專利名稱：電動汽車大功率電池檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信號檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電動汽車大功率電池檢測電路。
背景技術(shù)：
隨著能源、環(huán)保等問題的日益突出，電動汽車以其零排放、能源利用率高、能源多 樣化、結(jié)構(gòu)簡單和使用方便等優(yōu)點越來越受到人們的重視，并逐漸成為當(dāng)代汽車的發(fā)展方 向。儲能系統(tǒng)是電動汽車的核心組成部分，然而動力電池在“能量比”，使用壽命，穩(wěn)定 性和生產(chǎn)成本等方面存在的問題一直沒有得到很好的解決，這在很大程度上制約了電動汽 車的發(fā)展。但隨著一些新型儲能電池的出現(xiàn)，尤其是鋰離子電池的研制成功，電池的性能得 到了很大的提升。除了提高電池本身的性能以外，對電池進行有效的管理已成為電動汽車 的關(guān)鍵技術(shù)。良好的電池管理系統(tǒng)能夠?qū)﹄姵靥峁┍O(jiān)控和保護，使電動汽車發(fā)揮最好的性 能，同時盡可能延遲電動的使用壽命。由于電動汽車所用動力電池的復(fù)雜性和特殊性，電動 汽車的電池管理系統(tǒng)已被單獨提出作為研究對象。一個完整的電池管理系統(tǒng)主要具備電池數(shù)據(jù)檢測、狀態(tài)監(jiān)控和安全管理等功能。 其中電池數(shù)據(jù)檢測又是電池管理系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的一個環(huán)節(jié)，準(zhǔn)確并實時檢測電流、電壓等 電池基本參數(shù)對于整個系統(tǒng)來說至關(guān)重要。電池的電壓和電流可以被直接檢測，但這些測 量數(shù)據(jù)需要相應(yīng)的處理才能被系統(tǒng)使用，這整個工作需要由一個專門的檢測電路來完成。 當(dāng)前，市場上已經(jīng)出現(xiàn)了相關(guān)的檢測系統(tǒng)，但是在成本和可靠性方面還不能完全滿足要求， 開發(fā)一種低成本、高精度、抗干擾的大功率汽車電池檢測系統(tǒng)就變得十分迫切。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種電動汽車大功率電池檢測電路。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為該電路包括電流信號處理模塊、電壓 信號處理模塊、電源模塊、參考電壓模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和差分處理模塊。待檢電流信號輸入至電流信號處理模塊，電流信號處理模塊的輸出端接A/D轉(zhuǎn)換 模塊的一個輸出端；待檢電壓信號輸入至電壓信號處理模塊，電壓信號處理模塊的輸出端 接A/D轉(zhuǎn)換模塊的另一個輸出端；A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端接差分處理模塊的輸入端，差分處 理模塊的輸出端作為該電路的輸出端。所述的電源模塊分別為電流信號處理模塊、電壓信號處理模塊、參考電壓模塊、A/ D轉(zhuǎn)換模塊和差分處理模塊提供電源，所述的參考電壓模塊為電壓信號處理模塊提供參考 電壓。所述的電流信號處理模塊包括第一電阻R15、第二電阻R16、第三電阻R17、第四電 阻R18、第五電阻R20、第六電阻R21、第七電阻R22、第八電阻R23、第九電阻R30、第十電阻 R63、第一電容C13、第二電容C9、第三電容C10、第四電容C11、第五電容C12、可調(diào)電阻R19、 第一三極管D4和第一運算放大器U3B。第一電阻R15的一端和第二電阻R16的一端接+5V電源，第一電阻R15的另一端、第一電容C13的一端、第五電阻R20接第三電阻R17的一端， 第三電阻R17的另一端接第四電阻R18的一端，第四電阻R18的另一端、第一電容C13的一 端接地；其中第三電阻R17的另一端作為電流信號處理模塊的待檢電流信號輸入端。
第二電阻R16的另一端、第六電阻R21的一端接可調(diào)電阻R19的一端，可調(diào)電阻 R19的另一端和該電阻的可調(diào)端均接地。第五電阻R20的另一端、第三電容ClO的一端、第 七電阻R22的一端接第一運算放大器U3B的正向輸入端；第六電阻R21的另一端、第二電容 C9的一端、第八電阻R23的一端、第四電容Cll的一端接第一運算放大器U3B的負(fù)向輸入 端；第二電容C9的另一端、第三電容ClO的另一端、第七電阻R22的另一端均接地；第八電 阻R23的另一端、第四電容Cll的另一端、第九電阻R30的一端、第十電阻R63的一端接第 一運算放大器U3B的輸出端；第九電阻R30的另一端接地，第十電阻R63的另一端、第五電 容C12的一端接第一三極管D4的M極并作為電流信號處理模塊的輸出端；第五電容C12的 另一端接地，第一三極管D4的N極接+5V電源，第一三極管D4的P極懸空。
