CN109193882A - 一种充放电管理电路和充电电池 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种充放电管理电路和充电电池，充放电电路包括充电线路和放电线路，以及用于切换连接至充电线路和放电线路的电池管理回路；所述放电线路包括串联连接的DC‑DC稳压回路和动态负载回路；所述充电线路包括串联连接的同步交换式充电回路和电压逆向保护电路；充电电池，包括锂电池、与锂电池的负极连接的金属外壳、安装在锂电池正极的绝缘帽盖；所述帽盖内设置有控制板，所述控制板上设置有充放电管理电路；所述控制板上突出所述帽盖设置有导电金属突起，连接至所述电池管理回路的总连接点。本申请的有益效果是锂电池电芯设计的充电电池可以稳定输出1.5V电压，可以高效充电并可随时LED查看电芯电量。

Description

一种充放电管理电路和充电电池
技术领域
本公开一般涉及电池的电路管理，具体涉及充放电电路管理，尤其涉及充电电池的充放电电路管理。
背景技术
随着科技的高速发展，使用电池为主要供电电源的装置越发普及，为了满足长时间使用，需要多颗电池串并联，因此电池充放管理，效率提升，与保护机制更显重要，传统锰锌，碱性等一次性电池完全无法调适管理，其不可重复使用性造成极大的资源浪费及环境污染，而二次性的镍氢镍镉充电电池，电量密度低，充电慢，充电记忆效应，需要特殊充电装置，重金属污染源回收问题，也无法跟上消费者使用习惯。目前的锂电池应是最佳选择，完全无上述的问题， 但因锂电活性大，密度高，充放电管理与保护极为重要。
现有的锂电池的充放电电路存在诸多问题，例如当多个电池串并联时每个电池的输出电压不同，当有负载时每个电池的供给能力会有不同，电池之间会产生压差，造成电池供电不平衡，电池容量下降，续航能力变差；又例如充电效率低；再例如使用时电芯电量无法测量；以上诸多问题都说明现有电池的能量的利用及充电电能的利用效率低，给电池的使用带来了不便。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种充放电管理电路和充电电池。
第一方面本申请提供一种充放电管理电路，包括并联连接的充电线路和放电线路，以及用于切换连接至充电线路和放电线路的电池管理回路；
所述放电线路包括串联连接的DC-DC稳压回路和动态负载回路；
所述动态负载回路配置用于：检测放电电压或放电电流并反馈给所述DC-DC稳压回路；
所述充电线路包括串联连接的同步交换式充电回路和电压逆向保护电路。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述充放电管理电路上还并联连接有电量侦测回路及LED电量显示回路；所述电量侦测回路，配置用于在达到设定条件时启动测量电池的电量。
根据本申请实施例提供的技术方案，其特征在于，所述电量侦测回路包括重力感测器和与电池连接的微处理器；
所述微处理器配置用于：接收重力感测器的信号，判断重力感测器的信号达到设定值时，启动对电池进行电量检测，同时根据检测电量点亮所述LED电量显示回路中的LED的数量。
根据本申请实施例提供的技术方案，其特征在于，所述电量侦测回路包括微型触动开关和与电池连接的微处理器；
所述微处理器配置用于：接收微型触动开关的信号，接收微型触动开关的按压信号启动对电池进行电量检测，同时根据检测电量点亮所述LED电量显示回路中的LED的数量。
第二方面本申请提供一种充电电池，包括锂电池、与锂电池的负极连接的金属外壳、安装在锂电池正极的绝缘帽盖；所述帽盖内设置有控制板，所述控制板上设置有充放电管理电路；所述控制板上突出所述帽盖设置有导电金属突起，连接至所述电池管理回路的总连接点；
所述DC-DC稳压回路的远离动态负载回路的端连接至所述电池的正极；所述同步交换式充电回路的远离电压逆向保护电路的一端连接至所述电池的正极；所述电池管理回路的接地点与所述电池的负极连接。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本申请提供的一种充放电电路的原理框图；
图2为本申请提供的DC-DC稳压回路和动态负载回路的电路示意图；
