一种串联电池组单体电压检测电路

专利摘要:
一种串联电池组单体电压检测电路，包括：多个光耦，其数量与单体电池数量一致，每个单体电池对应连接一个光耦；译码器U3，其输出端分别与多个光耦连接；差分运放电路，与多个光耦分别连接；MCU芯片U1，与译码器U3和差分运放电路连接；MCU芯片U1向译码器U3输出高低电平；译码器U3对输入的高低电平进行解码并后向指定的其中一个光耦输出低电平以使得该光耦导通；差分运放电路通过导通的光耦计算对应的单体电池电压并输出给MCU芯片U1。通过译码器控制光耦在任何时间保证只有一个电池的正负极连接在母线上，译码器选择指定需要测试的点后使用ADC测量母线上的电压就是当前选定电池的单体电压，循环控制译码器选择每个电池就可测量所有单体电池电压。
公开号:CN214335163U
申请号:CN202120082885.XU
申请日:2021-01-13
公开日:2021-10-01
发明作者:徐东升
申请人:Sichuan Dongzheng Electronic Technology Co ltd；
IPC主号:G01R31-385

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及储能电池管理技术，尤其与一种串联电池组单体电压检测电路有关。
[n0002] 对串联电池组单体电池单元电压进行检测，是为了让用户可以精确掌握单体串联电池组中每一个单体电池电压，而不仅仅是整组电压，从而避免单个引发的问题导致整组电池报废或无法准确定位故障引起的问题。
[n0003] 目前串联电池组存放使用存在的问题：
[n0004] 1、无法测量单体电池电压使得问题只能定位到整组；
[n0005] 2、无法测量单体温度使得个别电池高温被忽略,严重时可能导致火灾甚至爆炸。
[n0006] 为解决上述相关现有技术不足，本实用新型一种串联电池组单体电压检测电路，通过译码器控制光耦在任何时间保证只有一个电池的正负极连接在母线上，译码器选择指定需要测试的点后使用ADC测量母线上的电压就是当前选定电池的单体电压，循环控制译码器选择每个电池就可测量所有单体电池电压。
[n0007] 为了实现本实用新型的目的，拟采用以下方案：
[n0008] 一种串联电池组单体电压检测电路，包括：
[n0009] 多个光耦，其数量与串联电池组的每个单体电池数量一致，每个单体电池对应连接一个光耦；
[n0010] 译码器U3，其输出端分别与多个光耦连接；
[n0011] 差分运放电路，与多个光耦分别连接；以及
[n0012] MCU芯片U1，与译码器U3和差分运放电路连接；
[n0013] 其中，MCU芯片U1用于向译码器U3输出高低电平；
[n0014] 译码器U3用于对输入的高低电平进行解码并后向指定的其中一个光耦输出低电平以使得该光耦导通；
[n0015] 差分运放电路，用于通过所述导通的光耦计算对应的单体电池电压，并输出给MCU芯片U1。
[n0016] 光耦采用TLP521-2芯片。
[n0017] 各光耦的初级端引脚1均通过一电阻R1连接VCC；各光耦的初级端引脚2连接自记的初级端引脚3；各光耦的初级端引脚4分别连接于译码器U3的一个输出引脚；各光耦的次级端引脚8分别连接对应的单体电池负极；各光耦的次级端引脚7通过测量母线BAT_N连接差分运放电路；各光耦的次级端引脚6分别连接对应的单体电池正极；各光耦的次级端引脚5通过测量母线BAT_P连接差分运放电路。
[n0018] 差分运放电路包括：差分运放芯片U2，其VIN-引脚连接测量母线BAT_N，VIN+引脚连接测量母线BAT_P，REF引脚和V-引脚接地，V+引脚连接VCC，VO引脚连接一电阻R37一端，电阻R37另一端连接MCU芯片U1和差分运放芯片U2的RG引脚。
[n0019] 电阻R37另一端通过一电容C1连接地，差分运放芯片U2的V+引脚通过一电容C2连接地。