所述電壓信號處理模塊包括第i^一電阻R31、第十二電阻R32、第十三電阻R33、第 十四電阻R34、第十五電阻R35、第十六電阻R40、第十七電阻R41、第十八電阻R42、第十九 電阻R43、第二十電阻R44、第二i^一電阻R64、第六電容C14、第七電容C15、第八電容C16、 第九電容C19、第十電容C20、第i^一電容C34、第二運算放大器U2B、第三運算放大器U2A和 第二三極管D5。第十一電阻R31的一端為電壓信號處理模塊的待檢電壓信號的輸入端，第 十二電阻R32的一端、第十三電阻R33的一端接第十一電阻R31的另一端；第十二電阻R32 的另一端、第六電容C14的一端、第七電容C15的一端均接地；第十三電阻R33的另一端、第 六電容C14的另一端、第七電容C15的另一端接第二運算放大器U2B的正向輸入端；第十四 電阻R34的一端、第八電容C16的一端接第二運算放大器U2B的負(fù)向輸入端；第十四電阻 R34的另一端、第八電容C16的另一端、第十五電阻R35的一端、第十七電阻R41的一端接第 二運算放大器U2B的輸出端；第十五電阻R35的另一端接地。第十六電阻R40的一端接參考電壓模塊的輸出端；第十六電阻R40的另一端、第九 電容C19的一端、第十八電阻R42的一端接第三運算放大器U2A的正向輸入端；第十七電阻 R41的另一端、第十電容C20的一端、第十九電阻R43的一端接第三運算放大器U2A的負(fù)向 輸入端；第十電容C20的另一端、第十九電阻R43的另一端、第二十電阻R44的一端均接地； 第九電容C19的另一端、第十八電阻R42的另一端、第二十電阻R44的另一端、第二十一電 阻R64的一端接第三運算放大器U2A的輸出端；第二十一電阻R64的另一端、第十一電容 C34的一端接第二三極管D5的M極并作為電壓信號處理模塊的輸出端；第十一電容C34的 另一端接地；第二三極管D5的N極接+5V電源，第二三極管D5的P極懸空。所述電源模塊包括提供+15V電源的第一電源模塊、提供+5V和+4V電源的第二電 源模塊。第一電源模塊包括第二十二電阻R4、第二十三電阻R5、第二十四電阻R6、第十二 電容Cl、第十三電容C2、第十四電容C3、第十五電容C4、第十六電容C5、第三三極管Q4、第 四三極管Q5、第一穩(wěn)壓管D1、第一穩(wěn)壓器VR1。第二十二電阻R4的一端為第一電源模塊的 輸入端，接大功率電池，第二十二電阻R4的另一端、第二十三電阻R5的一端接第三三極管 Q4的集電極；第二十三電阻R5的另一端、第二十四電阻R6的一端接第三三極管Q4的基極； 第三三極管Q4的發(fā)射極接第四三極管Q5的集電極，第二十四電阻R6的另一端接第四三極管Q5的基極，第四三極管Q5的發(fā)射極、第一穩(wěn)壓管Dl的一端、第十二電容Cl的一端、第 十三電容C2的一端接穩(wěn)壓器VRl的輸入端；第一穩(wěn)壓管Dl的另一端、第十二電容Cl的另 一端、第十三電容C2的另一端、第一穩(wěn)壓器VRl的接地端均接地；第十四電容C3的一端、第 十五電容C4的一端、第十六電容C5的正端接第一穩(wěn)壓器VRl的輸出端并作為第一電源模 塊的輸出端，輸出+15V電源；第十四電容C3的另一端、第十五電容C4的另一端、第十六C5 電容的負(fù)端均接地。第二電源模塊包括第二十五電阻R12、第二十六電阻R13、第二十七電阻R14、第 十七電容C6、第十八電容C7、第十九電容C8、第二穩(wěn)壓器VR2。第十七電容C6的一端、第二 穩(wěn)壓器VR2的輸入端接第一電源模塊的輸出端，并作為第二電源模塊的輸入端；第十七電 容C6的另一端、第二穩(wěn)壓器VR2的接地端、第十八電容C7的一端、第二十六電阻R13的一 端均接地；第十八電容C7的另一端、第二十五電阻R12的一端接第二穩(wěn)壓器VR2的輸出端 并作為第二電源模塊的+5V電壓輸出端；第二十五電阻R12的另一端、第二十七電阻R14的 一端接第十九電容C8的一端并作為第二電源模塊的+4V電壓輸出端；第二十六電阻R13的 另一端接第二十七電阻R14的另一端；第十九電容C8的另一端接地。所述參考電壓模塊包括第二十八電阻R55、第二十九電阻R56、第三十電阻R57、第 Si電阻R58、第三十二電阻R59、第三十三電阻R60、第三十四電阻R61、第三十五電阻 R62、第二十電容C28、第二i^一電容C29、第二十二電容C30、第二十三電容C31、第四運算 放大器U2C、第五運算放大器U2D。第二十九電阻R56的一端、第三十電阻R57的一端、第 三十一電阻R58的一端接第二電源模塊的+4V電壓輸出端，并作為電壓參考模塊的輸入端； 第二十電容C28的一端、第二十八電阻R55的一端接第四運算放大器U2C的負(fù)向輸入端； 第二十九電阻R56的另一端、第二十一電容C29的一端接第4運算放大器的正向輸入端，第 二十一電容C29的另一端接地；第二十電容C28的另一端、第二十八電阻R55的另一端、第 三十四電阻R61的一端接第四運算放大器U2C的輸出端；第三十四電阻R61的另一端為采 用48V大功率電池時的參考電壓模塊輸出端。