专利名称：一种用于电池管理系统的电压采集电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池管理系统领域，特别是指一种用于电压管理系统的电压采集电路。
背景技术：
锂电池以其能量密度高、高低温性能好、循环寿命长、无污染等特点，越来越多的应用于各种行业和领域，由于锂电池的单节电池的电压只有2. 8V 4. 2V，要获得更高电压和容量的电池，必须将多节电池串联或并联组成电池组。因此，为防止电池组中各节电池过充电或过放电，使各单节电 池的电压维持在合理范围，从而延长电池组的使用寿命，并随时了解电池组的工作状态，必须为电池组配置一套电池管理系统(BMS)。图I为现有的一种BMS，电阻池由8节电池Cl C8串联组成，每节电池的正极与共端子GND之间并接分压电阻Ril和Ri2，分压电阻Ri2的电压为每节电池的采样电压，8路采样电压信号均送到8选I的电子门电路，单片机依次选择第I路至第8路采样电压信号进行A/D转换，分别得到第I节、第I 2节到第I 8节电池的电压值V1、V2到V8，各依次相减就能得到每节电池各自的电压值。但是图I所示的电池管理系统中的电压采集电路的各分压取样电阻Ril和Ri2无法断开，电池组的各节电池时刻通过分压电阻Ril和Ri2放电，增加了电池组的功耗，消耗了能量，即使电池组在亏电情况下也如此，不便于长时间运输和储存，电池组通常在3 5月就得补充充电。另外，由图I可知第I节电池Cl的分压电阻Rl. I、Rl. 2的电流为:11 = Vl/(Rl. I+Rl. 2)；第2节电池C2的分压电阻R2. I、R2. 2的电流为I2 = V2/(R2. 1+R2. 2)；第8节电池C8的分压电阻R8. I、R8. 2的电流为18 = V8/ (R8. 1+R8. 2)。于是，每节电池分别流过的电流为第I 节电池 Cl 流过的电流IC1 = I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7+I8 ；第2 节电池 C2 流过的电流IC2 = I2+I3+I4+I5+I6+I7+I8 ；第3 节电池 C3 流过的电流IC3 = I3+I4+I5+I6+I7+I8 ；第4 节电池 C4 流过的电流IC4 = I4+I5+I6+I7+I8 ；第5节电池C5流过的电流IC5 = I5+I6+I7+I8 ；第6节电池C6流过的电流IC6 = 16+17+18 ；第7节电池C7流过的电流IC7 = 17+18 ；第8节电池C8流过的电流IC8 = 18。由上面分析可知，图I中的电压采集电路使得每节电池的放电电流不同，即各节电池的放电速度不一致,造成电池组中各节电池之间的电压不平衡，并随着时间的延长而愈发明显。
发明内容
本发明提出一种用于电池管理系统的电压采集电路，减小了电压采集电路的功耗，且电池组的各节电池的放电速度基本一致。本发明为解决其技术问题所采用的技术方案在于提供一种用于电池管理系统的电压采集电路，包括n个采集单元和控制器，所述采集单元包括电池Ci、控制开关Qil和回路开关Qi2，各相邻采集单元的电池Ci通过正极、负极依次串联，且Vl的负极连接公共端子GND,所述电池Ci的正极通过电阻Ril连接电阻RO的一端，电阻RO的另一端连接公共端子GND，所述电池Ci、电阻Ril和电阻RO的回路中还串联回路开关Qi2，该回路开关Qi2的控制端与公共端子之间并联控制开关Qil，所述控制开关Qil的控制端连接控制器的输出端KZi，该控制器的输入端连接电阻RO与Ril连接的一端；其中，n为大于等于I的正整数，i为小于等于n的正整数。 上述的用于电池管理系统的电压采集电路，其中，所述控制开关Qil为NPN三极管，所述回路开关Qi2为PNP三极管，且所述控制开关QiI、回路开关Qi2的控制端为基极。上述的用于电池管理系统的电压采集电路，其中，所述回路开关Qi2的控制端与控制开关Qil之间还串联电阻Ri2。