CN113659643A - 一种双电池充放电管理装置及气体探测器 - Google Patents

Abstract

本发明属于电源技术领域，公开了一种双电池充放电管理装置及气体探测器，通过控制电路根据输入电流检测信号生成第一充电控制信号和第二充电控制信号；电源分配开关电路根据直流电、第一充电控制信号以及第二充电控制信号生成第一充电电压或第二充电电压，实现了对双电池充电的软件管理；通过充电管理电路根据第一输入电压、目标电池检测电压和第二输入电压生成直流电；实现了对双电池充电的硬件管理；由于同时对双电池充电进行了软件管理和硬件管理，故在应用于充电电流稳定性要求较高的镍氢电池充电时，可以充满镍氢电池且提高了可靠性。

Description

一种双电池充放电管理装置及气体探测器

技术领域

本发明属于电源技术领域，尤其涉及一种双电池充放电管理装置及气体探测器。

背景技术

传统的双电池充放电管理电路，包括接收充电电源的电源输入接口、对电池进行充电管理的充电模块、充电切换模块和放电切换模块；电源输入接口与充电模块相连，充电模块与充电切换模块相连，充电切换模块用于同时与两组电池相连并在输入充电电源时选择电压较低的一组电池与充电模块连接，放电切换模块用于同时与两组电池相连并在连接负载时选择电压较高的一组电池与负载连接。然而，传统的双电池充放电管理电路中的充电模块仅通过硬件对电池进行充电管理，当应用于充电电流稳定性要求较高的镍氢电池充电时，可靠性较差，且无法充满。

发明内容

本发明提供了一种双电池充放电管理装置及气体探测器，旨在解决传统的双电池充放电管理装置存在的当应用于充电电流稳定性要求较高的镍氢电池充电时，可靠性较差且无法充满的问题。

本发明是这样实现的，一种双电池充放电管理装置，所述双电池充放电管理装置包括：

配置为对第一输入电压进行电流检测以生成输入电流检测信号，并根据所述第一输入电压生成第二输入电压的输入电流检测电路；

与所述输入电流检测电路连接，配置为根据目标电池检测电压和所述第二输入电压生成直流电的充电管理电路；

与所述充电管理电路连接，配置为根据直流电、第一充电控制信号以及第二充电控制信号生成第一充电电压或第二充电电压的电源分配开关电路；

与所述电源分配开关电路连接，配置为根据所述第一充电电压进行充电，并生成第一电池检测电压和第一放电电压的第一电池组件；

与所述电源分配开关电路连接，配置为根据所述第二充电电压进行充电，并生成第二电池检测电压和第二放电电压的第二电池组件；

与所述第一电池组件和所述第二电池组件连接，配置为根据放电控制信号连通所述第一放电电压或者所述第二放电电压以生成目标放电电压的电源选择电路；

与所述电源选择电路连接，配置为对所述目标放电电压进行电流检测以生成放电电流检测信号，并根据所述目标放电电压生成第一供电电压的供电电流检测电路；

与所述第一电池组件和所述电源选择电路连接，配置为对所述第一放电电压进行检测以生成第一放电电压检测信号的第一放电电压检测电路；

与所述第二电池组件和所述电源选择电路连接，配置为对所述第二放电电压进行检测以生成第二放电电压检测信号的第二放电电压检测电路；

与所述第一电池组件、所述第二电池组件以及所述充电管理电路连接，配置为根据所述第一充电控制信号连通所述第一电池检测电压或所述第二电池检测电压以生成所述目标电池检测电压的开关选择电路；

与所述输入电流检测电路、所述开关选择电路、所述电源分配开关电路、所述第一放电电压检测电路、所述第二放电电压检测电路、所述电源选择电路以及所述供电电流检测电路连接，配置为根据所述输入电流检测信号生成所述第一充电控制信号和所述第二充电控制信号，并根据所述第一放电电压检测信号、所述第二放电电压检测信号以及所述放电电流检测信号生成所述放电控制信号的控制电路。

在其中一个实施例中，所述控制电路包括：

与所述输入电流检测电路、所述第一放电电压检测电路、所述第二放电电压检测电路以及所述供电电流检测电路连接，配置为根据编码信号、所述输入电流检测信号、所述第一放电电压检测信号、所述第二放电电压检测信号以及所述放电电流检测信号生成模拟检测信号的检测信号转换组件；

与所述开关选择电路、所述电源分配开关电路、所述电源选择电路连接，配置为根据第一串行通信信号生成所述第一充电控制信号、所述第二充电控制信号以及所述放电控制信号的控制信号转换组件；

与数据转换电路、所述输入电流检测电路、所述开关选择电路、所述电源分配开关电路、所述第一放电电压检测电路、所述第二放电电压检测电路、所述电源选择电路以及所述供电电流检测电路连接，配置为生成所述编码信号，并根据所述模拟检测信号生成所述第一串行通信信号的控制组件。

