电池组状态采样电路和电池管理系统的制作方法

1.本实用新型实施例涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种电池组状态采样电路和电池管理系统。


背景技术：

2.随着新能源的发展，锂电池的应用越来越广泛，由于锂电池安全性能较差，需要电池管理系统对电池组的电芯温度和电压进行监控以确保锂电池的使用安全。
3.现有电池管理系统通常包括控制主板和采样从板，其中采样从板一般由数字模拟前端afe加上外围电路组成，对电压采样有专门的通道，但是温度采样没有专门的通道，一般是afe的输入输出接口进行采样或者再单独做1个温度采样从板。
4.但是afe的温度采样通道数是少于电压采样通道数的，导致电池组里有的电芯没有进行温度监控，带来安全风险。而额外增加一个温度采样从板对电芯温度进行采样，会导致成本提高，且安装和使用都不方便。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种电池组状态采样电路和电池管理系统，以实现提高电池组电芯温度采样通道数，并降低成本。
6.第一方面，本实用新型实施例提供了一种电池组状态采样电路，包括：采样模块、选通模块和控制模块；
7.采样模块包括多个电压采样端口和温度采样端口；每个电压采样端口接入一路电芯采样电压；
8.选通模块包括多路选通通道；选通通道的输入端接入一路电芯温度采样信号，选通通道的输出端与温度采样端口电连接；
9.控制模块与选通模块电连接，用于向选通模块发送选通信号，以使所述选通模块根据选通信号选通对应的选通通道。
10.可选的，控制模块包括多个控制信号输出端，每路选通通道包括一个选择开关，选择开关包括控制端、第一端和第二端，其中控制端与控制信号输出端一一对应电连接，每个选择开关连接在选通模块的一输入端和对应的输出端之间，第一端连接选通模块的输入端，第二端连接选通模块的输出端。
11.可选的，选通模块包括多路选择开关，多路选择开关包括多个选择端和一个公共端，以及还包括控制端；其中每个选择端连接一选通通道的输入端，公共端作为各选通通道的输出端，控制模块与控制端电连接。
12.可选的，采样模块的个数与电池组的电芯串数匹配，每个采样模块与控制模块对应连接一选通模块。
13.可选的，采样模块的个数等于电芯串数与一个采样模块所包括的电压采样端口的个数的比值取整得到的整数值。
14.可选的，电池组状态采样电路还包括隔离光耦，控制模块通过隔离光耦与选通模块电连接。
15.可选的，电池组状态采样电路还包括信号转换模块，信号转换模块与至少一个采样模块通信连接，信号转换模块还与控制模块通信连接，信号转换模块用于将采样模块采样到的电芯采样电压和电芯温度采样信号进行处理后输出至控制模块。
16.可选的，至少一个采样模块与信号转换模块之间设置有第一隔离变压器。
17.可选的，电池组状态采样电路包括至少两个采样模块，相邻采样模块之间设置有第二隔离变压器。
18.可选的，选通通道的个数大于或者等于电压采样端口的个数。
19.第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电池管理系统，包括第一方面的电池组状态采样电路。
20.本实用新型实施例的电池组状态采样电路，通过设置选通模块包括多路选通通道；选通通道的输入端接入一路电芯温度采样信号，选通通道的输出端与温度采样端口电连接；控制模块与选通模块电连接，用于向选通模块发送选通信号，以根据选通信号选通对应的选通通道，进而可以实现增加温度采样通道数，使得温度采样通道数可以与电压采样通道数相等，或者温度采样通道数大于电压采样通道数，进而保证可以实现对电池组中电芯串电压和温度的1:1监控，避免现有技术中对电池组中电芯温度监控不全面带来的安全风险。同时，不需要额外增加温度采样从板，有利于节约成本，避免额外增加温度采样从板带来的不便。
附图说明
21.图1是本实用新型实施例提供的一种电池组状态采集电路的结构示意图；
22.图2是本实用新型实施例提供的另一种电池组状态采样电路的结构示意图；
