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蓄电池电压检测电路的制作方法
【专利摘要】一种蓄电池电压检测电路，包括并联的第一检测单元、报警单元；第一检测单元包括第一稳压管、第一限流电阻、第一晶体管以及第一指示灯；第一稳压管的阳极通过第一限流电阻接入待检测蓄电池的阳极，第一稳压管的阴极接地保护同时通过一电阻接入第一晶体管的基极；第一指示灯一端与待检测蓄电池的阳极相接，另一端通过一电阻接入第一晶体管的集电极；第一晶体管的发射极接地保护；报警单元包括第一电磁继电器、第四晶体管以及蜂鸣器；第一电磁继电器一端接入待检测蓄电池的阳极同时通过一电阻接入第四晶体管的基极，第一电磁继电器另一端接入第四晶体管的集电极，第四晶体管的发射极接地保护。使用方便安全，控制精度高。
【专利说明】蓄电池电压检测电路
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及电池检测【技术领域】的，尤其涉及一种用于电动车蓄电池的电压检测与保护电路。
【背景技术】
[0002]随着科技的不断发展，经济水平的提高，人们的环保节能意识也逐渐提高，利用清洁能源的电动车也被广泛使用。电动车基本使用的是36v铅酸蓄电池，在使用过程中要注意对电池电压的检测，及时了解电池使用状况。电压低时应及时充电，以保护电池，延长使用寿命。目前在电动汽车的应用中，普遍存在着蓄电池的使用寿命不长、管理不当、电压过低导致损坏电池等问题。因此，需要一种用于电动车蓄电池的电压检测电路，对蓄电池组的电压工作状态实时监控，以保护及延长蓄电池组的使用寿命。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于解决上述问题，提供一种蓄电池电压检测电路，采用稳压二极管的伏安特性，对蓄电池组的电压工作状态进行实时监控，以保护及延长蓄电池组的使用寿命。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案。
[0005]一种蓄电池电压检测电路，包括并联的第一检测单元以及报警单元；所述第一检测单元包括第一稳压管、第一限流电阻、第一晶体管以及第一指示灯；所述第一稳压管的阳极通过所述第一限流电阻接入待检测蓄电池的阳极，所述第一稳压管的阴极接地保护同时通过一电阻接入所述第一晶体管的基极；所述第一指示灯一端与待检测蓄电池的阳极相接，另一端通过一电阻接入所述第一晶体管的集电极；所述第一晶体管的发射极接地保护；当所述第一稳压管两端的电压大于其击穿电压时，所述第一检测单元电路导通，点亮所述第一指示灯；所述报警单元包括第一电磁继电器、第四晶体管以及蜂鸣器；所述第一电磁继电器一端接入待检测蓄电池的阳极同时通过一电阻接入所述第四晶体管的基极，所述第一电磁继电器另一端接入所述第四晶体管的集电极，所述第四晶体管的发射极接地保护；当所述第一稳压管两端的电压小于其击穿电压时，所述第一检测单元电路断开，所述报警单元电路导通，蜂鸣器发出警报。
[0006]进一步，还包括与所述第一检测单元并联的第二检测单元；所述第二检测单元包括第二稳压管、第二限流电阻、第二晶体管以及第二指示灯，其中，所述第二限流电阻的阻值大于所述第一限流电阻的阻值；所述第二稳压管的阳极通过所述第二限流电阻接入待检测蓄电池的阳极，所述第二稳压管的阴极接地保护同时通过一电阻接入所述第二晶体管的基极；所述第二指示灯一端与待检测蓄电池的阳极相接，另一端通过一电阻接入所述第二晶体管的集电极；所述第二晶体管的发射极接地保护；当所述第二稳压管两端的电压大于其击穿电压时，所述第一检测单元、第二检测单元电路均导通，所述第一指示灯、第二指示灯均被点亮。[0007]进一步，还包括与所述第一检测单元并联的第三检测单元；所述第三检测单元包括第三稳压管、第三限流电阻、第三晶体管以及第三指示灯，其中，所述第三限流电阻的阻值大于所述第二限流电阻的阻值；所述第三稳压管的阳极通过所述第三限流电阻接入待检测蓄电池的阳极，所述第三稳压管的阴极接地保护同时通过一电阻接入所述第三晶体管的基极；所述第三指示灯一端与待检测蓄电池的阳极相接，另一端通过一电阻接入所述第三晶体管的集电极；所述第三晶体管的发射极接地保护；当所述第三稳压管两端的电压大于其击穿电压时，所述第一检测单元电路、第二检测单元以及第三检测单元电路均导通，所述第一指示灯、第二指示灯以及第三指示灯均被点亮。