在其中一个实施例中，所述控制组件包括微处理器；

所述微处理器的第一数据输入输出端、所述微处理器的第二数据输入输出端以及所述微处理器的第三数据输入输出端共同构成所述控制组件的第一串行通信信号输出端，所述微处理器的第四数据输入输出端IPI1和所述微处理器的第五数据输入输出端共同构成所述控制组件的编码信号输出端，所述微处理器的模拟输入端为所述控制组件的模拟检测信号输入端。

在其中一个实施例中，所述控制信号转换组件包括移位寄存器、第一电容、第一电阻、第二电阻以及第三电阻；

所述移位寄存器的电源端、所述移位寄存器的复位端以及所述第一电容的第一端共接于第一电源，所述移位寄存器的数据输入端与所述第一电阻的第一端连接，所述移位寄存器的锁存器时钟端与所述第二电阻的第一端连接，所述移位寄存器的时钟端与所述第三电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第二端以及所述第三电阻的第二端共同构成所述控制信号转换组件的第一串行通信信号输入端，所述移位寄存器的第一数据输出端为所述控制信号转换组件的第一充电控制信号输出端，所述移位寄存器的第二数据输出端为所述控制信号转换组件的第二充电控制信号输出端，所述移位寄存器的第三数据输出端和所述移位寄存器的第四数据输出端共同构成所述控制信号转换组件的放电控制信号输出端，所述移位寄存器的第五数据输出端为所述控制信号转换组件的修复控制信号输出端，所述移位寄存器的使能端、所述移位寄存器的接地端以及所述第一电容的第二端共接于电源地。

在其中一个实施例中，所述检测信号转换组件包括第一模拟开关和第二电容；

所述第一模拟开关的数据输出端为所述检测信号转换组件的模拟检测信号输出端，所述第一模拟开关的第一控制信号输入端和所述第一模拟开关的第二控制信号输入端共同构成所述检测信号转换组件的编码信号输入端，所述第一模拟开关的第一数据输入端为所述检测信号转换组件的输入电流检测信号输入端，所述第一模拟开关的第二数据输入端为所述检测信号转换组件的第一放电电压检测信号输入端，所述第一模拟开关的第三数据输入端为所述检测信号转换组件的第二放电电压检测信号输入端，所述第一模拟开关的第四数据输入端4为所述检测信号转换组件的放电电流检测信号输入端，所述第一模拟开关的使能端、所述第一模拟开关的电源端以及所述第二电容的第一端共接于第二电源，所述第一模拟开关的接地端和所述第二电容的第二端共接于电源地。

在其中一个实施例中，所述双电池充放电管理装置还包括：

与所述第一电池组件、所述第一放电电压检测电路以及所述电源选择电路连接，配置为单向导通所述第一放电电压的第一单向导通组件；

与所述第一单向导通组件、所述第二电池组件、所述第二放电电压检测电路以及所述电源选择电路连接，配置为单向导通所述第二放电电压的第二单向导通组件；

与所述第一单向导通组件以及所述输入电流检测电路连接，配置为单向导通所述第一输入电压的第三单向导通组件；

与所述述第一单向导通组件以及所述供电电流检测电路连接，配置为单向导通所述第一输入电压的第四单向导通组件。

在其中一个实施例中，所述双电池充放电管理装置还包括：

与所述控制电路和所述供电电流检测电路连接，配置为根据所述修复控制信号对所述第一供电电压进行放电的放电修复电路。

在其中一个实施例中，所述双电池充放电管理装置还包括：

与所述电源选择电路和所述供电电流检测电路连接，配置为对所述目标放电电压进行稳压和滤波的滤波电路。

在其中一个实施例中，所述电源分配开关电路包括电源分配开关、第四电阻以及第五电阻；

所述电源分配开关的电源输入端为所述电源分配开关电路的直流电输入端，所述电源分配开关的第一使能端和所述第四电阻的第一端共同构成所述电源分配开关电路的第一充电控制信号输入端，所述电源分配开关的第二使能端和所述第五电阻的第一端共同构成所述电源分配开关电路的第二充电控制信号输入端，所述电源分配开关的第一电源输出端为所述电源分配开关电路的第一充电电压输出端，所述电源分配开关的第二电源输出端为所述电源分配开关电路的第二充电电压输出端，所述第四电阻的第二端和所述第五电阻的第二端共接于第三电源，所述电源分配开关的接地端与电源地连接。

在其中一个实施例中，所述开关选择电路包括第二模拟开关、运算放大器以及第三电容；

所述第二模拟开关的控制端为所述开关选择电路的第一充电控制信号输入端，所述第二模拟开关的第一数据输入端为所述开关选择电路的第一电池检测电压输入端，所述第二模拟开关的第二数据输入端为所述开关选择电路的第二电池检测电压输入端，所述第二模拟开关的数据输出端与所述运算放大器的正相输入端连接，所述运算放大器的负相输入端和所述运算放大器的输出端共同构成所述开关选择电路的目标电池检测电压输出端，所述第二模拟开关的电源端和所述第三电容的第一端共接于第四电源，所述第二模拟开关的接地端和所述第三电容的第二端共接于电源地。

