电动车用的双电池组切换电路
技术领域
本发明涉及电动车蓄电池控制技术领域,特别是涉及电动车用的双电池组切换电路。
背景技术
近年来,随着社会的高速发展,能源问题和环境问题日益显现,以电动车为代表的环保型交通工具越来越受到人们的关注;众所周知,电动车是以蓄电池作为动力来源的交通工具。
目前,续航能力是限制电动车快速发展的因素之一,由于电动车的续航能力主要依靠其自身携带的蓄电池,由于蓄电池的容量有限,因此,为了提高电动车的续航能力,采用两块蓄电池组的双电池组电动车应运而生;传统双电池组电动车的控制方式主要有两种:一、通过开关控制接触器来对双电池组进行控制,即使用者根据自身经验,进而开启/关闭相关电池组;二、在电动车锁上设置三档开关,OFF/A/B,在使用过程中通过车钥匙实现双电池组的开启/关闭;通过实践环节发现,上述两种传统的技术存在如下的缺陷:由于上述两种控制方式都是人为控制,通过机械触点实现切换。由于人为控制的不确定性,可能看到电池电量稍有不足就切换到另一组电池,造成电池容量浪费;或电池完全放电导致系统停止运行。机械触点的接触可能会由于触点长期开关导致接触电阻增大,从而损坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供了一种电动车用的双电池组切换电路。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
电动车用的双电池组切换电路,包括第一电池组和第二电池组、以及与所述第一电池组和第二电池组电连接的电源输出端子;所述第一电池组通过ADC采样电路与单片机的模拟输入端子电连接,所述第一电池组通过5V稳压电路与单片机的电源端子电连接,所述第二电池组通过电压检测电路与单片机的信号输入端子电连接,在所述第一电池组和电源输出端子之间设置有第四MOS管,在所述第二电池组和电源输出端子之间设置有第六MOS管,所述单片机的信号输出端子通过驱动电路与第四MOS管电连接,所述单片机的信号输出端子通过隔离驱动电路与第六MOS管电连接。
进一步:所述第一电池组的正极通过第一二极管与所述电源输出端子的正极电连接,所述第二电池组的正极通过第二二极管与所述电源输出端子的正极电连接;所述第一电池组的负极与第四MOS管的源极电连接,所述第四MOS管的漏极与电源输出端子的负极电连接,所述第四MOS管的栅极通过第十八电阻与所述驱动电路电连接;所述第二电池组的负极与第六MOS管的源极电连接,所述第六MOS管的漏极与电源输出端子的负极电连接,所述第四MOS管的栅极通过第十九电阻与所述隔离驱动电路电连接。
所述驱动电路包括第三三极管和第五三极管;其中:所述第三三极管为PNP型三极管,所述第五三极管为NPN型三极管,所述第三三极管的发射极与第一电池组的正极电连接,所述第三三极管的集电极依次通过第六电阻、第七电阻与第五三极管的发射极电连接,所述第五三极管的集电极依次通过第一电阻、第二电阻与第一电池组的正极电连接,所述第三三极管的基极通过所述第二电阻与第一电池组的正极电连接,在所述第五三极管的基极和发射极之间设置有第五电阻,所述第五三极管的基极通过第四电阻与单片机的模拟输入端子电连接;所述驱动电路还包括与第七电阻并联的第一电容、第一稳压二极管;所述第一稳压二极管的阳极通过第十八电阻与第四MOS管的栅极电连接;所述第五三极管的发射极与第一电池组的负极电连接。
所述隔离驱动电路包括第一三极管、第二三极管、以及光耦隔离芯片;所述第一电池组的正极依次通过第二十电阻、第一发光二极管与第四光耦隔离芯片发光输入端的阳极端子电连接,所述第四光耦隔离芯片发光输入端与第二三极管的集电极电连接,所述第二三极管的发射极与基极之间通过第十六电阻连接,所述第二三极管的基极通过第十五电阻与单片机的信号输出端子电连接;所述第一三极管的基极与发射极之间通过第十二电阻电连接,所述第一三极管的基极通过第十二电阻与第二电池组的正极电连接,所述第一三极管的基极与第四光耦隔离芯片输出端的集电极电连接,所述第一三极管的发射极依次通过第二十一电阻、第二发光二极管与第四光耦隔离芯片输出端的发射极电连接;所述第一三极管的发射极依次通过第十四电阻、第十七电阻与第四光耦隔离芯片输出端的发射极电连接;所述隔离驱动电路还包括与所述第十七电阻并联的第二稳压二极管、第七电容;所述第二三极管的发射极与第一电池组的负极电连接,所述第四光耦隔离芯片输出端的发射极与第二电池组的负极电连接。
