CN212905346U

CN212905346U - 一种单体电池电压采集电路

Info

Publication number: CN212905346U
Application number: CN202021342312.8U
Authority: CN
Inventors: 陈涛; 孙路
Original assignee: Anhui Gvb Renewable Energy Technology Co ltd
Current assignee: Anhui Gvb Renewable Energy Technology Co ltd
Priority date: 2020-07-08
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2021-04-06
Anticipated expiration: 2030-07-08

Abstract

本实用新型公开了一种单体电池电压采集电路，涉及电动汽车电池管理系统电路控制领域，包括多通道切换电路、选通电路、采集电路，所述多通道切换电路输入端分别与串联电池组单体电池连接，所述多通道切换电路输出端与选通电路连接，所述选通电路输出端与采集电路连接，所述采集电路输出端直接到单片机AD口，本实用新型结构简单，通过本实用新型中的单体电池电压采集电路，能够替代采集芯片实现单体电池电压的采集工作，相较于现有技术中仅仅通过进口采集芯片实现采集工作的方式，本实用新型能够基于国际市场环境，通过替代方案实现单体电池电压的采集工作，降低了采集芯片采购风险以及实现了系统降本。

Description

一种单体电池电压采集电路

技术领域

本实用新型涉及电动汽车电池管理系统电路控制领域，具体是一种单体电池电压采集电路。

背景技术

单体电池电压的采集是目前电动汽车电池管理系统核心功能之一，该功能目前主要依靠采集芯片完成，采集芯片价格高且基本被被国外品牌占据。基于目前国际市场环境，考虑物料采购风险和系统降本需求，急需国产方案替代采集芯片来完成单体电池电压的采集工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种单体电池电压采集电路，通过该采集电路，可以替代采集芯片实现单体采集功能，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种单体电池电压采集电路，包括多通道切换电路、选通电路、采集电路，所述多通道切换电路输入端分别与串联电池组单体电池连接，所述多通道切换电路输出端与选通电路连接，所述选通电路输出端与采集电路连接，所述采集电路输出端与单片机AD口连接。

作为本实用新型进一步的方案：所述多通道切换电路包括光耦U1、U2，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，所述光耦U1前端1脚通过电阻R1、R2分别与系统电源连接，光耦U1前端2脚通过单片机GPIO控制通断，光耦U1后端8脚和6脚通过电阻R5、R6分别接入第一节电池的负极和第二节电池的负极，光耦U1后端7脚和5脚分别连接公共端BV+和BV-；所述光耦U2前端1脚通过电阻R3、R4分别与系统电源连接，光耦U2前段2脚通过单片机GPIO控制通断，光耦U2后端8脚和6脚通过电阻R5、R6分别接入第一节电池的负极和第二节电池的负极，光耦U2后端7脚和5脚分别连接公共端BV+和BV-。

作为本实用新型进一步的方案：所述选通电路包括光耦U3、U4，电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14，所述光耦U3前端1脚通过电阻R9与系统电源连接，光耦U3段4脚通过单片机GPIO控制通断，光耦U3后端8脚和6脚通过电阻R11、R12分别连接公共端BV+和BV-，光耦U3后端7脚和5脚分别连接公共端OP_BV+和OP_BV-；所述光耦U4前端1脚通过电阻R10分别与系统电源连接，光耦U4前端4脚通过单片机GPIO控制通断，光耦U4后端8脚和6脚通过电阻R13、R14分别连接公共端BV-和BV+，光耦U4后端7脚和5脚分别连接公共端OP_BV+和OP_BV-。

作为本实用新型进一步的方案：所述采集电路包括二极管D1、D2，电阻R15、R16、R17、R18、R19、R20，电容C1、C2、C3，运算放大器U5；所述二极管D1和D2位于运算放大器U5的2脚和3脚之间；所述电容C1的第一端与公共端OP_BV-连接，所述电容C1的第二端接地；所述电容C2的第一端与公共端OP_BV+连接，第二端接地；所述电容C5的第一端与电阻R20第二端连接，所述电容C5的第二端接地；所述电阻R15分别与公共端OP_BV+和OP_BV-连接；所述电阻R16第一端与公共端OP_BV-连接，所述电阻R16第二端与差分放大器U2的2脚连接；所述电阻R17第一端与公共端OP_BV+连接，所述电阻R17的第二端与差分放大器U2第3脚连接；所述电阻R18第一端与差分放大器U2第3脚连接，第二端与地连接；所述电阻R19第一端与差分放大器U2第2脚连接，第二端与差分放大器U2的1脚、5脚连接；电阻R20第一端与差分放大器U2的6脚、7脚连接,第二端与电容C5第一端连接；运算放大器U5的4脚与地连接，第8脚接系统电源。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型结构新颖，通过本实用新型中的单体电池电压采集电路，能够替代采集芯片实现单体电池电压的采集工作，相较于现有技术中仅仅通过进口采集芯片实现采集工作的方式，本实用新型能够基于国际市场环境，通过替代方案实现单体电池电压的采集工作，降低了采集芯片采购风险以及实现了系统降本。

