CN218099530U

CN218099530U - 燃料电池电压检测装置及检测系统

Info

Publication number: CN218099530U
Application number: CN202222037614.XU
Authority: CN
Inventors: 韩磊; 王晓东; 孙大伟
Original assignee: BEIJING IN-POWER NEW ENERGY CO LTD; Nanjing Hydrogen Energy Technology Co ltd
Current assignee: BEIJING IN-POWER NEW ENERGY CO LTD; Nanjing Hydrogen Energy Technology Co ltd
Priority date: 2022-08-03
Filing date: 2022-08-03
Publication date: 2022-12-20
Anticipated expiration: 2032-08-03

Abstract

本实用新型提供了一种燃料电池电压检测装置及检测系统，涉及燃料电池电压检测领域，包括：选通电路、信号调理器、多通道AD芯片以及主控芯片；其中，任意两个不同的单电池正极与选通电路的输入端相连接；任意两个不同的选通电路的输出端与信号调理器的输入端相连接；信号调理器的输出端与多通道AD芯片的输入端相连接；多通道AD芯片的输出端与主控芯片的数据交互端相连接；通过选通电路和信号调理器的巧妙组合实现了对多个单电池进行分组采集，并使用多通道AD芯片避免了不同组之间的采集干扰，减少了现有技术中光电隔离器件、差分电路以及AD芯片的使用数量，降低了成本；同时可通过对接插头实现单电池与选通电路的连接，提升了易用性。

Description

燃料电池电压检测装置及检测系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池电压检测领域，尤其是涉及一种燃料电池电压检测装置及检测系统。

背景技术

在对燃料电池中各个单电池进行电压检测的过程中，相关检测设备或装置大都采用光电隔离器件和差分采集器件来实现单电池巡检，此时对于每个采集通道而言都需要采用高压光耦来将燃料电池单片的电压输入进信号调理电路，因此需要多个差分电路进行信号调理，导致结构较为复杂，成本过高；在对单电池进行电压检测过程中，通常还会对数量较多的单电池进行分组处理，通过若干个隔离变压电路将上一组的最高电压作为下一组的参考值来使用，并在此基础上增加若干个AD芯片进行转换，虽然此类方法保证了采集精度，但使用较多的AD芯片，同样造成成本较高。

实际场景中，在对燃料电池的单电池电压进行检测时，燃料电池与相关检测装置之间通常使用插针或者弹簧方式进行连接。这种方式缺少稳定性；尤其在燃料电池车辆中进行使用时，常常出现检测数据不稳定，连接脱落的情况。

综上所述，现有的燃料电池电压检测装置在进行单电池电压检测时，存在着成本较高、操作困难、易用性差的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种燃料电池电压检测装置及检测系统，通过选通电路和信号调理器的巧妙组合实现了对多个单电池进行分组采集，并使用多通道AD芯片避免了不同组之间的采集干扰，减少了现有技术中光电隔离器件、差分电路以及AD芯片的使用数量，降低了成本；同时可通过对接插头实现单电池与选通电路的连接，提升了易用性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种燃料电池电压检测装置，该燃料电池电压检测装置用于检测燃料电池中包含的多个单电池的电压，包括：选通电路、信号调理器、多通道AD芯片以及主控芯片；

其中，任意两个不同的单电池正极与选通电路的输入端相连接；任意两个不同的选通电路的输出端与信号调理器的输入端相连接；信号调理器的输出端与多通道AD芯片的输入端相连接；多通道AD芯片的输出端与主控芯片的数据交互端相连接；

选通电路，用于获取单电池的电势；

信号调理器，用于对单电池的电势进行差分放大，得到单电池的绝对电势；

多通道AD芯片，用于对多个单电池的绝对电势同时采集至主控芯片；

主控芯片，用于向选通电路、信号调理器以及多通道AD芯片提供控制指令；还用于将采集的单电池的绝对电势转化为单电池的电压值。

在一些实施方式中，单电池的正极与选通电路的输入端之间还包括：高精度电阻，高精度电阻用于调节选通电路的输入电压。

在一些实施方式中，单电池正极与选通电路的输入端之间通过对接插头相连接；对接插头的线束通过导电胶粘贴在燃料电池上。

在一些实施方式中，燃料电池电压检测装置还包括：电源电路；电源电路分别与主控芯片、选通电路、信号调理器以及多通道AD芯片相连接；电源电路用于通过主控芯片分别向选通电路、信号调理器以及多通道AD 芯片进行供电。

在一些实施方式中，燃料电池电压检测装置还包括保护壳，保护壳中设置有固定孔；固定孔用于燃料电池电压检测装置的安装固定；其中，保护壳中还设置有线束固定单元；线束固定单元用于对选通电路、信号调理器、多通道AD芯片以及主控芯片中的连接线进行固定。

