CN220913317U - 一种电池簇电压检测电路和储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池簇电压检测电路和储能系统，该电路包括：分压单元，用于对电池簇的簇电压进行分压并产生第一电压信号；滤波单元，用于对第一电压信号进行滤波并输出第二电压信号；调整单元，用于对第二电压信号进行稳压并放大为第三电压信号；其中，分压单元的第一端连接电池簇的正极，分压单元的第二端连接滤波单元的第一端，分压单元的第三端连接电池簇的负极和滤波单元的第二端，滤波单元的第三端连接调整单元的第一端，滤波单元的第二端连接调整单元的第二端，调整单元的第二端和第三端为第三电压信号的输出端，通过对电池簇的簇电压进行分压、滤波和调整，使第三电压信号更加符合真实的簇电压，从而实现更加准确的对簇电压进行检测。

Description

一种电池簇电压检测电路和储能系统

技术领域

本申请涉及储能电池技术领域，更具体地，涉及一种电池簇电压检测电路和储能系统。

背景技术

储能系统中设置有电池簇，电池簇由多个电池包组成，电池簇的簇电压作为一项重要参数，对电池安全监控，充放电过程监控等具有重要的作用。在大型储能系统上，一般簇电压会达到1500V的数量级，由于该簇电压容易波动，为了制定合理的安全策略，需要在检测簇电压时保证稳定性和准确性。

现有技术中的电压检测电路均是直接对簇电压进行采集，导致检测结果的准确性较差。

因此，如何提供一种可以更加准确的进行电池簇电压检测的电路，是目前有待解决的技术问题。

实用新型内容

本申请实施例提出了一种电池簇电压检测电路和储能系统，用以更加准确的对簇电压进行检测。

第一方面，提供一种电池簇电压检测电路，该电路包括：分压单元，用于对电池簇的簇电压进行分压并产生第一电压信号；滤波单元，用于对所述第一电压信号进行滤波并输出第二电压信号；调整单元，用于对所述第二电压信号进行稳压并放大为第三电压信号；其中，所述分压单元的第一端连接所述电池簇的正极，所述分压单元的第二端连接所述滤波单元的第一端，所述分压单元的第三端连接所述电池簇的负极和所述滤波单元的第二端，所述滤波单元的第三端连接所述调整单元的第一端，所述滤波单元的第二端连接所述调整单元的第二端，所述调整单元的第二端和第三端为所述第三电压信号的输出端。

在一些实施例中，所述电路还包括MCU，所述MCU连接所述调整单元的第二端和第三端，所述MCU用于根据所述第三电压信号确定所述簇电压的检测值。

在一些实施例中，所述电路还包括：开关单元，用于控制所述分压单元接通或断开与所述电池簇的正极的连接；其中，所述开关单元的第一端连接所述电池簇的正极，所述开关单元的第二端连接所述分压单元的第一端，所述开关单元的第三端连接所述MCU。

在一些实施例中，所述开关单元包括继电器，所述继电器的开关的两端分别为所述开关单元的第一端和第二端，所述继电器的线圈的一端为所述开关单元的第三端，所述继电器的线圈的另一端接地。

在一些实施例中，所述调整单元包括：稳压子单元，用于对所述第二电压信号进行稳压并输出第四电压信号；放大子单元，用于将所述第四电压信号放大为所述第三电压信号；所述稳压子单元的第一端和第二端分别为所述调整单元的第一端和第二端，所述稳压子单元的第三端连接所述放大子单元的第一端，所述稳压子单元的第二端连接所述放大子单元第二端，所述放大子单元的第二端和第三端分别为所述调整单元的第二端和第三端。

在一些实施例中，所述稳压子单元包括第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一三极管和二极管，所述第一电容的一端、所述第一电阻的一端和所述第一三极管的集电极连接所述稳压子单元的第一端，所述第一三极管的发射极、所述第二电阻的一端和所述第三电阻的一端连接所述稳压子单元的第三端，所述第一电阻的另一端和所述二极管的阴极连接所述第一三极管的基极，所述第一电容的另一端、所述二极管的阳极、所述第二电阻的另一端和所述第三电阻的另一端均接地，所述第一电容的另一端为所述稳压子单元的第二端。

