CN202309139U

CN202309139U - 磷酸铁锂电池应急电源

Info

Publication number: CN202309139U
Application number: CN2011204161146U
Authority: CN
Inventors: 肖振武; 张忠仁; 蒋仕平; 范晔平
Original assignee: SHANGHAI GUANGWEITUOPU ELECTRIC POWER CO Ltd; SHANGHAI GUANGWEI ELECTRIC CO Ltd; Shanghai Guangwei Electric and Tools Co Ltd
Current assignee: Shanghai Guangwei Electric Co., Ltd.
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2021-10-27

Abstract

一种磷酸铁锂电池应急电源，该应急电源包含电路连接的磷酸铁锂电池组和电池控制电路，电池控制电路包含依次电路连接的大电流输出保护控制电路、USB控制电路、充电控制电路和电池电量指示控制电路，以及电路连接所述USB控制电路和电池电量指示控制电路的操作面板开关控制电路，以及电路连接所述操作面板开关控制电路的LED灯控制电路。本实用新型充分利用磷酸铁锂的高倍率放电能力，获得更高的使用寿命，体积更小，重量更轻，环保，且具有反接报警、错接报警、过温报警和过放报警功能。

Description

磷酸铁锂电池应急电源

技术领域

本实用新型涉及一种磷酸铁锂电池应急电源。

背景技术

目前，人们对应急电源（Jump Starter）关注的重点是产品维护时间、放电时间等，而忽视了产品内部电池的循环使用次数，对使用环保性的重视也不够，目前，国际上主流的应急电源内置的电池都是铅酸电池，电池的回收过程中容易造成重金属污染和硫酸外泄对大气污染，铅对环境的污染严重，它可以影响人体的神经、造血、消化、泌尿、生殖等各器官，硫酸所形成的二氧化硫，对地球产生酸雨，危害了所有动植物生存的环境。

实用新型内容

本实用新型提供的一种磷酸铁锂电池应急电源，可以较好地实现铅酸电池的功能，并可避免污染，增加循环使用次数。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种磷酸铁锂电池应急电源，一种磷酸铁锂电池应急电源，该应急电源包含电路连接的磷酸铁锂电池组和电池控制电路。

所述的电池控制电路包含依次电路连接的大电流输出保护控制电路、USB控制电路、充电控制电路和电池电量指示控制电路，以及电路连接所述USB控制电路和电池电量指示控制电路的操作面板开关控制电路，以及电路连接所述操作面板开关控制电路的LED灯控制电路。

所述的大电流输出保护控制电路包含电路连接的工作控制电路、反接报警关断控制电路、错接报警关断控制电路、过温报警关断控制电路和过放报警关断控制电路。

本实用新型充分利用磷酸铁锂的高倍率放电能力，获得更高的使用寿命，体积更小，重量更轻，环保，且具有反接报警、错接报警、过温报警和过放报警功能。

附图说明

图1是本实用新型的电路框图；

图2是本实用新型的电路图；

图3～图6是图2的局部放大图。

具体实施方式

以下根据图1～图6，具体说明本实用新型的较佳实施例。

本实用新型提供一种磷酸铁锂电池应急电源，该应急电源包含电路连接的磷酸铁锂电池组和电池控制电路。

如图1和图2所示，所述的电池控制电路包含依次电路连接的大电流输出保护控制电路103、USB控制电路104、充电控制电路105和电池电量指示控制电路106，以及电路连接所述USB控制电路104和电池电量指示控制电路106的操作面板开关控制电路101，以及电路连接所述操作面板开关控制电路101的LED灯控制电路102。

如图3所示，是操作面板开关控制电路101和LED灯控制电路102的电路图，操作面板开关控制电路101主要是配合面板复位开关一起工作，使面板上的自复位开关开作时具有锁定和断开的功能；LED灯控制电路102中的LED应急照明灯为大功率超高亮LED灯，它通过三极管Q3和Q5进行开关控制。

图中，K1、K2为自复位薄膜开关，并通过引置于应急电源整机的操作面板上；开关K1用于控制USB控制电路104的工作电源及电池电量指示控制电路106的工作电源，当第一次按下时，通过IC1控制1脚锁定输出高电平，使Q9、Q10导通，继电器吸合，从而为后面电路提供工作电源；当再按下K1复位开关时，IC1第1脚由高电平转为低电平，使Q9、Q10同时进入关断状态，同时继电器释放使电源断开。开关K2的工作原理与K1基本相同，只是LED灯的工作控制为负极。即，当K2按下时，IC1第13脚输出高电平，Q3导通，从而使Q5导通，LED点亮。当再按下K2复位开关时，IC1第13脚输出低电平，从而使Q3和Q5关断，LED息灭。