[0008]进一步，所述第一稳压管、第二稳压管以及第三稳压管均选用1N757型号稳压管。
[0009]进一步，所述第一指示灯、第二指示灯以及第三指示灯均为发光二极管。
[0010]可选的，所述第一指示灯被点亮时发红光、第二指示灯被点亮时发绿光、第三指示灯被点亮时发蓝光。
[0011]进一步，还包括并联在负载两端的欠压保护单元；所述欠压保护单元包括第二电磁继电器、第四限流电阻以及第四稳压管，其中，所述第四限流电阻的阻值小于所述第一限流电阻的阻值；所述第二电磁继电器一端接入待检测蓄电池的阳极，所述第二电磁继电器另一端通过所述第四限流电阻接入所述第四稳压管的阳极，同时通过一二极管接入待检测蓄电池的阳极；当所述第四稳压管两端的电压小于其击穿电压时，所述欠压保护单元电路断开，停止向负载供电。
[0012]进一步，所述第四稳压管选用1N757型号稳压管。
[0013]本实用新型蓄电池电压检测电路的积极效果是:每一检测单元对应一电压检测范围，对蓄电池组的电压工作状态进行实时监控；利用稳压二极管的伏安特性，控制精度高，可以对晶体管的通断精密调节；采用发光二极管LED，方便用户通过视觉效果可以准确的判定电池储蓄电量的情况；通过欠压保护单元电路，避免电池过度放电；使用方便、安全，且控制性强。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]图1是本实用新型蓄电池电压检测电路的示意图；
[0015]图2是本实用新型报警单元的示意图；
[0016]图3是本实用新型欠压保护单元示意图。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图对本实用新型蓄电池电压检测电路作详细说明。
[0018]参见附图1-2，本实用新型蓄电池电压检测电路，包括并联的第一检测单元1、第二检测单元2、第三检测单元3以及报警单元4。每一检测单元对应一电压检测范围,这一范围可通过调整检测单元中的限流电阻来设置。本实用新型主要利用稳压二极管的伏安特性，对蓄电池组的电压工作状态进行实时监控。当被测蓄电池提供给某一检测单元的稳压二极管两端的电压大于其击穿电压时，相应稳压二极管所在的检测单元电路的晶体管被导通，从而点亮该检测单元的指示灯，使用户实时监控电池电量；当电量低于某一值时，即被测蓄电池提供给稳压二极管的电压达不到其击穿电压时，相应稳压二极管截止，其所在的检测单元电路中的晶体管也截止，指示灯熄灭；当电量处于最低值时，蓄电池提供的电压已不能达到电路中任一稳压二极管的击穿电压时，报警单元的电磁式继电器通电吸合，蜂鸣器自动报警，提醒用户及时充电。
[0019]所述第一检测单元I包括第一稳压管VS1、第一限流电阻R1、第一晶体管Ql以及第一指示灯VL1。所述第一稳压管VSl的阳极通过所述第一限流电阻Rl接入待检测蓄电池UO的阳极，所述第一稳压管VSl的阴极接地保护同时通过一电阻Rll接入所述第一晶体管Ql的基极；所述第一指示灯VLl —端与待检测蓄电池UO的阳极相接，另一端通过一电阻R12接入所述第一晶体管Ql的集电极；所述第一晶体管Ql的发射极接地保护。其中，所述第一稳压管选用1N757型号稳压管。
[0020]当所述第一稳压管VSl两端的电压大于其击穿电压时，也即待检测蓄电池UO提供给所述第一稳压管VSl的电压大于其击穿电压时，所述第一检测单元I电路导通，点亮所述第一指示灯VLl。本实施方式中，所述第一指示灯VLl为发光二极管，被点亮时发红光，提示用户待测蓄电池电量不足，要及时充电。
