CN107741571B - 一种电池电压检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池电压检测电路，包括依次连接的电压采样模块、隔离运放模块、第一运放模块、第一滤波模块和处理器，所述电压采样模块与待测的电池相连，还包括依次连接的第二运放模块和第二滤波模块，所述第一运放模块与第二运放模块相连，第二滤波模块与所述处理器相连，所述的电池电压检测电路的电池电压检测范围宽，结构简单，能够实现直流充电机充电前对电动车电池电压进行检测，同时也可检测电池反接时的电压。

Description

一种电池电压检测电路

技术领域

本发明涉及电子领域，特别涉及一种电池电压检测电路。

背景技术

当今电池电压的检测方法，检测电池电压范围较窄，无法检测反向电池电压，若电池反接时，若充电机直接充电，就会出现浪涌电流，造成电池组的损坏以及人身安全的隐患，现有的电池电压检测和电池反接检测分离的电路较复杂，增加了成本以及降低了可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：直流充电机充电前，提供一种检测范围宽、电路简单且可以检测电池反接时电压的电池电压检测电路。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种电池电压检测电路，包括依次连接的电压采样模块、隔离运放模块、第一运放模块、第一滤波模块和处理器，所述电压采样模块与待测的电池相连，还包括依次连接的第二运放模块和第二滤波模块，所述第一运放模块与第二运放模块相连，所述第二滤波模块与所述处理器相连；

所述第一运放模块包括第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十四电阻、第一二极管和第一运放芯片，第一运放芯片的第一引脚通过第十电阻与第一运放芯片的第五引脚相连，第一运放芯片的第七引脚通过第一二极管与第一滤波模块相连，第一运放芯片的第三引脚通过第八电阻与隔离运放模块相连，第一运放芯片的第二引脚通过第九电阻与隔离运放模块相连，第一运放芯片的第六引脚通过第十四电阻与地相连；

所述第二运放模块包括第十一电阻、第十七电阻、第二二极管和第二运放芯片，所述第二运放芯片的第三引脚与第一运放芯片的第一引脚相连，第二运放芯片的第二引脚与第二运放芯片的第一引脚相连，第二运放芯片的第一引脚通过第十一电阻与第二运放芯片的第六引脚相连，第二运放芯片的第七引脚通过第二二极管与第二滤波模块相连，第二运放芯片的第五引脚通过第十七电阻与地相连。

进一步的，所述电压采样模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述第一电阻通过第二电阻与第三电阻相连，所述第四电阻通过第五电阻与第六电阻相连，所述第三电阻通过第七电阻与第五电阻相连。

进一步的，所述隔离运放模块包括隔离运放芯片，所述第三电阻与隔离运放芯片的第二引脚相连，所述第六电阻与隔离运放芯片的第三引脚相连，所述隔离运放芯片的第七引脚通过第八电阻与第一运放芯片的第三引脚相连，所述隔离运放芯片的第六引脚通过第九电阻与第一运放芯片的第二引脚相连。

进一步的，还包括第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管，所述第三二极管的正极、第四二极管的负极、第五二极管的正极和第六二极管的负极分别与处理器相连，所述第三二极管的负极和第五二极管的负极分别与第一电源相连，所述第四二极管的正极和第六二极管的正极接地。

进一步的，所述第一运放模块还包括第一比较器、第一电容、第二电容、第十二电阻和第十三电阻，所述第一电容与第十二电阻并联，第十二电阻的一端接地，第十二电阻的另一端与第一比较级的正极输入端相连，所述第二电容与第十三电阻并联，所述第二电容的一端与第一比较器的负极输入端相连，所述第二电容的另一端与第一比较器的输出端相连。

进一步的，所述第一运放模块还包括第二比较器、第三电容、第十四电阻和第十五电阻，所述第十电阻的一端接第一比较器的输出端，所述第十电阻的另一端接第二比较器的正极输入端，所述第十四电阻的一端接第二比较器的负极输入端，所述第十四电阻的另一端接地，所述第三电容和第十五电阻并联，所述第三电容的一端接第二比较器的负极输入端，所述第三电容的另一端接第一二极管的负极。

