CN102891477B - 一种电池保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池保护电路，包括MCU、主电池通断控制电路、第一采样电路、主控电源、第一按键开关、按键识别电路和基准电压电路，主电池通断控制电路的输入端接主电池输入接口，主电池通断控制电路的输出端分别接主电池输出接口、第一采样电路输入端和主控电源输入端；第一按键开关的第一端接主电池输入接口，第二端分别接主控电源输入端和按键识别电路输入端；按键识别电路输出端接MCU主电池控制信号输入脚，主控电源输出端接MCU电源脚，第一采样电路的输出端接MCU主电池采样脚，主电池通断控制电路的控制端接MCU主电池通断控制脚；基准电压电路的输出端接MCU的基准电压输入端。本发明能够有效地防止电池过放电，从而延长电池的使用寿命。

Description

一种电池保护电路

[技术领域]

本发明涉及电池过放电保护，尤其涉及一种电池保护电路。

[背景技术]

蓄电池作为一种储能元件被广泛的应用于电动小车，电动汽车，电瓶车，以及备用需要使用备用电源的场合中。通常，蓄电池在使用过程中，过度充电或过度放电都会导致蓄电池使用寿命的缩短，有时甚至是损坏，因此，如何在使用过程中对蓄电池进行有效的放电保护一直使用者需要考虑并解决的问题。

现有的蓄电池放电保护器只能对一组蓄电池进行保护，不能对电压不同的两组蓄电池同时进行有效地保护。

现有的蓄电池放电保护器，通过测量蓄电池的电压与设定的保护电压进行对比，当蓄电池电压低于保护电压时就断开负载，但是无法告知使用者蓄电池剩余电量的可用时间，使用者不能根据蓄电池尚存的电量提前对作业进行有效的安排。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种能够防止电池过放电的电池保护电路。

本发明进一步要解决的技术问题是提供一种能够对电压不同的两组蓄电池同时进行有效地保护的电池保护电路。

本发明更进一步要解决的技术问题是提供一种能够告知使用者蓄电池剩余电量可用时间的电池保护电路。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种电池保护电路，包括MCU、主电池通断控制电路、第一采样电路、主控电源、第一按键开关、按键识别电路和基准电压电路，主电池通断控制电路的输入端接主电池输入接口，主电池通断控制电路的输出端分别接主电池输出接口、第一采样电路输入端和主控电源输入端；第一按键开关的第一端接主电池输入接口，第二端分别接主控电源输入端和按键识别电路输入端；按键识别电路输出端接MCU主电池控制信号输入脚，主控电源输出端接MCU电源脚，第一采样电路的输出端接MCU主电池采样脚，主电池通断控制电路的控制端接MCU主电池通断控制脚；基准电压电路的输出端接MCU的基准电压输入端。

以上所述的电池保护电路，包括副电池通断控制电路、第二采样电路和第二按键开关，副电池通断控制电路的输入端接副电池输入接口，副电池通断控制电路的输出端接副电池输出接口，副电池通断控制电路的控制端接MCU副电池通断控制脚；第二按键开关的一端接MCU副电池控制信号输入脚，另一端接地；第二采样电路的输入端接副电池输入接口，输出端接MCU副电池采样脚。

以上所述的电池保护电路，第二采样电路包括第一电阻和第一电容，第一电阻的第一端接副电池正极，第二端接第一电容的一端，第一电容的另一端接地；第一电阻的第二端作为第二采样电路的输出端接MCU副电池采样脚；副电池通断控制电路包括第一继电器、第一三极管、第二电阻和第三电阻，第一继电器主线圈的一端接主电池正极，另一端接第一三极管的集电极，第一三极管的发射极接地，第一三极管的基极通过串接的第二电阻和第三电阻接主控电源的输出端，第二电阻和第三电阻之间的连接点作为副电池通断控制电路的控制端接MCU副电池通断控制脚；第一继电器一对主触点中的第一触点接副电池正极，第二触点接副电池的正极输出端。

