蓄電池電壓檢測電路的制作方法
【專利摘要】一種蓄電池電壓檢測電路，包括并聯的第一檢測單元、報警單元；第一檢測單元包括第一穩壓管、第一限流電阻、第一晶體管以及第一指示燈；第一穩壓管的陽極通過第一限流電阻接入待檢測蓄電池的陽極，第一穩壓管的陰極接地保護同時通過一電阻接入第一晶體管的基極；第一指示燈一端與待檢測蓄電池的陽極相接，另一端通過一電阻接入第一晶體管的集電極；第一晶體管的發射極接地保護；報警單元包括第一電磁繼電器、第四晶體管以及蜂鳴器；第一電磁繼電器一端接入待檢測蓄電池的陽極同時通過一電阻接入第四晶體管的基極，第一電磁繼電器另一端接入第四晶體管的集電極，第四晶體管的發射極接地保護。使用方便安全，控制精度高。
【專利說明】蓄電池電壓檢測電路
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及電池檢測【技術領域】的，尤其涉及一種用于電動車蓄電池的電壓檢測與保護電路。
【背景技術】
[0002]隨著科技的不斷發展，經濟水平的提高，人們的環保節能意識也逐漸提高，利用清潔能源的電動車也被廣泛使用。電動車基本使用的是36v鉛酸蓄電池，在使用過程中要注意對電池電壓的檢測，及時了解電池使用狀況。電壓低時應及時充電，以保護電池，延長使用壽命。目前在電動汽車的應用中，普遍存在著蓄電池的使用壽命不長、管理不當、電壓過低導致損壞電池等問題。因此，需要一種用于電動車蓄電池的電壓檢測電路，對蓄電池組的電壓工作狀態實時監控，以保護及延長蓄電池組的使用壽命。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在于解決上述問題，提供一種蓄電池電壓檢測電路，采用穩壓二極管的伏安特性，對蓄電池組的電壓工作狀態進行實時監控，以保護及延長蓄電池組的使用壽命。
[0004]為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案。
[0005]一種蓄電池電壓檢測電路，包括并聯的第一檢測單元以及報警單元；所述第一檢測單元包括第一穩壓管、第一限流電阻、第一晶體管以及第一指示燈；所述第一穩壓管的陽極通過所述第一限流電阻接入待檢測蓄電池的陽極，所述第一穩壓管的陰極接地保護同時通過一電阻接入所述第一晶體管的基極；所述第一指示燈一端與待檢測蓄電池的陽極相接，另一端通過一電阻接入所述第一晶體管的集電極；所述第一晶體管的發射極接地保護；當所述第一穩壓管兩端的電壓大于其擊穿電壓時，所述第一檢測單元電路導通，點亮所述第一指示燈；所述報警單元包括第一電磁繼電器、第四晶體管以及蜂鳴器；所述第一電磁繼電器一端接入待檢測蓄電池的陽極同時通過一電阻接入所述第四晶體管的基極，所述第一電磁繼電器另一端接入所述第四晶體管的集電極，所述第四晶體管的發射極接地保護；當所述第一穩壓管兩端的電壓小于其擊穿電壓時，所述第一檢測單元電路斷開，所述報警單元電路導通，蜂鳴器發出警報。
[0006]進一步，還包括與所述第一檢測單元并聯的第二檢測單元；所述第二檢測單元包括第二穩壓管、第二限流電阻、第二晶體管以及第二指示燈，其中，所述第二限流電阻的阻值大于所述第一限流電阻的阻值；所述第二穩壓管的陽極通過所述第二限流電阻接入待檢測蓄電池的陽極，所述第二穩壓管的陰極接地保護同時通過一電阻接入所述第二晶體管的基極；所述第二指示燈一端與待檢測蓄電池的陽極相接，另一端通過一電阻接入所述第二晶體管的集電極；所述第二晶體管的發射極接地保護；當所述第二穩壓管兩端的電壓大于其擊穿電壓時，所述第一檢測單元、第二檢測單元電路均導通，所述第一指示燈、第二指示燈均被點亮。