基于飛渡電容的電壓巡回檢測電路及方法技術

一種基于飛渡電容的電壓巡回檢測電路及方法，包括前后依次連接的采樣繼電器組、前置調理電路、飛渡電容、后置調理電路、跟隨器、AD轉換器及控制器；采樣繼電器組實現分時采樣對不同電池模塊的通斷，前置調理電路用于限流、分壓與濾波，飛渡電容通過電容前繼電器接收前置調理電路的電壓信號，用于信號的采樣保持，后置調理電路和跟隨器接收飛渡電容上的電壓信號，用于調整信號幅值、減小信號內阻和防止失真，控制器包括單片機與譯碼器，單片機處理AD轉換器的信號后得到電池模塊的采樣電壓，并且控制采樣繼電器組、前置調理電路和后置調理電路的通斷，實現采樣期間只有被測電池模塊被選通，并輪流對各電池模塊采樣電壓以完成巡回檢測。本發明專利技術具有測量精度高、抗干擾性強的優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及動力電池管理系統的電壓檢測裝置，特別涉及一種用于混合動力汽車動力電池模塊的，屬于新能源汽車
。
技術介紹
動力電池是電動汽車的關鍵部件，其性能直接影響到整車的性能。電池的電壓能夠直接體現電池的狀況，而且電池電壓的測量影響到剩余電量SOC的估算等。為保證動力電池能夠安全穩定的運行，必須對電池的模塊或單體電壓進行實時準確的檢測。目前電池模塊電壓測量的方法主要有:(I)采用電阻分壓方式測量；該方法測量精度低，且存在較大的能耗，不能實現電壓之間、電壓與電流信號的隔離。(2)繼電器陣列及共享A/D的巡回采樣；該方法需要大量的繼電器，成本高，且信號的隔離效果差。(3)差模電壓法；該方法存在漏電流和電阻匹配的問題。(4)專用采樣芯片；該類芯片都是針對鋰離子電池組而設計的低單體電壓的集成采樣電路，其存在著微漏電、電氣隔離差、成本高、每一路采樣電壓低等問題，不適合模塊化電池組的應用場合。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是，針對上述現有技術的不足，在滿足測量精度的條件下，提供一種新型的基于飛渡電容的電壓巡回檢測電路以及使用該電路進行檢測的方法，以實現信號之間的電氣隔離，提高測量精度和抗干擾程度。本專利技術所采用的技術方案是:一種基于飛渡電容的電壓巡回檢測電路，用于汽車動力電池模塊，包括:采樣繼電器組，輸入端通過限流電阻與所述電池模塊相連，輸出端分別連接兩條母線以實現分時采樣對不同電池模塊的通斷；前置調理電路，輸入端通過所述兩條母線與所述采樣繼電器組相連，用于限流、分壓與濾波；飛渡電容，用于電壓信號的采樣保持，通過電容前繼電器與所述前置調理電路的輸出端相連并接收來自該前置調理電路的電壓信號；前后依次相連的后置調理電路和跟隨器，用于調整電壓信號幅值、減小信號的內在阻抗和防止信號失真，該后置調理電路通過電容后繼電器與所述飛渡電容連接并接收該飛渡電容上的電壓信號；AD轉換器，輸入端連接所述跟隨器并將該跟隨器輸出的模擬信號轉換為數字信號;控制器，由相互連接的單片機與譯碼器組成，其中，譯碼器連接所述采樣繼電器組，單片機連接所述AD轉換器并接收該AD轉換器的數字信號，經處理后得到被測電池模塊的采樣電壓；單片機還連接所述前置調理電路和后置調理電路并通過I/O 口的輸出直接控制該前置調理電路和后置調理電路的通斷，同時單片機通過譯碼器控制采樣繼電器組實現在被測電池模塊的電壓采樣期間，只有該被測電池模塊與所述母線相連，并且實現輪流對各電池模塊電壓的采樣以完成所述汽車動力電池模塊電壓的巡回檢測。作為進一步改進，所述的單片機直接連接所述跟隨器，并且在單片機內部完成該跟隨器輸出模擬信號的數字化。作為進一步改進，所述的采樣繼電器組、電容前繼電器和電容后繼電器均選用光電率禹合繼電器。