专利名称：用于电池组中的电池电压检测系统及采用该系统进行电压检测和误差修正的方法
技术领域：
本发明涉及串联电池组充电技术，尤其涉及一种用于电池组中的电池电压检测的系统及采用该系统进行电压检测和误差修正的方法。
背景技术：
电池管理系统负责管理电池、电池组之电量计算、控制、保护，各电池或电池组间的电量平衡、各种电性检测、以及系统内外的讯号通讯。一般而言，只要是使用到电池的产品，皆需要搭配电池管理系统来控制，尤其是使用电池串联数目越高的电池组，越需要复杂的电池管理功能。以交通工具而言，串数由少到多可分为电动自行车、电动摩托车、电动高尔夫球车、电动汽车等层次。串联数目越高，代表所需伏特数越高。电池管理系统通常包括电压、温度、电流等讯号侦测、各电池或电池组间的平衡控制等各种技术与相应的电子电路及软硬体。针对串联电池的电压检测，可用扫描式，即在一区段时间内分别依序侦测各电池的电压，并透过放大器与A/D转换器将讯号提供给微控制器。针对串联电池的电池平衡，分为主动式平衡与被动式平衡两种主动式平衡是使用能量转移的方式，将电池组或单颗电池中多余的电量转移到电量不足的电池，从而在充电、静止或放电时均可平衡；被动式平衡是使用能量耗散的方式，将各电池中多余的电量以电阻方式耗散成热，并且仅在充电时可以平衡。该种被动式平衡可参考于2011年3月16日公开的中国发明专利申请第CN 101986508 A号，该专利申请公开了一种电池均衡装置，该电池均衡装置采用在电池组旁安装一电阻，以便在某电池充电量快于其他电池时，将该电池的充电电流旁路到该电阻上，以阻止该电池充电，并将其充电电能转换成热能耗散出去。另外，请参考于2009年9月9日公开的中国发明专利申请第CN 101529646 A号， 该专利申请公开了一种将电压检测与电池平衡功能均实现在电池管理系统中的方法及系统，主要采用主动式平衡。由于主动式平衡为能量转移方式，所以通常不会将电池平衡电路与电压检测电路完全整合在一起；并且通常采用主动式平衡的电池管理系统，其电路架构较为复杂，使用组件较多，导致成本较高，一般仅作为高电压大电流产品的应用，如电动汽
本绝牛寸。此外，现有电池管理系统的电压检测方法，多以市售固定IC方案实现，或是自行设计。若使用市售固定IC方案，往往涉及太多功能，并不一定切合实际产品的需求，且价格较为昂贵。因而一般电动自行车、电动摩托车、小型电动车的电池管理系统，由于成本考虑， 通常均自行设计电压检测方法，然而该种方式需要考虑到实际电池组的平衡方式及整体电路的设计，从而给IC设计者造成一定的困扰。因此，有必要提供一种用于电池组中的电池电压检测系统及采用该系统进行电压检测和误差修正的方法以克服上述问题
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于电池组中的电池电压检测系统。本发明的另一目的在于提供一种采用上述系统进行电池组中的电池电压检测的方法。本发明的再一目的在于提供一种采用上述系统进行电压误差修正的方法。相应地，本发明用于电池组中的电池电压检测系统，包括具有若干个串联电池的电池组、与该电池组连接以对电池进行电压检测的电压检测开关模组、与串联电池组连接以对电池进行充电电量平衡控制的平衡控制模组及控制该电压检测开关模组与平衡控制模组的微控制器，所述电压检测开关模组包括若干分别连接至电池两侧的电压检测子�？椋龅缪辜觳庾幽？榘ㄒ豢湃�、两颗栅极同时连接所述三极管集电极的PM0SFET 及一端与所述三极管集电极连接且并联连接于两颗PM0SFET之间的电阻，控制电压检测子�？榈目刂菩藕啪扇艿幕淙�。作为本发明的进一步改进，所述三极管的发射极接地设置，所述电阻的另一端连接于所述两颗PM0SFET的源极之间。