CN107681712A - 一种电池充电控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池充电控制电路，包括单体电池、多个第一探针、多个第二探针、采样放大电路、控制电路及报警电路；单体电池包括正极及负极；多个第一探针相互电连接且一端与单体电池的正极电连接，另一端与采样放大电路相连；多个第二探针相互电连接且一端与单体电池的负极电连接，另一端与采样放大电路相连；多个第一探针的另一端还与充电电流输入端相连，多个第二探针的另一端还与充电电流输出端相连；控制电路与采样放大电路及报警电路相连；采样放大电路用于采集单体电池的正极的充电电压及负极的充电电压并将正极的充电电压与负极的充电电压的电压差放大后传输至控制电路，当电压差大于预设电压时，控制电路控制报警电路报警。

Description

一种电池充电控制电路

【技术领域】

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池充电控制电路。

【背景技术】

现有的电池预充柜子比较单一，电池预充柜子采用针床式结构，每次下压针床时存在电池与探针接触不良的现象，如果使用时间较久，由于每次下压过程出现的抖动，容易造成电池预充节点连接线的松动，因此，导致电池预充柜子化成电池不良率的提高，降低生产效率。另外电池充电线较长，当充电电流超过2A，充电线上将会有几十毫伏的线损压降差。若对批量电池进行长时间的充电，存在个别电池内阻偏大，且缺乏对充电过程的监测或监测精度不够，则会导致电池的过充。

鉴于此，实有必要提供一种电池充电控制电路以克服上述缺陷。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种低成本，电池充电电压采集精确，采集可靠且稳定，能够避免电池出现过充的电池充电控制电路。

为了实现上述目的，本发明提供一种电池充电控制电路，包括单体电池、多个第一探针、多个第二探针、采样放大电路、控制电路及报警电路；所述单体电池包括正极及负极；所述多个第一探针相互电连接且所述多个第一探针的一端与所述单体电池的正极电连接，所述多个第一探针的另一端与所述采样放大电路相连；所述多个第二探针相互电连接且所述多个第二探针的一端与所述单体电池的负极电连接，所述多个第二探针的另一端与所述采样放大电路相连；所述多个第一探针的另一端还与充电电流输入端相连，所述多个第二探针的另一端还与充电电流输出端相连；外接充电源通过所述充电电流输入端及所述充电电流输出端对所述单体电池进行充电；所述控制电路与所述采样放大电路及所述报警电路相连；所述采样放大电路用于采集所述单体电池的正极的充电电压及负极的充电电压并将所述正极的充电电压与所述负极的充电电压的电压差放大后传输至所述控制电路，当所述电压差大于预设电压时，所述控制电路控制所述报警电路报警。

在一个优选实施方式中，所述采样放大电路包括运算放大器、第一至第五电阻、第一电容、第一电源、钳位单元及第二电源；所述钳位单元包括第一二极管及第二二极管；所述运算放大器的同相输入端通过所述第一电阻与所述第二电阻的第一端相连，所述第二电阻的第二端与所述多个第一探针的另一端相连；所述运算放大器的反向输入端通过所述第三电阻与所述第四电阻的第一端相连，所述第四电阻的第二端与所述多个第二探针的另一端相连；所述第一电容的第一端与所述第二电阻的第一端相连，所述第一电容的第二端与所述第四电阻的第一端相连；所述运算放大器的输出端与所述第五电阻的第一端相连，所述第五电阻的第二端与所述第一二极管的阴极及所述第二二极管的阳极相连，所述第一二极管的阳极接地，所述第二二极管的阴极与所述第二电源相连。

在一个优选实施方式中，所述采样放大电路还包括第二至第四电容、第六电阻及第七电阻；所述运算放大器的同相输入端还通过所述第六电阻接地，并通过所述第二电容接地；所述运算放大器的反向输入端还通过所述第七电阻与所述运算放大器的输出端相连并通过所述第三电容与所述运算放大器的输出端相连；所述运算放大器的电源端还通过所述第四电容与所述运算放大器的接地端相连，所述运算放大器的电源端与所述第一电源相连，所述运算放大器的接地端接地。

