一种智能BDU电压检测电路的制作方法

本实用新型涉及高压配电技术领域，具体而言，涉及一种智能bdu电压检测电路。

背景技术：

目前，电动汽车越来越普及，动力电池是电动汽车的重要组成部件之一，通常采用锂离子电池作为电动汽车的动力电池。锂离子电池具有能量密度高、无记忆效应、循环寿命高和自放电率低等优点，动力电池对内部各路电压的要求非常高，如动力电池的总电压、负载端电压等，使用不慎会严重损害电池，影响动力电池使用寿命，甚至导致电池烧毁爆炸，造成生命财产的严重损失。因而实时检测动力电池的内部各路电压对于保证动力电池的安全性至关重要。

电动汽车的高压配电盒(bdu)作为系统的配电单元，具备检测动力电池内部各路电压的功能，常见的做法是将采集到的各路单端电压信号全部直接输送至电压采样模块，这样在采集路数较多时，单个电压采样模块的引脚资源有限，可能无法满足要求，成本较高，且单端采集的方式会产生较多的emi，抗干扰能力低。

技术实现要素：

本实用新型解决的问题是：传统bdu电压检测电路单端采集、信号全部直接输入电压采样模块的电压检测方式成本高、抗干扰能力低。

为解决上述问题，本实用新型提出一种智能bdu电压检测电路，包括电源模块、控制器、电压采样模块、多路分压电路、通道切换模块；所述控制器与所述电压采样模块通信连接；所述多路分压电路的多个输入端分别接入动力电池的多个负载端电压，所述多路分压电路中，部分分压电路的多个输出端分别与所述通道切换模块的多个输入端一一对应相连；所述通道切换模块的输出端与所述电压采样模块的一电压采样端相连，所述通道切换模块用于从所述部分分压电路的多个输出信号中选取一路进行差分输出。

可选的，所述智能bdu电压检测电路还包括差分放大模块，所述差分放大模块接入所述通道切换模块的输出端与所述电压采样模块的电压采样端之间，所述通道切换模块输出的差分信号分别输入所述差分放大模块的两输入端，所述差分放大模块的输出端与所述电压采样模块的电压采样端相连。

可选的，所述智能bdu电压检测电路还包括电压跟随模块，所述电压跟随模块接入所述通道切换模块的输出端与所述差分放大模块的两输入端之间，所述通道切换模块输出的差分信号分别输入所述电压跟随模块的两同相输入端，所述电压跟随模块的两输出端分别与所述差分放大模块的两输入端一一对应相连。

可选的，所述所述通道切换模块包括hef4052b-q100芯片；所述多路分压电路中，第一路分压电路的输出端与hef4052b-q100芯片的1y2引脚相连，第二路分压电路的输出端与hef4052b-q100芯片的1y0引脚、1y1引脚同时相连，第三路分压电路的输出端与hef4052b-q100芯片的2y1引脚相连，第四路分压电路的输出端与hef4052b-q100芯片的2y2引脚相连；hef4052b-q100芯片的1z、2z引脚分别与所述电压跟随模块的两同相输入端一一对应相连。

可选的，所述电源模块的输出端分别与所述控制器、所述电压采样模块的电源端相连，所述电压采样模块的供电端分别与所述通道切换模块、所述电压跟随模块及所述差分放大模块的电源端相连。

可选的，所述智能bdu电压检测电路还包括隔离变压器，所述隔离变压器接入所述电源模块的输出端与所述电压采样模块的电源端之间，用于将所述电源模块的输出电压转化为所述电压采样模块的供电电压。

可选的，所述智能bdu电压检测电路还包括电压反转模块，所述电压反转模块的输入端与所述电压采样模块的供电端相连，所述电压采样模块的供电端还分别与所述通道切换模块、所述电压跟随模块及所述差分放大模块的电源端正极相连，所述电压反转模块的输出端分别与所述通道切换模块、所述电压跟随模块及所述差分放大模块的电源端负极相连，所述电压反转模块用于将所述电压采样模块供电端输出的正向电压转化为负向电压。

