CN214409233U

CN214409233U - 一种电池电压采集系统和电池

Info

Publication number: CN214409233U
Application number: CN202120233990.9U
Authority: CN
Inventors: 李松松; 朱庆林; 董宇; 高洁鹏; 刘佳辉
Original assignee: FAW Jiefang Automotive Co Ltd
Current assignee: FAW Jiefang Automotive Co Ltd
Priority date: 2021-01-27
Filing date: 2021-01-27
Publication date: 2021-10-15
Anticipated expiration: 2031-01-27

Abstract

本实用新型实施例公开了一种电池电压采集系统和电池。该电池电压采集系统包括：控制模块和至少两路电压采集电路，每个电压采集电路包括电压采集模块、第一隔离模块和第二隔离模块；电压采集模块与第一隔离模块以及第二隔离模块一一对应；每个电压采集模块通过对应的第一隔离模块与控制模块通信连接，第一隔离模块与控制模块连接的通信线路上串接有对应的第二隔离模块。通过在控制模块与每个电压采集电路的电压采集模块之间设置第一隔离模块和第二隔离模块，可以解决该电压采集系统易出现多路通讯数据相互干扰、通讯数据异常的问题，提高数据通讯的抗干扰性能，确保电池单体电压检测的准确性，进而实现对电池组单体电池的有效监测。

Description

一种电池电压采集系统和电池

技术领域

本实用新型实施例涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种电池电压采集系统和电池。

背景技术

目前，随着纯电动汽车和混合动力汽车的发展，作为重要储能设备的串联电池组是影响整车性能关键的一个关键因素。延长电池寿命，提高电池的使用效率是电动汽车商品化、实用化的关键。由于水桶效应的存在，串联电池组的整体性能取决于电池组中性能最差的单体电池，为了能够对串联电池组的能量使用进行有效管理，需要实时监视串联电池组中的单体电池状态。在表征电池状态的参数中，电池的端电压最能体现其工作状态，因此能够精确采集到电池组中各个单体电池电压数据无疑十分重要。

现有技术中，通常采用一个单板控制器并接多条电池单体电压采集电路，即单板控制器的同一通信端通常会接入多路电压采集信号，这就导致容易出现通讯数据互相干扰、甚至拉低通讯数据幅值的现象，从而导致所采集到的电池单体电压数据异常。

实用新型内容

本实用新型提供一种电池电压采集系统和电池，通过第一隔离模块和第二隔离模块解决电压采集系统易出现多路通讯数据相互干扰、通讯数据异常的问题，提高数据通讯的抗干扰性能，从而确保电池单体电压检测的准确性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种电池电压采集系统，该电池电压采集系统包括：控制模块和至少两路电压采集电路，每个所述电压采集电路包括电压采集模块、第一隔离模块和第二隔离模块；所述电压采集模块与所述第一隔离模块以及所述第二隔离模块一一对应；

每个所述电压采集模块通过对应的所述第一隔离模块与所述控制模块通信连接，所述第一隔离模块与所述控制模块连接的通信线路上串接有对应的所述第二隔离模块。

可选地，所述控制模块包括通信输入端、通信输出端、多个模块选通端、时序控制端，每个所述第一隔离模块通过一所述第二隔离模块与所述通信输入端连接，每个所述第一隔离模块与一所述模块选通端电连接，每个所述第一隔离模块还分别与所述通信输出端和所述时序控制端电连接。

可选地，所述模块选通端为片选信号输出端，所述时序控制端为时钟信号输出端。

可选地，所述第一隔离模块与所述控制模块的通信方式为SPI通讯。

可选地，所述第一隔离模块为adun5401型隔离芯片。

可选地，所述第一隔离模块通过电阻性元件与所述控制模块电连接。

可选地，所述第二隔离模块为二极管，所述二极管的阳极与所述控制模块电连接，所述二极管的阴极与所述第一隔离模块电连接。

可选地，所述电压采集模块为LTC6804-2型电压采集芯片。

可选地，所述控制模块与所述第一隔离模块所连接的端口通过上拉电阻与电源连接。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电池，该电池包括如第一方面所述的电池电压采集系统。