23.图3是本实用新型实施例提供的另一种电池组状态采样电路的结构示意图；
24.图4是本实用新型实施例提供的另一种电池组状态采样电路的结构示意图；
25.图5是本实用新型实施例提供的另一种电池组状态采集电路的结构示意图。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
27.本实用新型实施例提供了一种电池组状态采样电路，图1是本实用新型实施例提供的一种电池组状态采样电路的结构示意图，参考图1，该电池组状态采样电路包括：采样模块110、选通模块120和控制模块130；
28.采样模块110包括多个电压采样端口u0和温度采样端口t0；每个电压采样端口u0接入一路电芯采样电压；
29.选通模块120包括多路选通通道121；选通通道121的输入端d1接入一路电芯温度采样信号，选通通道121的输出端d2与温度采样端口t0电连接；
30.控制模块130与选通模块120电连接，用于向选通模块120发送选通信号，以使选通
模块120根据选通信号选通对应的选通通道121。
31.其中电池组200可以包括多串电芯，相邻电芯串之间可以设置采样电压输出端，采样模块110的电压采样端口u0可以与采样电压输出端一一对应电连接，进而实现对电池各串电芯的采样。
32.采样模块110中温度采样端口t0的数量通常少于电压采样端口u0的数量，温度采样端口t0的数量可以为一个，也可以为多个。为避免在采样模块110的电压采样端口u0数量与电芯串数匹配时，对电芯串温度监控不全面的情况，本实施例中，设置电池组状态采样电路还包括选通模块120。选通模块120包括多路选通通道121；选通通道121的输入端d1接入一路电芯温度采样信号，选通通道121的输出端d2与温度采样端口t0电连接。电池组200对应于每个电芯的位置还可设置一温度传感器，其中每个温度传感器可以连接选通模块120的一个输入端，选通通道120的输出端d2与温度采样端口t0电连接。电池组状态采样电路还包括控制模块130，控制模块130与选通模块120电连接，控制模块130可以向选通模块120发送选通信号，以使选通模块120根据选通信号选通对应的选通通道121，控制模块130可以控制选通模块120的选通通道121分时导通，实现温度采样通道数与电压采样通道数相等，或者温度采样通道数大于电压采样通道数，进而保证可以实现对电池组200中电芯串电压和温度的1:1监控。
33.可选的，选通通道121的个数大于或者等于电压采样端口u0的个数，相应的，选通通道121的个数大于或者等于电压采样端口u0的个数，当选通通道121的个数等于电压采样端口u0的个数时，通过对选通模块120的控制，可以实现对电池组200中电芯串温度和电压的1:1监控，避免现有技术中对电池组中电芯温度监控不全面带来的安全风险，提高电池使用的安全系数；当选通通道121的个数大于电压采样端口u0的个数时，通过对选通模块120的控制，可以实现对电池组200中电芯串温度和电压大于1:1的监控，从而可以监控电芯更多的温度点，使电池更加安全。
34.在一个可选实施例中，各选通通道121的输出端d2均与同一个温度采样端口t0电连接(图1所示出情况)，则同一时刻控制模块130只选通一个选通通道。需要说明的是，当各选通通道121的输出端d2均与同一温度采样端口t0电连接时，选通模块120可以仅包括一个输出端，各选通通道121的输出端均与选通模块120的输出端电连接，选通模块120的输出端连接一温度采样端口t0。
35.在其他可选实施例中，选通模块120的各选通通道121中，可以一部分连接一个温度采样端口t0，另一部分连接另一温度采样端口t0，则此种情况下，相应的，选通模块120可以包括两个输出端，其中部分选通通道121的输出端与选通模块120的一输出端连接，另一部分选通通道121的输出端与选通模块120的另一输出端连接，同一时刻可以选通选通模块120的两个选通通道121，即同一时刻控制模块130可以选择各温度采样端口t0所连接的一个选通通道121。
