CN214953763U - 一种基于分立器件的串联电池组用电压采样电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于分立器件的串联电池组用电压采样电路，包括多路受控模拟开关模块、通道选择控制模块、放大电路模块和ADC处理器模块，多路受控模拟开关模块包括若干对传输门通道，通道选择控制模块产生传输门通道选择信号，放大电路模块配置为对多路受控模拟开关模块送入的差分信号进行信号滤波、放大后送入ADC处理器模块进行信号转换后处理。本实用新型能够快速进行多通道串联级的模拟信号采样，其实现电路的元器件较少，采样电路与控制、采集电路之间不需要使用额外的多路隔离电压源进行电气隔离，控制逻辑简单，具有切实意义上的实用效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池管理技术领域，具体涉及一种基于分立器件的串联电池组用电压采样电路。
背景技术
目前市场主流的多通道电池电压采样方案分为两种：集成模拟前端采样芯片方案和分立器件搭建的模拟前端采集电路方案。其中在集成芯片方案中，模拟前端采样芯片的品牌基本为外国进口，供货周期长、成本很高，使用其中一家的产品后，在不变动方案设计的提前下基本无法找到替代品；而目前市场上使用的分立器件搭建的模拟前端采样方案，虽然可以做到分立器件的灵活替换，但是使用的分立器件较多，且在系统使用时需要使用多个隔离电源，控制方案复杂且成本较高。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种基于分立器件的串联电池组用电压采样电路，可以灵活进行器件替换，采样电路与控制、采集电路之间不需要使用额外的多路隔离电压源进行电气隔离，实现电路的元器件较少，成本较低。
为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
本实用新型提供一种基于分立器件的串联电池组用电压采样电路，包括多路受控模拟开关模块、通道选择控制模块、放大电路模块和ADC处理器模块，
所述多路受控模拟开关模块分别电连接通道选择控制模块和放大电路模块，其包括若干对传输门通道，所述多路受控模拟开关模块配置为根据通道选择控制模块的传输门导通或关闭信号将串联电池组中对应单个电芯两端电压分别传输至同相输出端和反相输出端；
所述通道选择控制模块配置为用于发送传输门通道选择信号以控制对应传输门的导通或关闭；
所述放大电路模块两输入端分别匹配连接所述同相输出端和反相输出端，所述放大电路模块输出端连接ADC处理器模块的输入接口，所述放大电路模块配置为对多路受控模拟开关模块送入的差分信号进行信号滤波、放大后送入ADC处理器模块进行信号转换后处理。
优选地，所述每对传输门通道包括相互匹配设置的正极传输门通道和负极传输门通道，所述正极传输门通道和负极传输门分别匹配连接串联电池组中的单个电芯两端。
优选地，所述放大电路模块由一个运算放大器、四个匹配电阻R1、R2、R3、R4和阻性负载R5构成，所述放大电路模块的两个输入端分别通过电阻R1、R3连接到运算放大器的同相和反相输入端，运算放大器的同相输入端通过电阻R2接地，运算放大器的反相输入端通过电阻R4连接到运算放大器的输出端，运算放大器的输出端通过阻性负载R5接入放大电路模块输出端。
优选地，所述多路受控模拟开关模块为多路选择器。
优选地，所述通道选择控制模块为多路模拟选择开关。
优选地，所述多路模拟选择开关配置为接收外部逻辑控制信号发出对应传输门通道选择信号。
与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
本实用新型提供的一种基于分立器件的串联电池组用电压采样电路能够通过模拟开关的选通，把外部的多个串联的模拟信号切换为两两相邻的一对差分信号给放大电路进行信号滤波、放大，再输入给处理器进行信号处理，实现多通道串联级的模拟信号采样，方案实现电路容易实现，控制逻辑简单；
此外本实用新型基于分立器件搭建而成，其使用的分立元器件为通用器件，可灵活依据模组串联数目，进行匹配增加模拟采样通道数量，避免了方案实现的唯一性，可以灵活进行器件替换，同时本实用新型实现电路的元器件较少，采样电路与控制、采集电路之间不需要使用额外的多路隔离电压源进行电气隔离，极大降低了采样方案的成本。
本实用新型的其他突出的有益效果在后续实施例部分会进一步的说明并体现。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本实用新型的一种基于分立器件的串联电池组用电压采样电路的结构示意图；
图2为本实用新型一种基于分立器件的串联电池组用电压采样电路多路的受控模拟开关模块的电路结构示意图；
图3为本实用新型一种基于分立器件的串联电池组用电压采样电路多路的放大电路模块的电路结构示意图；
图4为本实用新型实施例中4电芯串联电池组时电压采样电路的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，对实用新型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。
需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设置”应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
进一步的，在说明书及权利要求书当中使用了某些名称来指称特定组件。应当理解，本领域普通技术人员可能会用不同名称来指称同一个组件。本申请说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的实质性差异作为区分组件的准则。如在本申请说明书和权利要求书中所使用的“包含”或“包括”为一开放式用语，其应解释为“包含但不限定于”或“包括但不限定于”。具体实施方式部分所描述的实施例为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的范围。