作为本发明的进一步改进，该系统还包括连接电压检测开关模组与微控制器的高共模减法器，该高共模减法器包括两个放大器，分别输入上述每一电压检测子�？橹械钠渲幸豢臥M0SFET的漏极输出的电池正极或负极节点处的电压与一参考电压。作为本发明的进一步改进，所述电池电压检测系统还包括用以检测电池组总负极节点处电压的第一电压检测�？椋龅谝坏缪辜觳饽？橛胨龅缪辜觳庾幽？椴⒘柚茫ㄒ豢臢M0SFET及连接于该NM0SFET的栅极与源极之间的另一电阻，控制该第一电压检测�？榈目刂菩藕抛运鯪M0SFET的栅极输入，该NM0SFET的漏极输出电池组总负极节点处电压并与上述高共模减法器中的其中一个放大器的输入端连接。作为本发明的进一步改进，所述电压检测开关模组包括一个具有若干上述电压检测子模块的电压检测开关�？椤⒓傲拥缪辜觳饪啬？榧暗谝坏缪辜觳饽？橛胛⒖刂破饕韵蚋玫缪辜觳饪啬？榧暗谝坏缪辜觳饽？樽⒖刂菩藕诺牡诙莆辉荽嫫�。作为本发明的进一步改进，所述微控制器向第二移位暂存器发送锁存信号RCK、时脉信号SCK、数据信号MOSI，第二移位暂存器将该等锁存信号RCK、时脉信号SCK、数据信号 MOSI以及工作电压Vcc和接地信号GND扩充为若干上述用以分别控制每一电压检测子�？榧暗谝坏缪辜觳饽？榈目刂菩藕�。作为本发明的进一步改进，所述平衡控制模组包括分别与每一颗电池连接的若干个被动平衡子�？�。作为本发明的进一步改进，根据所述用于电池组中的电池电压检测系统进行电池组中的电池电压检测的方法，包括如下步骤
首先，将微控制器中每一个工作周期设置切分为八个时段；
然后，在第一时段内，微控制器控制电压检测开关模组依序检测各电池的电压，同时测量各电池的温度及电流，并透过高共模减法器将电压数据传回微控制器进行分析、修正；
最后，在其余七个时段内，微控制器控制平衡控制模组对需要进行平衡处理的电池的进行平衡，同时在该七个时段内均进行电流检测。作为本发明的进一步改进，上述对每颗电池进行电压检测的第一时段分为如下三个工作区段区段A，开启连接于第一个电池一端的电压检测子�？椋⒌却吖材＜醴ㄆ鞯牡缪刮�
定；
区段B，在高共模减法器的电压稳定后，读取高共模减法器的输出电压，并结合高共模减法器在无采样动作时的输出与微控制器的EEPROM中保存的误差值修正上述读取的电压；
区段C，关闭上述电压检测子�？椴⒈３忠欢问奔�。作为本发明的进一步改进，采用所述用于电池组中的电池电压检测系统进行电压误差修正的方法，包括以下步骤
501、获取利用电压检测开关模组测得的每颗电池的两侧电压的共模电压；
502、根据微控制器中保存的零点误差及线性误差值计算共模电压下的零点偏移量；
503、用微控制器中经模数转换器转换后的上述共模电压减去上述零点偏移量后再乘以根据上述第SOI、S02步骤所得的共模电压及零点偏移量映射得到的调整值，获得第一次修正电压；
504、用该第一次修正电压获取该电压下的另一偏移量；
505、用上述微控制器中经模数转换器转换后的上述共模电压减去上述另一偏移量后再乘以调整值，获得第二次修正电压；
506、重复上述第S04、S05步骤两至三次。作为本发明的进一步改进，上述S02步骤中的零点误差及线性误差经过高共模减法器处理后获得飘移值，上述零点偏移量的获得方式为飘移值乘以上述每颗电池两端的电压之差的绝对值，再除以电池组的电压校正范围。作为本发明的进一步改进，上述另一偏移量的获得方式为用上述飘移值乘以第一次修正电压，再除以电池组的电压校正范围。本发明的有益效果是本发明中用于进行电池电压检测的电压检测开关子�？樯杓萍虻ィ沟玫绯氐牡缪辜觳庀呗返靡约蚧笨山档椭圃斐杀荆涣硗猓痉⒚鹘械绯氐缪辜觳獾姆椒ǹ捎胛⒖刂破鞯玫胶芎玫钠ヅ洌视ξ⒖刂破鞯纳杓萍翱刂疲蛔詈螅痉⒚鞑捎蒙鲜鱿低辰械缪刮蟛钚拚姆椒ǹ稍黾拥缪辜觳獾木龋沟梦⒖刂破骺捎行Э刂频绯氐牡缪棺纯觥�
