CN103487630A - 高端采样电池电压电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高端采样电池电压电路，包括电池端电压获取电路、等效测量电路；电池端电压获取电路与等效测量电路相接，电池端电压获取电路用于获取待测电池电压，等效测量电路用于间距测量所述的获取待测电池电压。本发明提供的技术方案克服现有技术的不足，提供了一种高端采样电池电压电路，它巧妙地解决了因电池和MCU不共地产生的压差导致测量精度低的问题，且对电压采样电路的采集精度要求不高，用带ADC的普通主控芯片就可获得较好的测量精度，大大降低了产品的成本。

Description

高端采样电池电压电路

技术领域

[0001 ] 本发明属于电压采样电路领域，尤其涉及一种高端采样电池电压电路。

背景技术

[0002] 蓄电池工作状态的监测关键在于对蓄电池端电压、电流信号的采集。动力电池组是动力工具能量系统核心，其综合性能由串联电池组中性能最差的单体电池决定，电池在充放电过程中，任何单体的过冲或过放，都会降低整个电池组的性能和使用寿命，因此电压采集单元必须能够实现对单体电池的电压进行精确测量。由于串联蓄电池组中的电池数量较多，整组电压高，而且每个蓄电池之间都有电位联系，因此直接测量单个蓄电池端电压比较困难。在研究蓄电池监测系统过程中。人们提出了许多测量串联电池组单只电池端电压的方法，如共模测量法，继电器切换提取电压，V/F转换无触点采样提取电压等。共模测量法是相对同一参考点，用精密电阻等比例衰减各测量点电压，然后依次相减得到各节电池电压，该方法电路比较简单，但是测量精度低，只适合串联电池数量较少或者对测量精度要求不高的场合。继电器切换提取电压法基本的测试原理是:首先将继电器闭合到蓄电池一侧，对电解电容充电；测量时把继电器闭合到测量电路一侧，将电解电容和蓄电池隔离开来，由于电解电容保持有该蓄电池的电压信号，因此，测试部分只需测量电解电容上的电压，即可得到相应的单体蓄电池电压。此方法具有原理简单，造价低的优点。但是由于继电器存在着机械动作慢，使用寿命低等缺陷，根据这一原理实现的检测装置在速度，使用寿命，工作的可靠性方面都难以令人满意。V/F转换无触点采样提取电压工作原理则是:信号采集采用V/F转换的方法，单节蓄电池采用分别采样，取单节蓄电池的端电压经分压(降低功耗)后作为V/F转换的输入，分压电阻的分散性可通过V/F转换电路调整V/F转换信号输出通过光电隔离器件送到模拟开关，处理器通过控制模拟开关采集频率信号。数据采集电路与数据处理电路采用光电隔离和变压器隔离技术，实现两者之间电气上的隔离。但采用V/F转换作为A/D转换器的缺点是响应速度慢，在小信号范围内线性度差，精度低。

[0003] 可见常用的电压采集方式中，共模采集精度低，差模信号采集硬件复杂、成本高。因此，需要一种技术方案，以解决上述问题。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种高端采样电池电压电路，旨在解决现有技术中串联电池组中单个电池测量困难的的问题。

[0005] 本发明是这样实现的一种高端采样电池电压电路，包括电池端电压获取电路、等效测量电路；电池端电压获取电路与等效测量电路相接，电池端电压获取电路连接待测电池，电池端电压获取电路用于获取待测电池电压，等效测量电路用于间接测量所述的获取待测电池电压。

[0006] 优选的，所述的电池端电压获取电路，包括第一电阻、运算放大器，第一电阻一端接待测电池正极、另一端接运算放大器同向输入端，运算放大器反相输入端接待测电池负极。

[0007] 优选的，所述的等效测量电路包括场效应管、第四电阻、电压采样电路，第四电阻的阻值与第一电阻相等，场效应管栅极接运算放大器输出端，漏极接运算放大器的同向输入端。第四电阻一端接场效应管源极、第四电阻另一端接地，电压采样电路测量第四电阻电压。

[0008] 优选的，所述的运算放大器反相输入端与待测电池负极之间串接有第三电阻。

[0009] 优选的，还包括第二电阻，第二电阻一端接运算放大器的同向输入端，另一端连接到场效应管的栅极以及第一电阻远离待测电池正极的一端。

[0010] 优选的，所述的电压采样电路包括微控制单元，微控制器单元的ADC端接所述第四电阻的非接地端。

[0011] 本发明克服现有技术的不足，提供了一种高端采样电池电压电路，它巧妙地解决了因电池和MCU不共地产生的压差导致测量精度低的问题，且对电压采样电路的采集精度要求不高，用带ADC的普通主控芯片就可获得较好的测量精度，大大降低了产品的成本。

