蓄电池充电保护电路的制作方法

本实用新型涉及蓄电池充电装置技术领域，更具体涉及一种蓄电池充电保护电路。

背景技术：

目前，在电动车所选用的化学能电池中，铅酸蓄电池以成本低廉，可靠性高，并适合于大电流放电，适应环境温度范围较宽等优点。通常的，在电动车选用的电池组采用四组、五组或者六组铅酸蓄电池串联而成，单个铅酸蓄电池的正负极所形成的电势为12VDC，从而串联形成48V、60V或者72V 的电动势(即，电池组的正负极所形成的输出电压)。

申请人检索后发现申请号为201110070929.8公开了一种动力型锂离子电池均衡充放电方法的中国发明专利申请。该现有技术中公开的充电器中包含了整流滤波模块、输入保护模块、直流变换模块等电路，以通过上述电路实现过温、过压、过流及短路保护。

申请人注意到该现有技术虽然能够实现对多个锂电池所组成的锂电池组在充放电的过程中实现过温、过压、过流及短路保护，但该电路结构并不适合铅酸蓄电池。更重要的是的，上述现有技术无法解决与充电器输入电源 (通常为交流电)的电压在接入错误的情况下所导致的充电失能的技术问题。同时，上述现有技术所揭示的充电器无法对充电器的输出电压进行实时检测，并且不具有报警功能。

有鉴于此，有必要对现有技术中的蓄电池充电保护电路予以改进，以解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于公开一种蓄电池充电保护电路，用以实现当接入的输入电源电压错误时对蓄电池进行保护，并对充电器所输出的输出电压进行检测，实现对两种充电电压的蓄电池进行充电，并在充电器输出的充电电压高于蓄电池所设定的充电电压时进行报警，同时在充电接口出现短路时，实现短路保护。

为实现上述目的，本实用新型提供了蓄电池充电保护电路，包括：串联的电阻R24与电阻R13，电阻R13旁接二极管D3，电阻R24旁接于继电器K1的触点1与触点2，电压保护单元，报警单元，第一充电接口B及第二充电接口A；

二极管D3两端分别耦接于与单片机U2的管脚19电连的第一检测点 P1.1及与单片机U2的管脚21电连的第二检测点P1.3，第一充电接口B与第二充电接口A分别形成与单片机U2的管脚18连接的第三检测点P1.0，电压保护单元与单片机U2的管脚27电连并形成第四检测点P2.1，电压保护单元与单片机U2的管脚26电连并形成第五检测点P2.0；

电压保护电路包括：与继电器K1连接的三极管Q8，三极管Q7，电阻 R18，电阻R19，电阻R20，电阻R28，电阻R31与电阻R21；三极管Q8的基极通过电阻R28连接三极管Q7的发射极，三极管Q8的集电极通过电阻 R18与继电器K1的线圈连接，三极管Q7的基极通过电阻R20与第五检测点P2.0电连，三极管Q7的集电极通过电阻R19与整流滤波电路的+15V输出端连接；

报警单元包括：蜂鸣器FM1，三极管Q4，电阻R14，电阻R15，电阻 R16，三极管Q5；所述三极管Q4的基极通过电阻R15连接三极管Q5的发射极，三极管Q5的基极通过电阻R16与第四检测点P2.1连接，蜂鸣器FM1 的两个引脚分别连接三极管Q4的集电极与整流滤波电路的+15V输出端，三极管Q5的集电极通过电阻R14与整流滤波电路的+15V输出端连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述继电器K1的线圈的两端旁接二极管D4。

作为本实用新型的进一步改进，将第二检测点P1.3所检测到的电压与第一检测点P1.1所检测到的电压与单片机U2对应管脚中所设定的电压进行比较，以通过单片机U2驱动继电器K1中脱开或者吸合。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一充电接口B的输出电压为 67～76V，所述第二充电接口A的输出电压为78～88V。

作为本实用新型的进一步改进，所述单片机U2的型号为 STC12C5408AD。

作为本实用新型的进一步改进，所述电阻R24与电阻R13均为绕线电阻，且额定功率均为6W。

作为本实用新型的进一步改进，所述蜂鸣器FM1与继电器K1采用 +15VDC供电。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过本实用新型所是处的蓄电池充电保护电路，实现了用错高电压对电池冲坏的保护，并能够对对包含该蓄电池充电保护电路的冲电器的输出电压进行实时的检测，同时对充电口发生短路时进行保护。

