CN204615384U - 一种串联电池组防接错输出电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种串联电池组防接错输出电路，包括：电池采样电路、采样控制电路和输出补偿电路；电池采样电路用于采集一电池组中的每节电池正极的电压并输出至采样控制电路，其中，电池组中的电池之间为串联连接，采样控制电路比较相邻两节电池正极的电压，当后一节电池正极的电压大于前一节电池正极的电压，则输出电压至电池采样电路，使其输出电压至输出补偿电路，输出补偿电路通过将从电池采样电路中接收的电压与一附加电压相加进行输出。本实用新型的优点在于：从电路设计的角度出发，解决电池组单节电池电压采样线接错，反接而造成的烧坏电路板，电池组漏电等问题，同时增加了补偿电路，使电池电压采样输出与实际值一致。

Description

一种串联电池组防接错输出电路

技术领域

本实用新型涉及一种应用于串联电池组的防接错输出电路

背景技术

现在在电池组生产使用方面，由于电池组多串的问题，随着电池组串数的增加，电池组电压采集线随之增加，这样造成的接错线的几率增加，对于这样的问题，往往导致电路板烧坏，电池组漏电等情况的发生，处理这个问题，有多种方法：

1.用不同颜色的线材区别每节电池的采样线

2.在电路板或者外壳上标明采集线所要对应的电池节数

3.根据每节电池的位置，规定相对应的电压采样线的长度，防止接错

4.从结构入手，防止电池组接错，电池组插反，如电池组电压采集线的排针，排母结构防反接

5.每节采样线串联防反接二极管

上面的几个方法，虽然避免了电池组单体电池电压采集线的接错，反接问题，但是不是停留在工艺层面，就是电池电压采样不准确，没有从设计层面上根本处理该问题，后面还是会有人员的疏忽，此类问题继续会发生。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种串联电池组防接错输出电路，从电路设计的角度出发，解决电池组单节电池电压采样线接错，反接而造成的烧坏电路板，电池组漏电等问题。

为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种串联电池组防接错输出电路，包括：电池采样电路、采样控制电路和输出补偿电路；所述电池采样电路包括与一电池组中的电池数量相同的子电池采样电路，所述输出补偿电路包括与子电池采样电路数量相同的子输出补偿电路，其中，电池组中的电池之间为串联连接，电池、子电池采样电路和子输出补偿电路为一一对应关系；

每个子电池采样电路，分别用于接收对应电池的正极所输出的电压并将其输出至采样控制电路中，并且，若某个子电池采样电路从采样控制电路中接收到高电平信号，则该子电池采样电路输出电压信号至对应的子输出补偿电路，否则，该子电池采样电路不输出电压信号至对应的子输出补偿电路；

采样控制电路，用于分别将相邻两节电池的正极对应的两个电压进行比较，若后一节电池的正极的电压大于前一节电池的正极的电压，则输出高电平信号至后一节电池所对应的子电池采样电路，否则输出低电平信号至后一节电池所对应的子电池采样电路；

每个子输出补偿电路，用于接收对应的子电池采样电路所输出的电压信号和一附加电压信号，并将对应的子电池采样电路所输出的电压信号和附加电压信号相加，使其等于对应电池的正极所输出的电压并输出至用电器。

优选地，所述子电池采样电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻和三极管，第一电阻的一端和第二电阻的一端均为第一输入端，第一输入端用于与对应电池的正极连接，第一电阻的另一端为第一输出端，第二电阻的另一端与三极管的集电极连接，第三电阻的一端和三极管的基极均为第二输入端，第三电阻的另一端和三极管的发射极均为第二输出端。

优选地，相邻的两个子电池采样电路中的三极管的发射极之间通过一第一电容进行连接。

优选地，所述采样控制电路由至少一个型号为LM324的集成电路组成，一个集成电路中包括四个第一运算放大器；

其中，在同一个第一运算放大器中，其同相端与相邻两节电池中的后一节电池所对应的子电池采样电路的第一输出端连接，其反相端与相邻两节电池中的前一节电池所对应的子电池采样电路的第一输出端连接，其输出端与相邻两节电池中的后一节电池所对应的子电池采样电路的第二输入端连接；当某个第一运算放大器的同相端与第一节电池所对应的子电池采样电路的第一输出端连接，则该第一运算放大器的反相端接地，且该第一运算放大器的输出端与第一节电池所对应的子电池采样电路的第二输入端连接。

优选地，所述集成电路的电源端与对应的供电电路的输出端连接，所述供电电路的输入端为与该集成电路对应的多个子电池采样电路所对应的电池正极，每个对应的电池正极分别与一二极管的正极连接，每个二极管的负极均为供电电路的输出端。