在一个优选实施方式中，所述控制电路包括主控芯片，所述主控芯片包括输入引脚、第一输出引脚、第二输出引脚、第三输出引脚、第四输出引脚及第五输出引脚；所述输入引脚与所述第五电阻的第二端相连，以接收采样放大电路输出的所述电压差，所述第一输出引脚、第二输出引脚、第三输出引脚、第四输出引脚及第五输出引脚与所述报警电路相连，以当所述电压差大于预设电压时控制所述报警电路报警。

在一个优选实施方式中，所述报警电路包括发光报警模块及发声报警模块，所述发光报警模块与所述主控芯片的第一至第四输出引脚相连，所述发声报警模块与所述主控芯片的第五输出引脚相连，当所述电压差大于所述预设电压时，所述主控芯片的第一至第四输出引脚输出信号控制所述发光报警模块发光报警，所述主控芯片的第五输出引脚输出信号控制所述发声报警模块进行发声报警。

在一个优选实施方式中，所述发光报警模块包括第一至第四发光元件、第八至第十一电阻及第三电源；所述第一发光元件的第一端与所述主控芯片的第一输出引脚相连，所述第一发光元件的第二端通过所述第八电阻与所述第三电源相连，所述第二发光元件的第一端与所述主控芯片的第二输出引脚相连，所述第二发光元件的第二端通过所述第九电阻与所述第三电源相连，所述第三发光元件的第一端与所述主控芯片的第三输出引脚相连，所述第三发光元件的第二端通过所述第十电阻与所述第三电源相连，所述第四发光元件的第一端与所述主控芯片的第四输出引脚相连，所述第四发光元件的第二端通过所述第十一电阻与所述第三电源相连。

在一个优选实施方式中，所述第一至第四发光元件均为发光二极管，所述第一至第四发光元件的第一端及第二端分别对应于所述发光二极管的阴极及阳极。

在一个优选实施方式中，所述发声报警模块包括第十二至第十四电阻、第一电子开关、第四电源及发声器件；所述主控芯片的第五输出引脚通过所述第十二电阻与所述第一电子开关的第一端相连，所述第一电子开关的第一端通过所述第十三电阻接地，所述第一电子开关的第二端通过所述第十四电阻与所述发声器件的第一端相连，所述发声器件的第二端与所述第四电源相连，所述第一电子开关的第三端接地。

在一个优选实施方式中，所述第一电子开关为NPN型三极管；所述第一电子开关的第一端、第二端及第三端分别对应于NPN型三极管的基极、集电极及发射极。

在一个优选实施方式中，所述发声器件为蜂鸣器或喇叭。

本发明提供的电池充电控制电路，所述单体电池的正极及负极分别通过多个第一探针并接接触及多个第二探针并接接触，确保单体电池与第一探针及第二探针的良好接触，且采集线与充电线相互独立，确保所述单体电池的充电电压的采集不受充电电流的影响，从而确保了充电电压的采集精度，并当充电电压过大时，能够发出报警信号，避免所述单体电池出现过充。

【附图说明】

图1为本发明实施方式提供的电池充电控制电路的原理框图。

图2为本发明实施方式提供的采样放大电路的电路图。

图3为本发明实施方式提供的控制电路及报警电路的电路图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

当一个元件被认为与另一个元件“相连”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1，本发明提供的一种电池充电控制电路100，包括单体电池10、多个第一探针20、多个第二探针30、采样放大电路40、控制电路50及报警电路 60。所述单体电池10包括正极11及负极12。所述多个第一探针20相互电连接且所述多个第一探针20的一端与所述单体电池10的正极11电连接，所述多个第一探针20的另一端O1与所述采样放大电路40相连。所述多个第二探针30相互电连接且所述多个第二探针30的一端与所述单体电池10的负极12电连接，所述多个第二探针30的另一端O2与所述采样放大电路40相连。具体的，所述多个第一探针20相互连接后再与所述单体电池10的正极11接触及所述多个第二探针30相互连接后再与所述单体电池10的负极12接触，增大了所述多个第一探针20与所述单体电池10的正极11的接触面积及所述多个第二探针30与所述单体电池10的负极12的接触面积，能够避免电池充电时针床下压导致的电池正负极与探针接触不良的问题。所述多个第一探针20的另一端O1还与充电电流输入端Iin相连，所述多个第二探针30的另一端O2还与充电电流输出端Iout相连。外接充电源通过所述充电电流输入端Iin及所述充电电流输出端Iout对所述单体电池10进行充电。所述控制电路50与所述采样放大电路40及所述报警电路60相连。所述采样放大电路40用于采集所述单体电池10的正极11的充电电压及负极12的充电电压并将所述正极11的充电电压与所述负极12的充电电压的电压差放大后传输至所述控制电路50，当所述电压差大于预设电压时，所述控制电路50控制所述报警电路60 报警。