在其中一个实施例中，所述电源选择电路包括电源转换开关、第四电容、第六电阻、第七电阻、第八电阻以及第九电阻；

所述电源转换开关的漏极开路输出端与所述第九电阻的第一端连接，所述电源转换开关的第一数据输入端、所述电源转换开关的第二数据输入端、所述第六电阻的第一端以及所述第七电阻的第一端共同构成所述电源选择电路的放电控制信号输入端，所述电源转换开关的限流电阻端与所述第八电阻的第一端连接，所述电源转换开关的第一电源接入端为所述电源选择电路的第一放电电压输入端，所述电源转换开关的第二电源接入端为所述电源选择电路的第二放电电压输入端，所述电源转换开关的电压输出端、所述第九电阻的第二端以及所述第四电容的第一端共同构成所述电源选择电路的目标放电电压输出端，所述电源转换开关的接地端、所述第四电容的第二端、所述第六电阻的第二端、所述第七电阻的第二端以及所述第八电阻的第二端共接于电源地。

在其中一个实施例中，所述充电管理电路包括充电管理芯片、三极管、第五电容、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻以及第十四电阻；

所述充电管理芯片的电源端、所述第十电阻的第一端、所述第十一电阻的第一端、所述第十三电阻的第一端以及所述第五电容的第一端共同构成所述充电管理电路的第一输入电压输入端，所述三极管的发射极、所述第十二电阻的第一端以及所述充电管理芯片的电流检测端共同构成所述充电管理电路的第二输入电压输入端，所述三极管的集电极为所述充电管理电路的直流电输出端，所述充电管理芯片的充电控制端与所述第十电阻的第二端以及所述三极管的基极连接，所述充电管理芯片的充电率补偿端与所述第十一电阻的第二端和所述第十二电阻的第二端连接，所述充电管理芯片的电压检测端为所述充电管理电路的目标电池检测电压输入端，所述充电管理芯片的温度检测端与所述第十三电阻的第二端和所述第十四电阻的第一端连接，所述充电管理芯片接地端、所述第五电容以及所述第十四电阻的第二端共接于电源地。

本发明实施例还一种气体探测器，所述气体探测器包括如上述的双电池充放电管理装置。

本发明实施例通过控制电路根据输入电流检测信号生成第一充电控制信号和所述第二充电控制信号；电源分配开关电路根据直流电、第一充电控制信号以及第二充电控制信号生成第一充电电压或第二充电电压，从而实现了对双电池充电的软件管理；通过充电管理电路根据第一输入电压、目标电池检测电压和第二输入电压生成直流电；从而实现了对双电池充电的硬件管理；由于同时对双电池充电进行了软件管理和硬件管理，故在应用于充电电流稳定性要求较高的镍氢电池充电时，可以充满镍氢电池且提高了可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术发明，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的双电池充放电管理装置的一种模块结构图；

图2为本发明实施例提供的双电池充放电管理装置的另一种模块结构图；

图3为本发明实施例提供的双电池充放电管理装置的另一种模块结构图；

图4为本发明实施例提供的双电池充放电管理装置的另一种模块结构图；

图5为本发明实施例提供的双电池充放电管理装置控制电路的一种模块结构图；

图6为本发明实施例提供的双电池充放电管理装置的一部分示例电路结构图；

图7为本发明实施例提供的双电池充放电管理装置控制电路的示例电路结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1示出了本发明实施例提供的双电池充放电管理装置的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

上述双电池充放电管理装置包括输入电流检测电路11、充电管理电路12、电源分配开关电路13、第一电池组件14、第二电池组件15、电源选择电路16、供电电流检测电路17、第一放电电压检测电路18、第二放电电压检测电路19、开关选择电路20以及控制电路21。

输入电流检测电路11配置为对第一输入电压进行电流检测以生成输入电流检测信号，并根据第一输入电压生成第二输入电压；充电管理电路12与输入电流检测电路11连接，配置为根据目标电池检测电压和第二输入电压生成直流电；电源分配开关电路13与充电管理电路12连接，配置为根据直流电、第一充电控制信号以及第二充电控制信号生成第一充电电压或第二充电电压；第一电池组件14与电源分配开关电路13连接，配置为根据第一充电电压进行充电，并生成第一电池检测电压和第一放电电压；第二电池组件15与电源分配开关电路13连接，配置为根据第二充电电压进行充电，并生成第二电池检测电压和第二放电电压；电源选择电路16与第一电池组件14和第二电池组件15连接，配置为根据放电控制信号连通第一放电电压或者第二放电电压以生成目标放电电压；供电电流检测电路17与电源选择电路16连接，配置为对目标放电电压进行电流检测以生成放电电流检测信号，并根据第一放电电压或者第二放电电压生成第一供电电压；第一放电电压检测电路18与第一电池组件14和电源选择电路16连接，配置为对第一放电电压进行检测以生成第一放电电压检测信号；第二放电电压检测电路19与第二电池组件15和电源选择电路16连接，配置为对第二放电电压进行检测以生成第二放电电压检测信号；开关选择电路20与第一电池组件14、第二电池组件15以及充电管理电路12连接，配置为根据第一充电控制信号连通第一电池检测电压或第二电池检测电压以生成目标电池检测电压；控制电路21与输入电流检测电路11、开关选择电路20、电源分配开关电路13、第一放电电压检测电路18、第二放电电压检测电路19、电源选择电路16以及供电电流检测电路17连接，配置为根据输入电流检测信号生成第一充电控制信号和第二充电控制信号，并根据第一放电电压检测信号、第二放电电压检测信号以及放电电流检测信号生成放电控制信号。