所述电压检测电路包括第五光耦隔离芯片,所述第五光耦隔离芯片输入端子的阳极通过第二十二电阻与第二电池组的正极电连接,所述第五光耦隔离芯片输入端子的阴极与第二电池组的负极电连接,所述第五光耦隔离芯片输出端子的集电极通过第三电阻与5V电源连接,所述第五光耦隔离芯片输出端子的集电极与单片机的信号输入端子电连接,所述第五光耦隔离芯片输出端子的发射极与第一电池组的负极电连接。
所述第一电池组的正极依次通过第八电阻、第九电阻与第一电池组的负极电连接,在所述第九电阻上并联有第二电容。
本发明具有的优点和积极效果是:通过采用上述技术方案,本发明实现了双电池组之间的自动切换功能,即当第一电池组电量耗尽时,本发明中的切换电路可以自动切换至第二电池组工作状态;这样,一方面提高了切换电路的自动化水平;另外一方面,与人为手动切换相比较,具有较好的切换点位,即当第一电池组的电量下降到一个特定水平点时实现自动切换,从而防止人为切换较早或者较晚的缺陷发生。
附图说明
图1是本发明优选实施例的电路框图;
图2是本发明优选实施例的局部电路图,主要用于显示双电池组的信号输出关系;
图3是本发明优选实施例的局部电路图,主要用于显示驱动电路;
图4是本发明优选实施例的局部电路图,主要用于显示隔离驱动电路;
图5是本发明优选实施例的局部电路图,主要用于显示电压检测电路;
图6是本发明优选实施例的局部电路图,主要用于显示5V稳压电路;
图7是本发明优选实施例的局部电路图,主要用于显示采样电路;
图8是本发明优选实施例的局部电路图,主要用于显示单片机接口关系。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下:
请参阅图1、电动车用的双电池组切换电路,包括第一电池组和第二电池组、以及与所述第一电池组和第二电池组电连接的电源输出端子;所述第一电池组通过ADC采样电路与单片机的模拟输入端子电连接,所述第一电池组通过5V稳压电路与单片机的电源端子电连接,所述第二电池组通过电压检测电路与单片机的信号输入端子电连接,在所述第一电池组和电源输出端子之间设置有第四MOS管,在所述第二电池组和电源输出端子之间设置有第六MOS管,所述单片机的信号输出端子通过驱动电路与第四MOS管电连接,所述单片机的信号输出端子通过隔离驱动电路与第六MOS管电连接。
请参阅图2至图8,从图2至图8是上述具体实施例中各个电路方框的优选电路图;具体为:
请参阅图2,所述第一电池组的正极B1+通过第一二极管D1与所述电源输出端子的正极电连接,所述第二电池组的正极B2+通过第二二极管D2与所述电源输出端子的正极电连接;由于本具体实施例在第一电池组的正极B1+和第二电池组的正极B2+之间设置有两个二极管(第一二极管D1和第二二极管D2),因此可以有效防止两个电池组之间进行相互充电;所述第一电池组的负极B1-与第四MOS管Q4的源极电连接,所述第四MOS管Q4的漏极与电源输出端子的负极电连接,所述第四MOS管Q4的栅极通过第十八电阻R18与所述驱动电路电连接;所述第二电池组的负极B2-与第六MOS管Q6的源极电连接,所述第六MOS管Q6的漏极与电源输出端子的负极电连接,所述第四MOS管Q6的栅极通过第十九电阻R19与所述隔离驱动电路电连接。
请参阅图3,所述驱动电路包括第三三极管Q3和第五三极管Q5;其中:所述第三三极管Q3为PNP型三极管,所述第五三极管Q5为NPN型三极管,所述第三三极管Q3的发射极与第一电池组的正极B1+电连接,所述第三三极管Q3的集电极依次通过第六电阻R6、第七电阻R7与第五三极管Q5的发射极电连接,所述第五三极管Q5的集电极依次通过第一电阻R1、第二电阻R2与第一电池组的正极B1+电连接,所述第三三极管Q3的基极通过所述第二电阻R2与第一电池组的正极B1+电连接,在所述第五三极管Q5的基极和发射极之间设置有第五电阻R5,所述第五三极管Q5的基极通过第四电阻R4与单片机的信号输出端子电连接;所述驱动电路还包括与第七电阻R7并联的第一电容C1、第一稳压二极管DW1;所述第一稳压二极管DW1的阳极通过第十八电阻R18与第四MOS管的栅极电连接;所述第五三极管Q5的发射极与第一电池组的负极电连接。
