一种电池组半点电压压差检测电路的制作方法

本实用新型涉及电池组领域，特别是涉及一种电池组半点电压压差检测电路。

背景技术：

电池组的不一致性，如单体电芯压差过大、剩余容量差异过大、内阻大小差异等因素，将会引起单体电芯温升的不一致，降低电池组的使用寿命，导致电池组续航能力变差。其中，目前单体电芯电压不一致的常规解决方式，是对单体电芯的模拟电压进行采集、比较、均衡，以及对电池组总电压的判断与处理，来最大限度的降低单体电芯之间的电压差异。由于未对电池组之间电压进行采集比较处理，特殊情况下会出现电池组之间电压差异较大的情形，从而引起电池组的电压不一致性出现，最终影响整个电池组的充放电效率和使用寿命，故检测电池组的中点电压的对于某些特殊场合尤为重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种电池组半点电压压差检测电路。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种电池组半点电压压差检测电路，包括：电池组、稳压单元、第一电压采集单元、第二电压采集单元、第一电压比较单元、第二电压比较单元和隔离输出单元，所述电池组具有三个输出端，分别为总正输出端、中间输出端和总负输出端；

所述第一电压采集单元的第一输入端与所述电池组的总正输出端连接，第二输入端与所述电池组的总负输出端连接；

所述第一电压比较单元的第一输入端与所述第一电压采集单元的输出端连接，第二输入端与所述电池组的中间输出端连接，输出端与所述隔离输出单元的输入端连接；

所述稳压单元的输入端与所述电池组的总正输出端连接，输出端与所述第一电压比较单元的电源端连接；

所述第二电压采集单元的第一输入端与所述电池组的总负输出端连接，第二输入端与所述电池组的总正输出端连接；

所述第二电压比较单元的第一输入端与所述第二电压采集单元的输出端连接，第二输入端与所述电池组的中间输出端连接，输出端与所述隔离输出单元的输入端连接；

所述隔离输出单元的输出端与MCU控制单元连接。

在其中一个实施例中，所述第一电压采集单元包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻的一端作为所述第一电压采集单元的第一输入端，另一端依次串联所述第二电阻和所述第三电阻后作为所述第一电压采集单元的第二输入端，所述第一电阻和所述第二电阻之间的连接节点作为所述第一电压采集单元的输出端。

在其中一个实施例中，所示第一电压比较单元包括第一比较器U1、第七电阻R7和第八电阻R8，所述第一比较器的反相输入端作为所述第一电压比较单元的第一输入端，正向输入端串联所述第七电阻后作为所述第一电压比较单元的第二输入端，电源端作为所述第一电压比较单元的电源端，输出端串联第八电阻后作为第一电压比较单元的输出端。

在其中一个实施例中，所述第二电压采集单元包括第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第六电阻的一端作为所述第二电压采集单元的第一输入端，另一端依次串联所述第五电阻和所述第四电阻后作为所述第二电压采集单元的第二输出端，所述第六电阻和所述第五电阻之间的连接节点作为所述第二电压采集单元的输出端。

在其中一个实施例中，所述第二电压比较单元包括第二比较器、第九电阻和第十电阻，

所述第二比较器的正相输入端作为所述第二电压比较单元的第一输入端，反相输入端串联所述第九电阻后作为所述第二电压比较单元的第二输入端，输出端串联所述第十电阻后作为所述第二电压比较单元的输出端。

在其中一个实施例中，所述隔离输出单元包括第一三极管、第二三极管、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第一电容和第一光电耦合器，所述第一三极管的基极作为所述隔离输出单元的输入端分别所述第十一电阻的一端和第一电容的一端连接，发射极分别与所述第十一电阻的另一端和所述第一电容的另一端连接后接地，集电极依次串联所述第十三电阻和第十二电阻后与所述第二三极管的发射极连接；