图1是本发明电池电压检测系统一具体实施方式
的方框电路图2是图1中电池组、平衡控制模组中的平衡控制�？�、电压检测开关模组中的电压检测开关�？榧暗谝坏缪辜觳饽？榈南晗傅缏吠�3是与图1中平衡控制模组与电压检测开关模组中的移位暂存器的示意图； 图4是图1中电池电压检测系统中的高共模减法器的详细电路图； 图5是对图2中其中四颗电池进行电压检测及平衡控制的工作状态示意图； 图6是利用图2中的电压检测开关模组对电池组进行电压检测的工作示意图。
具体实施例方式以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。请参阅图1所示为本发明用于电池组中的电池电压检测系统100的一具体实施方式
。该用于电池组中的电池电压检测系统100包括具有若干个串联电池的串联电池组、平衡控制模组BLS、电压检测开关模组CH_SELECT、信号放大模组AMP及微控制器MCU。请参阅图1至图3所示，本发明串联电池组包括八个串联连接的电池ΒΑΤΓΒΑΤ8， 所述电池为锂离子电池，也可为磷酸铁锂电池。所述平衡控制模组BLS包括一个与各电池相连接的平衡控制�？�21及连接于平衡控制模块21与微控制器MCU之间的第一移位暂存器U2。所述平衡控制�？�21采用以电阻实现被动式平衡之方式，用以在电池充电时若有电池电量充太快，则以电阻消耗的方式将多余的能量耗散以使各电池间达到充电电量平衡。本发明平衡控制�？�21包括分别与每一块电池连接的若干被动平衡子�？椋� 从而包括有八条输入线路，对应八个平衡控制信号，分别为BLS0(TBLS07。该平衡控制信号BLS0(TBLS07由第一移位暂存器U2所提供。第一移位暂存器U2由微控制器MCU所控制，并由微控制器MCU提供给第一移位暂存器U2输出锁存信号RCK、时脉信号SCK、数据信号MOSI。该第一移位暂存器U2将微控制器MCU提供的RCK、SCK、MOSI信号，及工作电压Vcc和接地信号GND进行脚位扩充以形成控制上述被动平衡子�？榈钠胶饪刂菩藕� BLS00 BLS07。请参阅图1至图4所示，电压检测开关模组CH_SELECT包括一个与电池组的总负极节点BO相连接以检测该总负极节点BO处电压的第一电压检测�？�30、与第一个电池 BATl正极节点Bl及其他电池两端节点B2至B8相连接的电压检测开关�？�31及连接于电压检测开关�？�31与微控制器MCU之间的第二移位暂存器U3。电压检测开关�？�31包括八个分别用于测量上述第一个电池正极节点Bl及其他串联电池两侧节点B2至B8处电压的电压检测子模块。每一电压检测子�？榘ㄒ豢湃堋⒘娇耪ぜ绷铀鋈芗缂腜M0SFET及一端与所述三极管集电极连接且并联连接于两颗PM0SFET之间的电阻，控制电压检测子�？榈目刂菩藕啪扇艿幕淙耄鋈艿姆⑸浼拥厣柚茫龅缱璧牧硪欢肆佑谒隽娇臥M0SFET的源极之间。相邻两个电压检测子�？榈氖涑龆耍直鹞玫缪辜觳庾幽？橹衅渲幸豢臥M0SFET的漏极，分别连接至两条电压信号线，其分别输出测量电压VSN+与VSN-。所述第一电压检测�？�30与所述电压检测子�？椴⒘柚茫ㄒ豢臢M0SFET及连接于该NM0SFET的栅极与源极之间的另一电阻，控制该第一电压检测�？�30的控制信号自所述NM0SFET的栅极输入，该NM0SFET的漏极输出电池组总负极节点处电压并连接至上述两条电压信号线中的一条并输出测量电压VSN-，该第一电压检测�？