锂电池电源连接关系检测电路的制作方法

1.本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种锂电池电源连接关系检测电路。


背景技术：

2.锂电池凭借能量密度高、功率大、循环寿命长，被广泛应用于各个领域。锂电池电源由锂电池供能，用于为用电设备提供能量。为满足不同的用电需求，可以通过多个锂电池电源串联或并联以满足不同的用电需求。
3.现有技术中，在不清楚锂电池电源形成的电源系统的输出电压的情况下，无法快速检测两个锂电池电源之间是串联或并联的关系。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种锂电池电源连接关系检测电路，以解决现有技术中缺乏一种有效的检测锂电池电源串并的技术手段的问题。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种锂电池电源连接关系检测电路，第一电源和第二电源串联或并联形成电源系统；上述检测电路用于检测第一电源和第二电源之间的串并关系；其中，第一电源和第二电源之间的串并关系可以切换；
6.检测电路包括：电压获取模块、电压检测模块及主控模块；
7.电压获取模块的第一输入端用于与第一电源的负极连接，电压获取模块的第二输入端用于与第二电源的负极连接，电压获取模块的输出端与电压检测模块的输入端连接；
8.电压检测模块的输出端与主控模块连接；
9.主控模块用于接收电压检测模块的输出端输出的检测信号，并根据检测信号确定第一电源和第二电源之间的串并关系。
10.可选的，电压检测模块的输入端包括：第一电压输入端和第二电压输入端；其中，第一电压输入端与电压获取模块的输出端连接，第二电压输入端与电压获取模块的第二输入端；
11.电压获取模块包括：第一电阻和第二电阻；
12.第一电阻的第一端与电压获取模块的第一输入端连接，第一电阻的第二端分别与第二电阻的第一端及电压获取模块的输出端连接；
13.第二电阻的第二端与电压获取模块的第二输入端连接。
14.可选的，电压检测模块包括：光耦、第三电阻、第四电阻、第五电阻及第六电阻；
15.光耦的正输入端分别与第三电阻的第一端及第四电阻的第一端连接，光耦的负输入端分别与第四电阻的第二端及第五电阻的第一端连接，光耦的正输出端分别与第六电阻的第一端及电压检测模块的输出端连接，光耦的负输出端接地；
16.第三电阻的第二端与电压检测模块的第一电压输入端连接；
17.第五电阻的第二端与电压检测模块的第二电压输入端连接；
18.第六电阻的第二端与直流电源连接。
19.可选的，电压检测模块还包括：稳压二极管；
20.稳压二极管的阴极与光耦的正输入端连接，稳压二极管的阳极与光耦的负输入端连接。
21.可选的，电压检测模块还包括：第一电容及第二电容；
22.第一电容与第四电阻并联连接；
23.第二电容的第一端与光耦的正输出端连接，第二电容的第二端接地。
24.可选的，电源系统还包括：两个串并短接排；
25.第一电源的正极与电源系统的正输出端连接，第一电源的负极与电源系统的中线端连接；
26.第二电源的正极空置，第二电源的第二端与电源系统的负输出端连接；
27.其中，一个串并短接排搭接在第一电源的负极和第二电源的正极之间，则第一电源和第二电源之间串联连接；或
28.一个串并短接排搭接在第一电源的正极和第二电源的正极之间，另一个串并短接排搭接在第一电源的负极和第二电源的负极之间，则第一电源和第二电源之间并联连接。
29.可选的，电源系统还包括：第一连接线、第二连接线、第三连接线和第四连接线；
30.第一电源的正极通过第一连接线与电源系统的正输出端连接；
31.第二电源的正极与第二连接线连接；
32.第一电源的负极通过第三连接线与电源系统的中线端连接；
33.第二电源的负极通过第四连接线与电源系统的负输出端连接；
34.一个串并短接排搭接在第二连接线和第三连接线之间，则第一电源和第二电源之间串联连接；或
35.一个串并短接排搭接在第一连接线和第二连接线之间，另一个串并短接排搭接在第三连接线和第四连接线之间，则第一电源和第二电源之间并联连接。
36.可选的，第一电源的数量为至少一个，第二电源的数量为至少一个，且第一电源的数量与第二电源的数量相同；
37.各个第一电源的正极均与第一连接线连接，各个第一电源的负极均与第三连接线连接；