可选的，所述智能bdu电压检测电路所述多路分压电路中，另一部分分压电路的多个输出端分别直接与所述电压采样模块的多个电压采样端一一对应相连。

相对于现有技术，本实用新型所述的智能bdu电压检测电路具有以下优势：

(1)本实用新型所述的智能bdu电压检测电路可对动力电池的多个负载端电压进行有效监控，提高了动力电池的安全性，且从多个负载端电压中选择1路进行输出的信号采集方式，可以避免将负载端电压全部直接输入到电压采样模块进行采集，节约了电压采样模块的硬件资源，降低了电压采样模块的负荷，极大的降低了成本；通过通道切换模块对动力电池负载端电压进行差分采集的方式可以提高电路的抗干扰能力并有效抑制emi，提高信号的采集精度。

(2)本实用新型所述的智能bdu电压检测电路中差分放大模块可以很好的抑制共模输入信号，放大差模输入信号，可将由温度等环境因素对电路产生的影响作为共模信号进行输入，能有效地抑制零点漂移现象的发生；

(3)本实用新型所述的智能bdu电压检测电路中电压跟随模块对差分放大模块的正反输入端进行阻抗匹配，这样可以抵消正反输入端失调电流引起的压降，提高差分放大模块的输出精度。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的智能bdu电压检测电路的结构框图；

图2为本实用新型实施例所述的电压采样模块的电路图；

图3为本实用新型实施例所述的分压电路的电路图；

图4为本实用新型实施例所述的差分放大模块的电路图；

图5为本实用新型实施例所述的电压跟随模块的电路图；

图6为本实用新型实施例所述的通道切换模块的电路图；

图7为本实用新型实施例所述的电压反转模块的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

如图1所示，其为本实施例中智能bdu电压检测电路，包括电源模块、控制器、电压采样模块、多路分压电路、通道切换模块；所述控制器与所述电压采样模块通信连接；所述多路分压电路的多个输入端分别接入动力电池的多个负载端电压，所述多路分压电路中，部分分压电路的多个输出端分别与所述通道切换模块的多个输入端一一对应相连；所述通道切换模块的输出端与所述电压采样模块的一电压采样端相连，所述通道切换模块用于从所述部分分压电路的多个输出信号中选取一路进行差分输出。

其中，所述部分分压电路可以是所述多路分压电路中的若干路，也可以是全部。所述负载端电压包括电磁端电压、预充电阻电压、输出正回路端电压、快充正端电压、加热回路电压、输出负回路端电压、快充负端电压等，本实施例以分压电路具有7路进行说明。电源模块用于对各个模块和电路进行供电。控制器与电压采样模块spi通信连接。

具体的，本实施例优选控制器为mpc5741pk1amlq5芯片；电源模块包括mc33fs4500cae芯片，mc33fs4500cae芯片输出1路3.3v和3路5v电压；如图2所示，电压采样模块包括mm9z1_638d1芯片，mm9z1_638d1芯片的spi通信端口包括pa0引脚、pa1引脚、pa2引脚及pa3引脚，分别与mpc5741pk1amlq5芯片的cs引脚、slk引脚、miso引脚、mosi引脚一一对应相连。如图3所示，分压电路采用电阻分压的形式，用于对动力电池的多个负载端电压进行分压，如图中的一路分压电路包括电阻r309、电阻r310-电阻r318，电阻r318、电阻r317、...、电阻r310、电阻r309依次串联到地，电阻r310、电阻r309的公共端与通道切换模块的输入端相连，电阻r310、电阻r309的公共端为分压电路的输出端，电阻r318相对于电阻r317的一端为分压电路的输入端。

本实施例中，动力电池的多个负载端电压经分压电路分压后输入通道切换模块，通道切换模块具有多个输入端和两个输出端，两个输出端分别输出两路差分信号，动力电池的多个负载端电压分别一一输入通道切换模块的多个输入端，通道切换模块从输入的多个负载端电压中选取1路进行差分输出，mm9z1_638d1芯片对通道切换模块输出的差分信号进行差分采集。

这样，本实施例中的智能bdu电压检测电路可对动力电池的多个负载端电压进行有效监控，提高了动力电池的安全性，且从多个负载端电压中选择1路进行输出的信号采集方式，可以避免将负载端电压全部直接输入到电压采样模块进行采集，节约了电压采样模块的硬件资源，降低了电压采样模块的负荷，极大的降低了成本；通过通道切换模块对动力电池负载端电压进行差分采集的方式可以提高电路的抗干扰能力并有效抑制emi，提高信号的采集精度。

