专利名称：一种8串锂电池组电压测量电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种锂电池组电池电压测量电路，将8串锂电池组分成两个4串 电池组进行电压测量，采用精密电阻对电池电压信号做分压处理，再利用单片机自带的12 位模数转换器读取电压值，并通过异步串行通信方式输出数字式的电池电压值。
背景技术：
随着动力锂电池技术和纯电动汽车技术的发展，锂电池已经取代了传统了铅酸电 池和镍氢电池成为纯电动汽车里面核心储能器件。由于锂电池单体电压只有3-4伏，一般 要求大量锂电池串联成组，才能实现可用于纯电动汽车的电池组。因此对大量串联的锂电 池电压进行精确的测量是发展电动汽车的一种必须的技术。目前对串联锂电池组电压测量 的方法很多，例如飞电容法、浮动地法、光耦隔离转换法等等。但是都存在耗电高、成本高和 精度低的缺点。
发明内容为了克服现有的串联锂电池组电压测量电路耗电高、成本高、精度不足的缺点，本 实用新型提供一种高精度、低能耗、低成本的8串锂电池组电压测量电路。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案将一个8串锂电池组分成两个串 联的4串锂电池组。在每个4串锂电池组里，采用一个单片机对4节锂电池电压做测量。 单片机在做电压测量时，以4串锂电池组里电压最低的一节电池即第4节电池的负极为参 考点，用精密电阻等比例衰减各节电池的正极电压，并用自带的12位模数转换器配合精密 参考电压源对衰减后的电压信号做测量，测量到各节电池的正极电压后依次相减得到各节 电池电压。第一组4串锂电池组里的单片机测到各节电池电压后，采用特定波特率以异步 串行通信的方式将测得的电池电压值发送给第二组4串锂电池组里的单片机。第二组4串 锂电池组里的单片机将自己测到的4节锂电池电压值和收到的第一组4串锂电池组的电压 值以异步串行通信的方式输出。其技术方案特征是两个4串锂电池组测量电路的分压电 阻网络 NA 禾口 NB 分别由电阻1 1、1 2、1 3、1 5、1 6、1 7、1 9、1 10、1 11、1 14 和电阻 R16、R17、R18、 R20、R22、R23、R25、R26、R27、R30 组成；电容 C2、C4、C8、C9 和电容 CIO、Cll、C15、C18 分别 是分压电阻网络NA和NB中的滤波电容；锂电池Bl的正极连接电阻R2，电阻R2的另一端 连接电阻R3和限流电阻R1，电阻R2的另一端连接锂电池B4的负极，限流电阻Rl的另一端 连接单片机Ul型号为SN8P2711的第13号脚；锂电池B2的正极连接电阻R6，电阻R6的另 一端连接电阻R7和限流电阻R5，电阻R7的另一端连接锂电池B4的负极，限流电阻R5的另 一端连接单片机Ul的第12号脚；锂电池B3的正极连接电阻R10，电阻RlO的另一端连接 电阻Rll和限流电阻R9，电阻Rll的另一端连接锂电池B4的负极，限流电阻R9的另一端连 接单片机Ul的第11号脚；锂电池B4的正极连接限流电阻R14，限流电阻R14的另一端连 接单片机Ul的第10号脚；锂电池B5的正极连接电阻R17，电阻R17的另一端连接电阻R18 和限流电阻R16，电阻R18的另一端连接锂电池B8的负极，限流电阻R16的另一端连接单片机U2型号为SN8P2711的第13号脚；锂电池B6的正极连接电阻R22，电阻R22的另一端连 接电阻R23和限流电阻R20，电阻R23的另一端连接锂电池B8的负极，限流电阻R20的另一 端连接单片机U2的第12号脚；锂电池B7的正极连接电阻R26，电阻R26的另一端连接电 阻R27和限流电阻R25，电阻R27的另一端连接锂电池B8的负极，限流电阻R25的另一端连 接单片机U2的第11号脚；锂电池B8的正极连接限流电阻R30，限流电阻R30的另一端连 接单片机U2的第10号脚。分压电阻网络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。参考电压源RA和RB中分别有芯片 Q2和Q4参考电压集成电路TL431，芯片Q2和Q4的阴极分别对应连接单片机Ul和U2的第 9号脚，阳极分别对应连接锂电池B4和B8的负极。