专利名称：电动汽车大功率电池检测电路的制作方法
技术领域：
本发明属于信号检测技术领域，涉及一种电动汽车大功率电池检测电路。
背景技术：
随着能源、环保等问题的日益突出，电动汽车以其零排放、能源利用率高、能源多 样化、结构简单和使用方便等优点越来越受到人们的重视，并逐渐成为当代汽车的发展方 向。储能系统是电动汽车的核心组成部分，然而动力电池在“能量比”，使用寿命，稳定 性和生产成本等方面存在的问题一直没有得到很好的解决，这在很大程度上制约了电动汽 车的发展。但随着一些新型储能电池的出现，尤其是锂离子电池的研制成功，电池的性能得 到了很大的提升。除了提高电池本身的性能以外，对电池进行有效的管理已成为电动汽车 的关键技术。良好的电池管理系统能够对电池提供监控和保护，使电动汽车发挥最好的性 能，同时尽可能延迟电动的使用寿命。由于电动汽车所用动力电池的复杂性和特殊性，电动 汽车的电池管理系统已被单独提出作为研究对象。一个完整的电池管理系统主要具备电池数据检测、状态监控和安全管理等功能。 其中电池数据检测又是电池管理系统中最基础的一个环节，准确并实时检测电流、电压等 电池基本参数对于整个系统来说至关重要。电池的电压和电流可以被直接检测，但这些测 量数据需要相应的处理才能被系统使用，这整个工作需要由一个专门的检测电路来完成。 当前，市场上已经出现了相关的检测系统，但是在成本和可靠性方面还不能完全满足要求， 开发一种低成本、高精度、抗干扰的大功率汽车电池检测系统就变得十分迫切。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种电动汽车大功率电池检测电路。本发明解决技术问题所采取的技术方案为该电路包括电流信号处理模块、电压 信号处理模块、电源模块、参考电压模块、A/D转换模块和差分处理模块。待检电流信号输入至电流信号处理模块，电流信号处理模块的输出端接A/D转换 模块的一个输出端；待检电压信号输入至电压信号处理模块，电压信号处理模块的输出端 接A/D转换模块的另一个输出端；A/D转换模块的输出端接差分处理模块的输入端，差分处 理模块的输出端作为该电路的输出端。所述的电源模块分别为电流信号处理模块、电压信号处理模块、参考电压模块、A/ D转换模块和差分处理模块提供电源，所述的参考电压模块为电压信号处理模块提供参考 电压。所述的电流信号处理模块包括第一电阻R15、第二电阻R16、第三电阻R17、第四电 阻R18、第五电阻R20、第六电阻R21、第七电阻R22、第八电阻R23、第九电阻R30、第十电阻 R63、第一电容C13、第二电容C9、第三电容C10、第四电容C11、第五电容C12、可调电阻R19、 第一三极管D4和第一运算放大器U3B。第一电阻R15的一端和第二电阻R16的一端接+5V电源，第一电阻R15的另一端、第一电容C13的一端、第五电阻R20接第三电阻R17的一端， 第三电阻R17的另一端接第四电阻R18的一端，第四电阻R18的另一端、第一电容C13的一 端接地；其中第三电阻R17的另一端作为电流信号处理模块的待检电流信号输入端。
第二电阻R16的另一端、第六电阻R21的一端接可调电阻R19的一端，可调电阻 R19的另一端和该电阻的可调端均接地。第五电阻R20的另一端、第三电容ClO的一端、第 七电阻R22的一端接第一运算放大器U3B的正向输入端；第六电阻R21的另一端、第二电容 C9的一端、第八电阻R23的一端、第四电容Cll的一端接第一运算放大器U3B的负向输入 端；第二电容C9的另一端、第三电容ClO的另一端、第七电阻R22的另一端均接地；第八电 阻R23的另一端、第四电容Cll的另一端、第九电阻R30的一端、第十电阻R63的一端接第 一运算放大器U3B的输出端；第九电阻R30的另一端接地，第十电阻R63的另一端、第五电 容C12的一端接第一三极管D4的M极并作为电流信号处理模块的输出端；第五电容C12的 另一端接地，第一三极管D4的N极接+5V电源，第一三极管D4的P极悬空。
