CN206516731U - 电动汽车及其采集板 - Google Patents
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Abstract
一种采集板包括多个电压采集模块、多个温度采集模块、单片机、电源隔离模块及信号隔离模块。每个电压采集模块用于采集对应的电池组的电压信号。每个温度采集模块用于采集对应的电池组的温度信号。所述单片机用于接收所述电压信号及所述温度信号，并将接收到的电压信号及温度信号转换成采样信号。所述电源隔离模块用于为所述单片机、所述多个电压采集模块及所述多个温度采集模块提供隔离的工作电压及接地电压。所述信号隔离模块用于对所述采样信号进行电气隔离。上述采集板能提高采样信号的精准度及可靠性。本实用新型还提供一种应用所述采集板的电动汽车。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车及其采集板。
【背景技术】
随着电动汽车的迅速发展，人们对BMS(Battery Management System，电池管理***)的要求越来越高。BMS通过采集板采集信号，然而，现有的采集板主要存在以下缺陷：(1)采集板主要起到集中线束的作用，功能简单；(2)采样回路大量使用共用走线，影响电压和温度的采样精度，最终影响SOC的估算；(3)不同电压的信号处于狭小的布线空间，造成电气安全隐患；(4)未经处理的采样信号直接通过线束送到采集盒的端口，容易将高压引入采集盒，导致采集盒内部电路的损坏。采集板的这些缺陷大大影响了采样信号的精准度与可靠性，从而影响了BMS的性能。
鉴于以上内容，实有必要提供一种新型的采集板以克服以上缺陷。
【发明内容】
本实用新型的目的是提供一种能提高采样信号的精准度及可靠性的采集板。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种采集板，所述采集板用于采集多个电池组的电压及温度，所述采集板包括：
多个与所述多个电池组相连并采集所述多个电池组的电压信号的电压采集模块；
多个与所述多个电池组相连并采集所述多个电池组的温度信号的温度采集模块；
接收所述多个电压采集模块输出的电压信号以及所述多个温度采集模块输出的温度采集信号，并将接收到的电压信号及温度信号转换成采样信号的单片机；
为所述单片机、所述多个电压采集模块及所述多个温度采集模块提供隔离的工作电压及接地电压的电源隔离模块；以及
对所述单片机输出的采样信号进行电气隔离的信号隔离模块。
进一步地，所述电压信号及所述温度信号为模拟信号，所述采样信号为数字信号，所述单片机对接收到的电压信号及温度信号进行模数转换以生成所述采样信号。
进一步地，所述电源隔离模块包括隔离芯片，所述隔离芯片包括第一电源引脚、第二电源引脚、第一接地引脚及第二接地引脚，所述第一电源引脚与电源相连，所述第一接地引脚接地，所述第二电源引脚与所述单片机及所述多个温度采集模块相连，以输出所述单片机的工作电压为所述单片机及所述多个温度采集模块供电，所述第二接地引脚与所述单片机、所述多个电压采集模块及所述多个温度采集模块相连，以输出所述单片机的接地电压给所述单片机、所述多个电压采集模块及所述多个温度采集模块。
进一步地，每个电压采集模块包括运算放大器及第一至第三电阻，所述运算放大器的反相输入端通过所述第一电阻与相应的电池组的正极相连，所述运算放大器的同相输入端通过所述第二电阻与所述电池组的负极相连，并通过所述第三电阻与所述隔离芯片的第二接地引脚相连，所述运算放大器的输出端与所述单片机的第一输入引脚相连。
进一步地，每个电压采集模块还包括第四电阻，所述运算放大器的输出端还通过所述第四电阻与所述运算放大器的反相输入端相连。
进一步地，每个温度采集模块包括热敏电阻及第五电阻，所述热敏电阻的第一端与所述单片机的第二输入引脚相连，并通过所述第五电阻与所述隔离芯片的第二电源引脚相连，所述热敏电阻的第二端与所述隔离芯片的第二接地引脚相连。
进一步地，所述信号隔离模块包括光耦合器及第六至第八电阻，所述光耦合器包括发光元件及受光元件，所述发光元件的第一端通过所述第六电阻与所述单片机的通讯引脚相连，以接收所述单片机输出的采样信号，所述发光元件的第二端与所述隔离芯片的第二接地引脚相连，所述受光元件的第一端通过所述第七电阻与所述电源相连，所述受光元件的第二端与电池管理***相连，并通过所述第八电阻接地。
进一步地，所述发光元件为发光二极管，所述发光元件的第一端及第二端分别对应于所述发光二极管的阳极及阴极，所述受光元件为光敏三极管，所述受光元件的第一端及第二端分别对应于所述光敏三极管的集电极及发射极。
本实用新型的目的是还提供一种应用所述采集板的电动汽车。