以上所述的电池保护电路，主电池通断控制电路包括第二继电器、第四二极管、第二三极管、第三三极管、第十一电阻和第十三电阻，第四二极管的阳极接主电池的正极；第二继电器主线圈的一端接第四二极管的阴极，另一端接第二三极管的集电极，第二三极管的发射极接地，第二三极管的基极通第十一电阻接MCU的MCU主电池通断第一控制脚；第三三极管的集电极接第二三极管的基极，发射极接地，基极通过第十三电阻接MCU主电池通断第二控制脚；第二继电器一对主触点中的第一触点接主电池的正极，第二触点接主电池的正极输出端；按键识别电路包括第四三极管、第十二电阻、第十四电阻、第十五电阻和第十六电阻；第四三极管的集电极通过第十二电阻接主控电源输出端，通过第十四电阻接MCU主电池控制信号输入脚；第一按键开关的第一端接第四二极管的阴极，第二端通过第十五电阻接第四三极管的基极；第四三极管的发射极接地，第十六电阻连接在第四三极管的基极和发射极之间。

以上所述的电池保护电路，主控电源包括三端稳压管、输入滤波电容、输出滤波电容、第二二极管和第六二极管，三端稳压管的输入端分别接第二二极管的阴极和第六二极管的阴极，第二二极管的阳极接第二继电器主触点的第二触点，输出端是主控电源输出端；输入滤波电容接在三端稳压管的输入端与接地端之间，输出滤波电容接在三端稳压管的输出端与接地端之间；第一采样电路包括第五电阻、第六电阻、第二电容和第一可变电阻，第五电阻的一端接第二继电器主触点的第二触点，另一端接第六电阻的第一端，第六电阻的第二端接地，第二电容、第一可变电阻与第六电阻并接，第五电阻与第六电阻之间的连接点作为第一采样电路的输出端接MCU主电池采样脚。

以上所述的电池保护电路，包括压敏电阻，压敏电阻的一端接第二继电器一对主触点中第二触点，另一端接主电池负极。

以上所述的电池保护电路，所述的基准电压电路包括第十九电阻、第二十电阻、第二可变电阻和第十二电容，第十九电阻的一端接主控电源的输出端，另一端接第二十电阻的第一端，第二十电阻的第二端接地；第十二电容与第二十电阻并接，第二可变电阻与第十九电阻并接；第十九电阻与第二十电阻之间的连接点作为基准电压电路的输出端接MCU的基准电压输入端。

以上所述的电池保护电路，MCU根据第一采样电路采样电压判定主电池是否低于保护电压值，当主电池低于主电池的保护电压值时，MCU通过主电池通断控制电路切断主电池的输出；MCU根据第二采样电路采样电压判定副电池是否低于保护电压值，当副电池低于副电池保护电压值时，MCU通过副电池通断控制电路切断副电池的输出。

以上所述的电池保护电路，包括显示单元，显示单元的输入端接MCU的数据显示信号输出端，当主电池低于主电池保护电压值或副电池低于副电池保护电压值时，显示单元闪烁警示并按设定的时间延时后再切断主电池或副电池的输出。

以上所述的电池保护电路，包括显示单元，显示单元的输入端接MCU的数据显示信号输出端，MCU中存储有主电池采样电压与主电池可持续时间的对照表以及副电池采样电压与副电池可持续时间的对照表，MCU根据主电池采样电压和副电池采样电压判断主电池的可持续时间和副电池的可持续时间，并分别在显示单元中显示主电池的可持续时间和副电池的可持续时间。

本发明电池保护电路能够有效地防止电池过放电，从而延长电池的使用寿命。

[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是本发明电池保护电路实施例的原理框图。

图2是本发明电池保护电路实施例主电池通断控制电路、第一采样电路、主控电源和按键识别电路部分的电路图。

图3是本发明电池保护电路实施例MCU及外围元件的电路图。

图4是本发明电池保护电路实施例第二按键开关的电路图。

图5是本发明电池保护电路实施例基准电压电路的电路图。

图6是本发明电池保护电路实施例副电池通断控制电路、第二采样电路部分的电路图。

[具体实施方式]

