專利名稱：一種8串鋰電池組電壓測量電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種鋰電池組電池電壓測量電路，將8串鋰電池組分成兩個4串 電池組進(jìn)行電壓測量，采用精密電阻對電池電壓信號做分壓處理，再利用單片機(jī)自帶的12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器讀取電壓值，并通過異步串行通信方式輸出數(shù)字式的電池電壓值。
背景技術(shù)：
隨著動力鋰電池技術(shù)和純電動汽車技術(shù)的發(fā)展，鋰電池已經(jīng)取代了傳統(tǒng)了鉛酸電 池和鎳氫電池成為純電動汽車?yán)锩婧诵膬δ芷骷Ｓ捎阡囯姵貑误w電壓只有3-4伏，一般 要求大量鋰電池串聯(lián)成組，才能實現(xiàn)可用于純電動汽車的電池組。因此對大量串聯(lián)的鋰電 池電壓進(jìn)行精確的測量是發(fā)展電動汽車的一種必須的技術(shù)。目前對串聯(lián)鋰電池組電壓測量 的方法很多，例如飛電容法、浮動地法、光耦隔離轉(zhuǎn)換法等等。但是都存在耗電高、成本高和 精度低的缺點。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的串聯(lián)鋰電池組電壓測量電路耗電高、成本高、精度不足的缺點，本 實用新型提供一種高精度、低能耗、低成本的8串鋰電池組電壓測量電路。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案將一個8串鋰電池組分成兩個串 聯(lián)的4串鋰電池組。在每個4串鋰電池組里，采用一個單片機(jī)對4節(jié)鋰電池電壓做測量。 單片機(jī)在做電壓測量時，以4串鋰電池組里電壓最低的一節(jié)電池即第4節(jié)電池的負(fù)極為參 考點，用精密電阻等比例衰減各節(jié)電池的正極電壓，并用自帶的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器配合精密 參考電壓源對衰減后的電壓信號做測量，測量到各節(jié)電池的正極電壓后依次相減得到各節(jié) 電池電壓。第一組4串鋰電池組里的單片機(jī)測到各節(jié)電池電壓后，采用特定波特率以異步 串行通信的方式將測得的電池電壓值發(fā)送給第二組4串鋰電池組里的單片機(jī)。第二組4串 鋰電池組里的單片機(jī)將自己測到的4節(jié)鋰電池電壓值和收到的第一組4串鋰電池組的電壓 值以異步串行通信的方式輸出。其技術(shù)方案特征是兩個4串鋰電池組測量電路的分壓電 阻網(wǎng)絡(luò) NA 禾口 NB 分別由電阻1 1、1 2、1 3、1 5、1 6、1 7、1 9、1 10、1 11、1 14 和電阻 R16、R17、R18、 R20、R22、R23、R25、R26、R27、R30 組成；電容 C2、C4、C8、C9 和電容 CIO、Cll、C15、C18 分別 是分壓電阻網(wǎng)絡(luò)NA和NB中的濾波電容；鋰電池Bl的正極連接電阻R2，電阻R2的另一端 連接電阻R3和限流電阻R1，電阻R2的另一端連接鋰電池B4的負(fù)極，限流電阻Rl的另一端 連接單片機(jī)Ul型號為SN8P2711的第13號腳；鋰電池B2的正極連接電阻R6，電阻R6的另 一端連接電阻R7和限流電阻R5，電阻R7的另一端連接鋰電池B4的負(fù)極，限流電阻R5的另 一端連接單片機(jī)Ul的第12號腳；鋰電池B3的正極連接電阻R10，電阻RlO的另一端連接 電阻Rll和限流電阻R9，電阻Rll的另一端連接鋰電池B4的負(fù)極，限流電阻R9的另一端連 接單片機(jī)Ul的第11號腳；鋰電池B4的正極連接限流電阻R14，限流電阻R14的另一端連 接單片機(jī)Ul的第10號腳；鋰電池B5的正極連接電阻R17，電阻R17的另一端連接電阻R18 和限流電阻R16，電阻R18的另一端連接鋰電池B8的負(fù)極，限流電阻R16的另一端連接單片機(jī)U2型號為SN8P2711的第13號腳；鋰電池B6的正極連接電阻R22，電阻R22的另一端連 接電阻R23和限流電阻R20，電阻R23的另一端連接鋰電池B8的負(fù)極，限流電阻R20的另一 端連接單片機(jī)U2的第12號腳；鋰電池B7的正極連接電阻R26，電阻R26的另一端連接電 阻R27和限流電阻R25，電阻R27的另一端連接鋰電池B8的負(fù)極，限流電阻R25的另一端連 接單片機(jī)U2的第11號腳；鋰電池B8的正極連接限流電阻R30，限流電阻R30的另一端連 接單片機(jī)U2的第10號腳。