CN208432707U - 一种电池电压采集电路和汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池电压采集电路和汽车。电池电压采集电路包括采集单元、触发单元和控制器。采集单元包括用于与蓄电池连接的输入端，与控制器的电压采集端口连接的输出端，以及控制输入端和输出端导通的控制端；触发单元包括与控制器的驱动端口连接的输入端，与采集单元的控制端连接的输出端。当控制器的驱动端口输出驱动信号时，触发单元触发采集单元的输入端与输出端导通，以使控制器的电压采集端口采集蓄电池的电压。通过本实用新型的技术方案，控制器的驱动端口不输出驱动信号时，电池电压采集电路不工作，采集单元的输入端和输出端不导通，采集单元不消耗蓄电池的电能，电路进入低功耗状态，避免造成蓄电池馈电，影响用户体验。

Description

一种电池电压采集电路和汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车电子技术应用领域，尤其涉及一种电池电压采集电路和汽车。

背景技术

随着汽车电子技术的发展，汽车上的电子装置越来越多。采集蓄电池电压的控制器因为需不定时的采集蓄电池的实时电压，因此需要长期连接在蓄电池上。另外，汽车上还有其他的一些控制器由于特殊需求也需要长期连接在蓄电池上。在整车不使用的情况下，这些控制器不可避免的要消耗蓄电池电量，容易造成蓄电池馈电。控制器内大多带有开关装置，在整车不使用时可以切断大部分电路的供电。虽然采用该设置可以降低控制器对蓄电池的消耗，但是开关装置在工作的时候具有不固定的电压降，会导致控制器对蓄电池电压采集不准确的问题，使得用户无法及时了解蓄电池的电能状况。具体地，由于蓄电池电压的采集结果不准确，用户没有及时对蓄电池进行充电。在停车时，控制器继续消耗蓄电池电能，导致蓄电池出现馈电的状况。当汽车再次启动时，由于蓄电池馈电，可能会造成汽车无法启动，影响用户的出行计划。因此，如何准确采集蓄电池电压以及降低控制器对蓄电池电能的消耗成为亟待解决的问题。

实用新型内容

为了解决上述背景技术提出的由于汽车在停车或不工作状态下，控制器仍继续消耗蓄电池电压，导致蓄电池馈电和控制器无法准确采集蓄电池电压的问题，本实用新型提供了一种电池电压采集电路和汽车。

根据本实用新型的一个方面，提供一种电压采集电路，电压采集电路包括采集单元、触发单元和控制器；采集单元包括用于与蓄电池连接的输入端，与控制器的电压采集端口连接的输出端，以及控制输入端和输出端导通的控制端；触发单元包括与控制器的驱动端口连接的输入端，与采集单元的控制端连接的输出端；控制器的驱动端口输出驱动信号时，触发单元触发采集单元的输入端与输出端导通，以使控制器的电压采集端口采集蓄电池的电压。

优选地，采集单元包括MOS管，MOS管包括作为采集单元的输入端的源极，和作为采集单元的输出端的漏极，以及作为采集单元的控制端的栅极；MOS管的源极与蓄电池连接，MOS管的栅极与触发单元的输出端连接，MOS管的漏极与控制器的电压采集端口连接。

优选地，采集单元还包括第一保护模块，第一保护模块与MOS管的漏极串联，用于对蓄电池的电压进行分压处理，降低控制器的电压采集端口的电压。

优选地，第一保护模块包括第二电阻和第三电阻；第二电阻的第一端与MOS管的漏极连接，第二电阻的第二端与控制器的电压采集端口连接；第三电阻的第一端与第二电阻的第二端连接，第三电阻的第二端接地。

优选地，触发单元包括开关管和第一电阻；开关管包括作为触发单元的输入端的第一端，和作为触发单元的输出端的第二端；开关管的第一端与控制器的驱动端口连接，开关管的第二端与采集单元的控制端连接；第一电阻的第一端与开关管的第二端连接，第一电阻的第二端与采集单元的控制端连接。

