CN207366098U - 温度采集电路 - Google Patents

Abstract

一种温度采集电路，包括N个热敏电阻、多路复用器、数字隔离器、第一信号转换单元、隔离放大器及第二信号转换单元；所述数字隔离器对接收到的第一逻辑控制信号进行电气隔离以生成第二逻辑控制信号后发送给所述多路复用器；所述多路复用器根据接收到的第二逻辑控制信号将一个热敏电阻两端的电压输出给所述第一信号转换单元；所述第一信号转换单元将接收到的两个电压信号转换成一个电压信号后输出给所述隔离放大器；所述隔离放大器对接收到的电压信号进行电气隔离及放大，并将生成的差分信号输出给所述第二信号转换单元；所述第二信号转换单元将差分信号转换成单极性信号后输出，N为自然数。

Description

温度采集电路

【技术领域】

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种应用于电动汽车的温度采集电路。

【背景技术】

目前，随着政策扶持力度加大、配套设施建设加快，以及各地全面推广应用的环境背景下，新能源汽车保持快速增长，行业前景向好。尤其是随着新能源汽车种类的不断扩展，电动汽车的动力电池的电压也越来越高，所以需要多节电池串联，而电池管理需要检测温度点数量比较多；动力电池的电芯温度是电池组最核心的几个参数之一，直接关系到电芯的安全性；温度检测点直接贴在电芯表面，当绝缘破损容易造成电池包高压涌入温度采集电路造成BMS (Battery Management System，电池管理系统)系统损坏，形成风险。

鉴于以上内容，实有必要提供一种新的温度采集电路以克服以上缺陷。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供一种能有效提高BMS系统温度采集的可靠性与稳定性，为电动汽车的安全使用保驾护航的温度采集电路。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种温度采集电路，所述温度采集电路包括N个热敏电阻、多路复用器、数字隔离器、第一信号转换单元、隔离放大器及第二信号转换单元；所述多路复用器与所述N个热敏电阻、所述数字隔离器及所述第一信号转换单元相连，所述隔离放大器与所述第一信号转换单元及所述第二信号转换单元相连；所述数字隔离器对接收到的第一逻辑控制信号进行电气隔离以生成第二逻辑控制信号，并将所述第二逻辑控制信号发送给所述多路复用器；所述多路复用器根据接收到的第二逻辑控制信号将一个热敏电阻的第一端及第二端的电压输出给所述第一信号转换单元；所述第一信号转换单元将接收到的两个电压信号转换成一个电压信号，并将转成电压信号输出给所述隔离放大器；所述隔离放大器对接收到的电压信号进行电气隔离及放大，并将生成的差分信号输出给所述第二信号转换单元；所述第二信号转换单元将接收到的差分信号转换成单极性信号后输出，N为自然数。

进一步地，所述多路复用器包括N路输入通道、使能引脚、多个地址引脚、第一输出引脚及第二输出引脚，每路输入通道包括第一输入引脚及第二输入引脚；第M路输入通道的第一输入引脚与第M个热敏电阻的第一端相连，以接收所述第M个热敏电阻的第一端的电压，所述第M路输入通道的第二输入引脚与所述第M个热敏电阻的第二端相连，以接收所述第M个热敏电阻的第二端的电压，所述使能引脚及所述多个地址引脚与所述数字隔离器相连，以接收所述数字隔离器输出的第二逻辑控制信号，所述第一输出引脚及所述第二输出引脚与所述第一信号转换单元相连；当所述数字隔离器输出第二逻辑控制信号给所述多路复用器，以控制所述多路复用器将所述第M路输入通道与所述第一输出引脚及所述第二输出引脚连通时，所述第一输出引脚及所述第二输出引脚将所述第M个热敏电阻的第一端的电压及第二端的电压输出给所述第一信号转换单元， M≤N，M为自然数。

进一步地，所述温度采集电路还包括N个浪涌保护器及N个静电抑制器，所述第M个热敏电阻的第一端通过第M个浪涌保护器与所述第M路输入通道的第一输入引脚相连，所述第M个热敏电阻的另一端通过第M个静电抑制器与所述第M个热敏电阻的第二端相连。

进一步地，所述数字隔离器包括多个输入引脚及多个输出引脚，所述数字隔离器的输入引脚的数量与所述数字隔离器的输出引脚的数量相等，所述数字隔离器的输出引脚的数量与所述使能引脚及所述多个地址引脚的数量之和相等，所述多个输入引脚用于接收所述第一逻辑控制信号，所述多个输出引脚用于输出所述第二逻辑控制信号给所述多个地址引脚。

