本發(fā)明涉及一種電壓采集電路，尤其涉及一種用于電池管理系統(tǒng)的電池電壓采集電路。

背景技術(shù)：

電池電壓是電動汽車動力電池的重要參數(shù)，一方面電池電壓直接與剩余容量相關，另一方面電池長時間工作于低壓或過壓情況下，嚴重影響自身壽命，因此電池電壓檢測精度是衡量電池管理系統(tǒng)的重要指標。

目前，電池管理系統(tǒng)中電池電壓采集電路的拓撲結(jié)構(gòu)多種多樣，主要有以下四種：

方案1：國外半導體芯片廠商提供專用芯片采集電池電壓，一般最多支持12串單體電池電壓，內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，通過通信接口將電池電壓信息上送到單片機進行處理，同時擴展通用數(shù)字輸入輸出接口，便于電流采集、溫度采集，主要廠家有Linear、TI、ADI、Maxim等公司。

方案2：采用光耦的方式進行采集，包括選通單元，用于選通待檢測的單體電池；第一光耦，用于將待檢測電池電壓轉(zhuǎn)換為電流信號并輸出一對應的第一電壓信號；信號傳遞單元，用于將所述電壓信號傳遞給第二光耦；第二光耦，用于將傳遞來的所述第一電壓信號轉(zhuǎn)換為第二電壓信號；比例電路，用于將所述電壓信號轉(zhuǎn)換為可測量電壓值。

方案3：利用多個采集單元和控制器實現(xiàn)電池電壓采集，所述采集單元包括電池Ci、控制開關Qi1和回路開關Qi2，各相鄰采集單元的電池Ci通過正極、負極依次串聯(lián)，且V1的負極連接公共端子GND，所述電池Ci的正極通過電阻Ri1連接電阻R0的一端，電阻R0的另一端連接公共端子GND，所述電池Ci、電阻Ri1和電阻R0的回路中還串聯(lián)回路開關Qi2，該回路開關Qi2的控制端與公共端子之間并聯(lián)控制開關Qi1，所述控制開關Qi1的控制端連接控制器的輸出端KZi，該控制器的輸入端連接電阻R0與Ri1連接的一端。

方案4：提供一個相同的參考電壓予多個運算放大器的同相輸入端，運算放大器的反相輸入端連接每個單體電池電壓，得出各單體電池與所述參考電壓的相對電壓差值。在同一時刻測量單體電池電壓差值，消除了共模電壓、以及母線脈動電流變化對測量結(jié)果的影響；同時，本發(fā)明的單體電池電壓測量電路在空間上非常靠近被測單體電池，大大削弱了背景技術(shù)中電磁干擾感應電流對測量結(jié)果的影響。

電池管理系統(tǒng)伴隨著電動汽車發(fā)展而不斷擴大，功能不斷完善，但是現(xiàn)有的上述幾種方案仍然存在不足：

(1)專用芯片的出現(xiàn)使得電池管理系統(tǒng)設計大大簡化，產(chǎn)品的小型化和可靠性有了提高，但是考慮到電壓和應用復雜度，一般單個芯片檢測的電池串數(shù)不超過12串，使用這些芯片設計的電池管理系統(tǒng)典型架構(gòu)是集中式結(jié)構(gòu)，對于分布式結(jié)構(gòu)會使電池箱內(nèi)接線復雜，降低可靠性，而且增加整體成本。產(chǎn)品的功能設計受制于芯片廠商的配置，降低總體靈活性。

(2)伴隨著專用芯片出現(xiàn)的方式是采用光耦采集電壓信息，利用光耦的特性，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對單個電池電壓信息采集，另一方面實現(xiàn)電氣隔離，提高可靠性，利用光耦的電流傳輸特性使其工作于線性區(qū)，將采集到的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號傳向副邊。該方案的采樣時間受制于光耦切換時間，采樣時間長，且難以保證光耦始終工作于線性區(qū)，采樣精度低，外圍電路過于復雜，可靠性差。

(3)方案3采用多個采集單元和控制器實現(xiàn)電池電壓采集，通過多個三極管實現(xiàn)電池選擇及電壓信息采集，三極管屬于電流型器件，驅(qū)動電流大，功耗增加，增加動力電池耗電量，降低整車行駛里程。三極管分為截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)三個工作區(qū)域，該方法只能使三極管工作于飽和區(qū)和截止區(qū)，當工作于放大區(qū)時，由于三極管自身壓降等原因會導致系統(tǒng)的電壓采集精度降低。

(4)利用運算放大器能夠?qū)崿F(xiàn)電壓電壓的快速采集且成本低，但是方案4中電壓的采集精度受制于基準電壓，對于車輛嚴酷的電磁環(huán)境，容易引起基準電壓變化，進而影響電池電壓采集精度。

有鑒于上述的缺陷，本設計人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設一種新型結(jié)構(gòu)的電池電壓采集電路，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種成本低、可靠性高、采樣精度高的用于電池管理系統(tǒng)的電池電壓采集電路。

本發(fā)明的用于電池管理系統(tǒng)的電池電壓采集電路，包括選通芯片、單片機和電池組，所述電池組內(nèi)設有多個依次串聯(lián)的電池，多個電池的正極均通過導線連接有自恢復保險絲，多個自恢復保險絲中除了與第一個電池連接的自恢復保險絲外均通過導線連接有第一電阻，所述第一個電池為靠近電池組負極一端的電池，多個第一電阻分別與選通芯片的對應輸入端電連接，與第一個電池連接的自恢復保險絲通過導線與選通芯片的對應輸入端連接，所述選通芯片的多個輸入端還分別通過第二電阻與電池組的負極連接，所述選通芯片通過IIC接口與單片機的輸出端連接，選通芯片的輸出端通過電壓跟隨器與單片機的AD輸入端連接。