单片机Ul的第5号脚和通信电平转换 电路UT中的电阻R4相连，电阻R4的另一端与PNP型三极管Ql的基极连接，PNP型三极管 Ql的发射极与单片机Ul的第1号脚相连，集电极与电阻R15连接，电阻R15的另一端与电 阻R19和P型场效应管Q3的栅极连接，电阻R19的另一端接地，P型场效应管Q3的源极与 单片机U2的第1号脚连接，漏极与电阻R21和电阻R31连接，电阻R31的另一端接地，电阻 R21的另一端与单片机U2的第6号脚连接。芯片VRl电源集成电路78L05和电容C5、C6、 C7组成第一组电源PA给第一组4串锂电池组测量电路供电；芯片VR2电源集成电路78L05 和电容C12、C13、C14组成第一组电源PB给第二组4串锂电池组测量电路供电。晶振Yl和 电容Cl、C3组成第一组单片机振荡器给单片机Ul提供振荡信号；晶振Y2和电容C16、C17 组成第二组单片机振荡器给单片机U2提供振荡信号。本实用新型的有益效果是电路结构简单、造价低廉、具有12位高精度、可在-40°C 到125°C的环境温度下使用，并且可以串联使用。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的电路原理图。图1中，NA.第一组分压电阻网络，RA.第一组参考电压源，PA.第一组电源，OA.第 一组单片机振荡器，Ul.第一组单片机，NB.第二组分压电阻网络，RB.第二组参考电压源， PB.第二组电源，0B.第二组单片机振荡器，U2.第二组单片机，UT.通信电平转换电路。图1中芯片Ul和U2的型号是SN8P2711，芯片VRl和VR2的型号是78L05，PNP型 三极管Ql的型号是3906，芯片Q2和Q4的型号是TL431，P型场效应管Q3的型号是BSS84。
具体实施方式
图1中，B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7和B8是待测的锂电池，它们串联在一起。锂电池 B1、B2、B3和B4组成第一组串联电池组，锂电池B5、B6、B7和B8组成第二组串联电池组。第一组电源OA和第二组电源OB中的芯片VRl和VR2的输入脚Vin分别对应连接 锂电池Bl和B5的正极，接地脚GND分别对应连接锂电池B4和B8的负极，输出脚Vout分 别对应连接单片机Ul和U2的电源输入脚-第1号脚，为单片机提供电源。第一组单片机振荡器OA和第二组单片机振荡器OB中晶振Yl和Y2的第1号脚和 第2号脚分别对应连接单片机Ul和U2的第3号脚和第2号脚，为单片机提供振荡信号。[0013]第一组参考电压源RA和第二组参考电压源RB中芯片Q2和Q4的阴极分别对应连 接单片机Ul和U2的第9号脚，阳极分别对应连接锂电池B4和B8的负极，为单片机自带的 模数转换器提供参考电压。第一组串联电池组的信号“地”为锂电池B4的负极。锂电池Bl的正极电压信号 通过第一组分压电阻网络NA中电阻R2和R3衰减至原信号强度的1/4，并通过限流电阻Rl 输入单片机Ul的第13号脚进行模数转换；锂电池B2的正极电压信号通过第一组分压电阻 网络NA中电阻R6和R7衰减至原信号强度的1/3，并通过限流电阻R5输入单片机Ul的第 12号脚进行模数转换；锂电池B3的正极电压信号通过第一组分压电阻网络NA中电阻RlO 和Rll衰减至原信号强度的1/2，并通过限流电阻R9输入单片机Ul的第11号脚进行模数 转换；锂电池B4的正极电压信号通过第一组分压电阻网络NA中限流电阻R14输入单片机 Ul的第10号脚进行模数转换。第二组串联电池组的信号“地”为锂电池B8的负极。锂电池B5的正极电压信号 通过第二组分压电阻网络NB中电阻R17和R18衰减至原信号强度的1/4，并通过限流电阻 R16输入单片机U2的第13号脚进行模数转换；锂电池B6的正极电压信号通过第二组分压 电阻网络NB中电阻R22和R23衰减至原信号强度的1/3，并通过限流电阻R20输入单片机 U2的第12号脚进行模数转换；锂电池B7的正极电压信号通过第二组分压电阻网络NB中 电阻R26和R27衰减至原信号强度的1/2，并通过限流电阻R25输入单片机U2的第11号脚 进行模数转换；锂电池B8的正极电压信号通过第二组分压电阻网络NB中限流电阻R30输 入单片机U2的第10号脚进行模数转换。单片机Ul的第5号脚和通信电平转换电路UT中的电阻R4相连。电阻R4的另一 端与PNP型三极管Ql的基极连接。PNP型三极管Ql的发射极与单片机Ul的第1号脚相 连，集电极与电阻R15连接。电阻R15的另一端与电阻R19和P型场效应管Q3的栅极连接。 