�30的输出测量电压VSN-与第一个电池BATl正极节点Bl处测量的电压VSN+ 之差即为该电池BATl的电压值。第一电压检测�？�30的电压检测由NM0SFET的栅极进行控制，所述电压检测子�？榈目赜缮鲜鋈艿幕锌刂�。控制信号包括分别对八颗电池ΒΑΤΓΒΑΤ8的两侧节点Β(ΓΒ8处的电压检测的电压检测控制信号MSU00 MSU08。该等电压检测控制信号MSU00 MSU08由微控制器MCU透过第二移位暂存器U3所提供。其中微控制器MCU提供给第二移位暂存器U3 RCK、SCK、M0SI及控制信号MSU08，第二移位暂存器U3将微控制器MCU提供的RCK、SCK、M0SI及工作电压Vcc 与接地信号GND扩充为MSU0(TMSU07控制信号。
信号放大模组AMP包括电压信号放大模组41及电流信号放大模组42。请参阅图 4所示，本发明中电压信号放大模组41为一高共模减法器。该高共模减法器41包括两个放大器，其分别输入上述每一电压检测子�？橹械钠渲幸豢臥M0SFET的漏极输出的电池正极或负极节点处的电压VSN+、VSN-与一参考电压，然后输出信号ADV并反馈给微控制器MCU。 该高共模减法器41的参考电压Ref在本实施方式中假设为2. 5V。微控制器MCU内设置有用以进行数据存储的EEPROM及用以进行信号转换的模数转换器。请参阅图2所示为本发明电池组、平衡控制�？�21、第一电压检测�？�30及电压检测开关�？�31的详细电路图，这仅仅是示例性实施例，并且应当理解，在此所述的概念可以用于其他大小的电池组。请结合图2所示的平衡控制�？�21部分的电路图，该平衡控制�？�21的动作过程如下其中位于最下端的第一通道对应的被动平衡子模块使用NMOSFET Q15作为控制开关，由于第一通道的一侧与GROUND电平一致，从而在微控制器MCU经由第一移位暂存器U2 送出的控制信号BLSOO高电平时可直接开启NMOSFET Q15，使得平衡电阻R44有电流流过， 即对位于图2中最下侧的电池BATl开启平衡；反之，当控制信号BLSOO低电平时NMOSFET Q15关闭，电阻R44无电流流过，即该被动平衡子模块关闭。位于第二、三通道的被动平衡子�？槭褂玫氖荘M0SFET，并以一三极管的基极作为控制开关。以第二通道为例说明当微控制器MCU经由第一移位暂存器U2送出的控制信号 BLSOl高电平时，三极管Q20饱和导通，从而使得PMOSFET Q19导通，对应的平衡电阻R50有电流流过，则该被动平衡子�？榭簦环粗笨刂菩藕臖LSOl低电平时，三极管Q20截止， PMOSFET关闭，此时R50无电流流过，则该被动平衡子�？楣乇�。第三信道与上述第二通道对应的被动平衡子�？槎鞴滔嗤�。位于第四至第八通道的被动平衡子�？橄嗤捎肞M0SFET，并以一三极管的基极作为控制开关。以第四通道为例说明当微控制器MCU经由第一移位暂存器U2送出的控制信号BLS03高电平时，三极管Q30处于放大状态，使得电阻R61两端具有一定的压差以足以使PMOSFET (^9导通，对应的平衡电阻R62有电流流过，则该被动平衡子�？榭簦环粗� 当控制信号BLS03低电平时，三极管Q30截止，电阻R61两端压差等于0V，PMOSFET Q29关闭，此时电阻R62无电流流过，则该被动平衡子�？楣乇�。请结合图2所示的第一电压检测�？�30及电压检测开关模块31部分的电路图， 该第一电压检测�？�30的动作过程如下由于第一电压检测�？�30的一侧与GROUND电平一致，从而当控制信号MSU00高电平时，MOSFET Q14开启，此时连接至该第一电压检测�？� 30的电压信号线的输出测量电压VSN-为0 ；反之，MSU00低电平时，MOSFET Q14关闭，用以输出测量电压VSN-的电压信号线与节点BO隔离。