在一些实施方式中，燃料电池电压检测装置还包括：通讯电路；通讯电路的数据输入端与主控芯片的数据传输端相连接；

通讯电路用于将主控芯片中采集的多个单电池的绝对电势传输至预设上位机中。

在一些实施方式中，通讯电路中包含CAN模块，通过CAN协议将单电池的电压数据进行传输。

在一些实施方式中，多通道AD芯片至少包括三个信号输入端；不同信号调理器的输出端分别输入至不同多通道AD芯片的信号输入端中。

在一些实施方式中，信号调理器的输出端与多通道AD芯片的输入端之间通过电压基准电路相连接；电压基准电路用于对信号调理器的输出端产生的电势进行修正。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种燃料电池电压检测系统，该燃料电池电压检测系统包括：上位机、显示器以及第一方面提到的燃料电池电压检测装置；其中，燃料电池电压检测装置至少包括：选通电路、信号调理器、多通道AD芯片以及主控芯片；上位机分别与主控芯片以及显示器相连；

上位机用于获取主控芯片中的单电池的电压检测结果，显示器用于对电压检测结果进行显示。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型提供了一种燃料电池电压检测装置及检测系统，该燃料电池电压检测装置用于检测燃料电池中包含的多个单电池的电压，包括：选通电路、信号调理器、多通道AD芯片以及主控芯片；其中，任意两个不同的单电池正极与选通电路的输入端相连接；任意两个不同的选通电路的输出端与信号调理器的输入端相连接；信号调理器的输出端与多通道AD 芯片的输入端相连接；多通道AD芯片的输出端与主控芯片的数据交互端相连接；选通电路用于获取单电池的电势；信号调理器用于对单电池的电势进行差分放大得到单电池的绝对电势；多通道AD芯片用于对多个单电池的绝对电势同时采集至主控芯片；主控芯片用于向选通电路、信号调理器、多通道AD芯片以及通讯电路提供控制指令，还用于将采集的单电池的绝对电势转化为单电池的电压值。该燃料电池电压检测装置通过选通电路和信号调理器的巧妙组合实现了对多个单电池进行分组采集，并使用多通道AD芯片避免了不同组之间的采集干扰，减少了现有技术中光电隔离器件、差分电路以及AD芯片的使用数量，降低了成本；同时可通过对接插头实现单电池与选通电路的连接，提升了易用性。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义的确定，或者通过实施本实用新型的上述技术即可得知。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种燃料电池电压检测装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的第二种燃料电池电压检测装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的第三种燃料电池电压检测装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种燃料电池电压检测系统的结构示意图。

图标：

10-选通电路；20-信号调理器；30-多通道AD芯片；40-主控芯片；50- 高精度电阻；60-电源电路；70-通讯电路；80-电压基准电路；

100-上位机；200-显示器；300-燃料电池电压检测装置。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例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。

综上，现有的燃料电池电压检测装置在进行单电池电压检测时，存在着成本较高、操作困难、易用性差的问题。

基于此，本实用新型实施例提供一种燃料电池电压检测装置及检测系统，通过选通电路和信号调理器的巧妙组合实现了对多个单电池进行分组采集，并使用多通道AD芯片避免了不同组之间的采集干扰，减少了现有技术中光电隔离器件、差分电路以及AD芯片的使用数量，降低了成本；同时可通过对接插头实现单电池与选通电路的连接，提升了易用性。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种燃料电池电压检测装置进行详细介绍。

参见图1所示的一种燃料电池电压检测装置的结构示意图，该燃料电池电压检测装置用于检测燃料电池中包含的多个单电池的电压，包括：选通电路10、信号调理器20、多通道AD芯片30以及主控芯片40；

其中，任意两个不同的单电池正极与选通电路10的输入端相连接；任意两个不同的选通电路10的输出端与信号调理器20的输入端相连接；信号调理器20的输出端与多通道AD芯片30的输入端相连接；多通道AD 芯片30的输出端与主控芯片40的数据交互端相连接。

选通电路10，用于获取单电池的电势；信号调理器20，用于对单电池的电势进行差分放大，得到单电池的绝对电势；多通道AD芯片30，用于对多个单电池的绝对电势同时采集至主控芯片；主控芯片40，用于向选通电路10、信号调理器20以及多通道AD芯片30提供控制指令；还用于将采集的单电池的绝对电势转化为单电池的电压值。