优选地，开关管包括三极管，三极管的基极与控制器的驱动端口连接，三极管的集电极与采集单元的控制端连接，三极管的发射极接地。

优选地，触发单元还包括第二保护模块；第二保护模块串联在控制器的驱动端口和三极管的基极之间，用于降低三极管基极的电压。

优选地，第二保护模块包括第四电阻和第五电阻；第五电阻的第一端与控制器的驱动端口连接，第五电阻的第二端与三极管的基极连接；第四电阻的第一端与三极管的基极连接，第四电阻的第二端接地。

优选地，控制器为单片机，单片机包括作为控制器的驱动端口的IO端口，以及作为控制器的电压采集端口的AD端口；IO端口与触发单元的输入端连接，AD端口与采集单元的输出端连接。

根据本实用新型的再一方面，提供一种汽车，该汽车包括蓄电池和上述任一项的电池电压采集电路，采集单元的输入端蓄电池连接，控制器的电压采集端口通过采集单元采集蓄电池的电压。

根据本实用新型的电池电压采集电路和汽车，电池电路包括采集单元、触发单元和控制器。采集单元包括用于与蓄电池连接的输入端，与控制器的电压采集端口连接的输出端，以及控制输入端和输出端导通的控制端；触发单元包括与控制器的驱动端口连接的输入端，与采集单元的控制端连接的输出端；控制器的驱动端口输出驱动信号时，触发单元触发采集单元的输入端与输出端导通，以使控制器的电压采集端口采集蓄电池的电压。本实用新型的技术方案，通过触发单元触发采集单元的输入端和输出端导通，使控制器可以利用与蓄电池连接直接的采集单元，准确获取蓄电池的电压。在控制器的驱动端口无输出时，触发单元无法触发采集单元工作，因此采集单元的输入端和输出端断开连接，从而电池电压采集电路无法构成回路。此时，采集单元和触发单元对蓄电池的电能无消耗，降低整个电池电压采集电路对蓄电池的消耗，避免造成蓄电池馈电，影响下次启动。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例提供的电池电压采集电路的原理框图；

图2为本实用新型另一个实施例提供的电池电压采集电路的原理框图；

图3为本实用新型一个实施例提供的电池电压采集电路的具体电路图。

具体实施方式

为了解决背景技术中提出的技术问题，本申请的发明人想到通过设计一个低功耗的电池电压采集电路用于采集蓄电池的电压，在电池电压采集电路工作时，准确采集蓄电池的实时电压；不工作时，降低对蓄电池的电能消耗，避免造成蓄电池馈电。为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

图1为本实用新型一个实施例中电池电压采集电路的原理框图。如图1所示，本实用新型的电池电压采集电路包括采集单元30、触发单元20和控制器10。采集单元30包括用于与蓄电池40连接的输入端，与控制器10的电压采集端口连接的输出端，以及控制输入端和输出端导通的控制端。触发单元20包括与控制器10的驱动端口连接的输入端，与采集单元30的控制端连接的输出端。控制器10的驱动端口输出驱动信号时，触发单元20触发采集单元30的输入端与输出端导通，以使控制器10的电压采集端口采集蓄电池40的电压。

具体地，控制器10的驱动端口输出驱动信号，触发单元20的输入端获取该驱动信号，并通过触发单元20的输出端将该驱动信号发送至采集单元30的控制端，从而触发采集单元30的输入端与输出端导通。由于采集单元30的输入端与蓄电池40连接，采集单元30的输出端获取蓄电池40的电压，从而使控制器10的电压采集端口准备采集蓄电池40的实时电压。

通过本实施例，控制器10只需通过驱动端口输出驱动信号，即可通过采集单元30准确获取蓄电池40的电压，从而获知蓄电池40的当前电压。当控制器10不需要获取蓄电池40的电压时，驱动端口无输出，触发单元20断开，采集单元30的输入端和输出端不导通，从而断开整个电池电压采集电路，不消耗蓄电池40的电能。此时，整个电池电压采集电路对蓄电池40的电量消耗很微弱，电路进入低功耗状态，避免造成蓄电池40馈电。例如，在汽车上采用该电池电压采集电路，汽车使用过程电池电压采集电路准确采集蓄电池40的实时电压，以便用户及时了解；在用户停车时，电池电压采集电路停止工作，整个电路进入低功耗状态可以降低对蓄电池的电能消耗，避免由于蓄电池馈电造成汽车无法启动，提高用户体验。

