一种基于无线传输的信号检测装置的制作方法

1.本发明涉及信号检测领域，更具体地，涉及一种基于无线传输的信号检测装置。


背景技术：

2.对于动力电池系统，在电池工作运行的过程中，需要对动力电池的电压电流以及温度进行检测，进而判断动力电池是否出现故障。
3.现有的动力电池电压电流温度采样检测和传输方式如下：
4.电流采样方式通常为单组有线方式，电压采样方式为多组有线方式，通常为4-16组，其电流采样信号和电压采样信号通过有线方式进行采样和传输。参见图1，bms将采样信号通过can线路发送给bms数据处理及传输模块，bms数据处理及传输模块也通过can线路将处理后的采样信号发送给上位机或整车控制器。
5.通过有线方式进行采样和传输存在的问题：电压采样线过多过长，为电压节点的两倍，如采样16只串联电池电压，采样线为32根，那么最终造成的问题如下：
6.增加整个传输路线的重量，以及传输线路的安装不便，存在三种安全隐患，会造成正负极间短路：
7.(1)维修安全隐患：线束过多，拆解繁琐，处理不当会造成线束短路等安全隐患；
8.(2)装配安全隐患：线束过多，拆解繁琐，线束触点短路等安全隐患；
9.(3)行驶过程安全隐患，线束固定不但，会造成破损，引起短路，存在着火隐患。
10.针对以上的隐患安全问题，传统解决以上问题的方法是通过增加加固装置，确保线束安全，但会增加成本，市场接受度不高，且存在线束间电磁干扰问题。


技术实现要素：

11.本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于无线传输的信号检测装置，包括包括至少一组信号采样电路和与每一组信号采样电路对应的无线传输发射模块、无线传输接收模块和数据处理及传输模块；
12.每一组所述信号采样电路，用于对动力电池系统的每一个单体电池进行信号采样，并将对每一个单体电池的采样信号通过对应的无线传输发射模块传输给所述无线传输接收模块，并传输给所述数据处理及传输模块，所述采样信号经过所述数据处理及传输模块进行数据处理后发送到bms上位机和整车控制器。
13.在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。
14.可选的，每一组所述信号采样电路包括至少一个信号采样模块、电压变换器v1和ad变换及数据处理模块，所述电压变换器v1提供稳定的输入电压；
15.所述至少一个信号采样模块对动力电池系统中的单体电池进行信号采样，将采样信号发送给所述ad变换及数据处理模块；
16.所述ad变换及数据处理模块对采样信号进行规格化数据处理，通过数据传输线d1传输到所述无线传输发射模块cf；
17.所述无线传输发射模块cf通过天线将信号数据按标准格式发送给无线传输接收模块cr；
18.所述无线传输接收模块cr通过数据传输线d2将信号数据传输到数据处理及传输模块，所述数据处理及传输模块通过数据整理，将符合通讯规范的数据通过can通讯线或无线通信发送到bms上位机和整车控制器。
19.可选的，所述至少一个信号采样模块包括电压采样及降噪滤波器和/或温度采样及降噪滤波器和/或电流采样及降噪滤波器；
20.所述电压采样及降噪滤波器、温度采样及降噪滤波器均布置在电池两极耳中间或最靠近电池极耳的位置，分别用于采集单体电池的电压采样信号和温度采样信号，以及分别将电压采样信号和温度采样信号发送给所述ad变换及数据处理模块；
21.所述电流采样及降噪滤波器采集单体电池的电流采样信号，将电流采样信号发送给所述ad变换及数据处理模块。
22.可选的，当所述至少一个信号采样模块中包括电流采样及降噪滤波器时，对应的信号采样电路中还包括与所述电流采样及降噪滤波器对应的电流传感器和光电隔离模块；
23.所述电流采样及降噪滤波器对所述电流传感器的电流进行采样，并将采样电流通过所述光电隔离模块发送给所述ad变换及数据处理模块。
24.可选的，对于每一组信号采样电路，所述单体电池bn的正极、电压采样及降噪滤波器vc的vc1引脚、电流采样及降噪滤波器ic的ic2引脚、电流传感器il的il2引脚、开关k1的k1-1端连接；单体电池bn的负极、电压变换器v1的v1-2引脚、电压采样及降噪滤波器vc的vc2引脚和电池bn-1的负极相连；
