用于电池管理系统的电池电压采集电路技术方案

本实用新型专利技术涉及一种成本低、可靠性高、采样精度高的用于电池管理系统的电池电压采集电路，包括选通芯片、单片机和电池组，电池组内设有多个依次串联的电池，多个电池的正极均通过导线连接有自恢复保险丝，多个自恢复保险丝中除了与第一个电池连接的自恢复保险丝外均通过导线连接有第一电阻，第一个电池为靠近电池组负极一端的电池，多个第一电阻分别与选通芯片的对应输入端电连接，与第一个电池连接的自恢复保险丝通过导线与选通芯片的对应输入端连接，选通芯片的多个输入端还分别通过第二电阻与电池组的负极连接，选通芯片通过IIC接口与单片机的输出端连接，选通芯片的输出端通过电压跟随器与单片机的AD输入端连接。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电压采集电路，尤其涉及一种用于电池管理系统的电池电压采集电路。
技术介绍
电池电压是电动汽车动力电池的重要参数，一方面电池电压直接与剩余容量相关，另一方面电池长时间工作于低压或过压情况下，严重影响自身寿命，因此电池电压检测精度是衡量电池管理系统的重要指标。目前，电池管理系统中电池电压采集电路的拓扑结构多种多样，主要有以下四种：方案1：国外半导体芯片厂商提供专用芯片采集电池电压，一般最多支持12串单体电池电压，内置模数转换单元，通过通信接口将电池电压信息上送到单片机进行处理，同时扩展通用数字输入输出接口，便于电流采集、温度采集，主要厂家有Linear、TI、ADI、Maxim等公司。方案2：采用光耦的方式进行采集，包括选通单元，用于选通待检测的单体电池；第一光耦，用于将待检测电池电压转换为电流信号并输出一对应的第一电压信号；信号传递单元，用于将所述电压信号传递给第二光耦；第二光耦，用于将传递来的所述第一电压信号转换为第二电压信号；比例电路，用于将所述电压信号转换为可测量电压值。方案3：利用多个采集单元和控制器实现电池电压采集，所述采集单元包括电池Ci、控制开关Qi1和回路开关Qi2，各相邻采集单元的电池Ci通过正极、负极依次串联，且V1的负极连接公共端子GND，所述电池Ci的正极通过电阻Ri1连接电阻R0的一端，电阻R0的另一端连接公共端子GND，所述电池Ci、电阻Ri1和电阻R0的回路中还串联回路开关Qi2，该回路开关Qi2的控制端与公共端子之间并联控制开关Qi1，所述控制开关Qi1的控制端连接控制器的输出端KZi，该控制器的输入端连接电阻R0与Ri1连接的一端。方案4：提供一个相同的参考电压予多个运算放大器的同相输入端，运算放大器的反相输入端连接每个单体电池电压，得出各单体电池与所述参考电压的相对电压差值。在同一时刻测量单体电池电压差值，消除了共模电压、以及母线脉动电流变化对测量结果的影响；同时，本技术的单体电池电压测量电路在空间上非常靠近被测单体电池，大大削弱了
技术介绍
中电磁干扰感应电流对测量结果的影响。电池管理系统伴随着电动汽车发展而不断扩大，功能不断完善，但是现有的上述几种方案仍然存在不足：(1)专用芯片的出现使得电池管理系统设计大大简化，产品的小型化和可靠性有了提高，但是考虑到电压和应用复杂度，一般单个芯片检测的电池串数不超过12串，使用这些芯片设计的电池管理系统典型架构是集中式结构，对于分布式结构会使电池箱内接线复杂，降低可靠性，而且增加整体成本。产品的功能设计受制于芯片厂商的配置，降低总体灵活性。(2)伴随着专用芯片出现的方式是采用光耦采集电压信息，利用光耦的特性，一方面能够实现对单个电池电压信息采集，另一方面实现电气隔离，提高可靠性，利用光耦的电流传输特性使其工作于线性区，将采集到的电压信号转换为电流信号传向副边。该方案的采样时间受制于光耦切换时间，采样时间长，且难以保证光耦始终工作于线性区，采样精度低，外围电路过于复杂，可靠性差。(3)方案3采用多个采集单元和控制器实现电池电压采集，通过多个三极管实现电池选择及电压信息采集，三极管属于电流型器件，驱动电流大，功耗增加，增加动力电池耗电量，降低整车行驶里程。三极管分为截止区、放大区、饱和区三个工作区域，该方法只能使三极管工作于饱和区和截止区，当工作于放大区时，由于三极管自身压降等原因会导致系统的电压采集精度降低。(4)利用运算放大器能够实现电压电压的快速采集且成本低，但是方案4中电压的采集精度受制于基准电压，对于车辆严酷的电磁环境，容易引起基准电压变化，进而影响电池电压采集精度。有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的电池电压采集电路，使其更具有产业上的利用价值。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术的目的是提供一种成本低、可靠性高、采样精度高的用于电池管理系统的电池电压采集电路。