第三十電阻R57的另一端、第三i^一電阻R58的另一端、第二十二電容C30的一端 接第五運算放大器U2D正向輸入端；第二十二電容C30的另一端、第三十二電阻R59的一端 均接地；第三十二電阻R59的另一端、第三十三電阻R60的一端、第二十三電容C31的一端 接第五運算放大器U2D的負(fù)向輸入端；第三十三電阻R60的另一端、第二十三電容C31的另 一端、第三十五電阻R62的一端接第五運算放大器的輸出端；第三十五電阻R62的另一端為 采用96V大功率電池時的參考電壓模塊輸出端。所述A/D轉(zhuǎn)換模塊包括第三十六電阻R49、第二十四電容C21、A/D轉(zhuǎn)換芯片U1。 第二十四電容C21的一端接+5V電源，第二十四電容C21的另一端、第三十六電阻R49的一 端接A/D轉(zhuǎn)換芯片Ul的第1腳；A/D轉(zhuǎn)換芯片Ul的第3腳為A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端，A/D 轉(zhuǎn)換芯片Ul的第10腳接地，A/D轉(zhuǎn)換芯片Ul的第20腳接+5V電壓源，A/D轉(zhuǎn)換芯片Ul的 第13腳接電壓信號處理模塊的輸出端，A/D轉(zhuǎn)換芯片Ul的第12腳接電流信號處理模塊的 輸出端。所述的A/D轉(zhuǎn)換芯片Ul型號為STC12C5604AD。所述的差分處理模塊包括第三十七電阻R50、第三十八電阻R51、第三十九電阻 R52、第四十電阻R53、第四i^一電阻R54、第二十五電容C27、第五三極管D2、第六三極管 D3、第六運算放大器U3C、第七運算放大器U3D。第三十七電阻R50的一端接+5V電壓源，第三十七電阻R50的另一端、第二十五電容C27的一端、第三十八電阻R51的一端、第五三極 管D2的M極、第六三極管D3的M極、第七運算放大器U3D的負(fù)向輸入端接第六運算放大 器U3C的正向輸入端；第三十八電阻R51的另一端、第二十五電容C27的另一端均接地；第 三十九電阻R52的一端接A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端，并作為差分處理模塊的信號輸入端；第 三十九電阻R52的另一端、第五三極管D2的P極、第五三極管D2的N極、第六三極管D3的 P極、第六三極管D3的N極、第七運算放大器U3D的正向輸入端接第六運算放大器U2C的負(fù) 向輸入端；第六運算放大器U3C的輸出端接第四十電阻R53的一端，第四十電阻R53的另一 端為差分處理模塊的第一信號輸出端；第七運算放大器U3D的輸出端接第四十一電阻R54 一端，第四十電阻R54的另一端為差分處理模塊的第二信號輸出端。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果本發(fā)明電路精度高，抗干擾能力強，適 用范圍廣，成本低。高精度是指采用了 10位的A/D轉(zhuǎn)換器，并采用差分放大電路和比較電 路分別對電流和電壓信號進行處理?？垢蓴_是指采用了差分電路對A/D轉(zhuǎn)換后的信號進行 處理，并增加了信號的傳送距離。本電路可以適用48V和96V這兩種常用大功率電池的檢 測，適用范圍更廣。本電路使用了一些性價比很高的成熟器件，極大的降低產(chǎn)品成本。


圖1為本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為電流信號處理模塊電路圖；圖3為電壓信號處理模塊電路圖；圖4為第一電源模塊電路圖；圖5為第二電源模塊電路圖；圖6為參考電壓模塊電路圖；圖7為A/D轉(zhuǎn)化模塊電路圖；圖8為差分處理模塊電路圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。如圖1所示，電動汽車大功率電池檢測電路包括電流信號處理模塊、電壓信號處 理模塊、電源模塊、參考電壓模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和差分處理模塊。待檢電流信號輸入至電流信號處理模塊，電流信號處理模塊的輸出端接A/D轉(zhuǎn)換 模塊的一個輸出端；待檢電壓信號輸入至電壓信號處理模塊，電壓信號處理模塊的輸出端 接A/D轉(zhuǎn)換模塊的另一個輸出端；A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端接差分處理模塊的輸入端，差分處 理模塊的輸出端作為該電路的輸出端。如圖2所示，電流信號處理模塊包括第一電阻R15、第二電阻R16、第三電阻R17、 第四電阻R18、第五電阻R20、第六電阻R21、第七電阻R22、第八電阻R23、第九電阻R30、第 十電阻R63、第一電容C13、第二電容C9、第三電容C10、第四電容C11、第五電容C12、可調(diào)電 阻R19、第一三極管D4和第一運算放大器U3B。