本實用新型涉及電池管理系統(tǒng)領域，具體地講是一種基于分立元件的電池采樣系統(tǒng)。

背景技術：

在現(xiàn)有的電池采樣系統(tǒng)中，多采用集成式的模擬開關來進行采樣控制，普通的集成式的模擬開關體積小、接線與使用均很方便，但是僅僅能在低電壓或低功率的環(huán)境下使用，在高功率的情況下容易損壞。另外，集成式模擬開關成本較為昂貴，不適于大批量生產(chǎn)使用，也難以在銷售中取得較為可觀的利益。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型提供了一種基于分立元件的電池采樣系統(tǒng)，采用了分立元件中的模擬開關作為對電池系統(tǒng)成組采樣的開關器件，提高了電池采樣系統(tǒng)的耐壓程度，延長了電池采樣系統(tǒng)的使用壽命，并降低了成本。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供的技術方案包括用于對由多個單體電池串組而成的電池系統(tǒng)采樣的采樣單元、控制單元、局域網(wǎng)通訊單元和系統(tǒng)電源，采樣單元輸出端連接至控制單元，控制單元與局域網(wǎng)通訊單元連接，所述系統(tǒng)電源為各單元供電，其特征在于：所述采樣單元包括差分放大電路和多路模擬開關，每個單體電池的正極、負極均串聯(lián)連接有一個模擬開關，該模擬開關采用場效應管。MOS管的柵極與控制單元連接，源極連接至單體電池的正極或負極。其源極與單體電池正極連接的MOS管的漏極連接至放大電路的一輸入端，其源極與單體電池負極連接的MOS管的漏極連接至放大電路的另一輸入端并接地。

上述結構中，控制單元控制采樣單元使用多路模擬開關對電池系統(tǒng)進行采樣，并把采樣數(shù)據(jù)經(jīng)過差分放大電路放大并抑制共模信號后傳遞給控制單元，該控制單元再通過局域網(wǎng)通訊單元將采樣信號發(fā)送至電池管理系統(tǒng)中的主控單元進行進一步處理。

由于MOS管的柵極受控制單元驅動控制，因此在對電池系統(tǒng)中的某個單體電池進行采樣時，控制單元通過驅動控制相應的單體電池正極和負極串聯(lián)連接的的MOS管導通，其余MOS管截止，即可對該單個單體電池進行電壓采樣。需要采樣整體電壓或電量時，將所有MOS管導通，所測得的電壓即為整體電壓值。

進一步地，為降低采集點的電壓和電路中的電流，避免功率MOS管被擊穿，每段與單體電池正極上與MOS管的連接線上串聯(lián)連接有阻值相同的限流電阻。

進一步地，為便于采樣數(shù)據(jù)便于處理，所述采樣單元與控制單元之間設有模數(shù)轉換單元。所述模數(shù)轉換單元采用ADC轉換芯片。ADC芯片使用簡單，接線方便，且價格較為合理。

進一步地，為避免電源或控制器電流、電壓對通訊造成干擾，所述局域網(wǎng)通訊單元包括信號收發(fā)器和隔離器，所述信號收發(fā)器與控制單元的連接線、信號收發(fā)器與系統(tǒng)電源的連接線上均串聯(lián)有隔離器。本實用新型中局域網(wǎng)通訊采用can通訊方式。

進一步地，所述控制單元采用汽車級專用處理芯片。

進一步地，為提高系統(tǒng)供電性能，所述系統(tǒng)電源采用DC/DC模塊，DC/DC模塊的輸入端與電池系統(tǒng)連接。

本實用新型的有益效果如下：本實用新型采用MOS管分立元件作為模擬采樣開關，替代了價格昂貴、不耐壓的集成式模擬開關，既提高了電池采樣系統(tǒng)的性能和質量，還延長了電池采樣系統(tǒng)的使用壽命，同時，采用分立元件大大降低了成本，也增加了采樣電路的可操作性。而當模擬開關出現(xiàn)損壞時，無需整體更換集成式模擬開關或將所有連線一一拆開，只需更換損壞的MOS管即可維修好電池采樣系統(tǒng)，既降低了維修成本，又提高了維修效率。并且，本實用新型設置了差分放大電路，既起到了電流或電壓的放大效果，又抑制了電路中的共模信號，提高了采樣的準確性。另外在can收發(fā)器連線上設置了多個隔離器，確保了通訊的正常和穩(wěn)定性，避免采樣數(shù)據(jù)再通訊中受電路電流或電壓干擾而導致數(shù)據(jù)失真。