分壓電阻網(wǎng)絡(luò)NA和NB中，R2的阻值是R3阻值的3倍，R6的 阻值是R7阻值的2倍，RlO的阻值等于Rll的阻值；R17的阻值是R18阻值的3倍，R22的 阻值是R23阻值的2倍，R26的阻值等于R27的阻值。參考電壓源RA和RB中分別有芯片 Q2和Q4參考電壓集成電路TL431，芯片Q2和Q4的陰極分別對應(yīng)連接單片機(jī)Ul和U2的第 9號腳，陽極分別對應(yīng)連接鋰電池B4和B8的負(fù)極。單片機(jī)Ul的第5號腳和通信電平轉(zhuǎn)換 電路UT中的電阻R4相連，電阻R4的另一端與PNP型三極管Ql的基極連接，PNP型三極管 Ql的發(fā)射極與單片機(jī)Ul的第1號腳相連，集電極與電阻R15連接，電阻R15的另一端與電 阻R19和P型場效應(yīng)管Q3的柵極連接，電阻R19的另一端接地，P型場效應(yīng)管Q3的源極與 單片機(jī)U2的第1號腳連接，漏極與電阻R21和電阻R31連接，電阻R31的另一端接地，電阻 R21的另一端與單片機(jī)U2的第6號腳連接。芯片VRl電源集成電路78L05和電容C5、C6、 C7組成第一組電源PA給第一組4串鋰電池組測量電路供電；芯片VR2電源集成電路78L05 和電容C12、C13、C14組成第一組電源PB給第二組4串鋰電池組測量電路供電。晶振Yl和 電容Cl、C3組成第一組單片機(jī)振蕩器給單片機(jī)Ul提供振蕩信號；晶振Y2和電容C16、C17 組成第二組單片機(jī)振蕩器給單片機(jī)U2提供振蕩信號。本實用新型的有益效果是電路結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、具有12位高精度、可在-40°C 到125°C的環(huán)境溫度下使用，并且可以串聯(lián)使用。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。

圖1是本實用新型的電路原理圖。圖1中，NA.第一組分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，RA.第一組參考電壓源，PA.第一組電源，OA.第 一組單片機(jī)振蕩器，Ul.第一組單片機(jī)，NB.第二組分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，RB.第二組參考電壓源， PB.第二組電源，0B.第二組單片機(jī)振蕩器，U2.第二組單片機(jī)，UT.通信電平轉(zhuǎn)換電路。圖1中芯片Ul和U2的型號是SN8P2711，芯片VRl和VR2的型號是78L05，PNP型 三極管Ql的型號是3906，芯片Q2和Q4的型號是TL431，P型場效應(yīng)管Q3的型號是BSS84。
具體實施方式
圖1中，B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7和B8是待測的鋰電池，它們串聯(lián)在一起。鋰電池 B1、B2、B3和B4組成第一組串聯(lián)電池組，鋰電池B5、B6、B7和B8組成第二組串聯(lián)電池組。第一組電源OA和第二組電源OB中的芯片VRl和VR2的輸入腳Vin分別對應(yīng)連接 鋰電池Bl和B5的正極，接地腳GND分別對應(yīng)連接鋰電池B4和B8的負(fù)極，輸出腳Vout分 別對應(yīng)連接單片機(jī)Ul和U2的電源輸入腳-第1號腳，為單片機(jī)提供電源。第一組單片機(jī)振蕩器OA和第二組單片機(jī)振蕩器OB中晶振Yl和Y2的第1號腳和 第2號腳分別對應(yīng)連接單片機(jī)Ul和U2的第3號腳和第2號腳，為單片機(jī)提供振蕩信號。[0013]第一組參考電壓源RA和第二組參考電壓源RB中芯片Q2和Q4的陰極分別對應(yīng)連 接單片機(jī)Ul和U2的第9號腳，陽極分別對應(yīng)連接鋰電池B4和B8的負(fù)極，為單片機(jī)自帶的 模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供參考電壓。