一種鋰電池並聯控制電路的製作方法

2023-05-11 13:45:36 1

本實用新型涉及可充電電池電路，尤其涉及一種鋰電池並聯控制電路。

背景技術：

當今的大多數可攜式數字產品依靠可充電電池提供電能，由於單一的電池所提供的電能有限，充電電池在使用時，經常需要將多個電池並聯起來接入到電路中。但是由於電池個體之間存在差異，隨著電池反覆的充放電，各個電池單體之間的電壓會出現較大的差異，當對整個電池組充電時，電池會出現因殘存電量較少不能被充滿或殘存電量較多出現過衝電導致電池損壞的情況，影響電池組的正常性能。

因此，現有技術存在缺陷，需要改進。

技術實現要素：

本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種鋰電池並聯控制電路。

本實用新型的技術方案如下：一種鋰電池並聯控制電路，包括，第一電池、第二電池、電壓輸出控制電路、第一電流控制電路、第二電流控制電路、第一電壓檢測比較電路、第二電壓檢測比較電路和狀態指示電路；

所述第一電流控制電路、第一電池串聯形成第一支路；所述第二電流路控制電路、第二電池串聯形成第二支路；所述第一電流控制電路和第二電流控制電路分別用於控制第一電池和第二電池的充、放電；所述電壓輸出控制電路分別與兩支路並聯連接，電壓輸出控制電路的一端連接電壓輸出正極；

所述兩支路分別設有第一電壓檢測比較電路和第二電壓檢測比較電路，用於檢測和比較第一電池和第二電池兩端的電壓；

所述第一電壓檢測比較電路的輸出端分別連接第一電流控制電路和電壓輸出控制電路的輸入端；

所述第二電壓檢測比較電路的輸出端分別連接第二電流控制電路和電壓輸出控制電路的輸入端；

所述第一電壓檢測比較電路與第二電壓檢測比較電路之間串聯有狀態指示電路，用於顯示第一電池與第二電池之間的電壓平衡狀態。

進一步地，所述電壓輸出控制電路包括第一場效應管和第一電阻，所述第一場效應管的源極接電壓輸出正極，所述第一場效應管的漏極分別與兩支路一端連接，所述第一電阻的兩端分別連接第一場效應管的漏極和柵極。

進一步地，所述第一電流控制電路包括第一三極體、第二電阻、第三電阻和第四電阻，所述第一三極體的集電極連接電源輸出正極，第一三極體的發射極連接第一電池的正極，所述第二電阻的兩端分別並聯第一三極體的發射極和基極，所述第三電阻串聯在第一三極體的基極，所述第四電阻並聯在第一三極體發射極和第三電阻負極兩端。

進一步地，所述第一電壓檢測比較電路包括第一運算放大器、第五電阻、第六電阻；所述第二電壓檢測比較電路包括第二運算放大器、第七電阻、第八電阻；所述第五電阻和第六電阻串聯，且一起並聯在第一電池兩端，所述第七電阻和第八電阻串聯，且一起並聯在第二電池兩端，第一放大器的輸出端接第二運算放大器的輸出端，第一放大器的正相端還接第二運算放大器的反向端，第一放大器的正相端接第五電阻和第六電阻之間，第一放大器的正相端還接第二運算放大器的反向端，第一放大器的反相端接第二運算放大器的正向端，第二放大器的正向端接第七電阻和第八電阻之間，第一放大器的正電源端接第二運算放大器的正電源端，第一放大器的負電源端接第一電池負極，第二放大器的負電源端接第二電池負極。

採用上述方案，本實用新型通過兩組電流控制電路和電壓檢測比較電路實現兩節鋰電池的電壓比較和對兩節鋰電池的充電限制。當兩節鋰電池的電壓不平衡時，高電壓鋰電池將對低電壓鋰電池進行充電，充電電流的大小受兩組電流控制電路中三極體導通程度的影響。此時，電壓輸出控制電路中的負載開關——場效應管關閉，使得電路不能進行整組電池組放電。當兩節鋰電池中的電壓完全平衡後，兩組電流控制電路中三極體完全導通，此時兩節電池並聯後可對負載進行放電。

本實用新型解決終端用戶對鋰電池並聯使用不方便的問題。無論兩節電池的電壓差到何種程度，均可以放到這簡易設備內，待指示燈熄滅後，兩電池的電壓將會達到平衡，不存在壓差的問題，就可以正常放電使用，從而做到任意兩節鋰電池實現並聯並增加電池容量的目的，且對電池性能無任何損壞。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型的電路原理圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例，對本實用新型進行詳細說明。