图1至图6所示的本发明电池保护电路的实施例用于对捕蚊器风扇的12V蓄电池（主电池）和二氧化碳发生器的2V蓄电池（副电池）的过放电进行保护

如图1所示，电池保护电路包括单片机U1（STC12C4052AD）、主电池通断控制电路、副电池通断控制电路、第一采样电路、第二采样电路、主控电源、第一按键开关、第二按键开关、按键识别电路、基准电压电路和显示单元。主电池通断控制电路的输入端接主电池输入接口，主电池通断控制电路的输出端分别接主电池输出接口、第一采样电路输入端和主控电源输入端；第一按键开关的第一端接主电池输入接口，第二端分别接主控电源输入端和按键识别电路输入端；按键识别电路输出端接单片机U1主电池控制信号输入脚，主控电源输出端接单片机U1电源脚，第一采样电路的输出端接单片机U1主电池采样脚，主电池通断控制电路的控制端接单片机U1主电池通断控制脚；基准电压电路的输出端接单片机U1的基准电压输入端。显示单元的输入端接单片机U1的数据显示信号输出端。

如图2所示，12V电池通断控制电路包括第二继电器K2、第四二极管D4、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第十一电阻R11和第十三电阻R13。第四二极管D4的阳极接12V电池的正极；第二继电器K2主线圈的一端接第四二极管D4的阴极，另一端接第二三极管Q2的集电极，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的基极通第十一电阻R11接单片机U1的单片机U1的12V电池通断第一控制脚p34；第三三极管Q3的集电极接第二三极管Q2的基极，发射极接地，基极通过第十三电阻R13接单片机U1的12V电池通断第二控制脚p37；第二继电器K2一对主触点中的第一触点接12V电池的正极，第二触点接12V电池的正极输出端。

按键识别电路包括第四三极管Q4、第十二电阻R12、第十四电阻R14、第十五电阻R15和第十六电阻16R；第四三极管Q4的集电极通过第十二电阻R12接主控电源输出端VCC5v，通过第十四电阻R14接单片机U1的12V电池控制信号输入脚p35；第一按键开关S1的第一端接第四二极管D4的阴极，第二端通过第十五电阻R15接第四三极管Q4的基极；第四三极管Q4的发射极接地，第十六电阻R16连接在第四三极管Q4的基极和发射极之间。

主控电源包括三端稳压管L7805CV、输入滤波电容C3、C5，输出滤波电容C4、C6，第二二极管D2和第六二极管D6。三端稳压管L7805CV的输入端Vin分别接第二二极管D2的阴极和第六二极管D6的阴极，第二二极管D2的阳极接第二继电器K2主触点的第二触点，三端稳压管L7805CV的输出端Vout是主控电源输出端VCC5v；输入滤波电容C3、C5接在三端稳压管的输入端Vin与接地端GND之间，输出滤波电容C4、C6接在三端稳压管L7805CV的输出端Vout与接地端GND之间。

第一采样电路包括第五电阻R5、第六电阻R6、第二电容C2和可变电阻R22，第五电阻R5的一端接第二继电器K2主触点的第二触点，另一端接第六电阻R6的第一端，第六电阻R6的第二端接地。第二电容C2、可变电阻R22与第六电阻R6并接。，第五电阻R5与第六电阻R6之间的连接点作为第一采样电路的输出端接单片机U1的12V电池采样脚p12。

压敏电阻R7的一端接第二继电器K2一对主触点中第二触点，另一端接12V电池的负极。

如图6所示，第二采样电路包括第一电阻R1和第一电容C1，第一电阻R1的第一端接2V电池正极，第二端接第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端接地。第一电阻R1的第二端作为第二采样电路的输出端接单片机U1的2V电池采样脚p11。

2V电池通断控制电路包括第一继电器K1、第一三极管Q1、第二电阻R2和第三电阻R3，第一继电器K1主线圈的一端接12V电池正极，另一端接第一三极管Q1的集电极，第一三极管Q1的发射极接地，第一三极管Q1的基极通过串接的第二电阻R2和第三电阻3R接主控电源的输出端VCC5v，第二电阻R2和第三电阻R3之间的连接点作为2V电池通断控制电路的控制端接单片机U1的2V电池通断控制脚p32。第一继电器K1一对主触点中的第一触点接2V电池正极，第二触点接2V电池的正极输出端。

第二按键开关S2的一端接单片机U1的2V电池控制信号输入脚p31，另一端接地。

基准电压电路包括第十九电阻R19、第二十电阻R20、可变电阻R21和第十二电容C12，第十九电阻R19的一端接主控电源的输出端VCC5v，另一端接第二十电阻R20的第一端，第二十电阻R20的第二端接地。第十二电容C12与第二十电阻R20并接，可变电阻R21与第十九电阻R19并接；第十九电阻R19与第二十电阻R20之间的连接点作为基准电压电路的输出端接单片机U1的基准电压输入端p13。

