技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种多通道电池温度采集电路,属于储能电站电池管理技术领域。
背景技术
[0002] 在储能电站电池管理领域,为保障系统安全稳定运行,需要准确监控
单体电池温度信息。一般通过微控制单元引脚直接与多路
开关的通道选择引脚和数据输出引脚连接,通过微控制单元与多路开关通道选择引脚的连接,输出选通
信号来选择不同的
采样通道,微控制单元通过与多路开关数据输出引脚连接直接接收多路开关输出的采样数据。由于微控制单元和多路开关之间存在数据互传,在实际应用中,为保证采样数据的准确性,需在微控制单元和多路开关之间设计隔离电路和
电压跟随电路,隔离电路一般采用高速光耦,电压跟随电路一般采用运放构成电压跟随器,增加了产品的体积和成本,同时也降低了产品的可靠性。实用新型内容
[0003] 针对
现有技术的不足,本实用新型的目的在于提供一种多通道电池温度采集电路,以解决现有技术中的多通道电池温度采集电路由于需在微控制单元和多路开关之间设计隔离电路和电压跟随电路,进而增加了产品的体积和成本,同时也降低了产品的可靠性的技术问题。
[0004] 为解决上述技术问题,本实用新型所采用的技术方案是:
[0005] 一种多通道电池温度采集电路,包括采样通道选择单元以及分别与其电性连接的微控制单元、电池管理单元和电池温度采集单元,微控制单元与电池管理单元电性连接,微控制单元与电池管理单元和采样通道选择单元之间分别连接有电压隔离芯片,采样通道选择单元与电池管理单元之间连接有电压跟随器;
[0006] 采样通道选择单元接收由电池温度采集单元获取的电池温度采样数据,微控制单元控制采样通道选择单元的选通,并根据由电池管理单元从采样通道选择单元接收的采样数据,计算获取电池温度。
[0007] 进一步地,微控制单元的SPI管脚通过电压隔离芯片与电池管理单元的SPI管脚电性连接,微控制单元的GPIO管脚通过电压隔离芯片与采样通道选择单元的采样通道选择管脚电性连接。
[0008] 进一步地,电池管理单元的GPIO管脚通过电压跟随器与采样通道选择单元的数据输出管脚电性连接。
[0009] 进一步地,还包括NPN
三极管,电池管理单元的工作驱动管脚与NPN三极管的基极电性连接,电池管理单元的参考电压管脚与NPN三极管的集
电极电性连接,电池管理单元供电电源的正极与NPN三极管的发射极电性连接。
[0010] 进一步地,所述电压跟随器包括
运算放大器,
运算放大器的同相输入端与采样通道选择单元电性连接,运算放大器的输出端通过
电阻与电池管理单元电性连接。
[0011] 进一步地,所述电压跟随器还包括电容,所述电容一端连接于运算放大器的同相输入端与采样通道选择单元之间,所述电容另一端接地。
[0012] 进一步地,所述电池温度采集单元包括
热敏电阻和与其
串联的电阻,所述热敏电阻包括NTC。
[0013] 进一步地,所述电池温度采集单元还包括连接于所述热敏电阻两端的电容。
[0014] 进一步地,所述热敏电阻与电池极柱相
接触。
[0015] 进一步地,所述电压隔离芯片为ADUM1401,所述微控制单元为MC9S12XEP100,所述电池管理单元为LTC6811,所述采样通道选择单元为ADG1606。
[0016] 与现有技术相比,本实用新型所达到的有益效果:
[0017] (1)微控制单元与电池管理单元通信回路的上拉电源使用电池管理单元管脚输出的驱动电压,因而不需要直接从电源取电,降低了电路设计难度,节省了电路占用空间,提高了产品可靠性;
[0018] (2)精简了微控制单元与采样通道选择单元之间的电压跟随电路,节省了电路占用空间,降低了
硬件成本;
[0019] (3)多路开关数据输出通道与微控制单元接收数据的GPIO管脚之间串有一电压跟随器,隔离前后级之间的影响,提高了采样
精度;