本实用新型通过提供一种电池电压采集系统，该电池电压采集系统包括：控制模块和至少两路电压采集电路，每个电压采集电路包括电压采集模块、第一隔离模块和第二隔离模块；电压采集模块与第一隔离模块以及第二隔离模块一一对应；每个电压采集模块通过对应的第一隔离模块与控制模块通信连接，第一隔离模块与控制模块连接的通信线路上串接有对应的第二隔离模块。通过在控制模块与每个电压采集电路的电压采集模块之间设置第一隔离模块和第二隔离模块，可以解决该电压采集系统易出现多路通讯数据相互干扰、通讯数据异常的问题，提高数据通讯的抗干扰性能，确保电池单体电压检测的准确性，进而实现对电池组单体电池的有效监测。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的一种电池电压采集系统的结构框图；

图2是本实用新型实施例中的又一种电池电压采集系统的结构框图；

图3是本实用新型实施例中的一种电池电压采集系统的电路结构示意图。

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。

图1为本实用新型实施例提供的一种电池电压采集系统的结构框图。参考图1，该电池电压采集系统包括：控制模块100和至少两路电压采集电路，每个电压采集电路包括电压采集模块、第一隔离模块和第二隔离模块；电压采集模块与第一隔离模块以及所述第二隔离模块一一对应；每个电压采集模块通过对应的第一隔离模块与控制模块通信连接，第一隔离模块与控制模块连接的通信线路上串接有对应的第二隔离模块。

其中，参考图1，示例性的示出了该电压采集系统包括第一个电压采集电路200和第二个电压采集电路300，其中，第一个电压采集电路200包括第一电压采集模块210、第一甲隔离模块220和第二甲隔离模块230，第一电压采集模块210与第一甲隔离模块220以及第二甲隔离模块230一一对应，第一电压采集模块210通过对应的第一甲隔离模块220与控制模块100通信连接，第一甲隔离模块220与控制模块100连接的通信线路上串接有对应的第二甲隔离模块230；

第二个电压采集电路300包括第二电压采集模块310、第一乙隔离模块320和第二乙隔离模块330，第二电压采集模块310与第一乙隔离模块320以及第二乙隔离模块330一一对应，第二电压采集模块310通过对应的第一乙隔离模块320与控制模块100通信连接，第一乙隔离模块320与控制模块100连接的通信线路上串接有对应的第二乙隔离模块330。

其中，电压采集模块与电池组的单体电池电连接，用于采集单体电池的电压信息，以实现对单体电池的状态进行监测。采集时可以采集单体电池的电芯电压。

其中，每个电压采集模块将采集的电池单体的电压信号传输到控制模块时，由于电压采集模块与控制模块这两个通讯点之间可能会有电流流动而干扰整个系统信号的传输，因此，在控制模块与每个电压采集模块之间设置一个第一隔离模块，用于避免电流流动，以保证电压采集模块与控制模块之间的数据传送。

由于每个电压采集模块输出的电压信号经对应的第一隔离模块输出后会从控制模块的同一个通信端输入到控制模块，因此，在不同的电压采集电路(例如，图1中的第一个电压采集电路200和第二个电压采集电路300)之间可能会有电流流动而产生互相干扰，影响各电压采集电路的正常通讯，影响数据传输的准确性，因此，在控制模块与每个第一隔离模块连接的通信线路上串接第二隔离模块，用于避免电流流动，以保证第一隔离模块与控制模块之间数据传输的准确性。