可选的，如图1所示，所述智能bdu电压检测电路还包括差分放大模块，所述差分放大模块接入所述通道切换模块的输出端与所述电压采样模块的电压采样端之间，所述通道切换模块输出的差分信号分别输入所述差分放大模块的两输入端，所述差分放大模块的输出端与所述电压采样模块的电压采样端相连。

如图4所示，本实施例优选差分放大模块为ts3211lt芯片构成的差分放大电路。本实施例中，由于对动力电池的负载端电压进行差分采集，电路中存在共模信号的干扰，会产生零点漂移现象，差分放大模块可以很好的抑制共模输入信号，放大差模输入信号，可将由温度等环境因素对电路产生的影响作为共模信号进行输入，能有效地抑制零点漂移现象的发生。

可选的，如图1所示，所述智能bdu电压检测电路还包括电压跟随模块，所述电压跟随模块接入所述通道切换模块的输出端与所述差分放大模块的两输入端之间，所述通道切换模块输出的差分信号分别输入所述电压跟随模块的两同相输入端，所述电压跟随模块的两输出端分别与所述差分放大模块的两输入端一一对应相连。

如图5所示，本实施例优选电压跟随模块为lm2904qs-13芯片构成的电压跟随电路。本实施例中，差分放大模块由运放构成，需要对差分放大模块的正反输入端进行阻抗匹配，这样可以抵消正反输入端失调电流引起的压降，提高差分放大模块的输出精度。

可选的，如图6所示，所述所述通道切换模块包括hef4052b-q100芯片；所述多路分压电路中，第一路分压电路的输出端与hef4052b-q100芯片的1y2引脚相连，第二路分压电路的输出端与hef4052b-q100芯片的1y0引脚、1y1引脚同时相连，第三路分压电路的输出端与hef4052b-q100芯片的2y1引脚相连，第四路分压电路的输出端与hef4052b-q100芯片的2y2引脚相连；hef4052b-q100芯片的1z、2z引脚分别与所述电压跟随模块的两同相输入端一一对应相连。

本实施例中，通道切换模块的输出端包括hef4052b-q100芯片的1z、2z引脚，hef4052b-q100芯片的1z、2z引脚分别与lm2904qs-13芯片的+ina引脚、+inb引脚一一对应相连，lm2904qs-13芯片的outa引脚、outb引脚分别与lm2904qs-13芯片的-ina引脚、-inb引脚一一对应相连。差分放大模块包括ts3211lt芯片、电阻r109、电阻r110、电阻r111以及电阻r112，电阻r112与电阻r111串联并经r111接地，电阻r112相对于电阻r111的一端与lm2904qs-13芯片的outa引脚相连，电阻r112、电阻r111的公共端与ts3211lt芯片的同相输入端相连，电阻r109与电阻r110串联并经电阻r110与ts3211lt芯片的输出端相连，电阻r109、电阻r110的公共端与ts3211lt芯片的反相输入端相连，电阻r109相对于电阻r110的一端与lm2904qs-13芯片的outb引脚相连，ts3211lt芯片的输出端与mm9z1_638d1芯片的ptr4引脚相连。

可选的，所述电源模块的输出端分别与所述控制器、所述电压采样模块的电源端相连，所述电压采样模块的供电端分别与所述通道切换模块、所述电压跟随模块及所述差分放大模块的电源端相连。

本实施例中，电源模块输出的电压对控制器和电压采样模块进行供电，某些情形下，由于通道切换模块、电压跟随模块及差分放大模块的选型，可能出现电源模块输出的电压不能直接对通道切换模块、电压跟随模块及差分放大模块进行供电，因而需要通过电压采样模块将电源模块输出的电压转化为通道切换模块、电压跟随模块及差分放大模块的供电电压，以解决电源模块输出的电压不能直接对通道切换模块、电压跟随模块及差分放大模块进行供电的问题。

