本發(fā)明涉及電池管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于電池管理單元的電池電壓采集校準(zhǔn)電路。

背景技術(shù)：

隨著人類對環(huán)境保護(hù)意識的提高，新能源技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。其中儲能技術(shù)及新能源電動汽車得到飛速發(fā)展，在儲能產(chǎn)品及電動汽車的核心是電池，而電池的核心在電池管理系統(tǒng)（BMS）。電池管理系統(tǒng)（BMS）作為實(shí)時監(jiān)控、自動均衡、智能充放電的電子部件，起到保障安全、延長壽命、估算剩余電量等重要功能，是動力和儲能電池組中不可或缺的重要部件。而在電池管理系統(tǒng)中，電芯電壓采集是重中之重。而直接采用片內(nèi)集成或外置ADC進(jìn)行采集，因元件差異性，會導(dǎo)致采集不準(zhǔn)確。需要對電壓采集進(jìn)行校準(zhǔn)。

目前均衡電壓采集有兩種放式，一種是運(yùn)用高精度模擬前端芯片進(jìn)行采集，雖然運(yùn)用了高精度ADC，但依然受外界電路元件參數(shù)差異影響，此種方案未經(jīng)校準(zhǔn)，精度不能保證，同時，高精度模擬前端成本過高。另一種方式是采用MCU內(nèi)置ADC進(jìn)行采樣，需要外接采樣調(diào)理電路。此種方式如果不進(jìn)行采集校準(zhǔn)，則采樣誤差偏大。目前市場上有模擬電池出售，不過其價格不菲，而當(dāng)大批量生產(chǎn)電池管理單元時，需要大量的設(shè)備去校準(zhǔn)測試，這會將產(chǎn)品成本提高數(shù)倍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低自動化程度高的電池電壓采集校準(zhǔn)電路。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種電池電壓采集校準(zhǔn)電路，其包括電池電壓采集模塊，其還包括MCU、多路基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、恒流源電路以及電壓跟隨電路，所述MCU的輸出端與多路基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的輸入端連接，所述多路基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路可產(chǎn)生多路高精度基準(zhǔn)電壓，所述MCU可控制多路高精度基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路輸出多種高精度基準(zhǔn)電壓；所述多路基準(zhǔn)電壓采集電路的輸出端依次通過恒流源電路以及電壓跟隨電路與所述電池電壓采集模塊連接以供其采集基準(zhǔn)電壓；所述MCU與電池電壓采集模塊通過電性連接進(jìn)行通信。

進(jìn)一步，所述多路基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電壓電路包括電壓基準(zhǔn)芯片、第一分壓電阻、第二分壓電阻、第三分壓電阻以及模擬開關(guān)，所述電壓基準(zhǔn)芯片可輸出3路基準(zhǔn)電壓，所述3路基準(zhǔn)電壓分別通過第一分壓電阻、第二分壓電阻、第三分壓電阻與所述模擬開關(guān)的輸入端連接，所述模擬開關(guān)的輸出端與所述恒流源電路的輸入端連接。

進(jìn)一步，所述第一分壓電阻、第二分壓電阻、第三分壓電阻均為高精度黑電阻。

進(jìn)一步，所述恒流源電路包括比例積分電路、反饋電路以及分壓電路，所述多路基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電壓電路的輸出端依次連接比例積分電路、反饋電路以及分壓電路，所述分壓電路的輸出端與所述電壓跟隨電路的輸入端連接。

進(jìn)一步，所述比例積分電路包括第一運(yùn)算放大器、第一電容以及第四電阻，所述第一運(yùn)算放大器的正向輸入端與所述多路基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的輸出端連接，其反向輸入端依次通過第一電容以及第四電阻與其輸出端連接。