在一些实施例中，所述放大子单元包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第二三极管和第二电容，所述第四电阻的一端、所述第五电阻的一端和所述第二三极管的基极连接所述放大子单元的第一端，所述第四电阻的另一端和所述第六电阻的一端连接预设电源，所述第六电阻的另一端、所述第二三极管的集电极和所述第八电阻的一端连接所述放大子单元的第三端，所述第二三极管的发射极和所述第七电阻的一端连接所述第二电容的一端，所述第五电阻的另一端、所述第七电阻的另一端、所述第二电容的另一端和所述第八电阻的另一端均接地，所述第八电阻的另一端为所述放大子单元的第二端。

在一些实施例中，所述滤波单元包括第三电容、第四电容、电感和第九电阻，所述第三电容的一端和所述电感的一端连接所述滤波单元的第一端，所述电感的另一端、所述第四电容的一端和所述第九电阻的一端连接所述滤波单元的第三端，所述第三电容的另一端、所述第四电容的另一端和所述第九电阻的另一端均接地，所述第三电容的另一端为所述滤波单元的第二端。

在一些实施例中，所述分压单元包括第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻和第十四电阻，所述第十电阻的一端为所述分压单元的第一端，所述第十一电阻、第十二电阻和第十三电阻依次串联在所述第十电阻的另一端和所述第十四电阻的一端之间，所述第十四电阻的一端为所述分压单元的第二端，所述第十四电阻的另一端为所述分压单元的第三端。

第二方面，提供一种储能系统，包括电池簇，以及如第一方面所述的电池簇电压检测电路。

通过应用以上技术方案，电池簇电压检测电路包括：分压单元，用于对电池簇的簇电压进行分压并产生第一电压信号；滤波单元，用于对第一电压信号进行滤波并输出第二电压信号；调整单元，用于对第二电压信号进行稳压并放大为第三电压信号；其中，分压单元的第一端连接电池簇的正极，分压单元的第二端连接滤波单元的第一端，分压单元的第三端连接电池簇的负极和滤波单元的第二端，滤波单元的第三端连接调整单元的第一端，滤波单元的第二端连接调整单元的第二端，调整单元的第二端和第三端为第三电压信号的输出端，通过对电池簇的簇电压进行分压、滤波和调整，使第三电压信号更加符合真实的簇电压，从而实现更加准确的对簇电压进行检测。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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示出了本实用新型实施例提出的一种电池簇电压检测电路的结构示意图；

图2示出了本实用新型另一实施例提出的一种电池簇电压检测电路的结构示意图；

图3示出了本实用新型又一实施例提出的一种电池簇电压检测电路的结构示意图；

图4示出了本实用新型又一实施例提出的一种电池簇电压检测电路的结构示意图；

图5示出了本实用新型又一实施例提出的一种电池簇电压检测电路的结构示意图；

图6示出了本实用新型又一实施例提出的一种电池簇电压检测电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供一种电池簇电压检测电路，如图1所示，该电路包括：

分压单元10，用于对电池簇BT的簇电压进行分压并产生第一电压信号；

滤波单元20，用于对第一电压信号进行滤波并输出第二电压信号；

调整单元30，用于对第二电压信号进行稳压并放大为第三电压信号；

其中，分压单元10的第一端连接电池簇BT的正极，分压单元10的第二端连接滤波单元20的第一端，分压单元10的第三端连接电池簇BT的负极和滤波单元20的第二端，滤波单元20的第三端连接调整单元30的第一端，滤波单元20的第二端连接调整单元30的第二端，调整单元30的第二端和第三端为第三电压信号的输出端。

本实施例中，分压单元10对电池簇BT的簇电压进行分压，分压后产生比簇电压小的第一电压信号，以满足电池簇电压检测电路中各元件的耐压要求。第一电压信号输入滤波单元20，由滤波单元20滤除交流分量后输出第二电压信号，第二电压信号输入调整单元30，由调整单元30对第二电压信号进行稳压并进行放大，生成第三电压信号，后续可利用第三电压信号确定簇电压的检测值，如可基于与第一电压信号对应的分压比例和第三电压信号确定簇电压的检测值。