第一電阻R15的一端和第二電阻R16的一 端接+5V電源，第一電阻R15的另一端、第一電容C13的一端、第五電阻R20接第三電阻R17 的一端，第三電阻R17的另一端接第四電阻R18的一端，第四電阻R18的另一端、第一電容C13的一端接地；其中第三電阻R17的另一端作為電流信號處理模塊的待檢電流信號輸入 端；第二電阻R16的另一端、第六電阻R21的一端接可調(diào)電阻R19的一端，可調(diào)電阻 R19的另一端和該電阻的可調(diào)端均接地。第五電阻R20的另一端、第三電容ClO的一端、第 七電阻R22的一端接第一運算放大器U3B的正向輸入端；第六電阻R21的另一端、第二電容 C9的一端、第八電阻R23的一端、第四電容Cll的一端接第一運算放大器U3B的負(fù)向輸入 端；第二電容C9的另一端、第三電容ClO的另一端、第七電阻R22的另一端均接地；第八電 阻R23的另一端、第四電容Cll的另一端、第九電阻R30的一端、第十電阻R63的一端接第 一運算放大器U3B的輸出端；第九電阻R30的另一端接地，第十電阻R63的另一端、第五電 容C12的一端接第一三極管D4的M極并作為電流信號處理模塊的輸出端；第五電容C12的 另一端接地，第一三極管D4的N極接+5V電源，第一三極管D4的P極懸空。進入該檢測電路的信號是電流經(jīng)分流器處理過的電壓信號，該信號需要進過放大 后才能進行后續(xù)處理，這里采用了如圖2所示的差分放大電路。圖中VI是電流信號處理模 塊的輸入信號，大小為0 75mV，經(jīng)過阻值為2K的第一電阻R15分壓，差模信號的輸入為 VI(R15/(R15+R17)) = 0. 5VI，其大小為0 37. 5mV。為了盡可能抑制共模信號，電路采用 了一個大小為5K的可調(diào)電阻R19，為了減小一階慣性引入了大小為2K的第九電阻R30并通 過第一三極管D4對電路進行保護。該電路可以進行137. 5倍的放大，輸出的最大電壓值為 5156mV。如圖3所示，電壓信號處理模塊包括第i^一電阻R31、第十二電阻R32、第十三電阻 R33、第十四電阻R34、第十五電阻R35、第十六電阻R40、第十七電阻R41、第十八電阻R42、 第十九電阻R43、第二十電阻R44、第二i^一電阻R64、第六電容C14、第七電容C15、第八電 容C16、第九電容C19、第十電容C20、第i^一電容C34、第二運算放大器U2B、第三運算放大 器U2A和第二三極管D5。第十一電阻R31的一端為電壓信號處理模塊的待檢電壓信號的輸 入端，第十二電阻R32的一端、第十三電阻R33的一端接第十一電阻R31的另一端；第十二 電阻R32的另一端、第六電容C14的一端、第七電容C15的一端均接地；第十三電阻R33的 另一端、第六電容C14的另一端、第七電容C15的另一端接第二運算放大器U2B的正向輸入 端；第十四電阻R34的一端、第八電容C16的一端接第二運算放大器U2B的負(fù)向輸入端；第 十四電阻R34的另一端、第八電容C16的另一端、第十五電阻R35的一端、第十七電阻R41 的一端接第二運算放大器U2B的輸出端；第十五電阻R35的另一端接地。第十六電阻R40的一端接參考電壓模塊的輸出端；第十六電阻R40的另一端、第九 電容C19的一端、第十八電阻R42的一端接第三運算放大器U2A的正向輸入端；第十七電阻 R41的另一端、第十電容C20的一端、第十九電阻R43的一端接第三運算放大器U2A的負(fù)向 輸入端；第十電容C20的另一端、第十九電阻R43的另一端、第二十電阻R44的一端均接地； 第九電容C19的另一端、第十八電阻R42的另一端、第二十電阻R44的另一端、第二十一電 阻R64的一端接第三運算放大器U2A的輸出端；第二十一電阻R64的另一端、第十一電容 C34的一端接第二三極管D5的M極并作為電壓信號處理模塊的輸出端；第十一電容C34的 另一端接地；第二三極管D5的N極接+5V電源，第二三極管D5的P極懸空。對于該電壓信號處理模塊，輸入的電壓信號為大功率電池的兩端電壓，正常的電 壓值為44V 55V。為了提高檢測精度，圖3所示電路采用了阻值為IlOK的第十一電阻和阻值為IlK的第十二電阻對輸入信號進行分壓，得到大小為4 5V的電壓信號。該信號通 過由第二運算放大器U2B、第十四電阻R34和第八電容C16組成的電壓跟隨器后與參考電 壓Vref進行比較，產(chǎn)生一個大小為0 IV的電壓。該電壓信號經(jīng)過后面的第三運算放大 器U2A進行5倍的放大，得到電壓值為0 5V的輸出信號。圖中的第二三極管D5同樣起 著電路保護作用，防止輸出電壓過高損壞電路。電源模塊包括提供+15V電源的第一電源模塊、提供+5V和+4V電源的第二電源模 塊。如圖4所示，第一電源模塊包括第二十二電阻R4、第二十三電阻R5、第二十四電阻 R6、第十二電容Cl、第十三電容C2、第十四電容C3、第十五電容C4、第十六電容C5、第三三極 管Q4、第四三極管Q5、第一穩(wěn)壓管D1、第一穩(wěn)壓器VR1。