[0007]進一步，還包括與所述第一檢測單元并聯的第三檢測單元；所述第三檢測單元包括第三穩壓管、第三限流電阻、第三晶體管以及第三指示燈，其中，所述第三限流電阻的阻值大于所述第二限流電阻的阻值；所述第三穩壓管的陽極通過所述第三限流電阻接入待檢測蓄電池的陽極，所述第三穩壓管的陰極接地保護同時通過一電阻接入所述第三晶體管的基極；所述第三指示燈一端與待檢測蓄電池的陽極相接，另一端通過一電阻接入所述第三晶體管的集電極；所述第三晶體管的發射極接地保護；當所述第三穩壓管兩端的電壓大于其擊穿電壓時，所述第一檢測單元電路、第二檢測單元以及第三檢測單元電路均導通，所述第一指示燈、第二指示燈以及第三指示燈均被點亮。
[0008]進一步，所述第一穩壓管、第二穩壓管以及第三穩壓管均選用1N757型號穩壓管。
[0009]進一步，所述第一指示燈、第二指示燈以及第三指示燈均為發光二極管。
[0010]可選的，所述第一指示燈被點亮時發紅光、第二指示燈被點亮時發綠光、第三指示燈被點亮時發藍光。
[0011]進一步，還包括并聯在負載兩端的欠壓保護單元；所述欠壓保護單元包括第二電磁繼電器、第四限流電阻以及第四穩壓管，其中，所述第四限流電阻的阻值小于所述第一限流電阻的阻值；所述第二電磁繼電器一端接入待檢測蓄電池的陽極，所述第二電磁繼電器另一端通過所述第四限流電阻接入所述第四穩壓管的陽極，同時通過一二極管接入待檢測蓄電池的陽極；當所述第四穩壓管兩端的電壓小于其擊穿電壓時，所述欠壓保護單元電路斷開，停止向負載供電。
[0012]進一步，所述第四穩壓管選用1N757型號穩壓管。
[0013]本實用新型蓄電池電壓檢測電路的積極效果是:每一檢測單元對應一電壓檢測范圍，對蓄電池組的電壓工作狀態進行實時監控；利用穩壓二極管的伏安特性，控制精度高，可以對晶體管的通斷精密調節；采用發光二極管LED，方便用戶通過視覺效果可以準確的判定電池儲蓄電量的情況；通過欠壓保護單元電路，避免電池過度放電；使用方便、安全，且控制性強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型蓄電池電壓檢測電路的示意圖；
[0015]圖2是本實用新型報警單元的示意圖；
[0016]圖3是本實用新型欠壓保護單元示意圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結合附圖對本實用新型蓄電池電壓檢測電路作詳細說明。
[0018]參見附圖1-2，本實用新型蓄電池電壓檢測電路，包括并聯的第一檢測單元1、第二檢測單元2、第三檢測單元3以及報警單元4。每一檢測單元對應一電壓檢測范圍,這一范圍可通過調整檢測單元中的限流電阻來設置。本實用新型主要利用穩壓二極管的伏安特性，對蓄電池組的電壓工作狀態進行實時監控。當被測蓄電池提供給某一檢測單元的穩壓二極管兩端的電壓大于其擊穿電壓時，相應穩壓二極管所在的檢測單元電路的晶體管被導通，從而點亮該檢測單元的指示燈，使用戶實時監控電池電量；當電量低于某一值時，即被測蓄電池提供給穩壓二極管的電壓達不到其擊穿電壓時，相應穩壓二極管截止，其所在的檢測單元電路中的晶體管也截止，指示燈熄滅；當電量處于最低值時，蓄電池提供的電壓已不能達到電路中任一穩壓二極管的擊穿電壓時，報警單元的電磁式繼電器通電吸合，蜂鳴器自動報警，提醒用戶及時充電。
