模擬前端采樣通道擴展電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種模擬前端采樣通道擴展電路。
【背景技術】
[0002]由于電池、超級電容等蓄電裝置(為了說明方便，以下都用電池、電池組代替)的特性，當電池電壓超過或低于允許范圍時或者溫度不在電池的工作范圍內或者充放電電流不在電池工作范圍內都會導致電池單元以及整個電池組的壽命降低或直接損壞。所以，電池組使用時，保證每個電池單元的電壓，溫度，充放電電流在合理范圍內至關重要。即使每個電池單元一致性很高，由于每節電池單元的參數在出廠時的細微差別，以及使用過程中不同的接觸電阻、不同的環境溫度等，都可能會導致單節電池衰減速率的不同。當它們串聯在一起組成電池組使用時，就有可能在充電時有部分電池提前充滿電，而放電時部分電池提前放完電的情況出現。而電池組的充放電都是整組同時進行的，即每個串聯單體都流過相同的充放電電流，因此，為了防止單體電池因過充、過放而損壞，電池組必須要有電池管理系統來實時監控電池組的電壓、電流和溫度狀態。
[0003]現有技術通常為采用專用的模擬前端芯片采集電池電壓和電池溫度，再通過額外的AD芯片來采集充放電電流，如圖1所示。模擬前端芯片的采樣通道往往是固定的，當需要采集的電壓點和溫度點超過當前的采樣通道數量時，只能更換模擬前端芯片或者增加一塊模擬前端芯片。然而模擬前端芯片往往價格昂貴，這會大大增加項目的成本。電流采樣需要采用額外的AD芯片來實現，增加了產品的成本。
【發明內容】
[0004]本實用新型提供了一種成本低、擴展方便的模擬前端采樣通道擴展電路。
[0005]本實用新型采用的技術方案是:
[0006]—種模擬前端采樣通道擴展電路，其特征在于:包括多個運算放大器，所述運算放大器的兩輸入端分別連接在電池組負端各擴展電池的兩端進行電壓采樣或者連接在電池組最負端上采樣電阻的兩端進行電流采樣，所述運算放大器的輸出端與模擬前端的溫度采集口連接。本實用新型的運算放大器將電池組負端各擴展電池的電壓轉換為正值，使其符合模擬前端的輸入范圍，再將運算放大器的輸出接到模擬前端的溫度采集口，實現電壓采樣通道的擴展，無需更換模擬前端芯片或增加模擬前端芯片，降低了成本，而且可以根據擴展電池的多少來增加運算放大器，擴展非常方便。或者，采用運算放大器對電池組最負端上采樣電阻進行電流采樣，無需另外配設AD芯片進行電流采樣，降低了成本。
[0007]進一步，所述模擬前端的溫度采集口上連接有多路開關，所述多路開關的各個開關分別與一路運算放大器的輸出端連接。如果預留的溫度采集口較少，無法滿足實際需求，考慮極端情況，沒有溫度采集口空余，可以再加入多路開關，用模擬前端的最低的電壓采集口通過分時的方式實現多路電池電壓采樣。由于在電池組的正常使用過程中，電池電壓和溫度的變化速度相對AD采樣速度而言，都是很慢的，并不會產生突變，所以，采用分時采樣方案對于電池電壓和溫度的實時檢測并無影響，可以根據實際需求確定電壓、溫度采樣間隔。但電流采樣對實時性要求更高，一般該通道不采用分時采樣。
[0008]進一步，所述運算放大器的正輸入端與擴展電池的正極端連接，其負輸入端與擴展電池的負極端連接。
[0009]或者，所述運算放大器的正輸入端與模擬前端的接地端連接，其正輸入端與負輸入端與采樣電阻兩端連接的采樣線上均串有電阻。當需要對電池組進行電流采樣時，在電池組的最負端接入采樣電阻，并將采樣電阻的兩端接到運算放大器兩端，在運算放大器的輸入端串入匹配電阻，通過改變具體參數，調整運算放大器的輸出至模擬前端的輸入范圍，實現電池組電流采樣。
[0010]本實用新型的有益效果:
[0011]1、采用N個采樣通道的模擬前端實現N+1路及更多路的數據采樣，降低成本；
[0012]2、在不增加額外的電流檢測芯片的前提下，實現電流采樣。
[0013]3、電路原理簡單，擴展方便。
【附圖說明】
[0014]圖1是電池組電壓、電流、溫度采樣的現有技術結構示意圖。
[0015]圖2是本實用新型電壓采樣擴展一種結構示意圖。
[0016]圖3是本實用新型電壓采樣擴展另一種結構示意圖。
[0017]圖4是本實用新型電流采樣的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合具體實施例來對本實用新型進行進一步說明，但并不將本實用新型局限于這些【具體實施方式】。本領域技術人員應該認識到，本實用新型涵蓋了權利要求書范圍內所可能包括的所有備選方案、改進方案和等效方案。