进一步的，所述第二运放模块还包括第三比较器，所述第三比较器的正极输入端与第一比较器的输出端相连，所述第三比较器的负极输入端与第三比较器的输出端相连。

进一步的，所述第二运放模块还包括第四比较器、第十六电阻、第十七电阻和第四电容，所述第三比较器的输出端通过第十一电阻与第四比较器的负极输入端相连，第四比较器的正极输入端与第十七电阻的一端相连，第十七电阻的另一端接地，第十六电阻和第四电容并联，第四电容的一端与第四比较器的负极输入端相连，第四电容的另一端与第二二极管的负极相连。

进一步的，所述第一滤波模块包括第十八电阻和第五电容，所述第十八电阻的一端和第五电容的一端相连，所述第五电容的一端与处理器相连，所述第五电容的另一端接地，所述第十八电阻的另一端与第一二极管的负极相连。

进一步的，所述第二滤波模块包括第十九电阻和第六电容，所述第十九电阻的一端和第六电容的一端相连，所述第六电容的一端与处理器相连，所述第六电容的另一端接地，所述第十九电阻的另一端与第二二极管的负极相连。

本发明的有益效果在于：通过第一电阻、第二电阻、第四电阻、第五电阻对电池正负电压进行分压，电池正向输入电压可达1000V，负向输入电压可大‐1000V，第七电阻进行电池电压采样，采样电压输入隔离运放模块，若电池电压输入为正电压，进入第一运放模块可得电池正向电压，若电池电压输入为负电压，则第一运放模块输出的差分运放放大后的电池电压信号，经过第二运放模块，进行反相比例运放放大后，经第二滤波模块输出给处理器转换，得到正向电池电压，本发明能够实现对电池电压宽范围检测，也同时可检测电池反接时的电压。

附图说明

图1为根据本发明的一种电池电压检测电路的实施例的原理图；

图2为根据本发明的一种电池电压检测电路的实施例的电路图；

标号说明：

1、电池；2、电压采样模块；3、隔离运放模块；4、第一运放模块；5、第一滤波模块；6处理器；7、第二运放模块；8、第二滤波模块。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：若电池反接，则第一运放模块输出的差分电池电压信号经过第二运放模块，进行反相比例运放放大后，经滤波模块输出给处理器转换，得到正向电池电压。

请参照图1以及图2，一种电池电压检测电路，包括依次连接的电压采样模块2、隔离运放模块3、第一运放模块4、第一滤波模块5和处理器6，所述电压采样模块2与待测的电池1相连，还包括依次连接的第二运放模块7和第二滤波模块8，所述第一运放模块4与第二运放模块7相连，所述第二滤波模块8与所述处理器6相连；

所述第一运放模块4包括第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十四电阻、第一二极管和第一运放芯片，实施例中，第一运放芯片型号为OPA2348，第一运放芯片的第一引脚通过第十电阻与第一运放芯片的第五引脚相连，第一运放芯片的第七引脚通过第一二极管与第一滤波模块相连，第一运放芯片的第三引脚通过第八电阻与隔离运放模块3相连，第一运放芯片的第二引脚通过第九电阻与隔离运放模块3相连，第一运放芯片的第六引脚通过第十四电阻与地相连；

所述第二运放模块7包括第十一电阻、第十七电阻、第二二极管和第二运放芯片，实施例中，第二运放芯片型号为OPA2348，所述第二运放芯片的第三引脚与第一运放芯片的第一引脚相连，第二运放芯片的第二引脚与第二运放芯片的第一引脚相连，第二运放芯片的第一引脚通过第十一电阻与第二运放芯片的第六引脚相连，第二运放芯片的第七引脚通过第二二极管与第二滤波模块8相连，第二运放芯片的第五引脚通过第十七电阻与地相连。