本实施例的技术方案，提供一种电池电压采集系统，该电池电压采集系统包括：控制模块和至少两路电压采集电路，每个电压采集电路包括电压采集模块、第一隔离模块和第二隔离模块；电压采集模块与第一隔离模块以及第二隔离模块一一对应；每个电压采集模块通过对应的第一隔离模块与控制模块通信连接，第一隔离模块与控制模块连接的通信线路上串接有对应的第二隔离模块。通过在控制模块与每个电压采集电路的电压采集模块之间设置第一隔离模块和第二隔离模块，可以解决该电压采集系统易出现多路通讯数据相互干扰、通讯数据异常的问题，提高数据通讯的抗干扰性能，确保电池单体电压检测的准确性，进而实现对电池组单体电池的有效监测。

作为一种实施方式，图2是本实用新型实施例提供的又一种电池电压采集系统的结构框图。可选地，参考图2，控制模块100包括通信输入端A1、通信输出端A2、多个模块选通端、时序控制端A4，每个第一隔离模块通过一第二隔离模块与通信输入端连接，每个第一隔离模块与一模块选通端电连接，每个第一隔离模块还分别与通信输出端和时序控制端电连接。

示例性的，本实施例以电池电压采集系统包括三个电压采集电路为例进行说明。具体的，参考图2，该电池电压采集系统包括第一个电压采集电路200、第二个电压采集电路300和第三个电压采集电路400，其中，第一个电压采集电路200包括第一电压采集模块210、第一甲隔离模块220和第二甲隔离模块230，第二个电压采集电路300包括第二电压采集模块310、第一乙隔离模块320和第二乙隔离模块330，第三个电压采集电路400包括第三电压采集模块410、第一丙隔离模块420和第二丙隔离模块430。相应的，控制模块100至少包括三个模块选通端，如图2所示的第一模块选通端A31、第二模块选通端A32和第三模块选通端A33。其中，第一模块选通端A31与第一甲隔离模块220电连接，用于选通第一甲隔离模块220；第二模块选通端A32与第一乙隔离模块320电连接，用于选通第一乙隔离模块320；第三模块选通端A33与第一丙隔离模块420电连接，用于选通第一丙隔离模块420。控制模块100的时序控制端A4分别与第一甲隔离模块220、第一乙隔离模块320和第一丙隔离模块420电连接，用于控制第一甲隔离模块220、第一乙隔离模块320和第一丙隔离模块420的时序。控制模块100的通信输出端A2分别与第一甲隔离模块220、第一乙隔离模块320和第一丙隔离模块420电连接，第一甲隔离模块220通过第二甲隔离模块230与控制模块100的通信输入端A1电连接，第一乙隔离模块320通过第二乙隔离模块330与控制模块100的通信输入端A1电连接，第一丙隔离模块420通过第二丙隔离模块430与控制模块100的通信输入端A1电连接，由此，在第一隔离模块与控制模块的通信输入端之间串接第二隔离模块，可以实现对不同的电压采集电路之间的相互干扰进行隔离，从而可以确保各电压采集电路的数据传输的准确性，进而实现对单体电池电压的有效监测。

作为一种实施方式，图3是本实用新型实施例提供的一种电池电压采集系统的电路结构示意图。示例性的，本实施例以电池电压采集系统包括两个电压采集电路为例进行说明。可选地，模块选通端为片选信号输出端，时序控制端为时钟信号输出端。