進(jìn)一步，所述分壓電路由若干高精度黑電阻組成，通過高精度黑電阻使恒定電流轉(zhuǎn)換成多路電壓，用以模擬電池電壓。

進(jìn)一步，所述電壓跟隨電路包括第二運(yùn)算放大器和滑動變阻器，所述恒流源電路的輸出端通過滑動變阻器與所述第二運(yùn)算放大器的正向輸入端連接，所述第二運(yùn)算放大器的反向輸入端與其輸出端連接，其輸出端與所述電池電壓采集模塊的輸入端連接。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過MCU控制多路基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生多路基準(zhǔn)電壓并通過恒流源電路模擬電池電壓供電池電壓采集模塊進(jìn)行采集；所述MCU與電池電壓采集模塊連接把基準(zhǔn)電壓的電壓值傳輸給電池電壓采集模塊，電池電壓采集模塊把采集到的基準(zhǔn)電壓的電壓值與MCU傳輸過來的基準(zhǔn)電壓值進(jìn)行對比，計(jì)算誤差并進(jìn)行自動校準(zhǔn)，并且通過電壓跟隨電路增加輸出帶載能力，以達(dá)到對多節(jié)電池電壓進(jìn)行校準(zhǔn)的目的，綜上所述本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對單體或者多節(jié)電池電壓自動化采集校準(zhǔn)的目的，同時結(jié)構(gòu)簡單、成本低，具有良好的經(jīng)濟(jì)價值。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明：

圖1是本發(fā)明一具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一具體實(shí)施例中多路基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的電路原理圖；

圖3是本發(fā)明一具體實(shí)施例中恒流源電路的電路原理圖；

圖4是本發(fā)明一具體實(shí)施例中電壓跟隨電路的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

如圖1所示，一種電池電壓采集校準(zhǔn)電路，其包括電池電壓采集模塊，其還包括MCU、多路基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、恒流源電路以及電壓跟隨電路，所述MCU的輸出端與多路基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的輸入端連接，所述多路基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路可產(chǎn)生多路高精度基準(zhǔn)電壓，所述MCU可控制多路高精度基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路輸出多種高精度基準(zhǔn)電壓；所述多路基準(zhǔn)電壓采集電路的輸出端依次通過恒流源電路以及電壓跟隨電路與所述電池電壓采集模塊連接以供其采集基準(zhǔn)電壓；所述MCU與電池電壓采集模塊通過通連接進(jìn)行通信。

本發(fā)明通過MCU控制多路基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生多路基準(zhǔn)電壓并通過恒流源電路模擬電池電壓供電池電壓采集模塊進(jìn)行采集；所述MCU與電池電壓采集模塊連接把基準(zhǔn)電壓的電壓值傳輸給電池電壓采集模塊，電池電壓采集模塊把采集到的基準(zhǔn)電壓的電壓值與MCU傳輸過來的基準(zhǔn)電壓值進(jìn)行對比，計(jì)算誤差并進(jìn)行自動校準(zhǔn)，并且通過電壓跟隨電路增加輸出帶載能力，以達(dá)到對多節(jié)電池電壓進(jìn)行校準(zhǔn)的目的，綜上所述本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對單體或者多節(jié)電池電壓自動化采集校準(zhǔn)的目的，同時結(jié)構(gòu)簡單、成本低，具有良好的經(jīng)濟(jì)價值。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式如圖2所示，所述多路基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電壓電路包括電壓基準(zhǔn)芯片U1、第一分壓電阻R1、第二分壓電阻R2、第三分壓電阻R3以及模擬開關(guān)U2，所述電壓基準(zhǔn)芯片可輸出3路基準(zhǔn)電壓，所述3路基準(zhǔn)電壓分別通過第一分壓電阻R1、第二分壓電阻R2、第三分壓電阻R3與所述模擬開關(guān)U2的輸入端連接，所述模擬開關(guān)U2的輸出端與所述恒流源電路的輸入端連接。

優(yōu)選的，所述第一分壓電阻、第二分壓電子、第三分壓電阻均為高精度黑電阻，通過分壓電阻分別產(chǎn)生2V，3V，3.6V參考電壓，所述電壓基準(zhǔn)芯片U1型號為ADR02，輸入范圍為7~36V，輸出為5V。此處用25V電源輸入，輸出加濾波電容C2，使輸出電壓更穩(wěn)定。其全溫度范圍輸出誤差不超過±5mV。采用CD4051模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)電壓基準(zhǔn)的選擇。其可通過與MCU處理器連接，可用軟件下發(fā)指令實(shí)現(xiàn)電壓基準(zhǔn)的在2V，3V，3.6V中切換，從而實(shí)現(xiàn)自動化校準(zhǔn)和測試。