电压采样模块采集电池电压信号，由隔离运放模块对采集的电池电压信号进行隔离放大，若电池正接，则隔离放大后的电池电压信号经过第一运放模块，先通过差分运放进行放大后，进行同相比例运放放大后，经第一滤波模块输出给处理器转换，得到正向电池电压；若电池反接，则第一运放模块输出的经由差分运放放大的电池电压信号经过第二运放模块，进行反相比例运放放大后，经第二滤波模块输出给处理器转换，得到正向电池电压。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过第一电阻、第二电阻、第四电阻、第五电阻对电池正负电压进行分压，电池正向输入电压可达1000V，负向输入电压可大‐1000V，第七电阻进行电池电压采样，采样电压输入隔离运放模块，若电池电压输入为正电压，进入第一运放模块可得电池正向电压，若电池电压输入为负电压，则第一运放模块输出的差分运放放大后的电池电压信号，经过第二运放模块，进行反相比例运放放大后，经第二滤波模块输出给处理器转换，得到正向电池电压，本发明能够实现对电池电压宽范围检测，也同时可检测电池反接时的电压。

进一步的，所述电压采样模块2包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述第一电阻通过第二电阻与第三电阻相连，所述第四电阻通过第五电阻与第六电阻相连，所述第三电阻通过第七电阻与第五电阻相连。

由上述描述可知，通过第一电阻、第二电阻、第四电阻和第五电阻进行限流分压，第七电阻进行电压采样，可以得到采样的电池电压信号。

进一步的，所述隔离运放模块3包括隔离运放芯片，实施例中，隔离运放芯片选用AMC1301，所述第三电阻与隔离运放芯片的第二引脚相连，所述第六电阻与隔离运放芯片的第三引脚相连，所述隔离运放芯片的第七引脚通过第八电阻与第一运放芯片的第三引脚相连，所述隔离运放芯片的第六引脚通过第九电阻与第一运放芯片的第二引脚相连。

由上述描述可知，通过隔离运放模块对采样的电池电压信号进行隔离放大。

进一步的，还包括第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管，所述第三二极管的正极、第四二极管的负极、第五二极管的正极和第六二极管的负极分别与处理器相连，所述第三二极管的负极和第五二极管的负极分别与第一电源相连，实施例中，第一电源选用3.3V，第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管选用SD103AWS，所述第四二极管的正极和第六二极管的正极接地。

由上述描述可知，第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管可以防止第一运放模块和第二运放模块输出的共模信号过大而损坏处理器。

进一步的，所述第一运放模块4还包括第一比较器、第一电容、第二电容、第十二电阻和第十三电阻，所述第一电容与第十二电阻并联，第十二电阻的一端接地，第十二电阻的另一端与第一比较级的正极输入端相连，所述第二电容与第十三电阻并联，所述第二电容的一端与第一比较器的负极输入端相连，所述第二电容的另一端与第一比较器的输出端相连。

由上述描述可知，所述第一比较器、第一电容、第二电容、第八电阻、第九电阻、第十二电阻和第十三电阻组成差分运放，对放大隔离后的电池电压信号进行放大。

进一步的，所述第一运放模块4还包括第二比较器、第三电容、第十四电阻和第十五电阻，所述第十电阻的一端接第一比较器的输出端，所述第十电阻的另一端接第二比较器的正极输入端，所述第十四电阻的一端接第二比较器的负极输入端，所述第十四电阻的另一端接地，所述第三电容和第十五电阻并联，所述第三电容的一端接第二比较器的负极输入端，所述第三电容的另一端接第一二极管的负极。

