CN208569004U - 一种动力电池电压隔离检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动力电池电压隔离检测电路,包括:电压采样电路、电压‑频率转换电路以及频率输出电路；动力电池电压经电压采样电路的输入端输入，所述电压采样电路的输出端与电压‑频率转换电路的输入端连接，所述电压‑频率转换电路的输出端与频率输出电路的输入端连接。采用本实用新型，提高了信号传输的有效性，从而提高电压检测的精度。

Description

一种动力电池电压隔离检测电路

技术领域

本实用新型涉及一种动力电池技术领域,特别涉及一种动力电池电压隔离检测电路。

背景技术

随着低速电动车行业的发展,国家已经在逐步出台相关标准及技术条件,来进一步规范行业要求.低速电动车一般可以达到双80,即最高车速达到80km/h,续航达到80公里以上.对于这种类型的车辆,受限于成本和性能要求,目前采用的技术方案以低于144V铅酸电池平台为主。

电动汽车的动力电池的SOC(电池剩余电量)估计,对于车辆驾驶者是必须的,在SOC小于一定值时,给予驾驶员充电提醒才能保证车辆正常行驶.对于铅酸电池的SOC估计,目前主要是测量电池包的开路电压、并结合电流传感器采样电流来进行案时积分来计算。动力电池的电压测量，是估计SOC的不可或缺部分，采样精度也关系到SOC的计算精度。

目前，动力电池电压检测电路通常是首先进行电压模拟信号的采集，然后将电压模拟信号直接发送给单片机，有单片机转换为数字信号，然后经过CAN总线或网络传输供后期应用。其中在信号采集后没有将模拟信号转换成数字信号，而是直接将模拟信号传送给单片机，该模拟信号的传输很容易受到干扰，从而影响了后期信号接收的精度，最终影响了电池剩余电量的检测结果，影响了电动汽车的性能。

实用新型内容

本实用新型的目的提供一种动力电池电压隔离检测电路，将采集的模拟信号转换为数字信号传输给单片机，提高了信号传输的精度。

为解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种动力电池电压隔离检测电路，该电路包括：电压采样电路、电压-频率转换电路以及频率输出电路；动力电池电压经电压采样电路的输入端输入，所述电压采样电路的输出端与电压-频率转换电路的输入端连接，所述电压-频率转换电路的输出端与频率输出电路的输入端连接;

所述电压-频率转换电路包括第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及控制芯片和增益调整电阻；所述第一电阻与第一电容并联，所述第一电容两端与控制芯片的不同引脚连接；所述第二电容的一端与第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与输入电源的正极连接，所述第二电容的另一端与连接信号输入端；所述增益调整电阻的一端与控制芯片连接，所述增益调整电阻的另一端与第一电容的一端连接。

本技术方案通过电压-频率转换电路的第一电容、第二电容、第一电阻和第二电阻，以及控制芯片相互作用，形成自激震荡，从而将输入的电压模拟信号转换为频率信号，从而实现了模拟信号到数字信号的转换，避免了信号在传输过程中受到干扰。

作为优选，电压-频率转换电路还包括阻抗匹配电阻，所述第一电容的一端经过所述阻抗匹配电阻与控制芯片的引脚连接。

作为优选，所述电压-频率转换电路还包括第三电容和第三电阻，所述第三电容的一端与第二电容连接，所述第三电容的另一端与第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端为信号的输入端。通过第三电容和第三电阻形成滤波电路，滤除了干扰波，避免了对信号的干扰。

作为优选，所述电压采样电路包括：第一差分采样单元、第二差分采样单元以及一阶滤波电路、运算放大器；所述第一差分采样单元与运算放大器的反向输入端连接，所述第二差分采样单元与运算放大器的正向输入端连接，所述运算放大器的输出端与一节滤波电路连接。本技术方案的采样电路不仅实现了采样，而且还通过一级滤波电路进行滤波，从而得到了纯净的信号。

