CN114678937A - 一种多电池管理电路和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池管理领域，提供一种多电池管理电路，电池为n个，n≧2，包括：n个电池电压比较模块，每个所述电池电压比较模块包括n‑1个电池电压比较电路，每个电池电压比较电路分别与两个电池连接，用于比较两个电池之间的电压大小；n个电池电压输出模块，每个所述电池电压输出模块包括一个电池电压输出电路，每个所述电池电压输出电路与所述电池电压比较模块、电池连接，用于当所述电池对应的电池电压为最小电池电压时截止。通过分离元件搭建针对室外用电设备的多电池并联的低功耗应用。

Description

一种多电池管理电路和方法
技术领域
本发明涉及伺服技术领域，尤指一种多电池管理电路和方法。
背景技术
现有的室外多电池并联供电低功耗应用主要有以下几个难点：
多电池并联供电时容易出现电池电压高低不一的情况(例如新旧电池并联)，在电池压差比较大的时候会出现高电压的电池往低电压的电池灌电流的情况，这将容易造成电池过流、发热等不正常损耗，影响电池使用寿命和使用安全。
多电池并联供电时容易出现电池反接的情况，这就会造成电池短路，损毁电池或者电路且造成安全隐患。
多电池并联供电电路管理控制***的低功耗设计要做到uA级别比较困难；假如用MCU(微控制单元)写入程序进行控制的话，驱动MCU所耗的能量就需要达到mA级别，不能满足低功耗需求；单独的针对多电池并联供电不需程序介入的管理IC(集成芯片)可选的范围很窄，且成本都比较高。
用二级管串联的方式分离并联的电池会造成电压和能量的损耗，不符合低功耗的要求。
发明内容
本发明提供了一种多电池管理电路和方法，旨在解决以上技术问题。
本发明提供的技术方案如下：
一种多电池管理电路，电池为n个，n≧2，包括：
n个电池电压比较模块，每个所述电池电压比较模块包括n-1个电池电压比较电路，每个电池电压比较电路分别与两个电池连接，用于比较两个电池之间的电压大小；
n个电池电压输出模块，每个所述电池电压输出模块包括一个电池电压输出电路，每个所述电池电压输出电路与所述电池电压比较模块、电池连接，用于当所述电池对应的电池电压为最小电池电压时截止。
在一些实施例中，每个所述电池电压比较电路包括：
三极管、第一二极管、第二二极管、第三二极管和匹配电阻；
所述三极管的发射极与第一电池连接，用于输入所述第一电池的第一电压；
所述三极管的基极通过所述第一二极管、所述第二二极管与第二电池连接，用于输入所述第二电池的第二电压；
所述三极管的集电极通过所述第三二极管与所述电池电压输出电路连接，所述三极管的集电极与所述匹配电阻连接；
其中，当所述第一电压大于所述第二电压时所述三极管导通，输出所述第一电压至所述电池电压输出电路。
在一些实施例中，每个所述电池电压输出电路包括：
第一NMOS管、第二NMOS管、PMOS管、下拉电阻、第一电阻和第二电阻；
所述第一NMOS管的栅极与所述电池电压比较电路连接；所述第一NMOS管的栅极、源极与所述下拉电阻连接；所述第一NMOS管的源极接地；所述第一NMOS管的漏极通过所述第一电阻与所述PMOS管的源极连接；
所述第二NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管与所述第一NMOS管的漏极、所述第一电阻连接，所述第二NMOS管的漏极与所述PMOS管的栅极连接，所述第二NMOS管的漏极还通过所述第二电阻与所述PMOS管的漏极连接；
其中，所述PMOS管的源极与所述第二电池连接，所述PMOS管的漏极与所述负载连接。
在一些实施例中，当所述第一电压大于所述第二电压时，所述三极管导通，连接所述第一电池的PMOS管导通，输出所述第一电压至所述负载，连接所述第二电池的PMOS管截止。
在一些实施例中，当所述第一电压等于所述第二电压时，所述三极管截止，所述电池电压比较电路不输出电压，所述电池电压输出电路正常运行。
在一些实施例中，当所述第一电压小于所述第二电压时，所述三极管截止，所述电池电压比较电路不输出电压，连接所述第一电池的电池电压输出电路截止。
在一些实施例中，所述电池电压输出电路还用于防反接；
其中，当发生反接时，所述PMOS管的源极电压高于所述PMOS管的漏极电压，所述第二NMOS管关闭，所述PMOS管的栅极电压被所述第二电阻上拉至所述PMOS管的源极电压，所述PMOS管关闭。
在一些实施例中，所述第一二极管和所述第二二极管用于降低所述第二电池的第二电压。
在一些实施例中，所述第一二极管和所述第二二极管用于降低所述第二电池的第二电压。
一种多电池管理方法，包括：
通过电池电压比较电路分别两个电池连接，比较两个电池之间的电压大小，并输出两个电池之间的最大电压；
通过电池电压输出电路与所述电池电压比较模块连接，用于接收所述最大电压并输出至负载。
