CN210090548U - 一种应用于电动汽车的外电压采集系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电压采集技术领域，尤其是涉及一种应用于电动汽车的外电压采集系统，包括高低压隔离区电路，低压区减法放大器电路，低压区跟随器电路以及AD口采集电路。本实用新型通过利用BMS系统直接采集外侧电压可以很好地解决电机控制器系统匹配的问题；同时为了能实现BMS系统直接采集外侧电压，采用了高低压高阻隔离采集拓扑的设计方案及通过运放减法器实现信号相减衰减低压采集模式，相对传统方式能达到在不影响采集的情况下极大的降低系统成本，而且能适应不同的电机控制器，运用范围更广。
Description
技术领域
本实用新型涉及电压采集技术领域，尤其是涉及一种应用于电动汽车的外电压采集系统。
背景技术
目前，在电动汽车高压系统拓扑中，动力电池是通过主放电正继电器和主放电负继电器给主负载放电，从而给整车提供动力。随着我国新能源行业迅速发展，基于电池管理系统BMS的需求，需要采集动力电池系统内侧电压；以及出于功能安全级别考虑和BMS系统软件冗余设计，BMS系统需要采集电池外侧电压。
而传统的做法是采用电机控制器采集电池外侧电压通过CAN报文发送给BMS，BMS进行相应软件逻辑设计。这种传统做法不仅检测速度慢，BMS需要等电机控制器完全启动后才能进行判断，影响整车上电时间；而且还因为各电机控制器情况不一，需要根据项目进行系统设计，增加了项目的复杂程度。
因此，行业内亟需一种能解决上述问题的外电压采集系统。
实用新型内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种应用于电动汽车的外电压采集系统。
为实现上述目的，本实用新型采用如下方案。
一种应用于电动汽车的外电压采集系统，包括高低压隔离区电路，低压区减法放大器电路，低压区跟随器电路以及AD口采集电路；所述高低压隔离区电路包括第一放大器，第一支路，第二支路；所述第一支路包括检测开关K1、电阻R1、电阻R3，所述检测开关K1一端与动力电池外侧电压正极电性相连，另一端与电阻R1电性相连，电阻R1还与第一运算放大器的第三脚及电阻R3均电性连接，电阻R3还与接地端电性连接；所述第二支路包括检测开关K2、电阻R2、电阻R4，所述检测开关K2一端与动力电池外侧电压负极电性相连，另一端与电阻R2电性相连，电阻R2还与第一运算放大器的第二脚及电阻R4均电性连接，电阻R4还与第一运算放大器的第一脚及第二运算放大器的第五脚电性连接；所述第一运算放大器的第四脚与VEE端电性连接，第一运算放大器的第八脚与VCC端电性连接；所述第二运算放大器的第六脚与第二运算放大器的第七脚电性连接并输入至AD口采集电路。
作为优选地，所述电阻R1与电阻R2均为兆欧级别的高阻，且电阻R1与电阻R2阻值相等。
作为优选地，所述电阻R3与电阻R4均为千欧级别的高阻，且电阻R3与电阻R4阻值相等。
作为优选地，所述低压区减法放大器电路采用的放大倍数V3＝(V1-V2)R3/R1，其中V1表示第一支路的电压，V2表示第二支路的电压，R3表示电阻R3的阻值，R1表示电阻R1的阻值。
作为优选地，AD采集参考基准电压为3.3V。
更进一步地，若电动汽车为400V系统，则R1＝R2＝1MΩ，R3＝R4＝7KΩ；若电动汽车为900V系统，则R1＝R2＝3MΩ，R3＝R4＝10KΩ。
本实用新型的有益效果：提供一种应用于电动汽车的外电压采集系统，通过利用BMS系统直接采集外侧电压可以很好地解决电机控制器系统匹配的问题；同时为了能实现BMS系统直接采集外侧电压，采用了高低压高阻隔离采集拓扑的设计方案及通过运放减法器实现信号相减衰减低压采集模式，相对传统方式能达到在不影响采集的情况下极大的降低系统成本，而且能适应不同的电机控制器，运用范围更广。
附图说明
图1为本实用新型实施例外电压采集系统的电路示意图。
图2为市面上电动汽车高压系统拓扑示意图。
图3为传统外电压采集方式的示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。
一种应用于电动汽车的外电压采集系统，如图1所示，包括高低压隔离区电路，低压区减法放大器电路，低压区跟随器电路以及AD口采集电路；所述高低压隔离区电路包括第一放大器，第一支路，第二支路；所述第一支路包括检测开关K1、电阻R1、电阻R3，所述检测开关K1一端与动力电池外侧电压正极电性相连，另一端与电阻R1电性相连，电阻R1还与第一运算放大器的第三脚及电阻R3均电性连接，电阻R3还与接地端电性连接；所述第二支路包括检测开关K2、电阻R2、电阻R4，所述检测开关K2一端与动力电池外侧电压负极电性相连，另一端与电阻R2电性相连，电阻R2还与第一运算放大器的第二脚及电阻R4均电性连接，电阻R4还与第一运算放大器的第一脚及第二运算放大器的第五脚电性连接，第一运算放大器的第八脚与VCC端电性连接；所述第一运算放大器的第四脚与VEE端电性连接；所述第二运算放大器的第六脚与第二运算放大器的第七脚电性连接并输入至AD口采集电路。
常见的电动汽车高压拓扑图如图2所示，图中主放正继电器和主放负继电器的左侧为电池内侧电压，右侧为电池外侧电压。采用本外电压采集系统采集外电压时，出于安全考虑，先在断电的情况下将检测开关K1和检测开关K2断开，同时使高低压隔离区电路的检测开关K1与动力电池外侧电压正极电性相连，检测开关K2与动力电池外侧电压负极电性相连，此时由于断电及检测开关K1和检测开关K2均断开，不会影响到整个电池系统的绝缘情况。然后进行通电，高低压隔离区电路的电阻R1和电阻R2起到绝缘作用，以此使漏电流符合安全值，保证整车系统及外电压采集系统是安全的。再进入低压区减法放大器电路，通过运放减法器进行信号相减衰减低压，为后续的采集提供低压信号，进一步保证安全，随后通过低压区跟随器电路进行A/D采集阻抗变换以实现进行外电压采集。