优选地，所述子输出补偿电路包括：第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第二运算放大器和第一二极管，第四电阻的一端和第八电阻的一端均用于与对应电池的负极连接，第四电阻的另一端分别与第五电阻的一端和第二运算放大器的反相端连接，第五电阻的另一端和第二运算放大器的输出端均与第一二极管的正极连接，第一二极管的负极为输出补偿电路的输出端并用于与用电器连接，第六电阻的一端与对应的子电池采样电路的第二输出端连接，第七电阻的一端与一对应的附加电压端连接，第六电阻的另一端、第七电阻的另一端和第八电阻的另一端均与第二运算放大器的同相端连接。

优选地，附加电压端所对应的电路为附加电压电路，所述附加电压电路包括：可调电阻、第九电阻和第二电容，第九电阻的一端用于与对应电池的正极连接，第九电阻的另一端与可调电阻的一端连接，可调电阻的另一端与对应电池的负极连接，可调电阻的可调端为附加电压端，第二电容的一端与可调电阻的可调端连接，第二电容的另一端与可调电阻的另一端连接。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：从电路设计的角度出发，解决电池组单节电池电压采样线接错或者反接而造成的烧坏电路板和电池组漏电等问题，同时增加了补偿电路，使电池电压采样输出与实际值一致，可以处理由两节以上的电池组成的电池组接错或反接问题，起到保护后续电路的作用。而且，该串联电池组防接错输出电路可以应用到不同的电池组控制方案中，可移植性强，增加了产品的合格率，减少因人为接错电池线造成损坏的可能性。

附图说明

图1为本实用新型优选实施例中的电池采样电路结构图。

图2为本实用新型优选实施例中的采样控制电路结构图。

图3为本实用新型优选实施例中的输出补偿电路结构图。

图4为本实用新型优选实施例中的附加电压电路结构图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

参考图1-4为本实用新型的一种串联电池组防接错输出电路，包括：电池采样电路、采样控制电路和输出补偿电路组成。电池采样电路包括与一电池组中的电池数量相同的子电池采样电路，输出补偿电路包括与子电池采样电路数量相同的子输出补偿电路，其中，电池组中的电池之间为串联连接，电池、子电池采样电路和子输出补偿电路为一一对应关系。

图1为由四个子电池采样电路组成的电池采样电路，每个子电池采样电路的电路结构相同，下面描述第一个子电池采样电路的电路结构：包括电阻R1、电阻R2、电阻R3和三极管Q1，三极管Q1为NPN三极管，电阻R1的一端和电阻R2的一端均为第一输入端B1，第一输入端B1为对应的电池正极(即第一节电池正极)，电阻R1的另一端为第一输出端B1_V，电阻R2的另一端与三极管Q1的集电极连接，电阻R3的一端和三极管Q1的基极均为第二输入端B1_V_C，电阻R3的另一端和三极管Q1的发射极均为第二输出端BATV_1。对于其它的子电池采样电路，其电路结构与第一个子电池采样电路的电路结构相同，具体的电子元件标记参考图1，在此不一一赘述。需要说明的是，B2、B3和B4分别与第二节电池正极、第三节电池正极和第四节电池正极连接。优选的，相邻两个子电池采样电路中的三极管的发射极之间通过一电容进行连接，例如，第一个子电池采样电路中的三极管Q1和第二个子电池采样电路中的三极管Q2之间连接有电容C1。

采样控制电路由至少一个型号为LM324的集成电路组成，该集成电路中包括四个第一运算放大器，一个集成电路最多可以与四个子电池采样电路连接。图2为一个集成电路U5和提供给该集成电路U5的供电电路的结构图，集成电路U5包括14个引脚，其中，1脚、7脚、8脚和14脚分别连接第一个子电池采样电路的第二输入端B1_V_C、第二个子电池采样电路的第二输入端B2_V_C、第三个子电池采样电路的第二输入端B3_V_C和第四个子电池采样电路的第二输入端B4_V_C；2脚接地，3脚和6脚均连接第一个子电池采样电路的第一输出端B1_V，5脚和9脚均连接第二个子电池采样电路的第一输出端B2_V,10脚和13脚均连接第三个子电池采样电路的第一输出端B3_V,12脚连接第四个子电池采样电路的第一输出端B4_V；4脚与对应的供电电路的输出端VCC1连接，11脚通过一电阻R13接地。对应的供电电路的输入端为与该集成电路对应的多个子电池采样电路所对应的电池正极，即第一节电池、第二节电池、第三节电池和第四节电池的正极，每个电池正极分别与一二极管的正极连接，每个二极管的负极均为供电电路的输出端VCC1，该供电电路的作用是取最高电压对集成电路供电。