如图2所示，双电池充放电管理装置还包括第一单向导通组件22、第二单向导通组件23以及第三单向导通组件24。

与第一电池组件14、第一放电电压检测电路18以及电源选择电路16连接，配置为单向导通第一放电电压的第一单向导通组件22；与第一单向导通组件22、第二电池组件15、第二放电电压检测电路19以及电源选择电路16连接，配置为单向导通第二放电电压的第二单向导通组件23；与第一单向导通组件22以及输入电流检测电路11连接，配置为单向导通第一输入电压的第三单向导通组件24。

通过第一单向导通组件22、第二单向导通组件23以及第三单向导通组件24共同输出第二供电电压，第二供电电压包括第一放电电压、第二放电电压或第一输入电压，可以使第二供电电压对系统(如气体传感器)的控制电路21进行供电，使第一供电电压对对系统(如气体传感器)的控制电路21以外的电路模块进行供电，由于可以通过停止生成放电控制信号以使电源选择电路16和供电电流检测电路17停止输出第一供电电压，故可以在保持控制电路21工作的同时实现节约电能。

如图3所示，双电池充放电管理装置还包括放电修复电路25。

放电修复电路25与控制电路21和供电电流检测电路17连接，配置为根据修复控制信号对第一供电电压进行放电。

当电池组件长时间闲置时，通过放电修复电路25对第一电池组件14和第二电池组件15进行放电，延长了电池使用寿命。

如图4所示，双电池充放电管理装置还包括滤波电路26。

滤波电路26与电源选择电路16和供电电流检测电路17连接，配置为对目标放电电压进行稳压和滤波。

通过滤波电路26对目标放电电压进行稳压和滤波，提高了第一供电电压的稳定性。

如图5所示，控制电路21包括检测信号转换组件211、控制信号转换组件212以及控制组件213。

检测信号转换组件211与输入电流检测电路11、第一放电电压检测电路18、第二放电电压检测电路19以及供电电流检测电路17连接，配置为根据编码信号、输入电流检测信号、第一放电电压检测信号、第二放电电压检测信号以及放电电流检测信号生成模拟检测信号；控制信号转换组件212与开关选择电路20、电源分配开关电路13、电源选择电路16连接，配置为根据第一串行通信信号生成第一充电控制信号、第二充电控制信号以及放电控制信号；控制组件213与数据转换电路、输入电流检测电路11、开关选择电路20、电源分配开关电路13、第一放电电压检测电路18、第二放电电压检测电路19、电源选择电路16以及供电电流检测电路17连接，配置为生成编码信号，并根据模拟检测信号生成第一串行通信信号。

通过控制信号转换组件212对第一串行通信信号进行转换，并通过检测信号转换组件211对多个检测信号进行转换，扩展了控制组件213中的微处理器的端口，扩大了控制组件213中的微处理器的选型范围。

图6示出了本发明实施例提供的双电池充放电管理装置的部分示例电路结构，图7示出了本发明实施例提供的双电池充放电管理装置控制电路21的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

电源分配开关电路13包括电源分配开关U4、第四电阻R4以及第五电阻R5。

电源分配开关U4的电源输入端IN为电源分配开关电路13的直流电输入端，电源分配开关的第一使能端EN1和第四电阻R4的第一端共同构成电源分配开关电路13的第一充电控制信号输入端，电源分配开关的第二使能端EN2和第五电阻R5的第一端共同构成电源分配开关电路13的第二充电控制信号输入端，电源分配开关U4的第一电源输出端OUT1为电源分配开关电路13的第一充电电压输出端，电源分配开关U4的第二电源输出端OUT2为电源分配开关电路13的第二充电电压输出端，第四电阻R4的第二端和第五电阻R5的第二端共接于第三电源，电源分配开关U4的接地端GND与电源地连接。

开关选择电路20包括第二模拟开关U5、运算放大器U6以及第三电容C3。

第二模拟开关U5的控制端IN为开关选择电路20的第一充电控制信号输入端，第二模拟开关U5的第一数据输入端NO为开关选择电路20的第一电池检测电压输入端，第二模拟开关U5的第二数据输入端NC为开关选择电路20的第二电池检测电压输入端，第二模拟开关U5的数据输出端COM与运算放大器U6的正相输入端连接，运算放大器U6的负相输入端和运算放大器U6的输出端共同构成开关选择电路20的目标电池检测电压输出端，第二模拟开关U5的电源端V+和第三电容C3的第一端共接于第四电源VDD，第二模拟开关U5的接地端GND和第三电容C3的第二端共接于电源地。

