CN218383034U - 电池参量采集电路与电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电池参量采集电路与电子装置。该电路包括电池管理芯片，具有第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚；热敏电阻模块和上拉电阻模块，上拉电阻模块的第一端与电源端电连接，上拉电阻模块的第二端分别与电池管理芯片的第一引脚和热敏电阻模块的第一端电连接，热敏电阻模块的第二端与电池管理芯片的第二引脚电连接，热敏电阻模块靠近待测试电池；分流器，具有第一端和第二端，分流器的第一端与电池管理芯片的第三引脚电连接，分流器的第二端与电池管理芯片的第四引脚电连接，待测试电池的电流从分流器的第一端流入分流器。本方案实现了在采集电流的同时采集温度。

Description

电池参量采集电路与电子装置

本申请要求于2021年09月30日提交中国专利局、申请号为2021224117173、申请名称“电流采集电路与电池”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及电池领域，具体而言，涉及一种电池参量采集电路与电子装置。

背景技术

目前一般采用霍尔传感器或者分流器采集电池包或者铅蓄电池的电流，采用霍尔传感器或者分流器仅能实现采集电池包或者铅蓄电池的电流，无法实现同时采集电池包或者铅蓄电池的电流和温度。

实用新型内容

本申请的主要目的在于提供一种电池参量采集电路与电子装置，以解决现有技术中无法实现同时采集电池包或者铅蓄电池的电流和温度的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种电池参量采集电路，包括：电池管理芯片，具有第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚；热敏电阻模块和上拉电阻模块，所述上拉电阻模块的第一端与电源端电连接，所述上拉电阻模块的第二端分别与所述电池管理芯片的第一引脚和所述热敏电阻模块的第一端电连接，所述热敏电阻模块的第二端与所述电池管理芯片的第二引脚电连接，所述热敏电阻模块靠近待测试电池；分流器，具有第一端和第二端，所述分流器的第一端与所述电池管理芯片的第三引脚电连接，所述分流器的第二端与所述电池管理芯片的第四引脚电连接，所述待测试电池的电流从所述分流器的第一端流入所述分流器。

进一步地，所述电池管理芯片还具有第一电压检测引脚和第二电压检测引脚，将所述待测试电池的正极与所述电池管理芯片的第一电压检测引脚电连接，所述待测试电池的负极与所述电池管理芯片的第二电压检测引脚电连接，以测试所述待测试电池的电压。

进一步地，所述电池参量采集电路还包括电流前端采集单元，所述电流前端采集单元包括第一电阻模块、第二电阻模块、第一两端电容和三端电容，所述第一电阻模块的第一端与所述分流器的第一端电连接，所述第二电阻模块的第一端与所述分流器的第二端电连接，所述第一电阻模块的第二端分别与所述第一两端电容的第一端、所述三端电容的第一端电连接，所述第二电阻模块的第二端分别与所述第一两端电容的第二端、所述三端电容的第二端电连接，所述三端电容的第三端接地，所述第一两端电容的第一端与所述电池管理芯片的第三引脚电连接，所述第一两端电容的第二端与所述电池管理芯片的第四引脚电连接。

进一步地，所述电池参量采集电路还包括：CAN通信模块，与所述电池管理芯片电连接。

进一步地，所述CAN通信模块包括：CAN通信芯片，具有数据接收引脚、数据发送引脚、CANH引脚和CANL引脚；四端子电感、第三电阻模块、第四电阻模块、第五电阻模块、第二两端电容和第三两端电容，所述第三电阻模块的第一端分别与所述四端子电感的第一端和所述CAN通信芯片的CANL引脚电连接，所述第三电阻模块的第二端分别与所述四端子电感的第二端和所述第五电阻模块的第一端电连接，所述第四电阻模块的第一端分别与所述四端子电感的第三端和所述CAN通信芯片的CANH引脚电连接，所述第四电阻模块的第二端分别与所述四端子电感的第四端和所述第五电阻模块的第二端电连接，所述第二两端电容的第一端与所述第五电阻模块的第一端电连接，所述第二两端电容的第二端接地，所述第三两端电容的第一端与所述第五电阻模块的第二端电连接，所述第三两端电容的第二端接地。

进一步地，所述CAN通信模块还包括静电防护模块，所述静电防护模块分别与所述第二两端电容和所述第三两端电容电连接。

进一步地，所述静电防护模块包括第一稳压二极管、第二稳压二极管、第三稳压二极管和第四稳压二极管，所述第一稳压二极管的阴极与所述第二两端电容的第一端电连接，所述第一稳压二极管的阳极与所述第二稳压二极管的阳极电连接，所述第二稳压二极管的阴极接地，所述第二稳压二极管的阴极与所述第三两端电容的第一端电连接，所述第二稳压二极管的阳极与所述第四稳压二极管的阳极电连接，所述第四稳压二极管的阴极接地。