所述电压信号处理模块包括第i^一电阻R31、第十二电阻R32、第十三电阻R33、第 十四电阻R34、第十五电阻R35、第十六电阻R40、第十七电阻R41、第十八电阻R42、第十九 电阻R43、第二十电阻R44、第二i^一电阻R64、第六电容C14、第七电容C15、第八电容C16、 第九电容C19、第十电容C20、第i^一电容C34、第二运算放大器U2B、第三运算放大器U2A和 第二三极管D5。第十一电阻R31的一端为电压信号处理模块的待检电压信号的输入端，第 十二电阻R32的一端、第十三电阻R33的一端接第十一电阻R31的另一端；第十二电阻R32 的另一端、第六电容C14的一端、第七电容C15的一端均接地；第十三电阻R33的另一端、第 六电容C14的另一端、第七电容C15的另一端接第二运算放大器U2B的正向输入端；第十四 电阻R34的一端、第八电容C16的一端接第二运算放大器U2B的负向输入端；第十四电阻 R34的另一端、第八电容C16的另一端、第十五电阻R35的一端、第十七电阻R41的一端接第 二运算放大器U2B的输出端；第十五电阻R35的另一端接地。第十六电阻R40的一端接参考电压模块的输出端；第十六电阻R40的另一端、第九 电容C19的一端、第十八电阻R42的一端接第三运算放大器U2A的正向输入端；第十七电阻 R41的另一端、第十电容C20的一端、第十九电阻R43的一端接第三运算放大器U2A的负向 输入端；第十电容C20的另一端、第十九电阻R43的另一端、第二十电阻R44的一端均接地； 第九电容C19的另一端、第十八电阻R42的另一端、第二十电阻R44的另一端、第二十一电 阻R64的一端接第三运算放大器U2A的输出端；第二十一电阻R64的另一端、第十一电容 C34的一端接第二三极管D5的M极并作为电压信号处理模块的输出端；第十一电容C34的 另一端接地；第二三极管D5的N极接+5V电源，第二三极管D5的P极悬空。所述电源模块包括提供+15V电源的第一电源模块、提供+5V和+4V电源的第二电 源模块。第一电源模块包括第二十二电阻R4、第二十三电阻R5、第二十四电阻R6、第十二 电容Cl、第十三电容C2、第十四电容C3、第十五电容C4、第十六电容C5、第三三极管Q4、第 四三极管Q5、第一稳压管D1、第一稳压器VR1。第二十二电阻R4的一端为第一电源模块的 输入端，接大功率电池，第二十二电阻R4的另一端、第二十三电阻R5的一端接第三三极管 Q4的集电极；第二十三电阻R5的另一端、第二十四电阻R6的一端接第三三极管Q4的基极； 第三三极管Q4的发射极接第四三极管Q5的集电极，第二十四电阻R6的另一端接第四三极管Q5的基极，第四三极管Q5的发射极、第一稳压管Dl的一端、第十二电容Cl的一端、第 十三电容C2的一端接稳压器VRl的输入端；第一稳压管Dl的另一端、第十二电容Cl的另 一端、第十三电容C2的另一端、第一稳压器VRl的接地端均接地；第十四电容C3的一端、第 十五电容C4的一端、第十六电容C5的正端接第一稳压器VRl的输出端并作为第一电源模 块的输出端，输出+15V电源；第十四电容C3的另一端、第十五电容C4的另一端、第十六C5 电容的负端均接地。第二电源模块包括第二十五电阻R12、第二十六电阻R13、第二十七电阻R14、第 十七电容C6、第十八电容C7、第十九电容C8、第二稳压器VR2。第十七电容C6的一端、第二 稳压器VR2的输入端接第一电源模块的输出端，并作为第二电源模块的输入端；第十七电 容C6的另一端、第二稳压器VR2的接地端、第十八电容C7的一端、第二十六电阻R13的一 端均接地；第十八电容C7的另一端、第二十五电阻R12的一端接第二稳压器VR2的输出端 并作为第二电源模块的+5V电压输出端；第二十五电阻R12的另一端、第二十七电阻R14的 一端接第十九电容C8的一端并作为第二电源模块的+4V电压输出端；第二十六电阻R13的 另一端接第二十七电阻R14的另一端；第十九电容C8的另一端接地。所述参考电压模块包括第二十八电阻R55、第二十九电阻R56、第三十电阻R57、第 Si电阻R58、第三十二电阻R59、第三十三电阻R60、第三十四电阻R61、第三十五电阻 R62、第二十电容C28、第二i^一电容C29、第二十二电容C30、第二十三电容C31、第四运算 放大器U2C、第五运算放大器U2D。第二十九电阻R56的一端、第三十电阻R57的一端、第 三十一电阻R58的一端接第二电源模块的+4V电压输出端，并作为电压参考模块的输入端； 第二十电容C28的一端、第二十八电阻R55的一端接第四运算放大器U2C的负向输入端； 第二十九电阻R56的另一端、第二十一电容C29的一端接第4运算放大器的正向输入端，第 二十一电容C29的另一端接地；第二十电容C28的另一端、第二十八电阻R55的另一端、第 三十四电阻R61的一端接第四运算放大器U2C的输出端；第三十四电阻R61的另一端为采 用48V大功率电池时的参考电压模块输出端。