一种电池电压采样电路及电池管理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种电池电压采样电路及电池管理系统，所述采样电路包括分压电路、第一反相放大器、二极管、第二反相放大器和采样芯片，所述第一反相放大器包括偏置电压单元，所述分压电路与第一反相放大器的输入端连接，所述二极管的负极与第二反相放大器的输出端连接，所述二极管的正极连接在第二反相放大器的输入端，所述第二反相放大器的输出端与采样芯片连接。本实用新型专利技术通过第一反相放大器的偏置电压单元，将分压电路输出的电压分成两个区间，因而，本实用新型专利技术可以屏蔽0V到电池的最低电压之间的采样范围，使得采样芯片的AD采样资源的利用率更加高，从而使得电压采样的精度提升。本实用新型专利技术可以广泛应用于电池电压检测技术领域。

A battery voltage sampling circuit and battery management system

【技术实现步骤摘要】
一种电池电压采样电路及电池管理系统
本技术涉及电池电压检测
，尤其是一种电池电压采样电路及电池管理系统。
技术介绍
动力电池作为新能源纯电动汽车的能量存储介质，它既能为驱动电机系统提供能量，也能接收来自驱动电机系统的再生制动能量。而驱动电机系统完成动力的输出和能量的回收都需要时刻检测当前动力电池电压值作为控制系统提供输入，目前普遍采用的方法是电阻分压后进行AD采样，整体上这种方案采集的电压范围都是从0到电池的最高电压或者说是从0到系统所需采集到的最高电压。电池有一个明显的特点，就是只能在一定的电压范围内工作，比如，单节锂电池的最低放电电压2.4V，最高充电电压4.2V。然而，电动车通常需要多节电池通过串联或并联的组合方式以达到所需的电压电流输出能力，故动力电池的电压等级一般比较高。举个例子，假如串联100节电池，动力电池两端的电压输出范围为240～420V。假设主控芯片的AD采样电压范围为0～3.3V，则需通过电阻分压的方式将420V电压降至3.3V。由此可得，0～3.3V的电压范围对应0～420V电压范围，其中0～240V并非是实际需要采集的，但是却占用了0～3.3V采样电压资源的0～1.8857V。如此一来，有效的AD采样范围为1.8857～3.3V，其对应电池电压为240～420V，电压差为180V。因此，实际上被利用的AD采样范围只有1.857～3.3V，而0～1.857V的采样范围被完全浪费。这样，会导致电压采样的精度降低。综上所述，现有技术存在AD采样资源的利用率低，从而导致电压采样精度低的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术的目的在于：提供一种电池电压采样电路及电池管理系统，以提升AD采样资源的利用率，并在相同的AD采样资源的条件下，提升电压采样的精度。本技术所采取的第一种技术方案是：一种电池电压采样电路，包括分压电路、第一反相放大器、二极管、第二反相放大器和采样芯片，所述第一反相放大器包括第六电阻、第七电阻、偏置电压单元、第一运算放大器，所述第六电阻的第一端和第七电阻的第一端均与第一运算放大器的反相输入端连接，所述第七电阻的第二端和二极管的负极均与第一运算放大器的输出端连接，所述偏置电压单元与第一运算放大器的正相输入端连接，所述分压电路的输出端与第六电阻的第二端连接，所述二极管的正极连接在第二反相放大器的输入端，所述第二反相放大器的输出端与采样芯片的AD输入端连接。进一步，还包括电压跟随器，所述分压电路的输出端通过电压跟随器与第六电阻的第二端连接。进一步，所述电压跟随器包括第二运算放大器和第三电阻，所述第三电阻连接在第二运算放大器的正相输入端和分压电路的输出端之间，所述第二运算放大器的输出端与自身的反相输入端连接。进一步，所述分压电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻在安装时与电池组并联，所述第一电阻和第二电阻的连接点构成分压电路的输出端。进一步，所述第二反相放大器包括第三运算放大器、第八电阻、第九电阻和第十电阻，所述第八电阻的第一端与二极管的正极连接，所述第八电阻的第二端分别与第九电阻的第一端和第三运算放大器的反相输入端连接，所述第九电阻的第二端与第三运算放大器的输出端连接，所述第三运算放大器的正相输入端通过第十电阻接地。进一步，所述偏置电压单元包括第四电阻和第五电阻，所述第四电阻和第五电阻串联在第一工作电源的正极和地之间，所述第四电阻和第五电阻的连接点与第一运算放大器的正相输入端连接。进一步，还包括隔离电路，所述隔离电路设置在第二反相放大器的输出端和采样芯片的AD输入端之间。进一步，所述隔离电路为光耦隔离电路。进一步，所述隔离电路包括光耦、第十一电阻和第十二电阻，所述第十一电阻连接在第二反相放大器的输出端和光耦的第一输入端之间，所述光耦的第二输入端接地，所述光耦的第一输出端连接在第二工作电源的正极，所述光耦的第二输出端通过第十二电阻接地，所述光耦的第二输出端与采样芯片的AD输入端连接。本技术所采取的第二种技术方案是：一种电池管理系统，包括所述的电池电压采样电路。