第一組串聯(lián)電池組的信號“地”為鋰電池B4的負(fù)極。鋰電池Bl的正極電壓信號 通過第一組分壓電阻網(wǎng)絡(luò)NA中電阻R2和R3衰減至原信號強度的1/4，并通過限流電阻Rl 輸入單片機(jī)Ul的第13號腳進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；鋰電池B2的正極電壓信號通過第一組分壓電阻 網(wǎng)絡(luò)NA中電阻R6和R7衰減至原信號強度的1/3，并通過限流電阻R5輸入單片機(jī)Ul的第 12號腳進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；鋰電池B3的正極電壓信號通過第一組分壓電阻網(wǎng)絡(luò)NA中電阻RlO 和Rll衰減至原信號強度的1/2，并通過限流電阻R9輸入單片機(jī)Ul的第11號腳進(jìn)行模數(shù) 轉(zhuǎn)換；鋰電池B4的正極電壓信號通過第一組分壓電阻網(wǎng)絡(luò)NA中限流電阻R14輸入單片機(jī) Ul的第10號腳進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。第二組串聯(lián)電池組的信號“地”為鋰電池B8的負(fù)極。鋰電池B5的正極電壓信號 通過第二組分壓電阻網(wǎng)絡(luò)NB中電阻R17和R18衰減至原信號強度的1/4，并通過限流電阻 R16輸入單片機(jī)U2的第13號腳進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；鋰電池B6的正極電壓信號通過第二組分壓 電阻網(wǎng)絡(luò)NB中電阻R22和R23衰減至原信號強度的1/3，并通過限流電阻R20輸入單片機(jī) U2的第12號腳進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；鋰電池B7的正極電壓信號通過第二組分壓電阻網(wǎng)絡(luò)NB中 電阻R26和R27衰減至原信號強度的1/2，并通過限流電阻R25輸入單片機(jī)U2的第11號腳 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；鋰電池B8的正極電壓信號通過第二組分壓電阻網(wǎng)絡(luò)NB中限流電阻R30輸 入單片機(jī)U2的第10號腳進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。單片機(jī)Ul的第5號腳和通信電平轉(zhuǎn)換電路UT中的電阻R4相連。電阻R4的另一 端與PNP型三極管Ql的基極連接。PNP型三極管Ql的發(fā)射極與單片機(jī)Ul的第1號腳相 連，集電極與電阻R15連接。電阻R15的另一端與電阻R19和P型場效應(yīng)管Q3的柵極連接。 電阻R19的另一端接地。P型場效應(yīng)管Q3的源極與單片機(jī)U2的第1號腳連接，漏極與電 阻R21和電阻R31連接。電阻R31的另一端接地。電阻R21的另一端與單片機(jī)U2的第6號 腳連接。當(dāng)單片機(jī)Ul的第5號腳輸出邏輯“高”時，三極管Ql關(guān)斷，P型場效應(yīng)管Q3的柵 極電壓為零，P型場效應(yīng)管Q3導(dǎo)通，因此單片機(jī)U2的第6號腳輸入為邏輯“高”。當(dāng)單片機(jī) Ul的第5號腳輸出邏輯“低”時，三極管Ql導(dǎo)通，電阻R15和R19組成的分壓網(wǎng)絡(luò)將P型場 效應(yīng)管Q3的柵極電壓拉至邏輯“高”，P型場效應(yīng)管Q3關(guān)斷，因此單片機(jī)U2的第6號腳輸 入為邏輯“低”。通過上述電平轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)Ul可以用特定的波特率將測量的電池電壓 值以異步串行通信方式發(fā)送給單片機(jī)U2。單片機(jī)U2可以用特定的波特率將測量的電池電 壓值以及接受到的第一組串聯(lián)電池組電壓值通過第5號腳以異步串行通信方式輸出。
