基于MOS管选通矩阵的电池组电压采集电路制造技术

本发明专利技术涉及电池管理技术领域，公开了一种基于MOS管选通矩阵的电池组电压采集电路，即可通过晶体管选通矩阵单独选择串联电池组中的每个电池，并使选定电池的正/负极分别同时连接电压采集电路单元的对应极性输入端，确保采集得到的电池电压数据即为选定电池的实际电压值，进而实现对电池单体电压进行测量的目的；相比较于现有电池组电压采集技术，由于是采用晶体管进行选通且只使用了一个电压采集电路单元，具有设计电路简单和成本低的优点，同时由于是使用分立元件搭建电路，避免了电源管理芯片的串数限制，适用范围更广，以及由于是使电池直接连接到电压采集电路单元，无需再换算，还具有采集精度高的优点，便于实际应用和推广。

【技术实现步骤摘要】
基于MOS管选通矩阵的电池组电压采集电路
本专利技术属于电池管理
，具体地，涉及一种基于MOS管选通矩阵的电池组电压采集电路，特别适用于在电动汽车、观光车、电动摩托车、太阳能储能、基站储能、大功率不间断电源等领域的锂电池管理系统中。
技术介绍
随着新能源和环境污染问题在全球发展过程中被高度关注，作为清洁能源的动力电池越来越受到重视。锂离子电池以其能量密度高、平均输出电压高、输出功率大、循环性能优越、可快速充放电、无记忆效应等特点，将成为未来电动汽车动力电池的市场主力。一个有效的电池管理系统能对动力电池进行保护、延长其使用寿命及提高行驶里程，是电动车产业发展和推广的一项非常关键的系统工程。在串联的动力电池组中，单体锂电池的电池状态，如电压和温度的监测，是电池管理系统中的关键组成部分。单体电压的数据最为丰富，能够表征电池组内每一个单体状态和特征的物理量，还可以反映电池组整体的状态，如一致性等。为了正确地实现对电池的各种保护，要求检测系统必须对电池单体电压进行精确测量。目前，现有电池组电压采集技术主要有如下三种：(1)基于电源管理芯片进行采集，即是直接使用现有电源管理芯片作为电压采集的主要器件，如LTC6803电源管理芯片。该方案设计电路简单，采集效率高，只需将电池组按顺序接到芯片对应接口上，然后将通信接口连接控制器，上电后，控制器可直接通过芯片读取各个电池的状态值。但是目前市面上可用于电池组电压采集的电源管理芯片价格较贵，而且电源管理芯片都对电池组的串数(即电池单体的个数)有限制，存在使用范围不灵活的问题；(2)基于多个隔离采集模块进行采集，即是对电池组中的每一串电池都单独使用一个采集模块来采集电压，然后控制器通过通信接口依次读取各个模块采集的电压值。该方案存在设计电路复杂、采集效率低和成本高等问题；(3)电池正极选通采集，即是只使用一个采集模块来采集所有的电池电压，采集电压时，采集模块的负端接电池组的总负极，采集模块的正端通过开关依次选通每一串电池的正极。但由于采集模块的输入电压限制，对于电池组中的高串数电池，接通采集模块前必须按照一定比例降压处理，然后在控制器中做运算处理，最后得出实际电压值。该方案设计同样存在电路较复杂、程序设计较复杂和采集精度低(由于在采集的过程中经过多次运算，计算误差较大)等问题。总而言之，上述三种现有电池组电压采集技术普遍存在价格昂贵、采集精度低和/或电池组串数有限等问题，导致在市场上用户量较低，不便实际应用和推广。
技术实现思路
为了解决现有电池组电压采集技术普遍存在价格昂贵、采集精度低和电池组串数有限的问题，本专利技术目的在于提供一种基于MOS管选通矩阵的电池组电压采集电路及其工作方法。第一方面，本专利技术所采用的技术方案为：一种基于MOS管选通矩阵的电池组电压采集电路，包括：晶体管选通矩阵、电压采集电路单元和控制电路单元；所述晶体管选通矩阵包括有第一晶体管选通电路单元、第二晶体管选通电路单元、第三晶体管选通电路单元、第四晶体管选通电路单元和n+1个并排设置的第五晶体管选通电路单元，其中，按照从首至尾顺序处于排序首位的第五晶体管选通电路单元的选通第一端用于电连接串联电池组的总负极，按照从首至尾顺序处于排序其它位的第五晶体管选通电路单元的选通第一端用于依次地且一一对应地电连接所述串联电池组中各个电池的正极，按照从首至尾顺序处于排序奇数位的第五晶体管选通电路单元的选通第二端分别电连接所述第一晶体管选通电路单元的选通第一端和所述第二晶体管选通电路单元的选通第一端，按照从首至尾顺序处于排序偶数位的第五晶体管选通电路单元的选通第二端分别电连接所述第三晶体管选通电路单元的选通第一端和所述第四晶体管选通电路单元的选通第一端，所述第一晶体管选通电路单元的选通第二端和所述第三晶体管选通电路单元的选通第二端分别电连接所述电压采集电路单元的正极输入端，所述第二晶体管选通电路单元的选通第二端和所述第四晶体管选通电路单元的选通第二端分别电连接所述电压采集电路单元的负极输入端，n为正整数；所述电压采集电路单元的输出端电连接所述控制电路单元的输入端，所述控制电路单元的输出端分别电连接所述第一晶体管选通电路单元的受控端、所述第二晶体管选通电路单元的受控端、所述第三晶体管选通电路单元的受控端、所述第四晶体管选通电路单元的受控端和所述第五晶体管选通电路单元的受控端。基于上述
技术实现思路