第三十电阻R57的另一端、第三i^一电阻R58的另一端、第二十二电容C30的一端 接第五运算放大器U2D正向输入端；第二十二电容C30的另一端、第三十二电阻R59的一端 均接地；第三十二电阻R59的另一端、第三十三电阻R60的一端、第二十三电容C31的一端 接第五运算放大器U2D的负向输入端；第三十三电阻R60的另一端、第二十三电容C31的另 一端、第三十五电阻R62的一端接第五运算放大器的输出端；第三十五电阻R62的另一端为 采用96V大功率电池时的参考电压模块输出端。所述A/D转换模块包括第三十六电阻R49、第二十四电容C21、A/D转换芯片U1。 第二十四电容C21的一端接+5V电源，第二十四电容C21的另一端、第三十六电阻R49的一 端接A/D转换芯片Ul的第1脚；A/D转换芯片Ul的第3脚为A/D转换模块的输出端，A/D 转换芯片Ul的第10脚接地，A/D转换芯片Ul的第20脚接+5V电压源，A/D转换芯片Ul的 第13脚接电压信号处理模块的输出端，A/D转换芯片Ul的第12脚接电流信号处理模块的 输出端。所述的A/D转换芯片Ul型号为STC12C5604AD。所述的差分处理模块包括第三十七电阻R50、第三十八电阻R51、第三十九电阻 R52、第四十电阻R53、第四i^一电阻R54、第二十五电容C27、第五三极管D2、第六三极管 D3、第六运算放大器U3C、第七运算放大器U3D。第三十七电阻R50的一端接+5V电压源，第三十七电阻R50的另一端、第二十五电容C27的一端、第三十八电阻R51的一端、第五三极 管D2的M极、第六三极管D3的M极、第七运算放大器U3D的负向输入端接第六运算放大 器U3C的正向输入端；第三十八电阻R51的另一端、第二十五电容C27的另一端均接地；第 三十九电阻R52的一端接A/D转换模块的输出端，并作为差分处理模块的信号输入端；第 三十九电阻R52的另一端、第五三极管D2的P极、第五三极管D2的N极、第六三极管D3的 P极、第六三极管D3的N极、第七运算放大器U3D的正向输入端接第六运算放大器U2C的负 向输入端；第六运算放大器U3C的输出端接第四十电阻R53的一端，第四十电阻R53的另一 端为差分处理模块的第一信号输出端；第七运算放大器U3D的输出端接第四十一电阻R54 一端，第四十电阻R54的另一端为差分处理模块的第二信号输出端。本发明相对于现有技术具有以下有益效果本发明电路精度高，抗干扰能力强，适 用范围广，成本低。高精度是指采用了 10位的A/D转换器，并采用差分放大电路和比较电 路分别对电流和电压信号进行处理。抗干扰是指采用了差分电路对A/D转换后的信号进行 处理，并增加了信号的传送距离。本电路可以适用48V和96V这两种常用大功率电池的检 测，适用范围更广。本电路使用了一些性价比很高的成熟器件，极大的降低产品成本。
图1为本发明电路结构示意图；图2为电流信号处理模块电路图；图3为电压信号处理模块电路图；图4为第一电源模块电路图；图5为第二电源模块电路图；图6为参考电压模块电路图；图7为A/D转化模块电路图；图8为差分处理模块电路图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步描述。如图1所示，电动汽车大功率电池检测电路包括电流信号处理模块、电压信号处 理模块、电源模块、参考电压模块、A/D转换模块和差分处理模块。待检电流信号输入至电流信号处理模块，电流信号处理模块的输出端接A/D转换 模块的一个输出端；待检电压信号输入至电压信号处理模块，电压信号处理模块的输出端 接A/D转换模块的另一个输出端；A/D转换模块的输出端接差分处理模块的输入端，差分处 理模块的输出端作为该电路的输出端。如图2所示，电流信号处理模块包括第一电阻R15、第二电阻R16、第三电阻R17、 第四电阻R18、第五电阻R20、第六电阻R21、第七电阻R22、第八电阻R23、第九电阻R30、第 十电阻R63、第一电容C13、第二电容C9、第三电容C10、第四电容C11、第五电容C12、可调电 阻R19、第一三极管D4和第一运算放大器U3B。第一电阻R15的一端和第二电阻R16的一 端接+5V电源，第一电阻R15的另一端、第一电容C13的一端、第五电阻R20接第三电阻R17 的一端，第三电阻R17的另一端接第四电阻R18的一端，第四电阻R18的另一端、第一电容C13的一端接地；其中第三电阻R17的另一端作为电流信号处理模块的待检电流信号输入 端；第二电阻R16的另一端、第六电阻R21的一端接可调电阻R19的一端，可调电阻 R19的另一端和该电阻的可调端均接地。