專(zhuān)利名稱(chēng):一種電池管理測(cè)試系統(tǒng)的被動(dòng)均衡電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種電池管理測(cè)試系統(tǒng)的被動(dòng)均衡電路，所述被動(dòng)均衡電路包括所述電池管理測(cè)試系統(tǒng)包括帶有負(fù)載及電流測(cè)量的線性電源SV1、SV2……SVn、切換繼電器SW1、SW2……SWn、電流采樣電阻R01、R02……R0n和電壓采樣部件MV1、MV2……MVn。通過(guò)電流采樣電阻將漏電流轉(zhuǎn)換為電壓，此時(shí)，通過(guò)電壓測(cè)量裝置測(cè)量電流采樣電阻的分壓實(shí)現(xiàn)對(duì)漏電流的精確測(cè)量。本實(shí)用新型檢測(cè)精度高，測(cè)量成本低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種電池管理測(cè)試系統(tǒng)的被動(dòng)均衡電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于電池管理測(cè)試系統(tǒng)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種電池管理測(cè)試系統(tǒng)的被動(dòng)均衡電路?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]由于電動(dòng)汽車(chē)鋰離子動(dòng)力電池電芯本身的不一致性、工作溫度的不一致性等因素的影響，隨時(shí)間表現(xiàn)出來(lái)的差異，對(duì)電池壽命和系統(tǒng)使用帶來(lái)不利影響，需要對(duì)其進(jìn)行主動(dòng)或被動(dòng)均衡，以延長(zhǎng)電池壽命。為保證BMS的批量生產(chǎn)質(zhì)量，需要設(shè)計(jì)均衡電路測(cè)試方法用于BMS的FCT下線檢測(cè)。BMS被動(dòng)均衡電路簡(jiǎn)圖如圖1所示，對(duì)于該BMS被動(dòng)均衡電路，在進(jìn)行 FCT測(cè)試時(shí)，不但要測(cè)試其均衡能力，還需要測(cè)試M0S管的漏電流。
[0003]為了測(cè)試B M S均衡電路的均衡能力和M 0 S管漏電流，既要模擬電池單體，具備一定的電流輸入輸出能力，又需要具備較高的電流測(cè)量精度。當(dāng)前常用的方式是線性電源和直流負(fù)載配合來(lái)模擬電池單體，通過(guò)線性電源或直流負(fù)載的電流檢測(cè)功能測(cè)量M0S管的漏電流。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)具備電池單體的模擬功能，可以檢測(cè)BMS被動(dòng)均衡電路的均衡能力，但因?yàn)镸0S管漏電流非常小，普通的電源或負(fù)載模塊的電流直接測(cè)量的方法精度很難保證，從而影響了BMS的漏電流的檢測(cè)能力，無(wú)法保證BMS批產(chǎn)質(zhì)量。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本【實(shí)用新型內(nèi)容】目的在于提供一種電池管理測(cè)試系統(tǒng)的被動(dòng)均衡電路，旨在BMS下線FCT檢測(cè)過(guò)程中既能檢測(cè)BMS被動(dòng)均衡電流的均衡能力，又能檢測(cè)其漏電流。
[0006]根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，本實(shí)用新型提供了一種電池管理測(cè)試系統(tǒng)的被動(dòng)均衡電路，所述被動(dòng)均衡電路包括帶有負(fù)載及電流測(cè)量的線性電源SV1、SV2……SVn、切換繼電器SW1、SW2……SWn、電流采樣電阻R01、R02……ROn和電壓采樣部件MV1、MV2……MVn;其中第一個(gè)電流采樣電阻R01與第一個(gè)電壓采樣部件MV1并聯(lián)并形成A1上端和A1下端，A1上端或A1下端串聯(lián)有第一個(gè)切換繼電器SW1并形成B1端，A1上端還串聯(lián)有第一個(gè)開(kāi)關(guān)D2并形成 C1端，自B1端至C1端依次串聯(lián)有第一個(gè)線性電源SV1、第二個(gè)開(kāi)關(guān)D1和第一個(gè)電阻R1;第二個(gè)電流采樣電阻R02與第二個(gè)電壓采樣部件MV2并聯(lián)并形成A2上端和A2下端，A2上端或A2下端串聯(lián)有第二個(gè)切換繼電器SW2并形成B2端，A2上端還串聯(lián)有第三個(gè)開(kāi)關(guān)D3并形成C2端，在 B1端與B2端之間串聯(lián)有第二個(gè)線性電源SV2,在C1端與C2端之間串聯(lián)有第二個(gè)電阻R2;第n 個(gè)電流采樣電阻R〇n與第n個(gè)電壓采樣部件MVn并聯(lián)并形成An上端和An下端，An上端或An下端串聯(lián)有第n個(gè)切換繼電器SWn并形成Bn端，An上端還串聯(lián)有第n+1個(gè)開(kāi)關(guān)Dn+1并形成Cn端， 在Bn-1端與Bn端之間串聯(lián)有第二個(gè)線性電源SVn，在Cn-1端與Cn端之間串聯(lián)有第n個(gè)電阻 Rn〇
