CN209675991U - 一种电池控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子技术领域，提供了一种电池控制电路，包括第一电源模块、第二电源模块、电池管理模块以及恒压输出模块；电池管理模块分别与第一电源模块和第二电源模块电连接，电池管理模块与恒压输出模块电连接；当第一电源模块持续提供第一电源时，电池管理模块根据第一电源模块的输出电压以及第二电源模块的超级电容的电压对超级电容进行充电控制并输出恒定电压至恒压输出单元。通过电池管理模块对超级电容进行充电控制，并在第一电源模块失电时，通过超级电容持续提供恒压输出，采用具有充电及逆变功能的电池管理模块实现对超级电容作为后备电源的电池管理，即可以利用超级电容的大部分容量，又可以保证电容不会超压失效，电路结构简单。

Description

一种电池控制电路

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，尤其涉及一种电池控制电路。

背景技术

超级电容(Supercapacitors)，又名电化学电容，双电层电容器、黄金电容、法拉电容。它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。

然而，目前并没有基于超级电容的专用控制芯片，在一般的电路设计中普遍采用三极管等分立器件控制和DCDC恒压直接充电控制的设计方案。上述针对超级电容的电池控制电路复杂，且需要必要的软件控制介入。

综上所述，目前针对超级电容的电池控制电路存在电路结构复杂，且需要必要的软件控制介入的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种电池控制电路，旨在目前针对超级电容的电池控制电路存在电路结构复杂，且需要必要的软件控制介入的问题。

本实用新型实施例的提供了一种电池控制电路，包括第一电源模块、第二电源模块、电池管理模块以及恒压输出模块；

所述电池管理模块分别与所述第一电源模块和第二电源模块电连接，所述电池管理模块与所述恒压输出模块电连接；

所述第一电源模块为所述电池管理模块提供第一电源，所述第一电源为恒压直流电源；所述第二电源模块包括超级电容，通过所述超级电容为所述电池管理模块提供第二电源；所述恒压输出模块输出所述恒定电压；

当所述第一电源模块持续提供第一电源时，所述电池管理模块根据所述第一电源模块的输出电压以及所述第二电源模块的超级电容的电压对所述超级电容进行充电控制并输出恒定电压至所述恒压输出单元；

当所述第一电源模块失电时，所述电池管理模块从所述第二电源模块获取第二电源，对所述第二电源进行逆变并输出恒定电压至所述恒压输出单元。

上述的电池控制电路，通过电池管理模块对超级电容进行充电控制，并在第一电源模块失电时，通过超级电容持续提供恒压输出，采用具有充电及逆变功能的电池管理模块实现对超级电容作为后备电源的电池管理，即可以利用超级电容的大部分容量，又可以保证电容不会超压失效，电路结构简单。有效地解决了目前针对超级电容的电池控制电路存在电路结构复杂，且需要必要的软件控制介入的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的电池控制电路的结构示意图；

图2为图1所示的电池控制电路的示例电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列单元的系统、产品或设备没有限定于已列出的单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些产品或设备固有的其它单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

本实用新型实施例为了解决目前针对超级电容的电池控制电路存在电路结构复杂，且需要必要的软件控制介入的问题，提供了一种电池控制电路，通过电池管理模块对超级电容进行充电控制，并在第一电源模块失电时，通过超级电容持续提供恒压输出，采用具有充电及逆变功能的电池管理模块实现对超级电容作为后备电源的电池管理，即可以利用超级电容的大部分容量，又可以保证电容不会超压失效，电路结构简单。有效地解决了目前针对超级电容的电池控制电路存在电路结构复杂，且需要必要的软件控制介入的问题。

为了具体说明上述电池电路，以下结合具体实施例进行详细说明：

图1示出了本实用新型实施例提供的电池控制电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

请参阅图1，本实用新型实施例提供的一种电池控制电路100，包括第一电源模块110、第二电源模块120、电池管理模块130以及恒压输出模块140。

电池管理模块130分别与第一电源模块110和第二电源模块120电连接，电池管理模块130与恒压输出模块140电连接。

第一电源模块110为电池管理模块130提供第一电源，第一电源为恒压直流电源；第二电源模块120包括超级电容，通过超级电容为电池管理模块130 提供第二电源；恒压输出模块140输出恒定电压。

当第一电源模块110持续提供第一电源时，电池管理模块130根据第一电源模块110的输出电压以及第二电源模块120的超级电容的电压对超级电容进行充电控制并输出恒定电压至恒压输出单元140。

当第一电源模110块失电时，电池管理模块130从第二电源模块120获取第二电源，对第二电源进行逆变并输出恒定电压至恒压输出单元140。

在具体应用中，当第一电源模块供电正常时，即持续输出恒定直流电压至电池管理模块时，电池管理模块通过第一电源模块提供的第一电源对超级电容进行充电，当超级电容充电到预设电压阈值后，停止充电，并维持在该电压，以保持超级电容不会由于电压超过耐压值而损坏。与此同时，电池管理模块将第一电源模块提供的第一电源进行DCDC转换后持续输出稳定的5V电压至恒压输出模块，通过恒压输出模块输出该稳定的5V电压。需要说明的是，上述预设电压阈值是指该超级电容的最大耐压值。