电源选择电路16包括电源转换开关U7、第四电容C4、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8以及第九电阻R9。

电源转换开关U7的漏极开路输出端STAT与第九电阻R9的第一端连接，电源转换开关U7的第一数据输入端D0、电源转换开关U7的第二数据输入端D1、第六电阻R6的第一端以及第七电阻R7的第一端共同构成电源选择电路16的放电控制信号输入端，电源转换开关U7的限流电阻端ILIM与第八电阻R8的第一端连接，电源转换开关U7的第一电源接入端IN1为电源选择电路16的第一放电电压输入端，电源转换开关U7的第二电源接入端IN2为电源选择电路16的第二放电电压输入端，电源转换开关U7的电压输出端OUT、第九电阻R9的第二端以及第四电容C4的第一端共同构成电源选择电路16的目标放电电压输出端，电源转换开关U7的接地端GND、第四电容C4的第二端、第六电阻R6的第二端、第七电阻R7的第二端以及第八电阻R8的第二端共接于电源地。

充电管理电路12包括充电管理芯片U8、三极管Q1、第五电容C5、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13以及第十四电阻R14。

充电管理芯片U8的电源端VCC、第十电阻R10的第一端、第十一电阻R11的第一端、第十三电阻R13的第一端以及第五电容C5的第一端共同构成充电管理电路12的第一输入电压输入端，三极管Q1的发射极、第十二电阻R12的第一端以及充电管理芯片U8的电流检测端SNS共同构成充电管理电路12的第二输入电压输入端，三极管Q1的集电极为充电管理电路12的直流电输出端，充电管理芯片U8的充电控制端CC与第十电阻R10的第二端以及三极管Q1的基极连接，充电管理芯片U8的充电率补偿端COMP与第十一电阻R11的第二端和第十二电阻R12的第二端连接，充电管理芯片U8的电压检测端BAT为充电管理电路12的目标电池检测电压输入端，充电管理芯片U8的温度检测端TS与第十三电阻R13的第二端和第十四电阻R14的第一端连接，充电管理芯片U8接地端VSS、第五电容C5以及第十四电阻R14的第二端共接于电源地。

控制组件213包括微处理器U1。

微处理器U1的第一数据输入输出端P0.0、微处理器U1的第二数据输入输出端P0.1以及微处理器U1的第三数据输入输出端P0.2共同构成控制组件213的第一串行通信信号输出端，微处理器U1的第四数据输入输出端GIPI1和微处理器U1的第五数据输入输出端P2.4共同构成控制组件213的编码信号输出端，微处理器U1的模拟输入端AIN0为控制组件213的模拟检测信号输入端。

控制信号转换组件212包括移位寄存器U2、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3。

移位寄存器U2的电源端VCC、移位寄存器U2的复位端SRCLR以及第一电容C1的第一端共接于第一电源VAA，移位寄存器U2的数据输入端SER与第一电阻R1的第一端连接，移位寄存器U2的锁存器时钟端RCLK与第二电阻R2的第一端连接，移位寄存器U2的时钟端SRCLK与第三电阻R3的第一端连接，第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第二端以及第三电阻R3的第二端共同构成控制信号转换组件212的第一串行通信信号输入端，移位寄存器U2的第一数据输出端QA为控制信号转换组件212的第一充电控制信号输出端，移位寄存器U2的第二数据输出端QB为控制信号转换组件212的第二充电控制信号输出端，移位寄存器U2的第三数据输出端QC和移位寄存器U2的第四数据输出端QD共同构成控制信号转换组件212的放电控制信号输出端，移位寄存器U2的第五数据输出端QD为控制信号转换组件212的修复控制信号输出端，移位寄存器U2的使能端OE、移位寄存器U2的接地端GND以及第一电容C1的第二端共接于电源地。

检测信号转换组件211包括第一模拟开关U3和第二电容C2。

第一模拟开关U3的数据输出端D为检测信号转换组件211的模拟检测信号输出端，第一模拟开关U3的第一控制信号输入端A0和第一模拟开关U3的第二控制信号输入端A1共同构成检测信号转换组件211的编码信号输入端，第一模拟开关U3的第一数据输入端S1为检测信号转换组件211的输入电流检测信号输入端，第一模拟开关U3的第二数据输入端S2为检测信号转换组件211的第一放电电压检测信号输入端，第一模拟开关U3的第三数据输入端S3为检测信号转换组件211的第二放电电压检测信号输入端，第一模拟开关U3的第四数据输入端S4为检测信号转换组件211的放电电流检测信号输入端，第一模拟开关U3的使能端EN、第一模拟开关U3的电源端VDD以及第二电容C2的第一端共接于第二电源VBB，第一模拟开关U3的接地端GND和第二电容C2的第二端共接于电源地。

以下结合工作原理对图5至图6所示的作进一步说明：

输入电流检测电路11对第一输入电压进行电流检测以生成输入电流检测信号，并根据第一输入电压生成第二输入电压。

充电管理芯片U8根据目标电池检测电压生成充电管理控制信号并从充电管理芯片U8的充电控制端CC输出至三极管Q1的基极，以控制三极管Q1连通第二输入电压以生成直流电。