本发明提供的一种多电池管理电路和方法至少具有以下有益效果：通过分离元件搭建针对室外用电设备的多电池并联的低功耗应用。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种多电池管理电路的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明中一种多电池管理电路的一个实施例的结构示意图；
图2是本发明中一种多电池管理方法的一个实施例的示意图；
图3是本发明中一种多电池管理电路的一个实施例的结构示意图；
图4是本发明中电池电压比较电路的示意图；
图5是本发明中电池电压输出电路的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
在一个实施例中，如图1所示，本发明提供一种多电池管理电路，电池为n个，n≧2，包括：
n个电池电压比较模块，每个所述电池电压比较模块包括n-1个电池电压比较电路，每个电池电压比较电路分别与两个电池连接，用于比较两个电池之间的电压大小。
n个电池电压输出模块，每个所述电池电压输出模块包括一个电池电压输出电路，每个所述电池电压输出电路与所述电池电压比较模块、电池连接，用于当所述电池对应的电池电压为最小电池电压时截止。
示例性的，如图3所示，假如n＝2，每个电池电压比较模块包括包括一个电池电压比较电路，电池电压比较模块包括一个电池电压比较电路，以此类推。电池电压输出电路包括2个，分别为连接P1的Q13所属的电池电压输出电路、连接P2的Q14所属的电池电压输出电路。
如图3所示，假如n＝4，每个电池电压比较模块包括包括三个电池电压比较电路，如图3所示，第一个电池电压比较模块包括Q2、Q8、Q11的三个电池电压比较电路，以此类推。电池电压输出电路包括4个，分别为连接P1的Q13所属的电池电压输出电路、连接P2的Q14所属的电池电压输出电路、连接P3的Q15所属的电池电压输出电路、连接P4的Q16所属的电池电压输出电路。
其他数量就不在此一一举例了，本发明并不局限于具体的数量。
在一个实施例中，如图4所示，每个所述电池电压比较电路包括：
三极管Q2、第一二极管D14、第二二极管D2、第三二极管D26和匹配电阻R2。
所述三极管Q2的发射极与第一电池V1连接，用于输入所述第一电池的第一电压；
所述三极管Q2的基极通过所述第一二极管D14、所述第二二极管D2与第二电池V2连接，用于输入所述第二电池的第二电压。
所述三极管Q2的集电极通过所述第三二极管D26与所述电池电压输出电路连接，所述三极管Q2的集电极与所述匹配电阻R2连接。
其中，当所述第一电压大于所述第二电压时所述三极管导通，输出所述第一电压至所述电池电压输出电路。
其中，本实施例中的三极管为PNP三极管。
在一个实施例中，如图5所示，每个所述电池电压输出电路包括：
第一NMOS管Q21、第二NMOS管Q17、PMOS管Q13、下拉电阻R21、第一电阻R13和第二电阻R17；
所述第一NMOS管Q21的栅极与所述电池电压比较电路连接；所述第一NMOS管Q21的栅极、源极与所述下拉电阻R21连接；所述第一NMOS管Q21的源极接地；所述第一NMOS管Q21的漏极通过所述第一电阻R13与所述PMOS管Q13的源极连接；
所述第二NMOS管Q17的源极接地，所述第二NMOS管Q17与所述第一NMOS管Q21的漏极、所述第一电阻R13连接，所述第二NMOS管Q17的漏极与所述PMOS管Q13的栅极连接，所述第二NMOS管Q17的漏极还通过所述第二电阻R17与所述PMOS管Q13的漏极连接；
其中，所述PMOS管Q13的源极与所述第二电池V2连接，所述PMOS管Q13的漏极与所述负载连接。
在一个实施例中，当所述第一电压大于所述第二电压时，所述三极管导通，连接所述第一电池的PMOS管导通，输出所述第一电压至所述负载，连接所述第二电池的PMOS管截止。
在一个实施例中，当所述第一电压等于所述第二电压时，所述三极管截止，所述电池电压比较电路不输出电压，所述电池电压输出电路正常运行。
在一个实施例中，当所述第一电压小于所述第二电压时，所述三极管截止，所述电池电压比较电路不输出电压，连接所述第一电池的电池电压输出电路截止。
在一个实施例中，所述电池电压输出电路还用于防反接；
其中，当发生反接时，所述PMOS管的源极电压高于所述PMOS管的漏极电压，所述第二NMOS管关闭，所述PMOS管的栅极电压被所述第二电阻上拉至所述PMOS管的源极电压，所述PMOS管关闭。
在一个实施例中，所述第一二极管和所述第二二极管用于降低所述第二电池的第二电压。
具体的，所述第一二极管和第二二极管用于设置比较电压，调节比较精度。在一个实施例中，本发明还提供一种多电池管理方法，包括：
通过电池电压比较电路分别两个电池连接，比较两个电池之间的电压大小，并输出两个电池之间的最大电压。
通过电池电压输出电路与所述电池电压比较模块连接，用于接收所述最大电压并输出至负载。