作为优选，所述控制芯片包括：输入比较器、R-S触发器，定时比较器、复位晶体管、输出驱动模块；所述输入比较器的输出端和定时比较器的输出端分别与R-S触发器的输入端连接，所述复位晶体管的基极与R-S触发器连接，所述复位晶体管的集电极与定时比较器的输入端连接，所述复位晶体管的射极接地；所述R-S触发器的输出端与输出驱动模块连接。

作为优选，所述频率输出电路包括耦合器，所述耦合器包括发光二极管和光敏三极管，所述发光二极管和光敏三极管耦合。

作为优选，所述频率输出电路还包括第一二极管和限流电阻：所述第一二极管的负极与发光二极管正极连接，所述第一二极管的正极与发光二极管的负极连接，所述光耦器光敏三极管的集电极与限流电阻的一端连接，所述限流电阻的另一端与输入电源连接，所述光敏三极管的射极接地。

本实用新型的动力电池电压隔离检测电路通过设置电压-频率转换电路将采集的电压模拟信号转换为频率信号，从而将模拟信号转换为数字信号，提高了信号传输的有效性，从而提高电压检测的精度。

附图说明

图1是本实用新型一种动力电池电压隔离检测电路的一种实施例的示意图；

图2是本实用新型一种动力电池电压隔离检测电路的电压采用电路示意图；

图3是本实用新型一种动力电池电压隔离检测电路的电压-频率转换电路的示意图；

图4是本实用新型一种动力电池电压隔离检测电路的电压-频率转换电路的控制芯片的示意图；

图5是本实用新型一种动力电池电压隔离检测电路的频率输出电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图进行说明。

参考图1，该图是本实用新型一种动力电池电压隔离检测电路的一种实施例的示意图，该电压隔离检测电路包括：电压采样电路1、电压-频率转换电路2以及频率输出电路3；动力电池电压经电压采样电路1的输入端输入，电压采样电路1的输出端与电压-频率转换电路2的输入端连接，电压-频率转换电路2的输出端与频率输出电路3的输入端连接。

参考图2，该图是本实用新型一种动力电池电压隔离检测电路的电压采样电路示意图，该电压采样电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8以及功率放大器和一阶滤波电路；其中动力电池电压通过端口输入到采样电路中，其中电阻R1、电阻R2、电阻R3与电阻R4构成差分采样电路的一部分，电阻R5、电阻R6、电阻R7与电阻R8构成差分采样电路的另外一部分，通过调整电阻R1\电阻R2\电阻R3与电阻R4、电阻R5\电阻R6\电阻R7与电阻R8比例来确保差分电压保持在运放合理的放大区间，电容R9与电容C2构成一阶滤波电路，在电容C2端输出一个在一定范围内与动力电池电压成线性关系的模拟电压。

如图3-4所示，电压-频率转换电路包括第一电容C3、第二电容C4、第一电阻R11、第二电组R15以及控制芯片IC2和增益调整电阻R3和R4；第一电阻R11与第一电容C3并联，第一电容C3的一端经R12与控制芯片的引脚4连接，增益电阻可以为一个电阻也可以为两个电阻，当为两个电阻时如图3所示，电阻R13和电阻R14，该通过两个电阻，可以提高电路的匹配精度；电阻R13和电阻R14串联后与控制芯片的引脚2连接；第一电容C3的一端与控制芯片的引脚1连接。

第二电容C4的一端与第二电阻R15的一端连接，第二电阻R15的另一端与输入电源的正极连接；第三电容C5和电阻R16形成滤波电路，其中电容C5的一端与控制芯片的引脚6连接，第三电容C5的另一端与电第二电容C4连接，电阻R16连接信号的输入端。