在本实施方式中，所述第一探针20的数量与所述第二探针30的数量一致且各为三个。

请参阅图2，所述采样放大电路40包括运算放大器U1、第一至第五电阻 R1-R5、第一电容C1、第一电源V1、钳位单元U2及第二电源V2。所述钳位单元U2包括第一二极管D1及第二二极管D2。所述运算放大器U1的同相输入端通过所述第一电阻R1与所述第二电阻R2的第一端相连，所述第二电阻R2的第二端与所述多个第一探针20的另一端O1相连。所述运算放大器U1的反向输入端通过所述第三电阻R3与所述第四电阻R4的第一端相连，所述第四电阻R4的第二端与所述多个第二探针30的另一端O2相连。所述第一电容C1的第一端与所述第二电阻R2的第一端相连，所述第一电容C1的第二端与所述第四电阻R4的第一端相连。所述运算放大器U1的输出端与所述第五电阻R5的第一端相连，所述第五电阻R5的第二端O3与所述第一二极管D1的阴极及所述第二二极管D2的阳极相连，所述第一二极管D1的阳极接地，所述第二二极管 D2的阴极与所述第二电源V2相连。

所述采样放大电路40还包括第二至第四电容C2-C4、第六电阻R6及第七电阻R7。所述运算放大器U1的同相输入端还通过所述第六电阻R6接地并通过所述第二电容C2接地。所述运算放大器U1的反向输入端还通过所述第七电阻 R7与所述运算放大器U1的输出端相连并通过所述第三电容C3与所述运算放大器U1的输出端相连。所述运算放大器U1的电源端还通过所述第四电容C4与所述运算放大器U1的接地端相连，所述运算放大器U1的电源端与所述第一电源V1相连，所述运算放大器U1的接地端接地。

所述电池充电控制电路100分别通过所述第二电阻R2及所述第五电阻R5采集所述单体电池10的正极11及负极12的充电电压，确保所述单体电池10可靠地进行充电，又可保证所述单体电池10充电电压采集的精度，防止单体电池10出现过充的异常现象。

请参阅图3，所述控制电路50包括主控芯片U3，所述主控芯片U3包括输入引脚PD5、第一输出引脚PK0、第二输出引脚PK1、第三输出引脚PK2、第四输出引脚PK3及第五输出引脚PJ2。所述主控芯片U3的输入引脚PD5与所述第五电阻R5的第二端O3相连，以接收采样放大电路40输出的所述电压差。所述第一输出引脚PK0、第二输出引脚PK1、第三输出引脚PK2、第四输出引脚PK3及第五输出引脚PJ2与所述报警电路60相连，以此当所述电压差大于预设电压时控制所述报警电路60报警。所述钳位单元U2防止了所述主控芯片U3的输入引脚PD5受到浪涌电压的损坏，使得所述主控芯片U3的稳定性更好，抗干扰能力更强。

所述报警电路60包括发光报警模块61及发声报警模块62。

所述发光报警模块61与所述主控芯片U3的第一至第四输出引脚PK0-PK3相连，所述发声报警模块62与所述主控芯片U3的第五输出引脚PJ2相连，当所述电压差大于所述预设电压时，所述主控芯片U3的第一至第四输出引脚PK0-PK3输出信号控制所述发光报警模块61发光报警，所述主控芯片U3的第五输出引脚PJ2 输出信号控制所述发声报警模块62进行发声报警。

所述发光报警模块61包括第一至第四发光元件D3-D6、第八至第十一电阻 R8-R11及第三电源V3。所述第一发光元件D3的第一端与所述主控芯片U3的第一输出引脚PK0相连，所述第一发光元件D3的第二端通过所述第八电阻R8与所述第三电源V3相连；所述第二发光元件D4的第一端与所述主控芯片U3的第二输出引脚PK1相连，所述第二发光元件D4的第二端通过所述第九电阻R9与所述第三电源V3相连；所述第三发光元件D5的第一端与所述主控芯片U3的第三输出引脚 PK2相连，所述第三发光元件D5的第二端通过所述第十电阻R10与所述第三电源 V3相连；所述第四发光元件D6的第一端与所述主控芯片U3的第四输出引脚PK3 相连，所述第四发光元件D6的第二端通过所述第十一电阻R11与所述第三电源 V3相连。

