CN208140775U - 一种电压采集电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电压采集电路。该电路包括：单体电压采集模块、至少一个导电铜排和至少两个电池模组，每个电池模组中包括至少两个电池单体；每两个电池模组之间设置有一个导电铜排；单体电压采集模块为每个电池单体以及每个导电铜排分别设置有采集通道。本实用新型可以将导电铜排与电池单体之间隔离开，提高电池单体电压的采集精度。

Description

一种电压采集电路

技术领域

本实用新型涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种电压采集电路。

背景技术

随着汽车技术的快速发展，电动车的研发受到越来越广泛的重视。而电池管理系统是电动车的核心零部件之一，对电池管理系统的技术要求越来越高。

电池管理系统中对于电池单体信息的采集为电池管理系统的核心功能，现有的电动车电池管理系统中均存在电池单体电压采集模块，用来检测电池包内每一节电池单体的状态。若干个电池单体组合起来形成电池模组，多个电池模组构成电动车的电池包，受限于电池包整体体积，电池模组与电池模组之间常采用导电铜排进行连接。为了更有效的利用单体电压采集芯片的采集通道，常需要跨模组进行采集。现有技术一般是将导电铜排与被采模组中的电池单体共同视为一体进行单体电压采集。图1为现有技术中单体电压采集系统的电路结构示意图，该电路包括导电铜排110、电池模组120和单体电压采集模块130，每一个Cell代表一个电压采集通道，如图1所示，Cell1将电池模组120中的一个电池单体与导电铜排110视为一体进行采集。

由于电池包在实际工作过程中的电流很不稳定，会出现一些脉冲电流，对电池单体进行的电压采集会由于导电铜排110上的压降的波动，导致采集结果很不稳定，对于电池单体的采集精度影响较大。现有的电池单体电压采集方式不能满足人们对于采集精度的要求。

实用新型内容

本实用新型提供一种电压采集电路，可以将导电铜排与单体之间隔离开，提高单体电压的采集精度。

本实用新型提供了一种电压采集电路，包括：单体电压采集模块、至少一个导电铜排和至少两个电池模组，每个电池模组中包括至少两个电池单体；

每两个所述电池模组之间设置有一个所述导电铜排；

所述单体电压采集模块为每个所述电池单体以及每个所述导电铜排分别设置有采集通道。

进一步的，所述电压采集电路还包括负压保护模块：所述负压保护模块的第一端与所述导电铜排的第一端和所述单体电压采集模块的所述导电铜排对应的采集通道的负端连接，所述负压保护模块的第二端与所述导电铜排的第二端和所述单体电压采集模块的所述导电铜排对应的采集通道的正端连接。

进一步的，所述负压保护模块包括：并联连接的第一二极管和第二二极管，

所述第一二极管和所述第二二极管的阳极均与所述导电铜排对应的采集通道的负端连接，连接点作为所述负压保护模块的第一端；

所述第一二极管和所述第二二极管的阴极均与所述导电铜排对应的采集通道的正端连接，连接点作为所述负压保护模块的第二端。

进一步的，所述第一二极管为肖特基二极管，所述第二二极管为钳位二极管或稳压二极管。

进一步的，所述导电铜排的第一端通过限流电阻与所述负压保护模块的第一端和所述导电铜排对应的采集通道的负端连接，所述导电铜排的第二端通过另一限流电阻与所述负压保护模块的第二端和所述导电铜排对应的采集通道的正端连接。

本实用新型提供的电压采集电路，通过单体电压采集模块为每个电池单体以及每个导电铜排分别设置有采集通道，可以将导电铜排与单体之间隔离开，提高单体电压的采集精度。

附图说明

图1为现有技术中单体电压采集系统的电路结构示意图。

图2为本实用新型实施例一中的电压采集电路的结构示意图。

图3为本实用新型实施例二中的电压采集电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图2为本实用新型实施例一中的电压采集电路的结构示意图。如图2所示，该电压采集电路包括单体电压采集模块230、至少一个导电铜排210和至少两个电池模组220，每个电池模组220中包括至少两个电池单体。

每两个电池模组220之间设置有一个导电铜排210，电池模组220用于为其他的器件或电路供电。本实施例中以两个电池模组220，各个电池模组220中包括两个电池单体为示例进行说明。在实际应用中，电池模组220可以包括两个以上的电池单体，电池模组220的个数可以为两个以上。