第二十二電阻R4的一端為第一電 源模塊的輸入端，接大功率電池，第二十二電阻R4的另一端、第二十三電阻R5的一端接第 三三極管Q4的集電極；第二十三電阻R5的另一端、第二十四電阻R6的一端接第三三極管 Q4的基極；第三三極管Q4的發(fā)射極接第四三極管Q5的集電極，第二十四電阻R6的另一端 接第四三極管Q5的基極，第四三極管Q5的發(fā)射極、第一穩(wěn)壓管Dl的一端、第十二電容Cl 的一端、第十三電容C2的一端接穩(wěn)壓器VRl的輸入端；第一穩(wěn)壓管Dl的另一端、第十二電 容Cl的另一端、第十三電容C2的另一端、第一穩(wěn)壓器VRl的接地端均接地；第十四電容C3 的一端、第十五電容C4的一端、第十六電容C5的正端接第一穩(wěn)壓器VRl的輸出端并作為第 一電源模塊的輸出端，輸出+15V電源；第十四電容C3的另一端、第十五電容C4的另一端、 第十六C5電容的負(fù)端均接地。圖4中的輸入信號Vbat通過500R/3W的第二十二電阻R4以及由第三三極管Q4、 第四三極管Q5、第二十三電阻R5和第二十四電阻R6組成的分壓電路后，再經(jīng)過第一穩(wěn)壓 管Dl穩(wěn)壓后輸入第一穩(wěn)壓器VRl后得到穩(wěn)定的+15V電壓。第二十二電阻R4可以減小因 輸入電壓波動對電路所產(chǎn)生的影響，第三三極管Q4和第四三極管Q5不但可以承載多余電 壓，讓第一穩(wěn)壓管Dl工作在安全的電壓范圍內(nèi)，還可以降低電路的功耗。如圖5所示，第二電源模塊包括第二十五電阻R12、第二十六電阻R13、第二十七電 阻R14、第十七電容C6、第十八電容C7、第十九電容C8、第二穩(wěn)壓器VR2。第十七電容C6的 一端、第二穩(wěn)壓器VR2的輸入端接第一電源模塊的輸出端，并作為第二電源模塊的輸入端； 第十七電容C6的另一端、第二穩(wěn)壓器VR2的接地端、第十八電容C7的一端、第二十六電阻 R13的一端均接地；第十八電容C7的另一端、第二十五電阻R12的一端接第二穩(wěn)壓器VR2的 輸出端并作為第二電源模塊的+5V電壓輸出端；第二十五電阻R12的另一端、第二十七電阻 R14的一端接第十九電容C8的一端并作為第二電源模塊的+4V電壓輸出端；第二十六電阻 R13的另一端接第二十七電阻R14的另一端；第十九電容C8的另一端接地。第一電壓源產(chǎn)生的+15V電壓直接作為第二電源模塊的輸入信號，經(jīng)過第二穩(wěn)壓 器VR2得到+5V的輸出信號，再經(jīng)過阻值為IK的第二十五電阻R12、阻值為2K的第二十六 電阻R13和阻值為2K第二十七電阻R14的分壓處理得到+4V的輸出信號，供后面的參考電 壓模塊使用。如圖6所示，參考電壓模塊包括第二十八電阻R55、第二十九電阻R56、第三十電阻 R57、第三i^一電阻R58、第三十二電阻R59、第三十三電阻R60、第三十四電阻R61、第三十五 電阻R62、第二十電容C28、第二 i^一電容C29、第二十二電容C30、第二十三電容C31、第四運算放大器U2C、第五運算放大器U2D。第二十九電阻R56的一端、第三十電阻R57的一端、第 三十一電阻R58的一端接第二電源模塊的+4V電壓輸出端，并作為電壓參考模塊的輸入端； 第二十電容C28的一端、第二十八電阻R55的一端接第四運算放大器U2C的負(fù)向輸入端；第 二十九電阻R56的另一端、第二十一電容C29的一端接第四運算放大器U2C的正向輸入端， 第二十一電容C29的另一端接地；第二十電容C28的另一端、第二十八電阻R55的另一端、 第三十四電阻R61的一端接第四運算放大器U2C的輸出端；第三十四電阻R61的另一端為 采用48V大功率電池時的參考電壓模塊輸出端。第三十電阻R57的另一端、第三i^一電阻R58的另一端、第二十二電容C30的一端 接第五運算放大器U2D正向輸入端；第二十二電容C30的另一端、第三十二電阻R59的一端 均接地；第三十二電阻R59的另一端、第三十三電阻R60的一端、第二十三電容C31的一端 接第五運算放大器U2D的負(fù)向輸入端；第三十三電阻R60的另一端、第二十三電容C31的另 一端、第三十五電阻R62的一端接第五運算放大器U2D的輸出端；第三十五電阻R62的另一 端為采用96V大功率電池時的參考電壓模塊輸出端。為了能夠檢測常用的48V和96V兩種大功率電池，參考電壓模塊采用了如圖6的 電路設(shè)計。上半部分適用48V電池的檢測，下半部分適用96V電池的檢測。對于上半部分， 輸入的+4V電壓通過由第二十電容C28、第二十八電阻R55、第二十九電阻R56、第二十一電 容C29和第四運算放大器U2C組成的電壓跟隨器和阻值為0的第三十四電阻R61后成為 +4V參考電壓。對于下半部分，+4V電壓經(jīng)過第五放大器U2D的2倍放大后輸出+8V的參考 電壓。