CN102495268A - 一种多通道电池采样电路及其采样方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多通道电池采样电路及其采样方法，包括电池组、通道切换单元、电池电压差分处理单元、通道切换控制单元、微处理单元、开关控制电路，电池组与通道切换单元的输入端相连接，通道切换单元的输出端与电池电压差分处理单元相连接，电池电压差分处理单元的输出端与微处理单元相连接，微处理单元的输出端通过通道切换控制单元与通道切换单元相连接。采用上述结构，本发明具有以下优点：1、可根据微处理单元发出的逻辑控制信号切换电池电压采样通道，这种采样方法可提高电池电压检测精度，避免系统休眠功耗大；2、提高系统性能；3、优化了系统结构，提高了系统的可靠性、灵活性、性价比。

Description

一种多通道电池采样电路及其采样方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，特别涉及一种多通道电池采样电路及其采样方法。
背景技术
目前，通常的电池组电压采样方法为采用电阻分压的方法，由于高端电池电压较高，需要把电压压到单片机工作电压范围内，才能让CPU读取。该方法的缺点为：电池电压采样存在较大误差，导致保护门槛偏差较大，且由于全是电阻分压，系统休眠功耗较大，且电池电压的检测精度差。还有种方法是采用电动车锂电池监控芯片OZ8920，采样前端电池电压，由于该方法中电池串数是一定的，应用时，存在较大浪费情况，加大了成本，且不够灵活，比如：电压门槛下限太高、上限太低，欠压检测延时只有固定的几种模式供选择，供选择范围小。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种电池电压检测精度高、避免系统休眠功耗大的多通道电池采样电路及其采样方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种多通道电池采样电路，包括电池组、通道切换单元、电池电压差分处理单元、通道切换控制单元、微处理单元、开关控制电路，所述的电池组与通道切换单元的输入端相连接，所述的通道切换单元的输出端与电池电压差分处理单元相连接，所述的电池电压差分处理单元的输出端与微处理单元相连接，所述的微处理单元的输出端通过通道切换控制单元与通道切换单元相连接。
所述的通道切换单元采用多路选择器，所述的通道切换单元，用于将电池两端电压切换到多路选择器输出端。
所述的通道切换控制单元，请问是否采用芯片及其外围电路，若是的，请给出芯片型号。
所述的电池电压差分处理单元，用于根据多路选择器采样的电池电压信号进行电池电压差分处理，而后传输到微处理单元。
所述的微处理单元与开关控制电路相连接。
所述的微处理单元采用CPU，其芯片型号为STM32F103VET6。
所述的开关控制电路的输出端与场效应管Q1的栅极连接，所述的场效应管Q1的漏极通过负载与电池组的正极连接，所述的场效应管Q1的源极与电池组的负极连接。
一种多通道电池采样电路的采样方法，所述的方法包括以下步骤：
a)微处理单元向通道切换控制单元发出逻辑控制信号，通道切换控制单元根据该逻辑控制信号，产生通道选择信号传送到通道切换单元，多路选择器产生逻辑电平信号，并选择相应的电池电压采样通道，进行电池电压采样；
b)采样的电池电压信号通过电池电压差分处理单元处理，电压值被处理成微处理单元能接受的AD采样电平范围。
本发明采用上述结构和方法，具有以下优点：1、可根据微处理单元发出的逻辑控制信号切换电池电压采样通道，这种采样方法可提高电池电压检测精度，避免系统休眠功耗大；2、提高系统性能；3、优化了系统结构，提高了系统的可靠性、灵活性、性价比。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；
图1为本发明的逻辑结构框图；
图2为本发明的电路结构图；
图3为本发明中通道切换单元与电池组连接的电路结构图；
在图1～图2中，1、通道切换单元；2、电池电压差分处理单元；3、通道切换控制单元；4、微处理单元；5、开关控制电路；6、负载。
具体实施方式
如图1～图3所示一种多通道电池采样电路，包括电池组、通道切换单元1、电池电压差分处理单元2、通道切换控制单元3、微处理单元4、开关控制电路5，电池组与通道切换单元1的输入端相连接，通道切换单元1的输出端与电池电压差分处理单元2相连接，电池电压差分处理单元2的输出端与微处理单元4相连接，微处理单元4的输出端通过通道切换控制单元3与通道切换单元1相连接。
通道切换单元1采用多路选择器，通道切换单元1，用于将电池两端电压切换到多路选择器输出端。多路选择器为两个，分别为U1和U2。通道切换控制单元3由两片多路模拟选择开关74HC4052及其外围电路构成。电池电压差分处理单元2，用于根据多路选择器采样的电池电压信号进行电池电压差分处理，而后传输到微处理单元4。多路选择器U1的17脚通过电阻R1与运算放大器的同向输入端连接，该运算放大器的输出端依次通过电阻R5、R6与另一个运算放大器的输出端连接，该运算放大器的输出端接入电阻R12后接地，电阻R12两端连接有二极管D1，该运算放大器的输出端与CPU芯片的模拟电压采用端口相连接。