图1中的燃料电池中包含多片单电池以及4个选通电路，每个选通电路10可收集N+1片单电池的数据；相邻的选通电路10构成一个小组，将数据输入到信号调理器20中。具体的说，对于图1中其中的一个信号调理器20中，所对应的选通电路10包含两个，分别收集第0片单电池至第N 片单电池的数据、以及第1片单电池至第N+1片单电池的数据；对于另一个信号调理器20中，所对应的选通电路10同样包含两个，分别收集第N+1 片单电池至第2N片单电池的数据、以及第N+2片单电池至第2N+1片单电池的数据。每个选通电路按照相应的选通规律输出某一节单电池的正负极电势给信号调理器20。每信号调理器20将电势进行转换，得到绝对电势后输入给多通道AD芯片30的两个不同的输入端。使用多通道AD避免了只使用一个AD芯片时不同组之间的干扰，同时多通道可以进行同时采集，加快轮询速度。

通过上述实施例可知，该燃料电池电压检测装置通过选通电路和信号调理器的巧妙组合实现了对多个单电池进行分组采集，并使用多通道AD 芯片避免了不同组之间的采集干扰，减少了现有技术中光电隔离器件、差分电路以及AD芯片的使用数量，降低了成本；同时可通过对接插头实现单电池与选通电路的连接，提升了易用性。

如图2所示的第二种燃料电池电压检测装置可知，单电池的正极与选通电路的输入端之间还包括：高精度电阻50，高精度电阻50用于调节选通电路10的输入电压。在一些实施方式中，单电池正极与选通电路10的输入端之间通过对接插头相连接；对接插头的线束通过导电胶粘贴在燃料电池上。这种连接方式简单有效，稳定性好，拔插接头方便。相比于使用插针和弹簧更适合车载系统。在一些实施方式中，燃料电池电压检测装置还包括保护壳，保护壳中设置有固定孔；固定孔用于对选通电路、信号调理器、多通道AD芯片以及主控芯片中的连接线进行固定。具体的，这些连接线可使用多股屏蔽线，并按顺序粘贴在燃料电池上，通过固定孔对这些线束进行约束固定。

在一些实施方式中，燃料电池电压检测装置还包括：电源电路60；电源电路60与主控芯片40相连接；电源电路60用于通过主控芯片40分别向选通电路10、信号调理器20以及多通道AD芯片30进行供电。具体的，电源单元可采用共模电感+X电容+Y电容EMC结构，利用铜柱单点接地，大大减小了电源方面的干扰。

在一些实施方式中，燃料电池电压检测装置还包括：通讯电路70；通讯电路的数据输入端与主控芯片的数据传输端相连接；通讯电路70用于将主控芯片40中采集的多个单电池的绝对电势传输至预设上位机中。

如图3所示的第三种燃料电池电压检测装置的结构示意图可知，在一些实施方式中，通讯电路70中包含CAN模块，通过CAN协议将单电池的电压数据进行传输。

具体的，图3中的多通道AD芯片30至少包括三个信号输入端；不同信号调理器的输出端分别输入至不同多通道AD芯片的信号输入端中。

在一些实施方式中，信号调理器20的输出端与多通道AD芯片的输入端之间通过电压基准电路80相连接；电压基准电路80用于对信号调理器的输出端产生的电势进行修正。

具体的，单电池的电压输入信号首先进行高精度电阻50进行高精度分压，使其满足选通电路的电压输入范围，这里需要使用高精度电阻来减少分压产生的电压误差。同时将两个选通电路10划分为一组，每组由选通电路按照固定的选通规律输出一节单电池的正负极电势。例如，每组选通电路的相关使能引脚连接在一起，同时进行使能。选通通道由另外4各引脚控制。选通信号从0000直到1111，按照8421码的递增，进行从1通道到第16通道的选通。一组包含的两个输出口输出其对应的选通电压，通过对这两个电压进行信号调理得到绝对电压。

由选通电路10得到的电势传输至信号调理器20中，经相关信号调理差分放大得到绝对电势，并经过相关电压基准电路80修正后输入多通道AD的单个通道，并最终输出至主控芯片40中。使用多通道AD芯片30避免了只使用一个AD芯片时不同组之间的干扰，同时多通道可以进行同时采集，加快轮询速度。主控芯片40中可设置相应的握手功能和自检功能，对意外造成的接线脱落能够即使报警；如果在自检中检查出导线脱落情况，可进行相应的故障提示。

本实施例中的燃料电池电压检测装置可知，该燃料电池电压检测装置通过选通电路和信号调理器的巧妙组合实现了对多个单电池进行分组采集，并使用多通道AD芯片避免了不同组之间的采集干扰，减少了现有技术中光电隔离器件、差分电路以及AD芯片的使用数量，降低了成本；同时可通过对接插头实现单电池与选通电路的连接，提升了易用性。

本实用新型实施例提供了一种燃料电池电压检测系统，如图4所示，该燃料电池电压检测系统包括：上位机100、显示器200以及上述实施例中提到的燃料电池电压检测装置300；其中，燃料电池电压检测装置300至少包括：选通电路、信号调理器、多通道AD芯片以及主控芯片；上位机100 分别与主控芯片以及显示器200相连；上位机100用于获取主控芯片中的单电池的电压检测结果，显示器200用于对电压检测结果进行显示。