36.需要说明的是，当温度采样端口t0大于2时，选通模块120还可与至少2个温度采样端口t0连接，但是每个选通通道121的只连接一个温度采样端口t0。
37.可选的，采样模块110包括afe芯片。
38.本实施例的电池组状态采样电路，通过设置选通模块包括多路选通通道；选通通道的输入端接入一路电芯温度采样信号，选通通道的输出端与温度采样端口电连接；控制
模块与选通模块电连接，用于向选通模块发送选通信号，以根据选通信号选通对应的选通通道，进而可以实现增加温度采样通道数，使得温度采样通道数可以与电压采样通道数相等，或者温度采样通道数大于电压采样通道数，进而保证可以实现对电池组中电芯串电压和温度的1:1监控，避免现有技术中对电池组中电芯温度监控不全面带来的安全风险。同时，不需要额外增加温度采样从板，有利于节约成本，避免额外增加温度采样从板带来的不便。
39.图2是本实用新型实施例提供的另一种电池组状态采样电路的结构示意图，参考图2，可选的，选通模块120包括多个输入端a1和多个输出端a2，输出端a2与输入端a1一一对应；
40.控制模块130包括多个控制信号输出端，每路选通通道121包括一个个选择开关k0，选择开关k0包括控制端、第一端和第二端，其中控制端与控制信号输出端一一对应电连接，每个选择开关k0连接在选通模块120的一输入端a1和对应的输出端a2之间，第一端连接选通模块120的输入端，第二端连接选通模块120的输出端。
41.具体的，控制模块130可以通过控制信号输出端向对应连接的选择开关k0的控制端发送选通信号，以选通该选择开关k0。选择开关k0导通时，选择开关k0第一端接入的电芯温度采样信号传输至第二端，进而传输至对应连接的温度采样端口t0。本实施例中，选通模块120包括多个选择开关k0，选择开关k0的成本低廉，因此通过设置电池组状态采样电路包括选通模块120来增加温度采样通道的方式，相比于现有技术中额外增加温度采样从板的方式，成本大大降低。
42.图3是本实用新型实施例提供的另一种电池组状态采样电路的结构示意图，参考图3，可选的，选通模块120包括多路选择开关k1，多路选择开关k1包括多个选择端n0和一个公共端m0，以及还包括控制端c0；其中每个选择端no连接一选通通道121的输入端，公共端m0作为各选通通道121的输出端，控制模块130与控制端c0电连接。其中，每个选择端n0和公共端m0之间可以作为一路选通通道121。
43.具体的，控制模块130的控制端可以是地址选择端。选通模块120根据地址选择端的信号选择对应的选择端数据从公共端输出。例如多路选择开关k1为4选1开关，则可以有2个地址选择端，四个选择端(分别为第一选择端、第二选择端、第三选择端和第四选择端)，如果地址选择端信号是00，则第一选择端采集的信号从公共端输出，如果地址选择端信号是01，则第二选择端采集的信号从公共端输出，如果地址选择端信号是10，则第三选择端采集的信号从公共端输出，如果地址选择端信号是11，则第四下选择端采集的信号从公共端输出。多路选择开关k1的成本低廉，因此通过设置选通模块120包括多路选择开关来增加温度采样通道的方式，相比于现有技术中额外增加温度采样从板的方式，成本大大降低。并且，本实施例中，选通模块120的控制端和输出端的数量都较少，进一步降低了成本。
44.可选的，采样模块110的个数与电池组200的电芯串数匹配，每个采样模块110与控制模块130对应连接一选通模块120。
45.具体的，采样模块110的个数与电池组200的电芯串数匹配，是指采样模块110的个数需要能够满足对各个电芯串的电压采样。因采样模块110的温度采样端口t0的数量少于电压采样端口u0的数量，因此每个采样模块110与控制模块130对应连接一选通模块120，以在采样模块110的个数需要能够满足对各个电芯串的电压采样的基础上，可以实现对各电
芯串的温度采样。
46.在本实用新型一可选实施例中，采样模块110的个数等于电芯串数与一个采样模块110所包括的电压采样端口u0的个数的比值取整得到的整数值。