附图说明

图1为一种单体电池电压采集电路图；

图2为一种单体电池电压采集电路的详细电路图；

具体实施方式

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。

请参阅图1，本实用新型实施例中，一种单体电池电压采集电路，包括多通道切换电路、选通电路、采集电路；所述多通道切换电路输入端分别与串联电池组单体电池连接，所述多通道切换电路输出与选通电路直接连接，所述选通电路输出端与采集电路连接，所述采集电路输出端直接到单片机AD口。

如图2所示，所述多通道切换电路包括光耦U1、U2，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，所述光耦U1前端1脚通过电阻R1、R2分别与系统电源连接，光耦U1前端2脚通过单片机GPIO控制通断，光耦U1后端8脚和6脚通过电阻R5、R6分别接入第一节电池的负极和第二节电池的负极，光耦U1后端7脚和5脚分别连接公共端BV+和BV-；所述光耦U2前端1脚通过电阻R3、R4分别与系统电源连接，光耦U2前段2脚通过单片机GPIO控制通断，光耦U2后端8脚和6脚通过电阻R5、R6分别接入第一节电池的负极和第二节电池的负极，光耦U2后端7脚和5脚分别连接公共端BV+和BV-。

多通道切换电路中单体电池按照定义顺序接入，BAT1-为系统单体电池第一节负极，BAT2-为系统单体电池第二节负极，BAT3-为系统单体电池第三节负极，BAT4-为系统单体电池第四节负极，通过控制Bat_C1、Bat_C2、Bat_C3、Bat_C4来实现对任意一节单体电池的切入和切出。

如图2所示，所述选通电路包括光耦U3、U4，电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14，所述光耦U3前端1脚通过电阻R9与系统电源连接，光耦U3段4脚通过单片机GPIO控制通断，光耦U3后端8脚和6脚通过电阻R11、R12分别连接公共端BV+和BV-，光耦U3后端7脚和5脚分别连接公共端OP_BV+和OP_BV-；所述光耦U4前端1脚通过电阻R10分别与系统电源连接，光耦U4前端4脚通过单片机GPIO控制通断，光耦U4后端8脚和6脚通过电阻R13、R14分别连接公共端BV-和BV+，光耦U4后端7脚和5脚分别连接公共端OP_BV+和OP_BV-。选通电路中BV+和BV-为切入的电压，通过Bat_C+、Bat_C-来实现对切入电压正负方向的选通，保证OP_BV+的电平为相对于OP_BV-为高。

如图2所示，所述的采集电路包括二极管D1、D2，电阻R15、R16、R17、R18、R19、R20，电容C1、C2、C3，运算放大器U5；所述二极管D1和D2位于运算放大器U5的2脚和3脚之间，作为嵌位保护电路；所述电容C1的第一端与公共端OP_BV-连接，第二端接地；所述电容C2的第一端与公共端OP_BV+连接，第二端接地；所述电容C5第一端与电阻R20第二端连接，第二端接地；所述电阻R15分别与公共端OP_BV+和OP_BV-连接；所述电阻R16第一端与公共端OP_BV-连接，第二端与差分放大器U2第2脚连接；所述电阻R17第一端与公共端OP_BV+连接，第二端与差分放大器U2第3脚连接；所述电阻R18第一端与差分放大器U2第3脚连接，第二端与地连接；所述电阻R19第一端与差分放大器U2第2脚连接，第二端与差分放大器U2第1、5脚连接；电阻R20第一端与差分放大器U2第6、7脚连接,第二端与电容C5第一端连接；查分运放U5第四脚与地连接，第8脚接系统电源。

采集电路包括二极管D1、D2，电阻R15、R16、R17、R18、R19、R20，电容C1、C2、C3，运算放大器U5。切入的单体电芯电压接入采集回路，通过运算放大器后到单片机MCU。

所述多通道切换电路的U1、U2及选通电路U3、U4采用的是隔离光耦，型号为EL840A。

本实用新型在使用时：

第一节单体采集流程如下：当需要系统开始工作后，单片机MCU使能输出Bat_C1为低电平、Bat_C2为低电平，其他光耦控制角均拉高，光耦U1两个回路打开，BAT1-与BV+连接，BAT2-与BV-连接，BAT2-的电平高于BAT1-，因此单片机MCU使能输出Bat_C-为低电平，Bat_C+为高电平，光耦U4两个回路打开，BV-与OP_BV+连接,BV+与OP_BV-连接，此时采集回路接入的是第一节电池的电压。第一节电池电压先经过第一级处理后由U5的第1脚输出，在经过运放跟随处理后由U5的第7脚输出，输出的电压经过RC滤波后直接进入单片机AD口，第一节单体电池电压采集完成。

