CN104836272A - 一种蓄电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓄电系统，集成了包括涓流充电，恒流充电和恒压充电全过程的充电方式，并含有充电过程及充电结束状态指示灯，外围电路简单；内置充电转灯功能、空载检测关断功能、涓流，恒流，恒压三段式充电，IC升压效率高达90％；负载过流及短路保护等功能，结构简单，保护效果好，使用方便，安全可靠。

Description

一种蓄电系统

技术领域

本发明涉及蓄电领域，具体涉及一种蓄电系统。

背景技术

近年来，PDA、数字相机、手机、可携式音讯设备和蓝芽设备等越来越多的产品采用锂电池作为主要电源。锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等优点，与镍镉、镍氢电池不太一样，锂电池必须考虑充电、放电时的安全性，以防止特性劣化。针对锂电池的过充、过度放电、过电流及短路保护很重要，所以通常都会在电池包内设计保护线路用以保护锂电池。但是现有的电路都不完善。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种蓄电系统，集成了包括涓流充电，恒流充电和恒压充电全过程的充电方式，并含有充电过程及充电结束状态指示灯，外围电路简单；内置充电转灯功能、空载检测关断功能、涓流，恒流，恒压三段式充电，IC升压效率高达90％；负载过流及短路保护等功能，结构简单，保护效果好，使用方便，安全可靠。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种蓄电系统，包括

多个串联连接的蓄电块，每个蓄电块包括至少一个连接到负荷并被配置为被充电或放电的蓄电元件；

电压检测电路，其通过对应的电压检测线路连接到所述蓄电块1中的每一个并被配置为检测所述蓄电块1中的每一个的电压；包括第一电容(C1)和第二电容C2，铝基线路板上LED+端和LED-端分别接电感L的2脚和3脚，电感L的1脚和4脚之间接有第三电容C3，铝基线路板上LED+端与电感L的4脚之间串接有第一电容C1和第二电容C2；

保护电路，包括充放电保护板A、电阻R1-电阻R5、电容C1-电容C3、场效应管FET1-场效应管FET2，充放电保护板A的1脚与电阻R1一端相连，电阻R1另一端与电池正极、输出端正极相连，充放电保护板A的2脚与电阻R2一端、电容C1一端相连，电阻R2另一端与电池正极相连，充放电保护板A的3脚分别与电容C1另一端、电容C2一端和电阻R3一端相连，电阻R3另一端与电池中点相连，充放电保护板A的4脚分别与电容C2另一端、电池负极相连，电池负极与二极管D1正极、场效应管FET1的源极相连，场效应管FET1栅极与充放电保护板A的5脚相连，场效应管FET1的漏极与二极管D1负极、场效应管FET2的漏极和二极管D2负极相连，场效应管FET2的源极与二极管D2正极、电阻R4一端、电阻R5一端以及输出端负极相连，场效应管FET2的源极与充放电保护板A的6脚、电阻R5另一端相连，电阻R4另一端与充放电保护板A的7脚相连，充放电保护板A的8脚与电容C3一端相连，电容C3另一端接地；

充电电路，包括芯片U1、红灯LED1和绿灯LED2，芯片U1的2脚和3脚分别接绿灯LED2、红灯LED1至第一电阻R1，第一电阻R1分别接电压输入端J1的1脚、第一电容C1一端和芯片U1的4脚，电压输入端J1的5脚接第一电容C1另一端、第二电容C2一端、第二电阻R2一端、第三电容C3一端、电压输出端J2的4脚，第二电容C2的另一端接芯片U1的5脚，第二电阻R2另一端接芯片U1的6脚，第三电容C3另一端接二极管D1负极、电压输出端J2的1脚和芯片U1的7脚，二极管D1正极接电感L1至芯片U1的5脚；

放电电路，其通过所述对应的电压检测线路与所述过电压保护元件中的每一个并联连接，以及与所述第一电阻器串联连接，并且所述放电电路包括具有与所述第一电阻器相比更大电阻值的第二电阻器；

控制器，其被配置为使用所述对应的电压检测电路4的检测到的电压来比较所述蓄电块1之间的电压，并检测所述过电压保护元件中的异常。

其中，所述的充放电保护板A的1-7脚分别为电源正极、电池正极、电池中点、电池负极、放电保护端、充电保护端、电源负极。

其中，所述的第三电容C3为带有极性的电容。

其中，所述的芯片U1采用FM6316CE。

本发明集成了包括涓流充电，恒流充电和恒压充电全过程的充电方式，并含有充电过程及充电结束状态指示灯，外围电路简单；内置充电转灯功能、空载检测关断功能、涓流，恒流，恒压三段式充电，IC升压效率高达90％；负载过流及短路保护等功能，结构简单，保护效果好，使用方便，安全可靠。