图3为本申请DC-DC稳压回路及外围电路图；
图4为本申请同步交换式充电回路的电路图；
图5为本申请开关式充电芯片及外围电路示意图；
图6为本申请重力感测模块触发电量侦测回路及LED电量显示模块原理框图；
图7为本申请微型触动开关触发电量侦测回路及LED电量显示模块原理框图；
图8为本申请充电电池外部结构示意图；
100、电池；110、电池外壳；120、电池正极；130控制板；200、电量侦测回路；210、重力感测器；220、微处理器；230、微型触动开关；300、LED显示回路；400；同步交换充电回路；410、开关式充电芯片；500、电压逆向保护回路；600、DC-DC稳压回路；700、动态负载回路；710、电流感测器；800、电池管理回路。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参考图1，为本申请提供的一种充放电电路的管理框图，由图可以看出充放电电路包括并联连接的充电线路和放电线路，以及用于切换连接至充电线路和放电线路的电池管理回路；
所述放电线路包括串联连接的DC-DC稳压回路600和动态负载回路700。
请参考图2，为本申请提供的DC-DC稳压回路600和动态负载回路700的电路示意图，由图中可以看出，每一个电池100中设置一个DC-DC稳压回路600和动态负载回路700，所述动态负载回路700配置用于：检测放电电压或放电电流并反馈给所述DC-DC稳压回路600；所述DC-DC稳压回路600配置用于：根据反馈电压或反馈电流的变化，调整电池100的输出电压及输出电流。
动态负载回路700中设有用于检测其所连接的DC-DC稳压回路600的放电电流的电流感测器710，在本实施例中，电流感测器710用的是INA138，电流感测器710将感测的电流信号通过电阻R3反馈给DC-DC稳压回路600；DC-DC稳压回路600根据反馈的电流调整输出电压，因此各个电池100在持续地动态地根据放电状态调整输出电压，最终使得各个电池100的每时每刻都保持输出电压的均衡，提高了各个电池100的利用效率，也提高了放电速度。
在本实施例中，DC-DC稳压回路600的电路图例如可以如图3所示，其由主芯片ETA3409及其外围电路构成；
所述充电线路包括串联连接的同步交换式充电回路400和电压逆向保护电路500。如图4所示为本实施例中同步交换式充电回路400的电路图，同步交换式充电回路400也叫同步开关式充电回路，所述同步交换式充电回路主要由开关式充电芯片410及其外围的输出电压和输出电流的控制回路形成，如图5所示，本实施例中，开关式充电芯片410采用ETA6093，该开关式充电芯片410主要通过控制电路中的高侧开关场效应管、低侧开关场效应管的高频率交替地开启关闭，并对电路中的电感、电容进行充放电来实现对外部输入电源电压进行降压稳压的目的；该电路的损耗相对很小，温度自然低，可以用较大的电流充电、效率高、充电快。
所述充放电管理电路上还并联连接有电量侦测回路200及LED电量显示回路300。所述电量侦测回路200配置用于在达到设定条件时启动测量电池100的电量。
如图6所示，所述电量侦测回路200包括重力感测器210和与电池连接的微处理器220；所述微处理器220配置用于：接收重力感测器210的信号，判断重力感测器210的信号达到设定值时，启动对电池进行电量检测，同时根据检测电量点亮所述LED电量显示回路中的LED的数量。在本实施例中，重力感测器210可以选用Analog Devices公司的ADXL345，或者选用ST公司的LIS331DLH；所述微处理器220可以选用ARM7当本实施例的充放电管理电路与电池100集成一体的时候，摇动电池本体时，因为速度的变化，重力感测器210感应到变化的速度信号，并传递给所述微处理器220，微处理器220将侦测到的电量通过与其连接的所述LED电量显示回路300进行显示，不同数量的点亮的LED代表不同的电芯点量。
在另一实施例中，如图7所示，所述电量侦测回路200包括微型触动开关230和与电池连接的微处理器220；