在本实施方式中，所述第一至第四发光元件D3-D6均为发光二极管，所述第一至第四发光元件D3-D6的第一端及第二端分别对应于所述发光二极管的阴极及阳极。

所述发声报警模块62包括第十二至第十四电阻R12-R14、第一电子开关Q1、第四电源V4及发声器件U4。所述主控芯片U3的第五输出引脚PJ2通过所述第十二电阻R12与所述第一电子开关Q1的第一端相连，所述第一电子开关Q1的第一端通过所述第十三电阻R13接地，所述第一电子开关Q1的第二端通过所述第十四电阻R14与所述发声器件U4的第一端相连，所述发声器件U4的第二端与所述第四电源V4相连，所述第一电子开关Q1的第三端接地。

在本实施方式中，所述第一电子开关Q1为NPN型三极管。所述第一电子开关Q1的第一端、第二端及第三端分别对应于NPN型三极管的基极、集电极及发射极。在其它实施方式中，所述第一电子开关Q1可为具有类似功能的其它开关，如NMOS场效应管及IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)等。

下面将所述电池充电控制电路100的工作原理进行说明。

所述多个第一探针20相互并排连接后，所述多个第一探针20的一端与所述单体电池10的正极11接触，所述多个第二探针30相互并排连接后，所述多个第二探针30的一端与所述单体电池10的负极12接触，因此，所述多个第一探针20与所述单体电池10的正极11电连接，所述多个第二探针30与所述单体电池10的负极12电连接，所述运算放大器U1的同相输入端采集所述单体电池10的正极11的充电电压，所述运算放大器U1的反相输入端采集所述单体电池10的负极12的充电电压，所述运算放大器U1对所述正极11的充电电压与所述负极12的充电电压的电压差进行放大，所述运算放大器U1的输出端将放大后的所述电压差传输至所述主控芯片U3的输入引脚PD5，当所述电压差大于预设电压时，所述主控芯片U3的第一输出引脚PK0、第二输出引脚PK1、第三输出引脚PK2、第四输出引脚PK3分别输出低电平，所述第一至第四发光元件 D3-D6发光，所述主控芯片U3的第五输出引脚PJ2输出高电平，所述第一电子开关Q1导通，所述发声器件U4发出报警声。

所述发声器件U4为蜂鸣器或喇叭。

本发明提供的电池充电控制电路100，所述单体电池10的正极11及负极12分别通过多个第一探针20并接接触及多个第二探针30并接接触，确保单体电池10 与第一探针20及第二探针30的良好接触，且采集线与充电线相互独立，确保所述单体电池10的充电电压的采集不受充电电流的影响，从而确保了充电电压的采集精度，并当充电电压过大时，能够发出报警信号，避免所述单体电池10出现过充。

本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (10)

1.一种电池充电控制电路，其特征在于：包括单体电池、多个第一探针、多个第二探针、采样放大电路、控制电路及报警电路；所述单体电池包括正极及负极；所述多个第一探针相互电连接且所述多个第一探针的一端与所述单体电池的正极电连接，所述多个第一探针的另一端与所述采样放大电路相连；所述多个第二探针相互电连接且所述多个第二探针的一端与所述单体电池的负极电连接，所述多个第二探针的另一端与所述采样放大电路相连；所述多个第一探针的另一端还与充电电流输入端相连，所述多个第二探针的另一端还与充电电流输出端相连；外接充电源通过所述充电电流输入端及所述充电电流输出端对所述单体电池进行充电；所述控制电路与所述采样放大电路及所述报警电路相连；所述采样放大电路用于采集所述单体电池的正极的充电电压及负极的充电电压并将所述正极的充电电压与所述负极的充电电压的电压差放大后传输至所述控制电路，当所述电压差大于预设电压时，所述控制电路控制所述报警电路报警。

