電壓比較電路和蓄電池的充電裝置的製作方法
2023-05-14 21:00:26 1
本實用新型涉及電動車輛領域，具體而言，涉及一種電壓比較電路和一種蓄電池的充電裝置。
背景技術：
相關技術中，當車輛發生長時間(大於6個月)擱置時，由於車輛存在靜態電流會導致車輛低壓蓄電池的內壓低於預設閾值，以造成車輛無法啟動，只能通過更換低壓蓄電池或採用外部設備，對低壓蓄電池進行充電的方式啟動車輛。
因此，如何通過不增加額外功耗實現對低電壓的蓄電池進行充電，以使車輛正常啟動成為亟待解決的問題。
技術實現要素：
為了解決上述技術問題至少之一，本實用新型的一個目的在於提供一種電壓比較電路。
本實用新型的另一個目的在於提供一種蓄電池的充電裝置。
為了實現上述目的，本實用新型第一方面的實施例提供了一種電壓比較電路，包括：電壓採樣模塊，用於採集蓄電池的內壓，電壓採樣模塊設置有電壓採樣點；分壓模塊，分壓模塊的輸入端連接至電壓採樣點，分壓模塊的輸出端設置有分壓點；穩壓模塊，穩壓模塊的一端連接至電壓採樣點，穩壓模塊用於輸出穩定電壓，以作為分壓點的電壓的比較基準；比較模塊，比較模塊的第一端連接至穩壓模塊的一端，比較模塊的第二端連接至分壓點，比較模塊的輸出端連接至動力電池，其中，在分壓點的電壓值小於穩定電壓時，比較模塊的輸出端輸出高電平報警信號，高電平報警信號用於控制動力電池對蓄電池充電。
在該技術方案中，通過分別將分壓模塊與穩壓模塊連接至電壓採集模塊，以獲得比較模塊第一端的比較電壓與第二端的比較電壓，實現了對蓄電池是否電壓過低的判斷功能，並且通過電壓採樣模塊直接對穩壓模塊供電，一方面，不需要額外提供供電電源，功耗更低，另一方面，與現有的電壓比較電路相比，電路結構更加簡單。
另外，本實用新型提供的上述實施例中的電壓比較電路還可以具有如下附加技術特徵：
在上述技術方案中，優選地，穩壓模塊包括穩壓二極體，穩壓二極體的正極連接至電壓採樣點；比較模塊，包括比較器，比較器的正極為比較模塊的第一端，比較器的負極為比較模塊的第二端。
在該技術方案中，通過在蓄電池的輸出端設置電壓採樣點，以採集蓄電池的內壓，電壓採樣點並聯兩個支路，第一個支路為分壓支路，分壓支路的輸出端為分壓點，分壓點連接至比較器的負極，第二個支路為穩壓支路，包括穩壓二極體，穩壓二極體的正極連接至比較器的正極，穩壓二極體的負極接地，比較器的輸出端還連接至動力電池，穩壓二極體被擊穿後，穩壓二極體產生齊納擊穿電壓(即穩定電壓)，以LM4040CEM3X-5.0電壓基準晶片作為穩壓二極體為例，其穩定電壓為5V，即比較器的正極輸入的電壓穩定在5V，比較器的負極連接至分壓點，在分壓點的電壓為電壓採樣點處的電壓經過分壓模塊後的電壓值，在分壓點的電壓小於穩定電壓時，此時比較器的正極的電壓大於負極的電壓，比較器輸出為「1」，即輸出高電平報警信號。
通過輸出高電平報警信號，以控制動力電池對蓄電池充電，一方面，採用蓄電池提供電源，不需要額外提供用於擊穿穩壓二極體的電源，簡化了電路結構的設置，不增加額外功耗，另一方面，通過設置電壓比較電路，在檢測到蓄電池的內壓小於電壓閾值(比如10V)時，輸出高電平報警信號，以控制動力電池對蓄電池充電，降低了蓄電池由於電量過低而無法啟動的概率，提升了用戶的使用體驗。
具體地，根據分壓模塊的分壓比例以及預設的報警閾值電壓與穩定電壓的關係，確定是否執行喚醒操作。
其中，動力電池為給車輛提供運行動力的電源。
另外穩壓二極體可以採用高頻三極體的發射結代替，也可以採用矽二極體PN結的正向特徵代替。
在上述技術方案中，優選地，在分壓點的電壓值大於穩定電壓時，比較器的輸出端輸出GND。
在該技術方案中，在分壓點的電壓值大於5V時，即電壓採樣點處的電壓經過分壓後仍大於5V，此時比較器的正極的電壓小於負極的電壓，比較器輸出「0」，即輸出GND，表明蓄電池的內壓大於預設的報警閾值電壓，車輛能夠正常啟動，不需要動力電池對蓄電池充電。
在上述任一技術方案中，優選地，穩壓模塊還包括：第一上拉電阻，設置於電壓採樣點與穩壓二極體的正極之間。
在該技術方案中，通過在電壓採樣點與穩壓二極體的正極之間設置第一上拉電阻，使穩壓模塊的支路中產生一個穩定的電流，進而通過擊穿穩壓二極體實現穩壓效果。
在上述任一技術方案中，優選地，比較模塊還包括：第二上拉電阻，設置在比較器的輸出端與電壓採樣點之間。
在該技術方案中，通過設置第二上拉電阻，使比較器的輸出端能夠穩定輸出高電平報警信號。
在上述任一技術方案中，優選地，比較器的功耗小於或等於第一預設功耗閾值；穩壓二極體的功耗小於或等於第二預設功耗閾值。