38.各个第二电源的正极均与第二连接线连接，各个第二电源的负极均与第四连接线连接；
39.一个串并短接排搭接在第二连接线和第三连接线之间，则各个第一电源分别与对应的第二电源之间串联连接；或
40.一个串并短接排搭接在第一连接线和第二连接线之间，另一个串并短接排搭接在第三连接线和第四连接线之间，则各个第一电源分别与对应的第二电源之间并联连接。
41.可选的，第一连接线、第二连接线、第三连接线和第四连接线依次并排排列。
42.本发明实施例提供一种锂电池电源连接关系检测电路，第一电源和第二电源串联或并联形成电源系统；上述检测电路用于检测第一电源和第二电源之间的串并关系；其中，第一电源和第二电源之间的串并关系可切换；上述检测电路包括：电压获取模块、电压检测模块及主控模块；电压获取模块的第一输入端用于与第一电源的负极连接，电压获取模块的第二输入端用于与第二电源的负极连接，电压获取模块的输出端与电压检测模块的输入
端连接；电压检测模块的输出端与主控模块连接；主控模块用于接收电压检测模块的输出端输出的检测信号，并根据检测信号确定第一电源和第二电源之间的串并关系。本发明实施例中，电压获取模块获取两个电源的负极之间的压差，并由电压检测模块将压差转换为检测信号发送给主控模块，最后主控模块根据检测信号确定二者之间的串并关系，电路结构简单，检测快捷。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1是本发明实施例提供的一种锂电池电源连接关系检测电路的电路结构示意图；
45.图2是本发明实施例提供的一种电压获取模块的电路原理示图；
46.图3是本发明实施例提供的一种电压检测模块的电路原理示图；
47.图4是本发明实施例提供的一种第一电源和第二电源串联的电源系统示意图；
48.图5是本发明实施例提供的一种第一电源和第二电源并联的电源系统示意图；
49.图6是本发明实施例提供的又一种第一电源和第二电源串联的电源系统示意图；
50.图7是本发明实施例提供的又一种第一电源和第二电源并联的电源系统示意图。
具体实施方式
51.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
52.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
53.参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种锂电池电源连接关系检测电路，第一电源和第二电源串联或并联形成电源系统；上述检测电路用于检测第一电源和第二电源之间的串并关系；其中，第一电源和第二电源之间的串并关系可切换；
54.上述检测电路包括：电压获取模块11、电压检测模块12及主控模块13；
55.电压获取模块11的第一输入端用于与第一电源的负极gnd1连接，电压获取模块11的第二输入端用于与第二电源的负极gnd2连接，电压获取模块11的输出端与电压检测模块12的输入端连接；
56.电压检测模块12的输出端与主控模块13连接；
57.主控模块13用于接收电压检测模块12的输出端输出的检测信号，并根据检测信号确定第一电源和第二电源之间的串并关系。
58.本发明实施例中，第一电源和第二电源均为锂电池电源，第一电源和第二电源串联或并联形成一个电源系统。例如，两个电源的额定电压均为u；若两个电源串联，则电源系
统的输出电压为2u；若两个电源并联，则电源系统的输出电压为u。
59.同时，当第一电源和第二电源并联时，两个电源的负极(gnd1和gnd2)连接，因此两个电源的负极之间的压差很小；而第一电源和第二电源串联时，两个电源的负极(gnd1和gnd2)之间的压差相对较大。基于此，本发明实施例中由电压获取模块11获取两个电源的负极之间的压差并匹配为合适的电压发送给电压检测模块12，电压检测模块12根据压差生成检测信号发送给主控模块13，由主控模块13根据检测信号确定二者之间的串并关系，电路结构简单，检测快捷。
60.例如，当第一电源的负极gnd1和第二电源的负极gnd2之间的压差大于预设电压时，检测信号为第一电平，则主控模块13确定第一电源和第二电源之间串联；当第一电源的负极gnd1和第二电源的负极gnd2之间的压差小于预设电压时，检测信号为第二电平，则主控模块13可以确定第一电源和第二电源之间并联。
