一種高速電池電壓掃描電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電路檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種高速電池電壓掃描電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的不斷發(fā)展，經(jīng)濟(jì)水平的提高，人們的環(huán)保節(jié)能意識也逐漸提高，利用清潔能源的電動車也被廣泛使用。電動車基本使用的是36v鉛酸蓄電池，在使用過程中要注意對電池電壓的檢測，及時了解電池使用狀況。電壓低時應(yīng)及時充電，以保護(hù)電池，延長使用壽命。目前在電動汽車的應(yīng)用中，普遍存在著蓄電池的使用壽命不長、管理不當(dāng)、電壓過低導(dǎo)致?lián)p壞電池等問題。因此，需要一種用于電動車蓄電池的電壓檢測電路，對蓄電池組的電壓工作狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控，以保護(hù)及延長蓄電池組的使用壽命。
[0003]另外，由于單體電池的不一致性，導(dǎo)致電池組在充電階段，可能出現(xiàn)某節(jié)電池比其它電池提前過充現(xiàn)象，而在放電階段，則出現(xiàn)某節(jié)電池比其它電池提前過放的現(xiàn)象，所以有必要對電池組內(nèi)每節(jié)電池的電壓進(jìn)行檢測，進(jìn)行過充過放保護(hù)。而現(xiàn)有技術(shù)則還只能對電池組的整體電壓進(jìn)行檢測，缺少對電池組內(nèi)各個電池電芯的電壓進(jìn)行檢測的有效手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明提供了一種高速電池電壓掃描電路。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種高速電池電壓掃描電路，包括切換開關(guān)模塊、運(yùn)算跟隨模塊和ARM處理模塊；
[0006]所述切換開關(guān)模塊與一組串聯(lián)的電池電芯組連接并用于檢測電池電芯組中各電池電芯的電壓，并將檢測電壓輸送至運(yùn)算跟隨模塊；
[0007]所述運(yùn)放跟隨模塊包括第一雙運(yùn)算放大器和第二雙運(yùn)算放大器，所述第一雙運(yùn)算放大器和第二雙運(yùn)算放大器用于跟隨運(yùn)放來自切換開關(guān)模塊的檢測電壓；
[0008]所述ARM處理模塊包括一處理器，所述處理器用于控制切換開關(guān)模塊的開閉以及對各電池電芯的兩端電壓的讀取順序；
[0009]所述ARM處理模塊的處理器控制切換開關(guān)模塊的開閉，并依次讀取各電池電芯兩端的檢測電壓，經(jīng)運(yùn)放跟隨模塊跟隨運(yùn)放后獲得各電池電芯的電壓。
[0010]進(jìn)一步地，所述切換開關(guān)模塊包括兩組或兩組以上的場效應(yīng)管組，所述每組場效應(yīng)管組均包括一號場效應(yīng)管和二號場效應(yīng)管，所述各場效應(yīng)組的一號場效應(yīng)管的漏極分別與各電池電芯的一端連接并用于檢測電池電芯的電壓;所述每組場效應(yīng)管組的柵極經(jīng)一光耦與一自舉電容連接，所述光耦的輸入端為電平觸發(fā)端并用于控制自舉電容放電使場效應(yīng)管組導(dǎo)通;所述自舉電容通過一二極管的導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)充電。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述處理器包括兩個ADC電壓檢測輸入通道ADC-1NO和ADC-1Nl、多個第一輸出1 口、以及第二輸出1 口、第三輸出1 口和第四輸出1 口，所述第一輸出1 口連接至各光親的輸入端。[0012 ] 進(jìn)一步地，所述電池電芯組中一個電池電芯兩端連接的兩組場效應(yīng)管組的二號場效應(yīng)管的漏極接口 U-OUTl和U-0UT2分別與第一雙運(yùn)算放大器的輸入端和第二雙運(yùn)算放大器的輸入端連接;所述第一雙運(yùn)算放大器和第二雙運(yùn)算放大器的輸出端分別與處理器的兩個ADC電壓檢測輸入通道ADC-1NO和ADC-1Nl連接，所述處理器的第二輸出1 口和第三輸出1 口分別經(jīng)一場效應(yīng)管與漏極接口 U-0UT2和漏極接口 U-OUTl連接，所述第四輸出1 口連接至各自舉電容與光耦之間。
