CN109031150B - 一种比较式串接电池组电压检测电路 - Google Patents

一种比较式串接电池组电压检测电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种比较式串接电池组电压检测电路，包括运算放大器，运算放大器连接有电子开关组，电子开关组连接有CPU，电子开关组还连接有电池组，电子开关组包括第一组、第二组、第三组电子开关；运算放大器的输出端连接有CPU，运算放大器的反向输入端和输出端均连接第一组电子开关的输出端，运算放大器的同向输入端连接第二组电子开关的输出端，运算放大器的反向输入端连接第三组电子开关的输出端；CPU循环控制电子开关组的通断，供运算放大器进行运算电池组中的一个或多个电池串联的电压并将放大后的信号输出给CPU中的模数转化端，进行模数转换然后由CPU中的MCU输出给外部设备；以实现实时检测电池组中各电池的运行情况，无需手动检测，结构简单。

Description

一种比较式串接电池组电压检测电路
技术领域
本发明涉及电池组检测技术领域，更具体地说，涉及一种比较式串接电池组电压检测电路。
背景技术
采用串联电池组方法供电，几乎在移动设备领域都有运用，且范围较为广泛，几乎涉及到4.2V以上的用电电压领域都会采用串联电池的方法来增加电压，以满足使用需求；然而对于一些大功率的电器采用串联电池组供电、难免会出因某个单电池出现故障而导致整个电路不能正常工作，同时在维修时也比较麻烦，往往需要拆掉所有的线路挨个排查，工作量极大，工作效率低，耗时，耗工，成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种结构简单，成本低，体积小，工作效率高的比较式串接电池组电压检测电路。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造一种比较式串接电池组电压检测电路，包括运算放大器；其中，所述运算放大器连接有电子开关组，所述电子开关组连接有CPU，所述电子开关组还连接有电池组，所述电子开关组包括第一组、第二组、第三组电子开关；所述运算放大器的输出端连接有CPU，所述运算放大器的反向输入端和输出端均连接所述第一组电子开关的输出端，所述运算放大器的同向输入端连接所述第二组电子开关的输出端，所述运算放大器的反向输入端和所述CPU的AD2端连接所述第三组电子开关的输出端；所述第一组、第二组、第三组电子开关的输入端均连接所述电池组；所述CPU的6引脚与所述第三组电子开关的输出端连接，所述CPU的ADC1端与所述运算放大器的输出端连接；所述运算放大器的输出端还连接有第一电阻，所述第一电阻的另一端与所述运算放大器的反向输入端连接，所述运算放大器的同向输入端连接有第二电阻，所述第二电阻的另一端与所述CPU的ADC2端连接。
本发明所述的比较式串接电池组电压检测电路，其中，所述运算放大器的反向输入端与所述第一电阻的另一端连接，所述第一电阻的另一端还连接有第三电阻；所述运算放大器的反向输入端还连接有第四电阻。
本发明所述的比较式串接电池组电压检测电路，其中，所述电池组包括第一、第二、第三、第四、第五电池，所述第一、第二、第三、第四、第五电池按顺序依次串联。
本发明所述的比较式串接电池组电压检测电路，其中，所述第一组电子开关包括第一、第二、第三、第四、第五、第六电子开关；所述第一电子开关的输入端与所述第一电池的负极连接，所述第二电子开关的输入端与所述第二电池的负极连接，所述第三电子开关的输入端与所述第三电池的负极连接，所述第四电子开关的输入端与所述第四电池的负极连接，所述第五电子开关的输入端与所述第五电池的负极连接，所述第六电子开关的输入端与所述第五电池的正极连接；所述第一、第二、第三、第四、第五、第六电子开关的输出端均与所述第三电阻的另一端连接。
本发明所述的比较式串接电池组电压检测电路，其中，所述第二组电子开关包括第七、第八、第九、第十、第十一、第十二电子开关；所述第七电子开关的输入端与所述第一电池的负极连接，所述第八电子开关的输入端与所述第二电池的负极连接，所述第九电子开关的输入端与所述第三电池的负极连接，所述第十电子开关的输入端与所述第四电池的负极连接，所述第十一电子开关的输入端与所述第五电池的负极连接，所述第十二电子开关的输入端与所述第五电池的正极连接；所述第七、第八、第九、第十、第十一、第十二电子开关的输出端均与所述第二电阻的另一端连接。
本发明所述的比较式串接电池组电压检测电路，其中，所述第三组电子开关包括第十三、第十四、第十五、第十六、第十七、第十八电子开关；所述第十三电子开关的输入端与所述第一电池的负极连接，所述第十四电子开关的输入端与所述第二电池的负极连接，所述第十五电子开关的输入端与所述第三电池的负极连接，所述第十六电子开关的输入端与所述第四电池的负极连接，所述第十七电子开关的输入端与所述第五电池的负极连接，所述第十八电子开关的输入端与所述第五电池的正极连接；所述第十三、第十四、第十五、第十六、第十七、第十八电子开关的输出端均与所述第四电阻的另一端连接。