如圖7所示，A/D轉(zhuǎn)換模塊包括第三十六電阻R49、第二十四電容C21、A/D轉(zhuǎn)換芯 片U1。第二十四電容C21的一端接+5V電源，第二十四電容C21的另一端、第三十六電阻 R49的一端接A/D轉(zhuǎn)換芯片Ul的第1腳，在開機時為A/D轉(zhuǎn)換芯片提供重啟信號；A/D轉(zhuǎn)換 芯片Ul的第3腳為A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端，A/D轉(zhuǎn)換芯片Ul的第10腳接地，A/D轉(zhuǎn)換芯片 Ul的第20腳接+5V電壓源，A/D轉(zhuǎn)換芯片Ul的第13腳接電壓信號處理模塊的輸出端，A/ D轉(zhuǎn)換芯片Ul的第12腳接電流信號處理模塊的輸出端。所述的A/D轉(zhuǎn)換芯片Ul型號為 STC12C5604AD。A/D轉(zhuǎn)換芯片Ul提供了 10位A/D，精度可達1/1000，這極大的提高了信號 的檢測精度。如圖8所示，差分處理模塊包括第三十七電阻R50、第三十八電阻R51、第三十九電 阻R52、第四十電阻R53、第四十一電阻R54、第二十五電容C27、第五三極管D2、第六三極管 D3、第六運算放大器U3C、第七運算放大器U3D。第三十七電阻R50的一端接+5V電壓源，第 三十七電阻R50的另一端、第二十五電容C27的一端、第三十八電阻R51的一端、第五三極 管D2的M極、第六三極管D3的M極、第七運算放大器U3D的負(fù)向輸入端接第六運算放大 器U3C的正向輸入端；第三十八電阻R51的另一端、第二十五電容C27的另一端均接地；第 三十九電阻R52的一端接A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端，并作為差分處理模塊的信號輸入端；第 三十九電阻R52的另一端、第五三極管D2的P極、第五三極管D2的N極、第六三極管D3的 P極、第六三極管D3的N極、第七運算放大器U3D的正向輸入端接第六運算放大器U2C的負(fù) 向輸入端；第六運算放大器U3C的輸出端接第四十電阻R53的一端，第四十電阻R53的另一 端為差分處理模塊的第一信號輸出端；第七運算放大器U3D的輸出端接第四十一電阻R54 一端，第四十電阻R54的另一端為差分處理模塊的第二信號輸出端。
圖8所示，P3的1端和2端分別為第一信號和第二信號輸出端。當(dāng)差分模塊的輸 入端為高電平時，P3的1端為低電平，P3的2端為高電平；當(dāng)輸入端為低電平時，P3的1端 為高電平，P3的2端為低電平。經(jīng)過差分處理后的信號具有較強的抗干擾能力并且能夠適 應(yīng)較長距離的傳輸。該電路的具體工作過程是電源模塊對電池電壓進行變壓和穩(wěn)壓處理，為電路的 其他模塊提供電源；電流處理模塊獲取表征電流值的電壓信號，進行放大處理，并將處理后 的信號輸入A/D轉(zhuǎn)換模塊進行A/D采樣；電壓模塊獲取電池的電壓值，進行分壓處理，再與 來自參考電壓模塊的參考電壓比較并適當(dāng)?shù)姆糯蠛筝斎氲紸/D轉(zhuǎn)換模塊進行采樣處理；差 分處理模塊將來自A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入信號進行處理后得到該電池檢測電路的輸出信號。
權(quán)利要求
1.電動汽車大功率電池檢測電路，包括電流信號處理模塊、電壓信號處理模塊、電源模 塊、參考電壓模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和差分處理模塊，其特征在于待檢電流信號輸入至電流信號處理模塊，電流信號處理模塊的輸出端接A/D轉(zhuǎn)換模塊 的一個輸出端；待檢電壓信號輸入至電壓信號處理模塊，電壓信號處理模塊的輸出端接A/ D轉(zhuǎn)換模塊的另一個輸出端；A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端接差分處理模塊的輸入端，差分處理模 塊的輸出端作為該電路的輸出端；所述的電源模塊分別為電流信號處理模塊、電壓信號處理模塊、參考電壓模塊、A/D轉(zhuǎn) 換模塊和差分處理模塊提供電源，所述的參考電壓模塊為電壓信號處理模塊提供參考電 壓；所述的電流信號處理模塊包括第一電阻R15、第二電阻R16、第三電阻R17、第四電阻 R18、第五電阻R20、第六電阻R21、第七電阻R22、第八電阻R23、第九電阻R30、第十電阻 R63、第一電容C13、第二電容C9、第三電容C10、第四電容C11、第五電容C12、可調(diào)電阻R19、 第一三極管D4和第一運算放大器U3B ；第一電阻R15的一端和第二電阻R16的一端接+5V 電源，第一電阻R15的另一端、第一電容C13的一端、第五電阻R20接第三電阻R17的一端， 第三電阻R17的另一端接第四電阻R18的一端，第四電阻R18的另一端、第一電容C13的一 