如图3所示，控制模块100包括第一个片选信号输出端CS1和第二个片选信号输出端CS2，控制模块100还包括时钟信号输出端SCK。

可选地，第一隔离模块与控制模块的通信方式为SPI通讯。

其中，参考图3，控制模块100包括SPI通讯的串口通讯输入端MISO和串口通讯输出端MOSI。

可选地，第一隔离模块为adun5401型隔离芯片。

参考图3，第一甲隔离模块为第一个adun5401型隔离芯片U1，第一乙隔离模块为第二个adun5401型隔离芯片U2。

可选地，第一隔离模块通过电阻性元件与控制模块电连接。

参考图3，第一个adun5401型隔离芯片U1的第一输入端VIA1通过电阻性元件R11与控制模块100的第一个片选信号输出端CS1电连接，第一个adun5401型隔离芯片U1的第二输入端VIB1通过电阻性元件R12与控制模块100的时钟信号输出端SCK电连接，第一个adun5401型隔离芯片U1的第三输入端VIC1通过电阻性元件R13与控制模块100的串口通讯输出端MOSI电连接；此外，第一个adun5401型隔离芯片U1的第四输入端VID1通过电阻性元件R14与第一电压采集模块210电连接，第一个adun5401型隔离芯片U1的第一输出端VOA1通过电阻性元件R15与第一电压采集模块210电连接，第一个adun5401型隔离芯片U1的第二输出端VOB1通过电阻性元件R16与第一电压采集模块210电连接，第一个adun5401型隔离芯片U1的第三输出端VOC1通过电阻性元件R17与第一电压采集模块210电连接。

其中，控制模块100正常供电工作后，通过第一个片选信号输出端CS1输出片选信号可选通第一个adun5401型隔离芯片U1。然后，第一个adun5401型隔离芯片U1正常供电工作后，通过第一个adun5401型隔离芯片U1的第一输出端VOA1输出片选信号可以选通第一电压采集模块210。最后，第一电压采集模块210直接采集与其对应连接的单体电池的电芯电压。

参考图3，第二个adun5401型隔离芯片U2的第一输入端VIA2通过电阻性元件R21与控制模块100的第二个片选信号输出端CS2电连接，第二个adun5401型隔离芯片U2的第二输入端VIB2通过电阻性元件R22与控制模块100的时钟信号输出端SCK电连接，第二个adun5401型隔离芯片U2的第三输入端VIC2通过电阻性元件R23与控制模块100的串口通讯输出端MOSI电连接；此外，第二个adun5401型隔离芯片U2的第四输入端VID2通过电阻性元件R24与第二电压采集模块310电连接，第二个adun5401型隔离芯片U2的第一输出端VOA2通过电阻性元件R25与第二电压采集模块310电连接，第二个adun5401型隔离芯片U2的第二输出端VOB2通过电阻性元件R26与第二电压采集模块310电连接，第二个adun5401型隔离芯片U2的第三输出端VOC2通过电阻性元件R27与第二电压采集模块310电连接。

其中，控制模块100正常供电工作后，通过第二个片选信号输出端CS2输出片选信号可选通第二个adun5401型隔离芯片U2。然后，第二个adun5401型隔离芯片U2正常供电工作后，通过第二个adun5401型隔离芯片U2的第一输出端VOA2输出片选信号可以选通第二电压采集模块310。最后，第二电压采集模块310直接采集与其对应连接的单体电池的电芯电压。

可选地，第二隔离模块为二极管，二极管的阳极与控制模块电连接，二极管的阴极与第一隔离模块电连接。

其中，第二甲隔离模块为第一二极管D1，第二乙隔离模块为第二二极管D2。具体的，参考图3，第一个adun5401型隔离芯片U1的第四输出端VOD1与第一二极管D1的阴极电连接，第一二极管D1的阳极与控制模块100的串口通讯输入端MISO电连接；第二个adun5401型隔离芯片U2的第四输出端VOD2与第二二极管D2的阴极电连接，第二二极管D2的阳极与控制模块100的串口通讯输入端MISO电连接。

其中，第一二极管D1和第二二极管D2为管压降小的肖特基二极管。肖特基二极管可以为MBR0504二极管，其管压降为0.51V。

可选地，电压采集模块为LTC6804-2型电压采集芯片。

可选地，控制模块与第一隔离模块所连接的端口通过上拉电阻与电源连接。

参考图3，控制模块100的第一个片选信号输出端CS1通过上拉电阻R01与电源VCC连接，控制模块100的时钟信号输出端SCK通过上拉电阻R02与电源VCC连接，控制模块100的串口通讯输出端MOSI通过上拉电阻R03与电源VCC连接，控制模块100的串口通讯输入端MISO通过上拉电阻R04与电源VCC连接。