通过对电池簇BT的簇电压进行分压、滤波和调整，使第三电压信号更加符合真实的簇电压，从而以简单的电路结构，实现更加准确的对簇电压进行检测。

在本申请一些实施例中，如图2所示，电路还包括MCU40，MCU40连接调整单元30的第二端和第三端，MCU40用于根据第三电压信号确定簇电压的检测值。

本实施例中，在生成第三电压信号后，将第三电压信号输入MCU40，由MCU40根据第三电压信号确定簇电压的检测值，例如，在MCU40中预存与第一电压信号对应的分压比例，MCU40可根据分压比例和第三电压信号确定簇电压的检测值，从而可更加高效的确定簇电压的检测值。

在本申请一些实施例中，如图3所示，电路还包括：

开关单元50，用于控制分压单元10接通或断开与电池簇BT的正极的连接；

其中，开关单元50的第一端连接电池簇BT的正极，开关单元50的第二端连接分压单元10的第一端，开关单元50的第三端连接MCU40。

本实施例中，通过设置开关单元50，MCU40可向开关单元50发送接通或断开信号，使开关单元50控制分压单元10接通或断开与电池簇BT的正极的连接，从而实现可靠的启动电压检测或停止进行电压检测。

可选的，也可将开关单元50替换为手动开关，由用户手动进行控制。

在本申请一些实施例中，如图4所示，开关单元50包括继电器K1，继电器K1的开关的两端分别为开关单元50的第一端和第二端，继电器K1的线圈的一端为开关单元50的第三端，继电器K1的线圈的另一端接地。

可选的，还可利用三极管或MOS管替换继电器K1，三极管或MOS管可根据MCU40的控制信号导通或截止，从而实现控制分压单元10接通或断开与电池簇BT的正极的连接。

在本申请一些实施例中，如图5所示，调整单元30包括：

稳压子单元31，用于对第二电压信号进行稳压并输出第四电压信号；

放大子单元32，用于将第四电压信号放大为第三电压信号；

稳压子单元31的第一端和第二端分别为调整单元30的第一端和第二端，稳压子单元31的第三端连接放大子单元32的第一端，稳压子单元31的第二端连接放大子单元32第二端，放大子单元32的第二端和第三端分别为调整单元30的第二端和第三端。

本实施例中，由稳压子单元31对第二电压信号进行稳压，并产生第四电压信号，第四电压信号输入放大子单元32，由放大子单元32对第四电压信号进行放大，生成第三电压信号，从而提高了调整单元30的可靠性。

在本申请一些实施例中，如图6所示，稳压子单元31包括第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一三极管Q1和二极管D1，第一电容C1的一端、第一电阻R1的一端和第一三极管Q1的集电极连接稳压子单元31的第一端，第一三极管Q1的发射极、第二电阻R2的一端和第三电阻R3的一端连接稳压子单元31的第三端，第一电阻R1的另一端和二极管D1的阴极连接第一三极管Q1的基极，第一电容C1的另一端、二极管D1的阳极、第二电阻R2的另一端和第三电阻R3的另一端均接地，第一电容C1的另一端为稳压子单元31的第二端。

本实施例中，第一三极管Q1是调整管，调节输出电压。第一电阻R1给第一三极管Q1提供合适的偏置，使第一三极管Q1工作在放大状态，利用三极管电流放大作用可以提高输出电流。同时第一电阻R1还是限流电阻，保护二极管D1。二极管D1可稳定第一三极管Q1的基极的电位，输出稳定的第四电压信号，从而提高了稳压子单元31的可靠性。

在本申请一些实施例中，如图6所示，放大子单元32包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第二三极管Q2和第二电容C2，第四电阻R4的一端、第五电阻R5的一端和第二三极管Q2的基极连接放大子单元32的第一端，第四电阻R4的另一端和第六电阻R6的一端连接预设电源Vcc，第六电阻R6的另一端、第二三极管Q2的集电极和第八电阻R8的一端连接放大子单元32的第三端，第二三极管Q2的发射极和第七电阻R7的一端连接第二电容C2的一端，第五电阻R5的另一端、第七电阻R7的另一端、第二电容C2的另一端和第八电阻R8的另一端均接地，第八电阻R8的另一端为放大子单元32的第二端。