微处理单元4与开关控制电路5相连接，开关控制电路采用场效晶体管开关控制电路。微处理单元4采用CPU，其芯片型号为STM32F103VET6。开关控制电路5的输出端与场效应管Q1的栅极连接，场效应管Q1的漏极通过负载6与电池组的正极连接，所述的场效应管Q1的源极与电池组的负极连接。
一种多通道电池采样电路的采样方法，方法包括以下步骤：
a)微处理单元向通道切换控制单元发出逻辑控制信号，通道切换控制单元根据该逻辑控制信号，产生通道选择信号传送到通道切换单元，多路选择器产生逻辑电平信号(多路选择器U1的逻辑电平信号A0、B0、C0和多路选择器U2的逻辑电平信号A1、B1、C1)，并选择相应的电池电压采样通道，进行电池电压采样；具体过程为：当逻辑电平信号A0、B0、C0为0、0、0时，表示选择多路选择器U1的X0、Y0通道，X0、Y0导通时采样第一节电池V0、V1两端的电压；当逻辑电平信号A0、B0、C0为0、0、1时，表示选择多路选择器U1的X1、Y1通道，X1、Y1导通时采样电池V1、V2两端的电压；当逻辑电平信号A0、B0、C0为0、1、0时，表示选择多路选择器U1的X2、Y2通道，X2、Y2导通时采样电池V2、V3两端的电压；当逻辑电平信号A0、B0、C0为0、1、1时，表示选择多路选择器U1的X3、Y3通道，X3、Y3导通时采样电池V3、V4两端的电压；当逻辑电平信号A0、B0、C0为1、0、0时，表示选择多路选择器U1的X4、Y4通道，X4、Y4导通时采样电池V4、V5两端的电压；当逻辑电平信号A0、B0、C0为1、0、1时，表示选择多路选择器U1的X5、Y5通道，X5、Y5导通时采样电池V5、V6两端的电压；当逻辑电平信号A0、B0、C0为1、1、0时，表示选择多路选择器U1的X6、Y6通道，X6、Y6导通时采样电池V6、V7两端的电压；当逻辑电平信号A0、B0、C0为1、1、1时，表示选择多路选择器U1的X7、Y7通道，X7、Y7导通时采样电池V7、V8两端的电压；与上述过程同理，多路选择器U2的逻辑电平信号A1、B1、C1为不同电平信号时，选择不同的采样通道以及导通各个电池两端电压。当任意两个通道导通时，U1或U2的X、Y输出即为该节电池两端的电压值。
b)采样的电池电压信号通过电池电压差分处理单元处理，电压值被处理成微处理单元能接受的AD采样电平范围，完成电池电压的采样。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多通道电池采样电路，其特征在于：包括电池组、通道切换单元(1)、电池电压差分处理单元(2)、通道切换控制单元(3)、微处理单元(4)、开关控制电路(5)，所述的电池组与通道切换单元(1)的输入端相连接，所述的通道切换单元(1)的输出端与电池电压差分处理单元(2)相连接，所述的电池电压差分处理单元(2)的输出端与微处理单元(4)相连接，所述的微处理单元(4)的输出端通过通道切换控制单元(3)与通道切换单元(1)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种多通道电池采样电路，其特征在于：所述的通道切换单元(1)采用多路选择器，所述的通道切换单元(1)，用于将电池两端电压切换到多路选择器输出端。
3.根据权利要求1所述的一种多通道电池采样电路，其特征在于：所述的通道切换控制单元(3)由两片多路模拟选择开关74HC4052及其外围电路构成。
4.根据权利要求1或2所述的一种多通道电池采样电路，其特征在于：所述的电池电压差分处理单元(2)，用于根据多路选择器采样的电池电压信号进行电池电压差分处理，而后传输到微处理单元(4)。
5.根据权利要求1所述的一种多通道电池采样电路，其特征在于：所述的微处理单元(4)与开关控制电路(5)相连接。
6.根据权利要求1或4或5所述的一种多通道电池采样电路，其特征在于：所述的微处理单元(4)采用CPU，其芯片型号为STM32F103VET6。
7.根据权利要求5所述的一种多通道电池采样电路，其特征在于：所述的开关控制电路(5)的输出端与场效应管Q1的栅极连接，所述的场效应管Q1的漏极通过负载(6)与电池组的正极连接，所述的场效应管Q1的源极与电池组的负极连接。
8.一种根据权利要求1所述的多通道电池采样电路的采样方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
a)微处理单元向通道切换控制单元发出逻辑控制信号，通道切换控制单元根据该逻辑控制信号，产生通道选择信号传送到通道切换单元，多路选择器产生逻辑电平信号，并选择相应的电池电压采样通道，进行电池电压采样；
b)采样的电池电压信号通过电池电压差分处理单元处理，电压值被处理成微处理单元能接受的AD采样电平范围。
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