所述第二三极管的基极与所述第十三电阻和所述第十二电阻之间的连接节点连接，发射极与所述电池组的总正输出端连接，集电极依次串联所述第十四电阻和所述第十五电阻后接地；

所述第一光电耦合器的阳极与所述第十四电阻和所述第十五电阻之间的连接节点连接，阴极与所述第十五电阻的一端连接，发射极接地，集电极经所述第十六电阻R16与电源Vcc连接，集电极与所述第十六电阻R16之间的节点作为所述隔离输出单元的输出端。

在其中一个实施例中，所稳压单元包括第十七电阻、第一稳压二极管和第二电容，所述第十七电阻的一端作为所述稳压单元的输入端，另一端与所述第一稳压二极管ZD1的阴极连接；所述第一稳压二极管ZD1的阳极接地；所述第二电容C2与所述第一稳压二极管ZD1并联；所述第二电容C2与所述第一稳压文机关ZD1的阴极的节点作为所述稳压单元的输出端。

本次技术方案相比于现有技术以下有益效果：

1.第一电压比较单元和第二比较单元采用高精度比较器对电池组的电压压差进行判断，实时检测电池组的电压压差，当压差超出预设范围时，可快速输出保护信号，通知MCU控制单元做出相应保护响应。

2.第一电压比较单元、第二电压比较单元和MCU控制单元之间通过隔离输出单元进行有效隔离，增强电路中各功能单元间的相对独立性。

3.稳压单元可以使得电池组稳定输出供电电压至第一电压比较单元，第一电压比较单元不会因为电源电压的跳变而影响功能的稳定性。

附图说明

图1为本实施例中的电池组半点电压压差检测原理框架示意图；

图2为本实施例中的电池组半点电压压差检测电路原理示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示为电池组半点电压压差检测电路原理框架示意图，请一并结合参照图2，包括：电池组、稳压单元100、第一电压采集单元200、第二电压采集单元300、第一电压比较单元400、第二电压比较单元500和隔离输出单元600，所述电池组具有三个输出端，分别为总正输出端、中间输出端和总负输出端；

所述第一电压采集单元200的第一输入端与所述电池组的总正输出端连接，第二输入端与所述电池组的总负输出端连接；

所述第一电压比较单元400的第一输入端与所述第一电压采集单元200的输出端连接，第二输入端与所述电池组的中间输出端连接，输出端与所述隔离输出单元600的输入端连接；

所述稳压单元100的输入端与所述电池组的总正输出端连接，输出端与所述第一电压比较单元400的电源端连接；

所述第二电压采集单元300的第一输入端与所述电池组的总负输出端连接，第二输入端与所述电池组的总正输出端连接；

所述第二电压比较单元500的第一输入端与所述第二电压采集单元300的输出端连接，第二输入端与所述电池组的中间输出端连接，输出端与所述隔离输出单元600的输入端连接；

所述隔离输出单元600的输出端与MCU控制单元连接。

具体的，所述第一电压采集单元200包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，所述第一电阻R1的一端作为所述第一电压采集单元200的第一输入端，另一端依次串联所述第二电阻R2和所述第三电阻R3后作为所述第一电压采集单元200的第二输入端，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2之间的连接节点作为所述第一电压采集单元200的输出端。

具体的，所示第一电压比较单元400包括第一比较器U1、第七电阻R7和第八电阻R8，所述第一比较器U1的反相输入端作为所述第一电压比较单元400 的第一输入端，正向输入端串联所述第七电阻R7后作为所述第一电压比较单元 400的第二输入端，电源端作为所述第一电压比较单元400的电源端，输出端串联第八电阻R8后作为第一电压比较单元400的输出端。

具体的，所述第二电压采集单元300包括第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，所述第六电阻R6的一端作为所述第二电压采集单元300的第一输入端，另一端依次串联所述第五电阻R5和所述第四电阻R4后作为所述第二电压采集单元300的第二输出端，所述第六电阻R6和所述第五电阻R5之间的连接节点作为所述第二电压采集单元300的输出端。