本实施例中，第四电压信号进入放大子单元32，第四电阻R4和第五电阻R5是直流偏置电路，使得i4>>i5，且调整第四电阻R4与第六电阻R6的比值可以保证第二三极管Q2的集电极反偏，第四电阻R4为电路提供合适的静态电流，第六电阻R6把放大的电流信号转换为电压信号。预设电源Vcc为放大子单元32供能，并为放大子单元32提供合适的静态工作点，其中：

V6＝R4/(R4+R5)*Vcc；

V7＝Vcc-i7*R6-i6*R7。

V6不随温度变化而变化，减小对电路的影响，因此第四电压信号从第二三极管Q2的基极输入，从集电极输出，放大子电路的电流和电压增益都大于1，从而提高了第三电压信号的准确性。

在本申请一些实施例中，如图6所示，滤波单元20包括第三电容C3、第四电容C4、电感L1和第九电阻R9，第三电容C3的一端和电感L1的一端连接滤波单元20的第一端，电感L1的另一端、第四电容C4的一端和第九电阻R9的一端连接滤波单元20的第三端，第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端和第九电阻R9的另一端均接地，第三电容C3的另一端为滤波单元20的第二端。

本实施例中，第一电压信号中的正脉冲输入滤波单元20，先给第三电容C3充电，充电电流为i1，同时电感L1中也有线性增长的电流，并在电感L1中储存磁能，随着电流的增长，储存的磁能越来越多，第四电容C4也通过电感L1充电，充电电流为i2，第三电容C3和第四电容C4上的电压基本相等，第九电阻R9中的电流为i3，当输入正脉冲消失,第九电阻R9的电流由两路提供，一路是第四电容C4放电提供的电流为-i2，另一路是由电感L1储存的磁能转换成电能，并与第三电容C3上的电压串联后提供-i1。第九电阻R9中的电流等于第三电容C3和第四电容C4放电电流的和，即：

i3＝-(i2+i1)。

对第一电压信号中的直流分量而言，滤波单元20中的第三电容C3和第四电容C4,相当于开路，而电感L1对直流分量的感抗等于零，相当于短路，所以直流分量能顺利的通过电感L1。对第一电压信号中的交流分量而言，第三电容C3和第四电容C4的容量大，相当于将其短路，而电感L1对各种正弦波的感抗很大,所以交流分量无法通过，或通过的很少，因此经过滤波单元20滤波后，输出滤除了交流分量的第二电压信号。

在本申请一些实施例中，分压单元10包括第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13和第十四电阻R14，第十电阻R10的一端为分压单元10的第一端，第十一电阻R11、第十二电阻R122和第十三电阻R13依次串联在第十电阻R10的另一端和第十四电阻R14的一端之间，第十四电阻R14的一端为分压单元10的第二端，第十四电阻R14的另一端为分压单元10的第三端。

若簇电压的检测值为V_簇，第三电压信号为V3，则：

V_簇＝V3*(R10+R11+R12+R13+R14)/R14。

可选的，本领域技术人员可根据需要采用其他数量的串联电阻或单个电阻替换第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13，这并不影响本申请的保护范围。

本申请实施例中的电池簇电压检测电路，包括：分压单元，用于对电池簇的簇电压进行分压并产生第一电压信号；滤波单元，用于对第一电压信号进行滤波并输出第二电压信号；调整单元，用于对第二电压信号进行稳压并放大为第三电压信号；其中，分压单元的第一端连接电池簇的正极，分压单元的第二端连接滤波单元的第一端，分压单元的第三端连接电池簇的负极和滤波单元的第二端，滤波单元的第三端连接调整单元的第一端，滤波单元的第二端连接调整单元的第二端，调整单元的第二端和第三端为第三电压信号的输出端，通过对电池簇的簇电压进行分压、滤波和调整，使第三电压信号更加符合真实的簇电压，从而实现更加准确的对簇电压进行检测。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“进入”、“相连”、“连接”、等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电池簇电压检测电路，其特征在于，所述电路包括：