进一步地，电池管理芯片包括模数转换模块。

进一步地，所述电池参量采集电路还包括：晶振模块，与所述电池管理芯片电连接。

根据本申请的另一方面，提供了一种电子装置，包括任意一种所述的电池参量采集电路。

应用本申请的技术方案，实现对待测试电池的温度和电流的检测。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的实施例的一种电池参量采集电路部分结构示意图；

图2示出了根据本申请的实施例的另一种电池参量采集电路部分结构示意图；

图3示出了根据本申请的实施例的CAN通信模块示意图；

图4示出了根据本申请的实施例的晶振模块示意图；

图5示出了根据本申请的实施例的程序烧写接口示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、电池管理芯片；20、分流器；30、电流前端采集单元；40、CAN通信模块；41、CAN通信芯片；42、静电防护模块；50、晶振模块。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

为了便于描述，以下对本申请实施例涉及的部分名词或术语进行说明：

分流器：一种测量直流电流用的仪器，根据直流电流通过电阻时在电阻两端产生电压的原理制成。

热敏电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大，用金属丝可以制作温度传感器，称为热敏电阻。

正如背景技术所介绍的，现有技术中的霍尔传感器或者分流器无法实现同时采集电池包或者铅蓄电池的电流和温度，为了解决如上霍尔传感器或者分流器无法实现同时采集电池包或者铅蓄电池的电流和温度的问题，本申请的实施例提供了一种电池参量采集电路与电子装置。

本申请的一种典型的实施例提供了一种电池参量采集电路，如图1和图2所示，该电池参量采集电路包括：

电池管理芯片10，具有第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚；

热敏电阻模块R1和上拉电阻模块R2，上述上拉电阻模块R2的第一端与电源端电连接，上述上拉电阻模块R2的第二端分别与上述电池管理芯片10的第一引脚和上述热敏电阻模块R1的第一端电连接，上述热敏电阻模块R1的第二端与上述电池管理芯片10的第二引脚电连接，上述热敏电阻模块R1靠近待测试电池；

热敏电阻模块R1的电阻值随待测试电池的温度的变化而变化，使得热敏电阻模块R1两端的电压发生了变化，进而根据电压的变化得到待测试电池的温度的变化，以实现对待测试电池的温度的检测；

分流器20，具有第一端和第二端，上述分流器20的第一端与上述电池管理芯片10的第三引脚电连接，上述分流器20的第二端与上述电池管理芯片10的第四引脚电连接，上述待测试电池的电流从上述分流器20的第一端流入上述分流器20。

待测试电池的电流从上述分流器20的第一端流入上述分流器20，使得分流器两端的电压发生了变化，电池管理芯片检测到分流器两端的电压的变化，进而得到待测试电池的电流的变化，以实现对待测试电池的电流的检测，这样本申请的电池参量采集电路同时实现了对电池的温度和电流的检测。

本申请的一种实施例中，如图1所示，上述电池管理芯片10还具有第一电压检测引脚和第二电压检测引脚，将上述待测试电池的正极与上述电池管理芯片10的第一电压检测引脚电连接，上述待测试电池的负极与上述电池管理芯片10的第二电压检测引脚电连接，以测试上述待测试电池的电压。即通过将待测试电池的正极和负极与电压检测引脚电连接，实现对待测试电池的电压的测量。

本申请的一种实施例中，如图2所示，上述电池参量采集电路还包括电流前端采集单元30，上述电流前端采集单元30包括第一电阻模块R3、第二电阻模块R4、第一两端电容C1和三端电容C2，上述第一电阻模块R3的第一端与上述分流器20的第一端电连接，上述第二电阻模块R4的第一端与上述分流器20的第二端电连接，上述第一电阻模块R3的第二端分别与上述第一两端电容C1的第一端、上述三端电容C2的第一端电连接，上述第二电阻模块R4的第二端分别与上述第一两端电容C1的第二端、上述三端电容C2的第二端电连接，上述三端电容C2的第三端接地，上述第一两端电容C1的第一端与上述电池管理芯片10的第三引脚电连接，上述第一两端电容C1的第二端与上述电池管理芯片10的第四引脚电连接。电流前端采集单元30对分流器20两端的电压进行处理后经过ISENSEH端和ISENSEL端，连接至电池管理芯片，实现对电流信号的精准采集。