本发明提供的一种多电池管理电路和方法至少具有以下有益效果：通过分离元件搭建针对室外用电设备的多电池并联的低功耗应用。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的程序模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的程序单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各程序模块可以集成在一个处理单元中，也可是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个处理单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序单元的形式实现。另外，各程序模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的***，可以通过其他的方式实现。示例性的，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，示例性的，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，示例性的，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性、机械或其他的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可能集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多电池管理电路，其特征在于，电池为n个，n≧2，包括：
n个电池电压比较模块，每个所述电池电压比较模块包括n-1个电池电压比较电路，每个电池电压比较电路分别与两个电池连接，用于比较两个电池之间的电压大小；
n个电池电压输出模块，每个所述电池电压输出模块包括一个电池电压输出电路，每个所述电池电压输出电路与所述电池电压比较模块、电池连接，用于当所述电池对应的电池电压为最小电池电压时截止。
2.根据权利要求1所述多电池管理电路，其特征在于，每个所述电池电压比较电路包括：
三极管、第一二极管、第二二极管、第三二极管和匹配电阻；
所述三极管的发射极与第一电池连接，用于输入所述第一电池的第一电压；
所述三极管的基极通过所述第一二极管、所述第二二极管与第二电池连接，用于输入所述第二电池的第二电压；
所述三极管的集电极通过所述第三二极管与所述电池电压输出电路连接，所述三极管的集电极与所述匹配电阻连接；
其中，当所述第一电压大于所述第二电压时所述三极管导通，输出所述第一电压至所述电池电压输出电路。
3.根据权利要求1所述多电池管理电路，其特征在于，每个所述电池电压输出电路包括：
第一NMOS管、第二NMOS管、PMOS管、下拉电阻、第一电阻和第二电阻；
所述第一NMOS管的栅极与所述电池电压比较电路连接；所述第一NMOS管的栅极、源极与所述下拉电阻连接；所述第一NMOS管的源极接地；所述第一NMOS管的漏极通过所述第一电阻与所述PMOS管的源极连接；
所述第二NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管与所述第一NMOS管的漏极、所述第一电阻连接，所述第二NMOS管的漏极与所述PMOS管的栅极连接，所述第二NMOS管的漏极还通过所述第二电阻与所述PMOS管的漏极连接；
其中，所述PMOS管的源极与所述第二电池连接，所述PMOS管的漏极与所述负载连接。
4.根据权利要求3所述多电池管理电路，其特征在于，当所述第一电压大于所述第二电压时，所述三极管导通，连接所述第一电池的PMOS管导通，输出所述第一电压至所述负载，连接所述第二电池的PMOS管截止。
5.根据权利要求3所述多电池管理电路，其特征在于，当所述第一电压等于所述第二电压时，所述三极管截止，所述电池电压比较电路不输出电压，所述电池电压输出电路正常运行。
6.根据权利要求3所述多电池管理电路，其特征在于，当所述第一电压小于所述第二电压时，所述三极管截止，所述电池电压比较电路不输出电压，连接所述第一电池的电池电压输出电路截止。
7.根据权利要求3所述多电池管理电路，其特征在于，所述电池电压输出电路还用于防反接；
其中，当发生反接时，所述PMOS管的源极电压高于所述PMOS管的漏极电压，所述第二NMOS管关闭，所述PMOS管的栅极电压被所述第二电阻上拉至所述PMOS管的源极电压，所述PMOS管关闭。
8.根据权利要求1～7中任一项所述多电池管理电路，其特征在于，所述第一二极管和所述第二二极管用于降低所述第二电池的第二电压。
9.根据权利要求8所述多电池管理电路，其特征在于，所述第一二极管和所述第二二极管用于降低所述第二电池的第二电压。
10.一种多电池管理方法，其特征在于，包括：
通过电池电压比较电路分别两个电池连接，比较两个电池之间的电压大小，并输出两个电池之间的最大电压；
通过电池电压输出电路与所述电池电压比较模块连接，用于接收所述最大电压并输出至负载。
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