[0019]所述第一檢測單元I包括第一穩壓管VS1、第一限流電阻R1、第一晶體管Ql以及第一指示燈VL1。所述第一穩壓管VSl的陽極通過所述第一限流電阻Rl接入待檢測蓄電池UO的陽極，所述第一穩壓管VSl的陰極接地保護同時通過一電阻Rll接入所述第一晶體管Ql的基極；所述第一指示燈VLl —端與待檢測蓄電池UO的陽極相接，另一端通過一電阻R12接入所述第一晶體管Ql的集電極；所述第一晶體管Ql的發射極接地保護。其中，所述第一穩壓管選用1N757型號穩壓管。
[0020]當所述第一穩壓管VSl兩端的電壓大于其擊穿電壓時，也即待檢測蓄電池UO提供給所述第一穩壓管VSl的電壓大于其擊穿電壓時，所述第一檢測單元I電路導通，點亮所述第一指示燈VLl。本實施方式中，所述第一指示燈VLl為發光二極管，被點亮時發紅光，提示用戶待測蓄電池電量不足，要及時充電。
[0021]所述第二檢測單元2包括第二穩壓管VS2、第二限流電阻R2、第二晶體管Q2以及第二指示燈VL2，其中，所述第二限流電阻R2的阻值大于所述第一限流電阻Rl的阻值。所述第二穩壓管VS2的陽極通過所述第二限流電阻R2接入待檢測蓄電池UO的陽極，所述第二穩壓管VS2的陰極接地保護同時通過一電阻R21接入所述第二晶體管Q2的基極；所述第二指示燈VL2 —端與待檢測蓄電池UO的陽極相接，另一端通過一電阻R22接入所述第二晶體管Q2的集電極；所述第二晶體管Q2的發射極接地保護。其中，所述第二穩壓管選用1N757型號穩壓管。
[0022]當所述第二穩壓管VS2兩端的電壓大于其擊穿電壓時，也即待檢測蓄電池UO提供給所述第二穩壓管VS2的電壓大于其擊穿電壓時，所述第一檢測單元1、第二檢測單元2電路均導通，所述第一指示燈VLl、第二指示燈VL2均被點亮。本實施方式中，所述第二指示燈VL2也為發光二極管，被點亮時發綠光；VL1的紅光與VL2的綠光混和，給人的視覺效果是黃色，提示用戶待測蓄電池電量正常。由于R2的阻值大于Rl的阻值，故第二檢測單元2需要比第一檢測單元I更大的電壓，才能使第二穩壓管VS2導通；也即當待檢測蓄電池UO提供給所述第二穩壓管VS2的電壓大于其擊穿電壓時，所述第一穩壓管VSl兩端的電壓必然大于其擊穿電壓。
[0023]所述第三檢測單元3包括第三穩壓管VS3、第三限流電阻R3、第三晶體管Q3以及第三指示燈VL3，其中，所述第三限流電阻R3的阻值大于所述第二限流電阻R2的阻值。所述第三穩壓管VS3的陽極通過所述第三限流電阻R3接入待檢測蓄電池UO的陽極，所述第三穩壓管VS3的陰極接地保護同時通過一電阻R31接入所述第三晶體管Q3的基極；所述第三指示燈VL3 —端與待檢測蓄電池UO的陽極相接，另一端通過一電阻R32接入所述第三晶體管Q3的集電極；所述第三晶體管Q3的發射極接地保護。其中，所述第三穩壓管選用1N757型號穩壓管。
[0024]當所述第三穩壓管VS3兩端的電壓大于其擊穿電壓時，也即待檢測蓄電池UO提供給所述第三穩壓管VS3的電壓大于其擊穿電壓時，所述第一檢測單元1、第二檢測單元2以及第三檢測單元3電路均導通，所述第一指示燈VL1、第二指示燈VL2以及第三指示燈VL3均被點亮。本實施方式中，所述第三指示燈VL3也為發光二極管，被點亮時發藍光；VL1的紅光、VL2的綠光以及VL3的藍光混和，給人的視覺效果是白色，提示用戶待測蓄電池電量已經充滿。由于R3的阻值大于R2的阻值，故第三檢測單元3需要比第二檢測單元2更大的電壓，才能使第三穩壓管VS3導通；也即當待檢測蓄電池UO提供給所述第三穩壓管VS3的電壓大于其擊穿電壓時，所述第二穩壓管VS2兩端的電壓必然大于其擊穿電壓，所述第一穩壓管VSl兩端的電壓也必然大于其擊穿電壓。