[0007]作為對(duì)本實(shí)用新型的所述被動(dòng)均衡電路的進(jìn)一步說(shuō)明，優(yōu)選地，所述電流采樣電阻RO1、R02……ROn為高精度采樣電阻，所述電流采樣電阻RO1、R02……ROn為1?1 Ok Q。
[0008]作為對(duì)本實(shí)用新型的所述被動(dòng)均衡電路的進(jìn)一步說(shuō)明，優(yōu)選地，所述高精度采樣電阻的誤差不超過(guò)〇.1%。更優(yōu)選地，所述高精度采樣電阻為Vishay/Dale品牌的 TNPW12061M00BEEA。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面，本實(shí)用新型還提供了一種電池管理測(cè)試系統(tǒng)的被動(dòng)均衡電路測(cè)試方法，所述電池管理測(cè)試系統(tǒng)包括帶有負(fù)載及電流測(cè)量的線性電源、切換繼電器、電流采樣電阻和電壓采樣部件;第一個(gè)電流采樣電阻與第一個(gè)電壓采樣部件并聯(lián)并形成A1上端和A1下端，A1上端或A1下端串聯(lián)有第一個(gè)切換繼電器并形成B1端，A1上端還串聯(lián)有第一個(gè)開(kāi)關(guān)并形成C1端，自B1端至C1端依次串聯(lián)有第一個(gè)線性電源、第二個(gè)開(kāi)關(guān)和第一個(gè)電阻;第二個(gè)電流采樣電阻與第二個(gè)電壓采樣部件并聯(lián)并形成A2上端和A2下端，A2上端或A2下端串聯(lián)有第二個(gè)切換繼電器并形成B2端，A2上端還串聯(lián)有第三個(gè)開(kāi)關(guān)并形成C2 端，在B1端與B2端之間串聯(lián)有第二個(gè)線性電源，在C1端與C2端之間串聯(lián)有第二個(gè)電阻。其中，所述被動(dòng)均衡電路測(cè)試方法包括如下步驟:1)在進(jìn)行被動(dòng)均衡電流均衡能力測(cè)量時(shí)，將切換繼電器分別切換至電流采樣電阻的A1上端、A2上端……An上端;此時(shí)，分別通過(guò)一組可編程線性電源串接，模擬電池單體電壓的輸出，調(diào)節(jié)其模擬輸出電壓，并通過(guò)其電流測(cè)量功能檢測(cè)均衡電流值;2)在進(jìn)行漏電流測(cè)試時(shí)，將切換繼電器分別切換至電流采樣電阻的A1 下端、A2下端……An下端;通過(guò)電流采樣電阻將漏電流轉(zhuǎn)換為電壓，此時(shí)，通過(guò)電壓測(cè)量裝置測(cè)量電流采樣電阻的分壓實(shí)現(xiàn)對(duì)漏電流的精確測(cè)量。
[0010]作為對(duì)本實(shí)用新型的所述被動(dòng)均衡電路測(cè)試方法的進(jìn)一步說(shuō)明，優(yōu)選地，將數(shù)據(jù)采集卡的模擬信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換通道接到分壓電阻的兩端，讀取獲知分壓電阻兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律，除以已知的分壓電阻值，計(jì)算得出漏電流值，以使所述電壓測(cè)量裝置通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)AD功能。
[0011]作為對(duì)本實(shí)用新型的所述被動(dòng)均衡電路測(cè)試方法的進(jìn)一步說(shuō)明，優(yōu)選地，電流采樣電阻為高精度采樣電阻，所述電流采樣電阻為1?10kQ。
[0012]作為對(duì)本實(shí)用新型的所述被動(dòng)均衡電路測(cè)試方法的進(jìn)一步說(shuō)明，優(yōu)選地，根據(jù)不同材料和S0C，所述電池單體電壓的范圍為2.5-4.3V。