本实用新型提供的外电压采集系统，通过利用BMS系统直接采集外侧电压可以很好地解决电机控制器系统匹配的问题；传统外电压采集方式如图3所示，是过CAN报文发送给BMS，BMS进行相应软件逻辑设计的，检测速度慢，BMS需要等电机控制器完全启动后才能进行判断，影响整车上电时间；而且还因为各电机控制器情况不一，需要根据项目进行系统设计。相对传统采集方式而言，本实用新型能实现BMS系统直接采集外侧电压，采用了高低压高阻隔离采集拓扑的设计方案及通过运放减法器实现信号相减衰减低压采集模式，能达到在不影响采集的情况下极大的降低系统成本，而且是基于一系列的安全设计，保证安全的情况下直接采集外电池电压，无需采用BMS进行相应软件逻辑设计，能适应不同的电机控制器，使得运用范围更广。
本实施例中，R1、R2、R3、R4电阻的阻值有多种选取，根据GB/T17384标准，基础绝缘为500Ω/V，即漏电流小于2mA。对于电动汽车系统(400V/900V)，兆欧级别的隔离电阻，漏电流远小于2mA，整车系统是安全的。所以，所述电阻R1与电阻R2均优选为兆欧级别的高阻，且电阻R1与电阻R2阻值相等效果更佳。所述电阻R3与电阻R4均优选为千欧级别的高阻，且电阻R3与电阻R4阻值相等效果更佳。
更具体地，针对市面上不同的常见电动汽车系统，为了达到最佳的效果，本实用新型提供不同电阻的选取值，比如若电动汽车为400V系统，则R1＝R2＝1MΩ，R3＝R4＝7KΩ；若电动汽车为900V系统，则R1＝R2＝3MΩ，R3＝R4＝10KΩ。但上述电阻取值并非是本方案的限制。而本方案AD采集参考基准电压优选为3.3V。
本实施例中，所述低压区减法放大器电路采用的放大倍数V3＝(V1-V2)R3/R1，其中V1表示第一支路的电压，V2表示第二支路的电压，R3表示电阻R3的阻值，R1表示电阻R1的阻值。低压区减法放大器电路的放大倍数选取会直接影响信号相减衰减到低压采集模式的效果，根据V1第一支路的电压，V2第二支路的电压，R3电阻R3的阻值，R1电阻R1的阻值来决定放大倍数使得效果更佳。
以上所述实施例，只是本实用新型的较佳实例，并非来限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型专利申请范围内。
Claims (6)
1.一种应用于电动汽车的外电压采集系统，其特征在于，包括高低压隔离区电路，低压区减法放大器电路，低压区跟随器电路以及AD口采集电路；所述高低压隔离区电路包括第一放大器，第一支路，第二支路；所述第一支路包括检测开关K1、电阻R1、电阻R3，所述检测开关K1一端与动力电池外侧电压正极电性相连，另一端与电阻R1电性相连，电阻R1还与第一运算放大器的第三脚及电阻R3均电性连接，电阻R3还与接地端电性连接；所述第二支路包括检测开关K2、电阻R2、电阻R4，所述检测开关K2一端与动力电池外侧电压负极电性相连，另一端与电阻R2电性相连，电阻R2还与第一运算放大器的第二脚及电阻R4均电性连接，电阻R4还与第一运算放大器的第一脚及第二运算放大器的第五脚电性连接；所述第一运算放大器的第四脚与VEE端电性连接，第一运算放大器的第八脚与VCC端电性连接；所述第二运算放大器的第六脚与第二运算放大器的第七脚电性连接并输入至AD口采集电路。
2.根据权利要求1所述的一种应用于电动汽车的外电压采集系统，其特征在于，所述电阻R1与电阻R2均为兆欧级别的高阻，且电阻R1与电阻R2阻值相等。
3.根据权利要求1所述的一种应用于电动汽车的外电压采集系统，其特征在于，所述电阻R3与电阻R4均为千欧级别的高阻，且电阻R3与电阻R4阻值相等。
4.根据权利要求1所述的一种应用于电动汽车的外电压采集系统，其特征在于，所述低压区减法放大器电路采用的放大倍数V3＝(V1-V2)R3/R1，其中V1表示第一支路的电压，V2表示第二支路的电压，R3表示电阻R3的阻值，R1表示电阻R1的阻值。
5.根据权利要求1所述的一种应用于电动汽车的外电压采集系统，其特征在于，AD采集参考基准电压为3.3V。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种应用于电动汽车的外电压采集系统，其特征在于，若电动汽车为400V系统，则R1＝R2＝1MΩ，R3＝R4＝7KΩ；若电动汽车为900V系统，则R1＝R2＝3MΩ，R3＝R4＝10KΩ。
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| CN201920733230.7U CN210090548U (zh) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | 一种应用于电动汽车的外电压采集系统 |
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Cited By (1)
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| CN110068723A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-07-30 | 东莞市华锦技术有限公司 | 一种应用于电动汽车的外电压采集系统 |
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