本技术的有益效果是：本技术通过在第一反相放大器中设置偏置电压单元以及在第一反相放大器和第二反相放大器之间设置二极管，将分压电路输入的电压进行分段，本技术可以屏蔽0V到电池的最低电压之间的范围，使得采样芯片的AD采样资源的利用率更加高，从而使得电压采样的精度提升。附图说明图1为本技术一种具体实施例的电池电压采样电路的原理图；图2为本技术一种具体实施例的隔离电路的原理图。具体实施方式下面结合说明书附图和具体的实施例对本技术进行进一步的说明。参照图1，本实施例公开了一种电池电压采样电路，包括分压电路100、第一反相放大器300、二极管D1、第二反相放大器400和采样芯片500，所述第一反相放大器300包括第六电阻R6、第七电阻R7、偏置电压单元301、第一运算放大器U1B，所述第六电阻R6的第一端和第七电阻R7的第一端均与第一运算放大器U1B的反相输入端连接，所述第七电阻R7的第二端和二极管D1的负极均与第一运算放大器U1B的输出端连接，所述偏置电压单元301与第一运算放大器U1B的正相输入端连接，所述分压电路100的输出端与第六电阻R6的第二端连接，所述二极管D1的正极连接在第二反相放大器400的输入端，所述第二反相放大器400的输出端与采样芯片500连接。其中，分压电路，其可以采用常见的电阻分压电路实现。如图1所示，所述分压电路100包括第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1和第二电阻R2在安装时与电池组BAT并联，所述第一电阻R1和第二电阻R2的连接点构成分压电路100的输出端。所述分压电路的作用是，将电池组的电压进行分压，从而使得采样芯片可以处理分压后的电压。第一反相放大器，其作用为对分压电路输出的电压进行反相放大，同时通过偏置电压单元提供的偏置电压，将点VC的电压划分为两个区间。其配合二极管D1(其采用导通电压为0.7V的二极管)，使得点VC的电压低于设计值的时候，点VE的电压高于-0.7V，从而使得二极管D1截止。因此，在点VC的电压低于设计值的时候，采样芯片所采集到的电压为0。当然，二极管根据实际设计，其导通电压可能不同，因此设计时需要考虑元器件的性能参数。其中，在本实施例中点的电压是指该点的对地的电压。第二反相放大器，其作用为将点VE的电压转换为正电压输出到采样芯片，因为一般的采样芯片只能采样正电压。采样芯片，其可以是专用的模数转换芯片，也可以是带有模数转换功能的处理器，如FPGA、ARM等芯片。采样芯片的AD采样接口一般采用0～3.3V的输入范围。当然，有些芯片的输入范围可以更宽，如0～5V；也有采样范围更窄的，如0～1.8V。参照图1，作为优选的实施例，还包括电压跟随器200，所述分压电路100的输出端通过电压跟随器200与第六电阻R6的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池电压采样电路，其特征在于：包括分压电路、第一反相放大器、二极管、第二反相放大器和采样芯片，所述第一反相放大器包括第六电阻、第七电阻、偏置电压单元、第一运算放大器，所述第六电阻的第一端和第七电阻的第一端均与第一运算放大器的反相输入端连接，所述第七电阻的第二端和二极管的负极均与第一运算放大器的输出端连接，所述偏置电压单元与第一运算放大器的正相输入端连接，所述分压电路的输出端与第六电阻的第二端连接，所述二极管的正极连接在第二反相放大器的输入端，所述第二反相放大器的输出端与采样芯片的AD输入端连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种电池电压采样电路，其特征在于：包括分压电路、第一反相放大器、二极管、第二反相放大器和采样芯片，所述第一反相放大器包括第六电阻、第七电阻、偏置电压单元、第一运算放大器，所述第六电阻的第一端和第七电阻的第一端均与第一运算放大器的反相输入端连接，所述第七电阻的第二端和二极管的负极均与第一运算放大器的输出端连接，所述偏置电压单元与第一运算放大器的正相输入端连接，所述分压电路的输出端与第六电阻的第二端连接，所述二极管的正极连接在第二反相放大器的输入端，所述第二反相放大器的输出端与采样芯片的AD输入端连接。


2.根据权利要求1所述的一种电池电压采样电路，其特征在于：还包括电压跟随器，所述分压电路的输出端通过电压跟随器与第六电阻的第二端连接。


3.根据权利要求2所述的一种电池电压采样电路，其特征在于：所述电压跟随器包括第二运算放大器和第三电阻，所述第三电阻连接在第二运算放大器的正相输入端和分压电路的输出端之间，所述第二运算放大器的输出端与自身的反相输入端连接。


4.根据权利要求1所述的一种电池电压采样电路，其特征在于：所述分压电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻在安装时与电池组并联，所述第一电阻和第二电阻的连接点构成分压电路的输出端。


5.根据权利要求1所述的一种电池电压采样电路，其特征在于：所述第二反相放大器包括第三运...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鹏，
申请(专利权)人：广州小鹏汽车科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44