第五电阻R20的另一端、第三电容ClO的一端、第 七电阻R22的一端接第一运算放大器U3B的正向输入端；第六电阻R21的另一端、第二电容 C9的一端、第八电阻R23的一端、第四电容Cll的一端接第一运算放大器U3B的负向输入 端；第二电容C9的另一端、第三电容ClO的另一端、第七电阻R22的另一端均接地；第八电 阻R23的另一端、第四电容Cll的另一端、第九电阻R30的一端、第十电阻R63的一端接第 一运算放大器U3B的输出端；第九电阻R30的另一端接地，第十电阻R63的另一端、第五电 容C12的一端接第一三极管D4的M极并作为电流信号处理模块的输出端；第五电容C12的 另一端接地，第一三极管D4的N极接+5V电源，第一三极管D4的P极悬空。进入该检测电路的信号是电流经分流器处理过的电压信号，该信号需要进过放大 后才能进行后续处理，这里采用了如图2所示的差分放大电路。图中VI是电流信号处理模 块的输入信号，大小为0 75mV，经过阻值为2K的第一电阻R15分压，差模信号的输入为 VI(R15/(R15+R17)) = 0. 5VI，其大小为0 37. 5mV。为了尽可能抑制共模信号，电路采用 了一个大小为5K的可调电阻R19，为了减小一阶惯性引入了大小为2K的第九电阻R30并通 过第一三极管D4对电路进行保护。该电路可以进行137. 5倍的放大，输出的最大电压值为 5156mV。如图3所示，电压信号处理模块包括第i^一电阻R31、第十二电阻R32、第十三电阻 R33、第十四电阻R34、第十五电阻R35、第十六电阻R40、第十七电阻R41、第十八电阻R42、 第十九电阻R43、第二十电阻R44、第二i^一电阻R64、第六电容C14、第七电容C15、第八电 容C16、第九电容C19、第十电容C20、第i^一电容C34、第二运算放大器U2B、第三运算放大 器U2A和第二三极管D5。第十一电阻R31的一端为电压信号处理模块的待检电压信号的输 入端，第十二电阻R32的一端、第十三电阻R33的一端接第十一电阻R31的另一端；第十二 电阻R32的另一端、第六电容C14的一端、第七电容C15的一端均接地；第十三电阻R33的 另一端、第六电容C14的另一端、第七电容C15的另一端接第二运算放大器U2B的正向输入 端；第十四电阻R34的一端、第八电容C16的一端接第二运算放大器U2B的负向输入端；第 十四电阻R34的另一端、第八电容C16的另一端、第十五电阻R35的一端、第十七电阻R41 的一端接第二运算放大器U2B的输出端；第十五电阻R35的另一端接地。第十六电阻R40的一端接参考电压模块的输出端；第十六电阻R40的另一端、第九 电容C19的一端、第十八电阻R42的一端接第三运算放大器U2A的正向输入端；第十七电阻 R41的另一端、第十电容C20的一端、第十九电阻R43的一端接第三运算放大器U2A的负向 输入端；第十电容C20的另一端、第十九电阻R43的另一端、第二十电阻R44的一端均接地； 第九电容C19的另一端、第十八电阻R42的另一端、第二十电阻R44的另一端、第二十一电 阻R64的一端接第三运算放大器U2A的输出端；第二十一电阻R64的另一端、第十一电容 C34的一端接第二三极管D5的M极并作为电压信号处理模块的输出端；第十一电容C34的 另一端接地；第二三极管D5的N极接+5V电源，第二三极管D5的P极悬空。对于该电压信号处理模块，输入的电压信号为大功率电池的两端电压，正常的电 压值为44V 55V。为了提高检测精度，图3所示电路采用了阻值为IlOK的第十一电阻和阻值为IlK的第十二电阻对输入信号进行分压，得到大小为4 5V的电压信号。该信号通 过由第二运算放大器U2B、第十四电阻R34和第八电容C16组成的电压跟随器后与参考电 压Vref进行比较，产生一个大小为0 IV的电压。该电压信号经过后面的第三运算放大 器U2A进行5倍的放大，得到电压值为0 5V的输出信号。图中的第二三极管D5同样起 着电路保护作用，防止输出电压过高损坏电路。电源模块包括提供+15V电源的第一电源模块、提供+5V和+4V电源的第二电源模 块。如图4所示，第一电源模块包括第二十二电阻R4、第二十三电阻R5、第二十四电阻 R6、第十二电容Cl、第十三电容C2、第十四电容C3、第十五电容C4、第十六电容C5、第三三极 管Q4、第四三极管Q5、第一稳压管D1、第一稳压器VR1。