本发明电池保护电路需要启动12V电池驱动捕蚊器风扇工作时，首先按一下第一按键开关S1，按键开关S1导通，并通过二极管D6接通主控电源，单片机U1得电复位；同时，按键识别电路三极管Q1的基极获得高电平，集电极向单片机U1的12V电池控制信号输入脚p35发出启动12V电池通断控制电路的低电平信号。

此时，单片机U1的12V电池通断第二控制脚p37由单片机U1复位时的高电平转为低电平，三极管Q3截止；单片机U1的12V电池通断第一控制脚p34输出高电平，三极管Q2导通，接通第二继电器K2的主线圈，第二继电器K2的主触点吸合，并自锁。12V主电池分别向负载捕蚊器风扇、第一采样电路和主控电源供电，此时第一按键开关S1开断，已不影响已上述其他各电路的工作。

在此基础上，如需要启动2V电池驱动二氧化碳发生器工作时，首先按一下第一按键开关S2，按键开关S2导通，通过电阻R4将单片机U1的2V电池控制信号输入脚p31接地，向单片机U1发出2V电池通断控制电路的启动信号。此时，单片机U1的2V电池通断控制脚p32向2V电池通断控制电路三极管Q1的基极发出高电平，三极管Q1导通，接通第一继电器K1的主线圈，第一继电器K1的主触点吸合，并自锁。2V主电池分别向负载二氧化碳发生器、第二采样电路和供电。

单片机U1根据第一采样电路的采样电压判定12V电池是否低于保护电压值，当12V电池低于12V电池预设的的保护电压值时，单片机U1通过12V电池通断控制电路切断12V电池的输出。单片机U1根据第二采样电路采样电压判定2V电池是否低于2V电池预设的保护电压值，当2V电池低于2V电池保护电压值时，单片机U1通过2V电池通断控制电路切断2V电池的输出。

当12V电池低于12V电池保护电压值或2V电池低于2V电池保护电压值时，显示单元闪烁警示并按设定的时间延时数秒后再切断12V电池或2V电池的输出。

单片机U1中存储有12V电池采样电压与12V电池可持续时间的对照表以及2V电池采样电压与2V电池可持续时间的对照表，单片机U1根据12V电池采样电压和2V电池采样电压判断12V电池的可持续时间和2V电池的可持续时间，并分别在显示单元中显示12V电池的可持续时间和2V电池的可持续时间。

本发明以上实施例可同时对1个12V蓄电池和1个2V蓄电池进行放电保护，当负载被断开时，保护电路本身的电源也被断开。

本发明以上实施例可显示剩余电量的可用时间，使用者可根据显示的时间来判断主、副蓄电池是否还有足够的电量工作。还可以通过修正预设的保护电压值，使其蓄电池与特定的负载相匹配。

Claims (9)

1.一种电池保护电路，其特征在于，包括MCU、主电池通断控制电路、第一采样电路、主控电源、第一按键开关、按键识别电路和基准电压电路，主电池通断控制电路的输入端接主电池输入接口，主电池通断控制电路的输出端分别接主电池输出接口、第一采样电路输入端和主控电源输入端；第一按键开关的第一端接主电池输入接口，第二端分别接主控电源输入端和按键识别电路输入端；按键识别电路输出端接MCU主电池控制信号输入脚，主控电源输出端接MCU电源脚，第一采样电路的输出端接MCU主电池采样脚，主电池通断控制电路的控制端接MCU主电池通断控制脚；基准电压电路的输出端接MCU的基准电压输入端；主电池通断控制电路包括第二继电器、第四二极管、第二三极管、第三三极管、第十一电阻和第十三电阻，第四二极管的阳极接主电池的正极；第二继电器主线圈的一端接第四二极管的阴极，另一端接第二三极管的集电极，第二三极管的发射极接地，第二三极管的基极通第十一电阻接MCU的MCU主电池通断第一控制脚；第三三极管的集电极接第二三极管的基极，发射极接地，基极通过第十三电阻接MCU主电池通断第二控制脚；第二继电器一对主触点中的第一触点接主电池的正极，第二触点接主电池的正极输出端；按键识别电路包括第四三极管、第十二电阻、第十四电阻、第十五电阻和第十六电阻；第四三极管的集电极通过第十二电阻接主控电源输出端，通过第十四电阻接MCU主电池控制信号输入脚；第一按键开关的第一端接第四二极管的阴极，第二端通过第十五电阻接第四三极管的基极；第四三极管的发射极接地，第十六电阻连接在第四三极管的基极和发射极之间。