为了实现上述目的，本实用新型还提供一种电动汽车，所述电动汽车包括多个电池组、如上所述的采集板及电池管理***，所述采集板与所述多个电池组及所述电池管理***相连，所述采集板采集所述多个电池组的电压及温度，并将采集到的信号传输给所述电池管理***。
进一步地，每个电池组包括多个串联及/或并联的电池单体。
相比于现有技术，本实用新型通过设置没有共用走线的所述多个电压采集模块及所述多个温度采集模块来采集所述多个电池组的电压及温度，以提高采集的电压信号及温度信号的精准度及可靠性。本实用新型还通过所述电源隔离模块为所述单片机、所述多个电压采集模块及所述多个温度采集模块提供隔离的工作电压及接地电压，以使每个电压采集模块及每个温度采集模块传输的信号的电平相同，从而有效地避免了因信号之间电平不同而导致的电气安全问题，进而提高了所述采集板的安全性。本实用新型还通过所述单片机及所述信号隔离模块对采集到的电压信号及温度信号进行处理和隔离，从而进一步提高了采样信号的精确度及可靠性以及所述采集板的安全性。
【附图说明】
图1为本实用新型的实施例提供的电动汽车的原理框图。
图2为图1中的单片机与电源隔离模块相连，并通过信号隔离模块与BMS(BatteryManagement System，电池管理***)相连的电路图。
图3为图1中的单片机通过每个电压采集模块与每个电池组相连，并与每个温度采集模块相连的电路图。
【具体实施方式】
为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
当一个元件被认为与另一个元件“相连”时，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。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例的目的，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。
请参阅图1，图1为本实用新型的实施例提供的电动汽车100的原理框图。所述电动汽车100包括采集板10、多个电池组20及BMS(Battery Management System，电池管理***)30。所述采集板10与所述多个电池组20及所述BMS 30相连，所述采集板10采集所述多个电池组20的电压及温度，并将采集到的信号传输给所述BMS 30。在本实施方式中，每个电池组20包括多个串联及/或并联的电池单体(图未示)。
所述采集板10包括多个电压采集模块11、多个温度采集模块12、单片机13、电源隔离模块15及信号隔离模块16。所述电压采集模块11及所述温度采集模块12的数量均与所述电池组20的数量相等且一一对应。所述单片机13与每个电压采集模块11、每个温度采集模块12、所述电源隔离模块15及所述信号隔离模块16相连，每个电压采集模块11与对应的电池组20相应。在其它实施方式中，所述温度采集模块12的数量可以大于或小于所述电池组20的数量。当所述温度采集模块12的数量大于所述电池组20的数量时，几个温度采集模块12可以设置在一个电池组20的不同温度监测点上，以感测所述电池组20不同温度监测点的温度。当所述温度采集模块12的数量小于所述电池组20的数量时，一个温度采集模块12可以采集几个电池组20的温度。
每个电压采集模块11用于采集对应的电池组20的电压信号，并将采集到的电压信号传输给所述单片机13。每个温度采集模块12用于采集对应的电池组20的温度信号，并将采集到的温度信号传输给所述单片机13。所述单片机13用于将接收到的电压信号及温度信号转换成采样信号，并将所述采样信号输出给所述信号隔离模块16。所述电源隔离模块15用于为所述单片机13、所述多个电压采集模块11及所述多个温度采集模块12提供隔离的工作电压及接地电压，以使所述单片机13、所述多个电压采集模块11及所述多个温度采集模块12具有共同的接地电压。所述信号隔离模块16用于对所述采样信号进行电气隔离，并将隔离后的采用信号传输给所述BMS 30。
在本实施方式中，所述电压信号及所述温度信号为模拟信号，所述采样信号为数字信号，所述单片机13对接收到的电压信号及温度信号进行模数转换以生成所述采样信号。
请参阅图2，所述电源隔离模块15包括隔离芯片U1。所述隔离芯片U1包括第一电源引脚V1、第二电源引脚V2、第一接地引脚GND及第二接地引脚0V。所述第一电源引脚V1与电源VCC相连，所述第一接地引脚GND接地。所述第二电源引脚V2与所述单片机13及所述多个温度采集模块12相连，以输出所述单片机13的工作电压为所述单片机13及所述多个温度采集模块12供电。所述第二接地引脚0V与所述单片机13、所述多个电压采集模块11及所述多个温度采集模块12相连，以输出所述单片机13的接地电压给所述单片机13、所述多个电压采集模块11及所述多个温度采集模块12，从而使所述单片机13、所述多个电压采集模块11及所述多个温度采集模块12具有共同的接地电压。