电压检测开关模块31的动作过程如下节点ΒΓΒ3的电压检测过程相同，以节点 Bl为例说明，当控制信号MSU01高电平时，三极管Q18饱和导通，此时电阻R46两端的压差等于节点Bl处的电压，PMOSFET Q16、Q17开启，则连接至该电压检测子�？榈牡缪剐藕畔叩氖涑霾饬康缪筕SN+等于节点Bl处的电压值；反之，当控制信号MSU01低电平时，三极管 Q18截止，电阻R46两端的压差等于0V，此时MOSFET Q16、Q17关闭，则用以输出测量电压 VSN+的电压信号线与节点Bl隔离。
节点ΒΓΒ8的电压检测过程相同，以节点Β4为例说明，当控制信号MSU04高电平时，三极管Q33处于放大状态，电阻R64两端产生一定的压差以足以使得PMOSFET Q3UQ32 开启，此时对应的测量电压VSN-等于节点Β4处的电压；反之，控制信号MSU04低电平时， 三级管Q33截止，电阻R64两端的压差等于0V，PMOSFET Q3UQ32关闭，用以输出测量电压 VSN-的电压信号线与节点B4隔离。本发明采用上述用于电池组中的电池电压检测系统100进行电池组中的电池的电压检测方法如下
首先，将微控制器MCU的每个工作周期，假设每个工作周期为2秒，切为八个时段；其中第一个时段设置为通过上述第一电压检测�？榧暗缪辜觳饪啬？�31侦测八颗电池的电压与温度，其余七个时段设置为通过上述平衡控制�？�21做被动式平衡；其中每颗电池的电压侦测花费1至3毫秒时间，则一个时段假设分配0. 25秒；在上述八个时段内，各个时段均设置要做电流检测；
其次，开启第一个时段进行电压检测，透过微控制器MCU控制第一电压检测�？�30及电压检测开关�？�31，依序检测各个电池的电压，并通过高共模减法器41将测得的电压数据传回微控制器MCU;
最后，在侦测完电压后，微控制器MCU分析出哪些电池需要做被动式平衡，则发送信号以开启对应的被动平衡子�？槎愿玫绯亟衅胶�。请参照图5及图6所示，上述微控制器MCU的工作周期可详细理解为如下步骤其中图5中取其中四颗电池(分别对应图5中所示的channel广4)举例说明，每2秒为一个工作周期，该工作周期即指图5中所示的period广4，每一个工作周期切成八个时段，其中电压检测时间(对应图5中的MSU time)占第一个时段，被动式平衡时间(对应图5中的BLS time)占其余七个时段。第一时段电压检测时间(MSU time)用于进行所有电池电压的测量、分析，对应图6中的X座标，即用以进行电池广8 (即channel广8)的电压检测的时间总和，该时间段内全部电池的平衡功能均关闭以获得精准的电池电压；如果在上述电压检测时间内分析出决定某颗电池需要开启平衡，则可以在每个工作周期的电压检测时间(MSU time)完成后开启，并在该周期结束时关闭平衡，例如图5中所示的工作周期period 1中， 在电压检测时间(MSU time)完成后，电池1、2、4 (即channel 1、2、4)均开启平衡，而在该工作周期结束后便关闭平衡；在工作周期period 2中，电压检测时间(MSU time)结束后， 电池1、3 (即channel 1、3)开启平衡，并在该工作周期后关闭平衡。请参阅图6所示为每个工作周期中对八颗电池进行电压检测的第一时段的详细分析图，其中X座标即是上述完成一次所有电池电压采样的时间，即为MSU time，Y轴表示高共模减法器41的输出电压。在无采样动作时，高共模减法器41的输出设置为 Ref=l/2Vcc，但是由于零件参数差异等原因，会存在图6中所示的“error”偏差，该偏差值可能是正值，也可能是负值。