第二十二电阻R4的一端为第一电 源模块的输入端，接大功率电池，第二十二电阻R4的另一端、第二十三电阻R5的一端接第 三三极管Q4的集电极；第二十三电阻R5的另一端、第二十四电阻R6的一端接第三三极管 Q4的基极；第三三极管Q4的发射极接第四三极管Q5的集电极，第二十四电阻R6的另一端 接第四三极管Q5的基极，第四三极管Q5的发射极、第一稳压管Dl的一端、第十二电容Cl 的一端、第十三电容C2的一端接稳压器VRl的输入端；第一稳压管Dl的另一端、第十二电 容Cl的另一端、第十三电容C2的另一端、第一稳压器VRl的接地端均接地；第十四电容C3 的一端、第十五电容C4的一端、第十六电容C5的正端接第一稳压器VRl的输出端并作为第 一电源模块的输出端，输出+15V电源；第十四电容C3的另一端、第十五电容C4的另一端、 第十六C5电容的负端均接地。图4中的输入信号Vbat通过500R/3W的第二十二电阻R4以及由第三三极管Q4、 第四三极管Q5、第二十三电阻R5和第二十四电阻R6组成的分压电路后，再经过第一稳压 管Dl稳压后输入第一稳压器VRl后得到稳定的+15V电压。第二十二电阻R4可以减小因 输入电压波动对电路所产生的影响，第三三极管Q4和第四三极管Q5不但可以承载多余电 压，让第一稳压管Dl工作在安全的电压范围内，还可以降低电路的功耗。如图5所示，第二电源模块包括第二十五电阻R12、第二十六电阻R13、第二十七电 阻R14、第十七电容C6、第十八电容C7、第十九电容C8、第二稳压器VR2。第十七电容C6的 一端、第二稳压器VR2的输入端接第一电源模块的输出端，并作为第二电源模块的输入端； 第十七电容C6的另一端、第二稳压器VR2的接地端、第十八电容C7的一端、第二十六电阻 R13的一端均接地；第十八电容C7的另一端、第二十五电阻R12的一端接第二稳压器VR2的 输出端并作为第二电源模块的+5V电压输出端；第二十五电阻R12的另一端、第二十七电阻 R14的一端接第十九电容C8的一端并作为第二电源模块的+4V电压输出端；第二十六电阻 R13的另一端接第二十七电阻R14的另一端；第十九电容C8的另一端接地。第一电压源产生的+15V电压直接作为第二电源模块的输入信号，经过第二稳压 器VR2得到+5V的输出信号，再经过阻值为IK的第二十五电阻R12、阻值为2K的第二十六 电阻R13和阻值为2K第二十七电阻R14的分压处理得到+4V的输出信号，供后面的参考电 压模块使用。如图6所示，参考电压模块包括第二十八电阻R55、第二十九电阻R56、第三十电阻 R57、第三i^一电阻R58、第三十二电阻R59、第三十三电阻R60、第三十四电阻R61、第三十五 电阻R62、第二十电容C28、第二 i^一电容C29、第二十二电容C30、第二十三电容C31、第四运算放大器U2C、第五运算放大器U2D。第二十九电阻R56的一端、第三十电阻R57的一端、第 三十一电阻R58的一端接第二电源模块的+4V电压输出端，并作为电压参考模块的输入端； 第二十电容C28的一端、第二十八电阻R55的一端接第四运算放大器U2C的负向输入端；第 二十九电阻R56的另一端、第二十一电容C29的一端接第四运算放大器U2C的正向输入端， 第二十一电容C29的另一端接地；第二十电容C28的另一端、第二十八电阻R55的另一端、 第三十四电阻R61的一端接第四运算放大器U2C的输出端；第三十四电阻R61的另一端为 采用48V大功率电池时的参考电压模块输出端。第三十电阻R57的另一端、第三i^一电阻R58的另一端、第二十二电容C30的一端 接第五运算放大器U2D正向输入端；第二十二电容C30的另一端、第三十二电阻R59的一端 均接地；第三十二电阻R59的另一端、第三十三电阻R60的一端、第二十三电容C31的一端 接第五运算放大器U2D的负向输入端；第三十三电阻R60的另一端、第二十三电容C31的另 一端、第三十五电阻R62的一端接第五运算放大器U2D的输出端；第三十五电阻R62的另一 端为采用96V大功率电池时的参考电压模块输出端。为了能够检测常用的48V和96V两种大功率电池，参考电压模块采用了如图6的 电路设计。上半部分适用48V电池的检测，下半部分适用96V电池的检测。对于上半部分， 输入的+4V电压通过由第二十电容C28、第二十八电阻R55、第二十九电阻R56、第二十一电 容C29和第四运算放大器U2C组成的电压跟随器和阻值为0的第三十四电阻R61后成为 +4V参考电压。