在本实施方式中，所述第二接地引脚0V输出的接地电压为0V(Volt，伏特)，所述第二接地引脚0V与所述单片机13的接地引脚GND相连，所述第二电源引脚V2与所述单片机13的电源引脚VDD相连。
请参阅图3，每个电压采集模块11包括运算放大器U2及第一至第三电阻R1-R3。所述运算放大器U2的反相输入端通过所述第一电阻R1与相应的电池组20的正极相连。所述运算放大器U2的同相输入端通过所述第二电阻R2与所述电池组20的负极相连，并通过所述第三电阻R3与所述隔离芯片U1的第二接地引脚0V相连。所述运算放大器U2的输出端与所述单片机13的第一输入引脚IN1相连。在本实施方式中，每个电压采集模块11还包括第四电阻R4，所述运算放大器U2的输出端通过所述第四电阻R4与所述运算放大器U2的反相输入端相连。在其它实施方式中，每个电压采集模块11的第四电阻R4可以省略。
每个温度采集模块12包括热敏电阻Rt及第五电阻R5。所述热敏电阻Rt的第一端与所述单片机13的第二输入引脚IN2相连，并通过所述第五电阻R5与所述隔离芯片U1的第二电源引脚V2相连。所述热敏电阻Rt的第二端与所述隔离芯片U1的第二接地引脚0V相连。
请再次参阅图2，所述信号隔离模块16包括光耦合器18及第六至第八电阻R6-R8。所述光耦合器18包括发光元件D1及受光元件Q1。所述发光元件D1的第一端通过所述第六电阻R6与所述单片机13的通讯引脚S1相连，以接收所述单片机13输出的采样信号。所述发光元件D1的第二端与所述隔离芯片U1的第二接地引脚0V相连。所述受光元件Q1的第一端通过所述第七电阻R7与所述电源VCC相连。所述受光元件Q1的第二端与所述BMS 30相连，并通过所述第八电阻R8接地。
在本实施方式中，所述发光元件D1为发光二极管，所述发光元件D1的第一端及第二端分别对应于所述发光二极管的阳极及阴极。所述受光元件Q1为光敏三极管，所述受光元件Q1的第一端及第二端分别对应于所述光敏三极管的集电极及发射极。
下面将对本实用新型电动汽车100及其采集板10的工作原理进行说明。
工作时，所述隔离芯片U1的第二电源引脚V2输出所述单片机13的工作电压为所述单片机13及所述多个温度采集模块12供电。所述电源隔离模块15的第二接地引脚0V输出所述单片机13的接地电压给所述单片机13、所述多个电压采集模块11及所述多个温度采集模块12，以使所述单片机13、所述多个电压采集模块11及所述多个温度采集模块12具有共同的接地电压。所述单片机13、每个电压采集模块11及每个温度采集模块12开始工作。
每个电压采集模块11采集对应的电池组20的电压信号，并将采集到的电压信号传输给所述单片机13的第一输入引脚IN1。每个温度采集模块12采集对应的电池组20的温度信号，并将采集到的温度信号传输给所述单片机13的第二输入引脚IN2。所述单片机13将接收到的电压信号及温度信号转换成采样信号，并将所述采样信号输出给所述信号隔离模块16。所述信号隔离模块16用于对所述采样信号进行电气隔离，并将隔离后的采用信号传输给所述BMS 30。
本实用新型通过设置没有共用走线的所述多个电压采集模块11及所述多个温度采集模块12来采集所述多个电池组20的电压及温度，以提高采集的电压信号及温度信号的精准度及可靠性。本实用新型还通过所述电源隔离模块15为所述单片机13、所述多个电压采集模块11及所述多个温度采集模块12提供隔离的工作电压及接地电压，以使每个电压采集模块11及每个温度采集模块12传输的信号的电平相同，从而有效地避免了因信号之间电平不同而导致的电气安全问题，进而提高了所述采集板10的安全性。本实用新型还通过所述单片机13及所述信号隔离模块16对采集到的电压信号及温度信号进行处理和隔离，从而进一步提高了采样信号的精确度及可靠性以及所述采集板10的安全性。
本实用新型并不仅仅限于说明书和实施例中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本实用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。
Claims (10)
1.一种采集板，用于采集多个电池组的电压及温度，其特征在于：所述采集板包括：
多个与所述多个电池组相连并采集所述多个电池组的电压信号的电压采集模块；
多个与所述多个电池组相连并采集所述多个电池组的温度信号的温度采集模块；