[0020] (4)微控制单元与电源管理单元的SPI通信回路中的片选回路通过三极管与电池管理单元的驱动管脚连接,只有在片选回路信号拉低(即微控制单元选中电池管理单元)时,电池管理单元的驱动管脚电压才被拉高,电池管理单元被唤醒工作,其余时间电池管理单元进入休眠状态,降低芯片功耗。
附图说明
[0021] 图1是本实用新型
实施例提供的一种多通道
锂离子电池温度采集电路的结构框图;
[0022] 图2是本实用新型实施例中微控制单元与通道选择单元和电池管理单元的连接电路图;
[0023] 图3是本实用新型实施例中采样通道选择单元与电池管理单元的连接电路图;
[0024] 图4是本实用新型实施例中电池温度采集单元的电路图。
[0025] 图中:10、微控制单元;20、电池管理单元;30、采样通道选择单元;40、电池温度采集单元。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案,而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
[0027] 需要说明的是,在本实用新型的描述中,术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或
位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向,术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0028] 如图1所示,是本实用新型实施例提供的一种多通道锂离子电池温度采集电路的结构
框图,该多通道锂离子电池温度采集电路包括微控制单元10、电池管理单元20、采样通道选择单元30和电池温度采集单元40,电池温度采集单元40的输出端与采样通道选择单元30的采样管脚直接连接,以实现将电池温度采集单元40采集获取的锂离子电池温度采样数据传递至采样通道选择单元30;微控制单元10通过其GPIO管脚经电压隔离芯片与采样通道选择单元30的采样通道选择管脚电性连接,以实现微控制单元10向采样通道选择单元30输出选通信号,从而控制电池温度采样单元30的选通;电池管理单元20通过其GPIO管脚经电压跟随器与采样通道选择单元30的数据输出管脚连接,以实现电池管理单元20从采样通道选择单元30接收采样数据;微控制单元10通过其SPI管脚经电压隔离芯片与电池管理单元
20的SPI管脚电性连接,从而构成SPI通信回路,以实现彼此数据互传,微控制单元10通过其SPI管脚向电池管理单元20发送读取其GPIO管脚电压的命令,电池管理单元20将其GPIO管脚的采样电压数据通过SPI管脚传输给微控制单元10,微控制单元10根据接收到的采样电压数据,计算出对应的电池温度。每路SPI通信回路串有33Ω电阻,防止SPI局部通信线
短路,进而导致SPI整体通信短路。
[0029] 更具体地,如图2所示,是本实用新型实施例中微控制单元与通道选择单元和电池管理单元的连接电路图,本实施例中,微控制单元10采用MC9S12XEP100,电池管理单元20采用LTC6811,电压隔离芯片采用ADUM1401,NPN三极管采用MJD31C,所述NPN三极管即图2中的Q1。微控制单元10的片选管脚SS与电压隔离芯片的VIA管脚连接,微控制单元10的CLK管脚与电压隔离芯片的VIB管脚连接,微控制单元10的MISO管脚与电压隔离芯片的VIC管脚连接,微控制单元10的MOSI管脚与电压隔离芯片的VID管脚连接,微控制单元10的驱动电压管脚Drive管脚连接NPN三极管的基极,微控制单元10的参考电压管脚Vreg管脚连接NPN三极管的集电极,NPN三极管的发射极连接电池管理单元20的供电电源正极,电压隔离芯片的VOA管脚连接电阻R1一端,电阻R1另一端与电池管理单元20的片选管脚CS、电阻R5一端连接,电压隔离芯片的VOB管脚连接电阻R2一端,电阻R2的另一端与电池管理单元20的时钟管脚SCK管脚、电阻R6一端连接,电压隔离芯片的VOC管脚连接电阻R3一端,电阻R3另一端与电池管理单元20的SDO管脚、电阻R7一端连接,电压隔离芯片的VOD管脚与电阻R4一端连接,电阻R4另一端与电池管理单元20的SDI管脚连接、电阻R8一端连接,电阻R5、R6、R7、R8的另外一端连接到NPN三极管的集电极。