[0025]所述報警單元4包括第一電磁繼電器KA1、第四晶體管Q4以及蜂鳴器41。所述第一電磁繼電器KAl —端接入待檢測蓄電池UO的陽極同時通過一電阻R41接入所述第四晶體管Q4的基極，所述第一電磁繼電器KAl另一端接入所述第四晶體管Q4的集電極，所述第四晶體管Q4的發射極接地保護。當所述第一穩壓管VSl兩端的電壓小于其擊穿電壓時，也即待檢測蓄電池UO提供給所述第一穩壓管VSl的電壓小于其擊穿電壓時，所述第一檢測單元I電路斷開(此時電路中所有檢測單元電路均處于斷開狀態，Q4導通)，所述報警單元4電路導通，蜂鳴器41發出警報，提示用戶電池處于深度放電狀態。當待檢測蓄電池UO的電壓繼續降低，Q4無法導通時，KAl失電使得觸點KA-1斷開，消除警報。
[0026]參見圖3，本實用新型所述蓄電池電壓檢測電路還包括并聯在負載RL兩端的欠壓保護單元5。所述欠壓保護單元5包括第二電磁繼電器KA2、第四限流電阻R4以及第四穩壓管VS4，其中，所述第四限流電阻R4的阻值小于所述第一限流電阻Rl的阻值。所述第二電磁繼電器KA2 —端接入待檢測蓄電池UO的陽極，所述第二電磁繼電器KA2另一端通過所述第四限流電阻R4接入所述第四穩壓管VS4的陽極，同時通過二極管VD接入待檢測蓄電池UO的陽極。其中，所述第四穩壓管選用1N757型號穩壓管。
[0027]當所述第四穩壓管VS4兩端的電壓小于其擊穿電壓時，所述欠壓保護單元5電路斷開，停止向負載RL供電。也即當待檢測蓄電池UO的電壓大于蓄電池欠壓值時，欠壓保護單元5的穩壓管擊穿導通，欠壓保護單元5的繼電器得電，蓄電池向負載供電；當待檢測蓄電池UO的電壓低于蓄電池欠壓值時，達不到欠壓保護單元5的穩壓管擊穿電壓，欠壓保護單元5的繼電器失電觸點KA-2斷開停止向負載供電，從而保護蓄電池。由于R4的阻值小于Rl的阻值，故當待檢測蓄電池UO提供給所述第四穩壓管VS4的電壓小于其擊穿電壓時，包括欠壓保護單元5在內的所有單元均處于斷開狀態。
[0028]以下結合圖1-3給出本實用新型一實施例，進一步說明所述蓄電池電壓檢測電路。
[0029]如圖1-2蓄電池電壓檢測電路所示:該檢測電路中元器件包括晶體管(V1、V2、V3、V4)、穩壓二極管VS (VS1、VS2、VS3)、電磁式繼電器KA1、限流電阻器(R1、R2、R3)、發光二極管(VLl 紅、VL2 綠、VL3 藍)、電阻(Rll、R12、R21、R22、R31、R32、R41)。每個穩壓二極管串聯一個限流電阻(分壓作用)，蓄電池UO加在穩壓二極管的電壓高于其擊穿電壓Uz時，控制檢測電路中與該穩壓二極管對應的晶體管導通；蓄電池UO加在穩壓二極管的電壓低于其擊穿電壓Uz時，控制檢測電路中與該穩壓二極管對應的晶體管截止。電路中3個發光二極管正極并聯，又分別串聯一電阻后與相應晶體管的集電極相聯；當晶體管導通時，相應發光二極管發光。
[0030]由于36V的蓄電池由3塊12V的蓄電池串聯組成，每一塊12V的蓄電池的電壓范圍10.8-14.3V ;故對于36V的蓄電池來說，其端電壓允許范圍是32.4-42.9V。所有VS均選用1N757型號，其穩定電壓值(穩壓二極管的擊穿電壓Uz)為9V，工作電流Iz為20mA。[0031]限流電阻的計算方式為:(蓄電池電壓UO —擊穿電壓Uz)/工作電流Iz=限流電阻R。若使各穩壓二極管VS1、VS2、VS3能夠擊穿的最低蓄電池電壓分別為33V、36V、39V，則設定相應限流電阻Rl為1200歐姆、R2為1350歐姆、R3為1500歐姆。