進(jìn)一步作為為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述恒流源電路包括比例積分電路、反饋電路以及分壓電路，所述多路基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電壓電路的輸出端依次連接比例積分電路、反饋電路以及分壓電路，所述分壓電路的輸出端與所述電壓跟隨電路的輸入端連接。其運(yùn)用運(yùn)算放大器的深度負(fù)反饋機(jī)制，利用虛短與虛斷實(shí)現(xiàn)電流源的設(shè)計(jì)。所使用的運(yùn)放為ADA4077-2，該運(yùn)放為高速運(yùn)放，具有低偏置電壓，溫度變化對其影響極小，偏置電壓變化為0.25uV/℃，同時具有4MHZ的帶寬。

優(yōu)選的，如圖3所示，所述比例積分電路包括第一運(yùn)算放大器U3A、第一電容C8以及第四電阻R17，所述第一運(yùn)算放大器U3A的正向輸入端與所述多路基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的輸出端連接，其反向輸入端依次通過第一電容C8以及第四電阻R17與其輸出端連接。

優(yōu)選的，所述分壓電路由若干高精度黑電阻組成，通過高精度黑電阻使恒定電流轉(zhuǎn)換成多路電壓，用以模擬電池電壓。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述電壓跟隨電路包括第二運(yùn)算放大器和滑動變阻器，所述恒流源電路的輸出端通過滑動變阻器與所述第二運(yùn)算放大器的正向輸入端連接，所述第二運(yùn)算放大器的反向輸入端與其輸出端連接，其輸出端與所述電池電壓采集模塊的輸入端連接。

優(yōu)選的，如圖4所示，在恒流源之后，本設(shè)計(jì)在每節(jié)電壓輸出處加上了輸出電壓跟隨器，用以增加輸出帶載能力，避免因外部接入電路而影響輸出電壓。同時，為了軟件便于處理，在每節(jié)分壓電阻處并聯(lián)100K的滑動變阻器，用于電壓微調(diào)，以使每節(jié)輸出電壓一致，便于軟件統(tǒng)一下發(fā)指令，加速校準(zhǔn)及檢測過程。同時增加了電壓跟隨器后，其供電改為多電源疊加供電，第13~16節(jié)電壓輸出跟隨器的供電電源地接到第12節(jié)輸出處。同理，第7~12節(jié)輸出跟隨器的供電地接到第6節(jié)輸出處。從而實(shí)現(xiàn)電壓的正常輸出，增大其帶載能力，保證輸出電壓的精度。

在本實(shí)施例中由高精度電壓基準(zhǔn)芯片通過黑電阻分壓產(chǎn)生2V，3V，3.6V電壓基準(zhǔn)。MCU通過CD4051選擇，默認(rèn)打開3V基準(zhǔn)，隨后恒流源電路開始工作，產(chǎn)生恒定電流，通過高精度黑電阻轉(zhuǎn)化為電壓，然后通過輸出電壓跟隨電路，接至輸出接口，供電池電壓采集模塊采集。進(jìn)入校準(zhǔn)模式時，先輸出2V，電池電壓采集模塊下發(fā)校準(zhǔn)指令，先校準(zhǔn)小電壓。隨后輸出3.6V，再校準(zhǔn)大電壓。校準(zhǔn)完成后，進(jìn)入檢測模式，檢測校準(zhǔn)是否成功，電池電壓采集模塊采集是否正常。

綜上所述本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對單體或者多節(jié)電池電壓自動化采集校準(zhǔn)的目的，同時結(jié)構(gòu)簡單、成本低，由小功率元件組成，只是用了部分高精度運(yùn)放及黑電阻，相對模擬電池來說，其成本不到一個普通電池管理單元的價格。具有良好的經(jīng)濟(jì)價值。

以上是對本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。