单体电压采集模块230可以为每个电池单体分别设置有采集通道。如图2所示，各电池模组220中的电池单体分别与单体电压采集模块230中的采集通道Cell0、Cell1、Cell3和Cell4一一对应连接。其中，两个采集通道可以共用一个采集端，例如Cell0的负端与Cell1的正端共用一个采集端。

单体电压采集模块230用于通过采集通道Cell0、Cell1、Cell3和Cell4分别检测各电池模组220中的电池单体的电压，判断电池单体的状态。单体电压采集模块230可以为多个，其数量需满足能够对所有电池单体进行电压采集。单体电压采集模块230中的采集通道的数量是有范围的，当需要采集的电池单体的数量超过一个单体电压采集模块230的采集通道数量时，可以设置其他的单体电压采集模块230。

单体电压采集模块230可以为每个导电铜排210分别设置有采集通道。这里需要说明的是，导电铜排210虽然对应有采集通道，单体电压采集模块230并不对导电铜排210进行电压采集，仅通过这种形式将导电铜排210与电池单体进行隔离。如图2所示，导电铜排210的第一端与导电铜排210对应的采集通道Cell2的负端连接，导电铜排210的第二端与导电铜排210对应的采集通道Cell2的正端连接。

进一步的，电压采集电路还包括负压保护模块240，负压保护模块240的第一端与导电铜排210的第一端和单体电压采集模块230的导电铜排210对应的采集通道Cell2的负端连接，负压保护模块240的第二端与导电铜排210的第二端和单体电压采集模块230的导电铜排210对应的采集通道Cell2的正端连接，用于保护采集通道Cell2，从而保护单体电压采集模块230。

结合图2所示的电路，对本实施例提供的负压保护模块240的工作过程进行说明。电压采集电路正常工作时，各电池模组220中的每个电池单体的放电电流的方向为从正端流向负端，通过导电铜排210的电路方向为第一端流到第二端，由于采集通道Cell2的电流方向为正端流向负端，即上端流向下端，则导电铜排210上的电压相对于采集通道Cell2的电压为负电压。如果流过导电铜排210的电流很大时，超过采集通道Cell2所能承受的负电压范围时，该采集通道Cell2可能会出现烧毁的情况，进而影响整个单体电压采集模块230的正常工作。在采集通道Cell2的入口处增加负压保护模块240，当导电铜排210上的负电压大于预设的负电压阈值时，将导电铜排210产生的大的负电压泻放，从而保护采集通道Cell2。负电压阈值可以根据采集通道Cell2的负电压范围进行设置，可以设置为小于负电压范围的最大值。

电压采集电路在充电模式时，各电池模组220中的每个电池单体的放电电流的方向为从负端流向正端，通过导电铜排210的电路方向为第二端流到第一端，由于采集通道Cell2的电流方向为正端流向负端，即上端流向下端，则导电铜排210上的电压相对于采集通道Cell2的电压为正电压。如果流过导电铜排210的电流很大时，超过采集通道Cell2所能承受的正向电压范围时，该采集通道Cell2可能会出现烧毁的情况。在采集通道Cell2的入口处增加负压保护模块240，在导电铜排210上的正电压大于预设的正电压阈值时，将电压控制在采集通道Cell2可以承受的正电压范围之内，从而保护采集通道Cell2。正电压阈值可以根据采集通道Cell2的正电压范围进行设置，可以设置为小于正电压范围的最大值。

本实用新型实施例提供的电压采集电路，单体电压采集模块为每个电池单体以及每个导电铜排分别设置有采集通道，在导电铜排对应的采集通道的入口处增加负压保护模块，可以将导电铜排与单体之间隔离开，保护电压采集电路，并提高单体电压的采集精度。

实施例二

图3为本实用新型实施例二中的电压采集电路的结构示意图。本实施例在上述实施例的基础上，示出了负压保护模块的具体电路图。

如图3所示，该电压采集电路包括：导电铜排210、第一电池模组221、第二电池模组222、单体电压采集模块230和负压保护模块240。

该电压采集电路还包括：第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第三限流电阻R3、第四限流电阻R4、第五限流电阻R5、第六限流电阻R6、第三稳压二极管D3、第四稳压二极管D4、第五稳压二极管D5和第六稳压二极管D6。