[n0020] 电阻R37另一端连接MCU芯片U1的A4引脚，MCU芯片U1的A4引脚通过一电容C21接地，电容C21两端并联有一电容C22。
[n0021] 译码器U3采用74LS138，MCU芯片U1的控制GPIO的D4引脚、D3引脚、D1引脚分别连接译码器U3的A引脚、B引脚、C引脚。
[n0022] 本实用新型的有益效果在于：通过测量串联电池组中单体电池电压，可以精准分析电池组运行状态，从而有效避免以前对电池组只能了解整组电压而忽略单体电池电压过低、过高造成单体过放/过充等引起整组失效的问题。
[n0023] 本文描述的附图只是为了说明所选实施例，而不是所有可能的实施方案，更不是意图限制本申请的范围。
[n0024] 图1为本申请实施例的译码器、光耦与串联电池组电路结构图。
[n0025] 图2为本申请实施例的MCU芯片引脚连接示意图。
[n0026] 图3为本申请实施例的差分运放电路结构图。
[n0027] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细说明，但本实用新型所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
[n0028] 如图1~3所示，本实例提供一种串联电池组单体电压检测电路，包括：多个光耦、译码器U3、差分运放电路、MCU芯片U1。
[n0029] 差分运放电路与多个光耦分别连接；MCU芯片U1与译码器U3和差分运放电路连接。
[n0030] MCU芯片U1用于向译码器U3输出高低电平；译码器U3用于对输入的高低电平进行解码并后向指定的其中一个光耦输出低电平以使得该光耦导通；差分运放电路用于通过所述导通的光耦计算对应的单体电池电压，并输出给MCU芯片U1。
[n0031] 本实例通过译码器U3控制光耦在任何时间保证只有一个电池的正负极连接在母线上，通过译码器U3选择指定需要测试的点后使用ADC测量母线上的电压就是当前选定电池的单体电压，通过MCU芯片U1循环控制译码器U3选择每个电池就可测量所有单体电池电压。
[n0032] 在如图1所示中，串联电池组为8个，包括单体电池B1~B8，对应的光耦采用8个，为光耦K1~K8。
[n0033] 具体的，光耦可以采用TLP521-2芯片。各光耦的初级端引脚1均通过一电阻R1连接VCC；各光耦的初级端引脚2连接自记的初级端引脚3；各光耦的初级端引脚4分别连接于译码器U3的一个输出引脚；各光耦的次级端引脚8分别连接对应的单体电池负极；各光耦的次级端引脚7通过测量母线BAT_N连接差分运放电路；各光耦的次级端引脚6分别连接对应的单体电池正极；各光耦的次级端引脚5通过测量母线BAT_P连接差分运放电路。
[n0034] 具体的，译码器U3可以采用74LS138芯片。
[n0035] 如图2所示，MCU芯片U1的控制GPIO的D4引脚、D3引脚、D1引脚分别连接译码器U3的A引脚、B引脚、C引脚。
[n0036] 译码器U3的输出引脚Y0~Y7，分别连接光耦K1~K8的初级端引脚4。
[n0037] 具体的，如图3所示，差分运放电路包括：差分运放芯片U2，其VIN-引脚连接测量母线BAT_N，VIN+引脚连接测量母线BAT_P，REF引脚和V-引脚接地，V+引脚连接VCC，VO引脚连接一电阻R37一端，电阻R37另一端连接MCU芯片U1和差分运放芯片U2的RG引脚。电阻R37另一端通过一电容C1连接地，差分运放芯片U2的V+引脚通过一电容C2连接地。
[n0038] 如图2所示，电阻R37另一端连接MCU芯片U1的A4引脚，MCU芯片U1的A4引脚通过一电容C21接地，电容C21两端并联有一电容C22。
[n0039] 工作方式说明：
[n0040] 1、由MCU芯片U1控制GPIO的D4引脚、D3引脚、D1引脚，输出高低电平到译码器U3，译码器U3对输入信号进行解码输出低电平到光耦K1~K8，由于译码器U3特有机制，使得光耦K1~K8在中同一时间只能有一个导通，也就选定了串联电池组中的单体电池。