对于下半部分，+4V电压经过第五放大器U2D的2倍放大后输出+8V的参考 电压。如图7所示，A/D转换模块包括第三十六电阻R49、第二十四电容C21、A/D转换芯 片U1。第二十四电容C21的一端接+5V电源，第二十四电容C21的另一端、第三十六电阻 R49的一端接A/D转换芯片Ul的第1脚，在开机时为A/D转换芯片提供重启信号；A/D转换 芯片Ul的第3脚为A/D转换模块的输出端，A/D转换芯片Ul的第10脚接地，A/D转换芯片 Ul的第20脚接+5V电压源，A/D转换芯片Ul的第13脚接电压信号处理模块的输出端，A/ D转换芯片Ul的第12脚接电流信号处理模块的输出端。所述的A/D转换芯片Ul型号为 STC12C5604AD。A/D转换芯片Ul提供了 10位A/D，精度可达1/1000，这极大的提高了信号 的检测精度。如图8所示，差分处理模块包括第三十七电阻R50、第三十八电阻R51、第三十九电 阻R52、第四十电阻R53、第四十一电阻R54、第二十五电容C27、第五三极管D2、第六三极管 D3、第六运算放大器U3C、第七运算放大器U3D。第三十七电阻R50的一端接+5V电压源，第 三十七电阻R50的另一端、第二十五电容C27的一端、第三十八电阻R51的一端、第五三极 管D2的M极、第六三极管D3的M极、第七运算放大器U3D的负向输入端接第六运算放大 器U3C的正向输入端；第三十八电阻R51的另一端、第二十五电容C27的另一端均接地；第 三十九电阻R52的一端接A/D转换模块的输出端，并作为差分处理模块的信号输入端；第 三十九电阻R52的另一端、第五三极管D2的P极、第五三极管D2的N极、第六三极管D3的 P极、第六三极管D3的N极、第七运算放大器U3D的正向输入端接第六运算放大器U2C的负 向输入端；第六运算放大器U3C的输出端接第四十电阻R53的一端，第四十电阻R53的另一 端为差分处理模块的第一信号输出端；第七运算放大器U3D的输出端接第四十一电阻R54 一端，第四十电阻R54的另一端为差分处理模块的第二信号输出端。
图8所示，P3的1端和2端分别为第一信号和第二信号输出端。当差分模块的输 入端为高电平时，P3的1端为低电平，P3的2端为高电平；当输入端为低电平时，P3的1端 为高电平，P3的2端为低电平。经过差分处理后的信号具有较强的抗干扰能力并且能够适 应较长距离的传输。该电路的具体工作过程是电源模块对电池电压进行变压和稳压处理，为电路的 其他模块提供电源；电流处理模块获取表征电流值的电压信号，进行放大处理，并将处理后 的信号输入A/D转换模块进行A/D采样；电压模块获取电池的电压值，进行分压处理，再与 来自参考电压模块的参考电压比较并适当的放大后输入到A/D转换模块进行采样处理；差 分处理模块将来自A/D转换模块的输入信号进行处理后得到该电池检测电路的输出信号。
权利要求
1.电动汽车大功率电池检测电路，包括电流信号处理模块、电压信号处理模块、电源模 块、参考电压模块、A/D转换模块和差分处理模块，其特征在于待检电流信号输入至电流信号处理模块，电流信号处理模块的输出端接A/D转换模块 的一个输出端；待检电压信号输入至电压信号处理模块，电压信号处理模块的输出端接A/ D转换模块的另一个输出端；A/D转换模块的输出端接差分处理模块的输入端，差分处理模 块的输出端作为该电路的输出端；所述的电源模块分别为电流信号处理模块、电压信号处理模块、参考电压模块、A/D转 换模块和差分处理模块提供电源，所述的参考电压模块为电压信号处理模块提供参考电 压；所述的电流信号处理模块包括第一电阻R15、第二电阻R16、第三电阻R17、第四电阻 R18、第五电阻R20、第六电阻R21、第七电阻R22、第八电阻R23、第九电阻R30、第十电阻 R63、第一电容C13、第二电容C9、第三电容C10、第四电容C11、第五电容C12、可调电阻R19、 第一三极管D4和第一运算放大器U3B ；第一电阻R15的一端和第二电阻R16的一端接+5V 电源，第一电阻R15的另一端、第一电容C13的一端、第五电阻R20接第三电阻R17的一端， 第三电阻R17的另一端接第四电阻R18的一端，第四电阻R18的另一端、第一电容C13的一 端接地；其中第三电阻R17的另一端作为电流信号处理模块的待检电流信号输入端；第二电阻R16的另一端、第六电阻R21的一端接可调电阻R19的一端，可调电阻R19的 另一端和该电阻的可调端均接地；第五电阻R20的另一端、第三电容ClO的一端、第七电阻 