电源分配开关U4的电源输入端IN输入直流电，、电源分配开关的第一使能端EN1和电源分配开关的第二使能端EN2分别输入第一充电控制信号以及第二充电控制信号，电源分配开关U4根据直流电、第一充电控制信号以及第二充电控制信号生成第一充电电压或第二充电电压。

第一电池组件14根据第一充电电压进行充电，并生成第一电池检测电压和第一放电电压；第二电池组件15根据第二充电电压进行充电，并生成第二电池检测电压和第二放电电压。

电源转换开关U7的第一电源接入端IN1和电源转换开关U7的第二电源接入端IN2分别输入第一放电电压和第二放电电压，电源转换开关U7的第一数据输入端D0和电源转换开关U7的第二数据输入端D1输入放电控制信号，电源转换开关U7根据放电控制信号连通第一放电电压或者第二放电电压并从电源转换开关U7的电压输出端OUT输出。

供电电流检测电路17对第一放电电压或者第二放电电压进行电流检测以生成放电电流检测信号，并根据第一放电电压或者第二放电电压生成第一供电电压；第一放电电压检测电路18对第一放电电压进行检测以生成第一放电电压检测信号；第二放电电压检测电路19对第二放电电压进行检测以生成第二放电电压检测信号。

第二模拟开关U5的控制端IN输入第一充电控制信号，第二模拟开关U5的第一数据输入端NO和第二模拟开关U5的第二数据输入端NC分别输入第一电池检测电压和第二电池检测电压，第二模拟开关U5根据第一充电控制信号连通第一电池检测电压或第二电池检测电压以生成电池检测电压，电池检测电压经运算放大器U6放大后生成目标电池检测电压。

第一模拟开关U3的第一数据输入端S1接收输入电流检测信号，第一模拟开关U3的第二数据输入端S2输入第一放电电压检测信号，第一模拟开关U3的第三数据输入端S3输入第二放电电压检测信号，第一模拟开关U3的第四数据输入端S4输入放电电流检测信号，第一模拟开关U3的第一控制信号输入端A0和第一模拟开关U3的第二控制信号输入端A1输入编码信号，第一模拟开关U3根据编码信号、输入电流检测信号、第一放电电压检测信号、第二放电电压检测信号以及放电电流检测信号生成模拟检测信号并从第一模拟开关U3的数据输出端D输出至微处理器U1的微处理器U1的模拟输入端AIN0。

移位寄存器U2的数据输入端SER、移位寄存器U2的锁存器时钟端RCLK以及移位寄存器U2的时钟端SRCLK共同接收第一串行通信信号，移位寄存器U2根据第一串行通信信号生成第一充电控制信号、第二充电控制信号以及放电控制信号，其中，第一充电控制信号从移位寄存器U2的第一数据输出端QA输出，第二充电控制信号从移位寄存器U2的第二数据输出端QB输出，放电控制信号从移位寄存器U2的第三数据输出端QC和移位寄存器U2的第四数据输出端QD输出。

微处理器U1生成编码信号并从微处理器U1的第四数据输入输出端GIPI1和微处理器U1的第五数据输入输出端P2.4输出，并且微处理器U1根据模拟检测信号生成第一串行通信信号并从微处理器U1的第一数据输入输出端P0.0、微处理器U1的第二数据输入输出端P0.1以及微处理器U1的第三数据输入输出端P0.2输出。

本发明实施例还提供一种气体探测器，所述气体探测器包括如上述的双电池充放电管理装置。

本发明实施例控制电路根据输入电流检测信号生成第一充电控制信号和所述第二充电控制信号；电源分配开关电路根据直流电、第一充电控制信号以及第二充电控制信号生成第一充电电压或第二充电电压，从而实现了对双电池充电的软件管理；通过充电管理电路根据第一输入电压、目标电池检测电压和第二输入电压生成直流电；从而实现了对双电池充电的硬件管理；由于同时对双电池充电进行了软件管理和硬件管理，故在应用于充电电流稳定性要求较高的镍氢电池充电时，可以充满镍氢电池且提高了可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种双电池充放电管理装置，其特征在于，所述双电池充放电管理装置包括：