附图说明

图1为本实用新型中的蓄电池充电保护电路的电路图；

图2为蓄电池充电保护电路中所包含单片机的电路图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

请参图1与图2所示出的本实用新型一种蓄电池充电保护电路的一种具体实施方式。该蓄电池充电保护电路可被整体安装在壳体中，以形成一个完整的充电器，尤其是能够为以铅酸蓄电池为动力电池的电动车进行充电。同时，申请人声明，在本实施方式中所使用的术语“连接”既可以是物理层面上的物理连接(例如：插接、焊接或者其他形式的可接触式的连接)，也可以是基于电子流移动所形成的电性连接(或者称为“电连接”、“电连”)。

本实用新型提供了蓄电池充电保护电路，其与整流滤波电路10共同耦接于接线排CON的孔1及孔4上，并将接线排CON的孔3及孔4相互短接后接地(GND)。接线排CON与市电系统(例如220VAC)连接，以为整个充电器提供输入电源。

在本实施方式中，该蓄电池充电保护电路，包括：串联的电阻R24与电阻R13，电阻R13旁接二极管D3(规格：10A10)，电阻R24旁接于继电器 K1的触点1与触点2，电压保护单元，报警单元，第一充电接口B及第二充电接口A。电阻R24与电阻R13均为绕线电阻，且额定功率均为6W。在本实施例中，可通过电阻R24与电阻R13起到降压、限流的作用。

二极管D3两端分别耦接于单片机U2的管脚19电连的第一检测点P1.1 及与单片机U2的管脚21电连的第二检测点P1.3，第一充电接口B与第二充电接口A分别形成与单片机U2的管脚18连接的第三检测点P1.0，电压保护单元与单片机U2的管脚27电连的第四检测点P2.1，电压保护单元与单片机U2的管脚26电连的第五检测点P2.0。

参图2所示，具体的，该单片机U2的型号为STC12C5408AD，其具有 28个I/O管脚。单片机U2的管脚27连接第四检测点P2.1，管脚26连接第五检测点P2.0，管脚21连接第二检测点P1.3，管脚19连接第一检测点P1.1，管脚18连接第一充电接口B及第二充电接口A所分别设置的第三检测点 P1.0。其中，第一充电接口B的输出电压为67～76V，以为由五组铅酸蓄电池串联形成的电池组进行充电。第二充电接口A的输出电压为78～88V，以为由六组铅酸蓄电池串联形成的电池组进行充电。

第二检测点P1.3设置在电阻R10与电阻R11之间，电阻R10与电阻R13 的一端连接，电阻R11的另一端接地。同时，第一充电接口B在第三检测点 P1.0的两端分别串联电阻R22及电阻R25。第二充电接口A在第三检测点 P1.0的两端分别串联电阻R23及电阻R29。本申请中所涉及的各个电阻的电阻值标称值请参图1所示。

具体的，在本实施方式中，该电压保护电路包括：与继电器K1连接的三极管Q8，三极管Q7，电阻R18，电阻R19，电阻R20，电阻R28，电阻 R31与电阻R21。三极管Q8的基极通过电阻R28连接三极管Q7的发射极，三极管Q8的集电极通过电阻R18与继电器K1的线圈连接，三极管Q7的基极通过电阻R20与第五检测点P2.0电连，三极管Q7的集电极通过电阻R19 与整流滤波电路10的+15V输出端连接。

报警单元包括：蜂鸣器FM1，三极管Q4，电阻R14，电阻R15，电阻 R16，三极管Q5。具体的，三极管Q4的基极通过电阻R15连接三极管Q5 的发射极，三极管Q5的基极通过电阻R16与第四检测点P2.1连接，蜂鸣器 FM1的两个引脚分别连接三极管Q4的集电极与整流滤波电路10的+15V输出端，三极管Q5的集电极通过电阻R14与整流滤波电路10的+15V输出端连接。蜂鸣器FM1与继电器K1采用+15VDC供电。