[0032]當被檢測蓄電池UO電壓范圍為39-42V時，VS3、VS2、VS1均被擊穿，UB3、UB2、UBl處電壓均大于晶體管的壓降(硅材料制成的晶體管壓降為0.7V)，因此晶體管V3、V2、Vl均導通；VL3 (藍)、VL2 (綠)、VLl (紅)均發光；發出的藍光、綠光、紅光混在一起給人的視覺效果是白色。
[0033]當蓄電池UO電壓范圍為36-39V時，穩壓二極管VS3截止，VS2、VSl均被擊穿，因此晶體管V3截止，V2、Vl導通；VL3 (藍)不發光，VL2 (綠)、VLl (紅)兩者發光；發出的綠光、紅光混在一起給人的視覺效果是黃色。
[0034]當蓄電池UO電壓范圍為33-36V時，穩壓二極管VS3、VS2均截止，VSl被擊穿，因此晶體管V3、V2均截止，Vl導通；VL3 (藍)、VL2 (綠)不發光，VLl (紅)發光；給人的視覺效果是紅色，提示用戶蓄電池電量不足，要及時充電。
[0035]當蓄電池UO電壓降至33V時，VS3、VS2、VSl均被截止，因此晶體管V3、V2、Vl均截止；VL3 (藍)、VL2 (綠)、VL1 (紅)均不發光；晶體管V4導通，電磁式繼電器KAl通電吸合，KA-1觸點閉合，蜂鳴器41發出聲音，進行報警，提示用戶蓄電池處于深度放電狀態；低于33V時電磁式繼電器KAl失電斷開，KA-1觸點斷開，消除報警，如圖2所示，其中VCC電壓約5V左右，用于在報警單元4導通時為蜂鳴器41供電。
[0036]如圖3欠壓保護單元電路所示:該保護單元電路中元器件包括穩壓二極管VS4、電磁式繼電器KA2、限流電阻器R4、負載電阻RL以及二極管VD。二極管VD與繼電器KA2并聯，主要是為了保護穩壓二極管VS4等驅動元器件。穩定電壓值(穩壓二極管VS4的擊穿電壓Uz)為9V，工作電流Iz為20mA。設定使穩壓二極管VS4能夠擊穿的最低蓄電池電壓為32V，則設置限流電阻R4為1150歐姆。當蓄電池UO電壓高于32V時，VS4擊穿導通，繼電器KA2得電，觸點KA-2閉合，開始向負載RL供電；當蓄電池UO電壓低于32V時(每一塊12V的蓄電池的欠壓值是10.5V, 3塊蓄電池的欠壓值是31.5V)，蓄電池UO已經處于欠壓狀態，VS4被截止，繼電器KA2失電，觸點KA-2斷開，停止向負載RL供電。
[0037]以上所述僅是本實用新型的優選實施例，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員，在不脫離本實用新型結構的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種蓄電池電壓檢測電路，其特征在于，包括并聯的第一檢測單元以及報警單元； 所述第一檢測單元包括第一穩壓管、第一限流電阻、第一晶體管以及第一指示燈； 所述第一穩壓管的陽極通過所述第一限流電阻接入待檢測蓄電池的陽極，所述第一穩壓管的陰極接地保護同時通過一電阻接入所述第一晶體管的基極；所述第一指示燈一端與待檢測蓄電池的陽極相接，另一端通過一電阻接入所述第一晶體管的集電極；所述第一晶體管的發射極接地保護；當所述第一穩壓管兩端的電壓大于其擊穿電壓時，所述第一檢測單元電路導通，點亮所述第一指示燈； 所述報警單元包括第一電磁繼電器、第四晶體管以及蜂鳴器； 所述第一電磁繼電器一端接入待檢測蓄電池的陽極同時通過一電阻接入所述第四晶體管的基極，所述第一電磁繼電器另一端接入所述第四晶體管的集電極，所述第四晶體管的發射極接地保護；當所述第一穩壓管兩端的電壓小于其擊穿電壓時，所述第一檢測單元電路斷開，所述報警單元電路導通，蜂鳴器發出警報。
