[发明专利]并联动力电池组单体电流高精度同步采集系统及方法

说明书

本发明公开了并联动力电池组单体电流高精度同步采集系统及方法，包括：均设置在电流采集通道中的电流采集模块、电压调制模块及控制单元；电流采集模块采集并联电池组的电池单体的电流，并将电流信号转换为单端的电压信号，再将单端的电压信号转换为差分信号；电压调制模块对电流采集模块输出的差分信号进行电压跟随并调制差分信号使其满足模数转换的输入要求的信号，调制后的信号通过模数转换传输至控制单元；控制单元将同步信号同时发送至多个电流采集通道，控制多个电流采集通道的电池单体电流的同步采集。本申请通过电路设计提高了霍尔电流传感器测量数据的稳定性。

技术领域

本发明涉及电池组单体电流采集技术领域，特别是涉及并联动力电池组单体电流高精度同步采集系统及方法。

背景技术

电池不仅是电动汽车的能量来源，而且是新能源储能环节的核心。电池在使用时，必须串并联组合成电池组达到电压、电流的要求。

发明人在研究中发现现有电池管理系统(BMS)鲜有针对并联电池组的电池管理系统，并联动力电池组单体电流的检测方法也存在诸多问题。实际上，由于电池单体的不一致性，其内阻等具有明显差异，使得并联单体工作时电流各异，容易造成电池组内发热状况不一致，热稳定性差，而且电池极化电压和容量衰减差异增大，易损伤电池组使用寿命，甚至引发安全事故。因此，研究并联电池组中单体电流高精度检测方法意义重大。

发明人在研究中还发现目前常用的电流检测方法有电阻结合运放、电流互感器、霍尔电流传感器等。对于采用电阻结合运放的电流检测方式，其优势是成本低、精度较高、体积小，但具有温漂大、精密电阻选择难、无隔离效果的缺点；对于采用电流互感器的检测方式，往往是将一次侧的大电流按比例变换，送给仪表或继电器使用，并不适用于直接检测小电流。而采用霍尔电流传感器的检测方式，多用于小电流检测，输入(电流)和输出(电压)满足线性关系，该方式结构简单，但易受外部干扰，电池电流采集误差大、精度低、数据非同步、霍尔电流传感器检测稳定性差。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供了并联动力电池组单体电流高精度同步采集系统，通过硬件电路设计提高了霍尔电流传感器测量数据的稳定性，保证数据的可靠性及数据的真实性。

为实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

并联动力电池组单体电流高精度同步采集系统，包括：均设置在电流采集通道中的电流采集模块、电压调制模块及控制单元；

电流采集模块采集并联电池组的电池单体的电流，并将电流信号转换为单端的电压信号，再将单端的电压信号转换为差分信号；

电压调制模块对电流采集模块输出的差分信号进行电压跟随并调制差分信号使其满足模数转换的输入要求的信号，调制后的信号通过模数转换传输至控制单元；

控制单元采取非循环扫描的方式将同步信号同时发送至多个电流采集通道，控制多个电流采集通道的电池单体电流的同步采集。

进一步的，每个电流采集模块与并联电池组中的待测电池单体相串联，电压调制模块和电流采集模块采用差分线通过接口连接。

进一步的，所述电流采集模块包括电流信号转电压信号转换电路以及单端信号转差分信号电路；

所述电流信号转电压信号转换电路由霍尔电流传感器构成，霍尔电流传感器为闭环的霍尔电流传感器；

所述单端转差分放大电路是将输入的单端信号转换为差分信号的电路。

进一步的，所述单端转差分放大电路包括两个运算放大器A₁、A₂，并用运算放大器A₁驱动运算放大器A₂，通过设置外部增益网络使得两个运算放大器的差分输出分别为±1\2A1的输入，即差分输出的共模为零。