一种应用于电池管理系统的单电源双向电流信号检测电路

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种应用于电池管理系统的单电源双向电流信号检测电路。

背景技术

锂电池通信后备电源中的锂电池作为新型清洁、可再生的二次能源，需精确监测其电流、电压及温度等参数，并做好相应的保护电路。对于通信后备电源的电池管理系统（BMS）而言，更需要追求高精度、低功耗，从而降低对锂电池的过度使用，延长使用寿命。因此，BMS必须具有精确的双向电流检测功能。

然而，目前现有的BMS对双向电流的检测电路的设计均是采用双电源的设计思路，即除了正常的正电源（如：+3.3V）对检测电路的运放进行供电以外，还需通过电源转换电路输出一个同样大小的负电源（如：-3.3V）对运放进行供电。此种思路的缺点是使电路设计更加繁琐，增加设计成本以及增加电源电路的不稳定性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种应用于电池管理系统的单电源双向电流信号检测电路。

本发明实施例提出一种应用于电池管理系统的单电源双向电流信号检测电路，所述检测电路包括电源模块、放电信号采集电路、充电信号采集电路、电芯短路信号采集电路、充电器短路信号采集电路以及处理器；

所述电源模块连接放电信号采集电路、充电信号采集电路、电芯短路信号采集电路以及充电器短路信号采集电路，用于供电；

所述处理器连接放电信号采集电路、充电信号采集电路、电芯短路信号采集电路以及充电器短路信号采集电路，用于对充电信号采集电路采集的充电信号进行检测，对放电信号采集电路采集的放电信号进行检测，对电芯短路信号采集电路采集的电芯输出信号进行检测，对充电器短路信号采集电路采集的充电器输出信号进行检测。

在一实施例中，所述放电信号采集电路包括运放A1、电阻R365、R366、R359、R361、R360、电容C163、C161、C127、C96以及稳压二极管D9，所述电阻R365一端连接输入信号端BAT-，另一端连接运放A1的反相输入端，所述电阻R366一端连接输入信号端D_A，另一端连接运放A1的正相输入端，所述电容C163的一端连接公共地，另一端连接电容C161的一端，所述电容C161的另一端连接运放A1的正相输入端，所述电阻R361一端连接公共地，另一端连接运放A1的正相输入端，所述电容C127一端连接公共地，另一端连接运放A1的正相输入端，所述运放A1的输出端连接电阻R359的一端以及电容C96与电阻R360的中间节点，所述电阻R359的另一端连接电容C96的一端、电容C163与C161的中间节点以及电阻R365与运放A1反相输入端的中间节点，所述电容C96的另一端连接电阻R360的一端，所述电阻R360的另一端连接处理器以及稳压二极管D9的负极，所述稳压二极管D9的正极连接公共地。

在一实施例中，所述电芯短路信号采集电路包括运放A2、电阻R364、R362、R358、R195、R363、电容C135、C104、C162、C160以及稳压二级管D39，所述电阻R364一端连接输入信号端BAT-，另一端连接电容C104的一端、电阻R195的一端、运放A2的反相输入端以及电容C162的一端，所述电阻R362的一端连接输入信号端D_A，另一端连接运放A2的正相输入端，所述电容C162的另一端连接运放A2的正相输入端，所述电阻R363一端连接公共地，另一端连接运放A2的正相输入端，所述电容C160一端连接公共地，另一端连接运放A2的正相输入端，所述电容C135的一端连接公共地，另一端连接运放A2的反相输入端，所述运放A2的输出端连接电阻R195的另一端、电容C104的另一端以及电阻R358的一端，所述电阻R358的另一端连接处理器以及稳压二极管D39的负极，所述稳压二极管D39的正极连接公共地。

在一实施例中，所述运放A1与运放A2集成在第一运算放大芯片U1，所述第一运算放大芯片U1的型号为OPA2330。

在一实施例中，所述充电信号采集电路包括运放A3、电阻R369、R370、R367、R371、R368、电容C166、C168、C164、C165以及稳压二极管D41，所述电阻R369一端连接输入信号端D_A，另一端连接运放A3的反相输入端，所述电阻R370一端连接输入信号端BAT-，另一端连接运放A3的正相输入端，所述电容C166的一端连接公共地，另一端连接电容C168的一端，所述电容C168的另一端连接运放A3的正相输入端，所述电阻R371一端连接公共地，另一端连接运放A3的正相输入端，所述电容C164一端连接公共地，另一端连接运放A3的正相输入端，所述运放A3的输出端连接电阻R367的一端以及电容C165与电阻R368的中间节点，所述电阻R367的另一端连接电容C165的一端、电容C166与C168的中间节点以及电阻R369与运放A3反相输入端的中间节点，所述电容C165的另一端连接电阻R368的一端，所述电阻R368的另一端连接处理器以及稳压二极管D41的负极，所述稳压二极管D41的正极连接公共地。