进一步地，所述第一信号转换单元包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻及第一电容；所述第一运算放大器的正相输入端通过所述第三电阻与所述多路复用器的第一输出引脚相连，所述第一运算放大器的反相输入端通过所述第四电阻与所述多路复用器的第二输出引脚相连，所述第一运算放大器的输出端通过所述第七电阻与所述隔离放大器相连。

进一步地，所述隔离放大器包括第一输入端、第一输出端及第二输出端；所述第一输入端与所述第七电阻远离所述第一运算放大器的一端相连，所述第一输出端及所述第二输出端与所述第二信号转换单元相连。

进一步地，所述第二信号转换单元包括第二运算放大器及第八电阻；所述第八电阻的一端接所述隔离放大器的第二输出端，所述第八电阻的另一端接所述第二运算放大器的反相输入端。

进一步地，所述第二信号转换单元还包括第九电阻、第十电阻、十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第二电容、第三电容及第四电容；所述第九电阻的一端接所述隔离放大器的第一输出端，所述第九电阻及所述第二电容的另一端接所述第二运算放大器的正相输入端；所述第十电阻及所述第二电容的一端接地，所述第十电阻及所述第二电容的另一端接所述第二运算放大器的正相输入端；所述第十一电阻及所述第三电容的一端接所述第二运算放大器的反相输入端，所述第十一电阻及所述第三电容的另一端接所述第二运算放大器的输出端，所述第十二电阻、第四电容及所述第十三电阻的一端接所述第二运算放大器的输出端，所述第十二电阻、所述第四电容及所述第十三电阻的另一端接地。

相比于现有技术，本实用新型采用的温度采集电路具有集成度高、元器件少、成本低、温度采集相互隔离及安全可靠的优点，避免了在温度采集电路中的高压泄露问题，同时还采用了共用电路，有效的降低了使用成本与系统复杂程度。

【附图说明】

图1为本实用新型的实施例提供的温度采集电路的电路图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

当一个元件被认为与另一个元件“相连”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供的一种温度采集电路100，包括N个热敏电阻 R、多路复用器U1、数字隔离器U2、第一信号转换单元U3、隔离放大器U4 及第二信号转换单元U5。所述多路复用器U1与所述N个热敏电阻R、所述数字隔离器U2及所述第一信号转换单元U3相连，所述隔离放大器U4与所述第一信号转换单元U3及所述第二信号转换单元U5相连，N为自然数。

所述多路复用器U1包括N路输入通道P、使能引脚EN、多个地址引脚A、第一输出引脚DA及第二输出引脚DB，每路输入通道P包括第一输入引脚PA 及第二输入引脚PB，所述第一输入引脚PA与第M个热敏电阻R的第一端相连，所述第二输入引脚PB与所述第M个热敏电阻R的第二端相连，所述使能引脚 EN及所述多个地址引脚A与所述数字隔离器U2相连，所述第一输出引脚DA 及所述第二输出引脚DB与所述第一信号转换单元U3相连，M≤N，M为自然数。

所述数字隔离器U2包括多个输入引脚A1及多个输出引脚B1，所述数字隔离器U2的输入引脚A1的数量与所述数字隔离器U2的输出引脚B1的数量相等，所述数字隔离器U2的输出引脚B1的数量与所述使能引脚EN及所述多个地址引脚A的数量之和相等，所述多个输入引脚A1用于接收所述第一逻辑控制信号a1,所述多个输出引脚B1将所述第二逻辑控制信号a2发送给所述多路复用器U1。

在本实施方式中，所述多路复用器U1为八选一差分通道多路复用器，所述多路复用器U1包括八个所述输入通道P、一个所述使能引脚EN及三个所述地址引脚A。另外，所述热敏电阻R的数量为八个。所述数字隔离器U2为四通道数字隔离器，所述数字隔离器U2包括四个所述输入引脚A1和四个所述输出引脚B1。

所述第一信号转换单元U3包括第一运算放大器10、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7 及第一电容C1。所述第一运算放大器10的正相输入端通过所述第三电阻R3与所述多路复用器U1的第一输出引脚DA相连，所述第一运算放大器10的反相输入端通过所述第四电阻R4与所述多路复用器U1的第二输出引脚DB相连，所述第一运算放大器10的输出端通过所述第七电阻R7与所述隔离放大器U4相连。所述第一电阻R1的一端接第一电源V1，所述第一电阻R1的另一端接所述多路复用器U1的第一输出引脚DA。所述第二电阻R2的一端接所述多路复用器U1的第二输出引脚DB，所述第二电阻R2的另一端接地。所述第五电阻 R5的一端接地，所述第五电阻R5的另一端接所述第一运算放大器10的正相输入端。所述第六电阻R6的第一端接所述第一运算放大器10的反相输入端，所述第六电阻R6的另一端接所述第一运算放大器10的输出端。所述第七电阻R7 的一端接所述第一运算放大器10的输出端，所述第七电阻R7的另一端接所述隔离放大器U4。所述第一电容C1的第一端接所述第一运算放大器10的反相输入端，所述第一电容C1的另一端接所述第一运算放大器10的输出端。

