应用于多节锂电池的电压检测、保护电路的制作方法

1.本发明属于电池保护技术领域，具体涉及一种应用于多节锂电池的电压检测、保护电路。


背景技术：

2.在现有技术中有很多多节锂电池串联充电时进行电压检测并保护的电路，现有技术中的这些电路都是通过分别检测每一个在充电单电池的电压或检测整体电路的电压来确定电池充电是否异常，尤其是需要确定是否有电池充电时正在过压充电，这些电路都有一个共同的特点， 即在确定电路中有电池过压充电时则关闭整个充电回路以对其进行保护。但是事实上，不同的电池在充电时内阻差异往往比较大，或者由于电池本身之间蓄电能力发生较大的差异性变化，很多时候，个别电池充电时已经过压严重，但是参与串联的其他电池可能还没有蓄电充分，并且这种问题对于一个串联工作的电池组通常是长期存在的，所以，这样对充电或部分电池的寿命都有极大影响的。


技术实现要素：

3.为了克服现有的技术存在的不足, 本发明提供一种应用于多节锂电池的电压检测、保护电路。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：应用于多节锂电池的电压检测、保护电路，包括若干个串联的单电池电路和检测主电路，每一个单电池电路均与检测主电路电连接，每一个单电池电路均与保护主电路电连接，所述的检测主电路、保护主电路均与主控电路电连接；所述的检测主电路用于检测每一个单电池电路是否存在过压充电，所述的保护主电路用于在一个或多个单电池电路存在过压充电时启动相应的保护电路，所述的检测主电路还用于当保护电路启动时，仅将存在过压充电的单电池电路断开并维持其他单电池电路继续充电；所述的主控制电路用于处理检测电路的检测信号，判断是否存在过压保护还用于启动检测主电路及保护主电路。
4.进一步，所述的检测主电路包括多组电耦接的第一三极管和第二三极管，还包括多个减法器，对于第一组第一三极管和第二三极管：其中的第一三极管发射极与第一电池第一个电极电连接，第一三极管集电极与第二电池第二个电极电连接；第二三极管的集电极与第一电池第二个电极电连接并引出一个第一电源触点，第二三极管的发射极与第一三极管的集电极电连接；第一三极管与第二三极管的基极均在同一个电位串联一个第一配置电阻并引出一个电池选通触点；其中的第一电池两个电极与减法器电连接并引出一个检测触点；对于第二组第一三极管和第二三极管：其中的第一三极管发射极与第二电池第一个电极电连接，第一三极管集电极与第三电池第二个电极电连接；第二三极管的集电极与第二电池第二个电极电连接，第二三极管的发射极与第一三极管的集电极电连接；第一三极管与第二三极管的基极均在同一个电位串联一个第一配置电阻并引出一个电池选通触
点；其中的第二电池两个电极与减法器电连接并引出一个检测触点；对于第三组第一三极管和第二三极管：其中的第一三极管发射极与第三电池第一个电极电连接，第一三极管集电极引出一个第二电源触点；第二三极管的集电极与第三电池第二个电极电连接，第二三极管的发射极与第一三极管的集电极电连接；第一三极管与第二三极管的基极均在同一个电位串联一个第一配置电阻并引出一个电池选通触点；其中的第三电池两个电极与减法器电连接并引出一个检测触点。