在工厂校准时，校准程序将此误差值测出，并保存在微控制器 MCU 的 EEI3ROM 里。以下以单颗电池为例对电压检测时间(MSU time)进行分段说明每颗电池的电压检测时间(MSU time)分为三个区段，分别为图6中所示的区段A (Action A)，区段B (Section B)，区段C(Section C)。其中区段A内工作为开启电池节点B0，B1处的测量 M0SFET，并等待高共模减法器41电压稳定，本实施方式中图6对应的实际电压曲线不是方波，而是开启MOSFET后就开始上升，为更清晰说明时间关系本发明将该段改成如图6所示方波；区段B内工作为在高共模减法器41的电压稳定后，读取高共模减法器的输出电压， 并结合保存在EEPROM中的Ref、err0r值修正测量结果；区段C内工作为关闭用于进行节点BO、Bl处电压测量的第一电压检测�？�30及电压检测子�？橹械腗0SFET，并保持一段时间，避免下一节点Bi、B2的电压检测子�？榭羰狈⑸搪�。本发明中各电池的测量方法相似，参阅图6可见，电池1、3、5、7为求正差值，例如电池1的测量电压值为节点Bl处的电压值减去节点BO处的电压值，电池2、4、6、8为求负差值。如前所述，因为高共模减法器41的Ref值理论上应为l/2Vcc，然而实际上，由于测量电压VSN+与VSN-进入高共模减法器41后，会依据测量电压VSN+与VSN-的大小影响 Ref值而存在偏差。因此，在电路板生产完成后，针对电路图中的节点BO与Bl处的电压， 会使用标准电源先给予0V，并打开高共模减法器41，此时高共模减法器41所接收到的测量电压VSN+与VSN-均为0，则理论上经高共模减法器41计算后出来的值应该为l/2Vcc，也就是Ref的值，本实施方式中Ref=2. 5V ；然而实际出来的值可能是2. 51V，因此，可将2. 51V 保留在EEPR0M，作为零点误差。本发明中八颗电池为一串，总电压范围可取为15 40V，假设为30V，则针对电路图中的节点B7与B8处的电压，先使用标准电源给予30V，并打开高共模减法器41，此时高共模减法器41所接收到测量电压VSN+与VSN-分别为30V，理论上高共模减法器41计算后出来的值应为l/2Vcc=2. 5V，也就是Ref的值；然而实际出来的值可能为2. 54V。因此，可将 2. 54V保留记录于EEPROM中，作为线性误差。本发明中用于电池组中的电池电压检测系统100对上述电压误差进行补偿的流程如下
501、获取测量电压VSN+与VSN-的共模电压；
502、获取上述共模电压下的零点偏移量X1；该零点偏移量X1的计算公式为=X1=Shift* I VSN+-VSN- I /(总电压-0)，其中shift为高共模减法器41出来的线性误差与零点误差
之间的飘移值；举例而言，在零点误差保存为2. 51V，线性误差保存为2. 54V，则高共模减法器41出来的飘移值shift即为2. 54-2. 51=0. 03V，则偏移量X的初始计算方式为=X1=O. 03* I VSN+-VSN- I /(30-0)，其中分母的0代表BO与Bi，即使用标准电源先给予OV所算出的零点误差；分母的30代表B7与B8，即使用标准电源先给予30V所算出的线性误差；该30减 0，即总电压减0可以当成八颗电池的电压校正范围range，因而公式可改写为=X1=Shift* I VSN+-VSN- I /range ；
503、用微控制器MCU中经模数转换器转换后的上述共模电压数据ADres，减去X1后再乘以一调整值Scaler，以获得第一次修正电压V1 ；该调整值Scaler是根据S01、S02所得的共模电压及零点偏移量在一特定的映射表中映射得到；