此外，参考图3，第一个电压采集电路200还包括电容元件C11、C12、C13和C14，电容元件C11的第一端和电容元件C12的第一端接入电源VCC，电容元件C11的第一端和电容元件C12的第一端还与第一个adun5401型隔离芯片U1的电源端VDD1电连接，电容元件C11的第二端和电容元件C12的第二端与接地端GND1连接，用于为第一个adun5401型隔离芯片U1提供供电电压。电容元件C13的第一端和电容元件C14的第一端分别与第一个adun5401型隔离芯片U1的电源端VISO1电连接，电容元件C13的第二端和电容元件C14的第二端与接地端GNDISO1电连接，电容元件C13的第一端和电容元件C14的第一端输出VREG电压，用于为第一电压采集模块210提供供电电压。

第二个电压采集电路300还包括电容元件C21、C22、C23和C24，电容元件C21的第一端和电容元件C22的第一端接入电源VCC，电容元件C21的第一端和电容元件C22的第一端还与第二个adun5401型隔离芯片U2的电源端VDD2电连接，电容元件C21的第二端和电容元件C22的第二端与接地端GND2连接，用于为第二个adun5401型隔离芯片U2提供供电电压。电容元件C23的第一端和电容元件C24的第一端分别与第二个adun5401型隔离芯片U2的电源端VISO2电连接，电容元件C23的第二端和电容元件C24的第二端与接地端GNDISO2电连接，电容元件C23的第一端和电容元件C24的第一端输出VREG电压，用于为第二电压采集模块310提供供电电压。

其中，VCC可以为5V的电源，用于为控制模块100、第一个adun5401型隔离芯片U1和第二个adun5401型隔离芯片U2提供供电电压。VREG为5V电压，即第一个adun5401型隔离芯片U1可以输出5V的电压为第一电压采集模块210供电，第二个adun5401型隔离芯片U2可以输出5V的电压为第二电压采集模块310供电。

本实用新型实施例还提供了一种电池，该电池包括本实用新型实施例所述的电池电压采集系统。

其中，电池可以为锂电池组、电池包等电池。

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

1.一种电池电压采集系统，其特征在于，包括：控制模块和至少两路电压采集电路，每个所述电压采集电路包括电压采集模块、第一隔离模块和第二隔离模块；所述电压采集模块与所述第一隔离模块以及所述第二隔离模块一一对应；

2.根据权利要求1所述的电池电压采集系统，其特征在于，所述控制模块包括通信输入端、通信输出端、多个模块选通端、时序控制端，每个所述第一隔离模块通过一所述第二隔离模块与所述通信输入端连接，每个所述第一隔离模块与一所述模块选通端电连接，每个所述第一隔离模块还分别与所述通信输出端和所述时序控制端电连接。

3.根据权利要求2所述的电池电压采集系统，其特征在于，所述模块选通端为片选信号输出端，所述时序控制端为时钟信号输出端。

4.根据权利要求1所述的电池电压采集系统，其特征在于，所述第一隔离模块与所述控制模块的通信方式为SPI通讯。

5.根据权利要求1所述的电池电压采集系统，其特征在于，所述第一隔离模块为adun5401型隔离芯片。

6.根据权利要求1所述的电池电压采集系统，其特征在于，所述第一隔离模块通过电阻性元件与所述控制模块电连接。

7.根据权利要求1所述的电池电压采集系统，其特征在于，所述第二隔离模块为二极管，所述二极管的阳极与所述控制模块电连接，所述二极管的阴极与所述第一隔离模块电连接。

8.根据权利要求1所述的电池电压采集系统，其特征在于，所述电压采集模块为LTC6804-2型电压采集芯片。

9.根据权利要求1所述的电池电压采集系统，其特征在于，所述控制模块与所述第一隔离模块所连接的端口通过上拉电阻与电源连接。

10.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电池电压采集系统。