上述的用于电池管理系统的电压采集电路，其中，所述电阻Ri2的阻值与电池Ci与公共端子GND之间的电压值Vi成正比。上述的用于电池管理系统的电压采集电路，其中，所述控制开关Qil的控制端与控制器的输出端KZi之间还串联电阻Ri3。上述的用于电池管理系统的电压采集电路，其中，所述电阻Ri3的阻值与控制器的输出端KZi的输出电平的幅值成正比。上述的用于电池管理系统的电压采集电路，其中，所述控制器为型号为MSP430F149IPM的微控制器。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果本发明提供的电压采集电路通过在电压采集单元内设置控制开关Qil和回路开关Qi2，同一时刻只有电阻Ril和电阻RO上有功耗，减小了电压采集电路的功耗，且电池组在长途运输或储存等搁置状态时，控制器使得回路开关Qi2处于断开状态，从而使得电压采集电路没有功耗，方便电池组的长途运输和储存，且电池组的各节电池Ci的放电速度基本一致，各节电池Ci的电压均衡。另外，本发明的电压采样电路，不需要电子门电路，节约了成本。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为现有的电压采集电路的电路结构示意图；图2为本发明一种用于电池管理系统的电压采集电路的结构示意图；上图中101 IOn电池采集单元 200控制器
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图2为本发明一种用于电池管理系统的电压采集电路的结构示意图，如图2所示，本发明提供的用于电池管理系统的电压采集电路，包括n个采集单元101 IOn和控制器200，所述采集单元IOi包括电池Ci、控制开关Qil和回路开关Qi2，所述电测Ci与公共端子GND之间的电压为Vi，各相邻采集单元IOi的电池Ci通过正极、负极依次串联，且Vl的负极连接公共端子GND，所述电池Ci的正极通过电阻Ril连接电阻RO的一端，电阻RO的另一端连接公共端子GND，所述电池Ci、电阻Ril和电阻RO的回路中还串联回路开关Qi2，该回路开关Qi2的控制端与公共端子之间并联控制开关Qil，所述控制开关Qil的控制端连接控制器200的输出端KZi，该控制器200的输入端A/D连接电阻RO与Ril连接的一端，其中，n为大于等于I的正整数，i为小于等于n的正整数。且所述回路开关Qi2的控制端与控制开关Qil之间还串联电阻Ri2，所述控制开关Qil的控制端与控制器200的输出端KZi之间还串联电阻Ri3。如图2所示，当需要检测电池Ci的电压时，控制器200的输出端KZi输出高电平给控制开关Qil的控制端，控制开关Qil导通后使得回路开关Qi2的控制端得到一个低电平，从而回路开关Qi2导通，电池Ci与公共端子GND之间的电压Vi加载到电阻Ril和RO上，电阻RO上的电压为电池Ci的电压采集信号，并输入到控制器的输入端A/D，在控制器200内转换成电池Ci的实际电压值后，控制器200使得输出端KZi由高电平变为低电平，此时控制开关Qil断开，从而使得回路开关Qi2断开，电池Ci的依次电压采集结束。因此，只要控制器200依次使回路开关Qi2导通，并采集、转换电阻RO上的电压采集信号，就能分别得到各节电池Ci的电压值及电池组的工作状态。由于每次采集RO上的电压时，只有一个回路开关Qi2导通，因此在同一时间内，电池采集电路的Ril和电阻RO流过的电流Ii为Ii = Vi/(Ril+R0)因此，本发明的电池采集电路的功耗小，且电池组在长途运输或储存等搁置状态时，控制器200控制回路开关Qi2处于断开状态，使得电压采集电路没有功耗，方便电池组的长途运输和储存。优选地，所述控制开关Qil为NPN三极管，所述回路开关Qi2为PNP三极管，且所述控制开关QiI、回路开关Qi2的控制端为基极。优选地，所述电阻Ri3的阻值与控制器的输出端KZi的输出电平的幅值成正比，防止控制开关Qil的基极电流过大，导致控制开关Qil损坏。