需要说明的是，上述的集成电路U5最多可比较四组电压，当然也可以只接两个子电池采样电路进行电压比较，如果需要比较更多组的电压，则相应地增加LM324集成电路即可，其连接关系与集成电路U5的连接关系类似，不再一一赘述。

图3为由四个子输出补偿电路组成的输出补偿电路，每个子输出补偿电路的电路结构相同，下面描述第一个子输出补偿电路的电路结构：包括电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、运算放大器U1和二极管D1，电阻R21的一端和电阻R25的一端均与对应的电池负极(即第一节电池负极)连接，第一节电池负极相当于接地，电阻R21的另一端分别与电阻R22的一端和运算放大器U1的反相端连接，电阻R22的另一端和运算放大器U1的输出端均与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极为输出补偿电路的输出端BATV1并用于与用电器连接，二极管D1的作用是防止产生反向电流，而影响电压采样精度或者是损坏电子元件。电阻R23的一端与对应的子电池采样电路的第二输出端(即第一个子电池采样电路的第二输出端BATV_1)连接，电阻R24的一端与一对应的附加电压端ADDV_1连接，电阻R23的另一端、电阻R24的另一端和电阻R25的另一端均与运算放大器U1的同相端连接。对于其它的子输出补偿电路，其电路结构与第一个子输出补偿电路的电路结构相同，具体的电子元件标记参考图3，在此不一一赘述。优选的，运算放大器U1的电源端由对应的集成电路U5的供电电路的输出端VCC1输入至一升压电路，然后由升压电路的输出端VCC11提供电压，其中，升压电路为常规的升压电路，没有在附图中公开。

图4为四个附加电压电路，分别为对应的子输出补偿电路提供附加电压，下面描述第一个附加电压电路的结构：包括电阻R26、可调电阻R27和电容C4，电阻R26的一端与对应的电池正极(即第一节电池正极B1)连接，电阻R26的另一端与可调电阻R27的一端连接，可调电阻R27的另一端与对应的电池负极(即第一节电池负极)连接，可调电阻R27的可调端为附加电压端ADDV_1，电容C4的一端与可调电阻R27的可调端连接，电容C4的另一端与可调电阻R27的另一端连接。对于其它的附加电压电路，其电路结构与第一个附加电压电路的电路结构相同，具体的电子元件标记参考图4，在此不一一赘述。需要说明的是，B1既为第一节电池正极，也为第二节电池负极，例如，图4中的第二个附加电压电路中的B1端是指第二节电池负极，再如，图3中的第二个子输出补偿电路中的B1端亦指第二节电池负极，以此类推，B2、B3和B4也按照上述描述理解。

下面描述串联电池组防接错输出电路的工作原理：以检测第二节电池与第一节电池之间是否有接错为例，集成电路U5的5脚接收第二个子电池采样电路的第一输出端B2_V输出的电压,6脚接收第一个子电池采样电路的第一输出端B1_V输出的电压，5脚和6脚进行比较，若5脚电压大于6脚电压，则说明第一节电池和第二节电池的采样线没有接错，此时7脚输出高电平至第二个子电池采样电路的第二输入端B2_V_C，从而使三极管Q2导通，第二输出端BATV_2输出电压至第二个子输出补偿电路。如果5脚电压小于6脚电压，则说明第一节电池和第二节电池发生了采样线接错或者电池组采样线接反情况，7脚输出低电平，三极管Q2不导通，不输出电压，这样就可保证了对应的子电压补偿电路以及与子电压补偿电路连接的其他电路不损坏。另外，集成电路U5的供电端所连接的供电电路是实际上是取对应的多节电池中的最高电压进行供电，如果多节电池的采样线均出现反接情况，那么集成电路U5的4脚和11脚无电势差，集成电路U5也不会产生供电电压，则1脚、7脚、8脚和14脚均没有电压输出，同样是保证了对应的多个子电压补偿电路以及与子电压补偿电路连接的其他电路不损坏。

在第一节电池和第二节电池无接错的基础上，第二个子输出补偿电路接收到BATV_2所输出的电压，经过电阻R33到运算放大器U2的同相端，第二个附加电压电路的附加电压端ADDV_2输出电压经过电阻R34到运算放大器U2的同相端，附加电压电路的输出电压可通过调节其中的可调电阻进行改变，该第二个子输出补偿电路的输出端BATV2＝BATV_2+ADDV_2，因此，通过调节ADDV_2的电压值可以使BATV2＝B2，即第二个子输出补偿电路的输出端输出的电压等于第二节电池正极的电压。如果出现接错的情况，则子输出补偿电路的电压输出肯定低于对应的电池的正常电压值。