在該技術方案中，通過將比較器的功耗設置為小於或等於第一預設功耗閾值，以及將穩壓二極體的功耗設置為小於或等於第二預設功耗閾值，降低了電壓比較電路中的器件對蓄電池的電路的影響。
具體地，根據比較器與穩壓二極體型號的選擇，即比較器的功耗低於第一預設功耗閾值，穩壓二極體的功耗低於第二預設功耗閾值，降低電壓比較電路的對其他電路的影響。
例如，比較器採用晶片LP2901IDRQ，其供電電壓處於3V至30V之間，其最大靜態電流為100μA，標準工作電流為30mA，通過上述參數即可確定第一預設功率閾值，穩壓二極體採用電壓基準晶片LM4040CEM3X-5.0。
在上述任一技術方案中，優選地，分壓模塊包括串聯的第一分壓電阻和第二分壓電阻，第一分壓電阻的輸入端連接至電壓採樣點，第二分壓電阻的輸出端接地，第一分壓電阻與第二分壓電阻之間具有分壓點。
在該技術方案中，通過將分壓模塊設置為串聯的第一分壓電阻和第二分壓電阻，第一分壓電阻的輸入端連接至電壓採樣點，第二分壓電阻的輸出端接地，在第一分壓電阻與第二分壓電阻之間加載電壓採樣點處的電壓，實現分壓的目的，結構簡單。
在上述任一技術方案中，優選地，第一分壓電阻與第二分壓電阻的比值為：
其中，Vx為預設的報警閾值電壓，R1為第一分壓電阻，R4為第二分壓電阻，5V為穩定電壓的值。
在該技術方案中，由於穩壓二極體被擊穿，穩定電壓值為5V，在分壓點的電壓與穩定電壓相等時，電壓採樣點的電壓記為報警閾值電壓，即可以根據實際應用靈活設置報警閾值電壓，以根據報警閾值電壓確定第一分壓電阻與第二分壓電阻的比值。
在上述任一技術方案中，優選地，預設的報警閾值電壓大於或等於10V，並小於或等於12V。
在該技術方案中，可以將預設的報警閾值電壓設置為大於或等於10V，並小於或等於12V中的任意數值，將預設的報警閾值電壓設置在該數值範圍內，以在蓄電池的內壓小於預設的報警閾值電壓時，啟動對低壓蓄電池充電，一方面，能夠降低由於出現虧電導致的影響車輛正常工作的風險，另一方面，能夠降低低壓蓄電池縮短壽命的概率。
比如，在預設的報警閾值電壓為10V時，第一分壓電阻與第二分壓電阻的阻值比例為1:1。
作為一種優選方案，在該電壓比較電路中，第一分壓電阻與第二分壓電阻的阻值為50KΩ，第一上拉電阻的阻值為50KΩ，第二上拉電阻的阻值為100KΩ。
通過將第一分壓電阻與第二分壓電阻的阻值比例設置為1:1，此時分壓模塊的分壓點處的電壓為電壓採樣點處的電壓的1/2，假設電壓採樣點的電壓值為a(V)，則分壓點的電壓為a/2(V)，比較器的正極的輸入電壓為穩定電壓，即5V，在a>10V時，比較器的正極的電壓小於負極的電壓，此時通過輸出GND，不喚醒動力電池給蓄電池充電，在a10V時，比較器Q1的正極的電壓小於負極的電壓，此時通過輸出GND，不喚醒動力電池給蓄電池充電，在a(5V×(R1+R4))/R4，比較器輸出GND，蓄電池302可以保證控制模塊正常工作，不執行對蓄電池302的充電操作，假設在電壓採樣點102處的電壓小於10V時，U+(7處的電壓)大於U-(6處的電壓)時，輸出的Low_Warning為高電平報警信號，即喚醒信號，喚醒控制模塊304，控制動力電池對蓄電池302充電。
在本實用新型中，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述的目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性；術語「多個」則指兩個或兩個以上，除非另有明確的限定。術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語均應做廣義理解，例如，「連接」可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；「相連」可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或單元必須具有特定的方向、以特定的方位構造和操作，因此，不能理解為對本實用新型的限制。
在本說明書的描述中，術語「一個實施例」、「一些實施例」、「具體實施例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或特點包含於本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或實例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
以上僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。