參照圖1和圖2所示，本實用新型提供一種鋰電池並聯控制電路，電池B1與電池B2並聯連接，包括，電壓輸出控制電路1、第一電流控制電路 2、第二電流控制電路3、第一電壓檢測比較電路4、第二電壓檢測比較電路6和狀態指示電路5。

所述電壓輸出控制電路1的輸出端依次連接第一電流控制電路2和電池B1；第二電流控制電路3與電池B2串聯，並且並聯在第一電流控制電路 2和第一電池兩端；所述第一電流控制電路2和第二電流控制電路3分別用於控制電池B1和電池B2的充、放電。

所述電池B1和電池B2兩端分別並聯有第一電壓檢測比較電路4和第二電壓檢測比較電路6，用於檢測和比較電池B1和電池B2兩端的電壓；所述第一電壓檢測比較電路4的輸出端分別連接第一電流控制電路2和電壓輸出控制電路1的輸入端；所述第二電壓檢測比較電路6的輸出端分別連接第二電流控制電路3和電壓輸出控制電路1的輸入端；所述第一電壓檢測比較電路4與第二電壓檢測比較電路6之間串聯有狀態指示電路5，用於顯示電池B1與電池B2之間的電壓平衡狀態。

具體而言，電源輸出電壓首先進入場效應管QD，場效應管QD的源極接電壓輸出正極，場效應管QD的漏極接電壓輸出負極，所述電阻R21的兩端分別連接場效應管QD的漏極和柵極。

場效應管QD的漏極連接三極體Q1的集電極，三極體Q1的基極連接電阻R2，電阻R1並聯在三極體Q1的發射極和基極兩端，電阻R1A並聯在三極體Q1的發射極和電阻R2的負極。三極體Q1、電阻R1、電阻R2、電阻R1A共同構成第一電流控制電路2，同理，第二電流控制電路3包括三極體Q2、電阻R11、電阻R12、電阻R11A。場效應管QD的漏極還連接三極體Q2的集電極，三極體Q2的基極連接電阻R12，電阻R11並聯在三極體 Q2的發射極和基極兩端，電阻R11A並聯在三極體Q2的發射極和電阻R12 的負極。

電池B1正極通過二極體D1、二極體D2與電池B2正極連接，電阻R3 與電阻R4串聯，並且並聯在電池B1的兩端，電阻R3與電阻R4之間連接運算放大器OP1的同相端，運算放大器OP1的輸出端依次串聯二極體D3、二極體D4，並連接運算放大器OP2的輸出端。相應地，電阻R13與電阻 R14串聯，並且並聯在電池B2的兩端，電阻R13與電阻R14之間連接運算放大器OP2的同相端。運算放大器OP1的反相端連接運算放大器OP2的同相端，運算放大器OP1的同相端還連接運算放大器OP2的反相端，運算放大器OP1的正電源端接入二極體D1與二極體D2之間，運算放大器OP1的負電源端接電池B1的負極。運算放大器OP2的正電源端也接入二極體D1 與二極體D2之間，運算放大器OP2的負電源端接電池B2的負極。

運算放大器OP1的輸出端還依次串聯電阻R7和電阻R8，並連接電池 B1的負極。場效應管Q3的源極連接電阻R2的負極，場效應管Q3的柵極接在電阻R7與電阻R8之間，場效應管Q3的漏極連接電池B1。場效應管 Q3的源極還依次串聯電阻R5與電阻R6，並接場效應管Q3的漏極。三極體Q4的集電極連接三極體Q1的基極，三極體Q4的基極接在電阻R5與電阻R6之間，三極體Q4的發射極接電池B1的負極。

相對應地，運算放大器OP2的輸出端還依次串聯電阻R15和電阻R16，並連接電池B2的負極。場效應管Q5的源極連接電阻R12的負極，場效應管Q5的柵極接在電阻R15與電阻R16之間，場效應管Q5的漏極連接電池 B2。場效應管Q5的源極還依次串聯電阻R17與電阻R18，並接場效應管Q5的漏極。三極體Q6的集電極連接三極體Q2的基極，三極體Q6的基極接在電阻R17與電阻R18之間，三極體Q6的發射極接電池B2的負極。