如图4所示，是充电控制电路105和电池电量指示控制电路106的电路图，电池电量指示控制电路106用于检测电池实时的剩余电量，通过点亮不同颜色的LED灯（红、黄、绿）表示电池处于不同的电量状态；充电控制电路105控制充电过程状态，当电池正处于充电状态时（指充电未满）红色LED3点亮，当充电结束时，充电指示灯绿色LED1点亮。充电控制电路105的充电指示用的红色、绿色LED与电池电量指示控制电路106的电池电量指示红色、绿色LED共用。

当开关K1按下时（如图2和图3所示），继电器吸合导通（相当于工作电源开关打开），此时BAT/TEST点与电池正极接通，电池电量指示控制电路106通过从电池两端取电压样与基准电压进行比较、判断，然后通过点亮不同颜色的指示灯来表示电池此时的剩余电量。红色（LED3）表示电池电压小于或等于12.2VDC，提示用户立即给电池充电；黄色（LED2）表示电池电压在12.2VDC至12.7VDC之间，表示电池已经处于欠压状态，应尽快给电池充电；绿色（LED1）表示电池状态良好。

充电控制电路105配合外部开关电源充电器一起使用（外部开关电源充电器提供一个恒压限流的充电电源），充电控制电路105通过取样电阻R58上产生的压降进行放大，再与基准电压进行比较、判断电池是否已充满，当电池充满时，充电回路电流减小，电阻R58上产生的压降低，使IC4第7脚输出高电压，使Q2饱和导通，红色LED灯LED3（R）息灭，同时绿色LED1（G）点亮，表示电池已充满。

电路中的D4、D9主要用于电源极性反向时保护电路中的IC和三极管不被击穿损坏。

如图5所示，是USB控制电路104的电路图，USB控制电路104将电池的12VDC转换成一个稳定的5VDC稳压电源，再通过标准的USB输出插座输出，最大输出功率为10.5W。该电路具有自动稳压、限流等保护功能，同时还自带输入电压过低保护功能，防止电池因过放电而造成永久性损坏。主要用于现代数码产品提供工作电源或电池充电使用。

当开关K1打开后，USB/VCC端获取工作电压，经一个自恢复保险丝RT1后接至IC3和第2脚，IC3的第3脚输出，经肖特基二极管D7、电感L1和C12组成输出电路接至USB输出插座，IC3第5脚为输出取样，并自动控制稳压作用。IC3第7脚为输出控制脚，高电平导通，低电平关断。

当电池电压过低时，三极管Q7导通，使IC3第7脚由高电平变成低电平，从而关断输出对电池进行保护。

如图6所示，大电流输出保护控制电路103包含电路连接的工作控制电路、反接报警关断控制电路、错接关断控制电路、过温关断控制电路和过放报警关断控制电路。

该电路作为大电流输出夹子控制保护电路，主要具备有输出夹子外接电池正确时自动接通、外接电池正、负极性接反时保护、外接电压过高时保护（即接到24V的外部电池上时防止反充而保护）、内部电池输出电压过低时关断保护、内部电池温度过高时关断输出保护等功能。

首先由红、黑夹子的小齿分别取出信号样送至主要由IC6、IC7、IC8组成的识别电路进行判断后，并将判断结果进行隔离转换，当连接正确时，三极管Q6导通，直流接触器JK2吸合工作，大电流经直流接触器送至夹子端；当极性接反时，IC5-A比较器输出高电压，实现声、光同时报警，同时三极管Q4饱和导通，使三极管Q6关断，直流接触器保持在关闭保护状态。当外接电压过高时，IC7工作，通过D19使三极管Q4导通，从而也实现相应的保护作用。（直流接触器为常开型开关器件）当电压电压过低时，IC5-B比较器输出高电平，实现声、光报警功能，同时Q4 饱和导通，强制关断大电流输出而实现保护功能；当电池温度过高时，RT1断开，使IC5-B出输出高电平，实现关断保护，方法同上；低压报警与过温报警共用LED3（R）来指示。

如图6所示，大电流输出保护控制电路103的工作原理如下：

工作控制电路：正接（正常工作）时，红、黑夹子夹在外部电池的正、负极，通过夹子中的红、黑取样线获得取样信号，通过光电耦合器IC6来驱动三极管Q6工作在饱和状态，使正常工作指示灯LED4-G点亮，同时直流接触器JK2吸合工作。