本實用新型結構簡單、使用和維修均十分方便，使用于大功率、高電壓電池系統(tǒng)中使用。

附圖說明

圖1為本實用新型具體實施例的工作原理圖。

圖2為本實用新型具體實施例的電路接線示意圖。

圖中所示：采樣單元1、模數(shù)轉換單元2、控制單元3、can通訊單元4、系統(tǒng)電源5、MOS管一Q1、MOS管二Q2、MOS管三Q3、MOS管四Q4、MOS管五Q5、MOS管六Q6、MOS管七Q7、MOS管八Q8、MOS管九Q9、MOS管十Q10、單體電池一B1、單體電池二B2、單體電池三B3、單體電池四B4、單體電池五B5、電阻一R1、電阻二R2、電阻三R3、電阻四R4、電阻五R5、電阻六R6、電阻七R7、電阻八R8、電阻九R 9、can收發(fā)器U3、隔離器一C1、隔離器二C2、隔離器三C3、采樣器V1。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型包括采樣單元1、控制單元3、模數(shù)轉換單元2、can通訊單元4和系統(tǒng)電源5?？刂茊卧?的輸出端與采樣單元1連接并控制采樣單元1中的采樣開關對單體電池系統(tǒng)進行采樣，采樣單元1輸出端與模數(shù)轉換單元2輸入連接將采樣信號通過模數(shù)轉換單元2將模擬采樣信號轉換為數(shù)字采樣信號。模數(shù)轉換單元2的輸出與控制單元3的輸入端連接，以將數(shù)字采樣信號傳遞給控制單元3。控制單元3與can通訊單元4通訊連接，并將接收到的數(shù)字采樣信號通過can通訊單元4傳遞給單體電池管理系統(tǒng)的控制單元3，由控制單元3進行進一步處理和分析。系統(tǒng)電源5為各單元供電。

如圖2所示，本實施新型具體實施例中，系統(tǒng)電源5為輸入端與單體電池系統(tǒng)連接的DC/DC模塊；can通訊單元4包括can收發(fā)器V1和隔離器一C1、隔離器二C2、隔離器三C3。隔離器二C2、隔離器三C3設置與控制單元3和can收發(fā)器V1之間，隔離器一設于can收發(fā)器V1個系統(tǒng)電源5之間。控制單元3為汽車級處理芯片；模數(shù)轉換單元2為ADC芯片；采樣單元1包括差分放大電路和多路模擬開關。多路模擬開關包括有MOS管一Q1、MOS管二Q2、MOS管三Q3、MOS管四Q4、MOS管五Q5、MOS管六Q6、MOS管七Q7、MOS管八Q8、MOS管九Q9、MOS管十Q10，MOS管一Q1、MOS管二Q2分別與單體電池系統(tǒng)中的單體電池一B1的正極和負極串聯(lián)連接，MOS管三Q3、MOS管四Q4分別與單體電池系統(tǒng)中的單體電池二B2的正極和負極串聯(lián)連接……以此類推MOS管九Q9、MOS管十Q10與單體電池五B5的正極、負極串聯(lián)連接。單體電池一B1、單體電池二B2、單體電池三B3、單體電池四B4、單體電池五B5的正極與MOS管之間的連接線路上串聯(lián)連接有一個起到限流作用的電阻，分別為電阻五R5、電阻六R6、電阻七R7、電阻八R8、電阻九R 9。電阻五R5、電阻六R6、電阻七R7、電阻八R8、電阻九R9的阻值均相同，避免串聯(lián)限流電阻影響采樣的準確性。MOS管的柵極與汽車級處理芯片的輸出端連接，MOS管的漏極與單體電池正極或單體電池的負極連接，MOS管的源極與差分放大電路的輸入端連接。

差分放大電路包括一個采樣器V1、電阻一R1、電阻二R2、電阻三R3、電阻四R4，電阻一R1與電阻二一端分別與采樣器V1的正輸入端、負輸入端連接，電阻三一端與采樣器V1正輸入端連接，另一端接地，電阻四R4的兩端分別連接采樣器V1負輸入端、采樣器V1輸出端。采樣器V1、電阻一R1、電阻二R2、電阻三R3、電阻四R4構成差分放大電路，具有放大電壓或電流以及抑制共模信號、放大差模信號的作用。

與單體電池正極連接的MOS管的源極并聯(lián)后連接至電阻一R1的另一端；與單體電池負極連接的MOS管的源極并聯(lián)后連接至電阻二R2的另一端。汽車級處理芯片可通過控制MOS管的柵極來控制該MOS管的通斷，在對電池系統(tǒng)中的某個單體電池進行采樣時，汽車級處理芯片通過驅動控制與該單體電池正極和負極串聯(lián)連接的的MOS管導通，其余MOS管截止，即可對該單個單體電池進行電壓采樣。需要采樣整體電壓或電量時，將所有MOS管導通，所測得的電壓即為整體電壓值。