CN210957897U - 一种电池并联开关控制电路装置 - Google Patents

Abstract

一种电池并联开关控制电路装置，其可实现两个并联电池的充电或放电控制，确保为电动设备持续供电，其包括电池转接板、设置于电池转接板上的开关控制模块，开关控制模块的输入端与电池的输出端连接，开关控制模块的输出端与负载连接，电池的输入端连接充电器，电池包括两组并联的电池：电池一、电池二，电池一、电池二与充电器、控制器之间分别串联有二极管，电池一、电池二与负载之间还分别串联开关S1、开关S2，开关控制模块包括二极管、开关S1、开关S2，开关控制模块还包括开关控制电路，开关控制电路包括比较器U1B，开关控制电路用于实现开关S1、开关S2的切换控制。

Description

一种电池并联开关控制电路装置

技术领域

本实用新型涉及电池控制技术领域，具体为一种电池并联开关控制电路装置。

背景技术

电动车或电动工具等设备主要以电池作为供给电源，一般的电动设备都有自己专有的电池组作为电源来供电，当此电池能量耗尽时需要重新给电池充电或者更换同样规格的电池组，而为了长时间使用电动工具或者延长电动车行驶里程，可以使用其他备用电池组给设备供电，使用备用电池组时需要将原先电池组拆除或断开，不能直接将两个电池组并联使用，否则多组电池组之间由于电压不同，高电压的电池组会给低电压的电池组充电，由于电池本身的内阻又很小，会导致充电电流很大，从而缩短电池寿命或者损坏电池。另外如果备用电池组的大小和安装方式与原电池组不一致，会导致无法安装在原电池组的安装位上使用。

现有技术中提供了一种电池并联控制器，可以解决并联电池之间相互充电的问题，即在每个电池的输出端增加一个二极管，二极管的作用是防止电池之间相互充电，由于二极管具有反向截止功能，使电池只能向外输出电能给控制器，不用考虑电池间相互充电的问题，然而使用上述电池并联方法无法控制哪个电池优先工作，如果两个电池电压不同，则高电压电池通过二极管输出电能给负载，另一个电池由于二极管承受反压而不接通，当此电池电压下降到和另一个电池电压接近时，两个电池一起工作，而对于有些应用场合，需要优先使用外接电池，待外接电池耗尽后才使用内置备用电池。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种电池并联开关控制电路装置，其既能实现两个电池的并联又能实现两个电池的切换供电，从而确保为电动设备持续供电。

一种电池并联开关控制电路装置，其包括电池转接板、设置于所述电池转接板上的开关控制模块，所述开关控制模块的输入端与电池的输出端连接，所述开关控制模块的输出端与负载连接，所述电池的输入端连接充电器，所述电池包括两组并联的电池：电池一、电池二，所述电池一、电池二与所述充电器、控制器之间分别串联有二极管，其特征在于，所述电池一、电池二与所述负载之间还分别串联开关S1、开关S2，所述开关控制模块包括所述二极管、开关S1、开关S2，所述开关控制模块还包括开关控制电路，所述开关控制电路包括比较器U1B，所述开关控制电路用于实现所述开关S1、开关S2的切换控制。

其进一步特征在于，所述开关控制电路包括开关S1控制电路、开关S2控制电路，所述开关S1控制电路包括非门U2A，所述开关S2控制电路包括所述比较器U1B，所述比较器U1B为滞环比较器；

所述开关S1、开关S2为继电器、MOS管或晶闸管等电子元件；

所述二极管包括复合二极管D1、D2，所述开关S1、开关S2均为MOS管，所述开关S1的源极分别连接电池一Bat1的正极、电阻R1一端、稳压二极管TD1阴极，所述开关S1的漏极连接所述复合二极管D1的1端口，所述复合二极管D1的2端口连接所述控制器的输入端，所述开关S1栅极分别连接所述稳压二极管TD1阳极、电阻R1另一端、电阻R2一端，所述电阻R2另一端连接三极管Q2集电极，所述三极管Q2发射极接地，所述三极管Q2基极分别连接三极管Q1集电极、电阻R3、R4一端，所述电阻R3另一端连接所述电池一Bat1的正极，所述电阻R4另一端接地，所述三极管Q1发射极接地，所述三极管Q1基极连接非门U2A输出端2端口，所述非门U2A输入端1端口连接电阻R5一端，所述电阻R5另一端分别连接电阻R6一端、三极管Q4、Q3集电极、电阻R7、R8一端，所述电阻R8另一端接地，所述电阻R6集电极分别连接电阻R9一端、稳压二极管TD2阳极、开关S2栅极，所述开关S2源极分别连接所述电阻R9另一端、稳压二极管TD2阴极、电池二Bat2正极，所述开关S2漏极连接所述复合二极管D2的1端口，所述复合二极管D2的2端口连接所述控制器的输入端，所述三极管Q3、Q4发射极接地，所述三极管Q3基极连接所述比较器U1B的输出端7端口，所述比较器U1B同向输入端5端口连接基准电压源Vref，所述比较器U1B反向输入端6端口分别连接电阻R10、R11一端，所述电阻R10另一端连接所述电池二Bat2正极，所述电阻R11另一端接地；