本发明所述的比较式串接电池组电压检测电路，其中，所述电池组包括多个电池；所述电子开关组也包括多组电子开关，所述多组电子开关包括多个电子开关；所述多个电子开关的输入端均与所述电池组连接。
本发明的有益效果在于：CPU循环控制电子开关组中的第一组、第二组、第三组电子开关的通断，供运算放大器进行运算电池组中的一个或多个电池串联的电压并将放大后的信号输出给CPU中的模数转化端，进行模数转换然后由CPU中的MCU输出给外部设备；第一电阻和第二电阻形成一个深度电压负反馈，以满足运算放大器的工作需要；以实现实时检测电池组中各电池的运行情况，无需手动检测，结构简单，成本低，体积小，工作效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：
图1是本发明较佳实施例的比较式串接电池组电压检测电路的电路图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明较佳实施例的比较式串接电池组电压检测电路如图1所示，包括包括运算放大器U1，运算放大器U1连接有电子开关组1，电子开关组1连接有CPUU2，电子开关组1还连接有电池组2，电子开关组1包括第一组、第二组、第三组电子开关3、4、5；运算放大器U1的输出端OUT连接有CPUU1，运算放大器U1的反向输入端-和输出端OUT均连接第一组电子开关3的输出端，运算放大器U1的同向输入端+连接第二组电子开关4的输出端，运算放大器的反向输入端-和CPUU1的ADC2端连接第三组电子开关5的输出端；第一组、第二组、第三组电子开关3、4、5的输入端均连接电池组2；CPU的6引脚与第三组电子开关5的输出端连接，CPU的ADC1端与运算放大器U1的输出端OUT连接；运算放大器U1的输出端OUT还连接有第一电阻R3，第一电阻R3的另一端与运算放大器U1的反向输入端-连接，运算放大器U1的同向输入端+连接有第二电阻R4，第二电阻R4的另一端与CPU的ADC2端连接；CPU循环控制电子开关组1中的第一组、第二组、第三组电子开关3、4、5的通断，供运算放大器U1进行运算电池组2中的一个或多个电池串联的电压并将放大后的信号输出给CPU中的模数转化端，进行模数转换然后由CPU中的MCU输出给外部设备；第一电阻R3和第二电阻R4形成一个深度电压负反馈，以满足运算放大器U1的工作需要；以实现实时检测电池组2中各电池的运行情况，无需手动检测，结构简单，成本低，体积小，工作效率高。
如图1所示，运算放大器U1的反向输入端-与第一电阻R3的另一端连接，第一电阻R3的另一端还连接有第三电阻R1；运算放大器U1的反向输入端-还连接有第四电阻R2；以形成深度电压负反馈满足运算放大器U1的工作需求。
如图1所示，电池组2包括第一、第二、第三、第四、第五电池BT1、BT2、BTn、BTn+1、BTm，第一、第二、第三、第四、第五电池BT1、BT2、BTn、BTn+1、BTm按顺序依次串联；串联电池组的电压等于分电池的电压之和，以满足用电需求。
如图1所示，第一组电子开关3包括第一、第二、第三、第四、第五、第六电子开关SWH-1、SWH0、SWHn-2、SWHn-1、SWHn、SWHm-1；第一电子开关SWH-1的输入端与第一电池BT1的负极连接，第二电子开关SWH0的输入端与第二电池BT2的负极连接，第三电子开关SWHn-2的输入端与第三电池BTn的负极连接，第四电子开关SWHn-1的输入端与第四电池BTn+1的负极连接，第五电子开关SWHn的输入端与第五电池BTm的负极连接，第六电子开关SWHm-1的输入端与第五电池BTm的正极连接；第一、第二、第三、第四、第五、第六电子开关SWH-1、SWH0、SWHn-2、SWHn-1、SWHn、SWHm-1的输出端均与第三电阻R1的另一端连接；保证能够实时检测到电池组2中各电池的运行情况，无需手动，确保工作安全。
如图1所示，第二组电子开关4包括第七、第八、第九、第十、第十一、第十二电子开关SWM0、SWM1、SWMn-1、SWMn、SWMn+1、SWMm；第七电子开关SWM0的输入端与第一电池BT1的负极连接，第八电子开关SWM1的输入端与第二电池BT2的负极连接，第九电子开关SWMn-1的输入端与第三电池BTn的负极连接，第十电子开关SWMn的输入端与第四电池BTn+1的负极连接，第十一电子开关SWMn+1的输入端与第五电池BTm的负极连接，第十二电子开关SWMm的输入端与第五电池BTm的正极连接；第七、第八、第九、第十、第十一、第十二电子开关SWM0、SWM1、SWMn-1、SWMn、SWMn+1、SWMm的输出端均与第二电阻R4的另一端连接；保证能够实时检测到电池组2中各电池的运行情况，无需手动，确保工作安全。