作為進一步改進，所述的飛渡電容是一種自放電極低的無極性電容。本專利技術的另一技術方案如下:一種采用上述檢測電路實施的電壓巡回檢測方法，其包括以下步驟:I)所述單片機通過譯碼器控制所述采樣繼電器組，確保在同一時刻采樣繼電器組只選通唯一的被測電池模塊；2)所述單片機控制所述電容前繼電器閉合，讓選通的被測電池模塊給所述飛渡電容充電，待充電穩定后斷開所述電容前繼電器和采樣繼電器組；3)所述單片機控制所述電容后繼電器閉合，使所述飛渡電容上的電壓信號經過濾波、高阻放大通過所述AD轉換器輸出到所述單片機，該單片機得到該被測電池模塊的采樣電壓；4)所述單片機控制斷開電容后繼電器，使所述采樣繼電器組選通下一需采樣的電池模塊，重復以上步驟I)至3)，直至實現所有電壓模塊的電壓的巡回檢測。本專利技術的工作原理:由單片機通過譯碼器控制閉合唯一的一路采樣繼電器，其他的采樣繼電器斷開，從而對其中唯一的被測電池模塊或電池單體進行電壓采樣；電壓信號經過一定的調理后，單片機控制飛渡電容的前繼電器閉合，使飛渡電容充電；充電進入穩定狀態后，電容前繼電器斷開，然后電容后繼電器閉合，飛渡電容上的電壓信號經過后置調理電路和跟隨器的處理后，進入AD轉換器，由單片機接收，或直接由單片機內AD完成數字化，至此一個模塊電壓的采樣結束；單片機重復上述步驟，通過控制繼電器的通斷進行其他電池模塊電壓的采樣，在極短的時間內完成所有電池模塊的電壓采集。本專利技術與現有技術相比，采用了飛渡電容與繼電器相結合，由單片機自動控制，實現了信號之間徹底的電氣隔離，增強了抗干擾性；由于動力電池模塊電壓的測量精度比總壓測量的要求低，無需進行同步測量，因此本專利技術采用了由控制器控制的采樣繼電器組對不同電池模塊進行分時采樣，避免了同步測量時所有開關同時閉合，使測量端存在上百伏的電壓，導致繼電器等的擊穿危險。本專利技術具有結構簡單、成本低廉、測量精度高并且安全可靠的優點，便于大規模生產，能夠用于在短時間內完成對所有汽車動力電池模塊電壓的巡回檢測。【附圖說明】圖1為本專利技術的結構及原理示意圖。圖2為各繼電器開關的時序圖。【具體實施方式】為了更好地說明此專利技術，下面結合具體實施例和附圖對本專利技術的技術方案作進一步的介紹和說明，但不應以此限制本專利技術的保護范圍。請參閱圖1，本專利技術所述的基于飛渡電容的電壓巡回檢測電路用于汽車動力電池模塊，包括限流電阻、采樣繼電器組、母線a和母線b、前置調理電路、電容前繼電器、飛渡電容、電容后繼電器、后置調理電路、跟隨器、AD轉換器及控制器。所述限流電阻由電阻Rl、R2、R3和R4組成，其前端與所測電池模塊正負極相連，后端連接所述采樣繼電器組的輸入端。所述采樣繼電器組由光電耦合繼電器S1、S2、S3和S4組成，各繼電器的通斷受所述譯碼器的控制；所述兩個母線，母線a和母線b連接于該采樣繼電器組的輸出端，實現分時采樣對不同電池模塊的通斷。所述前置調理電路起到限流、分壓及濾波的作用，其輸入端通過所述兩條母線與所述采樣繼電器組相連，兩母線上的電壓信號經過前置調理電路的處理后電壓符合采樣電路要求。所述電容前繼電器連接于所述前置調理電路之后。所述飛渡電容C是一種自放電極低的無極性電容，為電壓保持電容，用于電壓信號的采樣保持，其通過電容前繼電器與所述前置調理電路的輸出端相連并接收來自該前置調理電路的電壓信號。所述后置調理電路和跟隨器前后依次相連，所述后置調理電路通過電容后繼電器與所述飛渡電容C連接并接收該飛渡電容C上的電壓信號，所述跟隨器為放大器，與所述后置調理電路共同起到調整電壓信號幅值、減小信號的內在阻抗和防止信號失真的作用，其經過有源濾波的電壓信號進入所述AD轉換器。