[0013]作為對(duì)本實(shí)用新型的所述被動(dòng)均衡電路測(cè)試方法的進(jìn)一步說(shuō)明，優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)其模擬輸出電壓是通過(guò)連接通訊線到可編程線性電源的通訊接口，通過(guò)PC機(jī)的軟件控制調(diào)節(jié)可編程線性電源的電壓輸出，以實(shí)現(xiàn)模擬電池單體電壓輸出。
[0014]作為對(duì)本實(shí)用新型的所述被動(dòng)均衡電路測(cè)試方法的進(jìn)一步說(shuō)明，優(yōu)選地，所述可編程線性電源內(nèi)置有電流測(cè)量功能以測(cè)量其輸出電流大小;在進(jìn)行被動(dòng)均衡時(shí)，忽略線路損耗，某個(gè)可編程線性電源輸出電流值等于該通道的均衡電流值。
[0015]作為對(duì)本實(shí)用新型的所述被動(dòng)均衡電路測(cè)試方法的進(jìn)一步說(shuō)明，優(yōu)選地，漏電流流經(jīng)電流采樣電阻，會(huì)在電流采樣電阻上分壓，通過(guò)測(cè)量電流采樣電阻兩端電壓，根據(jù)歐姆定律，除以電流采樣電阻值，得到漏電流值。
[0016]作為對(duì)本實(shí)用新型的所述被動(dòng)均衡電路測(cè)試方法的進(jìn)一步說(shuō)明，優(yōu)選地，高精度采樣電阻的誤差不超過(guò)0.1%。
[0017]作為對(duì)本實(shí)用新型的所述被動(dòng)均衡電路測(cè)試方法的進(jìn)一步說(shuō)明，優(yōu)選地，高精度采樣電阻為 Vishay/Dale 品牌的 TNPW12061M00BEEA。
[0018]由此可見(jiàn)，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)選擇合適的高精度采樣電阻，可以實(shí)現(xiàn)低于1mA甚至0.1mA的被動(dòng)均衡電路漏電流檢測(cè)能力，檢測(cè)精度高，完全可以滿(mǎn)足被動(dòng)均衡電流的漏電流監(jiān)測(cè)要求;通過(guò)高精度采樣電阻、切換繼電器和電壓采樣部件實(shí)現(xiàn)對(duì)小電流的測(cè)量，較之定制的電流測(cè)量?jī)x器而言實(shí)現(xiàn)成本低，便于在FCT下線檢測(cè)設(shè)備上推廣使用?！靖綀D說(shuō)明】
[〇〇19]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的BMS被動(dòng)均衡電路示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型的BMS均衡電流測(cè)試電路原理圖。[〇〇21]附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:[〇〇22] 線性電源SV1，SV2……SVn、第一個(gè)線性電源SV1、第二個(gè)線性電源SV2、切換繼電器 SW1，SW2……SWn、第一個(gè)切換繼電器SW1、第二個(gè)切換繼電器SW2、電流采樣電阻R01， R02……ROn、第一個(gè)電流采樣電阻R01、第二個(gè)電流采樣電阻R02、電壓采樣部件MV1， MV2……MVn、第一個(gè)電壓采樣部件MV1、第二個(gè)電壓采樣部件MV2、第一個(gè)開(kāi)關(guān)D2、第二個(gè)開(kāi)關(guān)D1、第三個(gè)開(kāi)關(guān)D3、第一個(gè)電阻R1、第二個(gè)電阻R2?！揪唧w實(shí)施方式】
[0023]為了使審查員能夠進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)、特征及其他目的，現(xiàn)結(jié)合所附較佳實(shí)施例附以附圖詳細(xì)說(shuō)明如下，本附圖所說(shuō)明的實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，并非限定本實(shí)用新型。[〇〇24]請(qǐng)參考圖2，圖2為本實(shí)用新型的BMS均衡電流測(cè)試電路原理圖。