[0021]所述第二检测单元2包括第二稳压管VS2、第二限流电阻R2、第二晶体管Q2以及第二指示灯VL2，其中，所述第二限流电阻R2的阻值大于所述第一限流电阻Rl的阻值。所述第二稳压管VS2的阳极通过所述第二限流电阻R2接入待检测蓄电池UO的阳极，所述第二稳压管VS2的阴极接地保护同时通过一电阻R21接入所述第二晶体管Q2的基极；所述第二指示灯VL2 —端与待检测蓄电池UO的阳极相接，另一端通过一电阻R22接入所述第二晶体管Q2的集电极；所述第二晶体管Q2的发射极接地保护。其中，所述第二稳压管选用1N757型号稳压管。
[0022]当所述第二稳压管VS2两端的电压大于其击穿电压时，也即待检测蓄电池UO提供给所述第二稳压管VS2的电压大于其击穿电压时，所述第一检测单元1、第二检测单元2电路均导通，所述第一指示灯VLl、第二指示灯VL2均被点亮。本实施方式中，所述第二指示灯VL2也为发光二极管，被点亮时发绿光；VL1的红光与VL2的绿光混和，给人的视觉效果是黄色，提示用户待测蓄电池电量正常。由于R2的阻值大于Rl的阻值，故第二检测单元2需要比第一检测单元I更大的电压，才能使第二稳压管VS2导通；也即当待检测蓄电池UO提供给所述第二稳压管VS2的电压大于其击穿电压时，所述第一稳压管VSl两端的电压必然大于其击穿电压。
[0023]所述第三检测单元3包括第三稳压管VS3、第三限流电阻R3、第三晶体管Q3以及第三指示灯VL3，其中，所述第三限流电阻R3的阻值大于所述第二限流电阻R2的阻值。所述第三稳压管VS3的阳极通过所述第三限流电阻R3接入待检测蓄电池UO的阳极，所述第三稳压管VS3的阴极接地保护同时通过一电阻R31接入所述第三晶体管Q3的基极；所述第三指示灯VL3 —端与待检测蓄电池UO的阳极相接，另一端通过一电阻R32接入所述第三晶体管Q3的集电极；所述第三晶体管Q3的发射极接地保护。其中，所述第三稳压管选用1N757型号稳压管。
[0024]当所述第三稳压管VS3两端的电压大于其击穿电压时，也即待检测蓄电池UO提供给所述第三稳压管VS3的电压大于其击穿电压时，所述第一检测单元1、第二检测单元2以及第三检测单元3电路均导通，所述第一指示灯VL1、第二指示灯VL2以及第三指示灯VL3均被点亮。本实施方式中，所述第三指示灯VL3也为发光二极管，被点亮时发蓝光；VL1的红光、VL2的绿光以及VL3的蓝光混和，给人的视觉效果是白色，提示用户待测蓄电池电量已经充满。由于R3的阻值大于R2的阻值，故第三检测单元3需要比第二检测单元2更大的电压，才能使第三稳压管VS3导通；也即当待检测蓄电池UO提供给所述第三稳压管VS3的电压大于其击穿电压时，所述第二稳压管VS2两端的电压必然大于其击穿电压，所述第一稳压管VSl两端的电压也必然大于其击穿电压。
[0025]所述报警单元4包括第一电磁继电器KA1、第四晶体管Q4以及蜂鸣器41。所述第一电磁继电器KAl —端接入待检测蓄电池UO的阳极同时通过一电阻R41接入所述第四晶体管Q4的基极，所述第一电磁继电器KAl另一端接入所述第四晶体管Q4的集电极，所述第四晶体管Q4的发射极接地保护。当所述第一稳压管VSl两端的电压小于其击穿电压时，也即待检测蓄电池UO提供给所述第一稳压管VSl的电压小于其击穿电压时，所述第一检测单元I电路断开(此时电路中所有检测单元电路均处于断开状态，Q4导通)，所述报警单元4电路导通，蜂鸣器41发出警报，提示用户电池处于深度放电状态。当待检测蓄电池UO的电压继续降低，Q4无法导通时，KAl失电使得触点KA-1断开，消除警报。
[0026]参见图3，本实用新型所述蓄电池电压检测电路还包括并联在负载RL两端的欠压保护单元5。所述欠压保护单元5包括第二电磁继电器KA2、第四限流电阻R4以及第四稳压管VS4，其中，所述第四限流电阻R4的阻值小于所述第一限流电阻Rl的阻值。所述第二电磁继电器KA2 —端接入待检测蓄电池UO的阳极，所述第二电磁继电器KA2另一端通过所述第四限流电阻R4接入所述第四稳压管VS4的阳极，同时通过二极管VD接入待检测蓄电池UO的阳极。其中，所述第四稳压管选用1N757型号稳压管。