所述隔离放大器U4包括第一输入端VIN、第一输出端VOUT+及第二输出端VOUT-。所述隔离放大器U4的第一输入端VIN与所述第七电阻R7远离所述第一运算放大器10的一端相连，所述隔离放大器U4的第一输出端VOUT+ 及第二输出端VOUT-与所述第二信号转换单元U5相连。

所述第二信号转换单元U5包括第二运算放大器20、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第二电容C2、第三电容C3及第四电容C4。所述第八电阻R8的一端接所述隔离放大器U4的第二输出端VOUT-，所述第八电阻R8的另一端接所述第二运算放大器20的正相输入端。所述第九电阻R9的一端接所述隔离放大器U4的第一输出端VOUT+，所述第九电阻R9的另一端接所述第二运算放大器20的反相输入端。所述第十电阻R10及所述第二电容C2的一端接地，所述第十电阻R10 及所述第二电容C2的另一端接所述第二运算放大器20的正相输入端。所述第十一电阻R11及所述第三电容C3的一端接所述第二运算放大器20的反相输入端，所述第十一电阻R10及所述第三电容C3的另一端接所述第二运算放大器 20的输出端，所述第十二电阻R12、所述第四电容C4及所述第十三电阻R13 的一端接所述第二运算放大器20的输出端，所述第十二电阻R12、所述第四电容C4及所述第十三电阻R13的另一端接地。

所述温度采集电路100还包括N个浪涌保护器BT及N个静电抑制器ESD，所述第M个热敏电阻R第一端通过第M个浪涌保护器BT与第M路输入通道P 的所述第一输入引脚PA相连，所述第M个热敏电阻R另一端通过第M个静电抑制器ESD与所述第M个热敏电阻R的第二端相连。

下面将对本实用新型温度采集电路100的工作原理进行说明。

所述数字隔离器U1的多个输入引脚A1接收到所述第一逻辑控制信号a1 后，所述数字隔离器U2对接收到的所述第一逻辑控制信号a1进行电气隔离以生成第二所逻辑控制信号a2，并将所述第二逻辑控制信号a2发送给所述多路复用器U1，以控制所述多路复用器U1将所述第M路输入通道P与所述第一输出引脚DA及所述第二输出引脚DB连通，当所述多路复用器U1将所述第M路输入通道P与所述第一输出引脚DA及所述第二输出引脚DB连通时，所述第一输出引脚DA及所述第二输出引脚DB将所述第M个热敏电阻R的第一端的电压及第二端的电压输出给所述第一信号转换单元U3，所述第一信号转换单元 U3将接收到的两个电压信号转换成一个电压信号，并将转成电压信号输出给所述隔离放大器U4，所述隔离放大器U4对接收到的电压信号进行电气隔离及放大，并将生成的差分信号输出给所述第二信号转换单元U5，所述第二信号转换单元U5将接收到的差分信号转换成单极性信号后输出。

需要说明的是，所述热敏电阻R是一种能感受温度变化并能将温度变化转换为可用输出信号的温度传感器，具有很高的灵敏性。所述多路复用器U1可根据输入的逻辑信号使多组所述输入通道P的信号复用到一组输出上，以此实现对输入信号的选择及单独采集。这种组合逻辑电路充分既可充分利用通信信道的容量，大大降低了系统成本，还可实现了多个通道间的隔离，增加了整个安全性能。所述数字隔离器U2主要用于实现隔离栅两侧的电气隔离并实现信号的传输，还可用于抑制共模噪声，具有高抗噪性和高可靠性的优点。

还需要说明的是，当外界引入静电电压时，设置在多路复用器U1输入端的所述静电抑制器ESD及浪涌保护器BT用于保护电路的安全，防止过大的电压及电流对设备产生影响，进一步增加了所述温度采集电路100的安全性和可靠性。

在本实施方式中，所述温度采集电路100能探测的温度范围为-40度到150 度，具有1.5kV的隔离能力及15kV的抗共模干扰能力。

本实用新型采用全新的温度采集电路100，通过采用所述多路复用器U1将多组所述输入信号P复用到一组输出上，实现了温度采集点之间的隔离。不仅降低了设计成本、优化了系统结构，还增加了系统的稳定性和安全性。同时温度采集电路100还采用了所述数字隔离器U2、第一信号转换单元U3、隔离放大器U4及第二信号转换单元U5与所述多路复用器U1共同实现对温度的采集与处理，为电动汽车的安全保驾护航。

本实用新型并不仅仅限于说明书和实施例中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本实用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (8)