三極體Q4的集電極還依次串聯電阻R25、電阻R26，並接電池B1的負極，場效應管QD的漏極依次串聯電阻R22、電阻R23和電阻R24，並接電池B1的負極。場效應管Q7的源極串聯發光二極體LED1，並接在電阻R22 與電阻R23之間，場效應管Q7的柵極接在電阻R25與電阻R26之間，場效應管Q7的漏極接電池B1的負極。三極體Q8的集電極接場效應管QD的柵極，三極體Q8的基極接在電阻R23與電阻R24之間，三極體Q8的發射極接電池B1的負極。

本實用新型工作原理描述如下：

當電池B1與電池B2接入電路後，第一節電池B1電壓通過電阻R3、電阻R4分壓後接到運算放大器OP1的同相端，也同時接到OP2的反相端。同理，第二節電池B2經過電阻R13、電阻R14分壓後加到運算放大器OP1 的反相端，同時接到OP2的同相端。

對於運算放大器OP1來說，當同相端電壓高於反相端電壓時，即電池 B1兩端的電壓高於電池B2兩端的電壓，運算放大器OP1的輸出端將輸出高電平，壓差赿大，運算放大器OP1輸出的電平就赿高。此高電平分兩路，一路電平經電阻R7、電阻R8分壓後使場效應管Q3導通，並經電阻R2將三極體Q1柵極電位拉低，此時，三極體Q1由於電阻R1、電阻R2的存在而設置為放大狀態，三極體Q1的導通程度取決於其柵極電位低到什麼程度；另一路電平經二極體D3、電阻R25、電阻R26使場效應管Q7導通，並將發光二極體LED1點亮，同時將三極體Q8的基極電位拉低，使三極體Q8 關閉，致使場效應管QD柵極電位為高電平，此時，場效應管QD關閉，禁止並聯後的電池組向負載供電輸出。發光二極體LED1點亮表示此時兩節鋰電池正處於充電平衡過程中，不充許輸出給負載。

此時運算放大器OP2的反相端的電位高於同相端，運算放大器OP2輸出低電平，場效應管Q5不受影響，電池B2電壓通過電阻R11A、電阻R17、電阻R18使Q6導通，將三極體Q2柵極電平拉低，使三極體Q2完全導通。從而使電池B1通過三極體Q1、三極體Q2給B2充電，充電電流大小受控於三極體Q1的導通程度。當電池B2電壓高於電池B1電壓時，三極體Q2、運算放大器OP2工作狀態剛好與三極體Q1、運算放大器OP1相反，實現電池B2對電池B1進行充電。

隨著充電的進行，電池B1與電池B2的壓差逐漸減小，運算放大器OP1 輸出的高電平電位也逐漸減小，當減小到場效應管Q3的門極驅動開啟門限電平之下時，場效應管Q3關閉。B1電壓經電阻R1A、電阻R5、電阻R6使 Q4導通，將三極體Q1柵極電位拉低，使三極體Q1完全導通，另一邊，運算放大器OP1輸出的電壓降低的同時，場效應管Q3退出導通狀態，發光二極體LED1熄滅，三極體Q8導通，將場效應管QD柵極的電位拉低，使場效應管QD完全導通，使並聯後的電池組可以向負載輸出電壓。

本實用新型通過兩組電流控制電路和電壓檢測比較電路實現兩節鋰電池的電壓比較和對兩節鋰電池的充電限制。當兩節鋰電池的電壓不平衡時，高電壓鋰電池將對低電壓鋰電池進行充電，充電電流的大小受兩組電流控制電路中三極體導通程度的影響。同時狀態指示電路5中的發光二極體 LED1被點亮，表示兩節電池正在進行電壓平衡。此時，電壓輸出控制電路 1中的負載開關——場效應管關閉，使得電路不能進行整組電池組放電。當兩節鋰電池中的電壓完全平衡後，狀態指示電路5中的發光二極體LED1熄滅，兩組電流控制電路中三極體完全導通，此時兩節電池並聯後可對負載進行放電。

綜上所述，本實用新型解決終端用戶對鋰電池並聯使用不方便的問題。無論兩節電池的電壓差到何種程度，均可以放到這簡易設備內，待指示燈熄滅後，兩電池的電壓將會達到平衡，不存在壓差的問題，就可以正常放電使用，從而做到任意兩節鋰電池實現並聯並增加電池容量的目的，且對電池性能無任何損壞。

以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用於限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。