R22的一端接第一运算放大器U3B的正向输入端；第六电阻R21的另一端、第二电容C9的 一端、第八电阻R23的一端、第四电容Cll的一端接第一运算放大器U3B的负向输入端；第 二电容C9的另一端、第三电容ClO的另一端、第七电阻R22的另一端均接地；第八电阻R23 的另一端、第四电容Cll的另一端、第九电阻R30的一端、第十电阻R63的一端接第一运算 放大器U3B的输出端；第九电阻R30的另一端接地，第十电阻R63的另一端、第五电容C12 的一端接第一三极管D4的M极并作为电流信号处理模块的输出端；第五电容C12的另一端 接地，第一三极管D4的N极接+5V电源，第一三极管D4的P极悬空；所述电压信号处理模块包括第十一电阻R31、第十二电阻R32、第十三电阻R33、第十四 电阻R34、第十五电阻R35、第十六电阻R40、第十七电阻R41、第十八电阻R42、第十九电阻 R43、第二十电阻R44、第二 i^一电阻R64、第六电容C14、第七电容C15、第八电容C16、第九电 容C19、第十电容C20、第i^一电容C34、第二运算放大器U2B、第三运算放大器U2A和第二三 极管D5 ；第十一电阻R31的一端为电压信号处理模块的待检电压信号的输入端，第十二电 阻R32的一端、第十三电阻R33的一端接第十一电阻R31的另一端；第十二电阻R32的另一 端、第六电容C14的一端、第七电容C15的一端均接地；第十三电阻R33的另一端、第六电 容C14的另一端、第七电容C15的另一端接第二运算放大器U2B的正向输入端；第十四电阻 R34的一端、第八电容C16的一端接第二运算放大器U2B的负向输入端；第十四电阻R34的 另一端、第八电容C16的另一端、第十五电阻R35的一端、第十七电阻R41的一端接第二运 算放大器U2B的输出端；第十五电阻R35的另一端接地；第十六电阻R40的一端接参考电压模块的输出端；第十六电阻R40的另一端、第九电容 C19的一端、第十八电阻R42的一端接第三运算放大器U2A的正向输入端；第十七电阻R41 的另一端、第十电容C20的一端、第十九电阻R43的一端接第三运算放大器U2A的负向输入端；第十电容C20的另一端、第十九电阻R43的另一端、第二十电阻R44的一端均接地；第 九电容C19的另一端、第十八电阻R42的另一端、第二十电阻R44的另一端、第二十一电阻 R64的一端接第三运算放大器U2A的输出端；第二十一电阻R64的另一端、第十一电容C34 的一端接第二三极管D5的M极并作为电压信号处理模块的输出端；第十一电容C34的另一 端接地；第二三极管D5的N极接+5V电源，第二三极管D5的P极悬空；所述电源模块包括提供+15V电源的第一电源模块、提供+5V和+4V电源的第二电源模块；第一电源模块包括第二十二电阻R4、第二十三电阻R5、第二十四电阻R6、第十二电容 Cl、第十三电容C2、第十四电容C3、第十五电容C4、第十六电容C5、第三三极管Q4、第四三 极管Q5、第一稳压管D1、第一稳压器VRl ；第二十二电阻R4的一端为第一电源模块的输入 端，接大功率电池，第二十二电阻R4的另一端、第二十三电阻R5的一端接第三三极管Q4的 集电极；第二十三电阻R5的另一端、第二十四电阻R6的一端接第三三极管Q4的基极；第 三三极管Q4的发射极接第四三极管Q5的集电极，第二十四电阻R6的另一端接第四三极管 Q5的基极，第四三极管Q5的发射极、第一稳压管Dl的一端、第十二电容Cl的一端、第十三 电容C2的一端接稳压器VRl的输入端；第一稳压管Dl的另一端、第十二电容Cl的另一端、 第十三电容C2的另一端、第一稳压器VRl的接地端均接地；第十四电容C3的一端、第十五 电容C4的一端、第十六电容C5的正端接第一稳压器VRl的输出端并作为第一电源模块的 输出端，输出+15V电源；第十四电容C3的另一端、第十五电容C4的另一端、第十六C5电容 的负端均接地；第二电源模块包括第二十五电阻R12、第二十六电阻R13、第二十七电阻R14、第十七电 容C6、第十八电容C7、第十九电容C8、第二稳压器VR2 ；第十七电容C6的一端、第二稳压器 VR2的输入端接第一电源模块的输出端，并作为第二电源模块的输入端；第十七电容C6的 另一端、第二稳压器VR2的接地端、第十八电容C7的一端、第二十六电阻R13的一端均接 地；第十八电容C7的另一端、第二十五电阻R12的一端接第二稳压器VR2的输出端并作为 第二电源模块的+5V电压输出端；第二十五电阻R12的另一端、第二十七电阻R14的一端接 