61.具体的，第一电平可以为低电平，第二电平可以为高电平。
62.在一种可能的实施方式中，参考图2，电压检测模块12的输入端可以包括：第一电压输入端和第二电压输入端；其中，第一电压输入端与电压获取模块11的输出端连接，第二电压输入端与电压获取模块11的第二输入端；
63.电压获取模块11可以包括：第一电阻r1和第二电阻r2；
64.第一电阻r1的第一端与电压获取模块11的第一输入端连接，第一电阻r1的第二端分别与第二电阻r2的第一端及电压获取模块11的输出端连接；
65.第二电阻r2的第二端与电压获取模块11的第二输入端连接。
66.本发明实施例中，电压获取模块11的第一输入端和第二输入端获取得到两个电源的负极之间的压差，并通过第一电阻r1和第二电阻r2分压进行电压匹配后发送给电压检测模块12，结构简单，器件少，成本低。
67.在一种可能的实施方式中，参考图3，电压检测模块12可以包括：光耦u1、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5及第六电阻r6；
68.光耦u1的正输入端分别与第三电阻r3的第一端及第四电阻r4的第一端连接，光耦u1的负输入端分别与第四电阻r4的第二端及第五电阻r5的第一端连接，光耦u1的正输出端分别与第六电阻r6的第一端及电压检测模块12的输出端连接，光耦u1的负输出端接地；
69.第三电阻r3的第二端与电压检测模块12的第一电压输入端连接；
70.第五电阻r5的第二端与电压检测模块12的第二电压输入端连接；
71.第六电阻r6的第二端与直流电源vcc3连接。
72.光耦是以光为媒介来传输电信号的器件，信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高，被广泛应用于开关电路。
73.本发明实施例中采用光耦u1生成检测信号，当第一电源的和第二电源并联时，二者负极之间的压差较小，光耦u1正输入端和负输入端之间的压差较小，光耦u1不导通，电压检测模块12输出高电平；当第一电源和第二电源并联时，二者负极之间的压差相对较大，光耦u1导通，电压检测模块12输出低电平，由此实现两个电源串并关系的检测。上述电路电路结构简单，光耦u1前后隔离抗干扰能力强，工作稳定，采用最简单的电路实现了电源串并关系的检测。
74.同时，本发明实施例中通过电压获取模块11进行电压匹配，使获取得到的压差满足光耦u1输入端的电压要求。
75.在一种可能的实施方式中，参考图3，电压检测模块12还可以包括：稳压二极管vd1；
76.稳压二极管vd1的阴极与光耦u1的正输入端连接，稳压二极管vd1的阳极与光耦u1的负输入端连接。
77.本发明实施例中还设置有稳压二极管vd1，稳定光耦u1输入端的电压，避免光耦u1输入端引入大电压干扰，损坏光耦u1，有效提高了电路的稳定性及可靠性。
78.在一种可能的实施方式中，参考图3，电压检测模块12还可以包括：第一电容c1及第二电容c2；
79.第一电容c1与第四电阻r4并联连接；
80.第二电容c2的第一端与光耦u1的正输出端连接，第二电容c2的第二端接地。
81.第一电容c1和第二电容c2用于滤波，提高了电路的可靠性。
82.在上述实施例中，主控模块可以包括单片机，单片机根据检测信号判定第一电源和第二电源是串联还是并联，具体在此不再赘述。
83.在一种可能的实施方式中，参考图4和图5，电源系统还可以包括：两个串并短接排；
84.第一电源dc1的正极与电源系统的正输出端dc+连接，第一电源dc1的负极与电源系统的中线端n连接；
85.第二电源dc2的正极空置，第二电源dc2的第二端与电源系统的负输出端dc-连接；
86.其中，一个串并短接排搭接在第一电源dc1的负极和第二电源dc2的正极之间，则第一电源dc1和第二电源dc2之间串联连接；或
87.一个串并短接排搭接在第一电源dc1的正极和第二电源dc2的正极之间，另一个串并短接排搭接在第一电源dc1的负极和第二电源dc2的负极之间，则第一电源dc1和第二电源dc2之间并联连接。
