模拟前端芯片供电自动选择电路的制作方法

本发明涉及电池控制，尤其涉及一种模拟前端芯片供电自动选择电路。

背景技术：

1、由于蓄电池、超级电容等蓄电装置(为了说明方便，以下都用电池、电池组代替)的单体电压和容量都较低，在大系统里难以直接使用，实际应用中往往需要多节电池串联以提高电压，多节电池并联以提高容量。

2、由于生产环境、工艺参数、原材料等都难以做到完全一致，生产出来的每个单体电池都存在差异。并且由于使用环境的差别，单体电池之间的差异会随着时间延长而扩大。由于化学特性的因素，为了安全和使用寿命，每节电池的电压和soc必须限制在合理范围内。单体电池串联后，整个电池组是一起充电，一起放电，通过各节电池电流，或者说安时数都是相同的，由于单体电池之间存在差异，必然会出现个别单体先充满，个别单体先放完。为了保证安全和电池寿命，只要有一节电池充满，整组电池必须停止充电，只要有一节电池放完，整组电池必须停止放电。

3、为了精确的检测电池状态，通常都采用模拟前端afe采样电池参数，如图1所示。每个串联电池的连接节点都通过低通滤波后接afe(v1～vn)。通常afe芯片的模拟输入电压(v1～vn)不能大于其供电电压v+，也即要求v+电压≥(v1～vn)电压，所以afe芯片的供电vp通过l+引线接向电池模组的最高电压处bn。

4、不同的应用场合，不同的结构设计，电池串联数量会有所不同，bms产品为了兼容不同的应用场合，要求afe能够向下兼容不同串数，也即电池模组的最高电压不一定是bn，有可能是bn-1，bn-2等，vp的电压是不定的，需要根据实际电池串数调节，所以afe的供电引线l+连接位置不是固定的，需要根据现场情况调节，增加现场安装的工作量和复杂程度，且容易接错损坏bms产品，引起系统异常。

5、为了解决上述技术问题，一种现有解决方案1是：在低通滤波电路输入端并接0ω电阻，如图2所示。在afe需要兼容的最低串数～最大串数电池输入端都预留一个0ω并联电阻位置，当此节电池存在时，0ω不焊接，比如ran-2；当此节电池不存在时，焊接对应的0ω电阻，比如ran和ran-1。afe的供电vp连接在最大兼容串数处(bn输入端)。0ω电阻ran和ran-1把vp接到bn-2，也即实际电池模组的最高电压处。如此可以取消l+引线，避免现场安装问题。

6、然而，现有解决方案1至少存在如下缺陷：

7、(1)、由于需要按实际需求设置0欧姆电阻，bms产品无法标准化，每次出货都需要根据项目的实际串数调节，选焊预留位置的0ω电阻，备货时间长；

8、(2)、预留的几个0ω电阻都需要手工焊接，无法机贴，容易焊错，影响正常工作；同时，手工焊接降低了可靠性差，影响质量保证；

9、为了克服现有解决方案1存在的技术缺陷，另一种现有解决方案2是：在低通滤波电路输入端与vp之间加二极管，如图3所示。在afe需要兼容的最低串数～最大串数电池输入端与vp之间都加一个二极管，由于二极管的单向导电性，vp电压会自动选择电池模组的最高电压作为afe的供电输入。如此可以取消l+引线，避免现场安装问题。

10、然而，现有解决方案2仍存在如下缺陷：

11、二极管并非理想的单向导电元件，正向流过电流时，二极管上有压降，也即vp电压会比电池模组最高电压低vf，造成最高一节电池的模拟输入电压比供电电压v+大vf，影响最高一节电池电压的采用精度，甚至可能损坏afe芯片，进行影响电池组的过压、欠压保护，soc、soh计算等。

12、故，针对现有技术的缺陷，实有必要提出一种技术方案以解决现有技术存在的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，确有必要提供一种模拟前端芯片供电自动选择电路，能够根据实际电池串数量自动选择电池模组最高电压为模拟前端afe供电，电池串数向下兼容时，不需要修改硬件，有利于bms产品标准化。

2、为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案如下：

3、一种模拟前端芯片供电自动选择电路，该电路用于接入电池串并在其输出端输出该电池串的最高电压为afe芯片供电，至少设置接口单元、选通控制单元以及多个选通单元；

4、所述接口单元用于接入k至n任一节数的电池串，0<k<n；其依次设置b0、b1…至bn端口，其中，b0端口为地端，bk至bn端口中，每个端口均设置一支路与afe芯片供电端相连接，每个支路中串接一选通单元，每个选通开关的输出端并接；

5、所述选通控制单元与所有选通单元相连接，用于输出控制信号控制选通单元的导通或者断开；其中，仅使与该电池串的最高电压连接的支路导通，其余支路均断开，进而输出端电压vp为该电池串的最高电压。

6、作为进一步的改进方案，所述选通控制单元至少包括最大电压粗选单元和电压偏置单元，所述最大电压粗选单元与接口单元的k～n端口相连接，用于获取所接入的电池串的粗选最高电压vmax；

7、所述电压偏置单元与电压粗选单元相连接，用于在最高电压vmax基础上向下偏置一个电压vos后输出基准电压vref作为控制信号，其中，vref＝vmax-vos，vb<vos<2vb，vb为单节电池电压。

8、作为进一步的改进方案，所述选通单元至少设置电压比较模块、驱动模块和选通开关，所述电压比较模块用于根据其输入电压和基准电压vref的大小关系输出控制信号，其中，输入信号为该支路对应的前级电池串电压；所述驱动模块用于根据所述电压比较模块输出的控制信号控制选通开关的导通或断开，仅当输入电压高于基准电压vref时，选通开关导通；否则，选通开关断开。

9、作为进一步的改进方案，所述选通开关采用pmos管实现。

10、作为进一步的改进方案，所述电压比较模块采用三极管实现。

11、作为进一步的改进方案，所述最大电压粗选单元采用二极管实现。

12、作为进一步的改进方案，所述电压偏置单元由稳压管和限流电阻实现。

13、作为进一步的改进方案，所述最大电压粗选单元采用pmos管的寄生二极管实现。

14、作为进一步的改进方案，任一选通单元的电路连接如下：

15、pmos管qn1的漏极与端口bn连接，其源极与稳压管dn1的负端、电阻rn1的一端相连接，其栅极与稳压管dn1的正端、电阻rn1的另一端、电阻rn2的一端相连接，电阻rn2的另一端与三极管qn2的集电极相连接，端口bn-1通过电阻rn3与三极管qn2的基极相连接，基准电压vref与三极管qn2的发射极相连接；

16、其中，选通开关为pmos管qn1，电压比较模块由电阻rn3与三极管qn2组成，驱动模块由稳压管dn1、电阻rn1和电阻rn2组成。

17、作为进一步的改进方案，三极管qn2的发发射极串接二极管后与基准电压vref相连接。

18、与现有技术相比较，本发明具有如下技术效果：

19、(1)、模拟前端afe供电输入电压vp等于电池模组最高电压，保证模拟输入电压都≤供电电压v+，保证所有单体电池状态参数的采样精度；

20、(2)、电池串数向下兼容时，不需要修改硬件，bms产品可以标准化，节省备货时间，提高生产效率，保证质量。