，提供了一种基于晶体管的通断特性而依次检测各个电池电压数值的采集电路，即可通过晶体管选通矩阵单独选择串联电池组中的每个电池，并使选定电池的正/负极分别同时连接电压采集电路单元的对应极性输入端，确保采集得到的电池电压数据即为选定电池的实际电压值，进而实现对电池单体电压进行测量的目的；相比较于现有电池组电压采集技术，由于是采用晶体管进行选通且只使用了一个电压采集电路单元，具有设计电路简单和成本低的优点，同时由于是使用分立元件搭建电路，避免了电源管理芯片的串数限制，适用范围更广，以及由于是使电池直接连接到电压采集电路单元，无需再换算，还具有采集精度高的优点，便于实际应用和推广。优化的，所述电压采集电路单元包括有前置电路子单元和模数转换电路子单元，其中，所述前置电路子单元的正极输入端作为所述电压采集电路单元的正极输入端，所述前置电路子单元的负极输入端作为所述电压采集电路单元的负极输入端，所述模数转换电路子单元的输出端作为所述电压采集电路单元的输出端；所述前置电路子单元的输出端电连接所述模数转换电路子单元的输入端，所述前置电路子单元的受控端电连接所述控制电路单元的输出端，所述前置电路子单元用于在所述控制电路单元的控制下，对输入的电压模拟信号进行滤波和/或幅度调整处理；所述模数转换电路子单元的受控端电连接所述控制电路单元的输出端，所述模数转换电路子单元用于在所述控制电路单元的控制下，对输入的电压模拟信号进行模数转换处理，得到电池电压数值。优化的，所述控制电路单元包括微控制器、存储器、时钟源、对外数据接口、对外控制接口和通信模块，其中，所述对外数据接口作为所述控制电路单元的输入端，所述对外控制接口作为所述控制电路单元的输出端；所述微控制器分别电连接所述存储器、所述时钟源、所述对外数据接口、所述对外控制接口和所述通信模块。进一步优化的，所述通信模块包括有蓝牙通信模块、WiFi通信模块、NB-IoT通信模块和/或GPRS通信模块。优化的，所述第一晶体管选通电路单元、所述第二晶体管选通电路单元、所述第三晶体管选通电路单元、所述第四晶体管选通电路单元或所述第五晶体管选通电路单元采用基于场效应晶体管的晶体管选通电路。优化的，所述晶体管选通电路包括有第一场效应晶体管、第二场效应晶体管和第一电阻；所述第一场效应晶体管的漏极作为对应晶体管选通电路单元的选通第一端，所述第一场效应晶体管的源极分别电连接所述第二场效应晶体管的源极和所述第一电阻的第一端，所述第二场效应晶体管的漏极作为对应晶体管选通电路单元的选通第二端；所述第一场效应晶体管的栅极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MOS管选通矩阵的电池组电压采集电路，其特征在于，包括：晶体管选通矩阵、电压采集电路单元和控制电路单元；/n所述晶体管选通矩阵包括有第一晶体管选通电路单元、第二晶体管选通电路单元、第三晶体管选通电路单元、第四晶体管选通电路单元和n+1个并排设置的第五晶体管选通电路单元，其中，按照从首至尾顺序处于排序首位的第五晶体管选通电路单元的选通第一端用于电连接串联电池组的总负极，按照从首至尾顺序处于排序其它位的第五晶体管选通电路单元的选通第一端用于依次地且一一对应地电连接所述串联电池组中各个电池的正极，按照从首至尾顺序处于排序奇数位的第五晶体管选通电路单元的选通第二端分别电连接所述第一晶体管选通电路单元的选通第一端和所述第二晶体管选通电路单元的选通第一端，按照从首至尾顺序处于排序偶数位的第五晶体管选通电路单元的选通第二端分别电连接所述第三晶体管选通电路单元的选通第一端和所述第四晶体管选通电路单元的选通第一端，所述第一晶体管选通电路单元的选通第二端和所述第三晶体管选通电路单元的选通第二端分别电连接所述电压采集电路单元的正极输入端，所述第二晶体管选通电路单元的选通第二端和所述第四晶体管选通电路单元的选通第二端分别电连接所述电压采集电路单元的负极输入端，n为正整数；/n所述电压采集电路单元的输出端电连接所述控制电路单元的输入端，所述控制电路单元的输出端分别电连接所述第一晶体管选通电路单元的受控端、所述第二晶体管选通电路单元的受控端、所述第三晶体管选通电路单元的受控端、所述第四晶体管选通电路单元的受控端和所述第五晶体管选通电路单元的受控端。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于MOS管选通矩阵的电池组电压采集电路，其特征在于，包括：晶体管选通矩阵、电压采集电路单元和控制电路单元；
所述晶体管选通矩阵包括有第一晶体管选通电路单元、第二晶体管选通电路单元、第三晶体管选通电路单元、第四晶体管选通电路单元和n+1个并排设置的第五晶体管选通电路单元，其中，按照从首至尾顺序处于排序首位的第五晶体管选通电路单元的选通第一端用于电连接串联电池组的总负极，按照从首至尾顺序处于排序其它位的第五晶体管选通电路单元的选通第一端用于依次地且一一对应地电连接所述串联电池组中各个电池的正极，按照从首至尾顺序处于排序奇数位的第五晶体管选通电路单元的选通第二端分别电连接所述第一晶体管选通电路单元的选通第一端和所述第二晶体管选通电路单元的选通第一端，按照从首至尾顺序处于排序偶数位的第五晶体管选通电路单元的选通第二端分别电连接所述第三晶体管选通电路单元的选通第一端和所述第四晶体管选通电路单元的选通第一端，所述第一晶体管选通电路单元的选通第二端和所述第三晶体管选通电路单元的选通第二端分别电连接所述电压采集电路单元的正极输入端，所述第二晶体管选通电路单元的选通第二端和所述第四晶体管选通电路单元的选通第二端分别电连接所述电压采集电路单元的负极输入端，n为正整数；
所述电压采集电路单元的输出端电连接所述控制电路单元的输入端，所述控制电路单元的输出端分别电连接所述第一晶体管选通电路单元的受控端、所述第二晶体管选通电路单元的受控端、所述第三晶体管选通电路单元的受控端、所述第四晶体管选通电路单元的受控端和所述第五晶体管选通电路单元的受控端。


