CN205986230U - 一种镍锌启动电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种镍锌启动电池管理系统，涉及电池启动管理及开关电源技术领域，包括充电电路、放电电路和控制电路；所述充电电路一端连接车载发电机稳流器，一端连接镍锌电池；所述充电电路并联放电电路，所述放电电路外接直流负载，用于镍锌电池通过放电电路向直流负载提供电能；所述充电电路并联控制电路，所述控制电路的一端连接镍锌电池，另一端连接充电电路。本实用新型针对镍锌启动电池在摩托车上的使用，不仅能完成发电机稳流器输出电压的转换，实现镍锌电池的充放电，还能实现对镍锌电池的充放电保护，延长镍锌电池的使用寿命。

Description

一种镍锌启动电池管理系统

技术领域

本实用新型属于电池启动管理及开关电源技术领域，具体涉及一种针对摩托车用镍锌启动电池管理系统。

背景技术

目前，市场上投入使用的摩托车启动电池基本上都是铅酸电池。铅酸电池在生产和回收过程中产生大量的铅烟、铅尘及含铅废水等污染物，对环境造成较大的污染，对人们的生产生活造成较严重的危害。镍锌电池作为一种无污染电池，可取代铅酸蓄电池作为摩托车启动电池。由于镍锌电池的充电电压不同于铅酸电池，用镍锌电池代替铅酸电池作为启动电池，将出现稳流器输出电压与镍锌启动电池充电电压不匹配的问题，所以需要一个管理系统实现电压变换，以完成对镍锌启动电池的充电。单体镍锌电池标准电压为1.6V，最高充电电压1.9V，有效使用电压范围在1.2V-1.8V之间，镍锌电池在过充状态下容易导致寿命缩短。若使用镍锌电池大规模替代铅酸电池使用，应考虑充电电压适配问题和镍锌电池在使用过程中的维护。摩托车镍锌启动电池由7节镍锌电池组成，最高充电电压为13.3V，低于摩托车稳流器输出电压14.5V。为实现镍锌电池在摩托车启动中的应用，同时确保电池的使用寿命，需要一款效率高、功耗低、稳定性好的启动电池管理模块。

目前，市场上还未出现镍锌电池在摩托车上应用所需的启动电池管理系统。该实用新型能实现摩托车稳流器对镍锌电池的充电、充电保护和电池对整车低压电器的供电控制。

实用新型内容

本实用新型提供一种镍锌启动电池管理系统，针对摩托车发电机稳流器输出电压变换，镍锌电池的充放电管理和镍锌电池维护等问题开展研究。

针对上述问题，本实用新型提供以下技术方案：一种镍锌启动电池管理系统，包括充电电路、放电电路和控制电路；所述充电电路一端连接车载发电机稳流器，一端连接镍锌电池；所述充电电路并联放电电路，所述放电电路外接直流负载，用于镍锌电池通过放电电路向直 流负载提供电能；所述充电电路并联控制电路，所述控制电路的一端连接镍锌电池，另一端连接充电电路。

所述充电电路主要包括依次串联的第一滤波电路、DC-DC变换电路和第二滤波电路，实现电压、功率转换功能；所述控制电路由电流控制电路、电压控制电路组成；所述电流控制电路由电流采集电路串联电流运放比较电路组成，所述电压控制电路由电压采集电路串联电压运放比较电路组成，所述电流控制电路与电压控制电路并联，构成控制电路，控制电路包括电流控制和电压控制两个反馈控制环，通过电压采样和电流采样双路反馈比较，输出稳定的直流电压；所述放电电路采用减小单组功率管的功率负荷，增强放电电路的安全性的多组大功率管并联。

作为优选，所述功率电路采用高频开关电源芯片与外围电路器件匹配，实现了所需电压及功率的转换，具有效率高、系统稳定性好等特点；所述高频功率芯片，结合稳流器输入电压和控制电路的反馈信息，并通过二极管、电容、电感等进行整流滤波，实现电压变换功能，输出稳定的充电电压。

作为优选，镍锌电池和管理系统作为一个整体，设置有既能够作为充电使用，也能够作为放电使用的正极、负极两个接线端子。所述电池管理系统可通过正负极接线端子为电池充电，锌镍电池也可通过正负极接线端子为车载电器供电。当发动机处于工作状态时，车载发电机稳流器有电压输出，由电池管理系统为通过两个接线端子为电池充电，同时为车载电器供电。当发动机不工作时，车载发电机稳流器稳流器没有电压输出，而车载电器需要用电时，由锌镍电池通过两个接线端子放电。正负极两个接线端子，充电时作为充电端子使用，放电时作为放电端子使用，实现电流方向的变换，动态进行镍锌电池的双向能量转换。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1)本实用新型针对镍锌电池在摩托车上的使用，不仅能完成摩托启动电池的充放电电压匹配，还能实现对镍锌电池的充放电保护，延长镍锌电池的使用寿命。

2)本实用新型存在电流控制和电压控制两个反馈控制环，通过电流和电压采样两级反馈比较，输出稳定的直流电压，实现了充电电路的电压匹配。该控制方式有以下优点：1、车载启动电池系统的稳定性增强，对电压和电流耐受的稳定域扩大。2、具有快速限制电流的能力， 通过对电流设定最大限幅，可以对电路中的电流进行限制，从而有效降低电子元器件所受到的冲击。