[0019]實施例一
[0020]參照圖2，一種模擬前端采樣通道擴展電路，包括多個運算放大器1，所述運算放大器1的兩輸入端分別連接在電池組負端各擴展電池2的兩端進行電壓采樣，所述運算放大器1的輸出端與模擬前端3的溫度采集口連接。所述運算放大器1的正輸入端與擴展電池2的正極端連接，其負輸入端與擴展電池2的負極端連接。
[0021]本實用新型中模擬前端3芯片的地為SGND，將擴展的電壓采樣點定義為BATN1、BATN2...，其電位低于SGND，也就是說，對模擬前端3芯片而言，此電壓為負值，該值不在模擬前端3的采樣范圍以內。因此通過運算放大器1將電池組負端各擴展電池2的電壓轉換為正值，并使其符合模擬前端3的輸入范圍。然后將運算放大器1的輸出接到模擬前端3的溫度采集口，實現電壓采樣通道的擴展，無需更換模擬前端3芯片或增加模擬前端3芯片，降低了成本，而且可以根據擴展電池的多少來增加運算放大器，擴展非常方便。
[0022]本實用新型通過外圍電路的擴展，能夠將N個采樣通道的模擬前端3用于N+1及更多路的采樣，具體采樣通道擴展的上限取決去實際要求的采樣間隔。可以在不更換不增加模擬前端3的前提下最大限度地擴展采樣通道數量，滿足實際應用地需要。
[0023]實施例二
[0024]參照圖3，本實施例與實施例一的不同之處在于所述模擬前端3的溫度采集口上連接有多路開關4，所述多路開關4的各個開關分別與一路運算放大器1的輸出端連接。如果預留的溫度采集口較少，無法滿足實際需求，考慮極端情況，沒有溫度采集口空余，可以再加入多路開關4，用模擬前端3的最低的電壓采集口通過分時的方式實現多路電池電壓采樣。由于在電池組的正常使用過程中，電池電壓和溫度的變化速度相對AD采樣速度而言，都是很慢的，并不會產生突變，所以，采用分時采樣方案對于電池電壓和溫度的實時檢測并無影響，可以根據實際需求確定電壓、溫度采樣間隔。
[0025]實施例三
[0026]參照圖4，所述運算放大器1的兩輸入端分別連接在電池組最負端上采樣電阻5的兩端進行電流采樣，采用運算放大器1對電池組最負端上采樣電阻5進行電流采樣，無需另外配設AD芯片進行電流采樣，降低了成本。
[0027]所述運算放大器1的正輸入端與模擬前端3的接地端連接，其正輸入端與負輸入端與采樣電阻5兩端連接的采樣線上均串有電阻。當需要對電池組進行電流采樣時，在電池組的最負端接入采樣電阻5，并將采樣電阻5的兩端接到運算放大器1兩端，在運算放大器1的輸入端串入匹配電阻，通過改變具體參數，調整運算放大器1的輸出至模擬前端3的輸入范圍，實現電池組電流采樣。但電流采樣對實時性要求更高，一般該通道不采用分時采樣。
【主權項】
1.一種模擬前端采樣通道擴展電路，其特征在于:包括多個運算放大器，所述運算放大器的兩輸入端分別連接在電池組負端各擴展電池的兩端進行電壓采樣或者連接在電池組最負端上采樣電阻的兩端進行電流采樣，所述運算放大器的輸出端與模擬前端的溫度采集口連接。2.如權利要求1所述的一種模擬前端采樣通道擴展電路，其特征在于:所述模擬前端的溫度采集口上連接有多路開關，所述多路開關的各個開關分別與一路運算放大器的輸出端連接。3.如權利要求1或2所述的一種模擬前端采樣通道擴展電路，其特征在于:所述運算放大器的正輸入端與擴展電池的正極端連接，其負輸入端與擴展電池的負極端連接。4.如權利要求1所述的一種模擬前端采樣通道擴展電路，其特征在于:所述運算放大器的正輸入端與模擬前端的接地端連接，其正輸入端與負輸入端與采樣電阻兩端連接的采樣線上均串有電阻。
【專利摘要】本實用新型提供了一種模擬前端采樣通道擴展電路，包括多個運算放大器，所述運算放大器的兩輸入端分別連接在電池組負端各擴展電池的兩端進行電壓采樣或者連接在電池組最負端上采樣電阻的兩端進行電流采樣，所述運算放大器的輸出端與模擬前端的溫度采集口連接。本實用新型成本低、擴展方便。
【IPC分類】G01R31/40
【公開號】CN205003261
【申請號】CN201520742561
【發明人】張云程, 奚淡基, 周遜偉
【申請人】杭州協能科技有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年9月23日