高端采樣電池電壓電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高端采樣電池電壓電路，包括電池端電壓獲取電路、等效測量電路；電池端電壓獲取電路與等效測量電路相接，電池端電壓獲取電路用于獲取待測電池電壓，等效測量電路用于間距測量所述的獲取待測電池電壓。本發(fā)明提供的技術(shù)方案克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高端采樣電池電壓電路，它巧妙地解決了因電池和MCU不共地產(chǎn)生的壓差導(dǎo)致測量精度低的問題，且對電壓采樣電路的采集精度要求不高，用帶ADC的普通主控芯片就可獲得較好的測量精度，大大降低了產(chǎn)品的成本。
【專利說明】高端采樣電池電壓電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電壓采樣電路領(lǐng)域，尤其涉及一種高端采樣電池電壓電路。
【背景技術(shù)】
[0002]蓄電池工作狀態(tài)的監(jiān)測關(guān)鍵在于對蓄電池端電壓、電流信號的采集。動力電池組是動力工具能量系統(tǒng)核心，其綜合性能由串聯(lián)電池組中性能最差的單體電池決定，電池在充放電過程中，任何單體的過沖或過放，都會降低整個電池組的性能和使用壽命，因此電壓采集單元必須能夠?qū)崿F(xiàn)對單體電池的電壓進行精確測量。由于串聯(lián)蓄電池組中的電池數(shù)量較多，整組電壓高，而且每個蓄電池之間都有電位聯(lián)系，因此直接測量單個蓄電池端電壓比較困難。在研究蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)過程中。人們提出了許多測量串聯(lián)電池組單只電池端電壓的方法，如共模測量法，繼電器切換提取電壓，V/F轉(zhuǎn)換無觸點采樣提取電壓等。共模測量法是相對同一參考點，用精密電阻等比例衰減各測量點電壓，然后依次相減得到各節(jié)電池電壓，該方法電路比較簡單，但是測量精度低，只適合串聯(lián)電池數(shù)量較少或者對測量精度要求不高的場合。繼電器切換提取電壓法基本的測試原理是:首先將繼電器閉合到蓄電池一側(cè)，對電解電容充電；測量時把繼電器閉合到測量電路一側(cè)，將電解電容和蓄電池隔離開來，由于電解電容保持有該蓄電池的電壓信號，因此，測試部分只需測量電解電容上的電壓，即可得到相應(yīng)的單體蓄電池電壓。此方法具有原理簡單，造價低的優(yōu)點。但是由于繼電器存在著機械動作慢，使用壽命低等缺陷，根據(jù)這一原理實現(xiàn)的檢測裝置在速度，使用壽命，工作的可靠性方面都難以令人滿意。V/F轉(zhuǎn)換無觸點采樣提取電壓工作原理則是:信號采集采用V/F轉(zhuǎn)換的方法，單節(jié)蓄電池采用分別采樣，取單節(jié)蓄電池的端電壓經(jīng)分壓(降低功耗)后作為V/F轉(zhuǎn)換的輸入，分壓電阻的分散性可通過V/F轉(zhuǎn)換電路調(diào)整V/F轉(zhuǎn)換信號輸出通過光電隔離器件送到模擬開關(guān)，處理器通過控制模擬開關(guān)采集頻率信號。數(shù)據(jù)采集電路與數(shù)據(jù)處理電路采用光電隔離和變壓器隔離技術(shù)，實現(xiàn)兩者之間電氣上的隔離。但采用V/F轉(zhuǎn)換作為A/D轉(zhuǎn)換器的缺點是響應(yīng)速度慢，在小信號范圍內(nèi)線性度差，精度低。
[0003]可見常用的電壓采集方式中，共模采集精度低，差模信號采集硬件復(fù)雜、成本高。因此，需要一種技術(shù)方案，以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種高端采樣電池電壓電路，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中串聯(lián)電池組中單個電池測量困難的的問題。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種高端采樣電池電壓電路，包括電池端電壓獲取電路、等效測量電路；電池端電壓獲取電路與等效測量電路相接，電池端電壓獲取電路連接待測電池，電池端電壓獲取電路用于獲取待測電池電壓，等效測量電路用于間接測量所述的獲取待測電池電壓。
[0006]優(yōu)選的，所述的電池端電壓獲取電路，包括第一電阻、運算放大器，第一電阻一端接待測電池正極、另一端接運算放大器同向輸入端，運算放大器反相輸入端接待測電池負(fù)極。
[0007]優(yōu)選的，所述的等效測量電路包括場效應(yīng)管、第四電阻、電壓采樣電路，第四電阻的阻值與第一電阻相等，場效應(yīng)管柵極接運算放大器輸出端，漏極接運算放大器的同向輸入端。第四電阻一端接場效應(yīng)管源極、第四電阻另一端接地，電壓采樣電路測量第四電阻電壓。
[0008]優(yōu)選的，所述的運算放大器反相輸入端與待測電池負(fù)極之間串接有第三電阻。
[0009]優(yōu)選的，還包括第二電阻，第二電阻一端接運算放大器的同向輸入端，另一端連接到場效應(yīng)管的柵極以及第一電阻遠(yuǎn)離待測電池正極的一端。
[0010]優(yōu)選的，所述的電壓采樣電路包括微控制單元，微控制器單元的ADC端接所述第四電阻的非接地端。