所述电池一、电池二分别通过二极管D3、二极管D4与所述充电器连接；

所述开关控制模块布置于电池转接板上，所述电池转接板上设置有分别与所述电池一、电池二、控制器连接的转接口一、转接口二、转接口三。

采用本实用新型上述结构可以达到如下有益效果：默认使用电池二供电，并通过比较器U1B设置基准电压Vref，将电池二的输出电压与此基准电压Vref进行比较，若电池二输出电压低于基准电压Vref减去滞环宽度时，表明电池二未接入或电池二电压过低，此时通过开关控制电路断开开关S2，并通过开关控制电路将相应的开关信号引入开关S1，电池一为备用电池，此时使用电池一作为供电电源进行供电，同时通过充电器给电池二供电，直至电池二的电压超过基准电压Vref加电压滞环宽度，通过开关控制电路控制开关S1断开，即将电池一断开，同时通过开关控制电路控制开关S2闭合，实现电池二的导通供电，此时可通过充电器为电池一充电，通过开关控制电路实现了两个电池并联，并实现了两个并联电池的切换供电，使用者可根据实际需要通过开关控制电路选择相应的电池进行供电，确保了为负载持续供电；其无需设置用于控制开关S1、S2的控制芯片，也无需设置额外的线路与外部控制器连接，因此大大简化了电路结构，降低了投入成本。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构框图；

图2为本实用新型电路原理图。

具体实施方式

见图1、图2，一种电池并联开关控制电路装置，其包括电池转接板1、设置于电池转接板1上的开关控制模块2，开关控制模块2输入端与电池3输出端连接，开关控制模块2输出端与负载4连接，电池3输入端连接充电器5，电池3包括两组并联的电池：电池一31、电池二32，电池一31、电池二32与充电器5、控制器6之间分别串联有二极管，二极管为复合二极管，包括复合二极管D1、D2，电池一31、电池二32与负载之间还分别串联开关S1、开关S2，开关S1、开关S2为继电器、MOS管或晶闸管，本实施例中开关S1、开关S2均为MOS管，开关控制模块2包括开关控制电路7，开关控制电路7用于控制开关S1、S2的导通或断开，开关控制电路7包括开关S1控制电路、开关S2控制电路，开关S2控制电路7包括比较器U1B，开关S1控制电路包括非门U2A，具体电路连接关系如下：

开关S1的源极分别连接电池一Bat1正极、电阻R1一端、稳压二极管TD1阴极，开关S1漏极连接复合二极管D1的1端口，复合二极管D1的2端口连接控制器的输入端，开关S1栅极分别连接稳压二极管TD1阳极、电阻R1另一端、电阻R2一端，电阻R2另一端连接三极管Q2集电极，三极管Q2发射极接地，三极管Q2基极分别连接三极管Q1集电极、电阻R3、R4一端，电阻R3另一端连接电池一Bat1的正极，电阻R4的另一端接地，三极管Q1发射极接地，三极管Q1基极连接非门U2A输出端2端口，非门U2A输入端1端口连接电阻R5一端，电阻R5另一端分别连接电阻R6一端、三极管Q4、Q3集电极、电阻R7、R8一端，电阻R8另一端接地，电阻R6集电极分别连接电阻R9一端、稳压二极管TD2阳极、开关S2栅极，开关S2源极分别连接电阻R9另一端、稳压二极管TD2阴极、电池二Bat2正极，开关S2漏极连接复合二极管D2的1端口，复合二极管D2的2端口连接控制器的输入端，三极管Q3、Q4发射极接地，三极管Q3基极连接比较器U1B的输出端7端口，比较器U1B同向输入端5端口连接基准电压源Vref，比较器U1B反向输入端6端口分别连接电阻R10、R11一端，电阻R10另一端连接电池二Bat2正极，电阻R11另一端接地；

电池转接板1上设置有分别与电池一31、电池二32、控制器6连接的转接口一11、转接口二12、转接口三13，电池一31、电池二32、电池转接板1通过外壳封装，本实施例中滞环比较器U1B运用现有通用的运算放大器来实现。