具体的，所述第二电压比较单元500包括第二比较器U2、第九电阻R9和第十电阻R10，

所述第二比较器U2的正相输入端作为所述第二电压比较单元500的第一输入端，反相输入端串联所述第九电阻R9后作为所述第二电压比较单元500的第二输入端，输出端串联所述第十电阻R10后作为所述第二电压比较单元500的输出端。

具体的，所述隔离输出单元600包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻 R15、第十六电阻R16、第一电容C1和第一光电耦合器ISO1，所述第一三极管 Q1的基极作为所述隔离输出单元600的输入端分别与所述第十一电阻R11的一端和第一电容C1的一端连接，发射极分别与所述第十一电阻R11的另一端和所述第一电容C1的另一端连接后接地，集电极依次串联所述第十三电阻R13和第十二电阻R12后与所述第二三极管Q2的发射极连接；

所述第二三极管Q2的基极与所述第十三电阻R13和所述第十二电阻R12 之间的连接节点连接，发射极与所述电池组的总正输出端连接，集电极依次串联所述第十四电阻R14和所述第十五电阻R15后接地；

所述第一光电耦合器ISO1的阳极与所述第十四电阻R14和所述第十五电阻 R15之间的连接节点连接，阴极与所述第十五电阻R15的一端连接，发射极接地，集电极经所述第十六电阻R16与电源Vcc连接，集电极与第十六电阻R16 之间的节点作为所述隔离输出单元600的输出端。

具体的，所稳压单元100包括第十七电阻R17、第一稳压二极管ZD1和第二电容C2，所述第十七电阻R17的一端作为所述稳压单元100的输入端，另一端与所述第一稳压二极管ZD1的阴极连接；所述第一稳压二极管ZD1的阳极接地；所述第二电容C2与所述第一稳压二极管ZD1并联；所述第二电容C2与所述第一稳压文机关ZD1的阴极的节点作为所述稳压单元100的输出端。

具体工作原理：

第一电压采集单元200通过第二电阻R2和第二电压采集单元300通过第六电阻R6分别对电池组的电压进行采集，第一电压采集单元200采集的电压值输入至第一电压比较单元400，第二电压采集单元300采集的电压值输入至第二电压比较单元500。

需要说明的是，电池组具有三个输出端，分别为总正输出端B+、中间输出端BM和总负输出端B-。本次技术方案采用的是半点电压检测即B+与BM压差电压值，记为V+，以及BM与B-压差电压值，记为V-。

第一比较器U1在判定B+与BM的压差电压值V+的绝对值超出预设值时，向隔离输出单元输出高电平信号；或第二比较器U2在判定BM与B-压差电压值V-的绝对值超出预设值时，向隔离输出单元600输出高电平信号。促使隔离输出单元600中的第一光电耦合器ISO1中的发光二极管导通，向MCU控制单元输出低电平信号，即图2中的Vo输出端口输出低电平信号，MCU控制单元在接收到低电平信号后，启动相应的保护措施保护电池组。

需要说明的，由于第一电压比较单元400的输出端和第二电压比较单元500 的输出端都可能向隔离输出单元600输入高电平信号。在本次实施例中，只要第一电压比较单元400和/或第二电压比较单元500向隔离输出单元600输入高电平信号后，都会促使隔离输出单元600的第一光电耦合器ISO1中的发光二极管导通。

还需要说明的是，第一电压比较单元400和第二比较单元300采用高精度比较器对电池组的电压压差进行判断，实时检测电池组的电压压差，当压差超出预设范围时，可快速输出保护信号，通知MCU控制单元做出相应保护响应。

还需要说明的是，第一电压比较单元200、第二电压比较单元300和MCU控制单元之间通过隔离输出单元600进行有效隔离，增强电路中各功能单元间的相对独立性。

还需要说明的是，稳压单元100可以使得电池组稳定输出供电电压至第一电压比较单元400，第一电压比较单元400不会因为电源电压的跳变而影响功能的稳定性。在本实施例中，稳压单元100将电池组电压稳压至18V输入至第一电压比较单元400中。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。