所述微处理器220配置用于：接收微型触动开关230的信号，接收微型触动开关230的按压信号并启动对电池进行电量检测，同时根据检测电量点亮所述LED电量显示回路中的LED的数量。在本实施例中，所述微型触动开关可以选用TACT switch；所述微处理器可以选用ARM7。当所述微型触动开关230接收设定外部按压力信号时，将信号传递给所述微处理器220，所述微处理器220将侦测到的电量通过与之连接的所述LED电量显示回路300进行显示，不同数量的点亮的LED代表不同的电芯点量。
在其他实施例中，电量侦测回路200中可以采用图6和图7合并的方式，即微处理器220同时与重力感测器210和微型触动开关230连接，当所述重力感测器210或微型触动开关230其中之一被触发或者两者同时被触发时都可以启动微处理器220进行电量的侦测。
如图8所示，为本申请提供的应用上述充放电管理电路的充电电池100的结构示意图所示，所述充电电池包括锂电池电芯、与锂电池的负极连接的金属外壳110、安装在锂电池正极的绝缘帽盖；所述帽盖上设置有控制板130，所述控制板上设置有所述的充放电管理电路；所述控制板上突出所述帽盖位置设置有导电金属突起120，作为所述充电电池的正极。
如图1所示，所述DC-DC稳压回路600的远离动态负载回路700的端连接至所述电池的正极；
所述同步交换式充电回路400的远离电压逆向保护电路500的一端连接至所述电池的正极；
所述电池管理回路800的接地点与所述电池的负极连接。
由于本实施了中的充放电电池采用了上述充放电管理电路，实现了单一路径的充放电管理，电池的充电、放电和保护范媛集成在电池结构内部，集成度高；由于上述充放电管理电路已经内置建在每一颗电池100内，所以只需要在正负极加上5v电压就可以对电池进行充电，USB5V是最方便的充电电源，无需特殊线路或特定的机构的充电装置来给电池充电，因为USB接口随处可见，因此本设计提高了电池使用的方便型，节省了购买充电器的费用，并且还保护了环境。本实施中的充放电电池可实现及快速得充电，30分钟内可以充到电量的80%；超越了现有技术中已经有的所有同型态的锂电池；并且可以重复充电500次，500次后的充满电后的电量还可以维持初始充电电量（例如第一次充满电的电量）的80%，电池的使用效率高。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (5)

1.一种充放电管理电路，其特征在于，包括并联连接的充电线路和放电线路，以及用于切换连接至充电线路和放电线路的电池管理回路；
所述放电线路包括串联连接的DC-DC稳压回路和动态负载回路；
所述动态负载回路配置用于：
检测放电电压或放电电流并反馈给所述DC-DC稳压回路；
所述充电线路包括串联连接的同步交换式充电回路和电压逆向保护电路。
2.根据权利要求1所述的充放电管理电路，其特征在于，所述充放电管理电路上还并联连接有电量侦测回路及LED电量显示回路；
所述电量侦测回路，配置用于在达到设定条件时启动测量电池的电量。
3.根据权利要求2所述的充放电管理电路，其特征在于，所述电量侦测回路包括重力感测器和与电池连接的微处理器；
所述微处理器配置用于：接收重力感测器的信号，判断重力感测器的信号达到设定值时，启动对电池进行电量检测，同时根据检测电量点亮所述LED电量显示回路中的LED的数量。
4.根据权利要求2所述的充放电管理电路，其特征在于，所述电量侦测回路包括微型触动开关和与电池连接的微处理器；
所述微处理器配置用于：接收微型触动开关的信号，接收微型触动开关的按压信号并启动对电池进行电量检测，同时根据检测电量点亮所述LED电量显示回路中的LED的数量。
5.一种充电电池，其特征在于，包括锂电池、与锂电池的负极连接的金属外壳、安装在锂电池正极的绝缘帽盖；所述帽盖内设置有控制板，所述控制板上设置有权利要求1至4任意一项所述的充放电管理电路；所述控制板上突出所述帽盖设置有导电金属突起，连接至所述电池管理回路的总连接点；
所述DC-DC稳压回路的远离动态负载回路的端连接至所述电池的正极；
所述同步交换式充电回路的远离电压逆向保护电路的一端连接至所述电池的正极；
所述电池管理回路的接地点与所述电池的负极连接。
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