[发明专利]一种燃料电池单体采集模块及其采集方法

说明书

本发明公开一种燃料电池单体采集模块，包括电池包、若干采样单元、若干正负采集单元、信号转换单元、控制单元；所述电池包包括多个串联的单体电池；所述若干采样单元均与所述的电池包的一单体电池连接；所述若干正负采集单元对应与所述的若干采样单元连接，用于将若干采样单元采取的电压信息，进行正电压、负电压采集处理，处理后的电压经所述信号转换单元，与所述控制单元对应的输入端连接。本发明可以根据实际客户通道的数量不同，搭建成专属数量的通道，只需要更换其MOS管的耐压即可；在通道数量的选用方面降低成本，不同电池包串数，灵活调配通道数量，采用MOS管为主的通用型开关元器件，利于降低成本。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池单体采集模块及其采集方法。

背景技术

众所周知，新能源电动车的电池技术日新月异，常用的电池如三元锂电，磷酸铁锂，锂电池技术，除此以外，电动车还有采用燃料电池的方案；由于燃料电池的机理跟锂电不同，所以其电池管理，电池充放电，电池单体采压的机理也完全不同。

燃料电池和锂电池的单体采样的不同点有以下几个方面：

(1)、电压范围不同，一般锂电池的电压范围为2.5～3.6V或2.8～4.2V，磷酸铁锂是2.5～3.6V，而三元锂是2.8～4.2V；一般电动车采用的是由多个电池单体进行串并联完成，而燃料电池的单体电压还会出现负数；极端情况下的单体电压可能是在正、负之间，所以对于大部分传统单体电池采样来说，就并不适用，需要重新设计；

(2)、燃料电池的基理与锂电池基理大不相同，而传统的新能源锂电池的电池管理系统中的单体电压采集方案，一般都会采用凌特LTC6803、LTC6804、LTC6811，TI的PL455，NXP的33771、33772系列，这些以AFE为单体电压采集核心IC的方案；这些AFE是有一个最小工作电压的，而燃料电池的最小电压是0V，所以这些以AFE的核心IC为架构的单体采样方式，在燃料电池中是无法适用的；

(3)、因为燃料电池根据每一家的反应深度不同，所以几乎每一家燃料电池的厂家的单体电压的范围也会略微有所不同，有可能是-2～2V，也有可能是-1.8～+1.8V；所以一般市面上的燃料电池单体采样的检测方案定制化程度非常强，基本一个检测方案适用范围非常局限；一但单体电压范围有所变化，就必须要重新开发，不光造成开发成本增加，同时也会对拉长开发周期，无法应对与目前新能源燃料电池领域的品种多、响应速度快等市场需求。

业内关于负向电压信号的通用处理方案是通过直连加法器的方式，将前端例如-2～2V的电压抬升为0～4V的电压；但因为AD转换IC的最大量程一般为0～3.3或者0～5V；所以如果电池前端采样电压一但超过-2.5～2.5V的范围后，则即使使用抬升电压的方式，也会超越AD转换IC的前端输入信号的量程范围；因此必须要对前端信号做进一步的处理(例如降压等)，但这样势必会引入多个电路模块，根据自动控制原理，前端信号处理环节越多，越复杂，则整个信号越容易实真，抗干扰性越差。

目前业内所采用的AFE的方案，一位内半导体厂商的集成电路，在制作半导体的时候，已经将其采集通道数量固死；如果实际电池串数跟AFE的通道数量无法匹配，则势必会造成通道数量的浪费；例如LTC6803的通道数量是12个，PL455的通道数量是14个等；如果一个电池包是20串，用两片6803，则势必会造成4路通道浪费；若用2片PL455，也会造成6个通道的浪费。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种燃料电池单体采集模块及其采集方法，来解决电池包在不同电压情况检测的技术问题。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：