本申请的一种实施例中，如图1和图3所示，上述电池参量采集电路还包括：CAN通信模块40，与上述电池管理芯片10电连接。CAN通信模块对电池管理芯片处理后的数据转换成CAN总线物理信号可供外界进行数据读取。

本申请的一种实施例中，如图4所示，上述CAN通信模块40包括：CAN通信芯片41，具有数据接收引脚、数据发送引脚、CANH引脚和CANL引脚；四端子电感L1、第三电阻模块R5、第四电阻模块R6、第五电阻模块R7、第二两端电容C3和第三两端电容C4，上述第三电阻模块R5的第一端分别与上述四端子电感L1的第一端和上述CAN通信芯片41的CANL引脚电连接，上述第三电阻模块R5的第二端分别与上述四端子电感L1的第二端和上述第五电阻模块R7的第一端电连接，上述第四电阻模块R6的第一端分别与上述四端子电感L1的第三端和上述CAN通信芯片41的CANH引脚电连接，上述第四电阻模块R6的第二端分别与上述四端子电感L1的第四端和上述第五电阻模块R7的第二端电连接，上述第二两端电容C3的第一端与上述第五电阻模块R7的第一端电连接，上述第二两端电容C3的第二端接地，上述第三两端电容C4的第一端与上述第五电阻模块R7的第二端电连接，上述第三两端电容C4的第二端接地。在CAN通信芯片、四端子电感L1、第三电阻模块R5、第四电阻模块R6、第五电阻模块R7、第二两端电容C3和第三两端电容C4的共同作用下，CAN通信模块对电池管理芯片处理后的数据转换成CAN总线物理信号可供外界进行数据读取。

本申请的一种实施例中，如图3所示，上述CAN通信模块40还包括静电防护模块42，上述静电防护模块42分别与上述第二两端电容C3和上述第三两端电容C4电连接。静电防护模块42具有ESD防护能力，使信号传输更加可靠稳定。

本申请的一种实施例中，如图3所示，上述静电防护模块42包括第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D2、第三稳压二极管D3和第四稳压二极管D4，上述第一稳压二极管D1的阴极与上述第二两端电容C3的第一端电连接，上述第一稳压二极管D1的阳极与上述第二稳压二极管D2的阳极电连接，上述第二稳压二极管D2的阴极接地，上述第二稳压二极管D2的阴极与上述第三两端电容C4的第一端电连接，上述第二稳压二极管D2的阳极与上述第四稳压二极管D4的阳极电连接，上述第四稳压二极管D4的阴极接地。四个稳压二极管组成的静电防护模块起到防护静电的作用。

本申请的一种具体的实施例中，电池管理芯片包括模数转换模块。

本申请的一种具体的实施例中，如图1和图4所示，上述电池参量采集电路还包括：晶振模块50，与上述电池管理芯片10电连接。晶振模块50为电池管理芯片提供稳定的时钟输入，时钟频率为16MHZ。

本申请的另一种典型的实施例提供了一种电子装置，包括任意一种上述的电池参量采集电路。该电子装置实现了对待测试电池的温度、电压和电流的检测。

为了本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例来说明本申请的技术方案和技术效果。

实施例

本实施例涉及一种具体的电池参量采集电路，如图1至图5所示，电池参量采集电路包括电池管理芯片10、热敏电阻模块R1、上拉电阻模块R2、分流器20、电流前端采集单元30、CAN通信模块40和晶振模块50。

其中，上述上拉电阻模块R2的第一端与电源端VDDA电连接，上述上拉电阻模块R2的第二端分别与上述电池管理芯片10的第一引脚PTB3和上述热敏电阻模块R1的第一端电连接，上述热敏电阻模块R1的第二端与上述电池管理芯片10的第二引脚PTB4电连接，上述热敏电阻模块R1靠近待测试电池；

电池管理芯片10选型为MM9Z1_638芯片，具有的引脚分布如图1所示。引脚VDDH上还连接有电容C5，引脚VSUP上连接有电容C6、电容C7、二极管D5和电阻R8。VSUP电C6为0.1uf，C7为4.7uf，R8为2.2K电阻，构成电源滤波电路。