2.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，包括副电池通断控制电路、第二采样电路和第二按键开关，副电池通断控制电路的输入端接副电池输入接口，副电池通断控制电路的输出端接副电池输出接口，副电池通断控制电路的控制端接MCU副电池通断控制脚；第二按键开关的一端接MCU副电池控制信号输入脚，另一端接地；第二采样电路的输入端接副电池输入接口，输出端接MCU副电池采样脚。

3.根据权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，第二采样电路包括第一电阻和第一电容，第一电阻的第一端接副电池正极，第二端接第一电容的一端，第一电容的另一端接地；第一电阻的第二端作为第二采样电路的输出端接MCU副电池采样脚；副电池通断控制电路包括第一继电器、第一三极管、第二电阻和第三电阻，第一继电器主线圈的一端接主电池正极，另一端接第一三极管的集电极，第一三极管的发射极接地，第一三极管的基极通过串接的第二电阻和第三电阻接主控电源的输出端，第二电阻和第三电阻之间的连接点作为副电池通断控制电路的控制端接MCU副电池通断控制脚；第一继电器一对主触点中的第一触点接副电池正极，第二触点接副电池的正极输出端。

4.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，主控电源包括三端稳压管、输入滤波电容、输出滤波电容、第二二极管和第六二极管，三端稳压管的输入端分别接第二二极管的阴极和第六二极管的阴极，第二二极管的阳极接第二继电器主触点的第二触点，输出端是主控电源输出端；输入滤波电容接在三端稳压管的输入端与接地端之间，输出滤波电容接在三端稳压管的输出端与接地端之间；第一采样电路包括第五电阻、第六电阻、第二电容和第一可变电阻，第五电阻的一端接第二继电器主触点的第二触点，另一端接第六电阻的第一端，第六电阻的第二端接地，第二电容、第一可变电阻与第六电阻并接，第五电阻与第六电阻之间的连接点作为第一采样电路的输出端接MCU主电池采样脚。

5.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，包括压敏电阻，压敏电阻的一端接第二继电器一对主触点中第二触点，另一端接主电池负极。

6.根据权利要求1所述的电池保护电路，其特征在于，所述的基准电压电路包括第十九电阻、第二十电阻、第二可变电阻和第十二电容，第十九电阻的一端接主控电源的输出端，另一端接第二十电阻的第一端，第二十电阻的第二端接地；第十二电容与第二十电阻并接，第二可变电阻与第十九电阻并接；第十九电阻与第二十电阻之间的连接点作为基准电压电路的输出端接MCU的基准电压输入端。

7.根据权利要求2所述的电池保护电路，其特征在于，MCU根据第一采样电路采样电压判定主电池是否低于保护电压值，当主电池低于主电池的保护电压值时，MCU通过主电池通断控制电路切断主电池的输出；MCU根据第二采样电路采样电压判定副电池是否低于保护电压值，当副电池低于副电池保护电压值时，MCU通过副电池通断控制电路切断副电池的输出。

8.根据权利要求7所述的电池保护电路，其特征在于，包括显示单元，显示单元的输入端接MCU的数据显示信号输出端，当主电池低于主电池保护电压值或副电池低于副电池保护电压值时，显示单元闪烁警示并按设定的时间延时后再切断主电池或副电池的输出。

9.根据权利要求7所述的电池保护电路，其特征在于，包括显示单元，显示单元的输入端接MCU的数据显示信号输出端，MCU中存储有主电池采样电压与主电池可持续时间的对照表以及副电池采样电压与副电池可持续时间的对照表，MCU根据主电池采样电压和副电池采样电压判断主电池的可持续时间和副电池的可持续时间，并分别在显示单元中显示主电池的可持续时间和副电池的可持续时间。