5.进一步，所述的保护主电路包括多组电耦接的第五三极管和第六三极管，对于第一组第五三极管和第六三极管：其中的第五三极管发射极与第一可选电阻串联后引出一个第三电源触点，第六三极管的集电极与第二可选电阻串联后再与第三电源触点电连接；第五三极管的集电极与第六三极管的发射极电连接后再引出一个同电位的线与第三可选电阻的第一端、第四可选电阻的第一端电连接；第五三极管与第六三极管的基极均在同一个电位串联一个第二配置电阻并引出一个电阻选通触点；对于第二组第五三极管和第六三极管：其中的第五三极管发射极与第三可选电阻的第二端电连接，第六三极管的集电极与第四可选电阻的第二端电连接；第五三极管的集电极与第六三极管的发射极电连接后再引出一个同电位的线与第五可选电阻的第一端、第六可选电阻的第一端电连接；第五三极管与第六三极管的基极均在同一个电位串联一个第二配置电阻并引出一个电阻选通触点；对于第三组第五三极管和第六三极管：其中的第五三极管发射极与第五可选电阻的第二端电连接，第六三极管的集电极与第六可选电阻的第二端电连接；第五三极管的集电极与第六三极管的发射极电连接后再引出一个第四电源触点；第五三极管与第六三极管的基极均在同一个电位串联一个第二配置电阻并引出一个电阻选通触点；所述的第一可选电阻与第二可选电阻额定电阻数值不同；所述的第三可选电阻与第四可选电阻额定电阻数值不同；所述的第五可选电阻与第六可选电阻额定电阻数值不同。
6.进一步，配置可选电阻的电阻值与充电电池内阻值之间的关系：max（第一可选电阻的电阻值，第二可选电阻的电阻值） min（第三可选电阻的电阻值，第四可选电阻的电阻值） min（第五可选电阻的电阻值，第六可选电阻的电阻值）=max(第一电池的充电内阻值，第二电池的充电内阻值，第三电池的充电内阻值)；并且，min（第一可选电阻的电阻值，第二可选电阻的电阻值） min（第三可选电阻的电阻值，第四可选电阻的电阻值） min（第五可选电阻的电阻值，第六可选电阻的电阻值）≤min(第一电池的充电内阻值，第二电池的充电内阻值，第三电池的充电内阻值)/100。
7.进一步，通过如下方式配置可选电阻的电阻数值：统计第一电池、第二电池、第三电池使用中通过不同的充电电源电压（定义为x）充电时的充电效率（定义为y1）和充电寿命（定义为y2），充电电源电压与充电效率的函数关系为：y1=f1(x)；充电电源电压与充电寿命的函数关系为：y2=f2(x)；然后确定电池对充电效率与充电寿命分别的优选参考权重，充电效率的权为l1；充电寿命的权为l2；然后计算max（f1(xi)*l1 f2(xi)*l2）及对应的xi，其中的xi具体是x可能的取值；当max（f1(xi)*l1 f2(xi)*l2）对应的xi为xj时，然后计算采用xj作为充电电源电压充电时的电路电流ij；然后令max（第一可选电阻的电阻值，第二可选电阻的电阻值） min（第三可选电阻的电阻值，第四可选电阻的电阻值） min（第五可选电阻的电阻值，第六可选电阻的电阻值）=1/3（xj/
ij）。
8.进一步，保护主电路主控制单元通过半导体集成封装。
9.进一步，检测主电路主控制单元通过半导体集成封装。
10.有益效果本技术面对“个别电池充电时已经过压严重，但是参与串联的其他电池可能还没有蓄电充分”的问题时并不需要同时关闭所有充电的电池，而能够实现仅将存在过压充电的单电池电路断开并维持其他单电池电路继续充电的。具体的所述的检测主电路首先检测每一个单电池电路是否存在过压充电，在一个或多个单电池电路存在过压充电时，主控制电路控制下，所述的保护主电路则启动相应的保护电路，然后，主控制电路控制下，所述的检测主电路仅将存在过压充电的单电池电路断开并维持其他单电池电路继续充电。
附图说明
11.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
12.图1是本技术实施例的整体电路组成框图。
13.图2是本技术实施例检测主电路及多个单电池电路原理图。
14.图3是本技术实施例的保护主电路原理图。
15.图4是本技术实施例的整体电路组成的引脚连接图。
具体实施方式