88.本发明实施例中的电源系统还设置有两个串并短接排，通过两个串并短接排实现第一电源dc1和第二电源dc2之间串并关系的快速切换。。参考图4，第二电源dc2的正极空置，将一个串并短接排搭接在第一电源dc1的负极和第二电源dc2的正极时，第一电源dc1的负极和第二电源dc2的正极短接，第一电源dc1和第二电源dc2串联连接，通过电源系统的正输出端dc+和负输出端dc-输出串联的两个电源的电压。
89.同理，由于第二电源dc2端的正极空置，且第一电源dc1的负极与电源系统的中线端n，因此，参考图5，可采用一个串并短接排将第一电源dc1的正极和第二电源dc2的正极短接，通过第二个串并短接排将第一电源dc1的负极和第二电源dc2的负极短接，同样通过电源系统的正输出端dc+和电源系统的负输出端dc-输出并联的两个电源的电压。
90.本发明实施例中仅通过两个串并短接排即可实现两个电源的串并关系的快速切换，无需修改接线，快捷简单，使得电源系统可以输出不同的电压，满足不同的应用场景需求，提高了电源系统的适应性。
91.注意，此时电源系统的中线端n不可外界。
92.在一种可能的实施方式中，参考图4和图5，电源系统还可以包括：第一连接线l1、
第二连接线l2、第三连接线l3和第四连接线l4；
93.第一电源dc1的正极通过第一连接线l1与电源系统的正输出端dc+连接；
94.第二电源dc2的正极与第二连接线l2连接；
95.第一电源dc1的负极通过第三连接线l3与电源系统的中线端n连接；
96.第二电源dc2的负极通过第四连接线l4与电源系统的负输出端dc-连接；
97.一个串并短接排搭接在第二连接线l2和第三连接线l3之间，则第一电源dc1和第二电源dc2之间串联连接；或
98.一个串并短接排搭接在第一连接线l1和第二连接线l2之间，另一个串并短接排搭接在第三连接线l3和第四连接线l4之间，则第一电源dc1和第二电源dc2之间并联连接。
99.具体的，本发明实施例中可设置四个连接线实现电源的电极与电源系统的端子之间的连接，并将连接端子引出，方便串并短接排的搭接。
100.在一种可能的实施方式中，参考图6和图7，第一电源dc1的数量可以为至少一个，第二电源dc2的数量可以为至少一个，且第一电源dc1的数量与第二电源dc2的数量相同；
101.各个第一电源dc1的正极均与第一连接线l1连接，各个第一电源dc1的负极均与第三连接线l3连接；
102.各个第二电源dc2的正极均与第二连接线l2连接，各个第二电源dc2的负极均与第四连接线l4连接；
103.一个串并短接排搭接在第二连接线l2和第三连接线l3之间，则各个第一电源dc1分别与对应的第二电源dc2之间串联连接；或
104.一个串并短接排搭接在第一连接线l1和第二连接线l2之间，另一个串并短接排搭接在第三连接线l3和第四连接线l4之间，则各个第一电源dc1分别与对应的第二电源dc2之间并联连接。
105.本发明实施例中，第一电源dc1和第二电源dc2均可以为多个。各个第一电源dc1均并联，各个第二电源dc2也均并联，通过四个连接线(l1、l2、l3及l4)实现各个电源的并联，并在四个连接线之间搭接串并连接排实现电源的串联或并联，实现不同电压的输出，使得电源系统可以满足不同的应用需求。
106.在一种可能的实施方式中，参考图6和图7，第一连接线l1、第二连接线l2、第三连接线l3和第四连接线l4可以依次并排排列。
107.具体的，四个连接线(l1、l2、l3及l4)可以依次并排设置，方便串并短接排的搭接，避免跨连接线搭接，满足绝缘要求。例如，参考图6，一个串并短接排搭接在中间两个连接线上时，第一电源dc1和第二电源dc2串联连接；参考图7，两个串并短接排分别搭接在第一连接线l1和第二连接线l2之间、第三连接线l3和第四连接线l4之间时，第一电源dc1和第二电源dc2并联连接，不会出现跨连接线搭接，方便接线，不会引起短路故障，提高了电源系统的安全性。
108.更进一步的，参考图6和图7，第一电源dc1和第二电源dc2可以由同一个锂电池组产生，锂电池组通过dcdc变换器输出两路240v，分别作为第一电源dc1和第二电源dc2。
109.具体的，第一电源dc1和第二电源dc2也可各自由不同的电源模块(例如，锂电池组)串并得到，第一电源dc1和第二电源dc2中各个电源模块的连接关系不做限定，可以不同，二者的输出电压相同即可。
110.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。