配置为对第一输入电压进行电流检测以生成输入电流检测信号，并根据所述第一输入电压生成第二输入电压的输入电流检测电路；

与所述输入电流检测电路连接，配置为根据目标电池检测电压和所述第二输入电压生成直流电的充电管理电路；

与所述充电管理电路连接，配置为根据所述直流电、第一充电控制信号以及第二充电控制信号生成第一充电电压或第二充电电压的电源分配开关电路；

与所述电源分配开关电路连接，配置为根据所述第一充电电压进行充电，并生成第一电池检测电压和第一放电电压的第一电池组件；

与所述电源分配开关电路连接，配置为根据所述第二充电电压进行充电，并生成第二电池检测电压和第二放电电压的第二电池组件；

与所述第一电池组件和所述第二电池组件连接，配置为根据放电控制信号连通所述第一放电电压或者所述第二放电电压以生成目标放电电压的电源选择电路；

与所述电源选择电路连接，配置为对所述目标放电电压进行电流检测以生成放电电流检测信号，并根据所述目标放电电压生成第一供电电压的供电电流检测电路；

与所述第一电池组件和所述电源选择电路连接，配置为对所述第一放电电压进行检测以生成第一放电电压检测信号的第一放电电压检测电路；

与所述第二电池组件和所述电源选择电路连接，配置为对所述第二放电电压进行检测以生成第二放电电压检测信号的第二放电电压检测电路；

与所述第一电池组件、所述第二电池组件以及所述充电管理电路连接，配置为根据所述第一充电控制信号连通所述第一电池检测电压或所述第二电池检测电压以生成所述目标电池检测电压的开关选择电路；

与所述输入电流检测电路、所述开关选择电路、所述电源分配开关电路、所述第一放电电压检测电路、所述第二放电电压检测电路、所述电源选择电路以及所述供电电流检测电路连接，配置为根据所述输入电流检测信号生成所述第一充电控制信号和所述第二充电控制信号，并根据所述第一放电电压检测信号、所述第二放电电压检测信号以及所述放电电流检测信号生成所述放电控制信号的控制电路。

2.如权利要求1所述的双电池充放电管理装置，其特征在于，所述控制电路包括：

与所述输入电流检测电路、所述第一放电电压检测电路、所述第二放电电压检测电路以及所述供电电流检测电路连接，配置为根据编码信号、所述输入电流检测信号、所述第一放电电压检测信号、所述第二放电电压检测信号以及所述放电电流检测信号生成模拟检测信号的检测信号转换组件；

与所述开关选择电路、所述电源分配开关电路、所述电源选择电路连接，配置为根据第一串行通信信号生成所述第一充电控制信号、所述第二充电控制信号以及所述放电控制信号的控制信号转换组件；

与数据转换电路、所述输入电流检测电路、所述开关选择电路、所述电源分配开关电路、所述第一放电电压检测电路、所述第二放电电压检测电路、所述电源选择电路以及所述供电电流检测电路连接，配置为生成所述编码信号，并根据所述模拟检测信号生成所述第一串行通信信号的控制组件。

3.如权利要求2所述的双电池充放电管理装置，其特征在于，所述控制组件包括微处理器；

所述微处理器的第一数据输入输出端、所述微处理器的第二数据输入输出端以及所述微处理器的第三数据输入输出端共同构成所述控制组件的第一串行通信信号输出端，所述微处理器的第四数据输入输出端IPI1和所述微处理器的第五数据输入输出端共同构成所述控制组件的编码信号输出端，所述微处理器的模拟输入端为所述控制组件的模拟检测信号输入端。

4.如权利要求2所述的双电池充放电管理装置，其特征在于，所述控制信号转换组件包括移位寄存器、第一电容、第一电阻、第二电阻以及第三电阻；

所述移位寄存器的电源端、所述移位寄存器的复位端以及所述第一电容的第一端共接于第一电源，所述移位寄存器的数据输入端与所述第一电阻的第一端连接，所述移位寄存器的锁存器时钟端与所述第二电阻的第一端连接，所述移位寄存器的时钟端与所述第三电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第二端以及所述第三电阻的第二端共同构成所述控制信号转换组件的第一串行通信信号输入端，所述移位寄存器的第一数据输出端为所述控制信号转换组件的第一充电控制信号输出端，所述移位寄存器的第二数据输出端为所述控制信号转换组件的第二充电控制信号输出端，所述移位寄存器的第三数据输出端和所述移位寄存器的第四数据输出端共同构成所述控制信号转换组件的放电控制信号输出端，所述移位寄存器的第五数据输出端为所述控制信号转换组件的修复控制信号输出端，所述移位寄存器的使能端、所述移位寄存器的接地端以及所述第一电容的第二端共接于电源地。

5.如权利要求2所述的双电池充放电管理装置，其特征在于，所述检测信号转换组件包括第一模拟开关和第二电容；

所述第一模拟开关的数据输出端为所述检测信号转换组件的模拟检测信号输出端，所述第一模拟开关的第一控制信号输入端和所述第一模拟开关的第二控制信号输入端共同构成所述检测信号转换组件的编码信号输入端，所述第一模拟开关的第一数据输入端为所述检测信号转换组件的输入电流检测信号输入端，所述第一模拟开关的第二数据输入端为所述检测信号转换组件的第一放电电压检测信号输入端，所述第一模拟开关的第三数据输入端为所述检测信号转换组件的第二放电电压检测信号输入端，所述第一模拟开关的第四数据输入端4为所述检测信号转换组件的放电电流检测信号输入端，所述第一模拟开关的使能端、所述第一模拟开关的电源端以及所述第二电容的第一端共接于第二电源，所述第一模拟开关的接地端和所述第二电容的第二端共接于电源地。