504、用第一次修正电压V1求该电压下的偏移量X2，计算方式为=Xn=Shift^VnVVange；
505、用上述微控制器MCU中经模数转换器转换后的上述共模电压数据ADres，减去X2 后再乘以调整值Scaler，获得第二次修正电压V2 ；
506、重复第S04、S05步骤两至三次，直到获得够精确的修正电压Vn(本实施方式中修正2至3次即可修正到30mV以下误差的精确度)。上述修正电压的计算方式，牵涉到微控制器MCU内模数转换器出来的原始数据ADres, X的计算就是用以修正ADres，再乘以调整值Scaler，以得到修正电压值，则Vn= (ADres-Xn) *Scaler。上述电压补偿流程，可以以软件方式实现，并可依据精确度需求循环多次运算。由以上可得，本发明中用于进行电池电压检测的电压检测开关子模块设计简单， 使得电池的电压检测线路得以简化，同时可降低制造成本；另外，本发明进行电池电压检测的方法可与微控制器MCU得到很好的匹配，适应微控制器MCU的设计及控制；最后，本发明采用上述系统100进行电压误差修正的方法可增加电压检测的精度，使得微控制器MCU可有效控制电池的电压状况。应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
1权利要求
1.一种用于电池组中的电池电压检测系统，包括具有若干个串联电池的电池组、与该电池组连接以对电池进行电压检测的电压检测开关模组、与串联电池组连接以对电池进行充电电量平衡控制的平衡控制模组及控制该电压检测开关模组与平衡控制模组的微控制器，其特征在于，所述电压检测开关模组包括若干分别连接至电池两侧的电压检测子模块， 所述电压检测子�？榘ㄒ豢湃堋⒘娇耪ぜ绷铀鋈芗缂腜M0SFET及一端与所述三极管集电极连接且并联连接于两颗PM0SFET之间的电阻，控制电压检测子�？榈目刂菩藕啪扇艿幕淙�。
2.根据权利要求1所述的用于电池组中的电池电压检测系统，其特征在于，所述三极管的发射极接地设置，所述电阻的另一端连接于所述两颗PM0SFET的源极之间。
3.根据权利要求1所述的用于电池组中的电池电压检测系统，其特征在于，该系统还包括连接电压检测开关模组与微控制器的高共模减法器，该高共模减法器包括两个放大器，其分别输入上述每一电压检测子�？橹械钠渲幸豢臥M0SFET的漏极输出的电池正极或负极节点处的电压与一参考电压。
4.根据权利要求3所述的用于电池组中的电池电压检测系统，其特征在于，所述电池电压检测系统还包括用以检测电池组总负极节点处电压的第一电压检测�？椋龅谝坏缪辜觳饽？橛胨龅缪辜觳庾幽？椴⒘柚茫ㄒ豢臢M0SFET及连接于该NM0SFET的栅极与源极之间的另一电阻，控制该第一电压检测�？榈目刂菩藕抛运鯪M0SFET的栅极输入，该NM0SFET的漏极输出电池组总负极节点处电压并与上述高共模减法器中的其中一个放大器的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的用于电池组中的电池电压检测系统，其特征在于，所述电压检测开关模组包括一个具有若干上述电压检测子�？榈牡缪辜觳饪啬？�、及连接电压检测开关模块及第一电压检测�？橛胛⒖刂破饕韵蚋玫缪辜觳饪啬？榧暗谝坏缪辜觳饽？樽⒖刂菩藕诺牡诙莆辉荽嫫�。
6.根据权利要求5所述的用于电池组中的电池电压检测系统，其特征在于，所述微控制器向第二移位暂存器发送锁存信号RCK、时脉信号SCK、数据信号M0SI，第二移位暂存器将该等锁存信号RCK、时脉信号SCK、数据信号MOSI以及工作电压Vcc和接地信号GND扩充为若干上述用以分别控制每一电压检测子�？榧暗谝坏缪辜觳饽？榈目刂菩藕�。