电阻R19的另一端接地。P型场效应管Q3的源极与单片机U2的第1号脚连接，漏极与电 阻R21和电阻R31连接。电阻R31的另一端接地。电阻R21的另一端与单片机U2的第6号 脚连接。当单片机Ul的第5号脚输出逻辑“高”时，三极管Ql关断，P型场效应管Q3的栅 极电压为零，P型场效应管Q3导通，因此单片机U2的第6号脚输入为逻辑“高”。当单片机 Ul的第5号脚输出逻辑“低”时，三极管Ql导通，电阻R15和R19组成的分压网络将P型场 效应管Q3的栅极电压拉至逻辑“高”，P型场效应管Q3关断，因此单片机U2的第6号脚输 入为逻辑“低”。通过上述电平转换电路，单片机Ul可以用特定的波特率将测量的电池电压 值以异步串行通信方式发送给单片机U2。单片机U2可以用特定的波特率将测量的电池电 压值以及接受到的第一组串联电池组电压值通过第5号脚以异步串行通信方式输出。
权利要求一种8串锂电池组电压测量电路，它分两个4串锂电池组测量电路，其特征是两个4串锂电池组测量电路的分压电阻网络NA和NB分别由电阻R1、R2、R3、R5、R6、R7、R9、R10、R11、R14和电阻R16、R17、R18、R20、R22、R23、R25、R26、R27、R30组成，锂电池B1的正极连接电阻R2，电阻R2的另一端连接电阻R3和限流电阻R1，电阻R2的另一端连接锂电池B4的负极，限流电阻R1的另一端连接单片机U1的第13号脚；锂电池B2的正极连接电阻R6，电阻R6的另一端连接电阻R7和限流电阻R5，电阻R7的另一端连接锂电池B4的负极，限流电阻R5的另一端连接单片机U1的第12号脚；锂电池B3的正极连接电阻R10，电阻R10的另一端连接电阻R11和限流电阻R9，电阻R11的另一端连接锂电池B4的负极，限流电阻R9的另一端连接单片机U1的第11号脚；锂电池B4的正极连接限流电阻R14，限流电阻R14的另一端连接单片机U1的第10号脚；锂电池B5的正极连接电阻R17，电阻R17的另一端连接电阻R18和限流电阻R16，电阻R18的另一端连接锂电池B8的负极，限流电阻R16的另一端连接单片机U2的第13号脚；锂电池B6的正极连接电阻R22，电阻R22的另一端连接电阻R23和限流电阻R20，电阻R23的另一端连接锂电池B8的负极，限流电阻R20的另一端连接单片机U2的第12号脚；锂电池B7的正极连接电阻R26，电阻R26的另一端连接电阻R27和限流电阻R25，电阻R27的另一端连接锂电池B8的负极，限流电阻R25的另一端连接单片机U2的第11号脚；锂电池B8的正极连接限流电阻R30，限流电阻R30的另一端连接单片机U2的第10号脚。
2.根据权利要求1所述的8串锂电池组电压测量电路，其特征是分压电阻网络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.根据权利要求1所述的8串锂电池组电压测量电路，其特征是参考电压源RA和RB 中分别有芯片Q2和Q4，芯片Q2和Q4的阴极分别对应连接单片机Ul和U2的第9号脚，阳 极分别对应连接锂电池B4和B8的负极。
4.根据权利要求1所述的8串锂电池组电压测量电路，其特征是单片机Ul的第5号 脚和通信电平转换电路UT中的电阻R4相连，电阻R4的另一端与PNP型三极管Ql的基极 连接，PNP型三极管Ql的发射极与单片机Ul的第1号脚相连，集电极与电阻R15连接，电 阻R15的另一端与电阻R19和P型场效应管Q3的栅极连接，电阻R19的另一端接地，P型场 效应管Q3的源极与单片机U2的第1号脚连接，漏极与电阻R21和电阻R31连接，电阻R31 的另一端接地，电阻R21的另一端与单片机U2的第6号脚连接。
专利摘要一种8串锂电池组电池电压测量电路。它将8串锂电池组分成两个4串电池组进行电压测量。每组测量电路由分压电阻网络、参考电压源、自带12位模数转换器的单片机、振荡器和电源组成。单片机通过精密电阻对串联电池的分压配合参考电压源测量各节电池正极电压后依次相减得到各节电池电压。第一组测量电路中的单片机通过异步串行通信方式输出电池电压值到第二组测量电路中的单片机。第二组测量电路中的单片机将测量的电池电压和收到的第一组电池电压通过异步串行通信方式输出。
文档编号G01R19/25GK201765264SQ20102026367
公开日2011年3月16日 申请日期2010年7月20日 优先权日2010年7月20日
发明者赵恩海 申请人:赵恩海