端接地；其中第三電阻R17的另一端作為電流信號處理模塊的待檢電流信號輸入端；第二電阻R16的另一端、第六電阻R21的一端接可調(diào)電阻R19的一端，可調(diào)電阻R19的 另一端和該電阻的可調(diào)端均接地；第五電阻R20的另一端、第三電容ClO的一端、第七電阻 R22的一端接第一運算放大器U3B的正向輸入端；第六電阻R21的另一端、第二電容C9的 一端、第八電阻R23的一端、第四電容Cll的一端接第一運算放大器U3B的負(fù)向輸入端；第 二電容C9的另一端、第三電容ClO的另一端、第七電阻R22的另一端均接地；第八電阻R23 的另一端、第四電容Cll的另一端、第九電阻R30的一端、第十電阻R63的一端接第一運算 放大器U3B的輸出端；第九電阻R30的另一端接地，第十電阻R63的另一端、第五電容C12 的一端接第一三極管D4的M極并作為電流信號處理模塊的輸出端；第五電容C12的另一端 接地，第一三極管D4的N極接+5V電源，第一三極管D4的P極懸空；所述電壓信號處理模塊包括第十一電阻R31、第十二電阻R32、第十三電阻R33、第十四 電阻R34、第十五電阻R35、第十六電阻R40、第十七電阻R41、第十八電阻R42、第十九電阻 R43、第二十電阻R44、第二 i^一電阻R64、第六電容C14、第七電容C15、第八電容C16、第九電 容C19、第十電容C20、第i^一電容C34、第二運算放大器U2B、第三運算放大器U2A和第二三 極管D5 ；第十一電阻R31的一端為電壓信號處理模塊的待檢電壓信號的輸入端，第十二電 阻R32的一端、第十三電阻R33的一端接第十一電阻R31的另一端；第十二電阻R32的另一 端、第六電容C14的一端、第七電容C15的一端均接地；第十三電阻R33的另一端、第六電 容C14的另一端、第七電容C15的另一端接第二運算放大器U2B的正向輸入端；第十四電阻 R34的一端、第八電容C16的一端接第二運算放大器U2B的負(fù)向輸入端；第十四電阻R34的 另一端、第八電容C16的另一端、第十五電阻R35的一端、第十七電阻R41的一端接第二運 算放大器U2B的輸出端；第十五電阻R35的另一端接地；第十六電阻R40的一端接參考電壓模塊的輸出端；第十六電阻R40的另一端、第九電容 C19的一端、第十八電阻R42的一端接第三運算放大器U2A的正向輸入端；第十七電阻R41 的另一端、第十電容C20的一端、第十九電阻R43的一端接第三運算放大器U2A的負(fù)向輸入端；第十電容C20的另一端、第十九電阻R43的另一端、第二十電阻R44的一端均接地；第 九電容C19的另一端、第十八電阻R42的另一端、第二十電阻R44的另一端、第二十一電阻 R64的一端接第三運算放大器U2A的輸出端；第二十一電阻R64的另一端、第十一電容C34 的一端接第二三極管D5的M極并作為電壓信號處理模塊的輸出端；第十一電容C34的另一 端接地；第二三極管D5的N極接+5V電源，第二三極管D5的P極懸空；所述電源模塊包括提供+15V電源的第一電源模塊、提供+5V和+4V電源的第二電源模塊；第一電源模塊包括第二十二電阻R4、第二十三電阻R5、第二十四電阻R6、第十二電容 Cl、第十三電容C2、第十四電容C3、第十五電容C4、第十六電容C5、第三三極管Q4、第四三 極管Q5、第一穩(wěn)壓管D1、第一穩(wěn)壓器VRl ；第二十二電阻R4的一端為第一電源模塊的輸入 端，接大功率電池，第二十二電阻R4的另一端、第二十三電阻R5的一端接第三三極管Q4的 集電極；第二十三電阻R5的另一端、第二十四電阻R6的一端接第三三極管Q4的基極；第 三三極管Q4的發(fā)射極接第四三極管Q5的集電極，第二十四電阻R6的另一端接第四三極管 Q5的基極，第四三極管Q5的發(fā)射極、第一穩(wěn)壓管Dl的一端、第十二電容Cl的一端、第十三 電容C2的一端接穩(wěn)壓器VRl的輸入端；第一穩(wěn)壓管Dl的另一端、第十二電容Cl的另一端、 第十三電容C2的另一端、第一穩(wěn)壓器VRl的接地端均接地；第十四電容C3的一端、第十五 電容C4的一端、第十六電容C5的正端接第一穩(wěn)壓器VRl的輸出端并作為第一電源模塊的 輸出端，輸出+15V電源；第十四電容C3的另一端、第十五電容C4的另一端、第十六C5電容 的負(fù)端均接地；第二電源模塊包括第二十五電阻R12、第二十六電阻R13、第二十七電阻R14、第十七電 容C6、第十八電容C7、第十九電容C8、第二穩(wěn)壓器VR2 ；第十七電容C6的一端、第二穩(wěn)壓器 VR2的輸入端接第一電源模塊的輸出端，并作為第二電源模塊的輸入端；第十七電容C6的 另一端、第二穩(wěn)壓器VR2的接地端、第十八電容C7的一端、第二十六電阻R13的一端均接 地；第十八電容C7的另一端、第二十五電阻R12的一端接第二穩(wěn)壓器VR2的輸出端并作為 第二電源模塊的+5V電壓輸出端；第二十五電阻R12的另一端、第二十七電阻R14的一端接 第十九電容C8的一端并作為第二電源模塊的+4V電壓輸出端；第二十六電阻R13的另一端 