在本实用新型实施例的具体电路图中，如图3所示，优选地，采集单元30包括MOS管Q1。MOS管Q1包括作为采集单元30的输入端的源极S，和作为采集单元30的输出端的漏极D，以及作为采集单元30的控制端的栅极G。MOS管Q1的源极S与蓄电池40连接，MOS管Q1的栅极G与触发单元20的输出端连接，MOS管Q1的漏极D与控制器10的电压采集端口连接。通过控制输入MOS管Q1栅极G的电压，即可实现MOS管Q1漏极D和源极S的导通，从而使控制器10的电压采集端口获取蓄电池40的输出电压。采用MOS管Q1，可以将控制器10输出的驱动信号和蓄电池40的输出电压进行隔绝，避免两者产生相互影响。MOS管Q1优选PMOS管，由于MOS管Q1的源极S与蓄电池40连接，源极的电位为高电平状态，因此选用PMOS管，在栅极输入低电平即可实现PMOS管的导通，降低控制器10的能耗。MOS管作为一个模拟开关，本身具有压降很小的特点，即导通时源极S和漏极D的电位差很微弱，因此控制器10的电压采集端口可以采集到真实的蓄电池40电压。

在本实用新型的实施例中，如图2所示，采集单元30还包括与MOS管Q1的漏极串联的第一保护模块31，用于对蓄电池40的电压进行分压处理，降低控制器10的电压采集端口的电压，避免蓄电池40电压过大烧毁控制器10。控制器10的电压采集端口与MOS管Q1的漏极直接连接，当MOS管Q1导通时，相当于电压采集端口蓄电池40直接连接。若蓄电池40的电压过高，而由于控制器10的工作电压较低，电压采集端口直接获取蓄电池40的电压可能会损坏控制器10，造成电池电压采集电路无法工作。因此设置第一保护模块31，将蓄电池40的电压进行分压处理，降低电压采集端口的电压，使控制器10在额定工作电压内工作，避免损坏控制器10，保证电池电压采集电路能正常工作。

具体地，如图3所示，第一保护模块31包括第二电阻R2和第三电阻R3。第二电阻R2的第一端与MOS管Q1的漏极D连接，第二电阻R2的第二端与控制器10的电压采集端口连接；第三电阻R3的第一端与第二电阻R2的第二端连接，第三电阻R3的第二端接地。当MOS管Q1导通时，相当于在蓄电池40上串联了第二电阻R2和第三电阻R3，电压采集端口获取第二电阻R2上的分压。第二电阻R2和第三电阻R3的阻值，根据蓄电池40的电压和控制器10的额定工作电压确定，也可以根据实际需求，增加或减少第一保护模块31的电阻个数，本实用新型不做具体的限定。在漏极D上串联电阻后，回路中的电流也减小，进一步减小MOS管Q1的压降，保证控制器10在额定工作电压内正常工作，提高电池电压采集电路获取蓄电池40的电压的精度。

在本实用新型的实施例中，如图3所示，触发单元20包括开关管和第一电阻R1。开关管包括作为触发单元20的输入端的第一端，作为触发单元20的输出端的第二端，以及第三端；开关管的第一端与控制器10的驱动端口连接，开关管的第二端与采集单元30的控制端连接，开关管的第三端接地；第一电阻R1的第一端与开关管的第二端连接，第一电阻R1的第二端与MOS管Q1的源极连接。

当控制器10的驱动端口输出驱动信号时，开关管的第一端接收该信号，从而使开关管的第二端和第三端导通，由于第三端接地，第二端输出低电平。由于MOS管Q1为PMOS管，开关管的第二端输出低电平至PMOS管的栅极，从而使MOS管Q1导通。设置第一电阻R1，在触发单元20没有输出时，MOS管Q1的栅极G为高电平，源极S也为高电平，使得MOS管Q1无法导通，只有当控制器10输出驱动信号，触发单元20才触发MOS管Q1导通，从而减少蓄电池40的能耗，避免造成蓄电池40馈电，影响下次启动。