7.根据权利要求1所述的用于电池组中的电池电压检测系统，其特征在于，所述平衡控制模组包括分别与每一颗电池连接的若干个被动平衡子模块。
8.根据权利要求3至6项中任意一项所述的用于电池组中的电池电压检测系统进行电池组中的电池电压检测的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤 首先，将微控制器中每一个工作周期设置切分为八个时段；然后，在第一时段内，微控制器控制电压检测开关模组依序检测各电池的电压，同时测量各电池的温度及电流，并透过高共模减法器将电压数据传回微控制器进行分析、修正；最后，在其余七个时段内，微控制器控制平衡控制模组对需要进行平衡处理的电池的进行平衡，同时在该七个时段内均进行电流检测。
9.根据权利要求8所述的用于电池组中的电池电压检测的方法，其特征在于，上述对每颗电池进行电压检测的第一时段分为如下三个工作区段区段A，开启连接于第一个电池一端的电压检测子模块，并等待高共模减法器的电压稳定；区段B，在高共模减法器的电压稳定后，读取高共模减法器的输出电压，并结合高共模减法器在无采样动作时的输出与微控制器的EEPROM中保存的误差值修正上述读取的电压；区段C，关闭上述电压检测子�？椴⒈３忠欢问奔洹�
10.一种采用权利要求3至6项中任意一项所述的用于电池组中的电池电压检测系统进行电压误差修正的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤501、获取利用电压检测开关模组测得的每颗电池两侧电压的共模电压；502、根据微控制器中保存的零点误差及线性误差值计算共模电压下的零点偏移量；503、用微控制器中经模数转换器转换后的上述共模电压减去上述零点偏移量后再乘以根据上述第SOI、S02步骤所得的共模电压及零点偏移量映射得到的调整值，获得第一次修正电压；504、用该第一次修正电压获取该电压下的另一偏移量；505、用上述微控制器中经模数转换器转换后的上述共模电压减去上述另一偏移量后再乘以调整值，获得第二次修正电压；506、重复上述第S04、S05步骤两至三次。
11.根据权利要求10所述的电压误差修正的方法，其特征在于，上述S02步骤中的零点误差及线性误差经过高共模减法器处理后获得飘移值，上述零点偏移量的获得方式为飘移值乘以上述每颗电池两端的电压之差的绝对值，再除以电池组的电压校正范围。
12.根据权利要求11所述的电压误差修正的方法，其特征在于，上述另一偏移量的获得方式为用上述飘移值乘以第一次修正电压，再除以电池组的电压校正范围。
全文摘要
本发明提供一种用于电池组中的电池电压检测系统，包括具有若干个串联电池的电池组、与该电池组连接以对电池进行电压检测的电压检测开关模组、与串联电池组连接以对电池进行充电电量平衡控制的平衡控制模组及控制该电压检测开关模组与平衡控制模组的微控制器，所述电压检测开关模组包括若干分别连接至电池两侧的电压检测子�？椋龅缪辜觳庾幽？榘ㄒ豢湃堋⒘娇耪ぜ绷铀鋈芗缂腜MOSFET及一端与所述三极管集电极连接且并联连接于两颗PMOSFET之间的电阻，控制电压检测子�？榈目刂菩藕啪扇艿幕淙�。本发明电池电压检测系统结构简单，方便实现。
文档编号G01R35/00GK102520360SQ20111039519
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者刘志坚, 黄仁治 申请人:冠硕新能源(香港)有限公司, 苏州冠硕新能源有限公司
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