可选的，如图1所示，所述智能bdu电压检测电路还包括隔离变压器，所述隔离变压器接入所述电源模块的输出端与所述电压采样模块的电源端之间，用于将所述电源模块的输出电压转化为所述电压采样模块的供电电压。

某些情形下，由于电源模块和电压采样模块选型的不同，可能出现电源模块输出的电压不能直接对电压采样模块进行供电，如本实施例中电源模块mc33fs4500cae芯片，mc33fs4500cae芯片输出1路3.3v和3路5v电压，电压采样模块包括mm9z1_638d1芯片，mm9z1_638d1芯片所需的供电电压为6.5v，从而mc33fs4500cae芯片的输出电压不能直接对mm9z1_638d1芯片进行供电。这里，电压采样模块的电源端为mm9z1_638d1芯片的vsup引脚。本实施例中隔离变压器可用于将电源模块的输出电压转化为电压采样模块的供电电压，如1：1.3的隔离变压器可将mc33fs4500cae芯片输出的5v电压转化为6.5v，再经电压采样模块输出5v，以分别对通道切换模块、电压跟随模块及差分放大模块进行供电。

可选的，如图1所示，所述智能bdu电压检测电路还包括电压反转模块，所述电压反转模块的输入端与所述电压采样模块的供电端相连，所述电压采样模块的供电端还分别与所述通道切换模块、所述电压跟随模块及所述差分放大模块的电源端正极相连，所述电压反转模块的输出端分别与所述通道切换模块、所述电压跟随模块及所述差分放大模块的电源端负极相连，所述电压反转模块用于将所述电压采样模块供电端输出的正向电压转化为负向电压。

本实施例中，通道切换模块、电压跟随模块及差分放大模块均采用双电源供电，因而需要提供上述三个模块电路所需的负电源。这里，电压采样模块的供电端为mm9z1_638d1芯片的vddx引脚、vddrx引脚，如图7所示，电压反转模块包括tps60401qdbvrq1芯片，tps60401qdbvrq1芯片的in引脚同时与mm9z1_638d1芯片的vddx引脚、vddrx引脚相连，tps60401qdbvrq1芯片的out引脚分别与hef4052b-q100芯片的vdd引脚、lm2904qs-13芯片的v+引脚、ts3211lt芯片的电源端正极相连，mm9z1_638d1芯片的vddx引脚、vddrx引脚还同时分别与hef4052b-q100芯片的vee引脚、lm2904qs-13芯片的v-引脚、ts3211lt芯片的电源端负极相连。

可选的，所述智能bdu电压检测电路所述多路分压电路中，另一部分分压电路的多个输出端分别直接与所述电压采样模块的多个电压采样端一一对应相连。

由于动力电池的负载端电压有7路，一般的，通道切换模块难以满足7路输入信号的通道切换，如本实施例中hef4052b-q100芯片只能提供4路输入信号的切换，一个hef4052b-q100芯片无法满足7路输入信号的通道切换，而增加hef4052b-q100芯片的数量则会增加成本。本实施例优选动力电池的另外3路负载端电压直接输入电压采样模块，不会过于增加电压采样模块的负荷，也无需增加hef4052b-q100芯片的数量，这样两种电压采集方式的结合，在保证硬件资源节约和负荷较低的前提下降低了成本。

可选的，所述智能bdu电压检测电路还包括数字隔离器，电压采样模块的spi端口经数字隔离器与控制器的spi端口相连。具体的，数字隔离器包括iso7341cqdwrq1芯片，iso7341cqdwrq1芯片的b1引脚、b2引脚、b3引脚、b4引脚分别与电压采样模块的spi端口一一对应相连，iso7341cqdwrq1芯片的a1引脚、a2引脚、a3引脚、a4引脚分别与控制器的spi端口一一对应相连。本实施例中，iso7341cqdwrq1芯片的b1引脚、b2引脚、b3引脚、b4引脚分别与mm9z1_638d1芯片的pa0引脚、pa2引脚、pa3引脚、pa1引脚对应相连，iso7341cqdwrq1芯片的a1引脚、a2引脚、a3引脚、a4引脚分别与控制器的mosi引脚、sck引脚、cs引脚、miso引脚对应相连。数字隔离器用于对电压采样模块与控制器之间的通信进行数字隔离，避免电路在互相通信时受损。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。