[n0041] 2、在选定需要测试的单体电池，光耦K1~K8将其正负极输出到测量母线BAN_N、BAT_P，然后由差分运放电路进一步计算电压，其中，电阻R37控制差分运放电路的输出比例，电容C2、电容C1对运放电源和输出进行滤波。
[n0042] 3、差分运放电路输出到MCU芯片U1的ADC，通过计算得出选定单体电池电压；电容C21、电容C22对ADC输入进行再次滤波，有效的降低干扰。
[n0043] 4、循环控制MCU芯片U1的GPIO引脚可完成串联电池组中的所有单体电池电压测量。
[n0044] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不表示是唯一的或是限制本实用新型。本领域技术人员应理解，在不脱离本实用新型的范围情况下，对本实用新型进行的各种改变或同等替换，均属于本实用新型保护的范围。

权利要求:
Claims (7)
[0001] 1.一种串联电池组单体电压检测电路，其特征在于，包括：
多个光耦，其数量与串联电池组的每个单体电池数量一致，每个单体电池对应连接一个光耦；
译码器U3，其输出端分别与多个光耦连接；
差分运放电路，与多个光耦分别连接；以及
MCU芯片U1，与译码器U3和差分运放电路连接；
其中，MCU芯片U1用于向译码器U3输出高低电平；
译码器U3用于对输入的高低电平进行解码并后向指定的其中一个光耦输出低电平以使得该光耦导通；
差分运放电路，用于通过所述导通的光耦计算对应的单体电池电压，并输出给MCU芯片U1。
[0002] 2.根据权利要求1所述的串联电池组单体电压检测电路，其特征在于：
各光耦的初级端引脚1均通过一电阻R1连接VCC；
各光耦的初级端引脚2连接自记的初级端引脚3；
各光耦的初级端引脚4分别连接于译码器U3的一个输出引脚；
各光耦的次级端引脚8分别连接对应的单体电池负极；
各光耦的次级端引脚7通过测量母线BAT_N连接差分运放电路；
各光耦的次级端引脚6分别连接对应的单体电池正极；
各光耦的次级端引脚5通过测量母线BAT_P连接差分运放电路。
[0003] 3.根据权利要求1所述的串联电池组单体电压检测电路，其特征在于，光耦采用TLP521-2芯片。
[0004] 4.根据权利要求2所述的串联电池组单体电压检测电路，其特征在于，差分运放电路包括：
差分运放芯片U2，其VIN-引脚连接测量母线BAT_N，VIN+引脚连接测量母线BAT_P，REF引脚和V-引脚接地，V+引脚连接VCC，VO引脚连接一电阻R37一端，电阻R37另一端连接MCU芯片U1和差分运放芯片U2的RG引脚。
[0005] 5.根据权利要求4所述的串联电池组单体电压检测电路，其特征在于，电阻R37另一端通过一电容C1连接地，差分运放芯片U2的V+引脚通过一电容C2连接地。
[0006] 6.根据权利要求5所述的串联电池组单体电压检测电路，其特征在于，电阻R37另一端连接MCU芯片U1的A4引脚，MCU芯片U1的A4引脚通过一电容C21接地，电容C21两端并联有一电容C22。
[0007] 7.根据权利要求1所述的串联电池组单体电压检测电路，其特征在于，译码器U3采用74LS138芯片，MCU芯片U1的控制GPIO的D4引脚、D3引脚、D1引脚分别连接译码器U3的A引脚、B引脚、C引脚。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120082885.XU|CN214335163U|2021-01-13|2021-01-13|一种串联电池组单体电压检测电路|CN202120082885.XU| CN214335163U|2021-01-13|2021-01-13|一种串联电池组单体电压检测电路|