优选地，所述电阻Ri2的阻值与电池Ci与公共端子GND之间的电压值Vi成正比，防止回路开关Qi2出现处于非饱和导通状态，影响电压采集精度，或者回路开关Qi2的 控制端的基极电流过大，导致损坏或增加不必要的功耗。优选地，所述控制器200为型号为MSP430F149IPM的微控制器，所述控制器200的输出端KZi为P4. 0 P4. 7，该控制器的输出端KZi输出的高电平的幅值为3V，所述电阻Ri3的阻值为3K Q，所述控制器的输入端A/D为P6. O。综上所述，本发明提供的电压采集电路通过在电压采集单元IOi内设置控制开关Qil和回路开关Qi2，同一时刻只有电阻Ril和电阻RO上有功耗，减小了电压采集电路的功耗，且电池组在长途运输或储存等搁置状态时，控制器200控制回路开关Qi2处于断开状态，使得电压采集电路没有功耗，方便电池组的长途运输和储存，且电池组的各节电池Ci的放电速度基本一致，各节电池Ci的电压均衡。另外，本发明的电压采样 电路，不需要电子门电路，节约了成本。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于电池管理系统的电压采集电路，包括n个采集单元和控制器，其特征在于所述采集单元包括电池Ci、控制开关Qil和回路开关Qi2，各相邻采集单元的电池Ci通过正极、负极依次串联，且电池Ci的负极连接公共端子GND，所述电池Ci的正极通过电阻Ril连接电阻RO的一端，电阻RO的另一端连接公共端子GND，所述电池Ci、电阻Ril和电阻RO的回路中还串联回路开关Qi2，该回路开关Qi2的控制端与公共端子之间并联控制开关Qil，所述控制开关Qil的控制端连接控制器的输出端KZi，该控制器的输入端连接电阻RO与Ril连接的一端； 其中，n为大于等于I的正整数，i为小于等于n的正整数。
2.根据权利要求I所述的用于电池管理系统的电压采集电路，其特征在于所述控制开关Qil为NPN三极管，所述回路开关Qi2为PNP三极管，且所述控制开关Qil、回路开关Qi2的控制端为基极。
3.根据权利要求2所述的用于电池管理系统的电压采集电路，其特征在于所述回路开关Qi2的控制端与控制开关Qil之间还串联电阻Ri2。
4.根据权利要求3所述的用于电池管理系统的电压采集电路，其特征在于所述电阻Ri2的阻值与电池Ci与公共端子GND之间的电压值Vi成正比。
5.根据权利要求2所述的用于电池管理系统的电压采集电路，其特征在于所述控制开关Qil的控制端与控制器的输出端KZi之间还串联电阻Ri3。
6.根据权利要求5所述的用于电池管理系统的电压采集电路，其特征在于所述电阻Ri3的阻值与控制器的输出端KZi的输出电平的幅值成正比。
7.根据权利要求4或6所述的用于电池管理系统的电压采集电路，其特征在于所述控制器为型号为MSP430F149IPM的微控制器。
全文摘要
本发明提出了一种用于电池管理系统的电压采集电路，包括n个采集单元和控制器，所述采集单元包括电池Ci、控制开关Qi1和回路开关Qi2，各相邻采集单元的电池Ci通过正极、负极依次串联，且V1的负极连接公共端子GND，所述电池Ci的正极通过电阻Ri1连接电阻R0的一端，电阻R0的另一端连接公共端子GND，所述电池Ci、电阻Ri1和电阻R0的回路中还串联回路开关Qi2，该回路开关Qi2的控制端与公共端子之间并联控制开关Qi1，所述控制开关Qi1的控制端连接控制器的输出端KZi，该控制器的输入端连接电阻R0与Ri1连接的一端，其中，n为大于等于1的正整数，i为小于等于n的正整数。本发明提供的电压采集电路通过设置控制开关Qi1和回路开关Qi2，减小了电压采集电路的功耗，且各节电池的放电速度基本一致。
文档编号H02J7/00GK102650894SQ20121012136
公开日2012年8月29日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者刘平, 王希华 申请人:杭州临安博达电源有限公司