6.如权利要求1所述的双电池充放电管理装置，其特征在于，所述双电池充放电管理装置还包括：

与所述第一电池组件、所述第一放电电压检测电路以及所述电源选择电路连接，配置为单向导通所述第一放电电压的第一单向导通组件；

与所述第一单向导通组件、所述第二电池组件、所述第二放电电压检测电路以及所述电源选择电路连接，配置为单向导通所述第二放电电压的第二单向导通组件；

与所述第一单向导通组件以及所述输入电流检测电路连接，配置为单向导通所述第一输入电压的第三单向导通组件；

与所述述第一单向导通组件以及所述供电电流检测电路连接，配置为单向导通所述第一输入电压的第四单向导通组件。

7.如权利要求1所述的双电池充放电管理装置，其特征在于，所述双电池充放电管理装置还包括：

与所述控制电路和所述供电电流检测电路连接，配置为根据所述修复控制信号对所述第一供电电压进行放电的放电修复电路。

8.如权利要求1所述的双电池充放电管理装置，其特征在于，所述双电池充放电管理装置还包括：

与所述电源选择电路和所述供电电流检测电路连接，配置为对所述目标放电电压进行稳压和滤波的滤波电路。

9.如权利要求1所述的双电池充放电管理装置，其特征在于，所述电源分配开关电路包括电源分配开关、第四电阻以及第五电阻；

所述电源分配开关的电源输入端为所述电源分配开关电路的直流电输入端，所述电源分配开关的第一使能端和所述第四电阻的第一端共同构成所述电源分配开关电路的第一充电控制信号输入端，所述电源分配开关的第二使能端和所述第五电阻的第一端共同构成所述电源分配开关电路的第二充电控制信号输入端，所述电源分配开关的第一电源输出端为所述电源分配开关电路的第一充电电压输出端，所述电源分配开关的第二电源输出端为所述电源分配开关电路的第二充电电压输出端，所述第四电阻的第二端和所述第五电阻的第二端共接于第三电源，所述电源分配开关的接地端与电源地连接。

10.如权利要求1所述的双电池充放电管理装置，其特征在于，所述开关选择电路包括第二模拟开关、运算放大器以及第三电容；

所述第二模拟开关的控制端为所述开关选择电路的第一充电控制信号输入端，所述第二模拟开关的第一数据输入端为所述开关选择电路的第一电池检测电压输入端，所述第二模拟开关的第二数据输入端为所述开关选择电路的第二电池检测电压输入端，所述第二模拟开关的数据输出端与所述运算放大器的正相输入端连接，所述运算放大器的负相输入端和所述运算放大器的输出端共同构成所述开关选择电路的目标电池检测电压输出端，所述第二模拟开关的电源端和所述第三电容的第一端共接于第四电源，所述第二模拟开关的接地端和所述第三电容的第二端共接于电源地。

11.如权利要求1所述的双电池充放电管理装置，其特征在于，所述电源选择电路包括电源转换开关、第四电容、第六电阻、第七电阻、第八电阻以及第九电阻；

所述电源转换开关的漏极开路输出端与所述第九电阻的第一端连接，所述电源转换开关的第一数据输入端、所述电源转换开关的第二数据输入端、所述第六电阻的第一端以及所述第七电阻的第一端共同构成所述电源选择电路的放电控制信号输入端，所述电源转换开关的限流电阻端与所述第八电阻的第一端连接，所述电源转换开关的第一电源接入端为所述电源选择电路的第一放电电压输入端，所述电源转换开关的第二电源接入端为所述电源选择电路的第二放电电压输入端，所述电源转换开关的电压输出端、所述第九电阻的第二端以及所述第四电容的第一端共同构成所述电源选择电路的目标放电电压输出端，所述电源转换开关的接地端、所述第四电容的第二端、所述第六电阻的第二端、所述第七电阻的第二端以及所述第八电阻的第二端共接于电源地。

12.如权利要求1所述的双电池充放电管理装置，其特征在于，所述充电管理电路包括充电管理芯片、三极管、第五电容、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻以及第十四电阻；

所述充电管理芯片的电源端、所述第十电阻的第一端、所述第十一电阻的第一端、所述第十三电阻的第一端以及所述第五电容的第一端共同构成所述充电管理电路的第一输入电压输入端，所述三极管的发射极、所述第十二电阻的第一端以及所述充电管理芯片的电流检测端共同构成所述充电管理电路的第二输入电压输入端，所述三极管的集电极为所述充电管理电路的直流电输出端，所述充电管理芯片的充电控制端与所述第十电阻的第二端以及所述三极管的基极连接，所述充电管理芯片的充电率补偿端与所述第十一电阻的第二端和所述第十二电阻的第二端连接，所述充电管理芯片的电压检测端为所述充电管理电路的目标电池检测电压输入端，所述充电管理芯片的温度检测端与所述第十三电阻的第二端和所述第十四电阻的第一端连接，所述充电管理芯片接地端、所述第五电容以及所述第十四电阻的第二端共接于电源地。

13.一种气体探测器，其特征在于，所述气体探测器包括如权利要求1至12任意一项所述的双电池充放电管理装置。

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