具体地，开关管为三极管Q2，三极管Q2的基极B与控制器10的驱动端口连接，三极管Q2的集电极C与采集单元30的控制端连接，三极管Q2的发射极E接地。通过控制输入至三极管Q2基极B的电平，即可实现三极管Q2的导通和截止。优选地，三极管Q2选用NPN三极管。三极管Q2的集电极C通过第一电阻R1与蓄电池40连接，因此控制器10输出的驱动信号的电压小于蓄电池40的电压，即可实现NPN三极管Q2的导通，降低控制器10的输出难度，提高控制精度。此外，三极管Q2在导通时可以稳定地输出接地的低电平，确保MOS管Q1能够准确的导通，提高触发单元20的控制精度。若将MOS管Q1的栅极G直接与控制器10的驱动端口连接，则需要控制器10输出足够低的低电平至MOS管Q1的栅极，增加控制器10的控制难度。值得注意的是，开关管也可以选取具有开关功能的MOS管，通过改变输入至MOS管栅极的电压，即可使MOS管源极和漏极的导通或截止，实现开关的闭合和断开功能。

在本实用新型的实施例中，如图2所示，触发单元20还包括第二保护模块21。第二保护模块21串联在控制器10的驱动端口和三极管Q2的基极之间，用于降低三极管Q2基极的电压，使三极管Q2基极的电压即小于集电极的电压，又大于发射极的电压，确保三极管Q2能够准确导通。

具体地，如图3所示，第二保护模块21包括第四电阻R4和第五电阻R5。第五电阻R5的第一端与控制器10的驱动端口连接，第五电阻R5的第二端与三极管Q2的基极B连接；第四电阻R4的第一端与三极管Q2的基极B连接，第四电阻R4的第二端接地。通过设置第五电阻R5和第四电阻R4，三极管Q2基极B获取控制器10的驱动端口输出电压在第五电阻R5上的分压，同时降低回路中的电流，保证三极管Q2在额定工作电压和额定工作电流下工作，进一步提高三极管Q2的控制精度。

在本实用新型的实施例中，控制器10为单片机，单片机包括作为控制器10的驱动端口的IO端口，以及作为控制器10的电压采集端口的AD端口；IO端口与触发单元20的输入端连接，AD端口与采集单元30的输出端连接。IO端口为单片机的输入/输出端口，采用IO端口作为驱动端口，可以进行准确的输出，提高输出的准确性。AD端口为单片机的数字信号端口，可以将获取的蓄电池40电压转化为数字信号，便于判断蓄电池40的剩余电量。

本实用新型还提供了一种汽车，该汽车包括蓄电池40和上述实施例中任一项的电池电压采集电路。电池电压采集电路的采集单元30的输入端与蓄电池连接，控制器10的电压采集端口通过采集单元30采集蓄电池的电压，从而获取蓄电池40的电压，在电池电压采集电路不工作时，采集单元30和触发单元20处于开路状态，从而不消耗蓄电池的电能。整个电池电压采集电路对蓄电池40的消耗较为微弱，电路进入低功耗状态，避免蓄电池40馈电造成控制器工作不稳定，影响用户再次启动汽车，提高用户体验。本实施例中的汽车可以是新能源汽车，也可以是燃油汽车，本实施例中的蓄电池是指汽车上用于控制器供电的蓄电池。

综上所述，本实用新型的技术方案，通过设置依次串联连接的触发单元、与蓄电池连接的采集单元以及控制器，在控制器输出驱动信号时，触发单元触发采集单元的输入端与输出端导通，以使控制器的电压采集端口采集蓄电池的电压。通过本实用新型的技术方案，控制器的电压采集端口直接与采集单元的输出端连接，直接获取蓄电池的电压，保证蓄电池电压的采集准确性，同时避免由于控制器内的开关装置的不固定压降对蓄电池电压的采集产生影响，提高电压的获取精度。当控制器不需要获取蓄电池的电压时，驱动端口无输出，触发单元断开，采集单元的输入端和输出端不导通，从而不消耗蓄电池的电能。此时，整个电池电压采集电路对蓄电池的电量消耗很微弱，电路进入低功耗状态，避免造成蓄电池馈电，影响汽车的下次启动，提高用户体验。