其中，导电铜排210的第二端与第一电池模组221连接，导电铜排210的第一端与第二电池模组222连接；第一电池模组221包括第一电池单体E1和第二电池单体E2，第二电池模组222包括第三电池单体E3和第四电池单体E4。导电铜排210的第一端通过第四限流电阻R4与负压保护模块240的第一端和导电铜排210对应的第三采集通道Cell2的负端连接，导电铜排210的第二端通过第三限流电阻R3与负压保护模块240的第二端和导电铜排210对应的第三采集通道Cell2的正端连接。

其中，第一电池单体E1的正极与第一限流电阻R1的一端连接，第一电池单体E1的负极与第二限流电阻R2的一端连接，第一限流电阻R1的另一端与单体电压采集模块230的第一采集通道Cell0的正端和第三稳压二极管D3的阴极连接，第二限流电阻R2的另一端与单体电压采集模块230的第一采集通道Cell0的负端和第三稳压二极管D3的阳极连接。第三稳压二极管D3用于控制第一采集通道Cell0两端的电压在可承受范围内，第一限流电阻R1与第二限流电阻R2用于控制电流，保护第三稳压二极管D3。

第二电池单体E2的正极与第二限流电阻R2的一端连接，第二电池单体E2的负极与第三限流电阻R3的一端连接，第二限流电阻R2的另一端与单体电压采集模块230的第二采集通道Cell1的正端和第四稳压二极管D4的阴极连接，第三限流电阻R3的另一端与单体电压采集模块230的第二采集通道Cell1的负端和第四稳压二极管D4的阳极连接。第四稳压二极管D4用于控制第二采集通道Cell1两端的电压在可承受范围内，第二限流电阻R2与第三限流电阻R3用于控制电流，保护第四稳压二极管D4。

其中，第一采集通道Cell0和第二采集通道Cell1可以共用一个采集端，即第一采集通道Cell0的负端与第二采集通道Cell1的正端为一个采集端。

第三电池单体E3的正极与第四限流电阻R4的一端连接，第三电池单体E3的负极与第五限流电阻R5的一端连接，第四限流电阻R4的另一端与单体电压采集模块230的第四采集通道Cell3的正端和第五稳压二极管D5的阴极连接，第五限流电阻R5的另一端与单体电压采集模块230的第四采集通道Cell3的负端和第五稳压二极管D5的阳极连接。第五稳压二极管D5用于控制第四采集通道Cell3两端的电压在可承受范围内，第四限流电阻R4与第五限流电阻R5用于控制电流，保护第五稳压二极管D5。

第四电池单体E4的正极与第五限流电阻R5的一端连接，第四电池单体E4的负极与第六限流电阻R6的一端连接，第五限流电阻R5的另一端与单体电压采集模块230的第五采集通道Cell4的正端和第六稳压二极管D6的阴极连接，第六限流电阻R6的另一端与单体电压采集模块230的第五采集通道Cell4的负端和第六稳压二极管D6的阳极连接。第六稳压二极管D6用于控制第五采集通道Cell4两端的电压在可承受范围内，第五限流电阻R5与第六限流电阻R6用于控制电流，保护第六稳压二极管D6。

其中，第四采集通道Cell3和第五采集通道Cell4可以共用一个采集端，即第四采集通道Cell3的负端与第五采集通道Cell4的正端为一个采集端。

负压保护模块240包括并联连接的第一二极管D1和第二二极管D2，即正向低压二极管D1和稳定电压的二极管D2。第一二极管D1和第二二极管D2的阳极均与导电铜排210对应的第三采集通道Cell2的负端连接，连接点作为负压保护模块240的第一端；阴极均与导电铜排210对应的第三采集通道Cell2的正端连接，连接点作为负压保护模块240的第二端。即正向低压二极管D1和稳定电压的二极管D2的阳极均与单体电压采集模块230的第三采集通道Cell2的负端和第四限流电阻R4的一端连接，阴极均与第三采集通道Cell2的正端和第三限流电阻R3的一端连接，第三限流电阻R3的另一端连接导电铜排210的第二端，第四限流电阻R4的另一端与导电铜排210的第一端连接。其中正向低压二极管D1可以为正向导通电压比较低的二极管，例如肖特基二极管，稳定电压的二极管D2可以为钳位二极管或稳压二极管。第三限流电阻R3与第四限流电阻R4用于控制电流，保护正向低压二极管D1和稳定电压的二极管D2。