此外，所属技术领域的技术人员知道，本实用新型的某些方面可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本实用新型的某些方面可以具体实现为软硬件结合的形式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。
请参考图1-4，本实施例提供的一种基于分立器件的串联电池组用电压采样电路，包括多路受控模拟开关模块1、通道选择控制模块2、放大电路模块3和ADC处理器模块4；
所述多路受控模拟开关模块1分别电连接通道选择控制模块2和放大电路模块3，其包括若干对传输门通道11，所述多路受控模拟开关模块1配置为根据通道选择控制模块2的传输门导通或关闭信号将串联电池组中对应单个电芯两端电压分别传输至同相输出端和反相输出端；本实施例中每对传输门通道11包括相互匹配设置的正极传输门通道111和负极传输门通道112，所述正极传输门通道111和负极传输门112分别匹配连接串联电池组中的单个电芯两端；
本实施例中通道选择控制模块2配置为用于发送传输门通道选择信号以控制对应传输门的导通或关闭；
所述放大电路模块3两输入端分别匹配连接所述同相输出端和反相输出端，所述放大电路模块3输出端连接ADC处理器模块4的输入接口，所述放大电路模块3配置为对多路受控模拟开关模块1送入的差分信号进行信号滤波、放大后送入ADC处理器模块4进行信号转换后处理。
在本实施例中放大电路模块3由一个运算放大器、四个匹配电阻R1、R2、R3、R4和阻性负载R5构成，所述放大电路模块的两个输入端分别通过电阻R1、R3连接到运算放大器的同相和反相输入端，运算放大器的同相输入端通过电阻R2接地，运算放大器的反相输入端通过电阻R4连接到运算放大器的输出端，运算放大器的输出端通过阻性负载R5接入放大电路模块输出端。
在本实施例中多路受控模拟开关模块1可以参考现有的多路选择器电路进行设计或者直接采用若干个合适路数的多路选择器电路即可，这种电路结构本领域人员均知晓，在这里不做进一步赘述。
在本实施例中通道选择控制模块可以直接采用多路模拟选择开关，当然还包括其外围电路，多路模拟选择开关输出的多位逻辑电平作为多路受控模拟开关模块的通道选择指令；
该多路模拟选择开关配置为接收外部逻辑控制信号发出对应传输门通道选择信号，也即控制多位逻辑电平每位为1或者为0，这种外部逻辑控制信号可以通过手动开关输入，也可以通过软件程序设定，总之配对好逻辑电平与通道间的一一对应关系即可，这是本领域人员均可知晓的方法，在这里不做进一步赘述。
请参照图2-4，本实施例以测量4个电芯cell1、cell2、cell3、cell4串联的电池组为例进行进一步说明，此时传输门通道为4对，分别为正极传输门通道Y1、Y2、Y3、Y4和负极传输门通道X1、X2、X3、X4,此时通道选择控制模块可以直接采用2路模拟选择开关，其中2路模拟选择开关可以输出00/01/10/11四种控制电平，四种控制电平分别匹配四对传输门通道的开或关，单个芯片两端的电压通过传输门通道11送入放大电路模块3，放大电路模块3进行信号滤波、放大后送入ADC处理器模块4进行信号转换后处理.
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 (6)
1.一种基于分立器件的串联电池组用电压采样电路，其特征在于：包括多路受控模拟开关模块、通道选择控制模块、放大电路模块和ADC处理器模块，
所述多路受控模拟开关模块分别电连接通道选择控制模块和放大电路模块，其包括若干对传输门通道，所述多路受控模拟开关模块配置为根据通道选择控制模块的传输门导通或关闭信号将串联电池组中对应单个电芯两端电压分别传输至同相输出端和反相输出端；
所述通道选择控制模块配置为用于发送传输门通道选择信号以控制对应传输门的导通或关闭；
所述放大电路模块两输入端分别匹配连接所述同相输出端和反相输出端，所述放大电路模块输出端连接ADC处理器模块的输入接口，所述放大电路模块配置为对多路受控模拟开关模块送入的差分信号进行信号滤波、放大后送入ADC处理器模块进行信号转换后处理。
2.根据权利要求1 所述的一种基于分立器件的串联电池组用电压采样电路，其特征在于，所述每对传输门通道包括相互匹配设置的正极传输门通道和负极传输门通道，所述正极传输门通道和负极传输门分别匹配连接串联电池组中的单个电芯两端。
3.根据权利要求1所述的一种基于分立器件的串联电池组用电压采样电路，其特征在于，所述放大电路模块由一个运算放大器、四个匹配电阻R1、R2、R3、R4和阻性负载R5构成，所述放大电路模块的两个输入端分别通过电阻R1、R3连接到运算放大器的同相和反相输入端，运算放大器的同相输入端通过电阻R2接地，运算放大器的反相输入端通过电阻R4连接到运算放大器的输出端，运算放大器的输出端通过阻性负载R5接入放大电路模块输出端。
4.根据权利要求3所述的一种基于分立器件的串联电池组用电压采样电路，其特征在于，所述多路受控模拟开关模块为多路选择器。
5.根据权利要求4所述的一种基于分立器件的串联电池组用电压采样电路，其特征在于，所述通道选择控制模块为多路模拟选择开关。
6.根据权利要求5所述的一种基于分立器件的串联电池组用电压采样电路，其特征在于，所述多路模拟选择开关配置为接收外部逻辑控制信号发出对应传输门通道选择信号。
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