在一实施例中，所述充电器短路信号采集电路包括运放A4、电阻R373、R375、R374、R372、电容C171、C172、C173、C170以及稳压二级管D62，所述电阻R373一端连接输入信号端P-，另一端连接电容C170的一端、电阻R372的一端、运放A4的反相输入端以及电容C173的一端，所述电容C173的另一端连接运放A4的正相输入端，所述电容C172一端连接公共地，另一端连接运放A4的正相输入端，所述电容C171的一端连接公共地，另一端连接运放A4的反相输入端，所述电阻R375的一端连接输入信号端BAT-，另一端连接运放A4的正相输入端，所述运放A4的输出端连接电阻R372的另一端、电容C170的另一端以及电阻R374的一端，所述电阻R374的另一端连接处理器以及稳压二极管D62的负极，所述稳压二极管D62的正极连接公共地。

在一实施例中，所述运放A3与运放A4集成在第二运算放大芯片U2，所述第二运算放大芯片U2的型号为OPA2330。

本发明的有益效果：

1. 只需要一个电源模块为放电信号采集电路、充电信号采集电路、电芯短路信号采集电路以及充电器短路信号采集电路供电，电路简单、降低成本、增加了系统稳定性；

2. 处理器连接放电信号采集电路、充电信号采集电路、电芯短路信号采集电路以及充电器短路信号采集电路，实现对充电信号采集电路采集的充电信号进行检测，对放电信号采集电路采集的放电信号进行检测，对电芯短路信号采集电路采集的电芯输出信号进行检测，对充电器短路信号采集电路采集的充电器输出信号进行检测。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例一种应用于电池管理系统的单电源双向电流信号检测电路的结构示意图；

图2是本发明实施例中放电信号采集电路和电芯短路信号采集电路的电路图；

图3是本发明实施例中充电信号采集电路和充电器短路信号采集电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本发明实施例提出了一种应用于电池管理系统的单电源双向电流信号检测电路，如图1所示，所述检测电路包括电源模块101、放电信号采集电路102、充电信号采集电路103、电芯短路信号采集电路104、充电器短路信号采集电路105以及处理器106；所述电源模块101连接放电信号采集电路102、充电信号采集电路103、电芯短路信号采集电路104以及充电器短路信号采集电路105，用于供电；所述处理器106连接放电信号采集电路102、充电信号采集电路103、电芯短路信号采集电路104以及充电器短路信号采集电路105，用于对充电信号采集电路采集的充电信号进行检测，对放电信号采集电路采集的放电信号进行检测，对电芯短路信号采集电路采集的电芯输出信号进行检测，对充电器短路信号采集电路采集的充电器输出信号进行检测。

本发明实施例只需要一个电源模块为放电信号采集电路、充电信号采集电路、电芯短路信号采集电路以及充电器短路信号采集电路供电，电路简单、降低成本、增加了系统稳定性；

本发明实施例中，处理器连接放电信号采集电路、充电信号采集电路、电芯短路信号采集电路以及充电器短路信号采集电路，实现对充电信号采集电路采集的充电信号进行检测，对放电信号采集电路采集的放电信号进行检测，对电芯短路信号采集电路采集的电芯输出信号进行检测，对充电器短路信号采集电路采集的充电器输出信号进行检测。

如图2所示，在一实施例中，所述放电信号采集电路包括运放A1、电阻R365、R366、R359、R361、R360、电容C163、C161、C127、C96以及稳压二极管D9，所述电阻R365一端连接输入信号端BAT-，另一端连接运放A1的反相输入端，所述电阻R366一端连接输入信号端D_A，另一端连接运放A1的正相输入端，所述电容C163的一端连接公共地，另一端连接电容C161的一端，所述电容C161的另一端连接运放A1的正相输入端，所述电阻R361一端连接公共地，另一端连接运放A1的正相输入端，所述电容C127一端连接公共地，另一端连接运放A1的正相输入端，所述运放A1的输出端连接电阻R359的一端以及电容C96与电阻R360的中间节点，所述电阻R359的另一端连接电容C96的一端、电容C163与C161的中间节点以及电阻R365与运放A1反相输入端的中间节点，所述电容C96的另一端连接电阻R360的一端，所述电阻R360的另一端连接处理器以及稳压二极管D9的负极，所述稳压二极管D9的正极连接公共地。