同时，继电器K1的线圈的两端旁接二极管D4，以在为蓄电池组充电的过程中反向截止单片机U2向三极管Q8集电极的电流。当执行充电时，继电器K1的触点1与触点2接触，以通过第一充电接口B或者第二充电接口A为正确的电池组进行充电。当不执行充电时，继电器K1的触点1与触点 3导通，从而切断充电回路。将第二检测点P1.3所检测到的电压与第一检测点P1.1所检测到的电压与单片机U2对应管脚中所设定的电压进行比较，以通过单片机U2驱动继电器K1中脱开或者吸合。

接下来，对本实施例所示出的基于蓄电池充电保护电路的充电器对五组铅酸蓄电池串联所形成的电池组进行充电的过程进行详细描述。

当充电器用错高电压对电池的保护原理具体如下所示。

先根据对应的电池组选择相应的连接(60V的电池组选择P1与P3连接，以通过第一充电接口B进行充电。72V的电池组选择P2与P4连接，以通过第二充电接口A进行充电)。在实施例中，申请人以第一充电接口B为60V 的电池组进行充电的过程作示范性阐述。

假设当充电器是用60V时，输出电压是67V。电阻R22与电阻R25组成的分压电路得到的电压是2.5V。第三检测点P1.0检测到2.5V的电压与程序设定的电压(1.5V到3.0V的电压进行对比，是在这个范围。第五检测点 P2.0输出高电压经过R20输入到三极管Q7(型号：2N5551)的基极，使三极管Q7导通。

+15V的电压经过R19、三极管Q7、电阻R28到三极管Q8(型号：2N5551) 的基极，使三极管Q8(型号：2N5551)导通。+15V的电压经过继电器K1 的线圈、电阻R18至三极管Q8的集电极，并最终到地(GND)，以形成回路。继电器K1工作，以驱动触点1与触点2吸合。充电器的输出电压经过电阻R13与二极管D3(规格：10A10)经过继电器K1的触点的相互吸合，以到达电池组，以通过第一充电接口B给电池组进行充电。

假设当充电器用错为72V时，输出电压是78V。第三检测点P1.0检测到电压是3.1V与单片机U2中烧录的程序设定电压进行对比。若不在程序设定的1.5V到3.0V电压范围内，则第五检测点P2.0输出低电平。三极管Q7、三极管Q8及继电器K1都不工作。充电器的所输出的充电电压只能经过电阻R13、二极管D3再经过电阻R24对电池组进行充电。由于在实施例中设置了电阻R24，在电阻R24上进行了限流，所以只能以150mA的小电流进行充电。由于不是大电流充电，从而不会导致电池组被冲坏。

同时，第四检测点P2.1输出高电平经过电阻R16到三极管Q5(型号： 2N5551)的基极，以驱动三极管Q5导通。+15V的电压经过电阻R14、三极管Q5、电阻R15到三级管Q4(型号：2N5551)的基极，使得三级管Q4导通。+15V电压经过电阻R9到蜂鸣器FM1经过三极管Q4的发射极到地 (GND)，以成回路，从而驱动蜂鸣器FM1工作报警。

充电器过程中损坏输出高电压报警工作原理如下所述。

当充电器在使用的过程中损坏输出大于60V充电器输出的电压时。第三检测点P1.0端口检测的电压与单片机U2内程序设定的电压进行对比。原理和用错72V充电器的一样。如果没有错用72V充电器，则与用对60V充电器的工作原理一样，在此不再赘述。

当充电口短路保护的工作原理如下所述。

当第一充电接口B因导电物体短路(例如，被雨淋湿所导致的短路)后，二极管D3由于具有反向截止作用，因此第一充电接口B形成输出电压。电池组的电压经过电阻R24到电阻R13与地(GND)所形成的回路只会产生 130mA的小电流，从而不会产生大电流。有效地避免了因为短路产生的大电流导致的电池组或者充电器发生起火与烧伤等事故。

在本实施例中，将第二检测点P1.3所检测到的电压与第一检测点P1.1 所检测到的电压与单片机U2对应管脚中所设定的电压进行比较，以通过单片机U2驱动继电器K1中脱开或者吸合。

具体的，当第一检测点P1.1的电压大于第二检测点P1.3时。第五检测点P2.0与第四检测点P2.1都不工作。当第二检测点P1.3的电压大于第一检测点P1.1时。单片机U2才会通过管脚26向第五检测点P2.0发出高电平信号，以识别第一充电接口B或者第二充电接口A是否在为不同充电电压的电池组执行充电操作。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。