3)充电电路设计运用高频开关电源芯片及外围电路器件有效的匹配，实现了所需电压及功率的转换、具有效率高、系统稳定性好等特点。

附图说明

图1是本实用新型镍锌启动电池管理系统框图。

图2是本实用新型镍锌启动电池管理系统应用于摩托车上的电气原理图。

图3是本实用新型镍锌启动电池管理系统的功率电路原理图。

图4是本实用新型镍锌启动电池管理系统的控制电路原理图。

图5是本实用新型镍锌启动电池管理系统放电回电原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体在摩托车上的应用实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种镍锌启动电池管理系统，包括充电电路、放电电路和控制电路；所述充电电路一端连接车载发电机稳流器，一端连接镍锌电池；所述充电电路并联放电电路，所述放电电路外接直流负载，用于镍锌电池通过放电电路向直流负载提供电能；所述充电电路并联控制电路，所述控制电路的一端连接镍锌电池，另一端连接充电电路。

所述充电电路主要包括依次串联的第一滤波电路、DC-DC变换电路和第二滤波电路，实现电压、功率转换功能；所述控制电路由电流控制电路、电压控制电路组成；所述电流控制电路由电流采集电路串联电流运放比较电路组成，所述电压控制电路由电压采集电路串联电压运放比较电路组成，所述电流控制电路与电压控制电路并联，构成控制电路，因控制电路存在电流控制和电压控制两个反馈控制环，通过电压采样和电流采样双路反馈比较，输出稳定的直流电压；所述放电电路采用多组大功率管并联，减小功率管应力需求，增加冗余。

如图2、5所示，镍锌电池在摩托车上使用，需要给电子打火器及摩托车低压电器设备供电。对于摩托车来说，镍锌电池和管理系统作为一个整体，设置有正负极两个接线端子。当发动机处于工作状态时，车载发电机稳流器有电压输出，由电池管理系统为通过两个接线端 子为电池充电，同时为车载电器供电。当发动机不工作时，车载发电机稳流器稳流器没有电压输出，而车载电器需要用电时，由锌镍电池通过两个接线端子放电。正负极两个接线端子，即可以作为充电端子，也可以作为放电端子，实现电流方向的变换，动态进行镍锌电池的双向能量转换。镍锌电池管理系统放电电路采用多组大功率管并联，减小功率管应力需求，增加冗余。

具体实施过程中，如图3所示，所述充电电路采用高频开关电源芯片与外围电路器件匹配，实现了所需电压及功率的转换、具有充电效率高、系统稳定性好等特点；所述高频功率芯片通过摩托车稳流器直流电压输入和控制电路的动态反馈比较，并通过二极管、电容、电感等进行整流滤波，输出所需的稳定电压，实现了镍锌电池的充电回路。

如图4所示，所述控制电路控制功率器件的工作，所述控制电路中存在电流控制和电压控制两个反馈控制环，通过电压和电流采样两级反馈比较，输出稳定的反馈控制信号，实现了充电回路稳定的电压输出。设计的控制电路动态性能满足系统在各种工况下对电压和电流的需求。

根据上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项新型技术思想的范围内，进行多样的变更和修改。本项新型专利的技术性范围并不局限于说明书的内容，凡在本新型专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本新型专利的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种镍锌启动电池管理系统，其特征在于：包括充电电路、放电电路和控制电路；所述充电电路一端连接车载发电机稳流器，一端连接镍锌电池，所述充电电路并联放电电路，所述放电电路外接直流负载，用于镍锌电池通过放电电路向直流负载提供电能；所述充电电路并联控制电路，所述控制电路的一端连接镍锌电池，另一端连接充电电路。

2.根据权利要求1所述的镍锌启动电池管理系统，其特征在于，所述充电电路主要包括依次串联的第一滤波电路、DC-DC变换电路及第二滤波电路，实现电压、功率转换功能。

3.根据权利要求1所述的镍锌启动电池管理系统，其特征在于，所述控制电路由电压控制电路，电流控制电路组成；所述电流控制电路由电流采集电路串联电流运放比较电路组成，所述电压控制电路由电压采集电路串联电压运放比较电路组成，所述电流控制电路与电压控制电路并联，构成控制电路，控制电路包括电流控制和电压控制两个反馈控制环，通过电压采样和电流采样双路反馈比较，输出稳定的直流电压。

4.根据权利要求1所述的镍锌启动电池管理系统，其特征在于，所述放电电路采用能够减小单组功率管的功率负荷，增强放电电路的安全性的多组大功率管并联。

5.根据权利要求2所述的镍锌启动电池管理系统，其特征在于，所述充电电路采用高频开关电源芯片与外围电路器件匹配，实现所需电压及功率的转换。

6.根据权利要求1所述的镍锌启动电池管理系统，其特征在于，所述镍锌电池和镍锌启动电池管理系统为一个整体，设置有既能够作为充电使用，也能够作为放电使用的正极、负极两个接线端子。