[0013]進(jìn)一步地，所述各場效應(yīng)組均設(shè)置有柵極下拉電阻。
[0014]進(jìn)一步地，所述各場效應(yīng)組與電池電芯之間還連接有保護(hù)電阻。
[0015]進(jìn)一步地，所述運(yùn)放跟隨模塊還包括多個濾波電容和濾波電阻組成的濾波電路。
[0016]進(jìn)一步地，所述第一雙運(yùn)算放大器和第二雙運(yùn)算放大器還包括去耦電容和分壓電阻。
[0017]進(jìn)一步地，所述一號場效應(yīng)管和二號場效應(yīng)管均為N溝道場效應(yīng)管。
[0018]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的高速電池電壓掃描電路可以讀取多個的串聯(lián)電池電芯的單個電芯電壓值，且有讀取速快，讀取精度高，制作成本低的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的高速電池電壓掃描電路讀取電池電芯的個數(shù)可以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展，特別適合多個串聯(lián)電池電芯的電壓的讀取。
[0019]為了更好地理解和實(shí)施，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的高速電池電壓掃描電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明的高速電池電壓掃描電路的切換開關(guān)模塊的電路圖。
[0022 ]圖3是本發(fā)明的高速電池電壓掃描電路的運(yùn)放跟隨模塊的電路圖。
[0023 ]圖4是本發(fā)明的高速電池電壓掃描電路的ARM處理模塊的電路圖。
[0024]圖5是本發(fā)明的高速電池電壓掃描電路的工作示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]請參閱圖1-圖5。圖1是本發(fā)明的高速電池電壓掃描電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的高速電池電壓掃描電路的切換開關(guān)模塊的電路圖。圖3是本發(fā)明的高速電池電壓掃描電路的運(yùn)放跟隨模塊的電路圖。圖4是本發(fā)明的高速電池電壓掃描電路的ARM處理模塊的電路圖。圖5是本發(fā)明的高速電池電壓掃描電路的工作示意圖。
[0026]本發(fā)明的高速電池電壓掃描電路，包括切換開關(guān)模塊10、運(yùn)放跟隨模塊20和ARM處理模塊30。切換開關(guān)模塊10與一組串聯(lián)的電池電芯組連接并用于檢測電池電芯組中各電池電芯的電壓，并將檢測電壓輸送至運(yùn)算跟隨模塊20;運(yùn)放跟隨模塊20包括第一雙運(yùn)算放大器U8A和第二雙運(yùn)算放大器U8B，第一雙運(yùn)算放大器U8A和第二雙運(yùn)算放大器U8A用于跟隨運(yùn)放來自切換開關(guān)模塊10的檢測電壓;ARM處理模塊30包括一處理器U9，處理器U9用于控制切換開關(guān)模塊10的開閉以及對各電池電芯的兩端電壓的讀取順序;ARM處理模塊30的處理器U9控制切換開關(guān)模塊10的開閉，并依次讀取各電池電芯兩端的檢測電壓，經(jīng)運(yùn)放跟隨模塊20跟隨運(yùn)放后獲得各電池電芯的電壓。
[0027]本實(shí)施例的一號場效應(yīng)管和二號場效應(yīng)管均為N溝道場效應(yīng)管。本實(shí)施例的切換開關(guān)模塊10優(yōu)選地包括五組場效應(yīng)管組，分別為第一場效應(yīng)管組(Q1，Q8)、第二場效應(yīng)管組(02，09)、第三場效應(yīng)管組(03，010)、第四場效應(yīng)管組(04，011)和第五場效應(yīng)管組(05，Q12)，各場效應(yīng)管組的兩個場效應(yīng)管的柵極連接，第一場效應(yīng)管組(Q1，Q8)、第二場效應(yīng)管組(Q2，Q9)、第三場效應(yīng)管組(Q3，Q10)、第四場效應(yīng)管組(Q4，Q11)和第五場效應(yīng)管組(Q5，Q12)柵極經(jīng)一光耦與一自舉電容連接，光耦的輸入端為電平觸發(fā)端并用于控制自舉電容放電使場效應(yīng)管組導(dǎo)通；自舉電容通過一二極管的導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)充電。每組場效應(yīng)管組設(shè)置兩個場效應(yīng)管，可以有效地防止電路過放和短路。自舉電容Cl、光耦Ul和二極管Dl與第一場效應(yīng)管組(Q1，Q8)連接，依次類推，自舉電容C5、光耦U5和二極管D5與第五場效應(yīng)管組(Q5，Q12)連接。第一場效應(yīng)管組(Q1，Q8)、第二場效應(yīng)管組(Q2，Q9)、第三場效應(yīng)管組(Q3，Q10)、第四場效應(yīng)管組(Q4，Q11)和第五場效應(yīng)管組(Q5，Q12)均包括一號場效應(yīng)管和二號場效應(yīng)管，