如圖2所示，本實(shí)用新型的電池管理測(cè)試系統(tǒng)的被動(dòng)均衡電路包括帶有負(fù)載及電流測(cè)量的線性電源SV1， SV2……SVn、切換繼電器SW1，SW2……SWn、電流采樣電阻R01，R02……ROn和電壓采樣部件 MV1，MV2……MVn;第一個(gè)電流采樣電阻R01與第一個(gè)電壓采樣部件MV1并聯(lián)并形成A1上端和 A1下端，A1上端或A1下端串聯(lián)有第一個(gè)切換繼電器SW1并形成B1端，A1上端還串聯(lián)有第一個(gè)開(kāi)關(guān)D2并形成C1端，自B1端至C1端依次串聯(lián)有第一個(gè)線性電源SV1、第二個(gè)開(kāi)關(guān)D1和第一個(gè)電阻R1;第二個(gè)電流采樣電阻R02與第二個(gè)電壓采樣部件MV2并聯(lián)并形成A2上端和A2下端， A2上端或A2下端串聯(lián)有第二個(gè)切換繼電器SW2并形成B2端，A2上端還串聯(lián)有第三個(gè)開(kāi)關(guān)D3 并形成C2端，在B1端與B2端之間串聯(lián)有第二個(gè)線性電源SV2,在C1端與C2端之間串聯(lián)有第二個(gè)電阻R2;第n個(gè)電流采樣電阻ROn與第n個(gè)電壓采樣部件MVn并聯(lián)并形成An上端和An下端， An上端或An下端串聯(lián)有第n個(gè)切換繼電器SWn并形成Bn端，An上端還串聯(lián)有第n+1個(gè)開(kāi)關(guān)Dn+ 1并形成Cn端，在Bn-1端與Bn端之間串聯(lián)有第二個(gè)線性電源SVn，在Cn-1端與Cn端之間串聯(lián)有第n個(gè)電阻Rn。
[0025]本實(shí)用新型的所述被動(dòng)均衡電路測(cè)試方法包括如下步驟:第1步:在進(jìn)行被動(dòng)均衡電流均衡能力測(cè)量時(shí)，將切換繼電器SW1，SW2……SWn分別切換至電流采樣電阻R01， R02……ROn的A1上端、A2上端……An上端，電流采樣電阻R01，R02……ROn為高精度采樣電阻，所述高精度采樣電阻為Vishay/Dale品牌的TNPW12061M00BEEA，所述高精度采樣電阻為 1?10k Q且誤差不超過(guò)0.1 %。此時(shí)，通過(guò)連接通訊線到可編程線性電源SV1，SV2……SVn的通訊接口，通過(guò)PC機(jī)的軟件控制調(diào)節(jié)可編程線性電源的電壓輸出，以實(shí)現(xiàn)模擬電池單體電壓輸出。根據(jù)不同材料和SOC，所述電池單體電壓的范圍為2.5-4.3V，并通過(guò)其電流測(cè)量功能檢測(cè)輸出電流大小，在進(jìn)行被動(dòng)均衡時(shí)，忽略線路損耗，某個(gè)可編程線性電源輸出電流值等于該通道的均衡電流值。由此通過(guò)切換繼電器選通被動(dòng)均衡電路的均衡能力與漏電流的切換功能。第2步:在進(jìn)行漏電流測(cè)試時(shí)，將切換繼電器SW1，SW2……SWn分別切換至電流采樣電阻R01，R02……ROn的A1下端、A2下端……An下端;通過(guò)電流采樣電阻R01，R02……ROn 將漏電流轉(zhuǎn)換為電壓，此時(shí)，將數(shù)據(jù)采集卡的模擬信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換通道接到分壓電阻的兩端， 讀取獲知分壓電阻兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律，除以已知的分壓電阻值，計(jì)算得出漏電流值。由此通過(guò)高精度采樣電阻實(shí)現(xiàn)均衡電流測(cè)試方法，可實(shí)現(xiàn)均衡能力和漏電流的雙重測(cè)量。[〇〇26]以BMS FCT下線檢測(cè)做實(shí)施例，針對(duì)圖示中的均衡通道2:R02為10kQ，誤差為 0.1%;1?2為33〇實(shí)施例，誤差為1%;3￥2為電池仿真模塊?乂6-4138，電壓輸出精度為111^，電流回讀精度為l〇〇uA;MV2為采集板卡PX1-6225;SW2通過(guò)PX1-6225的數(shù)字10控制繼電器，選擇與A2上下端分別接通。
[0027]具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程分為均衡電流測(cè)試和漏電流測(cè)試兩部分。[〇〇28] 均衡電流測(cè)試過(guò)程如下:
[0029]1、3￥2設(shè)置電壓為3.3￥;[〇〇3〇] 2、通過(guò)PX1-6225的數(shù)字10控制SW2與A2上端連通，SW1與A1上端連通；
[0031] 3、BMS 的 D2、D3 閉合；[〇〇32]4、通過(guò)SV2電流回讀測(cè)量均衡電流。[〇〇33] BMS均衡通道良好時(shí)，SV2回讀的均衡電流應(yīng)該約為100mA。[〇〇34] 漏電流測(cè)試過(guò)程如下:
[0035]1、3￥2設(shè)置電壓為3.3￥;[〇〇36]2、通過(guò)PX1-6225的數(shù)字10控制SW2與A2下端連通，SW1與A1上端連通；
[0037]3、81^的02、03打開(kāi)；[〇〇38]4、通過(guò)MV2電流測(cè)量分壓電阻R02兩端電壓。[〇〇39] 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:BMS均衡通道良好時(shí)，漏電流小于100uA，MV2的測(cè)量電壓應(yīng)該小于 IV。