如图1所示，第三组电子开关5包括第十三、第十四、第十五、第十六、第十七、第十八电子开关SWL1、SWL2、SWLn、SWLn+1、SWLn+2、SWLm+1；第十三电子开关SWL1的输入端与第一电池BT1的负极连接，第十四电子开关SWL2的输入端与第二电池BT2的负极连接，第十五电子开关SWLn的输入端与第三电池BTn的负极连接，第十六电子开关SWLn+1的输入端与第四电池BTn+1的负极连接，第十七电子开关SWLn+2的输入端与第五电池BTm的负极连接，第十八电子开关SWLm+1的输入端与第五电池BTm的正极连接；第十三、第十四、第十五、第十六、第十七、第十八电子开关SWL1、SWL2、SWLn、SWLn+1、SWLn+2、SWLm+1的输出端均与第四电阻R2的另一端连接；保证能够实时检测到电池组2中各电池的运行情况，无需手动，确保工作安全。
如图1所示，电池组2包括多个电池；电子开关组1也包括多组电子开关，多组电子开关包括多个电子开关；多个电子开关的输入端均与电池组2连接；此电路在不改变基本原理的情况下，能够检测到更多的电池电压，在增加电池的同时增加电子开关即可，无需改变电路原理；结构简单，适用性广泛，成本低。
场景一；
当电子开关SWHn、SWMn、SWLn闭合时，Vn+1、Vn、Vn-1端的电压连接到运算放大器和CPU中的ADC电路，运算放大器构成以Vn端为基准电压的加法器，其增益为Rx/R，电池BTn和BTn+1的电压比较差值被放大Rx/R倍后，输出给CPU中的ADC电路进行数模转换，然后由CPU中的MCU通过串行通讯口S+和S-输出给外部设备，CPU循环控制开关阵列的通断，测试所有的电池比较差值电压并且提供给BMS系统，此电路也可以通过测试Vn电压，再加上比较差值，计算出来所有电池电压，提供给BMS系统。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种比较式串接电池组电压检测电路，包括运算放大器；其特征在于，所述运算放大器连接有电子开关组，所述电子开关组连接有CPU，所述电子开关组还连接有电池组，所述电子开关组包括第一组、第二组、第三组电子开关；所述运算放大器的输出端连接有CPU，所述运算放大器的反向输入端和输出端均连接所述第一组电子开关的输出端，所述运算放大器的同向输入端连接所述第二组电子开关的输出端，所述运算放大器的反向输入端和所述CPU的AD2端连接所述第三组电子开关的输出端；所述第一组、第二组、第三组电子开关的输入端均连接所述电池组；所述CPU的6引脚与所述第三组电子开关的输出端连接，所述CPU的ADC1端与所述运算放大器的输出端连接；所述运算放大器的输出端还连接有第一电阻，所述第一电阻的另一端与所述运算放大器的反向输入端连接，所述运算放大器的同向输入端连接有第二电阻，所述第二电阻的另一端与所述CPU的ADC2端连接；所述电池组包括第一、第二、第三、第四、第五电池，所述第一、第二、第三、第四、第五电池按顺序依次串联；
所述第一组电子开关包括第一、第二、第三、第四、第五、第六电子开关；所述第一电子开关的输入端与所述第一电池的负极连接，所述第二电子开关的输入端与所述第二电池的负极连接，所述第三电子开关的输入端与所述第三电池的负极连接，所述第四电子开关的输入端与所述第四电池的负极连接，所述第五电子开关的输入端与所述第五电池的负极连接，所述第六电子开关的输入端与所述第五电池的正极连接；所述第一、第二、第三、第四、第五、第六电子开关的输出端均与所述第三电阻的另一端连接；
所述第二组电子开关包括第七、第八、第九、第十、第十一、第十二电子开关；所述第七电子开关的输入端与所述第一电池的负极连接，所述第八电子开关的输入端与所述第二电池的负极连接，所述第九电子开关的输入端与所述第三电池的负极连接，所述第十电子开关的输入端与所述第四电池的负极连接，所述第十一电子开关的输入端与所述第五电池的负极连接，所述第十二电子开关的输入端与所述第五电池的正极连接；所述第七、第八、第九、第十、第十一、第十二电子开关的输出端均与所述第二电阻的另一端连接；
所述第三组电子开关包括第十三、第十四、第十五、第十六、第十七、第十八电子开关；所述第十三电子开关的输入端与所述第一电池的负极连接，所述第十四电子开关的输入端与所述第二电池的负极连接，所述第十五电子开关的输入端与所述第三电池的负极连接，所述第十六电子开关的输入端与所述第四电池的负极连接，所述第十七电子开关的输入端与所述第五电池的负极连接，所述第十八电子开关的输入端与所述第五电池的正极连接；所述第十三、第十四、第十五、第十六、第十七、第十八电子开关的输出端均与所述第四电阻的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的比较式串接电池组电压检测电路，其特征在于，所述运算放大器的反向输入端与所述第一电阻的另一端连接，所述第一电阻的另一端还连接有第三电阻；所述运算放大器的反向输入端还连接有第四电阻。
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