25.所述电压变换器模块v1的v1-1引脚、开关1k的k1-2端相连；电压变换器模块v1的v1-3引脚、ad变换及数据处理模块的u7引脚、无线传输发射模块cf的cf3引脚相连；电压变换器模块v1的v1-4引脚、a/d变换及数据处理模块的u8引脚、无线传输发射模块cf的cf4引脚均与gnd相连；
26.电压采样及降噪滤波器vc的vc3引脚、a/d变换及数据处理模块的u2引脚相连；电压采样及降噪滤波器vc的vc4引脚、a/d变换及数据处理模块的u1引脚相连；
27.电流采样及降噪滤波器ic的ic1引脚与电流传感器il的il1引脚相连，电流采样及降噪滤波器ic的ic3引脚与光电隔离模块的d3引脚相连，电流采样及降噪滤波器ic的ic4引脚与光电隔离模块的d4引脚相连；
28.a/d变换及数据处理模块的u3引脚与温度采样及降噪滤波器tc的tc3引脚相连，a/d变换及数据处理模块的u4引脚与温度采样及降噪滤波器tc的tc4引脚相连，a/d变换及数据处理模块的u5引脚与光电隔离模块的d2引脚相连，a/d变换及数据处理模块的u6引脚与光电隔离模块的d1引脚相连，a/d变换及数据处理模块通过数据传输线d1与无线传输发射模块cf相连；
29.温度采样及降噪滤波器tc的tc1引脚与温度探头t的t1端相连，tc2引脚与温度探头的t2端相连。
30.可选的，所述检测装置还包括电压变换器v2，提供稳定的输出电压；
31.所述无线传输发射模块cf与所述无线传输接收模块cr通过天线传输数据，无线传输接收模块cr的cr3引脚与电压变换器模块v2的v2-3引脚相连，无线传输接收模块cr的cr4
引脚与电压变换器v2的v2-4引脚相连；
32.无线传输接收模块cr通过数据传输线d2与数据处理及传输模块相连；
33.电压变换器模块v2的v2-1引脚与开关k2的k2-1端相连，电压变换器模块v2的v2-2引脚与电源输入端vdc1的负极相连，开关k2的k2-2端与电源输入端vdc1的正极相连；
34.数据处理及传输模块通过can通讯或无线通信与bms上位机和整车控制器相连。
35.本发明提供的一种基于无线传输的信号检测装置，应用在动力电池系统中的电压电流温度检测和测量，通过无线传输方式替换现有的有线传输方式、以解决其存在的线束过多，以及在安装、行驶、维护三个环节上的安全隐患等。
附图说明
36.图1为现有技术的bms信号采样处理及传输示意图；
37.图2为包括多组信号采样电路的无线传输的信号检测装置的结构示意图；
38.图3为本发明提供的一种基于无线传输的信号检测装置的结构示意图。
具体实施方式
39.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
40.图2为本发明提供的一种基于无线传输的信号检测装置，包括至少一组信号采样电路和与每一组信号采样电路对应的无线传输发射模块、无线传输接收模块和数据处理及传输模块。
41.每一组所述信号采样电路，用于对动力电池系统的每一个单体电池进行信号采样，并将对每一个单体电池的采样信号通过对应的无线传输发射模块传输给所述无线传输接收模块，并传输给所述数据处理及传输模块，所述采样信号经过所述数据处理及传输模块进行数据处理后发送到bms上位机和整车控制器。
42.其中，可理解的是，动力电池系统中包括多个单体电池，可以单独对其中的一个单体电池进行信号检测，也可以同时对多个单体电池进行信号检测。在同时对多个单体电池进行信号检测时，可为每一个单体电池配置一组信号采样电路和对应的无线传输发射模块，每一组信号采样电路对相应的单体电池进行信号采样，将对单体电池的采样信号通过无线传输发射模块传输给无线传输接收模块，其中，无线传输接收模块只需要配置一个，无线传输发射模块和无线传输接收模块之间通过无线通讯方式传输。无线传输接收模块将采样信号传输给数据处理及传输模块，采样信号经过数据处理及传输模块进行数据处理后发送到bms上位机和整车控制器。
43.其中，每一组信号采样电路包括至少一个信号采样模块、电压变换器v1和ad变换