在具体实施过程中，燃料电池电压检测装置还包括通讯电路，此时的通讯电路与主控芯片连接，而上位机100则是通过通讯电路进行数据传输，通讯电路将主控芯片中获取的单电池电压检测结果通过主控芯片传输至上位机中，并最终通过显示器200进行显示。

从本实施例中的燃料电池电压检测系统可知，该燃料电池电压检测装置通过选通电路和信号调理器的巧妙组合实现了对多个单电池进行分组采集，并使用多通道AD芯片避免了不同组之间的采集干扰，减少了现有技术中光电隔离器件、差分电路以及AD芯片的使用数量，降低了成本。

本实用新型实施例提供的燃料电池电压检测装置，与前述实施例提供的燃料电池电压检测装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述燃料电池电压检测装置实施例中相应内容。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以用软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种燃料电池电压检测装置，其特征在于，所述燃料电池电压检测装置用于检测燃料电池中包含的多个单电池的电压，包括：选通电路、信号调理器、多通道AD芯片以及主控芯片；

其中，任意两个不同的所述单电池的正极与所述选通电路的输入端相连接；任意两个不同的所述选通电路的输出端与所述信号调理器的输入端相连接；所述信号调理器的输出端与所述多通道AD芯片的输入端相连接；所述多通道AD芯片的输出端与所述主控芯片的数据交互端相连接；

所述选通电路，用于获取所述单电池的电势；

所述信号调理器，用于对所述单电池的电势进行差分放大，得到所述单电池的绝对电势；

所述多通道AD芯片，用于对多个所述单电池的绝对电势同时采集至所述主控芯片；

所述主控芯片，用于向所述选通电路、所述信号调理器以及所述多通道AD芯片提供控制指令；还用于将采集的所述单电池的绝对电势转化为所述单电池的电压值。

2.根据权利要求1所述的燃料电池电压检测装置，其特征在于，所述单电池的正极与所述选通电路的输入端之间还包括：高精度电阻，所述高精度电阻用于调节所述选通电路的输入电压。

3.根据权利要求1所述的燃料电池电压检测装置，其特征在于，所述单电池正极与所述选通电路的输入端之间通过对接插头相连接；所述对接插头的线束通过导电胶粘贴在所述燃料电池上。

4.根据权利要求1所述的燃料电池电压检测装置，其特征在于，所述燃料电池电压检测装置还包括电源电路；所述电源电路分别与所述主控芯片、所述选通电路、所述信号调理器以及所述多通道AD芯片相连接；所述电源电路用于通过所述主控芯片分别向所述选通电路、所述信号调理器以及所述多通道AD芯片进行供电。

5.根据权利要求1所述的燃料电池电压检测装置，其特征在于，所述燃料电池电压检测装置还包括保护壳，所述保护壳中设置有固定孔；所述固定孔用于所述燃料电池电压检测装置的安装固定；其中，所述保护壳中还设置有线束固定单元；所述线束固定单元用于对所述选通电路、所述信号调理器、所述多通道AD芯片以及所述主控芯片中的连接线进行固定。

6.根据权利要求1所述的燃料电池电压检测装置，其特征在于，所述燃料电池电压检测装置还包括：通讯电路；所述通讯电路的数据输入端与所述主控芯片的数据传输端相连接；

所述通讯电路用于将所述主控芯片中采集的多个所述单电池的绝对电势传输至预设上位机中。

7.根据权利要求6所述的燃料电池电压检测装置，其特征在于，所述通讯电路中包含CAN模块，通过CAN协议将所述单电池的电压数据进行传输。

8.根据权利要求1所述的燃料电池电压检测装置，其特征在于，所述多通道AD芯片至少包括三个信号输入端；不同所述信号调理器的输出端分别输入至不同所述多通道AD芯片的信号输入端中。

9.根据权利要求1所述的燃料电池电压检测装置，其特征在于，所述信号调理器的输出端与所述多通道AD芯片的输入端之间通过电压基准电路相连接；所述电压基准电路用于对所述信号调理器的输出端产生的电势进行修正。

10.一种燃料电池电压检测系统，其特征在于，所述燃料电池电压检测系统包括：上位机、显示器以及如权利要求1至9任一项所述的燃料电池电压检测装置；其中，所述燃料电池电压检测装置至少包括：选通电路、信号调理器、多通道AD芯片以及主控芯片；所述上位机分别与所述主控芯片以及所述显示器相连；

所述上位机用于获取所述主控芯片中的所述单电池的电压检测结果，所述显示器用于对所述电压检测结果进行显示。