附图说明

[0012] 图1是本发明高端采样电池电压电路的一较佳实施例的电路图。

具体实施方式

[0013] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0014] 如图1所示本发明高端采样电池电压电路的一较佳实施例，包括电池端电压获取电路1、等效测量电路2，电池BT1、BT2、BT3、BT4串联形成电池组，电池BT4为待测电池；电池端电压获取电路I跟待测电池BT4两端相接，电池端电压获取电路I与等效测量电路2相接，电池端电压获取电路I用于获取待测电池BT4电压。电池端电压获取电路I所获取的待测电池BT4电压通过等效测量电路2间接测量。

[0015] 所述的电池端电压获取电路1，包括第一电阻R1、运算放大器0P，所述的等效测量电路2包括场效应管Q1、第四电阻R4、电压采样电路，第四电阻的阻值与第一电阻相等，所述的第一电阻Rl —端接待测电池BT4正极、另一端接运算放大器OP同向输入端，所述的运算放大器OP反相输入端接待测电池BT4负极。所述场效应管Ql栅极接运算放大器OP输出端、漏极接运算放大器OP的同向输入端，所述第四电阻R4 —端接场效应管Ql源极、第四电阻R4另一端接地，电压采样电路测量第四电阻R4电压。

[0016] 利用了运算放大器OP的特性，使得第一电阻Rl两端的电压和待测电池BT4的电压相等。而第一电阻Rl和第四电阻R4采用阻值严格相等的精密电阻，运算放大器OP输出端连接的是电压驱动器件场效应管Q1，不需要电流驱动，不产生电流，运算放大器OP同向输入端的由于运算放大器的虚断特性，也没有输入电流，所以仅有流过第一电阻Rl的电流将全部流过第四电阻R4，两电阻的电流就相等，所以第四电阻R4的电压便等于第一电阻Rl电压。我们通过电压采样电路测量第四电阻R4的电压就可以得到待测电池BT4的电压，这解决了待测电池BT4与电压采样电路不同地不能直接采样待测电池BT4电压的问题。只要具有测量电压的电路即可作为本申请的电压采样电路。

[0017] 高端采样电池电压电路还包括第二电阻R2、第三电阻R3。第二电阻R2、第三电阻R3为下拉电阻。所述的运算放大器OP反相输入端与待测电池BT4负极之间串接有第三电阻R3。第二电阻R2—端接运算放大器OP的同向输入端，另一端连接到场效应管Ql的栅极以及第一电阻远离待测电池BT4正极的一端。所述的电压采样电路包括微控制单元MCU，微控制器单元MCU的ADC端接所述第四电阻R4的非接地端。微控制器单元MCU可以是单片机也可以是ARM芯片，通过微控制器单元MCU的ADC端采样第四电阻R4的电压即可获得待测电池BT4电压。

[0018] 本申请运用运算放大器的虚断特性、MOS的电压驱动特性，间接采样单体电池电压，解决了待测电池和电压采样电路不共地不能直接采样电池电压问题，同时本发明的技术方案对电压采样电路的采集精度容忍度高。

[0019] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高端采样电池电压电路，其特征在于:包括电池端电压获取电路、等效测量电路；所述的电池端电压获取电路与等效测量电路相接，电池端电压获取电路连接待测电池，所述电池端电压获取电路用于获取待测电池电压，所述等效测量电路用于间接测量所述获取的待测电池电压。

2.根据权利要求1所述的高端采样电池电压电路，其特征在于:所述的电池端电压获取电路包括第一电阻、运算放大器，所述的第一电阻一端接待测电池正极、另一端接运算放大器同向输入端，所述的运算放大器反相输入端接待测电池负极。

3.根据权利要求2所述的高端采样电池电压电路，其特征在于:所述的等效测量电路包括场效应管、第四电阻、电压采样电路，第四电阻的阻值与第一电阻相等，所述场效应管栅极接运算放大器输出端，漏极接运算放大器的同向输入端，所述第四电阻一端接场效应管源极、第四电阻另一端接地，电压采样电路测量第四电阻电压。

4.根据权利要求3所述的高端采样电池电压电路，其特征在于:所述的运算放大器反相输入端与待测电池负极之间串接有第三电阻。

5.根据权利要求4所述的高端采样电池电压电路，其特征在于:还包括第二电阻，第二电阻一端接所述的运算放大器的同向输入端，另一端连接到场效应管的栅极以及第一电阻远离待测电池正极的一端。

6.根据权利要求1-5任一项所述的高端采样电池电压电路，其特征在于:所述的电压采样电路包括微控制单元，微控制器单元的ADC端接所述第四电阻的非接地端。