及数据处理模块，所述电压变换器v1提供稳定的输入电压。所述至少一个信号采样模块对动力电池系统中的单体电池进行信号采样，将采样信号发送给所述ad变换及数据处理模块；所述ad变换及数据处理模块对采样信号进行规格化数据处理，通过数据传输线d1传输到所述无线传输发射模块cf；所述无线传输发射模块cf通过天线将信号数据按标准格式发送给无线传输接收模块cr；所述无线传输接收模块cr通过数据传输线d2将信号数据传输到数据处理及传输模块，所述数据处理及传输模块通过数据整理，将符合通讯规范的数据通过can通讯线或无线通信方式(比如蓝牙通信方式)发送到bms上位机和整车控制器。
44.可理解的是，每一组信号采样电路中包括至少一个信号采样模块，每一个信号采样模块对单体电池的相应类型的信号进行采样。所有的采样信号均发送给ad变换及数据处理模块规格化数据处理，且将规格化处理后的采样信号通过无线传输发射模块经过无线传输方式发送给无线传输接收模块。无线传输接收模块将信号数据传输到数据处理及传输模块进行数据整理，将符合通讯规范的数据通过can通讯线或无线方式发送到bms上位机和整车控制器。
45.其中，所述至少一个信号采样模块包括电压采样及降噪滤波器和/或温度采样及降噪滤波器和/或电流采样及降噪滤波器；所述电压采样及降噪滤波器、温度采样及降噪滤波器均布置在电池两极耳中间或最靠近电池极耳的位置，分别用于采集单体电池的电压采样信号和温度采样信号，以及分别将电压采样信号和温度采样信号发送给所述ad变换及数据处理模块；所述电流采样及降噪滤波器采集单体电池的电流采样信号，将电流采样信号发送给所述ad变换及数据处理模块。
46.可理解的是，针对传统bms下位机在电压电流温度检测及传输存在的线束过长过重，维护安全隐患等问题，本发明提供一种新型电压电流温度检测及传输方案，通过采样信号的无线传输，以达到省略线束，减少重量，维护方便，安全可靠的目的，进而解决因线束采样方式而造成的电池不一致性问题。
47.电压、温度采样模块均布置在电池两极耳中间或最靠近电池极耳的位置，使采样传输距离最短，而通过无线传输方式，解决线束位置空间布局不便利的问题。减重永远是一个挑战，通而过无线传输方式，可从技术上彻底解决线束长，站空间、重量重等存在的用传统方法无法克服的技术问题。
48.参见图3，每一组信号采样电路中可以包括电压采样及降噪滤波器、温度采样及降噪滤波器、电流采样及降噪滤波器中的一个或多个，分别对单体电池的电流、电压和温度进行采样。其中，当信号采样模块中包括电流采样及降噪滤波器时，对应的信号采样电路中还包括与所述电流采样及降噪滤波器对应的电流传感器和光电隔离模块；电流采样及降噪滤波器对所述电流传感器的电流进行采样，并将采样电流通过所述光电隔离模块发送给所述ad变换及数据处理模块。
49.其中，每一组信号采样电路中的各个模块以及无线传输发射模块的连接关系为：所述单体电池bn的正极、电压采样及降噪滤波器vc的vc1引脚、电流采样及降噪滤波器ic的ic2引脚、电流传感器il的il2引脚、开关k1的k1-1端连接；单体电池bn的负极、电压变换器v1的v1-2引脚、电压采样及降噪滤波器vc的vc2引脚和电池bn-1的负极相连。
50.所述电压变换器模块v1的v1-1引脚、开关1k的k1-2端相连；电压变换器模块v1的v1-3引脚、ad变换及数据处理模块的u7引脚、无线传输发射模块cf的cf3引脚相连；电压变
换器模块v1的v1-4引脚、a/d变换及数据处理模块的u8引脚、无线传输发射模块cf的cf4引脚均与gnd相连。
51.电压采样及降噪滤波器vc的vc3引脚、a/d变换及数据处理模块的u2引脚相连；电压采样及降噪滤波器vc的vc4引脚、a/d变换及数据处理模块的u1引脚相连。
52.电流采样及降噪滤波器ic的ic1引脚与电流传感器il的il1引脚相连，电流采样及降噪滤波器ic的ic3引脚与光电隔离模块的d3引脚相连，电流采样及降噪滤波器ic的ic4引脚与光电隔离模块的d4引脚相连。
53.a/d变换及数据处理模块的u3引脚与温度采样及降噪滤波器tc的tc3引脚相连，a/d变换及数据处理模块的u4引脚与温度采样及降噪滤波器tc的tc4引脚相连，a/d变换及数据处理模块的u5引脚与光电隔离模块的d2引脚相连，a/d变换及数据处理模块的u6引脚与光电隔离模块的d1引脚相连，a/d变换及数据处理模块通过数据传输线d1与无线传输发射模块cf相连。