16.在具体实施中，如图1所示的，本技术包括若干个串联的单电池电路和检测主电路，每一个单电池电路均与检测主电路电连接，每一个单电池电路均与保护主电路电连接，所述的检测主电路、保护主电路均与主控电路电连接；所述的检测主电路用于检测每一个单电池电路是否存在过压充电，所述的保护主电路用于在一个或多个单电池电路存在过压充电时启动相应的保护电路，所述的检测主电路还用于当保护电路启动时，仅将存在过压充电的单电池电路断开并维持其他单电池电路继续充电；所述的主控制电路用于处理检测电路的检测信号，判断是否存在过压保护还用于启动检测主电路及保护主电路；在具体实施中，所述的检测主电路首先检测每一个单电池电路是否存在过压充电，在一个或多个单电池电路存在过压充电时，主控制电路控制下，所述的保护主电路则启动相应的保护电路，然后，主控制电路控制下，所述的检测主电路仅将存在过压充电的单电池电路断开并维持其他单电池电路继续充电；期间，所述的主控制电路处理检测电路的检测信号，判断是否存在过压保护。
17.在具体实施中，如图2所示的，所述的检测主电路包括多组电耦接的第一三极管k1和第二三极管k2，还包括多个减法器f1，对于第一组第一三极管k1和第二三极管k2：其中的第一三极管k1发射极与第一电池v1第一个电极电连接，第一三极管k1集电极与第二电池v2第二个电极电连接；第二三极管k2的集电极与第一电池v1第二个电极电连接并引出一个第一电源触点d，第二三极管k2的发射极与第一三极管k1的集电极电连接；第一三极管k1与第二三极管k2的基极均在同一个电位串联一个第一配置电阻r1并引出一个电池选通触点c；其中的第一电池v1两个电极与减法器f1电连接并引出一个检测触点a；对于第二组第一三极管k1和第二三极管k2：其中的第一三极管k1发射极与第二电池v2第一个电极电连接，第
一三极管k1集电极与第三电池v3第二个电极电连接；第二三极管k2的集电极与第二电池v2第二个电极电连接，第二三极管k2的发射极与第一三极管k1的集电极电连接；第一三极管k1与第二三极管k2的基极均在同一个电位串联一个第一配置电阻r1并引出一个电池选通触点c；其中的第二电池v2两个电极与减法器f1电连接并引出一个检测触点a；对于第三组第一三极管k1和第二三极管k2：其中的第一三极管k1发射极与第三电池v3第一个电极电连接，第一三极管k1集电极引出一个第二电源触点e；第二三极管k2的集电极与第三电池v3第二个电极电连接，第二三极管k2的发射极与第一三极管k1的集电极电连接；第一三极管k1与第二三极管k2的基极均在同一个电位串联一个第一配置电阻r1并引出一个电池选通触点c；其中的第三电池v3两个电极与减法器f1电连接并引出一个检测触点a。
18.本技术实施中的多个减法器f1分别对第一电池v1、第二电池v2、第三电池v3的两个电极进行电压检测，检测的输出信号通过检测触点a输出可以判断第一电池v1、第二电池v2、第三电池v3是否存在过压充电，另外在实施中对电池选通触点c给予高电位或低电位则可以直接改变每一组第一三极管k1、第二三极管k2是否导通，即当第一三极管k1导通时则相应组第二三极管k2不导通，当第一三极管k1不导通时则相应组第二三极管k2导通，当第一三极管k1导通且相应组第二三极管k2不导通则相应的第一电池v1、第二电池v2、第三电池v3参与充电，其中某组第一三极管k1不导通且相应组第二三极管k2导通，则相应的第一电池v1或第二电池v2或第三电池v3不参与充电，进而仅仅控制电池选通触点c处的电位就可相应的控制第一电池v1或第二电池v2或第三电池v3是否参与充电。
19.在具体实施中，所述的检测主电路检测每一个单电池电路是否存在过压充电，具体则多个减法器f1分别对第一电池v1、第二电池v2、第三电池v3的两个电极进行电压检测，检测的输出信号通过检测触点a输出可以判断第一电池v1、第二电池v2、第三电池v3是否存在过压充电。