2.如权利要求1所述的电池组电压采集电路，其特征在于：所述电压采集电路单元包括有前置电路子单元和模数转换电路子单元，其中，所述前置电路子单元的正极输入端作为所述电压采集电路单元的正极输入端，所述前置电路子单元的负极输入端作为所述电压采集电路单元的负极输入端，所述模数转换电路子单元的输出端作为所述电压采集电路单元的输出端；
所述前置电路子单元的输出端电连接所述模数转换电路子单元的输入端，所述前置电路子单元的受控端电连接所述控制电路单元的输出端，所述前置电路子单元用于在所述控制电路单元的控制下，对输入的电压模拟信号进行滤波和/或幅度调整处理；
所述模数转换电路子单元的受控端电连接所述控制电路单元的输出端，所述模数转换电路子单元用于在所述控制电路单元的控制下，对输入的电压模拟信号进行模数转换处理，得到电池电压数值。


3.如权利要求1所述的电池组电压采集电路，其特征在于：所述控制电路单元包括微控制器、存储器、时钟源、对外数据接口、对外控制接口和通信模块，其中，所述对外数据接口作为所述控制电路单元的输入端，所述对外控制接口作为所述控制电路单元的输出端；
所述微控制器分别电连接所述存储器、所述时钟源、所述对外数据接口、所述对外控制接口和所述通信模块。


4.如权利要求3所述的电池组电压采集电路，其特征在于：所述通信模块包括有蓝牙通信模块、WiFi通信模块、NB-IoT通信模块和/或GPRS通信模块。


5.如权利要求1所述的电池组电压采集电路，其特征在于：所述第一晶体管选通电路单元、所述第二晶体管选通电路单元、所述第三晶体管选通电路单元、所述第四晶体管选通电路单元或所述第五晶体管选通电路单元采用基于场效应晶体管的晶体管选通电路。


6.如权利要求5所述的电池组电压采集电路，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周俊，张鹏，
申请(专利权)人：成都极空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51