47.具体的，电芯串数与一个采样模块110所包括的电压采样端口u0的个数的比值为整数时，采样模块110的个数等于电芯串数与一个采样模块110所包括的电压采样端口u0的个数的比值，示例性的，电芯串数为36，一个采样模块110所包括的电压采样端口u0的个数等于12，则采样模块110的个数等于3。电芯串数与一个采样模块110所包括的电压采样端口u0的个数的比值包括小数时，采样模块110的个数等于大于该比值的最小整数值，示例性的，电芯串数为40，一个采样模块110所包括的电压采样端口u0的个数等于12，则采样模块110的个数等于4。
48.图4是本实用新型实施例提供的另一种电池组状态采样电路的结构示意图，参考图4，可选的，该电池组状态采样电路还包括隔离光耦140，控制模块130通过隔离光耦140与选通模块120电连接。
49.具体的，因电芯串输出到电池组状态采样电路的电压通常较大，本实施例中，在控制模块130与隔离选通模块120之间设置隔离光耦140，可以隔离该较大的电压，避免电芯串输出的大电压对控制模块130造成干扰或损坏，保证电池组状态采样电路的可靠性。
50.图5是本实用新型实施例提供的另一种电池组状态采样电路的结构示意图，图5示意性示出了对于每个采样模块110包括12路电压采样通道，以及通过设置选通模块120实现12路温度采样通道的情况，并示意性示出了电池组200的电芯串数为30的情况，相应的，电池组状态采集电路包括3个采样模块110和3个选通模块120。参考图5，可选的，电池组状态采样电路还包括信号转换模块150，信号转换模块150与至少一个采样模块110通信连接，信号转换模块150还与控制模块130通信连接，信号转换模块150用于将采样模块110采样到的电芯采样电压和电芯温度采样信号进行处理后输出至控制模块130。
51.在一个可选实施方式中，信号转换模块150与各采样模块110分别通信连接，该通信连接可以是有线连接，也可以是无线连接，本实施例在此不做具体限定。各采样模块110将采样到的电芯采样电压和电芯温度采样信号分别传输至信号转换模块150，信号转换模块150将各采样模块110传输的电芯采样电压和电芯温度采样信号处理为控制模块130可以识别的信号传输至控制模块130，进而实现控制模块130对电池组200的状态监控。
52.在其他可选实施方式中，一个采样模块110与信号转换模块150通信连接，不同采样模块110连接也可通信连接，示例性的，一个采样模块110作为主采样模块110，其他采样模块110作为从采样模块110，从采样模块110将自身采样到的电芯采样电压和电芯温度采样信号传输至主采样模块110后，主采样模块110将自身采样到的电芯采样电压和电芯温度采样信号，和从采样模块110采样到的电芯采样电压和电芯温度采样信号统一传输至信号转换模块150。
53.继续参考图5，可选的，至少一个采样模块110与信号转换模块150之间设置有第一隔离变压器160。
54.示例性的，对于信号转换模块150与各采样模块110分别通信连接时，各采样模块110与信号转换模块150之间均设置有第一隔离变压器160，该第一隔离变压器160一方面可以实现采样模块110与信号转换模块150之间的通信，另一方面可以对电池组200输出的比
较大的电压进行隔离，进而保证信号转换模块150可以正常工作。
55.对于一个采样模块110与信号转换模块150通信连接，不同采样模块110之间通信连接的情况，与信号转换模块150通信的采样模块110与信号转换模块150之间设置第一隔离变压器160即可。此种情况下，相邻采样模块110之间设置有第二隔离变压器170，进而一方面实现相邻采样模块110之间的通信，另一方面可以对电池组200输出的比较大的电压进行隔离，进而保证采样模块110可以正常工作。
56.可选的，电池组200与采样模块110的电压采样端口之间还设置有滤波均衡模块180，进而保证各路采样到的电芯采样电压中的干扰信号较少，且各路电芯采样电压较为均衡。
57.本实用新型还提供了一种电池管理系统，其特征在于，包括第一方面的电池组状态采样电路。
58.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。