接收所述多个电压采集模块输出的电压信号以及所述多个温度采集模块输出的温度采集信号，并将接收到的电压信号及温度信号转换成采样信号的单片机；
为所述单片机、所述多个电压采集模块及所述多个温度采集模块提供隔离的工作电压及接地电压的电源隔离模块；以及
对所述单片机输出的采样信号进行电气隔离的信号隔离模块。
2.如权利要求1所述的采集板，其特征在于：所述电压信号及所述温度信号为模拟信号，所述采样信号为数字信号，所述单片机对接收到的电压信号及温度信号进行模数转换以生成所述采样信号。
3.如权利要求1所述的采集板，其特征在于：所述电源隔离模块包括隔离芯片，所述隔离芯片包括第一电源引脚、第二电源引脚、第一接地引脚及第二接地引脚，所述第一电源引脚与电源相连，所述第一接地引脚接地，所述第二电源引脚与所述单片机及所述多个温度采集模块相连，以输出所述单片机的工作电压为所述单片机及所述多个温度采集模块供电，所述第二接地引脚与所述单片机、所述多个电压采集模块及所述多个温度采集模块相连，以输出所述单片机的接地电压给所述单片机、所述多个电压采集模块及所述多个温度采集模块。
4.如权利要求3所述的采集板，其特征在于：每个电压采集模块包括运算放大器及第一至第三电阻，所述运算放大器的反相输入端通过所述第一电阻与相应的电池组的正极相连，所述运算放大器的同相输入端通过所述第二电阻与所述电池组的负极相连，并通过所述第三电阻与所述隔离芯片的第二接地引脚相连，所述运算放大器的输出端与所述单片机的第一输入引脚相连。
5.如权利要求4所述的采集板，其特征在于：每个电压采集模块还包括第四电阻，所述运算放大器的输出端还通过所述第四电阻与所述运算放大器的反相输入端相连。
6.如权利要求3所述的采集板，其特征在于：每个温度采集模块包括热敏电阻及第五电阻，所述热敏电阻的第一端与所述单片机的第二输入引脚相连，并通过所述第五电阻与所述隔离芯片的第二电源引脚相连，所述热敏电阻的第二端与所述隔离芯片的第二接地引脚相连。
7.如权利要求3所述的采集板，其特征在于：所述信号隔离模块包括光耦合器及第六至第八电阻，所述光耦合器包括发光元件及受光元件，所述发光元件的第一端通过所述第六电阻与所述单片机的通讯引脚相连，以接收所述单片机输出的采样信号，所述发光元件的第二端与所述隔离芯片的第二接地引脚相连，所述受光元件的第一端通过所述第七电阻与所述电源相连，所述受光元件的第二端与电池管理***相连，并通过所述第八电阻接地。
8.如权利要求7所述的采集板，其特征在于：所述发光元件为发光二极管，所述发光元件的第一端及第二端分别对应于所述发光二极管的阳极及阴极，所述受光元件为光敏三极管，所述受光元件的第一端及第二端分别对应于所述光敏三极管的集电极及发射极。
9.一种电动汽车，其特征在于：所述电动汽车包括多个电池组、如权利要求1-8中任一项所述的采集板及电池管理***，所述采集板与所述多个电池组及所述电池管理***相连，所述采集板采集所述多个电池组的电压及温度，并将采集到的信号传输给所述电池管理***。
10.如权利要求9所述的电动汽车，其特征在于：每个电池组包括多个串联及/或并联的电池单体。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN109030940A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-12-18 | 江苏伊莱尔电力科技有限公司 | 一种在线电力谐波监测方法 |
| CN109507607A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-03-22 | 国家电网有限公司 | 便携式蓄电池组电压采集仪 |
| CN111092257A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-05-01 | 天津力神电池股份有限公司 | 一种智能锂离子电池 |
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2017
- 2017-01-13 CN CN201720046310.6U patent/CN206516731U/zh active Active
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Date of cancellation: 20240428 Granted publication date: 20170922 |
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