[0030] 本实施例中,采样通道选择单元30采用具有多路开关的ADG1606,ADG1606含有4个通道选择管脚、16路采样通道、1路采样数据输出通道。微控制单元10通过其任意4个GPIO管脚经电压隔离芯片ADUM1400与采样通道选择单元30的通道选择管脚A0、A1、A2及A3连接,微控制单元10的任4路GPIO分别连接ADUM1400的VIA、VIB、VIC及VID管脚,采样通道选择单元30的A0、A1、A2及A4分别连接ADUM1400的VOA、VOB、VOC及VOD管脚;微控制单元10通过改变与ADUM1400的VIA、VIB、VIC及VID管脚连接的4路GPIO管脚电平信号,即可以进行电池温度采样通道选择,共可以对ADG1606的16路采样通道进行选通。例如,当4路GPIO管脚电平信号为
0000(依次对应AUDUM1400的VIA、VIB、VIC、VID管脚),对应的选中ADG1606的采样通道1;当4路GPIO管脚电平信号为0001(依次对应AUDUM1400的VIA、VIB、VIC、VID管脚),对应的选中ADG1606的采样通道2;以此类推,当4路GPIO管脚电平信号为1111(依次对应AUDUM1400的VIA、VIB、VIC、VID管脚),对应的选中ADG1606的采样通道16。
[0031] 更具体地,如图3所示,是本实用新型实施例中采样通道选择单元与电池管理单元的连接电路图,本实施例中,电压跟随器采用运算放大器AD8606。采样通道选择单元30的数据输出管脚DOUT分别连接运算放大器的同相输入端和电容C10的一端,电容C10的另一端接地;运算放大器的电源端接LTC6811的输出参考电压的管脚Vreg,由电池管理单元LTC6811供电;运算放大器的接地端直接接地;运算放大器的输出端连接电阻R10的一端,电阻R10的另一端连接电池管理单元20的GPIO管脚。
[0032] 更具体地,如图4所示,是本实用新型实施例中电池温度采集单元的电路图,电池温度采集单元40是热敏电阻与电阻串联电路,电池温度采集单元40输出的采样数据是热敏电阻两端的电压值。本实施例中,所述热敏电阻采用NTC(Negative Temperature Coefficient,负温度系数热敏
电阻器),所述NTC采用松下J1VG103FA热敏电阻,25℃时阻值为10kΩ(精度为1%),NTC接在电池极柱上,以利于准确获取锂离子电池温度的采样数据;串联电阻R10阻值为5kΩ,ADG1606的采样管脚接在NTC和R10相连的那一端,以采集NTC两端的电压;NTC两端并联有0.01uF的电容,用于滤除交流耦合噪音。
[0033] 本实用新型实施例能够实现如下有益效果:(1)微控制单元与电池管理单元通信回路的上拉电源使用电池管理单元管脚输出的驱动电压,因而不需要直接从电源取电,降低了电路设计难度,节省了电路占用空间;(2)精简了微控制单元与采样通道选择单元之间的电压跟随电路,节省了电路占用空间,降低了硬件成本,提高了产品可靠性;(3)多路开关数据输出通道与微控制单元接收数据的GPIO管脚之间串有一电压跟随器,隔离前后级之间的影响,提高了采样精度;(4)微控制单元与电源管理单元的SPI通信回路中的片选回路通过三极管与电池管理单元的驱动管脚连接,只有在片选回路信号拉低(即微控制单元选中电池管理单元)时,电池管理单元的驱动管脚电压才被拉高,电池管理单元被唤醒工作,其余时间电池管理单元进入休眠状态,降低芯片功耗。
[0034] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型技术原理的前提下,还可以做出若干改进和
变形,这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。