本实用新型的优点在于：从电路设计的角度出发，解决电池组单节电池电压采样线接错或者反接而造成的烧坏电路板和电池组漏电等问题，同时增加了补偿电路，使电池电压采样输出与实际值一致，可以处理由两节以上的电池组成的电池组接错或反接问题，起到保护后续电路的作用。而且，该串联电池组防接错输出电路可以应用到不同的电池组控制方案中，可移植性强，增加了产品的合格率，减少因人为接错电池线造成损坏的可能性。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种串联电池组防接错输出电路，其特征在于，包括：电池采样电路、采样控制电路和输出补偿电路；所述电池采样电路包括与一电池组中的电池数量相同的子电池采样电路，所述输出补偿电路包括与子电池采样电路数量相同的子输出补偿电路，其中，电池组中的电池之间为串联连接，电池、子电池采样电路和子输出补偿电路为一一对应关系；

每个子电池采样电路，分别用于接收对应电池的正极所输出的电压并将其输出至采样控制电路中，并且，若某个子电池采样电路从采样控制电路中接收到高电平信号，则该子电池采样电路输出电压信号至对应的子输出补偿电路，否则，该子电池采样电路不输出电压信号至对应的子输出补偿电路；

采样控制电路，用于分别将相邻两节电池的正极对应的两个电压进行比较，若后一节电池的正极的电压大于前一节电池的正极的电压，则输出高电平信号至后一节电池所对应的子电池采样电路，否则输出低电平信号至后一节电池所对应的子电池采样电路；

每个子输出补偿电路，用于接收对应的子电池采样电路所输出的电压信号和一附加电压信号，并将对应的子电池采样电路所输出的电压信号和附加电压信号相加，使其等于对应电池的正极所输出的电压并输出至用电器。

2.根据权利要求1所述的串联电池组防接错输出电路，其特征在于，所述子电池采样电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻和三极管，第一电阻的一端和第二电阻的一端均为第一输入端，第一输入端用于与对应电池的正极连接，第一电阻的另一端为第一输出端，第二电阻的另一端与三极管的集电极连接，第三电阻的一端和三极管的基极均为第二输入端，第三电阻的另一端和三极管的发射极均为第二输出端。

3.根据权利要求2所述的串联电池组防接错输出电路，其特征在于，相邻的两个子电池采样电路中的三极管的发射极之间通过一第一电容进行连接。

4.根据权利要求2所述的串联电池组防接错输出电路，其特征在于，所述采样控制电路由至少一个型号为LM324的集成电路组成，一个集成电路中包括四个第一运算放大器；

其中，在同一个第一运算放大器中，其同相端与相邻两节电池中的后一节电池所对应的子电池采样电路的第一输出端连接，其反相端与相邻两节电池中的前一节电池所对应的子电池采样电路的第一输出端连接，其输出端与相邻两节电池中的后一节电池所对应的子电池采样电路的第二输入端连接；当某个第一运算放大器的同相端与第一节电池所对应的子电池采样电路的第一输出端连接，则该第一运算放大器的反相端接地，且该第一运算放大器的输出端与第一节电池所对应的子电池采样电路的第二输入端连接。

5.根据权利要求4所述的串联电池组防接错输出电路，其特征在于，所述集成电路的电源端与对应的供电电路的输出端连接，所述供电电路的输入端为与该集成电路对应的多个子电池采样电路所对应的电池正极，每个对应的电池正极分别与一二极管的正极连接，每个二极管的负极均为供电电路的输出端。

6.根据权利要求2所述的串联电池组防接错输出电路，其特征在于，所述子输出补偿电路包括：第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第二运算放大器和第一二极管，第四电阻的一端和第八电阻的一端均用于与对应电池的负极连接，第四电阻的另一端分别与第五电阻的一端和第二运算放大器的反相端连接，第五电阻的另一端和第二运算放大器的输出端均与第一二极管的正极连接，第一二极管的负极为输出补偿电路的输出端并用于与用电器连接，第六电阻的一端与对应的子电池采样电路的第二输出端连接，第七电阻的一端与一对应的附加电压端连接，第六电阻的另一端、第七电阻的另一端和第八电阻的另一端均与第二运算放大器的同相端连接。

7.根据权利要求6所述的串联电池组防接错输出电路，其特征在于，附加电压端所对应的电路为附加电压电路，所述附加电压电路包括：可调电阻、第九电阻和第二电容，第九电阻的一端用于与对应电池的正极连接，第九电阻的另一端与可调电阻的一端连接，可调电阻的另一端与对应电池的负极连接，可调电阻的可调端为附加电压端，第二电容的一端与可调电阻的可调端连接，第二电容的另一端与可调电阻的另一端连接。