其中，第二采集通道Cell1和第三采集通道Cell2可以共用一个采集端，即第二采集通道Cell1的负端与第三采集通道Cell2的正端为一个采集端；第三采集通道Cell2和第四采集通道Cell3可以共用一个采集端，即第三采集通道Cell2的负端与第四采集通道Cell3的正端为一个采集端。

结合图3所示的电路，对本实施例提供的负压保护模块240的工作过程进行说明。电压采集电路正常工作时，第一电池模组221和第二电池模组222中的每个电池单体的放电电流的方向为从正端流向负端，通过导电铜排210的电路方向为第一端流到第二端，由于第三采集通道Cell2的电流方向为正端流向负端，即上端流向下端，则导电铜排210上的电压相对于第三采集通道Cell2的电压为负电压。如果流过导电铜排210的电流很大时，超过第三采集通道Cell2所能承受的负电压范围时，该第三采集通道Cell2可能会出现烧毁的情况，进而影响整个单体电压采集模块230的正常工作。在第三采集通道Cell2的入口处增加负压保护模块240，在导电铜排210上的负电压大于预设的负电压阈值时，由于负压保护模块240中的正向低压二极管D1，例如肖特基二极管，的正向导通电压在全温度范围内比第三采集通道Cell2所能承受的电压小，正向低压二极管D1正向导通时将稳定电压的二极管D2和第三采集通道Cell2短路，导电铜排210上产生的大的负电压从正向低压二极管D1处泻放，从而保护第三采集通道Cell2。负电压阈值可以根据第三采集通道Cell2的负电压范围进行设置，可以设置为小于负电压范围的最大值。

电压采集电路在充电模式时，第一电池模组221和第二电池模组222中的每个电池单体的放电电流的方向为从负端流向正端，通过导电铜排210的电路方向为第二端流到第一端，由于第三采集通道Cell2的电流方向为正端流向负端，即上端流向下端，则导电铜排210上的电压相对于第三采集通道Cell2的电压为正电压。如果流过导电铜排210的电流很大时，超过第三采集通道Cell2所能承受的正向电压范围时，该第三采集通道Cell2可能会出现烧毁的情况。在第三采集通道Cell2的入口处增加负压保护模块240，在导电铜排210上的正电压大于预设的正电压阈值时，负压保护模块240中的稳定电压的二极管D2，例如钳位二极管，可以将电压控制在第三采集通道Cell2可以承受的正电压范围之内，从而保护第三采集通道Cell2。正电压阈值可以根据第三采集通道Cell2的正电压范围进行设置，可以设置为小于正电压范围的最大值。

本实用新型实施例提供的电压采集电路，单体电压采集模块为每个电池单体以及每个导电铜排分别设置有采集通道，在导电铜排对应的采集通道的入口处增加正向低压二极管和稳定电压的二极管，可以将导电铜排与单体之间隔离开，保护单体电压采集模块，并提高单体电压的采集精度。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (5)

1.一种电压采集电路，其特征在于，包括：单体电压采集模块、至少一个导电铜排和至少两个电池模组，每个电池模组中包括至少两个电池单体；

每两个所述电池模组之间设置有一个所述导电铜排；

所述单体电压采集模块为每个所述电池单体以及每个所述导电铜排分别设置有采集通道。

2.根据权利要求1所述的电压采集电路，其特征在于，还包括负压保护模块：

所述负压保护模块的第一端与所述导电铜排的第一端和所述单体电压采集模块的所述导电铜排对应的采集通道的负端连接，所述负压保护模块的第二端与所述导电铜排的第二端和所述单体电压采集模块的所述导电铜排对应的采集通道的正端连接。

3.根据权利要求2所述的电压采集电路，其特征在于，所述负压保护模块包括：并联连接的第一二极管和第二二极管，

所述第一二极管和所述第二二极管的阳极均与所述导电铜排对应的采集通道的负端连接，连接点作为所述负压保护模块的第一端；

所述第一二极管和所述第二二极管的阴极均与所述导电铜排对应的采集通道的正端连接，连接点作为所述负压保护模块的第二端。

4.根据权利要求3所述的电压采集电路，其特征在于，所述第一二极管为肖特基二极管，所述第二二极管为钳位二极管或稳压二极管。

5.根据权利要求2所述的电压采集电路，其特征在于，所述导电铜排的第一端通过限流电阻与所述负压保护模块的第一端和所述导电铜排对应的采集通道的负端连接，所述导电铜排的第二端通过另一限流电阻与所述负压保护模块的第二端和所述导电铜排对应的采集通道的正端连接。