由上述描述可知，所述第二比较器、第三电容、第十电阻、第十四电阻和第十五电阻组成同比例运放，对差分放大后的电池电压信号进行同相放大。

进一步的，所述第二运放模块7还包括第三比较器，所述第三比较器的正极输入端与第一比较器的输出端相连，所述第三比较器的负极输入端与第三比较器的输出端相连。

由上述描述可知，所述第三比较器的输入阻抗大且输出阻抗小，用作电压跟随器。

进一步的，所述第二运放模块7还包括第四比较器、第十六电阻、第十七电阻和第四电容，所述第三比较器的输出端通过第十一电阻与第四比较器的负极输入端相连，第四比较器的正极输入端与第十七电阻的一端相连，第十七电阻的另一端接地，第十六电阻和第四电容并联，第四电容的一端与第四比较器的负极输入端相连，第四电容的另一端与第二二极管的负极相连。

由上述描述可知，第四比较器、第十一电阻、第十六电阻、第十七电阻和第四电容组成反相放大运放，对采样的负电池电压信号进行翻转成正向电池电压信号。

进一步的，所述第一滤波模块5包括第十八电阻和第五电容，所述第十八电阻的一端和第五电容的一端相连，所述第五电容的一端与处理器相连，所述第五电容的另一端接地，所述第十八电阻的另一端与第一二极管的负极相连。

由上述描述可知，第十八电阻和第五电容组成RC滤波电路，对同相放大后的采样的电池电压信号进行滤波。

进一步的，所述第二滤波模块8包括第十九电阻和第六电容，所述第十九电阻的一端和第六电容的一端相连，所述第六电容的一端与处理器相连，所述第六电容的另一端接地，所述第十九电阻的另一端与第二二极管的负极相连。

由上述描述可知，第十九电阻和第六电容组成RC滤波电路，对反相放大后的采样的电池电压信号进行滤波。

请参照图1和图2，本发明的实施例一为：

一种电池电压检测电路，包括依次连接的电压采样模块2、隔离运放模块3、第一运放模块4、第一滤波模块5和处理器6，所述电压采样模块2与待测的电池1相连，还包括依次连接的第二运放模块7和第二滤波模块8，所述第一运放模块4与第二运放模块7相连，所述第二滤波模块8与所述处理器6相连；

所述第一运放模块4包括第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十四电阻、第一二极管和第一运放芯片，实施例中，第一运放芯片型号为OPA2348，第一运放芯片的第一引脚通过第十电阻与第一运放芯片的第五引脚相连，第一运放芯片的第七引脚通过第一二极管与第一滤波模块相连，第一运放芯片的第三引脚通过第八电阻与隔离运放模块3相连，第一运放芯片的第二引脚通过第九电阻与隔离运放模块3相连，第一运放芯片的第六引脚通过第十四电阻与地相连；

所述第二运放模块7包括第十一电阻、第十七电阻、第二二极管和第二运放芯片，实施例中，第二运放芯片型号为OPA2348，所述第二运放芯片的第三引脚与第一运放芯片的第一引脚相连，第二运放芯片的第二引脚与第二运放芯片的第一引脚相连，第二运放芯片的第一引脚通过第十一电阻与第二运放芯片的第六引脚相连，第二运放芯片的第七引脚通过第二二极管与第二滤波模块8相连，第二运放芯片的第五引脚通过第十七电阻与地相连；

所述电压采样模块2包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述第一电阻通过第二电阻与第三电阻相连，所述第四电阻通过第五电阻与第六电阻相连，所述第三电阻通过第七电阻与第五电阻相连；

所述隔离运放模块3包括隔离运放芯片，实施例中，隔离运放芯片选用AMC1301，所述第三电阻与隔离运放芯片的第二引脚相连，所述第六电阻与隔离运放芯片的第三引脚相连，所述隔离运放芯片的第七引脚通过第八电阻与第一运放芯片的第三引脚相连，所述隔离运放芯片的第六引脚通过第九电阻与第一运放芯片的第二引脚相连；

还包括第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管，所述第三二极管的正极、第四二极管的负极、第五二极管的正极和第六二极管的负极分别与处理器相连，所述第三二极管的负极和第五二极管的负极分别与第一电源相连，实施例中，第一电源选用3.3V，第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管选用SD103AWS，所述第四二极管的正极和第六二极管的正极接地；