1.一种温度采集电路，其特征在于：所述温度采集电路包括N个热敏电阻、多路复用器、数字隔离器、第一信号转换单元、隔离放大器及第二信号转换单元；所述多路复用器与所述N个热敏电阻、所述数字隔离器及所述第一信号转换单元相连，所述隔离放大器与所述第一信号转换单元及所述第二信号转换单元相连；所述数字隔离器对接收到的第一逻辑控制信号进行电气隔离以生成第二逻辑控制信号，并将所述第二逻辑控制信号发送给所述多路复用器；所述多路复用器根据接收到的第二逻辑控制信号将一个热敏电阻的第一端及第二端的电压输出给所述第一信号转换单元；所述第一信号转换单元将接收到的两个电压信号转换成一个电压信号，并将转成电压信号输出给所述隔离放大器；所述隔离放大器对接收到的电压信号进行电气隔离及放大，并将生成的差分信号输出给所述第二信号转换单元；所述第二信号转换单元将接收到的差分信号转换成单极性信号后输出，N为自然数。

2.如权利要求1所述的温度采集电路，其特征在于：所述多路复用器包括N路输入通道、使能引脚、多个地址引脚、第一输出引脚及第二输出引脚，每路输入通道包括第一输入引脚及第二输入引脚；第M路输入通道的第一输入引脚与第M个热敏电阻的第一端相连，以接收所述第M个热敏电阻的第一端的电压，所述第M路输入通道的第二输入引脚与所述第M个热敏电阻的第二端相连，以接收所述第M个热敏电阻的第二端的电压，所述使能引脚及所述多个地址引脚与所述数字隔离器相连，以接收所述数字隔离器输出的第二逻辑控制信号，所述第一输出引脚及所述第二输出引脚与所述第一信号转换单元相连；当所述数字隔离器输出第二逻辑控制信号给所述多路复用器，以控制所述多路复用器将所述第M路输入通道与所述第一输出引脚及所述第二输出引脚连通时，所述第一输出引脚及所述第二输出引脚将所述第M个热敏电阻的第一端的电压及第二端的电压输出给所述第一信号转换单元，M≤N，M为自然数。

3.如权利要求2所述的温度采集电路，其特征在于：所述温度采集电路还包括N个浪涌保护器及N个静电抑制器，所述第M个热敏电阻的第一端通过第M个浪涌保护器与所述第M路输入通道的第一输入引脚相连，所述第M个热敏电阻的另一端通过第M个静电抑制器与所述第M个热敏电阻的第二端相连。

4.如权利要求2所述的温度采集电路，其特征在于：所述数字隔离器包括多个输入引脚及多个输出引脚，所述数字隔离器的输入引脚的数量与所述数字隔离器的输出引脚的数量相等，所述数字隔离器的输出引脚的数量与所述使能引脚及所述多个地址引脚的数量之和相等，所述多个输入引脚用于接收所述第一逻辑控制信号，所述多个输出引脚用于输出所述第二逻辑控制信号给所述多个地址引脚。

5.如权利要求2所述的温度采集电路，其特征在于：所述第一信号转换单元包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻及第一电容；所述第一运算放大器的正相输入端通过所述第三电阻与所述多路复用器的第一输出引脚相连，所述第一运算放大器的反相输入端通过所述第四电阻与所述多路复用器的第二输出引脚相连，所述第一运算放大器的输出端通过所述第七电阻与所述隔离放大器相连。

6.如权利要求5所述的温度采集电路，其特征在于：所述隔离放大器包括第一输入端、第一输出端及第二输出端；所述第一输入端与所述第七电阻远离所述第一运算放大器的一端相连，所述第一输出端及所述第二输出端与所述第二信号转换单元相连。

7.如权利要求6所述的温度采集电路，其特征在于：所述第二信号转换单元包括第二运算放大器及第八电阻；所述第八电阻的一端接所述隔离放大器的第二输出端，所述第八电阻的另一端接所述第二运算放大器的反相输入端。

8.如权利要求7所述的温度采集电路，其特征在于：所述第二信号转换单元还包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第二电容、第三电容及第四电容；所述第九电阻的一端接所述隔离放大器的第一输出端，所述第九电阻及所述第二电容的另一端接所述第二运算放大器的正相输入端；所述第十电阻及所述第二电容的一端接地，所述第十电阻及所述第二电容的另一端接所述第二运算放大器的正相输入端；所述第十一电阻及所述第三电容的一端接所述第二运算放大器的反相输入端，所述第十一电阻及所述第三电容的另一端接所述第二运算放大器的输出端，所述第十二电阻、第四电容及所述第十三电阻的一端接所述第二运算放大器的输出端，所述第十二电阻、所述第四电容及所述第十三电阻的另一端接地。