2.如权利要求1所述的电池充电控制电路，其特征在于：所述采样放大电路包括运算放大器、第一至第五电阻、第一电容、第一电源、钳位单元及第二电源；所述钳位单元包括第一二极管及第二二极管；所述运算放大器的同相输入端通过所述第一电阻与所述第二电阻的第一端相连，所述第二电阻的第二端与所述多个第一探针的另一端相连；所述运算放大器的反向输入端通过所述第三电阻与所述第四电阻的第一端相连，所述第四电阻的第二端与所述多个第二探针的另一端相连；所述第一电容的第一端与所述第二电阻的第一端相连，所述第一电容的第二端与所述第四电阻的第一端相连；所述运算放大器的输出端与所述第五电阻的第一端相连，所述第五电阻的第二端与所述第一二极管的阴极及所述第二二极管的阳极相连，所述第一二极管的阳极接地，所述第二二极管的阴极与所述第二电源相连。

3.如权利要求2所述的电池充电控制电路，其特征在于：所述采样放大电路还包括第二至第四电容、第六电阻及第七电阻；所述运算放大器的同相输入端还通过所述第六电阻接地，并通过所述第二电容接地；所述运算放大器的反向输入端还通过所述第七电阻与所述运算放大器的输出端相连并通过所述第三电容与所述运算放大器的输出端相连；所述运算放大器的电源端还通过所述第四电容与所述运算放大器的接地端相连，所述运算放大器的电源端与所述第一电源相连，所述运算放大器的接地端接地。

4.如权利要求3所述的电池充电控制电路，其特征在于：所述控制电路包括主控芯片，所述主控芯片包括输入引脚、第一输出引脚、第二输出引脚、第三输出引脚、第四输出引脚及第五输出引脚；所述输入引脚与所述第五电阻的第二端相连，以接收采样放大电路输出的所述电压差，所述第一输出引脚、第二输出引脚、第三输出引脚、第四输出引脚及第五输出引脚与所述报警电路相连，以当所述电压差大于预设电压时控制所述报警电路报警。

5.如权利要求4所述的电池充电控制电路，其特征在于：所述报警电路包括发光报警模块及发声报警模块，所述发光报警模块与所述主控芯片的第一至第四输出引脚相连，所述发声报警模块与所述主控芯片的第五输出引脚相连，当所述电压差大于所述预设电压时，所述主控芯片的第一至第四输出引脚输出信号控制所述发光报警模块发光报警，所述主控芯片的第五输出引脚输出信号控制所述发声报警模块进行发声报警。

6.如权利要求5所述的电池充电控制电路，其特征在于：所述发光报警模块包括第一至第四发光元件、第八至第十一电阻及第三电源；所述第一发光元件的第一端与所述主控芯片的第一输出引脚相连，所述第一发光元件的第二端通过所述第八电阻与所述第三电源相连，所述第二发光元件的第一端与所述主控芯片的第二输出引脚相连，所述第二发光元件的第二端通过所述第九电阻与所述第三电源相连，所述第三发光元件的第一端与所述主控芯片的第三输出引脚相连，所述第三发光元件的第二端通过所述第十电阻与所述第三电源相连，所述第四发光元件的第一端与所述主控芯片的第四输出引脚相连，所述第四发光元件的第二端通过所述第十一电阻与所述第三电源相连。

7.如权利要求6所述的电池充电控制电路，其特征在于：所述第一至第四发光元件均为发光二极管，所述第一至第四发光元件的第一端及第二端分别对应于所述发光二极管的阴极及阳极。

8.如权利要求6所述的电池充电控制电路，其特征在于：所述发声报警模块包括第十二至第十四电阻、第一电子开关、第四电源及发声器件；所述主控芯片的第五输出引脚通过所述第十二电阻与所述第一电子开关的第一端相连，所述第一电子开关的第一端通过所述第十三电阻接地，所述第一电子开关的第二端通过所述第十四电阻与所述发声器件的第一端相连，所述发声器件的第二端与所述第四电源相连，所述第一电子开关的第三端接地。

9.如权利要求8所述的电池充电控制电路，其特征在于：所述第一电子开关为NPN型三极管；所述第一电子开关的第一端、第二端及第三端分别对应于NPN型三极管的基极、集电极及发射极。

10.如权利要求8所述的电池充电控制电路，其特征在于：所述发声器件为蜂鸣器或喇叭。