所述電容前繼電器和電容后繼電器均選用光電耦合繼電器；所述電容前繼電器由開關Kl和K2組成，所述電容前繼電器由開關K3和K4組成。所述電容前繼電器閉合后，所述飛渡電容C充電，母線上的電壓信號轉移到飛渡電容C上。充電穩定后，電容前繼電器斷開，且所述電容后繼電器閉合，飛渡電容C上的電壓信號繼續向后轉移。所述AD轉換器的輸入端連接所述跟隨器，接收來自該跟隨器的模擬信號，并將該模擬信號轉換為數字信號。所述控制器由相互連接的單片機與譯碼器組成；其中，單片機連接所述AD轉換器并接收該AD轉換器的數字信號，經處理后得到被測電池模塊的采樣電壓；譯碼器連接所述采樣繼電器組，單片機連接所述前置調理電路和后置調理電路，單片機通過I/O 口引腳的電平高低輸出直接控制該前置調理電路本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于飛渡電容的電壓巡回檢測電路，用于汽車動力電池模塊，其特征在于：所述檢測電路包括：采樣繼電器組，輸入端通過限流電阻與所述電池模塊相連，輸出端分別連接兩條母線以實現分時采樣對不同電池模塊的通斷；前置調理電路，輸入端通過所述兩條母線與所述采樣繼電器組相連，用于限流、分壓與濾波；飛渡電容，用于電壓信號的采樣保持，通過電容前繼電器與所述前置調理電路的輸出端相連并接收來自該前置調理電路的電壓信號；前后依次相連的后置調理電路和跟隨器，用于調整電壓信號幅值、減小信號的內在阻抗和防止信號失真，該后置調理電路通過電容后繼電器與所述飛渡電容連接并接收該飛渡電容上的電壓信號；AD轉換器，輸入端連接所述跟隨器并將該跟隨器輸出的模擬信號轉換為數字信號；控制器，由相互連接的單片機與譯碼器組成，其中，譯碼器連接所述采樣繼電器組，單片機連接所述AD轉換器并接收該AD轉換器的數字信號，經處理后得到被測電池模塊的采樣電壓；單片機還連接所述前置調理電路和后置調理電路并通過I/O口的輸出直接控制該前置調理電路和后置調理電路的通斷，同時單片機通過譯碼器控制采樣繼電器組實現在被測電池模塊的電壓采樣期間，只有該被測電池模塊與所述母線相連，并且實現輪流對各電池模塊電壓的采樣以完成所述汽車動力電池模塊電壓的巡回檢測。...

【技術特征摘要】
1.一種基于飛渡電容的電壓巡回檢測電路，用于汽車動力電池模塊，其特征在于:所述檢測電路包括: 采樣繼電器組，輸入端通過限流電阻與所述電池模塊相連，輸出端分別連接兩條母線以實現分時采樣對不同電池模塊的通斷； 前置調理電路，輸入端通過所述兩條母線與所述采樣繼電器組相連，用于限流、分壓與濾波； 飛渡電容，用于電壓信號的采樣保持，通過電容前繼電器與所述前置調理電路的輸出端相連并接收來自該前置調理電路的電壓信號； 前后依次相連的后置調理電路和跟隨器，用于調整電壓信號幅值、減小信號的內在阻抗和防止信號失真，該后置調理電路通過電容后繼電器與所述飛渡電容連接并接收該飛渡電容上的電壓信號； AD轉換器，輸入端連接所述跟隨器并將該跟隨器輸出的模擬信號轉換為數字信號； 控制器，由相互連接的單片機與譯碼器組成，其中，譯碼器連接所述采樣繼電器組，單片機連接所述AD轉換器并接收該AD轉換器的數字信號，經處理后得到被測電池模塊的采樣電壓；單片機還連接所述前置調理電路和后置調理電路并通過I/O 口的輸出直接控制該前置調理電路和后置調理電路的通斷，同時單片機通過譯碼器控制采樣繼電器組實現在被測電池模塊的電壓采樣期間，只有該被測電池模塊與所述母線相連，并且實現輪流對各電池模塊電壓...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱建新，劉鵬，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：上海;31