所述第一运放模块4还包括第一比较器、第一电容、第二电容、第十二电阻和第十三电阻，所述第一电容与第十二电阻并联，第十二电阻的一端接地，第十二电阻的另一端与第一比较级的正极输入端相连，所述第二电容与第十三电阻并联，所述第二电容的一端与第一比较器的负极输入端相连，所述第二电容的另一端与第一比较器的输出端相连；

所述第一运放模块4还包括第二比较器、第三电容、第十四电阻和第十五电阻，所述第十电阻的一端接第一比较器的输出端，所述第十电阻的另一端接第二比较器的正极输入端，所述第十四电阻的一端接第二比较器的负极输入端，所述第十四电阻的另一端接地，所述第三电容和第十五电阻并联，所述第三电容的一端接第二比较器的负极输入端，所述第三电容的另一端接第一二极管的负极；

所述第二运放模块7还包括第三比较器，所述第三比较器的正极输入端与第一比较器的输出端相连，所述第三比较器的负极输入端与第三比较器的输出端相连；

所述第二运放模块7还包括第四比较器、第十六电阻、第十七电阻和第四电容，所述第三比较器的输出端通过第十一电阻与第四比较器的负极输入端相连，第四比较器的正极输入端与第十七电阻的一端相连，第十七电阻的另一端接地，第十六电阻和第四电容并联，第四电容的一端与第四比较器的负极输入端相连，第四电容的另一端与第二二极管的负极相连；

所述第一滤波模块5包括第十八电阻和第五电容，所述第十八电阻的一端和第五电容的一端相连，所述第五电容的一端与处理器相连，所述第五电容的另一端接地，所述第十八电阻的另一端与第一二极管的负极相连；

所述第二滤波模块8包括第十九电阻和第六电容，所述第十九电阻的一端和第六电容的一端相连，所述第六电容的一端与处理器相连，所述第六电容的另一端接地，所述第十九电阻的另一端与第二二极管的负极相连。

综上所述，本发明提供的一种电池电压检测电路，通过第一电阻、第二电阻、第四电阻和第五电阻进行限流分压，电池正向输入电压可达1000V，负向输入电压可大‐1000V，第七电阻进行电压采样，可以得到采样的电池电压信号，通过隔离运放模块对采样的电池电压信号进行隔离放大，当采样的电池电压信号为正电压时，第一二极管导通，所述第一比较器、第一电容、第二电容、第八电阻、第九电阻、第十二电阻和第十三电阻组成差分运放，对放大隔离后的电池电压信号进行放大，所述第二比较器、第三电容、第十电阻、第十四电阻和第十五电阻组成同比例运放，对差分放大后的电池电压信号进行同相放大，将放大后的电池电压信号传输给第一滤波模块后经处理器输出正向电池电压，此时反向电池电压为无信号；当采样的电池电压信号为负电压时，第二二极管导通，所述第三比较器用作电压跟随器，第四比较器、第十一电阻、第十六电阻、第十七电阻和第四电容组成反相放大运放，对采样的负电池电压信号进行翻转成正向电池电压信号，将反相放大后的电池电压信号传输给第二滤波模块后经处理器输出反向电池电压，此时正向电池电压为无信号；所述的电池电压检测电路的电池电压检测范围宽，结构简单，能够实现直流充电机充电前对电动车电池电压检测电路，也同时可检测电池反接时的电压。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种电池电压检测电路，其特征在于，包括依次连接的电压采样模块、隔离运放模块、第一运放模块、第一滤波模块和处理器，所述电压采样模块与待测的电池相连，还包括依次连接的第二运放模块和第二滤波模块，所述第一运放模块与第二运放模块相连，第二滤波模块与所述处理器相连；