请参阅图4,所述隔离驱动电路包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、以及光耦隔离芯片U4;所述第一电池组的正极B1+依次通过第二十电阻让R20、第一发光二极管L1与第四光耦隔离芯片U4发光输入端的阳极端子电连接,所述第四光耦隔离芯片U4发光输入端与第二三极管Q2的集电极电连接,所述第二三极管Q2的发射极与基极之间通过第十六电阻连接,所述第二三极管Q2的基极通过第十五电阻R15与单片机的信号输出端子电连接;所述第一三极管Q1的基极与发射极之间通过第十二电阻R12电连接,所述第一三极管Q1的基极通过第十二电阻R12与第二电池组的正极B2+电连接,所述第一三极管Q1的基极与第四光耦隔离芯片U4输出端的集电极电连接,所述第一三极管Q1的发射极依次通过第二十一电阻R21、第二发光二极管L2与第四光耦隔离芯片U4输出端的发射极电连接;所述第一三极管Q1的发射极依次通过第十四电阻R14、第十七电阻R17与第四光耦隔离芯片U4输出端的发射极电连接;所述隔离驱动电路还包括与所述第十七电阻R17并联的第二稳压二极管DW2、第七电容C7;所述第二三极管Q2的发射极与第一电池组的负极B1-电连接,所述第四光耦隔离芯片U4输出端的发射极与第二电池组的负极B2-电连接。
请参阅图5,所述电压检测电路包括第五光耦隔离芯片U5,所述第五光耦隔离芯片U5输入端子的阳极通过第二十二电阻R22与第二电池组的正极B2+电连接,所述第五光耦隔离芯片U5输入端子的阴极与第二电池组的负极B2-电连接,所述第五光耦隔离芯片U5输出端子的集电极通过第三电阻R3与5V电源连接,所述第五光耦隔离芯片U5输出端子的集电极与单片机的信号输入端子电连接,所述第五光耦隔离芯片U5输出端子的发射极与第一电池组的负极B1-电连接。
请参阅图6,上述5V稳压电路包括稳压芯片U1,第一电池组的正极通过第二十四电阻R24与稳压芯片U1输入端子电连接,第一电池组的正极依次通过第二十四电阻R24、第三电容C3与稳压芯片U1参考端子电连接,上述稳压芯片U1输出端子通过第四电容C4与稳压芯片U1参考端子电连接,在第四电容C4两端并联有第五电容C5,上述稳压芯片U1输出端子与单片机的电源端子VDD电连接.。
请参阅图7,所述第一电池组的正极B1+依次通过第八电阻R8、第九电阻R9与第一电池组的负极B1-电连接,在第九电阻R9上并联有第二电容C2;
请参阅图8,本具体实施例中的单片机内部设置有EEPROM存储器,在使用过程中,可通过设定器任意设置转换点电压,单片机第一端子为接地端子VSS;单片机第三端子为信号输出端子;单片机第四端子为信号输出端子;单片机第六端子为模拟信号输入端子;单片机第七端子为信号输入端子;单片机第八端子为电源端子VDD,电源端子VDD与5V直流电源电连接。
本发明的工作原理为:第一步:判断第一电池组和第二电池组是否存在,具体过程为:当第一电池组不存在时,由于第一电池组没有电源输出,因此,第四光耦隔离芯片U4无法关闭第一三极管Q1,此时,第一三极管Q1控制第六MOS管Q6导通,使得第二电池组与电源输出端子导通,进而为电动车提高电能;当第二电池组不存在时,此时电压检测电路的detection点为高电平,单片机接收到上述高电平信号后,单片机通过第四MOS管Q4保持第一电池组与电源输出端子导通,进而为电动车提高电能;
第二步:当第一电池组和第二电池组都存在时,此时第一电池组位主电池组,第二电池组为备用电池组;单片机使用第一电池组的电源,通过第二十四电阻R24和稳压芯片U1提供给单片机。单片机上电后,首先信号输出端子PP1和信号输出端子端子PP2都输出高电平,最终使第四MOS管Q4导通,第六MOS管Q6截至止,输出选择第一电池组,同时第一发光二极管L1(即指示灯)会点亮。此时,单片机采集第八电阻R8和第九电阻R9分压后的电压,进而判断第一电池组是否到接近容量耗尽的电压;如果第一电池组未接近容量耗尽的电压,则保持第四MOS管Q4导通,第六MOS管Q6截至;否则,第四MOS管Q4截止,第六MOS管Q6导通。
以上对本发明的实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。