54.温度采样及降噪滤波器tc的tc1引脚与温度探头t的t1端相连，tc2引脚与温度探头的t2端相连。
55.其中，所述检测装置还包括电压变换器v2，提供稳定的输出电压；所述无线传输发射模块cf与所述无线传输接收模块cr通过天线传输数据，无线传输接收模块cr的cr3引脚与电压变换器模块v2的v2-3引脚相连，无线传输接收模块cr的cr4引脚与电压变换器v2的v2-4引脚相连；无线传输接收模块cr通过数据传输线d2与数据处理及传输模块相连；电压变换器模块v2的v2-1引脚与开关k2的k2-1端相连，电压变换器模块v2的v2-2引脚与电源输入端vdc1的负极相连，开关k2的k2-2端与电源输入端vdc1的正极相连；数据处理及传输模块通过can通讯或无线方式与bms上位机和整车控制器相连。
56.其中，参见图3中的基于无线传输的信号检测装置，其工作原理为：
57.当k1、k2开关闭合后，系统上电，电压变换器模块v1提供稳定的电压(输入电压变化范围1.5v-4.5v，输出电压5.0v)，电压变换器v2提供稳定的电压(输入电压变化范围7-15v，输出电压5.0v)；
58.a/d变换及数据处理模块实时在线接收经过处理的采样数据(信号电压范围0-4.5vdc)：1)电压采样及降噪滤波器vc提供的电压采样信号，2)温度采样及降噪滤波器tc提供的经过处理的温度采样信号，3)电流采样及降噪滤波器ic提供的经过光电隔离模块d处理的电压采样信号(信号电压范围0-4.5vdc)。
59.a/d变换及数据处理模块对采样信号经过规格化数据处理，通过数据传输线d1传输到无线传输发射模块，无线传输发射模块通过天线f把数据按标准传输格式发出，无线传输接收模块通过天线r按数据按标准传输格式接收天线f发出的数据，无线传输接收模块通过数据传输线d2把数据传输到数据处理及传输模块，数据处理及传输模块通过数据整理，把符合通讯规范的数据通过can通讯线或蓝牙等无线通信方式发送到bms上位机，整车控制器等。其中，无线传输接收模块可以按时序同时接收通过n组无线传输发射模块发出的信号并及时处理。
60.针对传统bms下位机在电压电流温度检测及传输存在的线束过长过重，维护安全隐患等问题，本发明提供一种基于无线传输的信号检测装置，以达到省略线束，减少重量，维护方便，安全可靠的目的，进而解决因线束采样方式而造成的电池不一致性问题。
61.需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
62.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
63.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种基于无线传输的信号检测装置，其特征在于，包括至少一组信号采样电路和与每一组信号采样电路对应的无线传输发射模块、无线传输接收模块和数据处理及传输模块；每一组所述信号采样电路，用于对动力电池系统的每一个单体电池进行信号采样，并将对每一个单体电池的采样信号通过对应的无线传输发射模块传输给所述无线传输接收模块，并传输给所述数据处理及传输模块，所述采样信号经过所述数据处理及传输模块进行数据处理后发送到bms上位机和整车控制器。2.根据权利要求1所述的基于无线传输的信号检测装置，其特征在于，每一组所述信号采样电路包括至少一个信号采样模块、电压变换器v1和ad变换及数据处理模块，所述电压变换器v1提供稳定的输入电压；所述至少一个信号采样模块对动力电池系统中的单体电池进行信号采样，将采样信号发送给所述ad变换及数据处理模块；所述ad变换及数据处理模块对采样信号进行规格化数据处理，通过数据传输线d1传输到所述无线传输发射模块cf；所述无线传输发射模块cf通过天线将信号数据按标准格式发送给无线传输接收模块cr；所述无线传输接收模块cr通过数据传输线d2将信号数据传输到数据处理及传输模块，所述数据处理及传输模块通过数据整理，将符合通讯规范的数据通过can通讯线或无线方式发送到bms上位机和整车控制器。3.