20.在具体实施中，如图3所示的，所述的保护主电路包括多组电耦接的第五三极管k5和第六三极管k6，对于第一组第五三极管k5和第六三极管k6：其中的第五三极管k5发射极与第一可选电阻r11串联后引出一个第三电源触点h，第六三极管k6的集电极与第二可选电阻r12串联后再与第三电源触点h电连接；第五三极管k5的集电极与第六三极管k6的发射极电连接后再引出一个同电位的线与第三可选电阻r21的第一端、第四可选电阻r22的第一端电连接；第五三极管k5与第六三极管k6的基极均在同一个电位串联一个第二配置电阻r0并引出一个电阻选通触点b；对于第二组第五三极管k5和第六三极管k6：其中的第五三极管k5发射极与第三可选电阻r21的第二端电连接，第六三极管k6的集电极与第四可选电阻r22的第二端电连接；第五三极管k5的集电极与第六三极管k6的发射极电连接后再引出一个同电位的线与第五可选电阻r31的第一端、第六可选电阻r32的第一端电连接；第五三极管k5与第六三极管k6的基极均在同一个电位串联一个第二配置电阻r0并引出一个电阻选通触点b；对于第三组第五三极管k5和第六三极管k6：其中的第五三极管k5发射极与第五可选电阻r31的第二端电连接，第六三极管k6的集电极与第六可选电阻r32的第二端电连接；第五三极管k5的集电极与第六三极管k6的发射极电连接后再引出一个第四电源触点g；第五三极管k5与第六三极管k6的基极均在同一个电位串联一个第二配置电阻r0并引出一个电阻选通触点b；所述的第一可选电阻r11与第二可选电阻r12额定电阻数值不同；所述的第三可选电阻r21与第四可选电阻r22额定电阻数值不同；所述的第五可选电阻r31与第六可选电阻
r32额定电阻数值不同。
21.在具体实施中对电阻选通触点b给予高电位或低电位则可以直接改变每一组第五三极管k5、第六三极管k6是否导通，即当第五三极管k5导通时则相应组第六三极管k6不导通，当第五三极管k5不导通时则相应组第六三极管k6导通，当第五三极管k5导通且相应组第六三极管k6不导通则相应的第一可选电阻r11、第三可选电阻r21、第五可选电阻r31所在支路导通，当第六三极管k6导通且相应组第五三极管k5不导通则相应的第三可选电阻r21、第四可选电阻r22、第六可选电阻r32所在支路导通，每一个支路可以控制产生两种电阻，所以仅仅控制电阻选通触点b处的电位就可相应的控制从第三电源触点h点到第四电源触点g点有八种额定电阻。所述的主控制电路控制下，所述的保护主电路则启动相应的保护电路，具体则当主控制电路判断有过充的电池之后则需要提前计算该过充电池的内阻大小，然后主控制电路对不同的电阻选通触点b点产生不同的电位，使得从第三电源触点h点到第四电源触点g点形成的电阻大致等于过充电池的内阻，然后，主控制电路控制下，所述的检测主电路仅将存在过压充电的单电池电路断开并维持其他单电池电路继续充电，具体则主控制电路对不同的电池选通触点c给予不同的电位组合则可以直接改变每一组第一三极管k1、第二三极管k2是否导通，则相应的控制第一电池v1或第二电池v2或第三电池v3不参与充电，即将第一电池v1、第二电池v2、第三电池v3中过充的电池关闭，并维持其他单电池电路继续充电。
22.可见本技术在实施中，面对“个别电池充电时已经过压严重，但是参与串联的其他电池可能还没有蓄电充分”的问题时并不需要同时关闭所有充电的电池，而能够实现仅将存在过压充电的单电池电路断开并维持其他单电池电路继续充电的。