其中，电流前端采集单元30包括第一电阻模块R3、第二电阻模块R4、第一两端电容C1和三端电容C2，上述第一电阻模块R3的第一端与上述分流器20的第一端电连接，上述第二电阻模块R4的第一端与上述分流器20的第二端电连接，上述第一电阻模块R3的第二端分别与上述第一两端电容C1的第一端、上述三端电容C2的第一端电连接，上述第二电阻模块R4的第二端分别与上述第一两端电容C1的第二端、上述三端电容C2的第二端电连接，上述三端电容C2的第三端接地，上述第一两端电容C1的第一端与上述电池管理芯片10的第三引脚ISENSEH电连接，上述第一两端电容C1的第二端与上述电池管理芯片10的第四引脚ISENSEL电连接。引脚VIO和引脚VDD还连接有电容C8。第一电阻模块R3和第二电阻模块R4为200Ω电阻。

其中，CAN通信模块40包括：CAN通信芯片41，具有数据接收引脚RXD、数据发送引脚TXD、CANH引脚和CANL引脚；四端子电感L1、第三电阻模块R5、第四电阻模块R6、第五电阻模块R7、第二两端电容C3和第三两端电容C4，上述第三电阻模块R5的第一端分别与上述四端子电感L1的第一端和上述CAN通信芯片41的CANL引脚电连接，上述第三电阻模块R5的第二端分别与上述四端子电感L1的第二端和上述第五电阻模块R7的第一端电连接，上述第四电阻模块R6的第一端分别与上述四端子电感L1的第三端和上述CAN通信芯片41的CANH引脚电连接，上述第四电阻模块R6的第二端分别与上述四端子电感L1的第四端和上述第五电阻模块R7的第二端电连接，上述第二两端电容C3的第一端与上述第五电阻模块R7的第一端电连接，上述第二两端电容C3的第二端接地，上述第三两端电容C4的第一端与上述第五电阻模块R7的第二端电连接，上述第三两端电容C4的第二端接地。CAN通信芯片41的型号为MC33901，四端子电感L1为100uH电感，第三电阻模块R5和第四电阻模块R6可以选择0Ω电阻，第五电阻模块R7的为120Ω电阻。

其中，静电防护模块42包括第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D2、第三稳压二极管D3和第四稳压二极管D4，上述第一稳压二极管D1的阴极与上述第二两端电容C3的第一端电连接，上述第一稳压二极管D1的阳极与上述第二稳压二极管D2的阳极电连接，上述第二稳压二极管D2的阴极接地，上述第二稳压二极管D2的阴极与上述第三两端电容C4的第一端电连接，上述第二稳压二极管D2的阳极与上述第四稳压二极管D4的阳极电连接，上述第四稳压二极管D4的阴极接地。具体地，静电防护模块42的为PESD2CAN ESD防护器件。第二两端电容C3和第三两端电容C4为隔离电容。

上述电池管理芯片10还具有第一电压检测引脚和第二电压检测引脚，将上述待测试电池的正极与上述电池管理芯片10的第一电压检测引脚VSENSE0电连接，上述待测试电池的负极与上述电池管理芯片10的第二电压检测引脚VSENSE1电连接。当然，引脚VSENSE2和引脚VSENSE3也可以作为电压检测引脚。引脚VSENSE0、引脚VSENSE1、引脚VSENSE2和引脚VSENSE3无优先级顺序。

其中，晶振模块50上还连接有电容C9和电容C10。电容C9和电容C10可以选用大小为8pF电容。可通此接口进行编程软件烧录，烧录口为6pin，1脚，6脚连接上拉电源，2脚连接地，4脚为reset引脚。

其中，通过图5中的程序烧写接口J1烧写程序。

需要说明的是，图1至图5中出现的相同的符号表示是实际电连接，例如图4中的XTAL与图1中的引脚XTALPB1电连接，图4中的EXTAL与图1中的EXTALPB0电连接，此处不再一一列举。

本方案具备较好的抗电磁干扰能力和ESD防护能力，使信号传输更加可靠稳定。一般的霍尔传感器和分流器方案需要依靠其他控制器进行数据分析，本电池参量采集电路实现了此模块的独立化，可以更精确地应用于不同的场合。能够具备电流采集基本功能的同时，还具备温度采集功能和少量电芯电压采集功能。能够具备CAN、LIN、SPI稳定高速的数据传输能力。可独立进行电压、温度、电流采集，不依赖其他控制器。可以实现高精度和大范围的电流检测。

本方案较常规的电流采集单元最主要的优势在于其在采集电流数据的同时，仍可以采集最多4个电池电压和5个温度，电压采集范围为3.5-28V，精度可达到5-18V 0.15％，电流采集范围为±2000A，精度为5mA，温度采集范围和精度可满足±2℃(-20to 60℃)，±3℃(-40to 125℃)。可以实现休眠模式下电流唤醒功能，可以降低电池的耗电。可实现休眠模式，具备极低的功耗，同时支持唤醒功能。