在一实施例中，所述电芯短路信号采集电路包括运放A2、电阻R364、R362、R358、R195、R363、电容C135、C104、C162、C160以及稳压二级管D39，所述电阻R364一端连接输入信号端BAT-，另一端连接电容C104的一端、电阻R195的一端、运放A2的反相输入端以及电容C162的一端，所述电阻R362的一端连接输入信号端D_A，另一端连接运放A2的正相输入端，所述电容C162的另一端连接运放A2的正相输入端，所述电阻R363一端连接公共地，另一端连接运放A2的正相输入端，所述电容C160一端连接公共地，另一端连接运放A2的正相输入端，所述电容C135的一端连接公共地，另一端连接运放A2的反相输入端，所述运放A2的输出端连接电阻R195的另一端、电容C104的另一端以及电阻R358的一端，所述电阻R358的另一端连接处理器以及稳压二极管D39的负极，所述稳压二极管D39的正极连接公共地。

在一实施例中，所述运放A1与运放A2集成在第一运算放大芯片U1，所述第一运算放大芯片U1的型号为OPA2330。

电源模块输出3.3V连接第一运算放大芯片U1，电容C89一端连接公共地，另一端连接第一运算放大芯片U1。

放电电流经过电流采样电阻，将采到的放电信号分别通过电阻R365和R366输入到运放A1的反相输入端和正相输入端，再通过运放A1将信号放大后（电流放大倍数由电阻R359和R361的阻值决定），通过限流电阻R360将放电信号传输给处理器进行处理，即实现了放电信号的采集。基于放电信号采集电路与电芯短路信号采集电路的电路结构基本相同，其电路原理也基本相同，因此可同理用来实现电芯短路信号的采集。

如图3所示，在一实施例中，所述充电信号采集电路包括运放A3、电阻R369、R370、R367、R371、R368、电容C166、C168、C164、C165以及稳压二极管D41，所述电阻R369一端连接输入信号端D_A，另一端连接运放A3的反相输入端，所述电阻R370一端连接输入信号端BAT-，另一端连接运放A3的正相输入端，所述电容C166的一端连接公共地，另一端连接电容C168的一端，所述电容C168的另一端连接运放A3的正相输入端，所述电阻R371一端连接公共地，另一端连接运放A3的正相输入端，所述电容C164一端连接公共地，另一端连接运放A3的正相输入端，所述运放A3的输出端连接电阻R367的一端以及电容C165与电阻R368的中间节点，所述电阻R367的另一端连接电容C165的一端、电容C166与C168的中间节点以及电阻R369与运放A3反相输入端的中间节点，所述电容C165的另一端连接电阻R368的一端，所述电阻R368的另一端连接处理器以及稳压二极管D41的负极，所述稳压二极管D41的正极连接公共地。

在一实施例中，所述充电器短路信号采集电路包括运放A4、电阻R373、R375、R374、R372、电容C171、C172、C173、C170以及稳压二级管D62，所述电阻R373一端连接输入信号端P-，另一端连接电容C170的一端、电阻R372的一端、运放A4的反相输入端以及电容C173的一端，所述电容C173的另一端连接运放A4的正相输入端，所述电容C172一端连接公共地，另一端连接运放A4的正相输入端，所述电容C171的一端连接公共地，另一端连接运放A4的反相输入端，所述电阻R375的一端连接输入信号端BAT-，另一端连接运放A4的正相输入端，所述运放A4的输出端连接电阻R372的另一端、电容C170的另一端以及电阻R374的一端，所述电阻R374的另一端连接处理器以及稳压二极管D62的负极，所述稳压二极管D62的正极连接公共地。

在一实施例中，所述运放A3与运放A4集成在第二运算放大芯片U2，所述第二运算放大芯片U2的型号为OPA2330。

电源模块输出3.3V连接第二运算放大芯片U2，电容C169一端连接公共地，另一端连接第二运算放大芯片U2。

充电电流经过电流采样电阻，将采到的充电信号分别通过电阻R369和R370输入到运放A3的反相输入端和正相输入端，再通过运放A3将信号放大后（电流放大倍数由电阻R367和R371的阻值决定），通过限流电阻R368将充电信号传输给处理器进行处理，即实现了充电信号的采集。基于充电信号采集电路与充电器短路信号采集电路的电路结构基本相同，其电路原理也基本相同，因此可同理用来实现充电器短路信号的采集。

本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。