[0011]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高端采樣電池電壓電路，它巧妙地解決了因電池和MCU不共地產(chǎn)生的壓差導(dǎo)致測量精度低的問題，且對電壓采樣電路的采集精度要求不高，用帶ADC的普通主控芯片就可獲得較好的測量精度，大大降低了產(chǎn)品的成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明高端采樣電池電壓電路的一較佳實施例的電路圖。
【具體實施方式】
[0013]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]如圖1所示本發(fā)明高端采樣電池電壓電路的一較佳實施例，包括電池端電壓獲取電路1、等效測量電路2，電池BT1、BT2、BT3、BT4串聯(lián)形成電池組，電池BT4為待測電池；電池端電壓獲取電路I跟待測電池BT4兩端相接，電池端電壓獲取電路I與等效測量電路2相接，電池端電壓獲取電路I用于獲取待測電池BT4電壓。電池端電壓獲取電路I所獲取的待測電池BT4電壓通過等效測量電路2間接測量。
[0015]所述的電池端電壓獲取電路1，包括第一電阻R1、運算放大器0P，所述的等效測量電路2包括場效應(yīng)管Q1、第四電阻R4、電壓采樣電路，第四電阻的阻值與第一電阻相等，所述的第一電阻Rl —端接待測電池BT4正極、另一端接運算放大器OP同向輸入端，所述的運算放大器OP反相輸入端接待測電池BT4負(fù)極。所述場效應(yīng)管Ql柵極接運算放大器OP輸出端、漏極接運算放大器OP的同向輸入端，所述第四電阻R4 —端接場效應(yīng)管Ql源極、第四電阻R4另一端接地，電壓采樣電路測量第四電阻R4電壓。
[0016]利用了運算放大器OP的特性，使得第一電阻Rl兩端的電壓和待測電池BT4的電壓相等。而第一電阻Rl和第四電阻R4采用阻值嚴(yán)格相等的精密電阻，運算放大器OP輸出端連接的是電壓驅(qū)動器件場效應(yīng)管Q1，不需要電流驅(qū)動，不產(chǎn)生電流，運算放大器OP同向輸入端的由于運算放大器的虛斷特性，也沒有輸入電流，所以僅有流過第一電阻Rl的電流將全部流過第四電阻R4，兩電阻的電流就相等，所以第四電阻R4的電壓便等于第一電阻Rl電壓。我們通過電壓采樣電路測量第四電阻R4的電壓就可以得到待測電池BT4的電壓，這解決了待測電池BT4與電壓采樣電路不同地不能直接采樣待測電池BT4電壓的問題。只要具有測量電壓的電路即可作為本申請的電壓采樣電路。
[0017]高端采樣電池電壓電路還包括第二電阻R2、第三電阻R3。第二電阻R2、第三電阻R3為下拉電阻。所述的運算放大器OP反相輸入端與待測電池BT4負(fù)極之間串接有第三電阻R3。第二電阻R2—端接運算放大器OP的同向輸入端，另一端連接到場效應(yīng)管Ql的柵極以及第一電阻遠(yuǎn)離待測電池BT4正極的一端。所述的電壓采樣電路包括微控制單元MCU，微控制器單元MCU的ADC端接所述第四電阻R4的非接地端。微控制器單元MCU可以是單片機也可以是ARM芯片，通過微控制器單元MCU的ADC端采樣第四電阻R4的電壓即可獲得待測電池BT4電壓。
[0018]本申請運用運算放大器的虛斷特性、MOS的電壓驅(qū)動特性，間接采樣單體電池電壓，解決了待測電池和電壓采樣電路不共地不能直接采樣電池電壓問題，同時本發(fā)明的技術(shù)方案對電壓采樣電路的采集精度容忍度高。
[0019]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高端采樣電池電壓電路，其特征在于:包括電池端電壓獲取電路、等效測量電路；所述的電池端電壓獲取電路與等效測量電路相接，電池端電壓獲取電路連接待測電池，所述電池端電壓獲取電路用于獲取待測電池電壓，所述等效測量電路用于間接測量所述獲取的待測電池電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高端采樣電池電壓電路，其特征在于:所述的電池端電壓獲取電路包括第一電阻、運算放大器，所述的第一電阻一端接待測電池正極、另一端接運算放大器同向輸入端，所述的運算放大器反相輸入端接待測電池負(fù)極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高端采樣電池電壓電路，其特征在于:所述的等效測量電路包括場效應(yīng)管、第四電阻、電壓采樣電路，第四電阻的阻值與第一電阻相等，所述場效應(yīng)管柵極接運算放大器輸出端，漏極接運算放大器的同向輸入端，所述第四電阻一端接場效應(yīng)管源極、第四電阻另一端接地，電壓采樣電路測量第四電阻電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高端采樣電池電壓電路，其特征在于:所述的運算放大器反相輸入端與待測電池負(fù)極之間串接有第三電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高端采樣電池電壓電路，其特征在于:還包括第二電阻，第二電阻一端接所述的運算放大器的同向輸入端，另一端連接到場效應(yīng)管的柵極以及第一電阻遠(yuǎn)離待測電池正極的一端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的高端采樣電池電壓電路，其特征在于:所述的電壓采樣電路包括微控制單元，微控制器單元的ADC端接所述第四電阻的非接地端。
【文檔編號】G01R19/00GK103487630SQ201310433379
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】封毅 申請人:深圳市沛城電子科技有限公司