需要说明的是，本申请的中电连接包括直接电连接和间接电连接，间接电连接指的是两个电连接的结构之间还连接有其他的电子器件。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的电池参量采集电路，实现对待测试电池的温度和电流的检测。

2)、本申请的电子装置，实现了对待测试电池的温度、电压和电流的检测。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池参量采集电路，其特征在于，包括：

电池管理芯片，具有第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚；

热敏电阻模块和上拉电阻模块，所述上拉电阻模块的第一端与电源端电连接，所述上拉电阻模块的第二端分别与所述电池管理芯片的第一引脚和所述热敏电阻模块的第一端电连接，所述热敏电阻模块的第二端与所述电池管理芯片的第二引脚电连接，所述热敏电阻模块靠近待测试电池；

分流器，具有第一端和第二端，所述分流器的第一端与所述电池管理芯片的第三引脚电连接，所述分流器的第二端与所述电池管理芯片的第四引脚电连接，所述待测试电池的电流从所述分流器的第一端流入所述分流器。

2.根据权利要求1所述的电池参量采集电路，其特征在于，所述电池管理芯片还具有第一电压检测引脚和第二电压检测引脚，将所述待测试电池的正极与所述电池管理芯片的第一电压检测引脚电连接，所述待测试电池的负极与所述电池管理芯片的第二电压检测引脚电连接，以测试所述待测试电池的电压。

3.根据权利要求1所述的电池参量采集电路，其特征在于，所述电池参量采集电路还包括电流前端采集单元，所述电流前端采集单元包括第一电阻模块、第二电阻模块、第一两端电容和三端电容，所述第一电阻模块的第一端与所述分流器的第一端电连接，所述第二电阻模块的第一端与所述分流器的第二端电连接，所述第一电阻模块的第二端分别与所述第一两端电容的第一端、所述三端电容的第一端电连接，所述第二电阻模块的第二端分别与所述第一两端电容的第二端、所述三端电容的第二端电连接，所述三端电容的第三端接地，所述第一两端电容的第一端与所述电池管理芯片的第三引脚电连接，所述第一两端电容的第二端与所述电池管理芯片的第四引脚电连接。

4.根据权利要求1所述的电池参量采集电路，其特征在于，所述电池参量采集电路还包括：

CAN通信模块，与所述电池管理芯片电连接。

5.根据权利要求4所述的电池参量采集电路，其特征在于，所述CAN通信模块包括：

CAN通信芯片，具有数据接收引脚、数据发送引脚、CANH引脚和CANL引脚；

四端子电感、第三电阻模块、第四电阻模块、第五电阻模块、第二两端电容和第三两端电容，所述第三电阻模块的第一端分别与所述四端子电感的第一端和所述CAN通信芯片的CANL引脚电连接，所述第三电阻模块的第二端分别与所述四端子电感的第二端和所述第五电阻模块的第一端电连接，所述第四电阻模块的第一端分别与所述四端子电感的第三端和所述CAN通信芯片的CANH引脚电连接，所述第四电阻模块的第二端分别与所述四端子电感的第四端和所述第五电阻模块的第二端电连接，所述第二两端电容的第一端与所述第五电阻模块的第一端电连接，所述第二两端电容的第二端接地，所述第三两端电容的第一端与所述第五电阻模块的第二端电连接，所述第三两端电容的第二端接地。

6.根据权利要求5所述的电池参量采集电路，其特征在于，所述CAN通信模块还包括静电防护模块，所述静电防护模块分别与所述第二两端电容和所述第三两端电容电连接。

7.根据权利要求6所述的电池参量采集电路，其特征在于，所述静电防护模块包括第一稳压二极管、第二稳压二极管、第三稳压二极管和第四稳压二极管，所述第一稳压二极管的阴极与所述第二两端电容的第一端电连接，所述第一稳压二极管的阳极与所述第二稳压二极管的阳极电连接，所述第二稳压二极管的阴极接地，所述第二稳压二极管的阴极与所述第三两端电容的第一端电连接，所述第二稳压二极管的阳极与所述第四稳压二极管的阳极电连接，所述第四稳压二极管的阴极接地。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池参量采集电路，其特征在于，电池管理芯片包括模数转换模块。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的电池参量采集电路，其特征在于，所述电池参量采集电路还包括：

晶振模块，与所述电池管理芯片电连接。

10.一种电子装置，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的电池参量采集电路。

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