将本实用新型应用于电动车或电动工具等以电池作为电源供给的设备，电池一31、电池二32通过电池转接板1输出电能到控制器6，控制器6控制负载4（本实施例中为电机）输出，将电池化学能转换为机械能，电机通过一定的安装方式固定在机械本体（本实施例中的机械本体为电动车）上；在使用本装置为电动车供电时：默认优先使用电池二32供电，此时电池一31处于断开状态，通过比较器U1B设置一个基准电压源Vref，电池二32通过转接口二接入电池转接板1后，通过电阻R10、R11分压，当电池二32的电压高于基准电压源Vref加比较器U1B的置环宽度时，比较器U1B输出低电平，使三极管Q4导通，三极管Q4导通后使开关S2导通，电池二32通过开关S2经过二极管D2输出，给控制器6供电，此时开关S1控制电路的非门U2A的输入端1端口Key1的输入电平为低电平，经过非门U2A后变成高电平使三极管Q1导通，三极管Q2不导通，从而使开关S1断开，电池一31不供电。当电池二32使用一段时间后电压变低，低于设定的基准电压源Vref后，比较器U1B输出高电平，使三极管Q3导通，导致三极管Q4关断，从而将开关S2关断，电池二不输出电压，此时非门U2A的输入端1端口Key1电平为高电平，经过非门U2A后变为低电平，三极管Q1不导通，则三极管Q2开始导通，使开关S1闭合，二极管D1导通，电池一31给负载供电；同时通过充电器给电池二32充电，直至电池二32的电压高于基准电压源Vref加置环宽度，设置设置滞环宽度的目的是防止电池电压波动时开关频繁切换。

本装置中开关S1、开关S2的通断通过电池转接板1上的开关控制电路7来控制，是一种不需要外部控制信号的电池切换方式，增加了电池转接板1的通用性和可靠性，其可实现两组电池互补、均衡放大，在倍增电池容量的同时可避免电池之间因不平衡带来的内部损耗和互充安全问题，主要原因在于，电池一31、电池二32与充电器5、控制器6之间分别串联有二极管，二极管的作用在于防止电池之间的相互充电，由于二极管具有反向截止功能，使电池只能向外输出电能给控制器，不用考虑电池间相互充电的问题，当电池一、电池二的额定电压值一致时，可以只用一个充电器给各个电池充电。

Claims (5)

1.一种电池并联开关控制电路装置，其包括电池转接板、设置于所述电池转接板上的开关控制模块，所述开关控制模块的输入端与电池的输出端连接，所述开关控制模块的输出端与负载连接，所述电池的输入端连接充电器，所述电池包括两组并联的电池：电池一、电池二，所述电池一、电池二与所述充电器、控制器之间分别串联有二极管，其特征在于，所述电池一、电池二与所述负载之间还分别串联开关S1、开关S2，所述开关控制模块包括开关控制电路、所述二极管、开关S1、开关S2，所述开关控制电路用于实现所述开关S1、开关S2的切换控制，所述开关控制电路包括比较器U1B。

2.根据权利要求1所述的一种电池并联开关控制电路装置，其特征在于，所述开关控制电路包括开关S1控制电路、开关S2控制电路。

3.根据权利要求2所述的一种电池并联开关控制电路装置，其特征在于，所述开关S1、开关S2为继电器、MOS管或晶闸管。

4.根据权利要求3所述的一种电池并联开关控制电路装置，其特征在于，所述二极管包括复合二极管D1、D2，所述开关S1、开关S2均为MOS管，所述开关S1的源极分别连接电池一Bat1的正极、电阻R1一端、稳压二极管TD1阴极，所述开关S1的漏极连接所述复合二极管D1的1端口，所述复合二极管D1的2端口连接所述控制器的输入端，所述开关S1栅极分别连接所述稳压二极管TD1阳极、电阻R1另一端、电阻R2一端，所述电阻R2另一端连接三极管Q2集电极，所述三极管Q2发射极接地，所述三极管Q2基极分别连接三极管Q1集电极、电阻R3、R4一端，所述电阻R3另一端连接所述电池一Bat1的正极，所述电阻R4另一端接地，所述三极管Q1发射极接地，所述三极管Q1基极连接非门U2A输出端2端口，所述非门U2A输入端1端口连接电阻R5一端，所述电阻R5另一端分别连接电阻R6一端、三极管Q4、Q3集电极、电阻R7、R8一端，所述电阻R8另一端接地，所述电阻R6集电极分别连接电阻R9一端、稳压二极管TD2阳极、开关S2栅极，所述开关S2源极分别连接所述电阻R9另一端、稳压二极管TD2阴极、电池二Bat2正极，所述开关S2漏极连接所述复合二极管D2的1端口，所述复合二极管D2的2端口连接所述控制器的输入端，所述三极管Q3、Q4发射极接地，所述三极管Q3基极连接所述比较器U1B的输出端7端口，所述比较器U1B同向输入端5端口连接基准电压源Vref，所述比较器U1B反向输入端6端口分别连接电阻R10、R11一端，所述电阻R10另一端连接所述电池二Bat2正极，所述电阻R11另一端接地。

5.根据权利要求4所述的一种电池并联开关控制电路装置，其特征在于，所述开关控制模块布置于电池转接板上，所述电池转接板上设置有分别与所述电池一、电池二、控制器连接的转接口一、转接口二、转接口三。

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