[0040]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):1)檢測(cè)精度高:通過(guò)選擇合適的高精度采樣電阻，可以實(shí)現(xiàn)低于1mA甚至0.1mA的被動(dòng)均衡電路漏電流檢測(cè)能力，檢測(cè)精度高，完全可以滿(mǎn)足被動(dòng)均衡電流的漏電流監(jiān)測(cè)要求;2)測(cè)量成本低:通過(guò)高精度采樣電阻、切換繼電器和電壓采樣部件實(shí)現(xiàn)對(duì)小電流的測(cè)量，較之定制的電流測(cè)量?jī)x器而言實(shí)現(xiàn)成本低，便于在FCT下線檢測(cè)設(shè)備上推廣使用。
[0041]需要聲明的是，上述【實(shí)用新型內(nèi)容】及【具體實(shí)施方式】意在證明本實(shí)用新型所提供技術(shù)方案的實(shí)際應(yīng)用，不應(yīng)解釋為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本實(shí)用新型的精神和原理內(nèi)，當(dāng)可作各種修改、等同替換或改進(jìn)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以所附權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電池管理測(cè)試系統(tǒng)的被動(dòng)均衡電路，其特征在于，所述電池管理測(cè)試系統(tǒng)包括 帶有負(fù)載及電流測(cè)量的線性電源(SV1、SV2……SVn)、切換繼電器(SW1、SW2……SWn)、電流 采樣電阻(R〇l、R〇2……ROn)和電壓采樣部件(MV1、MV2……MVn);其特征在于，第一個(gè)電流采樣電阻(R01)與第一個(gè)電壓采樣部件(MV1)并聯(lián)并形成A1上端和A1下端， A1上端或A1下端串聯(lián)有第一個(gè)切換繼電器(SW1)并形成B1端，A1上端還串聯(lián)有第一個(gè)開(kāi)關(guān) (D2)并形成C1端，自B1端至C1端依次串聯(lián)有第一個(gè)線性電源(SV1)、第二個(gè)開(kāi)關(guān)(D1)和第一 個(gè)電阻(R1);第二個(gè)電流采樣電阻(R02)與第二個(gè)電壓采樣部件(MV2)并聯(lián)并形成A2上端和A2下端， A2上端或A2下端串聯(lián)有第二個(gè)切換繼電器(SW2)并形成B2端，A2上端還串聯(lián)有第三個(gè)開(kāi)關(guān) (D3)并形成C2端，在B1端與B2端之間串聯(lián)有第二個(gè)線性電源(SV2)，在C1端與C2端之間串聯(lián) 有第二個(gè)電阻(R2);第n個(gè)電流采樣電阻(ROn)與第n個(gè)電壓采樣部件(MVn)并聯(lián)并形成An上端和An下端，An 上端或An下端串聯(lián)有第n個(gè)切換繼電器(SWn)并形成Bn端，An上端還串聯(lián)有第n+1個(gè)開(kāi)關(guān)(Dn + 1)并形成Cn端，在Bn-1端與Bn端之間串聯(lián)有第二個(gè)線性電源(SVn)，在Cn-1端與Cn端之間 串聯(lián)有第n個(gè)電阻(Rn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被動(dòng)均衡電路，其特征在于，所述電流采樣電阻(R01、R02…… ROn)為高精度采樣電阻，所述電流采樣電阻(R01、R02……ROn)為1?10kQ。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的被動(dòng)均衡電路，所述高精度采樣電阻的誤差不超過(guò)0.1%。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的被動(dòng)均衡電路，其特征在于，所述高精度采樣電阻為 Vi shay/Da 1 e 品牌的 TNPW12061M00BEEA。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK205720591SQ201620308236
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日
【發(fā)明人】王志偉, 楊勉, 王鈺凇, 黃志新, 韓冰, 劉揚(yáng)
【申請(qǐng)人】北京連創(chuàng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司