CN109494688B

CN109494688B - 避免电池组开机过流保护的电路

Info

Publication number: CN109494688B
Application number: CN201811633003.3A
Authority: CN
Inventors: 宛玉晴; 田华阳; 金余恒; 何高魁; 刘海峰
Original assignee: China Institute of Atomic of Energy
Current assignee: China Institute of Atomic of Energy
Priority date: 2018-12-29
Filing date: 2018-12-29
Publication date: 2020-06-30
Anticipated expiration: 2038-12-29
Also published as: CN109494688A

Abstract

本公开提供了一种避免电池组开机过流保护的电路，其中，电池组经电路与负载相连，电池组为负载供电，负载中包含储能电容，电路包括：电阻，电阻的一端连接电池组，电阻的另一端连接负载，用于使得在电池组开机的T时间段内流出电池组的电流小于预设值；开关，开关并联在电阻两端，在电池组开机的T时间段内处于关断状态，并在电池组开机的T时间段后处于接通状态，用于在流出电池组的电流小于预设值时，使得电池组直接向负载供电。

Description

避免电池组开机过流保护的电路

技术领域

本公开涉及一种避免电池组开机过流保护的电路。

背景技术

在基于核四极共振(NQR)原理的爆炸物检测装置中，为满足便携及野外使用要求，检测装置电源设计为交直流两用。其中，直流电源选用耐温低、高能量密度、高充电效率的三元锂电池。三元锂电池采用镍钴锰酸锂为正极材料，石墨为负极材料，该材料构成使得三元锂电池不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此，锂电池组件本身要具备自我保护功能。

NQR爆炸物检测装置的射频功率放大器两端外加有储能电容，以保证射频放大器工作状态的稳定可靠。NQR爆炸物检测装置可等效为电池组与负载串联形成回路，该负载由可等效为电阻串联电感后与电容并联的形式。然而，由于储能电容的存在，在打开电池组的瞬间，负载的等效电阻R_z很小，趋近于0，此时NQR爆炸物检测装置开机瞬间电流很大，使得锂电池组启动过流保护并停止向外供电，从而导致整套NQR爆炸物检测装置无法正常启动工作。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开的目的在于提供一种避免电池组开机过流保护的电路，以克服现有技术中NQR爆炸物检测装置在开机瞬间因电流过大引起锂电池组启动过流保护而导致NQR爆炸物检测装置无法开机工作的问题。

(二)技术方案

本公开提供了一种避免电池组开机过流保护的电路，其中，所述电池组通过电路与负载相连，所述负载中包含储能电容，所述电路包括：电阻，所述电阻的一端连接所述电池组，所述电阻的另一端连接所述负载，用于使得在所述电池组开机的T时间段内流出所述电池组的电流小于预设值；开关，所述开关并联在所述电阻两端，在所述电池组开机的T时间段内处于关断状态，并在所述电池组开机的T时间段后处于接通状态，用于在流出所述电池组的电流小于所述预设值时，使得所述电池组直接向所述负载供电。

可选地，所述电阻的阻值R＝U/I，其中，U为所述电池组的额定电压，I为所述预设值。

可选地，所述电阻的材质为铝壳电阻、陶瓷电阻或水泥电阻。

可选地，所述预设值为所述电池组启动过流保护的最小电流值。

可选地，所述开关为机械开关，所述机械开关包含定时器，所述定时器设定为时间T。

可选地，所述时间T≥2.2RC，其中，R为所述电阻的阻值，C为所述储能电容的电容值。

可选地，所述开关的额定电流不小于所述预设值。

(三)有益效果

本公开提供的避免电池组开机过流保护的电路，具有以下有益效果：

(1)通过对电阻的阻值范围进行设定，使得电池组开机瞬间的电流小于启动过流保护的电流，并且大于NQR爆炸物检测装置正常工作的最小电流，即同时实现了电池组的正常开机和NQR爆炸物检测装置的正常工作；

(2)通过对开关的接通时间进行设定，使得在电池组正常开机后将电阻短接，从而避免了该电阻影响NQR爆炸物检测装置的精度。

附图说明

图1示意性示出了本公开实施例提供的避免电池组开机过流保护的电路的示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以有许多不同形式实现，而不应被解释为限于此处所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。

图1示意性示出了本公开实施例提供的避免电池组开机过流保护的电路的示意图。对图1中的避免电池组开机过流保护的电路进行详细说明。

从图1中可以看出，该避免电池组开机过流保护的电路包括：电阻和开关。其中，电池组与负载相连，负载中包含储能电容，电阻的一端连接至电池组，电阻的另一端连接至负载，用于使得在电池组开机的T时间段内流出电池组的电流小于预设值；开关并联在电阻两端，在电池组开机的T时间段内处于关断状态，在电池组开机的T时间段后处于接通状态，用于在流出电池组的电流小于预设值时，使得电池组直接向负载供电。