[0027]当所述第四稳压管VS4两端的电压小于其击穿电压时，所述欠压保护单元5电路断开，停止向负载RL供电。也即当待检测蓄电池UO的电压大于蓄电池欠压值时，欠压保护单元5的稳压管击穿导通，欠压保护单元5的继电器得电，蓄电池向负载供电；当待检测蓄电池UO的电压低于蓄电池欠压值时，达不到欠压保护单元5的稳压管击穿电压，欠压保护单元5的继电器失电触点KA-2断开停止向负载供电，从而保护蓄电池。由于R4的阻值小于Rl的阻值，故当待检测蓄电池UO提供给所述第四稳压管VS4的电压小于其击穿电压时，包括欠压保护单元5在内的所有单元均处于断开状态。
[0028]以下结合图1-3给出本实用新型一实施例，进一步说明所述蓄电池电压检测电路。
[0029]如图1-2蓄电池电压检测电路所示:该检测电路中元器件包括晶体管(V1、V2、V3、V4)、稳压二极管VS (VS1、VS2、VS3)、电磁式继电器KA1、限流电阻器(R1、R2、R3)、发光二极管(VLl 红、VL2 绿、VL3 蓝)、电阻(Rll、R12、R21、R22、R31、R32、R41)。每个稳压二极管串联一个限流电阻(分压作用)，蓄电池UO加在稳压二极管的电压高于其击穿电压Uz时，控制检测电路中与该稳压二极管对应的晶体管导通；蓄电池UO加在稳压二极管的电压低于其击穿电压Uz时，控制检测电路中与该稳压二极管对应的晶体管截止。电路中3个发光二极管正极并联，又分别串联一电阻后与相应晶体管的集电极相联；当晶体管导通时，相应发光二极管发光。
[0030]由于36V的蓄电池由3块12V的蓄电池串联组成，每一块12V的蓄电池的电压范围10.8-14.3V ;故对于36V的蓄电池来说，其端电压允许范围是32.4-42.9V。所有VS均选用1N757型号，其稳定电压值(稳压二极管的击穿电压Uz)为9V，工作电流Iz为20mA。[0031]限流电阻的计算方式为:(蓄电池电压UO —击穿电压Uz)/工作电流Iz=限流电阻R。若使各稳压二极管VS1、VS2、VS3能够击穿的最低蓄电池电压分别为33V、36V、39V，则设定相应限流电阻Rl为1200欧姆、R2为1350欧姆、R3为1500欧姆。
[0032]当被检测蓄电池UO电压范围为39-42V时，VS3、VS2、VS1均被击穿，UB3、UB2、UBl处电压均大于晶体管的压降(硅材料制成的晶体管压降为0.7V)，因此晶体管V3、V2、Vl均导通；VL3 (蓝)、VL2 (绿)、VLl (红)均发光；发出的蓝光、绿光、红光混在一起给人的视觉效果是白色。
[0033]当蓄电池UO电压范围为36-39V时，稳压二极管VS3截止，VS2、VSl均被击穿，因此晶体管V3截止，V2、Vl导通；VL3 (蓝)不发光，VL2 (绿)、VLl (红)两者发光；发出的绿光、红光混在一起给人的视觉效果是黄色。
[0034]当蓄电池UO电压范围为33-36V时，稳压二极管VS3、VS2均截止，VSl被击穿，因此晶体管V3、V2均截止，Vl导通；VL3 (蓝)、VL2 (绿)不发光，VLl (红)发光；给人的视觉效果是红色，提示用户蓄电池电量不足，要及时充电。
[0035]当蓄电池UO电压降至33V时，VS3、VS2、VSl均被截止，因此晶体管V3、V2、Vl均截止；VL3 (蓝)、VL2 (绿)、VL1 (红)均不发光；晶体管V4导通，电磁式继电器KAl通电吸合，KA-1触点闭合，蜂鸣器41发出声音，进行报警，提示用户蓄电池处于深度放电状态；低于33V时电磁式继电器KAl失电断开，KA-1触点断开，消除报警，如图2所示，其中VCC电压约5V左右，用于在报警单元4导通时为蜂鸣器41供电。
[0036]如图3欠压保护单元电路所示:该保护单元电路中元器件包括稳压二极管VS4、电磁式继电器KA2、限流电阻器R4、负载电阻RL以及二极管VD。二极管VD与继电器KA2并联，主要是为了保护稳压二极管VS4等驱动元器件。稳定电压值(稳压二极管VS4的击穿电压Uz)为9V，工作电流Iz为20mA。设定使稳压二极管VS4能够击穿的最低蓄电池电压为32V，则设置限流电阻R4为1150欧姆。当蓄电池UO电压高于32V时，VS4击穿导通，继电器KA2得电，触点KA-2闭合，开始向负载RL供电；当蓄电池UO电压低于32V时(每一块12V的蓄电池的欠压值是10.5V, 3块蓄电池的欠压值是31.5V)，蓄电池UO已经处于欠压状态，VS4被截止，继电器KA2失电，触点KA-2断开，停止向负载RL供电。