第二节单体采集流程如下：当需要系统开始工作后，单片机MCU使能输出Bat_C2为低电平、Bat_C3为低电平，其他光耦控制角均拉高，光耦U1第二个回路打开，光耦U2的第一个回路打开，BAT2-与BV-连接，BAT3-与BV+连接，BAT3-的电平高于BAT2-，因此单片机MCU使能输出Bat_C+为低电平，Bat_C-为高电平，光耦U3两个回路打开，BV+与OP_BV+连接，BV-与OP_BV-连接，此时采集回路接入的是第二节电池的电压。第二节电池电压先经过第二级处理后由运算放大器U5的1脚输出，在经过运放跟随处理后由U5的7脚输出，输出的电压经过RC滤波后直接进入单片机AD口，第二节单体电池电压采集完成。

第三节单体采集流程如下：当需要系统开始工作后，单片机MCU使能输出Bat_C3为低电平、Bat_C3为低电平，其他光耦控制角均拉高，光耦U2两个回路打开，BAT3-与BV+连接，BAT4-与BV-连接，BAT4-的电平高于BAT3-，因此单片机MCU使能输出Bat_C-为低电平，Bat_C+为高电平，光耦U4两个回路打开，BV-与OP_BV+连接,BV+与OP_BV-连接，此时采集回路接入的是第三节电池的电压。第三节电池电压先经过第一级处理后由U5的第1脚输出，在经过运放跟随处理后由U5的第7脚输出，输出的电压经过RC滤波后直接进入单片机AD口，第三节单体电池电压采集完成。

本实用新型可以替代采集芯片实现单体采集功能，精度满足设计需求，且方案采用的物料均为国产器件，相较于现有技术中仅仅通过进口采集芯片实现采集工作的方式，本实用新型能够基于国际市场环境，通过替代方案实现单体电池电压的采集工作，一方面实现了系统降本，另一方面降低了采集芯片的采购风险。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种单体电池电压采集电路，其特征在于，包括多通道切换电路、选通电路、采集电路，所述多通道切换电路输入端分别与串联电池组单体电池连接，所述多通道切换电路输出端与选通电路连接，所述选通电路输出端与采集电路连接，所述采集电路输出端与单片机AD口连接。

2.根据权利要求1所述的一种单体电池电压采集电路，其特征在于，所述多通道切换电路包括光耦U1、U2，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，所述光耦U1前端1脚通过电阻R1、R2分别与系统电源连接，光耦U1前端2脚通过单片机GPIO控制通断，光耦U1后端8脚和6脚通过电阻R5、R6分别接入第一节电池的负极和第二节电池的负极，光耦U1后端7脚和5脚分别连接公共端BV+和BV-；所述光耦U2前端1脚通过电阻R3、R4分别与系统电源连接，光耦U2前段2脚通过单片机GPIO控制通断，光耦U2后端8脚和6脚通过电阻R5、R6分别接入第一节电池的负极和第二节电池的负极，光耦U2后端7脚和5脚分别连接公共端BV+和BV-。

3.根据权利要求1所述的一种单体电池电压采集电路，其特征在于，所述选通电路包括光耦U3、U4，电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14，所述光耦U3前端1脚通过电阻R9与系统电源连接，光耦U3段4脚通过单片机GPIO控制通断，光耦U3后端8脚和6脚通过电阻R11、R12分别连接公共端BV+和BV-，光耦U3后端7脚和5脚分别连接公共端OP_BV+和OP_BV-；所述光耦U4前端1脚通过电阻R10分别与系统电源连接，光耦U4前端4脚通过单片机GPIO控制通断，光耦U4后端8脚和6脚通过电阻R13、R14分别连接公共端BV-和BV+，光耦U4后端7脚和5脚分别连接公共端OP_BV+和OP_BV-。

4.根据权利要求1所述的一种单体电池电压采集电路，其特征在于，所述采集电路包括二极管D1、D2，电阻R15、R16、R17、R18、R19、R20，电容C1、C2、C3，运算放大器U5；所述二极管D1和D2位于运算放大器U5的2脚和3脚之间；所述电容C1的第一端与公共端OP_BV-连接，所述电容C1的第二端接地；所述电容C2的第一端与公共端OP_BV+连接，第二端接地；所述电容C5的第一端与电阻R20第二端连接，所述电容C5的第二端接地；所述电阻R15分别与公共端OP_BV+和OP_BV-连接；所述电阻R16第一端与公共端OP_BV-连接，所述电阻R16第二端与差分放大器U2的2脚连接；所述电阻R17第一端与公共端OP_BV+连接，所述电阻R17的第二端与差分放大器U2第3脚连接；所述电阻R18第一端与差分放大器U2第3脚连接，第二端与地连接；所述电阻R19第一端与差分放大器U2第2脚连接，第二端与差分放大器U2的1脚、5脚连接；电阻R20第一端与差分放大器U2的6脚、7脚连接,第二端与电容C5第一端连接；运算放大器U5的4脚与地连接，第8脚接系统电源。