另外，设置第一保护模块可以降低控制器的电压采集端口的电压，保证控制器在额定工作电压下工作，避免损坏控制器。采用单片机作为控制器，可以准确输出驱动信号，提高控制的精度，且单片机的AD端口作为电压采集端口，可以将采集到的蓄电池电压转换为数字信号，便于单片机判断蓄电池的当前电压，提高电池电压采集电路的准确性。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电池电压采集电路，其特征在于，

所述电池电压采集电路包括采集单元、触发单元和控制器；

所述采集单元包括用于与蓄电池连接的输入端，与所述控制器的电压采集端口连接的输出端，以及控制所述输入端和输出端导通的控制端；

所述触发单元包括与所述控制器的驱动端口连接的输入端，与所述采集单元的控制端连接的输出端；

所述控制器的驱动端口输出驱动信号时，所述触发单元触发所述采集单元的输入端与输出端导通，以使所述控制器的电压采集端口采集所述蓄电池的电压。

2.根据权利要求1所述的电池电压采集电路，其特征在于，

所述采集单元包括MOS管，所述MOS管包括作为所述采集单元的输入端的源极，和作为所述采集单元的输出端的漏极，以及作为所述采集单元的控制端的栅极；

所述MOS管的源极与所述蓄电池连接，所述MOS管的栅极与所述触发单元的输出端连接，所述MOS管的漏极与所述控制器的电压采集端口连接。

3.根据权利要求2所述的电池电压采集电路，其特征在于，

所述采集单元还包括第一保护模块，所述第一保护模块与所述MOS管的漏极串联，用于对所述蓄电池的电压进行分压处理，降低所述控制器的电压采集端口的电压。

4.根据权利要求3所述的电池电压采集电路，其特征在于，

所述第一保护模块包括第二电阻和第三电阻；

所述第二电阻的第一端与所述MOS管的漏极连接，所述第二电阻的第二端与所述控制器的电压采集端口连接；

第三电阻的第一端与所述第二电阻的第二端连接，所述第三电阻的第二端接地。

5.根据权利要求2所述的电池电压采集电路，其特征在于，

所述触发单元包括开关管和第一电阻；

所述开关管包括作为所述触发单元的输入端的第一端，作为所述触发单元的输出端的第二端，以及第三端；

所述开关管的第一端与所述控制器的驱动端口连接，所述开关管的第二端与所述采集单元的控制端连接，所述开关管的第三端接地；

所述第一电阻的第一端与所述开关管的第二端连接，所述第一电阻的第二端与所述采集单元的控制端连接。

6.根据权利要求5所述的电池电压采集电路，其特征在于，

所述开关管为三极管，所述三极管的基极与所述控制器的驱动端口连接，所述三极管的集电极与所述采集单元的控制端连接，所述三极管的发射极接地。

7.根据权利要求6所述的电池电压采集电路，其特征在于，

所述触发单元还包括第二保护模块；

所述第二保护模块串联在所述控制器的驱动端口和所述三极管的基极之间，用于降低所述三极管基极的电压。

8.根据权利要求7所述的电池电压采集电路，其特征在于，

所述第二保护模块包括第四电阻和第五电阻；

所述第五电阻的第一端与所述控制器的驱动端口连接，所述第五电阻的第二端与所述三极管的基极连接；

所述第四电阻的第一端与所述三极管的基极连接，所述第四电阻的第二端接地。

9.根据权利要求1至8任一项所述的电池电压采集电路，其特征在于，

所述控制器为单片机，所述单片机包括作为所述控制器的驱动端口的IO端口，以及作为所述控制器的电压采集端口的AD端口；

所述IO端口与所述触发单元的输入端连接，所述AD端口与所述采集单元的输出端连接。

10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括蓄电池和权利要求1至9任一项所述的电池电压采集电路，所述采集单元的输入端与所述蓄电池连接，所述控制器的电压采集端口通过所述采集单元采集所述蓄电池的电压。