[0037]以上所述仅是本实用新型的优选实施例，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种蓄电池电压检测电路，其特征在于，包括并联的第一检测单元以及报警单元； 所述第一检测单元包括第一稳压管、第一限流电阻、第一晶体管以及第一指示灯； 所述第一稳压管的阳极通过所述第一限流电阻接入待检测蓄电池的阳极，所述第一稳压管的阴极接地保护同时通过一电阻接入所述第一晶体管的基极；所述第一指示灯一端与待检测蓄电池的阳极相接，另一端通过一电阻接入所述第一晶体管的集电极；所述第一晶体管的发射极接地保护；当所述第一稳压管两端的电压大于其击穿电压时，所述第一检测单元电路导通，点亮所述第一指示灯； 所述报警单元包括第一电磁继电器、第四晶体管以及蜂鸣器； 所述第一电磁继电器一端接入待检测蓄电池的阳极同时通过一电阻接入所述第四晶体管的基极，所述第一电磁继电器另一端接入所述第四晶体管的集电极，所述第四晶体管的发射极接地保护；当所述第一稳压管两端的电压小于其击穿电压时，所述第一检测单元电路断开，所述报警单元电路导通，蜂鸣器发出警报。
2.根据权利要求1所述的蓄电池电压检测电路，其特征在于，还包括与所述第一检测单元并联的第二检测单元； 所述第二检测单元包括第二稳压管、第二限流电阻、第二晶体管以及第二指示灯，其中，所述第二限流电阻的阻值大于所述第一限流电阻的阻值； 所述第二稳压管的阳极通过所述第二限流电阻接入待检测蓄电池的阳极，所述第二稳压管的阴极接地保护同时通过一电阻接入所述第二晶体管的基极；所述第二指示灯一端与待检测蓄电池的阳极相接，另一端通过一电阻接入所述第二晶体管的集电极；所述第二晶体管的发射极接地保护； 当所述第二稳压管两端的电压大于其击穿电压时，所述第一检测单元、第二检测单元电路均导通，所述第一指示灯、第二指示灯均被点亮。
3.根据权利要求2所述的蓄电池电压检测电路，其特征在于，还包括与所述第一检测单元并联的第三检测单元； 所述第三检测单元包括第三稳压管、第三限流电阻、第三晶体管以及第三指示灯，其中，所述第三限流电阻的阻值大于所述第二限流电阻的阻值； 所述第三稳压管的阳极通过所述第三限流电阻接入待检测蓄电池的阳极，所述第三稳压管的阴极接地保护同时通过一电阻接入所述第三晶体管的基极；所述第三指示灯一端与待检测蓄电池的阳极相接，另一端通过一电阻接入所述第三晶体管的集电极；所述第三晶体管的发射极接地保护； 当所述第三稳压管两端的电压大于其击穿电压时，所述第一检测单元电路、第二检测单元以及第三检测单元电路均导通，所述第一指示灯、第二指示灯以及第三指示灯均被点売。
4.根据权利要求3所述的蓄电池电压检测电路，其特征在于，所述第一稳压管、第二稳压管以及第三稳压管均选用1N757型号稳压管。
5.根据权利要求3所述的蓄电池电压检测电路，其特征在于，所述第一指示灯、第二指示灯以及第三指示灯均为发光二极管。
6.根据权利要求3所述的蓄电池电压检测电路，其特征在于，所述第一指示灯被点亮时发红光、第二指示灯被点亮时发绿光、第三指示灯被点亮时发蓝光。
7.根据权利要求1或3所述的蓄电池电压检测电路，其特征在于，还包括并联在负载两端的欠压保护单元；所述欠压保护单元包括第二电磁继电器、第四限流电阻以及第四稳压管，其中，所述第四限流电阻的阻值小于所述第一限流电阻的阻值； 所述第二电磁继电器一端接入待检测蓄电池的阳极，所述第二电磁继电器另一端通过所述第四限流电阻接入所述第四稳压管的阳极，同时通过一二极管接入待检测蓄电池的阳极； 当所述第四稳压管两端的电压小于其击穿电压时，所述欠压保护单元电路断开，停止向负载供电。
8.根据权利要求7所述的蓄电池 电压检测电路，其特征在于，所述第四稳压管选用1N757型号稳压管。
【文档编号】G01R19/165GK203535108SQ201320691269
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】张谷强, 高宁, 刘浩田, 田晓峰, 李彬彬, 卫军, 郭先堂, 林珍 申请人:上海电机学院