附图说明

图1为本发明实施例一种蓄电系统的框架结构示意图。

图2为本发明实施例一种蓄电系统中电压检测电路电路图。

图3为本发明实施例一种蓄电系统中保护电路电路图。

图4为本发明本发明实施例一种蓄电系统中充电电路电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种蓄电系统，包括

多个串联连接的蓄电块1，每个蓄电块包括至少一个连接到负荷并被配置为被充电或放电的蓄电元件；

如图2所示，电压检测电路4，其通过对应的电压检测线路连接到所述蓄电块1中的每一个并被配置为检测所述蓄电块1中的每一个的电压；包括第一电容C1和第二电容C2，铝基线路板上LED+端和LED-端分别接电感L的2脚和3脚，电感L的1脚和4脚之间接有第三电容C3，铝基线路板上LED+端与电感L的4脚之间串接有第一电容C1和第二电容C2；

如图3所示，保护电路5，包括充放电保护板A、电阻R1-电阻R5、电容C1-电容C3、场效应管FET1-场效应管FET2，充放电保护板A的1脚与电阻R1一端相连，电阻R1另一端与电池正极、输出端正极相连，充放电保护板A的2脚与电阻R2一端、电容C1一端相连，电阻R2另一端与电池正极相连，充放电保护板A的3脚分别与电容C1另一端、电容C2一端和电阻R3一端相连，电阻R3另一端与电池中点相连，充放电保护板A的4脚分别与电容C2另一端、电池负极相连，电池负极与二极管D1正极、场效应管FET1的源极相连，场效应管FET1栅极与充放电保护板A的5脚相连，场效应管FET1的漏极与二极管D1负极、场效应管FET2的漏极和二极管D2负极相连，场效应管FET2的源极与二极管D2正极、电阻R4一端、电阻R5一端以及输出端负极相连，场效应管FET2的源极与充放电保护板A的6脚、电阻R5另一端相连，电阻R4另一端与充放电保护板A的7脚相连，充放电保护板A的8脚与电容C3一端相连，电容C3另一端接地；

如图4所示，充电电路2，包括芯片U1、红灯LED1和绿灯LED2，芯片U1的2脚和3脚分别接绿灯LED2、红灯LED1至第一电阻R1，第一电阻R1分别接电压输入端J1的1脚、第一电容C1一端和芯片U1的4脚，电压输入端J1的5脚接第一电容C1另一端、第二电容C2一端、第二电阻R2一端、第三电容C3一端、电压输出端J2的4脚，第二电容C2的另一端接芯片U1的5脚，第二电阻R2另一端接芯片U1的6脚，第三电容C3另一端接二极管D1负极、电压输出端J2的1脚和芯片U1的7脚，二极管D1正极接电感L1至芯片U1的5脚；

放电电路3，其通过所述对应的电压检测线路与所述过电压保护元件中的每一个并联连接，以及与所述第一电阻器串联连接，并且所述放电电路包括具有与所述第一电阻器相比更大电阻值的第二电阻器；

控制器6，其被配置为使用所述对应的电压检测电路4的检测到的电压来比较所述蓄电块1之间的电压，并检测所述过电压保护元件中的异常。

其中，所述的充放电保护板A的1-7脚分别为电源正极、电池正极、电池中点、电池负极、放电保护端、充电保护端、电源负极。

其中，所述的第三电容C3为带有极性的电容。

其中，所述的芯片U1采用FM6316CE，它集成了锂电池充电管理，DC-DC升压限流，及负载检测功能于一体的便携式电源管理IC。FM6316CE集成了包括涓流充电，恒流充电和恒压充电全过程的充电方式，并含有充电过程及充电结束状态指示灯；系统在充电状态下会关闭输出放电路径；当外部输入电源去掉时，FM6316CE由电池向外部设备供电，若没有检测到外部设备的接入，则系统进入待机状态，整个系统待机电流为16uA。恒流充电电流通过外加电阻编程。FM6316CE具有多重保护设计，包括负载过流保护，充电时防倒灌保护，短路保护，软启动保护，过温及欠压保护等。

本具体实施保护电路主要通过场效应管FET1和场效应管FET2来实现，在过度充电保护时将经过一段延迟时间，然后就会将功率FET2切断以达到保护的目的，当锂电池电压一直下降到解除点过度充电滞后电压时就会恢复，此时又会继续充电→保护→放电→充电→放电。这种状态的安全性问题将无法获得有效解决，锂电池将一直重复着充电→放电→充电→放电的动作，功率MOSFET的栅极将反复地处于高低电压交替状态，这样可能会使MOSFET变热，还会降低电池寿命，因此锁定模式很重要。假如锂电保护电路在检测到过度充电保护时有锁定模式，MOSFET将不会变热，且安全性相对提高很多。同理放电保护通过场效应管FET1来实现。