具体实现时，差分电路采集到的电池电压模拟量bat_72v_adc进过一阶滤波输入到控制芯片IC2的6脚，进入控制芯片内部，控制芯片包括输入比较器、R-S触发器、定时比较器、电子开关、基准电路、复位晶体管、输出驱动电路等组成。当IC2引脚6输入一个正电压时，输入比较输出一个高电平，使R-S触发器置位，集电极开漏输出晶体管打开，对外输出如果有上拉，则输出端Fout输出低电平，同时VCC也通过电阻R15对第二电容C4进行充电，当第二电容C4电压上升到一定值时，定时比较器输出高电平将R-S触发器复位，同时复位晶体管打开，将第二电容C4迅速放电，电子开关将控制芯片IC的1脚位第一电容C3对电阻R11放电，当第一电容C3放电到电压等于输入电压时，输入比较器再次输出高电平，置位R-S触发器，如此反复构成自激震荡，从而输入电压模拟量bat_72v_adc被转换成与之成线性关系的频率Fout数字量，该数字量可以不易受外界干扰进行传输，输出端加一快速光耦器件可以实现低成本隔离传输方案。

如图5所示，频率输出电路包括耦合器、第一二极管和限流电阻，耦合器IC1包括发光二极管和光敏三极管，所述发光二极管和光敏三极管耦合；第一二极管D1的负极与耦合器IC1的发光二极管正极连接，第一二极管D1的正极与耦合器IC1的发光二极管的负极连接，光耦器IC1光敏三极管的集电极与限流电阻R2的一端连接，限流电阻R2的另一端与输入电源连接，光敏三极管的射极接地。

本实用新型的频率输出电路采用的耦合器件为非线性器件，避免了线性光耦器件随温度、使用时间的飘逸，提高了长期使用的可靠性。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种动力电池电压隔离检测电路，其特征在于，包括电压采样电路、电压-频率转换电路以及频率输出电路；动力电池电压经电压采样电路的输入端输入，所述电压采样电路的输出端与电压-频率转换电路的输入端连接，所述电压-频率转换电路的输出端与频率输出电路的输入端连接;

所述电压-频率转换电路包括第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及控制芯片和增益调整电阻；所述第一电阻与第一电容并联，所述第一电容的两端与控制芯片的不同引脚连接；所述第二电容的一端与第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与输入电源的正极连接，所述第二电容的另一端连接信号输入端；所述增益调整电阻的一端与控制芯片连接，所述增益调整电容另一端与第一电容的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的动力电池电压隔离检测电路，其特征在于，所述电压-频率转换电路还包括阻抗匹配电阻，所述第一电容的一端经过所述阻抗匹配电阻与控制芯片的引脚连接。

3.根据权利要求1所述的动力电池电压隔离检测电路，其特征在于，所述电压-频率转换电路还包括第三电容和第三电阻，所述第三电容的一端与第二电容连接，所述第三电容的另一端与第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端为信号的输入端。

4.根据权利要求1所述的动力电池电压隔离检测电路，其特征在于，所述电压采样电路包括：第一差分采样单元、第二差分采样单元、一阶滤波电路和运算放大器；所述第一差分采样单元与运算放大器的反向输入端连接，所述第二差分采样单元与运算放大器的正向输入端连接，所述运算放大器的输出端与一阶滤波电路连接。

5.根据权利要求1所述的动力电池电压隔离检测电路，其特征在于，所述控制芯片包括输入比较器、R-S触发器，定时比较器、复位晶体管和输出驱动模块；所述输入比较器的输出端和定时比较器的输出端分别与R-S触发器的输入端连接，所述复位晶体管的基极与R-S触发器连接，所述复位晶体管的集电极与定时比较器的输入端连接，所述复位晶体管的发射极接地；所述R-S触发器的输出端与输出驱动模块连接。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的动力电池电压隔离检测电路，其特征在于，所述频率输出电路包括耦合器，所述耦合器包括发光二极管和光敏三极管，所述发光二极管和光敏三极管耦合。

7.根据权利要求6所述的动力电池电压隔离检测电路，其特征在于，所述频率输出电路还包括第一二极管和限流电阻：所述第一二极管的负极与发光二极管正极连接，所述第一二极管的正极与发光二极管的负极连接，所述光敏三极管的集电极与限流电阻的一端连接，所述限流电阻的另一端与输入电源连接，所述光敏三极管的发射极接地。