08、09、010、011和叭2均為一號場效應(yīng)管，01、02、03、04和05均為二號場效應(yīng)管。各一號場效應(yīng)管的漏極分別與串聯(lián)的電池電芯組中一個電池電芯的一端連接并用于檢測電池電芯的電壓。第一場效應(yīng)管組(Q1，Q8)、第二場效應(yīng)管組(Q2，Q9)之間為電池電芯Batl、第二場效應(yīng)管組(Q2，Q9)、第三場效應(yīng)管組(Q3，Q10)之間為電池電芯Bat2、第三場效應(yīng)管組(Q3，Q10)、第四場效應(yīng)管組(Q4，Q11)之間為電池電芯Bat3，第四場效應(yīng)管組(Q4，Q11)和第五場效應(yīng)管組(Q5，Ql 2)之間為電池電芯Bat4。Bat I?Bat4串聯(lián)連接，且均為待掃描檢測的電池電芯。
[0028]ARM處理模塊30的處理器U9控制切換開關(guān)模塊10的各自舉電容充電，依次讀取與第一場效應(yīng)管組(Q1，Q8)、第二場效應(yīng)管組(Q2，Q9)、第三場效應(yīng)管組(Q3，Q10)、第四場效應(yīng)管組(Q4，Q11)和第五場效應(yīng)管組(Q5，Q12)連接的電池電芯并經(jīng)運(yùn)放跟隨模塊20跟隨運(yùn)放后獲得各電池電芯的電壓。
[0029]處理器U9包括兩個ADC電壓檢測輸入通道ADC-1NO和ADC-1N1、多個第一輸出1口、以及第二輸出1 口 KA、第三輸出1 口 KB和第四輸出1 口 KF13Kl、K2、K3、K4和K5均為第一輸出1 口。切換開關(guān)模塊10的各光耦分別與ARM處理模塊30的各第一輸出1 口連接。第一雙運(yùn)算放大器U8A的輸入端與第二場效應(yīng)管組(Q2，Q9)和第四場效應(yīng)管組(Q4，Q11)的二號場效應(yīng)管Q2和Q4的漏極接口U-OUTl連接，第二雙運(yùn)算放大器U8B的輸入端與第一場效應(yīng)管組(Ql，08)、第三場效應(yīng)管組(03，010)和第五場效應(yīng)管組(05，012)的二號場效應(yīng)管的漏極接口1]-0UT2連接，第一雙運(yùn)算放大器U8A和第二雙運(yùn)算放大器U8B的輸出端分別與處理器U9的兩個ADC電壓檢測輸入通道ADC-1NO和ADC-1Nl連接，處理器U9的第二輸出1 口 KA和第三輸出1口 KB分別經(jīng)一場效應(yīng)管與漏極接口 U-0UT2和漏極接口 U-OUTl連接，第四輸出1 口 KF連接至各自舉電容與光耦之間。在U-OUTl和U-0UT2處連接了場效應(yīng)管Q16和場效應(yīng)管Q17作為正負(fù)切換開關(guān)，場效應(yīng)管Q16和場效應(yīng)管Q17還分別設(shè)置了的柵極下拉電阻R24和柵極下拉電阻R25。
[0030]第一場效應(yīng)管組(Q1，Q8)、第二場效應(yīng)管組(Q2，Q9)、第三場效應(yīng)管組(Q3，Q10)、第四場效應(yīng)管組(Q4，Q11)和第五場效應(yīng)管組(Q5，Q12)均設(shè)置有柵極下拉電阻，電阻R1、R3、R5、R7、R9分別是第一場效應(yīng)管組(Q1，Q8)、第二場效應(yīng)管組(Q2，Q9)、第三場效應(yīng)管組(Q3，Q10)、第四場效應(yīng)管組(Q4，Q11)和第五場效應(yīng)管組(Q5，Q12)的柵極下拉電阻。第一場效應(yīng)管組(Q1，Q8)、第二場效應(yīng)管組(Q2，Q9)、第三場效應(yīng)管組(Q3，Q10)、第四場效應(yīng)管組(Q4，Qll)和第五場效應(yīng)管組(Q5，Q12)的一號場效應(yīng)管與電池電芯之間還連接有保護(hù)電阻，這些保護(hù)電阻依次為電阻R1、R3、R5、R7和R9，保護(hù)電阻可以防止發(fā)生短路后電阻會燒斷。
[0031]運(yùn)放跟隨模塊20還包括多個濾波電容和濾波電阻組成的濾波電路。運(yùn)放跟隨模塊20還包括電容C10、電容C11、電容C13、電阻R17和電阻R19組成濾波