第十九电容C8的一端并作为第二电源模块的+4V电压输出端；第二十六电阻R13的另一端 接第二十七电阻R14的另一端；第十九电容C8的另一端接地；所述参考电压模块包括第二十八电阻R55、第二十九电阻R56、第三十电阻R57、第 Si电阻R58、第三十二电阻R59、第三十三电阻R60、第三十四电阻R61、第三十五电阻 R62、第二十电容C28、第二i^一电容C29、第二十二电容C30、第二十三电容C31、第四运算 放大器U2C、第五运算放大器U2D ；第二十九电阻R56的一端、第三十电阻R57的一端、第 三十一电阻R58的一端接第二电源模块的+4V电压输出端，并作为电压参考模块的输入端； 第二十电容C28的一端、第二十八电阻R55的一端接第四运算放大器U2C的负向输入端； 第二十九电阻R56的另一端、第二十一电容C29的一端接第4运算放大器的正向输入端，第 二十一电容C29的另一端接地；第二十电容C28的另一端、第二十八电阻R55的另一端、第 三十四电阻R61的一端接第四运算放大器U2C的输出端；第三十四电阻R61的另一端为采 用48V大功率电池时的参考电压模块输出端；第三十电阻R57的另一端、第三十一电阻R58的另一端、第二十二电容C30的一端接第 五运算放大器U2D正向输入端；第二十二电容C30的另一端、第三十二电阻R59的一端均接地；第三十二电阻R59的另一端、第三十三电阻R60的一端、第二十三电容C31的一端接第 五运算放大器U2D的负向输入端；第三十三电阻R60的另一端、第二十三电容C31的另一 端、第三十五电阻R62的一端接第五运算放大器的输出端；第三十五电阻R62的另一端为采 用96V大功率电池时的参考电压模块输出端；所述的A/D转换模块包括第三十六电阻R49、第二十四电容C21、A/D转换芯片Ul ；第 二十四电容C21的一端接+5V电源，第二十四电容C21的另一端、第三十六电阻R49的一端 接A/D转换芯片Ul的第1脚；A/D转换芯片Ul的第3脚为A/D转换模块的输出端，A/D转 换芯片Ul的第10脚接地，A/D转换芯片Ul的第20脚接+5V电压源，A/D转换芯片Ul的第 13脚接电压信号处理模块的输出端，A/D转换芯片Ul的第12脚接电流信号处理模块的输 出端；所述的A/D转换芯片Ul型号为STC12C5604AD ；所述的差分处理模块包括第三十七电阻R50、第三十八电阻R51、第三十九电阻R52、第 四十电阻R53、第四十一电阻R54、第二十五电容C27、第五三极管D2、第六三极管D3、第六运 算放大器U3C、第七运算放大器U3D ；第三十七电阻R50的一端接+5V电压源，第三十七电阻 R50的另一端、第二十五电容C27的一端、第三十八电阻R51的一端、第五三极管D2的M极、 第六三极管D3的M极、第七运算放大器U3D的负向输入端接第六运算放大器U3C的正向输 入端；第三十八电阻R51的另一端、第二十五电容C27的另一端均接地；第三十九电阻R52 的一端接A/D转换模块的输出端，并作为差分处理模块的信号输入端；第三十九电阻R52的 另一端、第五三极管D2的P极、第五三极管D2的N极、第六三极管D3的P极、第六三极管 D3的N极、第七运算放大器U3D的正向输入端接第六运算放大器U2C的负向输入端；第六 运算放大器U3C的输出端接第四十电阻R53的一端，第四十电阻R53的另一端为差分处理 模块的第一信号输出端；第七运算放大器U3D的输出端接第四十一电阻R54 —端，第四十电 阻R54的另一端为差分处理模块的第二信号输出端。
全文摘要
本发明涉及一种电动汽车大功率电池检测电路。当前检测系统在成本和可靠性方面还不能完全满足要求。本发明包括电流信号处理模块、电压信号处理模块、电源模块、参考电压模块、A/D转换模块和差分处理模块。待检电流信号输入至电流信号处理模块，电流信号处理模块的输出端接A/D转换模块的一个输出端；待检电压信号输入至电压信号处理模块，电压信号处理模块的输出端接A/D转换模块的另一个输出端；A/D转换模块的输出端接差分处理模块的输入端，差分处理模块的输出端作为该电路的输出端。本发明电路精度高，抗干扰能力强，适用范围广，成本低。
文档编号G01R31/36GK102004227SQ201010530528
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者孔亚广, 潘巍伟, 薛安克, 邹洪波, 鲁仁全 申请人:杭州电子科技大学