电池组如锂电池组。负载如NQR爆炸物检测装置主机。预设值为电池组启动过流保护的最小电流值，例如10A。

电池组开机的T时间段内，开关处于关断状态，此时电池组经电阻向负载供电。为了使电池组正常启动以及使负载正常工作，电阻的阻值R＝U/I，其中，U为所述电池组的额定电压，I为电池组启动过流保护的最小电流。优选地，在实际应用中，电阻的阻值应尽可能地趋近于上述理论计算得到的阻值。

例如，当流经锂电池组的电流大于等于10A时，锂电池组启动过流保护，此时I＝10A；对于NQR爆炸物检测装置，其标称电压为48V，即额定电压为48V，此时电阻的阻值R应满足4.8Ω≤R，并且R应尽可能接近4.8Ω，例如实际应用中选定R＝5Ω。

本实施例中，为避免电阻在电路中被烧毁，电阻的功率P≥U_R ²/R，其中U_R为电阻两端的电压。优选地，在实际应用中，电阻仅在电池组开机的T时间段内处于工作状态，因此，电阻的功率可小于理论计算值，以便使用较小体积的电阻，节约空间。以NQR爆炸物检测装置为例，U＝48V，R＝5Ω，锂电池组在开机瞬间对储能电容进行充电，开机瞬间负载的等效电阻趋于0，随后逐渐增大，并随着NQR爆炸物检测装置的工作状态的变化而改变，根据理论计算得到P≥105.8W，但是实际应用中可以选取P＝25W。通常，特别地在NQR爆炸物检测装置中，电阻的材质为大功率铝壳电阻、陶瓷电阻或水泥电阻等大功率电阻。例如在NQR爆炸物检测装置中，电阻材质选定为铝壳电阻，阻值为5Ω，功率为25W。

电池组开机的T时间段之后，开关处于接通状态，此时电池组经开关直接向负载供电，电池组电流不流经电阻。T≥2.2RC，其中，R为电阻的阻值，C为储能电容的电容值。

以NQR爆炸物检测装置为例，锂电池组的标称电压为48V，射频功率放大器的最大输出功率为250W，输出的最大脉冲宽度为10ms。根据射频功率放大器的使用说明书，其外加储能电容的电容值由公式(1)可得。

C＝2.5×P_max×SW_max/(V_dc×(V_dc-(V_dc×Droop))) 公式(1)

其中，P_max为射频功率放大器用于脉冲工作方式时的最大输出功率；SW_max为射频功率放大器用于脉冲工作方式时的最大脉冲宽度；V_dc为射频功率放大器的额定直流电压值；Droop为射频功率放大器的输出脉冲平顶斜度。

在本实施例中的NQR爆炸物检测装置中，P_max＝250W，SW_max＝0.01s，V_dc＝48V，Droop＝95％。此时，计算可得C≈0.05F，即在NQR爆炸物检测装置中C取0.05F。以R＝5Ω，C＝0.05F为例，此时T≥0.55s，即T应设置为不小于0.55s的数值，在NQR爆炸物检测装置中，T一般取值为5s。

开关为机械开关，如继电器等，该机械开光中包含定时器，该定时器的设定值为T，使得开关在电池组开机的T时间被接通。为了保证负载的正常工作，开关的额定电流不小于电池组启动过流保护的最小电流。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种避免电池组开机过流保护的电路，其中，所述电池组通过电路与负载相连，所述负载中包含储能电容，所述电路包括：

电阻，所述电阻的一端连接所述电池组，所述电阻的另一端连接所述负载，用于使得在所述电池组开机的T时间段内流出所述电池组的电流小于预设值；

开关，所述开关并联在所述电阻两端，在所述电池组开机的T时间段内处于关断状态，并在所述电池组开机的T时间段后处于接通状态，用于在流出所述电池组的电流小于所述预设值时，使得所述电池组直接向所述负载供电；

所述时间T≥2.2RC，其中，R为所述电阻的阻值，C为所述储能电容的电容值；

所述储能电容的电容值由以下公式计算：

C＝2.5×P_max×SW_max/(V_dc×(V_dc-(V_dc×Droop)))，

其中，P_max为射频功率放大器用于脉冲工作方式时的最大输出功率；SW_max为射频功率放大器用于脉冲工作方式时的最大脉冲宽度；V_dc为射频功率放大器的额定直流电压值；Droop为射频功率放大器的输出脉冲平顶斜度；

所述预设值为所述电池组启动过流保护的最小电流值。

2.根据权利要求1所述的避免电池组开机过流保护的电路，其中，所述电阻的阻值R＝U/I，其中，U为所述电池组的额定电压，I为所述预设值。

3.根据权利要求1所述的避免电池组开机过流保护的电路，其中，所述电阻的材质为铝壳电阻、陶瓷电阻或水泥电阻。

4.根据权利要求1所述的避免电池组开机过流保护的电路，其中，所述开关为机械开关，所述机械开关包含定时器，所述定时器设定为时间T。

5.根据权利要求1所述的避免电池组开机过流保护的电路，其中，所述开关的额定电流不小于所述预设值。