根据权利要求1所述的基于无线传输的信号检测装置，其特征在于，所述至少一个信号采样模块包括电压采样及降噪滤波器和/或温度采样及降噪滤波器和/或电流采样及降噪滤波器；所述电压采样及降噪滤波器、温度采样及降噪滤波器均布置在电池两极耳中间或最靠近电池极耳的位置，分别用于采集单体电池的电压采样信号和温度采样信号，以及分别将电压采样信号和温度采样信号发送给所述ad变换及数据处理模块；所述电流采样及降噪滤波器采集单体电池的电流采样信号，将电流采样信号发送给所述ad变换及数据处理模块。4.根据权利要求3所述的基于无线传输的信号检测装置，其特征在于，当所述至少一个信号采样模块中包括电流采样及降噪滤波器时，对应的信号采样电路中还包括与所述电流采样及降噪滤波器对应的电流传感器和光电隔离模块；所述电流采样及降噪滤波器对所述电流传感器的电流进行采样，并将采样电流通过所述光电隔离模块发送给所述ad变换及数据处理模块。5.根据权利要求4所述的基于无线传输的信号检测装置，其特征在于，对于每一组信号采样电路，所述单体电池bn的正极、电压采样及降噪滤波器vc的vc1引脚、电流采样及降噪滤波器ic的ic2引脚、电流传感器il的il2引脚、开关k1的k1-1端连接；单体电池bn的负极、电压变换器v1的v1-2引脚、电压采样及降噪滤波器vc的vc2引脚和电池bn-1的负极相连；所述电压变换器模块v1的v1-1引脚、开关1k的k1-2端相连；电压变换器模块v1的v1-3引脚、ad变换及数据处理模块的u7引脚、无线传输发射模块cf的cf3引脚相连；电压变换器模块v1的v1-4引脚、a/d变换及数据处理模块的u8引脚、无线传输发射模块cf的cf4引脚均
与gnd相连；电压采样及降噪滤波器vc的vc3引脚、a/d变换及数据处理模块的u2引脚相连；电压采样及降噪滤波器vc的vc4引脚、a/d变换及数据处理模块的u1引脚相连；电流采样及降噪滤波器ic的ic1引脚与电流传感器il的il1引脚相连，电流采样及降噪滤波器ic的ic3引脚与光电隔离模块的d3引脚相连，电流采样及降噪滤波器ic的ic4引脚与光电隔离模块的d4引脚相连；a/d变换及数据处理模块的u3引脚与温度采样及降噪滤波器tc的tc3引脚相连，a/d变换及数据处理模块的u4引脚与温度采样及降噪滤波器tc的tc4引脚相连，a/d变换及数据处理模块的u5引脚与光电隔离模块的d2引脚相连，a/d变换及数据处理模块的u6引脚与光电隔离模块的d1引脚相连，a/d变换及数据处理模块通过数据传输线d1与无线传输发射模块cf相连；温度采样及降噪滤波器tc的tc1引脚与温度探头t的t1端相连，tc2引脚与温度探头的t2端相连。6.根据权利要求5所述的基于无线传输的信号检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括电压变换器v2，提供稳定的输出电压；所述无线传输发射模块cf与所述无线传输接收模块cr通过天线传输数据，无线传输接收模块cr的cr3引脚与电压变换器模块v2的v2-3引脚相连，无线传输接收模块cr的cr4引脚与电压变换器v2的v2-4引脚相连；无线传输接收模块cr通过数据传输线d2与数据处理及传输模块相连；电压变换器模块v2的v2-1引脚与开关k2的k2-1端相连，电压变换器模块v2的v2-2引脚与电源输入端vdc1的负极相连，开关k2的k2-2端与电源输入端vdc1的正极相连；数据处理及传输模块通过can通讯或无线通信方式与bms上位机和整车控制器相连。

技术总结
本发明提供一种基于无线传输的信号检测装置，包括至少一组信号采样电路和与每一组信号采样电路对应的无线传输发射模块、无线传输接收模块和数据处理及传输模块；每一组信号采样电路，对动力电池系统的每一个单体电池进行信号采样，并将对每一个单体电池的采样信号通过对应的无线传输发射模块传输给无线传输接收模块，并传输给数据处理及传输模块，采样信号经过所述数据处理及传输模块进行数据处理后发送到BMS上位机和整车控制器。本发明提供一种无线传输的检测装置，特别是应用在动力电池系统中的电压电流温度检测和测量，通过无线传输方式替换现有的有线传输方式、以解决其存在的线束过多，以及在安装、行驶、维护三个环节上的安全隐患等。上的安全隐患等。上的安全隐患等。


技术研发人员：张建华 文刚 解亚平 吴燕翔 陈涛 易李志
受保护的技术使用者：湖北鑫英泰系统技术股份有限公司
技术研发日：2023.03.12
技术公布日：2023/7/12