本技术的用于电池管理系统的电池电压采集电路，包括选通芯片、单片机和电池组，所述电池组内设有多个依次串联的电池，多个电池的正极均通过导线连接有自恢复保险丝，多个自恢复保险丝中除了与第一个电池连接的自恢复保险丝外均通过导线连接有第一电阻，所述第一个电池为靠近电池组负极一端的电池，多个第一电阻分别与选通芯片的对应输入端电连接，与第一个电池连接的自恢复保险丝通过导线与选通芯片的对应输入端连接，所述选通芯片的多个输入端还分别通过第二电阻与电池组的负极连接，所述选通芯片通过IIC接口与单片机的输出端连接，选通芯片的输出端通过电压跟随器与单片机的AD输入端连接。进一步的，本技术的用于电池管理系统的电池电压采集电路，还包括供电电路，所述供电电路的输入端与电池组的正极连接，供电电路的输出端分别与选通芯片的电源输入端、电压跟随器的电源输入端连接。进一步的，本技术的用于电池管理系统的电池电压采集电路，所述供电电路为串联稳压电路。进一步的，本技术的用于电池管理系统的电池电压采集电路，所述电池的个数为8个，所述选通芯片为8通道选通芯片。借由上述方案，本技术至少具有以下优点：本技术的用于电池管理系统的电池电压采集电路，通过在电路中设置自恢复保险丝，从而防止采集电路出现故障后损坏电池，保护了电路安全可靠的运行。保险丝熔断电流根据后级电路最大工作电流选择，一般选取为0.125A。此外第一电阻和第二电阻的设置，构成了高精度的电阻分压，从而实现对各单体电池电压及总电压的检测，采集到的电压信号被传送至相应的选通电路接口，成本低廉。实际使用时，尽量选择高阻值电阻，减小电阻功率损耗，防止因电阻温度变化引起阻值变化，提高电压采集精度。此外，选用选通芯片接收电池的电压信号，选通芯片通过自带的IIC通信接口与单片机通信，单片机通过IIC通信接口对选通芯片的输入通道进行选择，选通芯片的输出接口经过电压跟随器送入单片机的AD通道，利用单片机自带的16位AD通道可以有效提高电池电压的采集精度。综上所述，本技术的用于电池管理系统的电池电压采集电路成本低、可靠性高、采样精度高。上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是本技术用于电池管理系统的电池电压采集电路的电路原理图；具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。参见图1，本技术一较佳实施例的一种用于电池管理系统的电池电压采集电路，包括选通芯片U1、单片机MCU和电池组BAT1～BAT8，所述电池组内设有多个依次串联的电池，多个电池的正极均通过导线连接有自恢复保险丝(F1～F8)，多个自恢复保险丝中除了与第一个电池连接的自恢复保险丝(F8)外均通过导线连接有第一电阻(R1、R2、R3、R5、R6、R9、R10)，所述第一个电池(BAT1)为靠近电池组负极一端的电池，多个第一电阻分别与选通芯片的对应输入端(端口1～7)电连接，与第一个电池连接的自恢复保险丝通过导线与选通芯片的对应输入端(端口8)连接，所述选通芯片的多个输入端还分别通过第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电池管理系统的电池电压采集电路，其特征在于：包括选通芯片、单片机和电池组，所述电池组内设有多个依次串联的电池，多个电池的正极均通过导线连接有自恢复保险丝，多个自恢复保险丝中除了与第一个电池连接的自恢复保险丝外均通过导线连接有第一电阻，所述第一个电池为靠近电池组负极一端的电池，多个第一电阻分别与选通芯片的对应输入端电连接，与第一个电池连接的自恢复保险丝通过导线与选通芯片的对应输入端连接，所述选通芯片的多个输入端还分别通过第二电阻与电池组的负极连接，所述选通芯片通过IIC接口与单片机的输出端连接，选通芯片的输出端通过电压跟随器与单片机的AD输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于电池管理系统的电池电压采集电路，其特征在于：包括选通芯片、单片机和电池组，所述电池组内设有多个依次串联的电池，多个电池的正极均通过导线连接有自恢复保险丝，多个自恢复保险丝中除了与第一个电池连接的自恢复保险丝外均通过导线连接有第一电阻，所述第一个电池为靠近电池组负极一端的电池，多个第一电阻分别与选通芯片的对应输入端电连接，与第一个电池连接的自恢复保险丝通过导线与选通芯片的对应输入端连接，所述选通芯片的多个输入端还分别通过第二电阻与电池组的负极连接，所述选通芯片通过IIC接口与单片...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建勇，韩冰，刘立江，李超，李丙华，周应辉，张发忠，梁雪，
申请(专利权)人：山东天海科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37