權(quán)利要求一種8串鋰電池組電壓測量電路，它分兩個4串鋰電池組測量電路，其特征是兩個4串鋰電池組測量電路的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)NA和NB分別由電阻R1、R2、R3、R5、R6、R7、R9、R10、R11、R14和電阻R16、R17、R18、R20、R22、R23、R25、R26、R27、R30組成，鋰電池B1的正極連接電阻R2，電阻R2的另一端連接電阻R3和限流電阻R1，電阻R2的另一端連接鋰電池B4的負(fù)極，限流電阻R1的另一端連接單片機(jī)U1的第13號腳；鋰電池B2的正極連接電阻R6，電阻R6的另一端連接電阻R7和限流電阻R5，電阻R7的另一端連接鋰電池B4的負(fù)極，限流電阻R5的另一端連接單片機(jī)U1的第12號腳；鋰電池B3的正極連接電阻R10，電阻R10的另一端連接電阻R11和限流電阻R9，電阻R11的另一端連接鋰電池B4的負(fù)極，限流電阻R9的另一端連接單片機(jī)U1的第11號腳；鋰電池B4的正極連接限流電阻R14，限流電阻R14的另一端連接單片機(jī)U1的第10號腳；鋰電池B5的正極連接電阻R17，電阻R17的另一端連接電阻R18和限流電阻R16，電阻R18的另一端連接鋰電池B8的負(fù)極，限流電阻R16的另一端連接單片機(jī)U2的第13號腳；鋰電池B6的正極連接電阻R22，電阻R22的另一端連接電阻R23和限流電阻R20，電阻R23的另一端連接鋰電池B8的負(fù)極，限流電阻R20的另一端連接單片機(jī)U2的第12號腳；鋰電池B7的正極連接電阻R26，電阻R26的另一端連接電阻R27和限流電阻R25，電阻R27的另一端連接鋰電池B8的負(fù)極，限流電阻R25的另一端連接單片機(jī)U2的第11號腳；鋰電池B8的正極連接限流電阻R30，限流電阻R30的另一端連接單片機(jī)U2的第10號腳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的8串鋰電池組電壓測量電路，其特征是分壓電阻網(wǎng)絡(luò)NA和 NB中，R2的阻值是R3阻值的3倍，R6的阻值是R7阻值的2倍，RlO的阻值等于Rll的阻 值；R17的阻值是R18阻值的3倍，R22的阻值是R23阻值的2倍，R26的阻值等于R27的阻 值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的8串鋰電池組電壓測量電路，其特征是參考電壓源RA和RB 中分別有芯片Q2和Q4，芯片Q2和Q4的陰極分別對應(yīng)連接單片機(jī)Ul和U2的第9號腳，陽 極分別對應(yīng)連接鋰電池B4和B8的負(fù)極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的8串鋰電池組電壓測量電路，其特征是單片機(jī)Ul的第5號 腳和通信電平轉(zhuǎn)換電路UT中的電阻R4相連，電阻R4的另一端與PNP型三極管Ql的基極 連接，PNP型三極管Ql的發(fā)射極與單片機(jī)Ul的第1號腳相連，集電極與電阻R15連接，電 阻R15的另一端與電阻R19和P型場效應(yīng)管Q3的柵極連接，電阻R19的另一端接地，P型場 效應(yīng)管Q3的源極與單片機(jī)U2的第1號腳連接，漏極與電阻R21和電阻R31連接，電阻R31 的另一端接地，電阻R21的另一端與單片機(jī)U2的第6號腳連接。
專利摘要一種8串鋰電池組電池電壓測量電路。它將8串鋰電池組分成兩個4串電池組進(jìn)行電壓測量。每組測量電路由分壓電阻網(wǎng)絡(luò)、參考電壓源、自帶12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)、振蕩器和電源組成。單片機(jī)通過精密電阻對串聯(lián)電池的分壓配合參考電壓源測量各節(jié)電池正極電壓后依次相減得到各節(jié)電池電壓。第一組測量電路中的單片機(jī)通過異步串行通信方式輸出電池電壓值到第二組測量電路中的單片機(jī)。第二組測量電路中的單片機(jī)將測量的電池電壓和收到的第一組電池電壓通過異步串行通信方式輸出。
文檔編號G01R19/25GK201765264SQ20102026367
公開日2011年3月16日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者趙恩海 申請人:趙恩海