一种高速电池电压扫描电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电路检测领域，尤其涉及一种高速电池电压扫描电路。
【背景技术】
[0002]随着科技的不断发展，经济水平的提高，人们的环保节能意识也逐渐提高，利用清洁能源的电动车也被广泛使用。电动车基本使用的是36v铅酸蓄电池，在使用过程中要注意对电池电压的检测，及时了解电池使用状况。电压低时应及时充电，以保护电池，延长使用寿命。目前在电动汽车的应用中，普遍存在着蓄电池的使用寿命不长、管理不当、电压过低导致损坏电池等问题。因此，需要一种用于电动车蓄电池的电压检测电路，对蓄电池组的电压工作状态实时监控，以保护及延长蓄电池组的使用寿命。
[0003]另外，由于单体电池的不一致性，导致电池组在充电阶段，可能出现某节电池比其它电池提前过充现象，而在放电阶段，则出现某节电池比其它电池提前过放的现象，所以有必要对电池组内每节电池的电压进行检测，进行过充过放保护。而现有技术则还只能对电池组的整体电压进行检测，缺少对电池组内各个电池电芯的电压进行检测的有效手段。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了一种高速电池电压扫描电路。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:一种高速电池电压扫描电路，包括切换开关模块、运算跟随模块和ARM处理模块；
[0006]所述切换开关模块与一组串联的电池电芯组连接并用于检测电池电芯组中各电池电芯的电压，并将检测电压输送至运算跟随模块；
[0007]所述运放跟随模块包括第一双运算放大器和第二双运算放大器，所述第一双运算放大器和第二双运算放大器用于跟随运放来自切换开关模块的检测电压；
[0008]所述ARM处理模块包括一处理器，所述处理器用于控制切换开关模块的开闭以及对各电池电芯的两端电压的读取顺序；
[0009]所述ARM处理模块的处理器控制切换开关模块的开闭，并依次读取各电池电芯两端的检测电压，经运放跟随模块跟随运放后获得各电池电芯的电压。
[0010]进一步地，所述切换开关模块包括两组或两组以上的场效应管组，所述每组场效应管组均包括一号场效应管和二号场效应管，所述各场效应组的一号场效应管的漏极分别与各电池电芯的一端连接并用于检测电池电芯的电压;所述每组场效应管组的栅极经一光耦与一自举电容连接，所述光耦的输入端为电平触发端并用于控制自举电容放电使场效应管组导通;所述自举电容通过一二极管的导通实现充电。
[0011 ] 进一步地，所述处理器包括两个ADC电压检测输入通道ADC-1NO和ADC-1Nl、多个第一输出1 口、以及第二输出1 口、第三输出1 口和第四输出1 口，所述第一输出1 口连接至各光親的输入端。[0012 ] 进一步地，所述电池电芯组中一个电池电芯两端连接的两组场效应管组的二号场效应管的漏极接口 U-OUTl和U-0UT2分别与第一双运算放大器的输入端和第二双运算放大器的输入端连接;所述第一双运算放大器和第二双运算放大器的输出端分别与处理器的两个ADC电压检测输入通道ADC-1NO和ADC-1Nl连接，所述处理器的第二输出1 口和第三输出1 口分别经一场效应管与漏极接口 U-0UT2和漏极接口 U-OUTl连接，所述第四输出1 口连接至各自举电容与光耦之间。
[0013]进一步地，所述各场效应组均设置有栅极下拉电阻。
[0014]进一步地，所述各场效应组与电池电芯之间还连接有保护电阻。
[0015]进一步地，所述运放跟随模块还包括多个滤波电容和滤波电阻组成的滤波电路。
[0016]进一步地，所述第一双运算放大器和第二双运算放大器还包括去耦电容和分压电阻。
[0017]进一步地，所述一号场效应管和二号场效应管均为N沟道场效应管。
[0018]相对于现有技术，本发明的高速电池电压扫描电路可以读取多个的串联电池电芯的单个电芯电压值，且有读取速快，读取精度高，制作成本低的优点。本发明的高速电池电压扫描电路读取电池电芯的个数可以根据需要进行扩展，特别适合多个串联电池电芯的电压的读取。
[0019]为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
【附图说明】
[0020]图1是本发明的高速电池电压扫描电路的电路结构示意图。
[0021]图2是本发明的高速电池电压扫描电路的切换开关模块的电路图。
[0022 ]图3是本发明的高速电池电压扫描电路的运放跟随模块的电路图。
[0023 ]图4是本发明的高速电池电压扫描电路的ARM处理模块的电路图。
[0024]图5是本发明的高速电池电压扫描电路的工作示意图。
【具体实施方式】
[0025]请参阅图1-图5。图1是本发明的高速电池电压扫描电路的电路结构示意图。图2是本发明的高速电池电压扫描电路的切换开关模块的电路图。图3是本发明的高速电池电压扫描电路的运放跟随模块的电路图。图4是本发明的高速电池电压扫描电路的ARM处理模块的电路图。图5是本发明的高速电池电压扫描电路的工作示意图。