23.在优选实施中，配置可选电阻的电阻值与充电电池内阻值之间的关系：比如，max（第一可选电阻的电阻值，第二可选电阻的电阻值） min（第三可选电阻的电阻值，第四可选电阻的电阻值） min（第五可选电阻的电阻值，第六可选电阻的电阻值）=max(第一电池的充电内阻值，第二电池的充电内阻值，第三电池的充电内阻值)；这样可以尽可能确保首先对于第一过充电池启动相应的保护电路时，保护电路中不同支路共同形成的电阻数值恰恰等于断开的过充电池的内阻数值。并且，min（第一可选电阻的电阻值，第二可选电阻的电阻值） min（第三可选电阻的电阻值，第四可选电阻的电阻值） min（第五可选电阻的电阻值，第六可选电阻的电阻值）≤min(第一电池的充电内阻值，第二电池的充电内阻值，第三电池的充电内阻值)/100；这样可以尽可能确保在未启动保护电路时，保护电路本身具有较小的分压，也具有较小的额外消耗。
24.更有选实施中，通过如下方式配置可选电阻的电阻数值：统计第一电池、第二电池、第三电池使用中通过不同的充电电源电压（定义为x）充电时的充电效率（定义为y1）和充电寿命（定义为y2），充电电源电压与充电效率的函数关系为：y1=f1(x)；充电电源电压与充电寿命的函数关系为：y2=f2(x)；然后确定电池对充电效率与充电寿命分别的优选参考权重，充电效率的权为l1；充电寿命的权为l2；然后计算max（f1(xi)*l1 f2(xi)*l2）及对应的xi，其中的xi具体是x可能的取值；当max（f1(xi)*l1 f2(xi)*l2）对应的xi为xj时，然后计算采用xj作为充电电源电压充电时的电路电流ij；然后令max（第一可选电阻的电阻值，第二可选电阻的电阻值） min（第三可选电阻的电阻值，第四可选电阻的电阻值） min（第五可选电阻的电阻值，第六可选电阻的电阻值）=1/3（xj/
ij）。该实施中本技术可以在启动保护电路时，尤其是首个电池被保护关闭时其他充电电池还可以具有理想的充电状态，该充电状态可以确保充电效率与充电寿命都得到优化。
25.在具体实施中，所述的主控制电路可以采用现有技术中的单片机配置，参考图4所示的，主控制电路其三个引脚分别与检测主电路及多个单电池电路的三个检测触点a电连接，主控制电路另外三个引脚分别与检测主电路及多个单电池电路的三个电池选通触点c电连接，主控制电路另外三个引脚分别与保护主电路的三个电阻选通触点b电连接，保护主电路的第四电源触点g与检测主电路及多个单电池电路的第二电源触点e电连接，检测主电路及多个单电池电路的第一电源触点d、保护主电路的第三电源触点h共同连接充电电源的两端即可。
26.本技术的保护主电路主控制单元由三极管构成，所以可以直接通过半导体集成封装，本技术的检测主电路主控制单元也由三极管构成，所以也可以通过半导体集成封装。
27.在具体实施中，参考前述的实施例中，所述的检测主电路检测每一个单电池电路是否存在过压充电，具体则多个减法器f1分别对第一电池v1、第二电池v2、第三电池v3的两个电极进行电压检测，检测的输出信号通过检测触点a输出可以判断第一电池v1、第二电池v2、第三电池v3是否存在过压充电。所述的主控制电路控制下，所述的保护主电路则启动相应的保护电路，具体则当主控制电路判断有过充的电池之后则需要提前计算该过充电池的内阻大小，然后主控制电路对不同的电阻选通触点b点产生不同的电位，使得从第三电源触点h点到第四电源触点g点形成的电阻大致等于过充电池的内阻，然后，主控制电路控制下，所述的检测主电路仅将存在过压充电的单电池电路断开并维持其他单电池电路继续充电，具体则主控制电路对不同的电池选通触点c给予不同的电位组合则可以直接改变每一组第一三极管k1、第二三极管k2是否导通，则相应的控制第一电池v1或第二电池v2或第三电池v3不参与充电，即将第一电池v1、第二电池v2、第三电池v3中过充的电池关闭，并维持其他单电池电路继续充电。
28.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。