所述第一运放模块包括第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十四电阻、第一二极管和第一运放芯片，第一运放芯片的第一引脚通过第十电阻与第一运放芯片的第五引脚相连，第一运放芯片的第七引脚通过第一二极管与第一滤波模块相连，第一运放芯片的第三引脚通过第八电阻与隔离运放模块相连，第一运放芯片的第二引脚通过第九电阻与隔离运放模块相连，第一运放芯片的第六引脚通过第十四电阻与地相连；

所述第二运放模块包括第十一电阻、第十七电阻、第二二极管和第二运放芯片，所述第二运放芯片的第三引脚与第一运放芯片的第一引脚相连，第二运放芯片的第二引脚与第二运放芯片的第一引脚相连，第二运放芯片的第一引脚通过第十一电阻与第二运放芯片的第六引脚相连，第二运放芯片的第七引脚通过第二二极管与第二滤波模块相连，第二运放芯片的第五引脚通过第十七电阻与地相连；

所述第一运放芯片包括第一比较器和第二比较器；

所述第一运放模块还包括第一电容、第二电容、第十二电阻和第十三电阻，所述第一电容与第十二电阻并联，第十二电阻的一端接地，第十二电阻的另一端与第一比较级的正极输入端相连，所述第二电容与第十三电阻并联，所述第二电容的一端与第一比较器的负极输入端相连，所述第二电容的另一端与第一比较器的输出端相连；

所述第一运放模块还包括第三电容、第十四电阻和第十五电阻，所述第十电阻的一端接第一比较器的输出端，所述第十电阻的另一端接第二比较器的正极输入端，所述第十四电阻的一端接第二比较器的负极输入端，所述第十四电阻的另一端接地，所述第三电容和第十五电阻并联，所述第三电容的一端接第二比较器的负极输入端，所述第三电容的另一端接第一二极管的负极；

所述第二运放芯片包括第三比较器和第四比较器；

所述第三比较器的正极输入端与第一比较器的输出端相连，所述第三比较器的负极输入端与第三比较器的输出端相连；

所述第二运放模块还包括第十六电阻、第十七电阻和第四电容，所述第三比较器的输出端通过第十一电阻与第四比较器的负极输入端相连，第四比较器的正极输入端与第十七电阻的一端相连，第十七电阻的另一端接地，第十六电阻和第四电容并联，第四电容的一端与第四比较器的负极输入端相连，第四电容的另一端与第二二极管的负极相连。

2.根据权利要求1所述的一种电池电压检测电路，其特征在于，所述电压采样模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述第一电阻通过第二电阻与第三电阻相连，所述第四电阻通过第五电阻与第六电阻相连，所述第三电阻通过第七电阻与第五电阻相连。

3.根据权利要求2所述的一种电池电压检测电路，其特征在于，所述隔离运放模块包括隔离运放芯片，所述第三电阻与隔离运放芯片的第二引脚相连，所述第六电阻与隔离运放芯片的第三引脚相连，所述隔离运放芯片的第七引脚通过第八电阻与第一运放芯片的第三引脚相连，所述隔离运放芯片的第六引脚通过第九电阻与第一运放芯片的第二引脚相连。

4.根据权利要求1所述的一种电池电压检测电路，其特征在于，还包括第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管，所述第三二极管的正极、第四二极管的负极、第五二极管的正极和第六二极管的负极分别与处理器相连，所述第三二极管的负极和第五二极管的负极分别与第一电源相连，所述第四二极管的正极和第六二极管的正极接地。

5.根据权利要求1所述的一种电池电压检测电路，其特征在于，所述第一滤波模块包括第十八电阻和第四电容，所述第十八电阻的一端和第四电容的一端相连，所述第四电容的一端与处理器相连，所述第四电容的另一端接地，所述第十八电阻的另一端与第一二极管的负极相连。

6.根据权利要求1所述的一种电池电压检测电路，其特征在于，所述第二滤波模块包括第十九电阻和第五电容，所述第十九电阻的一端和第五电容的一端相连，所述第五电容的一端与处理器相连，所述第五电容的另一端接地，所述第十九电阻的另一端与第一二极管的负极相连。