進一步的，本發(fā)明的用于電池管理系統(tǒng)的電池電壓采集電路，還包括供電電路，所述供電電路的輸入端與電池組的正極連接，供電電路的輸出端分別與選通芯片的電源輸入端、電壓跟隨器的電源輸入端連接。

進一步的，本發(fā)明的用于電池管理系統(tǒng)的電池電壓采集電路，所述供電電路為串聯(lián)穩(wěn)壓電路。

進一步的，本發(fā)明的用于電池管理系統(tǒng)的電池電壓采集電路，所述電池的個數(shù)為8個，所述選通芯片為8通道選通芯片。

借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點：本發(fā)明的用于電池管理系統(tǒng)的電池電壓采集電路，通過在電路中設置自恢復保險絲，從而防止采集電路出現(xiàn)故障后損壞電池，保護了電路安全可靠的運行。保險絲熔斷電流根據(jù)后級電路最大工作電流選擇，一般選取為0.125A。此外第一電阻和第二電阻的設置，構(gòu)成了高精度的電阻分壓，從而實現(xiàn)對各單體電池電壓及總電壓的檢測，采集到的電壓信號被傳送至相應的選通電路接口，成本低廉。實際使用時，盡量選擇高阻值電阻，減小電阻功率損耗，防止因電阻溫度變化引起阻值變化，提高電壓采集精度。此外，選用選通芯片接收電池的電壓信號，選通芯片通過自帶的IIC通信接口與單片機通信，單片機通過IIC通信接口對選通芯片的輸入通道進行選擇，選通芯片的輸出接口經(jīng)過電壓跟隨器送入單片機的AD通道，利用單片機自帶的16位AD通道可以有效提高電池電壓的采集精度。綜上所述，本發(fā)明的用于電池管理系統(tǒng)的電池電壓采集電路成本低、可靠性高、采樣精度高。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。

附圖說明

圖1是本發(fā)明用于電池管理系統(tǒng)的電池電壓采集電路的電路原理圖；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

參見圖1，本發(fā)明一較佳實施例的一種用于電池管理系統(tǒng)的電池電壓采集電路，包括選通芯片U1、單片機MCU和電池組BAT1～BAT8，所述電池組內(nèi)設有多個依次串聯(lián)的電池，多個電池的正極均通過導線連接有自恢復保險絲(F1～F8)，多個自恢復保險絲中除了與第一個電池連接的自恢復保險絲(F8)外均通過導線連接有第一電阻(R1、R2、R3、R5、R6、R9、R10)，所述第一個電池(BAT1)為靠近電池組負極一端的電池，多個第一電阻分別與選通芯片的對應輸入端(端口1～7)電連接，與第一個電池連接的自恢復保險絲通過導線與選通芯片的對應輸入端(端口8)連接，所述選通芯片的多個輸入端還分別通過第二電阻(R14～R21)與電池組的負極連接，所述選通芯片通過IIC接口(Scl端口和Sda端口)與單片機的輸出端連接，選通芯片的輸出端通過電壓跟隨器U2與單片機的AD輸入端連接。

通過在電路中設置自恢復保險絲，從而防止采集電路出現(xiàn)故障后損壞電池，保護了電路安全可靠的運行。保險絲熔斷電流根據(jù)后級電路最大工作電流選擇，一般選取為0.125A。此外第一電阻和第二電阻的設置，構(gòu)成了高精度的電阻分壓，從而實現(xiàn)對各單體電池電壓及總電壓的檢測，采集到的電壓信號被傳送至相應的選通電路接口，成本低廉。實際使用時，盡量選擇高阻值電阻，減小電阻功率損耗，防止因電阻溫度變化引起阻值變化，提高電壓采集精度。此外，選用選通芯片接收電池的電壓信號，選通芯片通過自帶的IIC通信接口與單片機通信，單片機通過IIC通信接口對選通芯片的輸入通道進行選擇，選通芯片的輸出接口經(jīng)過電壓跟隨器送入單片機的AD通道，利用單片機自帶的16位AD通道可以有效提高電池電壓的采集精度。綜上所述，本發(fā)明的用于電池管理系統(tǒng)的電池電壓采集電路成本低、可靠性高、采樣精度高。

作為優(yōu)選，本發(fā)明的用于電池管理系統(tǒng)的電池電壓采集電路，還包括供電電路101，供電電路的輸入端與電池組的正極連接，供電電路的輸出端分別與選通芯片的電源輸入端、電壓跟隨器的電源輸入端連接。

作為優(yōu)選，本發(fā)明的用于電池管理系統(tǒng)的電池電壓采集電路，供電電路為串聯(lián)穩(wěn)壓電路。

本發(fā)明的用于電池管理系統(tǒng)的電池電壓采集電路利用串聯(lián)穩(wěn)壓電路給選通芯片、運算放大器及單片機供電，串聯(lián)型穩(wěn)壓電路屬直流穩(wěn)壓電源中的一種，在實際應用電路中應用非常廣泛，串聯(lián)穩(wěn)壓電路直接從電池取電，其輸出不隨著電池電壓波動而變化，輸出精度高且穩(wěn)定，保證電路中各器件工作于正常狀態(tài)。

作為優(yōu)選，本發(fā)明的用于電池管理系統(tǒng)的電池電壓采集電路，電池的個數(shù)為8個，選通芯片為8通道選通芯片。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并不用于限制本發(fā)明，應當指出，對于本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發(fā)明的保護范圍。