反接报警关断控制电路：夹子中的红、黑取样线检测到外部电池接反的情况后，通过二极管D15驱动光电耦合器IC8工作输出高电平（在正接情况下，由于二极管D15的单向导电性，没有电信号提供光电耦合器IC8，因此使其不工作），通过比较器IC5-A输出高电平，使其发出声、光报警（指示灯LED5-R点亮，蜂鸣器B1报警），同时使三极管Q4导通处于饱和状态，将三极管Q6的基极电压拉低，使其截止，以致正常工作指示灯LED4-G熄灭，同时直流接触器JK2断开，起到保护作用；

错接关断控制电路：当夹子中的红、黑取样线检测到接错了外部电池时（应该接12V电池，却接到了24V电池），这时，外部电池的电压远高于内部磷酸铁锂电池的电压，通过稳压二极管DW3使三极管Q3工作于饱和状态，拉低电平，使光电耦合器IC6不再工作，与此同时，取样线通过稳压二极管DW2驱动光电耦合器IC7工作输出高电平，使三极管Q4饱和导通，拉低三极管Q6基极的电平，使其工作在截止状态，以致正常工作指示灯LED4-G熄灭，同时直流接触器JK2关断，起到保护作用；

过温关断控制电路：选用的温度传感器RT是常闭型的。此温度传感器RT的检测范围在60±5℃。将此温度传感器RT设置在磷酸铁锂电池的表面，温度低于检测范围时，线路按照上述的类型工作，一旦温度超过检测范围时，传感器RT将由常闭转换成常开，相当于开关的断开，此时IC5-B比较器的反向输入端由正常的高电位转为低电位，使比较器输出由低电平转为高电平，从而实现强制关断输出及相应的报警提示功能，起到了对磷酸铁锂电池的保护作用。

过放报警关断控制电路：以磷酸铁锂电池工作在检测温度范围内为前提条件下，在电路中，设计了一个电池电压比较器IC5-B，用它来一直监测磷酸铁锂电池两端的电压。在比较器IC5-B的同相输入端，选用了一个稳压二极管DW5（6C2）使其电压稳定在6V作为比较器的基准电压，反相端的电压是根据实际的情况在变化的。当磷酸铁锂电池开始放电（启动汽车、其它功能的使用以及电池自身自耗电）时，一旦反相端的电压低于同相端电压，比较起输出高电平，驱动指示灯LED3-R和蜂鸣器B1工作，与此同时，三极管Q4饱和导通将三极管Q6基极拉为低电平，使其截止，正常工作指示灯LED4-G熄灭，同时直流接触器JK2关断不工作，起到保护电池免受损伤。

本实施例中，电路中主要元器件型号：

IC1为：集成块TC4013B；IC2为：集成块LM324；IC3为：集成块ACT4070YH；IC4、IC5均为：集成块LM358；IC6、IC7、IC8均为：集成块817B；RT为：常闭型温度控制器；RT1为：自恢复保险丝；JK1为：12V/3A继电器；JK2为：大电流开关控制直流按触器。

本使用新型应用了磷酸铁锂电池，较传统铅酸电池产品的使用寿命提升4倍，2000次充放电后能达到初始设计容量的82%；磷酸锂铁电池大部份的物质为铁，少部份的锂、金、银、铜、锡，因此在环境污染来说，是非常低，也因为如此，磷酸锂铁是属于一个环保性的产品；磷酸铁锂电池的放电能力强，锂电池1C放电，（1C=1小时率额定容量（A.H）；如：8AH的电池1C=8A），可100%放出设计容量；相同放电能力，锂电池体积更小，重量更轻，充电速度更快。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种磷酸铁锂电池应急电源，其特征在于，该应急电源包含电路连接的磷酸铁锂电池组和电池控制电路。

2.如权利要求1所述的磷酸铁锂电池应急电源，其特征在于，所述的电池控制电路包含依次电路连接的大电流输出保护控制电路（103）、USB控制电路（104）、充电控制电路（105）和电池电量指示控制电路（106），以及电路连接所述USB控制电路（104）和电池电量指示控制电路（106）的操作面板开关控制电路（101），以及电路连接所述操作面板开关控制电路（101）的LED灯控制电路（102）。

3.如权利要求2所述的磷酸铁锂电池应急电源，其特征在于，所述的大电流输出保护控制电路（103）包含电路连接的工作控制电路、反接报警关断控制电路、错接报警关断控制电路、过温报警关断控制电路和过放报警关断控制电路。