次读到Vn’。因为V1’、V2’……Vn’是依次在均衡开关Q1、Q2……Qn闭合后立即读取的，时间极短，所以可以得出公式：式中Rq1、Rq2是对应图1中Q1、Q2的内阻，由公式1可以推出：同理可推出所有采样线和保险的内阻(R1、R2……Rn+1)、均衡电阻(Ri1、Ri2……Rin)、以及均衡开关内阻(Rq1、Rq2、……Rqn)之间的比例关系。S3：电池的主回路在静置、充电，放电任一状态中，在任意t时刻，任意一节电池在进行均衡时，对这节电池进行电压采样，这里以第1节电池B1为例，读到采集到的电压V1″。通过以下公式计算t时刻第1节电池B1的电压V：把系数k1代入公式5中得到：Vb1″＝V1″+V1″×k1.................公式6将公式6合并公因子得到：Vb1″＝V1″×(1+k1).................公式7从公式7可以得出：在均衡开关Q1闭合时，电压采集的精度与采样线和保险的内阻(R1、R2)无关，所以在电池的主回路是静置、充电，放电任一状态中的任意时刻进行均衡开关Q1闭合，都可以采集电池电压。同理，其它节电池(B1、B2……Bn)也一样，对于需要进行均衡的电池Bi，闭合其对应的均衡开关Qi，因为电压采集的精度与采样线和保险的内阻(Rin，Rin+1)无关，所以在电池的主回路是静置、充电，放电任一状态中的任意时刻进行均衡开关Qi闭合，都可以采集到电池Bi精确的电压。进一步的，系统由多个电压监控单元并联构成，电压监控单元包括电池(B1、B2……Bn)、采样线和保险的内阻(R1、R2……Rn+1)、均衡电阻(Ri1、Ri2……Rin)、均衡开关(Q1、Q2……Qn)、滤波电阻(Rc1、Rc2……Rcn+1)、滤波电容(C1、C2……Cn)和电压采集芯片组成。进一步的，电池B1正极与下一组电池B2的负极和内阻R2并联，电池B1负极串联内阻R1与均衡电阻Ri1和滤波电阻Rc1并联点连接；所述内阻R2的另一端接在均衡开关Q1的漏极、滤波电阻Rc2以及下一组均衡电阻Ri2的并联点上，滤波电阻Rc2的另一端接在电压采集芯片的C1端角上；所述电阻Rc1的另一端与均衡开关Q1源极连接，滤波电阻Rc1的另一端和滤波电容C1并联接在电压采集芯片的C0端角上，均衡开关Q1的栅极接在电压采集芯片的S1端角上。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本提高电池均衡时采样精度和均衡效率的方法，提高了电池均衡效率，也大大提高了电池均衡时的电压采集精度。彻底解决了均衡时不能采集电池电压的问题，或采集精度误差非常大的问题。也提供了一种电压采集精度不受采集线上电阻影响的方法，用这种方法采集线束也可以做得比较长。附图说明图1为本专利技术的电路原理图。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，所描述的实施例仅仅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。请参阅图1，一种提高电池均衡时采样精度和均衡效率的方法，系统由多个电压监控单元并联构成，电压监控单元包括电池(B1、B2……Bn)、采样线和保险的内阻(R1、R2……Rn+1)、均衡电阻(Ri1、Ri2……Rin)、均衡开关(Q1、Q2……Qn)、滤波电阻(Rc1、Rc2……Rcn+1)、滤波电容(C1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高电池均衡时采样精度和均衡效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：在系统上电的静态时，即电池没有充电，也没有放电，对每节电池的电压进行采样，得到第一组电压：V1、V2……Vn，因为采样线和保险的内阻(R1、R2……Rn+1)没有电流，所以V1、V2……Vn就是电池(B1、B2……Bn)的电压。/nS2：在系统上电的静态时，即电池的主回路没有充电，也没有放电。闭合Q1，立即读出采集到的电压V1’，再断开Q1；闭合Q2，立即读出采集到的电压V2’，再断开Q2；依次读到Vn’。因为V1’、V2’……Vn’是依次在均衡开关Q1、Q2……Qn闭合后立即读取的，时间极短，所以可以得出公式：/n

【技术特征摘要】
1.一种提高电池均衡时采样精度和均衡效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在系统上电的静态时，即电池没有充电，也没有放电，对每节电池的电压进行采样，得到第一组电压：V1、V2……Vn，因为采样线和保险的内阻(R1、R2……Rn+1)没有电流，所以V1、V2……Vn就是电池(B1、B2……Bn)的电压。
S2：在系统上电的静态时，即电池的主回路没有充电，也没有放电。闭合Q1，立即读出采集到的电压V1’，再断开Q1；闭合Q2，立即读出采集到的电压V2’，再断开Q2；依次读到Vn’。因为V1’、V2’……Vn’是依次在均衡开关Q1、Q2……Qn闭合后立即读取的，时间极短，所以可以得出公式：






式中Rq1、Rq2是对应图1中Q1、Q2的内阻，由公式1可以推出：









同理可推出所有采样线和保险的内阻(R1、R2……Rn+1)、均衡电阻(Ri1、Ri2……Rin)、以及均衡开关内阻(Rq1、Rq2、……Rqn)之间的比例关系。
S3：电池的主回路在静置、充电，放电任一状态中，在任意t时刻，任意一节电池在进行均衡时，对这节电池进行电压采样，这里以第1节电池B1为例，读到采集到的电压V1″。通过以下公式计算t时刻第1节电池B1的电压V：



把系数k1代入公式5中得到：
Vb1″＝V1″+V1″×k1.................公式6
将公式6合并公因子得到：
Vb1″＝V1″×(1+k1)...................

【专利技术属性】
技术研发人员：徐德飞，冯达亮，李卫民，
申请(专利权)人：深圳中科新能源汽车技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44