接第二十七電阻R14的另一端；第十九電容C8的另一端接地；所述參考電壓模塊包括第二十八電阻R55、第二十九電阻R56、第三十電阻R57、第 Si電阻R58、第三十二電阻R59、第三十三電阻R60、第三十四電阻R61、第三十五電阻 R62、第二十電容C28、第二i^一電容C29、第二十二電容C30、第二十三電容C31、第四運算 放大器U2C、第五運算放大器U2D ；第二十九電阻R56的一端、第三十電阻R57的一端、第 三十一電阻R58的一端接第二電源模塊的+4V電壓輸出端，并作為電壓參考模塊的輸入端； 第二十電容C28的一端、第二十八電阻R55的一端接第四運算放大器U2C的負(fù)向輸入端； 第二十九電阻R56的另一端、第二十一電容C29的一端接第4運算放大器的正向輸入端，第 二十一電容C29的另一端接地；第二十電容C28的另一端、第二十八電阻R55的另一端、第 三十四電阻R61的一端接第四運算放大器U2C的輸出端；第三十四電阻R61的另一端為采 用48V大功率電池時的參考電壓模塊輸出端；第三十電阻R57的另一端、第三十一電阻R58的另一端、第二十二電容C30的一端接第 五運算放大器U2D正向輸入端；第二十二電容C30的另一端、第三十二電阻R59的一端均接地；第三十二電阻R59的另一端、第三十三電阻R60的一端、第二十三電容C31的一端接第 五運算放大器U2D的負(fù)向輸入端；第三十三電阻R60的另一端、第二十三電容C31的另一 端、第三十五電阻R62的一端接第五運算放大器的輸出端；第三十五電阻R62的另一端為采 用96V大功率電池時的參考電壓模塊輸出端；所述的A/D轉(zhuǎn)換模塊包括第三十六電阻R49、第二十四電容C21、A/D轉(zhuǎn)換芯片Ul ；第 二十四電容C21的一端接+5V電源，第二十四電容C21的另一端、第三十六電阻R49的一端 接A/D轉(zhuǎn)換芯片Ul的第1腳；A/D轉(zhuǎn)換芯片Ul的第3腳為A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端，A/D轉(zhuǎn) 換芯片Ul的第10腳接地，A/D轉(zhuǎn)換芯片Ul的第20腳接+5V電壓源，A/D轉(zhuǎn)換芯片Ul的第 13腳接電壓信號處理模塊的輸出端，A/D轉(zhuǎn)換芯片Ul的第12腳接電流信號處理模塊的輸 出端；所述的A/D轉(zhuǎn)換芯片Ul型號為STC12C5604AD ；所述的差分處理模塊包括第三十七電阻R50、第三十八電阻R51、第三十九電阻R52、第 四十電阻R53、第四十一電阻R54、第二十五電容C27、第五三極管D2、第六三極管D3、第六運 算放大器U3C、第七運算放大器U3D ；第三十七電阻R50的一端接+5V電壓源，第三十七電阻 R50的另一端、第二十五電容C27的一端、第三十八電阻R51的一端、第五三極管D2的M極、 第六三極管D3的M極、第七運算放大器U3D的負(fù)向輸入端接第六運算放大器U3C的正向輸 入端；第三十八電阻R51的另一端、第二十五電容C27的另一端均接地；第三十九電阻R52 的一端接A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端，并作為差分處理模塊的信號輸入端；第三十九電阻R52的 另一端、第五三極管D2的P極、第五三極管D2的N極、第六三極管D3的P極、第六三極管 D3的N極、第七運算放大器U3D的正向輸入端接第六運算放大器U2C的負(fù)向輸入端；第六 運算放大器U3C的輸出端接第四十電阻R53的一端，第四十電阻R53的另一端為差分處理 模塊的第一信號輸出端；第七運算放大器U3D的輸出端接第四十一電阻R54 —端，第四十電 阻R54的另一端為差分處理模塊的第二信號輸出端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動汽車大功率電池檢測電路。當(dāng)前檢測系統(tǒng)在成本和可靠性方面還不能完全滿足要求。本發(fā)明包括電流信號處理模塊、電壓信號處理模塊、電源模塊、參考電壓模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和差分處理模塊。待檢電流信號輸入至電流信號處理模塊，電流信號處理模塊的輸出端接A/D轉(zhuǎn)換模塊的一個輸出端；待檢電壓信號輸入至電壓信號處理模塊，電壓信號處理模塊的輸出端接A/D轉(zhuǎn)換模塊的另一個輸出端；A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端接差分處理模塊的輸入端，差分處理模塊的輸出端作為該電路的輸出端。本發(fā)明電路精度高，抗干擾能力強，適用范圍廣，成本低。
文檔編號G01R31/36GK102004227SQ201010530528
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者孔亞廣, 潘巍偉, 薛安克, 鄒洪波, 魯仁全 申請人:杭州電子科技大學(xué)