分压单元，用于对电池簇的簇电压进行分压并产生第一电压信号；

滤波单元，用于对所述第一电压信号进行滤波并输出第二电压信号；

调整单元，用于对所述第二电压信号进行稳压并放大为第三电压信号；

其中，所述分压单元的第一端连接所述电池簇的正极，所述分压单元的第二端连接所述滤波单元的第一端，所述分压单元的第三端连接所述电池簇的负极和所述滤波单元的第二端，所述滤波单元的第三端连接所述调整单元的第一端，所述滤波单元的第二端连接所述调整单元的第二端，所述调整单元的第二端和第三端为所述第三电压信号的输出端。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括MCU，所述MCU连接所述调整单元的第二端和第三端，所述MCU用于根据所述第三电压信号确定所述簇电压的检测值。

3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：

开关单元，用于控制所述分压单元接通或断开与所述电池簇的正极的连接；

其中，所述开关单元的第一端连接所述电池簇的正极，所述开关单元的第二端连接所述分压单元的第一端，所述开关单元的第三端连接所述MCU。

4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述开关单元包括继电器，所述继电器的开关的两端分别为所述开关单元的第一端和第二端，所述继电器的线圈的一端为所述开关单元的第三端，所述继电器的线圈的另一端接地。

5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述调整单元包括：

稳压子单元，用于对所述第二电压信号进行稳压并输出第四电压信号；

放大子单元，用于将所述第四电压信号放大为所述第三电压信号；

所述稳压子单元的第一端和第二端分别为所述调整单元的第一端和第二端，所述稳压子单元的第三端连接所述放大子单元的第一端，所述稳压子单元的第二端连接所述放大子单元第二端，所述放大子单元的第二端和第三端分别为所述调整单元的第二端和第三端。

6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述稳压子单元包括第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一三极管和二极管，所述第一电容的一端、所述第一电阻的一端和所述第一三极管的集电极连接所述稳压子单元的第一端，所述第一三极管的发射极、所述第二电阻的一端和所述第三电阻的一端连接所述稳压子单元的第三端，所述第一电阻的另一端和所述二极管的阴极连接所述第一三极管的基极，所述第一电容的另一端、所述二极管的阳极、所述第二电阻的另一端和所述第三电阻的另一端均接地，所述第一电容的另一端为所述稳压子单元的第二端。

7.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述放大子单元包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第二三极管和第二电容，所述第四电阻的一端、所述第五电阻的一端和所述第二三极管的基极连接所述放大子单元的第一端，所述第四电阻的另一端和所述第六电阻的一端连接预设电源，所述第六电阻的另一端、所述第二三极管的集电极和所述第八电阻的一端连接所述放大子单元的第三端，所述第二三极管的发射极和所述第七电阻的一端连接所述第二电容的一端，所述第五电阻的另一端、所述第七电阻的另一端、所述第二电容的另一端和所述第八电阻的另一端均接地，所述第八电阻的另一端为所述放大子单元的第二端。

8.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述滤波单元包括第三电容、第四电容、电感和第九电阻，所述第三电容的一端和所述电感的一端连接所述滤波单元的第一端，所述电感的另一端、所述第四电容的一端和所述第九电阻的一端连接所述滤波单元的第三端，所述第三电容的另一端、所述第四电容的另一端和所述第九电阻的另一端均接地，所述第三电容的另一端为所述滤波单元的第二端。

9.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述分压单元包括第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻和第十四电阻，所述第十电阻的一端为所述分压单元的第一端，所述第十一电阻、第十二电阻和第十三电阻依次串联在所述第十电阻的另一端和所述第十四电阻的一端之间，所述第十四电阻的一端为所述分压单元的第二端，所述第十四电阻的另一端为所述分压单元的第三端。

10.一种储能系统，其特征在于，包括电池簇，以及如权利要求1-9任一项所述的电池簇电压检测电路。