本具体实施充电电路在给定输入电压Vin和输出电压Vout，时钟频率一定的情况下，电流纹波随电感的值增大而减小，电感值较大的电感可以减小电流纹波，芯片U1的PROG引脚可设置恒流充电电流和进行充电电流监测。从PROG引脚连接一个外部电阻到地端可以对充电电流进行编程。在预充电阶段，此管脚的电压被调制在0.1V；在恒流充电阶段，此管脚的电压被固定在1V。在充电状态的所有模式，测量该管脚的电压都可以根据下面的公式来估算充电电流：IBAT＝VPROG/RPROG×1200。

本具体实施电压检测电路，在LED交流驱动装置的输出端即LED+、LED-分别对外壳地接1颗222M/250V的电容。在测试输入线对外壳地耐压时，由于泄漏电流的存在，导致铝基线路板上LED+、LED-的电极部分和铝板间形成一定的电压，通过图中的第一电容C1和第二电容C2，使LED+、LED-和铝板间形成交流泄放回路，这样就对铝基线路板上的LED起到了保护作用。

本具体实施集成了包括涓流充电，恒流充电和恒压充电全过程的充电方式，并含有充电过程及充电结束状态指示灯，外围电路简单；内置充电转灯功能、空载检测关断功能、涓流，恒流，恒压三段式充电，IC升压效率高达90％；负载过流及短路保护等功能，结构简单，保护效果好，使用方便，安全可靠。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种蓄电系统，其特征在于，包括

多个串联连接的蓄电块(1)，每个蓄电块包括至少一个连接到负荷并被配置为被充电或放电的蓄电元件；

电压检测电路(4)，其通过对应的电压检测线路连接到所述蓄电块(1)中的每一个并被配置为检测所述蓄电块(1)中的每一个的电压；包括第一电容(C1)和第二电容(C2)，铝基线路板上LED+端和LED-端分别接电感(L)的2脚和3脚，电感(L)的1脚和4脚之间接有第三电容(C3)，铝基线路板上LED+端与电感(L)的4脚之间串接有第一电容(C1)和第二电容(C2)；

保护电路(5)，包括充放电保护板(A)、电阻(R1)-电阻(R5)、电容(C1)-电容(C3)、场效应管(FET1)-场效应管(FET2)，充放电保护板(A)的1脚与电阻(R1)一端相连，电阻(R1)另一端与电池正极、输出端正极相连，充放电保护板(A)的2脚与电阻(R2)一端、电容(C1)一端相连，电阻(R2)另一端与电池正极相连，充放电保护板(A)的3脚分别与电容(C1)另一端、电容(C2)一端和电阻(R3)一端相连，电阻(R3)另一端与电池中点相连，充放电保护板(A)的4脚分别与电容(C2)另一端、电池负极相连，电池负极与二极管(D1)正极、场效应管(FET1)的源极相连，场效应管(FET1)栅极与充放电保护板(A)的5脚相连，场效应管(FET1)的漏极与二极管(D1)负极、场效应管(FET2)的漏极和二极管(D2)负极相连，场效应管(FET2)的源极与二极管(D2)正极、电阻(R4)一端、电阻(R5)一端以及输出端负极相连，场效应管(FET2)的源极与充放电保护板(A)的6脚、电阻(R5)另一端相连，电阻(R4)另一端与充放电保护板(A)的7脚相连，充放电保护板(A)的8脚与电容(C3)一端相连，电容(C3)另一端接地；

充电电路(2)，包括芯片(U1)、红灯(LED1)和绿灯(LED2)，芯片(U1)的2脚和3脚分别接绿灯(LED2)、红灯(LED1)至第一电阻(R1)，第一电阻(R1)分别接电压输入端(J1)的1脚、第一电容(C1)一端和芯片(U1的4脚，电压输入端(J1)的5脚接第一电容(C1)另一端、第二电容(C2)一端、第二电阻(R2)一端、第三电容(C3)一端、电压输出端(J2)的4脚，第二电容(C2)的另一端接芯片(U1)的5脚，第二电阻(R2)另一端接芯片(U1)的6脚，第三电容(C3)另一端接二极管(D1)负极、电压输出端(J2)的1脚和芯片(U1)的7脚，二极管(D1)正极接电感(L1)至芯片(U1)的5脚；

放电电路(3)，其通过所述对应的电压检测线路与所述过电压保护元件中的每一个并联连接，以及与所述第一电阻器串联连接，并且所述放电电路包括具有与所述第一电阻器相比更大电阻值的第二电阻器；

控制器(6)，其被配置为使用所述对应的电压检测电路(4)的检测到的电压来比较所述蓄电块(1)之间的电压，并检测所述过电压保护元件中的异常。

2.根据权利要求1所述的一种蓄电系统，其特征在于，所述的充放电保护板(A)的1-7脚分别为电源正极、电池正极、电池中点、电池负极、放电保护端、充电保护端、电源负极。

3.根据权利要求1所述的一种蓄电系统，其特征在于，所述的第三电容(C3)为带有极性的电容。

4.根据权利要求1所述的一种蓄电系统，其特征在于，所述的芯片(U1)采用FM6316CE。