[0026]本发明的高速电池电压扫描电路，包括切换开关模块10、运放跟随模块20和ARM处理模块30。切换开关模块10与一组串联的电池电芯组连接并用于检测电池电芯组中各电池电芯的电压，并将检测电压输送至运算跟随模块20;运放跟随模块20包括第一双运算放大器U8A和第二双运算放大器U8B，第一双运算放大器U8A和第二双运算放大器U8A用于跟随运放来自切换开关模块10的检测电压;ARM处理模块30包括一处理器U9，处理器U9用于控制切换开关模块10的开闭以及对各电池电芯的两端电压的读取顺序;ARM处理模块30的处理器U9控制切换开关模块10的开闭，并依次读取各电池电芯两端的检测电压，经运放跟随模块20跟随运放后获得各电池电芯的电压。
[0027]本实施例的一号场效应管和二号场效应管均为N沟道场效应管。本实施例的切换开关模块10优选地包括五组场效应管组，分别为第一场效应管组(Q1，Q8)、第二场效应管组(02，09)、第三场效应管组(03，010)、第四场效应管组(04，011)和第五场效应管组(05，Q12)，各场效应管组的两个场效应管的栅极连接，第一场效应管组(Q1，Q8)、第二场效应管组(Q2，Q9)、第三场效应管组(Q3，Q10)、第四场效应管组(Q4，Q11)和第五场效应管组(Q5，Q12)栅极经一光耦与一自举电容连接，光耦的输入端为电平触发端并用于控制自举电容放电使场效应管组导通；自举电容通过一二极管的导通实现充电。每组场效应管组设置两个场效应管，可以有效地防止电路过放和短路。自举电容Cl、光耦Ul和二极管Dl与第一场效应管组(Q1，Q8)连接，依次类推，自举电容C5、光耦U5和二极管D5与第五场效应管组(Q5，Q12)连接。第一场效应管组(Q1，Q8)、第二场效应管组(Q2，Q9)、第三场效应管组(Q3，Q10)、第四场效应管组(Q4，Q11)和第五场效应管组(Q5，Q12)均包括一号场效应管和二号场效应管，
08、09、010、011和叭2均为一号场效应管，01、02、03、04和05均为二号场效应管。各一号场效应管的漏极分别与串联的电池电芯组中一个电池电芯的一端连接并用于检测电池电芯的电压。第一场效应管组(Q1，Q8)、第二场效应管组(Q2，Q9)之间为电池电芯Batl、第二场效应管组(Q2，Q9)、第三场效应管组(Q3，Q10)之间为电池电芯Bat2、第三场效应管组(Q3，Q10)、第四场效应管组(Q4，Q11)之间为电池电芯Bat3，第四场效应管组(Q4，Q11)和第五场效应管组(Q5，Ql 2)之间为电池电芯Bat4。Bat I?Bat4串联连接，且均为待扫描检测的电池电芯。
[0028]ARM处理模块30的处理器U9控制切换开关模块10的各自举电容充电，依次读取与第一场效应管组(Q1，Q8)、第二场效应管组(Q2，Q9)、第三场效应管组(Q3，Q10)、第四场效应管组(Q4，Q11)和第五场效应管组(Q5，Q12)连接的电池电芯并经运放跟随模块20跟随运放后获得各电池电芯的电压。
[0029]处理器U9包括两个ADC电压检测输入通道ADC-1NO和ADC-1N1、多个第一输出1口、以及第二输出1 口 KA、第三输出1 口 KB和第四输出1 口 KF13Kl、K2、K3、K4和K5均为第一输出1 口。切换开关模块10的各光耦分别与ARM处理模块30的各第一输出1 口连接。第一双运算放大器U8A的输入端与第二场效应管组(Q2，Q9)和第四场效应管组(Q4，Q11)的二号场效应管Q2和Q4的漏极接口U-OUTl连接，第二双运算放大器U8B的输入端与第一场效应管组(Ql，08)、第三场效应管组(03，010)和第五场效应管组(05，012)的二号场效应管的漏极接口1]-0UT2连接，第一双运算放大器U8A和第二双运算放大器U8B的输出端分别与处理器U9的两个ADC电压检测输入通道ADC-1NO和ADC-1Nl连接，处理器U9的第二输出1 口 KA和第三输出1口 KB分别经一场效应管与漏极接口 U-0UT2和漏极接口 U-OUTl连接，第四输出1 口 KF连接至各自举电容与光耦之间。在U-OUTl和U-0UT2处连接了场效应管Q16和场效应管Q17作为正负切换开关，场效应管Q16和场效应管Q17还分别设置了的栅极下拉电阻R24和栅极下拉电阻R25。
[0030]第一场效应管组(Q1，Q8)、第二场效应管组(Q2，Q9)、第三场效应管组(Q3，Q10)、第四场效应管组(Q4，Q11)和第五场效应管组(Q5，Q12)均设置有栅极下拉电阻，电阻R1、R3、R5、R7、R9分别是第一场效应管组(Q1，Q8)、第二场效应管组(Q2，Q9)、第三场效应管组(Q3，Q10)、第四场效应管组(Q4，Q11)和第五场效应管组(Q5，Q12)的栅极下拉电阻。第一场效应管组(Q1，Q8)、第二场效应管组(Q2，Q9)、第三场效应管组(Q3，Q10)、第四场效应管组(Q4，Qll)和第五场效应管组(Q5，Q12)的一号场效应管与电池电芯之间还连接有保护电阻，这些保护电阻依次为电阻R1、R3、R5、R7和R9，保护电阻可以防止发生短路后电阻会烧断。
[0031]运放跟随模块20还包括多个滤波电容和滤波电阻组成的滤波电路。运放跟随模块20还包括电容C10、电容C11、电容C13、电阻R17和电阻R19组成滤波