2.根據權利要求1所述的蓄電池電壓檢測電路，其特征在于，還包括與所述第一檢測單元并聯的第二檢測單元； 所述第二檢測單元包括第二穩壓管、第二限流電阻、第二晶體管以及第二指示燈，其中，所述第二限流電阻的阻值大于所述第一限流電阻的阻值； 所述第二穩壓管的陽極通過所述第二限流電阻接入待檢測蓄電池的陽極，所述第二穩壓管的陰極接地保護同時通過一電阻接入所述第二晶體管的基極；所述第二指示燈一端與待檢測蓄電池的陽極相接，另一端通過一電阻接入所述第二晶體管的集電極；所述第二晶體管的發射極接地保護； 當所述第二穩壓管兩端的電壓大于其擊穿電壓時，所述第一檢測單元、第二檢測單元電路均導通，所述第一指示燈、第二指示燈均被點亮。
3.根據權利要求2所述的蓄電池電壓檢測電路，其特征在于，還包括與所述第一檢測單元并聯的第三檢測單元； 所述第三檢測單元包括第三穩壓管、第三限流電阻、第三晶體管以及第三指示燈，其中，所述第三限流電阻的阻值大于所述第二限流電阻的阻值； 所述第三穩壓管的陽極通過所述第三限流電阻接入待檢測蓄電池的陽極，所述第三穩壓管的陰極接地保護同時通過一電阻接入所述第三晶體管的基極；所述第三指示燈一端與待檢測蓄電池的陽極相接，另一端通過一電阻接入所述第三晶體管的集電極；所述第三晶體管的發射極接地保護； 當所述第三穩壓管兩端的電壓大于其擊穿電壓時，所述第一檢測單元電路、第二檢測單元以及第三檢測單元電路均導通，所述第一指示燈、第二指示燈以及第三指示燈均被點売。
4.根據權利要求3所述的蓄電池電壓檢測電路，其特征在于，所述第一穩壓管、第二穩壓管以及第三穩壓管均選用1N757型號穩壓管。
5.根據權利要求3所述的蓄電池電壓檢測電路，其特征在于，所述第一指示燈、第二指示燈以及第三指示燈均為發光二極管。
6.根據權利要求3所述的蓄電池電壓檢測電路，其特征在于，所述第一指示燈被點亮時發紅光、第二指示燈被點亮時發綠光、第三指示燈被點亮時發藍光。
7.根據權利要求1或3所述的蓄電池電壓檢測電路，其特征在于，還包括并聯在負載兩端的欠壓保護單元；所述欠壓保護單元包括第二電磁繼電器、第四限流電阻以及第四穩壓管，其中，所述第四限流電阻的阻值小于所述第一限流電阻的阻值； 所述第二電磁繼電器一端接入待檢測蓄電池的陽極，所述第二電磁繼電器另一端通過所述第四限流電阻接入所述第四穩壓管的陽極，同時通過一二極管接入待檢測蓄電池的陽極； 當所述第四穩壓管兩端的電壓小于其擊穿電壓時，所述欠壓保護單元電路斷開，停止向負載供電。
8.根據權利要求7所述的蓄電池 電壓檢測電路，其特征在于，所述第四穩壓管選用1N757型號穩壓管。
【文檔編號】G01R19/165GK203535108SQ201320691269
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年11月5日 優先權日:2013年11月5日
【發明者】張谷強, 高寧, 劉浩田, 田曉峰, 李彬彬, 衛軍, 郭先堂, 林珍 申請人:上海電機學院
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