[实用新型]一种轨道交通用带硬件保护功能的电压采集装置

权利要求书

1.一种轨道交通用带硬件保护功能的电压采集装置，其特征在于，包括：电压采集芯片、12路电压采集及均衡电路、12路电压比较电路、isoSPI菊花链通信电路、报警信号输出电路和宽输入电源芯片；

12个单体电池分别与12路电压采集及均衡电路连接，所述12路电压采集及均衡电路与电压采集芯片连接，所述电压采集芯片与isoSPI菊花链通信电路连接，

12个单体电池分别与12路电压比较电路连接，所述12路电压比较电路与报警信号输出电路连接，

所述12个单体电池串联，所述宽输入电源芯片与12个单体电池的总正、总负连接，所述宽输入电源芯片与电压采集芯片和报警信号输出电路连接，用于为电压采集芯片和报警信号输出电路供电；

电压采集芯片用于通过12路电压采集及均衡电路采集12个单体电池的电压，同时，还能够用于通过12路电压采集及均衡电路来对12个单体电池进行放电均衡处理，电压采集芯片用于通过isoSPI菊花链通信，将采集到的单体电池的信息上传控制板，并接受控制板的开关均衡指令；

所述12路电压比较电路用于实时比较每个单体电池的电压是否过压，若任一单体电池出现过压现象，则将过压报警信号输出至报警信号输出电路，

报警信号输出电路用于接受系统方波发生装置的PWM方波信号，在没有收到电压比较电路的过压报警信号的时，输出同样的PWM信号，若收到12路电压比较电路的过压报警信号，则输出高阻态；

所述宽输入电源芯片用于从所12个单体电池处取电，并转换为5V电压，给电压采集芯片和报警信号输出电路供电。

2.如权利要求1所述的轨道交通用带硬件保护功能的电压采集装置，其特征在于，所述电压采集芯片采用集成芯片LTC6804-1。

3.如权利要求1所述的轨道交通用带硬件保护功能的电压采集装置，其特征在于，每个电压采集及均衡电路包括均衡电阻R1、均衡电阻R2和一个MOS管Q1；

所述均衡电阻R2的一端与均衡电阻R1的一端连接，所述均衡电阻R1的另一端与MOS管Q1的源极连接，所述MOS管Q1的漏极与单体电池的正极连接，同时连接至电压采集芯片的采集管脚C(n)，其中，1≤n≤12，均衡电阻R2的另一端与单体电池的负极连接，同时连接至电压采集芯片的采集管脚C(n-1)，所述MOS管Q1的栅极与电压采集芯片的均衡控制管脚S(n)连接，由电压采集芯片的均衡控制管脚S(n)来控制MOS管的导通与截止，进而对单体电池进行放电均衡处理。

4.如权利要求1所述的轨道交通用带硬件保护功能的电压采集装置，其特征在于，每个电压比较电路包括分压电阻R3、分压电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、PNP型三极管Q2、光耦U1和一个TLV431，

所述单体电池的正极与分压电阻R3的一端、电阻R5的一端和PNP型三极管Q2的发射极均连接，所述分压电阻R3的另一端分别与分压电阻R4的一端和TLV431的1管脚连接，所述分压电阻R4的另一端与单体电池的负极连接，

所述电阻R5的另一端与TLV431的2管脚和电阻R6的一端均连接，所述电阻R6的另一端和PNP型三极管Q2的基极连接，PNP型三极管Q2的集电极与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端连与光耦U1的输入侧连接，光耦U1的发射极接地，光耦U1的集电极输出过压报警信号；

当电池电压达到设定报警值时，由分压电阻R3和分压电阻R4分压使TLV431的1管脚电压达到门限值，进而驱动PNP型三极管Q2，使光耦U1输入端导通。

5.如权利要求1所述的轨道交通用带硬件保护功能的电压采集装置，其特征在于，所述报警信号输出电路包括一个光耦器件U2、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11和一片具有三态输出的单线驱动器U3，

光耦器件U2输入侧接受系统方波发生装置的PWM方波信号，通过电阻分压，光耦器件U2的集电极与电阻R10的一端连接、电阻R10的另一端与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端接地，光耦器件U2的发射极连接至单线驱动器U3的输入管脚A，单线驱动器U3的使能管脚OE接收每个电压比较电路的过压报警信号，单线驱动器U3的使能管脚OE与电阻R8的一端、电阻R9的一端均连接，所述电阻R9的另一端接地，电阻R8的另一端与VCC连接，单线驱动器U3的Y管脚为输出管脚；

若单线驱动器U3的使能管脚OE没有接收到过压报警信号，则单线驱动器U3的输出和输入一致，同样为PWM方波信号，传输至下一个电压采集装置，若单线驱动器U3的使能管脚收到过压报警信号，则输出为高阻态。