高共模电压的差分电压测量系统的制作方法

本实用新型涉及电压测量技术，尤其是涉及一种高共模电压的差分电压测量系统。

背景技术：

在新能源汽车、后备电源及不间断电源系统的电池组中，为达到合适的供电电压和足够的电量存储，采用了多个单体电池串联组成的电池组。为保证电源储能系统安全的长时间运行，有效的监控和管理组成这些电池组的各个单体，成为电池系统能安全稳定运行一个关键因素。串联电池组的每个单体均不共地，而现有的电池管理系统当中，有的采用逐个单体串联电阻分压法，然后用多通道AD转换器测量并计算每个单体的电压，然而这样虽然电路结构简单，但是会带来很大的电压累积误差，同时电阻分压电路本身给电池系统增加了不平衡负载；还有采用能耐受高共模电压的模拟前端电路来直接采集串联电池组的电压，然而这样对电路的共模抑制比要求比较高，易受干扰，成本高误差大。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提出一种高共模电压的差分电压测量系统，其可对每个单体电池的电压进行检测。

为达到上述技术目的，本实用新型的技术方案提供一种高共模电压的差分电压测量系统，其特征在于，包括开关切换单元、采样保持单元及AD转换单元，所述开关切换单元包括第一切换开关、第二切换开关及多个第三切换开关，多个所述第三切换开关与多个串联的单体电池一一对应设置，且每个所述第三切换开关均一端与其中一个单体电池连接，另一端通过第一切换开关、第二切换开关分别与采样保持单元、AD转换单元连接；其中，所述第一切换开关、第二切换开关及多个第三切换开关均为双刀单掷开关，且每个第三切换开关的相连通的两个触点分别与单体电池的负极和地连接。

与现有技术相比，本实用新型通过设置开关切换单元，其通过第一切换开关、第二切换开关及多个第三切换开关实现每个单体电池可分别与采样保持单元连通，从而便于对每个单体电池的电压的单独检测，其有利于提高每个单体电池电压检测的精度。

附图说明

图1是本实用新型的高共模电压的差分电压测量系统的连接框图；

图2是本实用新型的高共模电压的差分电压测量系统的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型的实施例提供了一种高共模电压的差分电压测量系统，包括开关切换单元K、采样保持单元U1、AD转换单元U2及控制单元U3，采样保持单元U1、AD转换单元U2及控制单元U3均与开关切换单元K连接，其可通过开关切换单元K分别切换至对串联的多个单体电池B中其中一个单体电池B进行测量。

如图2所示，本实施例所述开关切换单元K包括第一切换开关K1、第二切换开关K2及多个第三切换开关，为了便于说明，本实施例串联的单体电池B设置为四个，分别为单体电池B1、单体电池B2、单体电池B3、单体电池B4，相对应的，多个所述第三切换开关与多个串联的单体电池一一对应设置，故第三切换开关也设置为四个，分别为第三切换开关K3、第三切换开关K4、第三切换开关K5、第三切换开关K6，即第三切换开关K3、第三切换开关K4、第三切换开关K5、第三切换开关K6分别与单体电池B1、单体电池B2、单体电池B3、单体电池B4相对应设置。

为了便于控制，本实施例第一切换开关K1、第二切换开关K2、第三切换开关K3、第三切换开关K4、第三切换开关K5及第三切换开关K6均为双刀单掷开关，且第三切换开关K3的两个动触点分别与单体电池B1的正负极连接，其两个静触点则分别与第一切换开关K1和第二切换开关K2的两个动触点连接，而第一切换开关K1和第二切换开关K2的两个静触点则分别与采样保持单元U1、AD转换单元U2连接；第三切换开关K4、第三切换开关K5及第三切换开关K6的两个动触点分别与单体电池B2、单体电池B3、单体电池B4的正负极连接，而其两个静触点与第三切换开关K3的连接方式相同。同时，每个第三切换开关的其中两个相连通的触点分别与单体电池的负极和地连接，具体的，第三切换开关K3的其中一个动触点与单体电池B1的负极连接，而能够与该动触点连通的静触点则接地；第三切换开关K4的其中一个动触点与单体电池B2的负极连接，而能够与该动触点连通的静触点则接地；第三切换开关K5的其中一个动触点与单体电池B3的负极连接，而能够与该动触点连通的静触点则接地；第三切换开关K6的其中一个动触点与单体电池B4的负极连接，而能够与该动触点连通的静触点则接地；通过上述连接方式，使得单体电池B1、单体电池B2、单体电池B3、单体电池B4分别单独进行电压测量时，其负极均为等电位接地状态。具体设置时，可设置正极开关总线和负极开关总线，第一切换开关K1、第二切换开关K2均一个动触点与正极开关总线连接、另一个动触点则与负极开关总线连接，第三切换开关K3、第三切换开关K4、第三切换开关K5及第三切换开关K6则均其中一个静触点与正极开关总线连接、另一个静触点则与负极开关总线连接，且与单体电池的负极相对应的静触点与负极开关总线连接，同时负极开关总线接地，便于单体电池B1、单体电池B2、单体电池B3、单体电池B4分别单独进行电压测量时，其负极均为等电位接地状态。

本实施例第一切换开关K1、第二切换开关K2、第三切换开关K3、第三切换开关K4、第三切换开关K5及第三切换开关K6均优选采用继电器开关，而控制单元U3则用于控制第一切换开关K1、第二切换开关K2、第三切换开关K3、第三切换开关K4、第三切换开关K5及第三切换开关K6的导通与闭合，控制单元U3可采用常规的逻辑电路、单片机或微控制器，例如51控制器，由于控制单元U3控制上述继电器开关的方式为本领域常规技术，故不作详细赘述。可以理解的是，本实施例的第一切换开关K1、第二切换开关K2、第三切换开关K3、第三切换开关K4、第三切换开关K5及第三切换开关K6也可以采用普通的双刀单掷开关，而对应的可通过人工操作双刀单掷开关的通闭以对每个单体电池的电压进行检测，此时则并不需要控制单元U3。

为了提高电压检测的精度，本实施例所述AD转换单元U2为单端信号输入，且其电压输入端的其中一端接地，其可承受很高的共模电压，仅仅需要单端模数转换即可。

而且，本实施例所述采样保持单元U1为浮动接地，利于采样过程中根据工作状态切换。

本实施例高共模电压的差分电压测量系统的电压检测原理如下：当需要检测单体电池B1的电压时，第一切换开关K1和第三切换开关K3闭合导通，第二切换开关K2、第三切换开关K4、第三切换开关K5及第三切换开关K6均处于断开状态，采样保持单元U1对单体电池B1的电压进行采样并保持，然后断开第一切换开关K1，闭合第二切换开关K2，AD转换单元U2对采样保持单元U1保持的电压进行读取并转换为数字；而当需要检测单体电池B2的电压时，其检测方法与单体电池B1相同，只要将与单体电池B2相对应的第三切换开关K4闭合导通即可；而控制单元U3则可用于控制上述切换开关的导通与闭合，提高操作的便捷性。

以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。