当第一电源模块失去电源后，超级电容内存储的能量便经过电池管理模块逆变后维持5V电压的稳定输出。实现在主供电(第一电源模块)消失后，继续持续稳定工作的目的。

在一个实施例中，上述电池控制电路还包括电压检测模块。

电压检测模块与第二电源模块电连接，电压检测模块用于检测第二电源模块的电压。

在具体应用中，通过电压检测模块检测超级电容的电压值，判断电压值是否超过预设电压阈值，若超级电容的电压值超过预设电压阈值，则电池管理模块断开与第一电源模块的连接，改由第二电源模块供电，以此来降低功耗。

在具体应用中，上述电压检测模块包括电压检测芯片，通过电压检测芯片检测检测超级电容的电压值。

图2示出了本实施新型实施例提供的一种电池控制电路的电路原理图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图2所示，作为本实用新型一实施例，第一电源模块110包括恒压输出电源U1和第一电容C1。

恒压输出电源U1的输出端与第一电容C1的第一端连接，第一电容C1的第二端接地，恒压输出电源U1的输出端与电池管理模块连接。

在一个实施例中，上述恒压输出电源U1为锂电池，输出的恒定直流电压为+5V的直流电压。

在一个实施例中，上述恒压输出电源U1包括自然能源采集器和恒压转换单元，自然能源采集器采集自然能源并将采集的自然能源转换为电能，恒压转换单元将电能转换为恒定电压的第一电源，输出的恒定直流电压为+5V的直流电压。

在具体应用中，上述自然能源采集器包括太阳能采集板和风能采集器。

示例性的，上述恒压输出电源包括太阳能采集板和恒压转换单元，太阳能采集板采集太阳能并将采集的太阳能转换为电能，恒压转换单元将电能转换为恒定电压的第一电源。

示例性的，上述恒压输出电源包括风能采集器和恒压转换单元，风能采集器采集风能并将采集的风能转换为电能，恒压转换单元将电能转换为恒定电压的第一电源。

在具体应用中，当自然能源存在时，利用自然能源提供的电能为第二电源模块的超级电容存储能量。当自然能源消失时，利用存储的电量维持输出电压。

在一个实施例中，上述第二电源模块120包括第二电容C2和超级电容C3。

第二电容C2的第一端与超级电容C3的正极连接，第二电容C2的第二端与超级电容C3的负极连接，超级电容C3的第一端与电池管理模块130连接，超级电容C3的第二端接地。

在具体应用中，超级电容C3包括第五电容和第六电容，第五电容与第六电容串联。上述第五电容和第六电容均为耐压值为2.7V的超级电容，将两组 2.7V超级电容串联获得5.4V的超级电容C3来扩大第二电源的可用电压范围。

在一个实施例中，电池管理模块130包括电池管理芯片U2、第一电感L1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一发光二极管D1。

电池管理芯片U2的电源输入引脚VCC与第一电源模块110连接，电池管理芯片U2的第一电池引脚BAT1与第一电感L1的第一端连接，电池管理芯片 U2的第二电池引脚BAT2与第一电感L1的第一端连接，电池管理芯片的转换引脚SW与第一电感L1的第二端连接，第一电感L1的第一端与第二电源模块 120连接，第一电阻R1的第一端与电池管理芯片U2的电流设置引脚ISET连接，第一电阻R1的第二端接地，第二电阻R2的第一端与电池管理芯片U2的指示引脚SOCS连接，第一发光二极管D1的正极与第二电阻R2的第二端连接，第一发光二极管D1的负极接地，电池管理芯片U2的接地引脚GND接地，电池管理芯片U2的输出引脚与恒压输出模块140连接。

在实际应用中，上述电池管理芯片U2为型号为ETA9640的电池管理芯片。

在一个实施例中，上述恒压输出模块140包括第三电容C4和第四电容C5。

第三电容C4的第一端与电池管理模块130连接，第三电容C4的第二端接地，第四电容C5的第一端与第三电容C4的第一端连接，第四电容C5的第二端接地，第四电容C5的第一端输出恒定电压。

以下结合工作原理和图2对上述电池控制电路作进一步说明：

通过第一电阻R1来控制超级电容C3的充电速度，当第一电源模块的锂电池(或者自然能源)供电正常时，电池管理芯片U2通过恒压输出电源U1提供的第一电源对超级电容C3进行充电。当超级电容C3充电到预设电压阈值后，停止充电，并维持在该电压，以保持超级电容不会由于电压超过耐压值而损坏。与此同时，电池管理芯片U2将恒压输出电源U1提供的第一电源进行DCDC 转换后持续输出稳定的5V电压至恒压输出模块，并通过第四电容C5的第一端输出该恒定电压。即通过第四电容C5的第一端输出稳定的5V电压。需要说明的是，上述预设电压阈值是指该超级电容的最大耐压值，在本实施例中，上述预设电压阈值为5.4V。

当第一电源模块的锂电池(或者自然能源)失去电源后，超级电容C3内存储的能量便经过电池管理芯片U2逆变后维持5V电压的稳定输出。实现在主供电(第一电源模块)消失后，继续持续稳定工作的目的。

本实施例提供的电池控制电路，通过电池管理模块对超级电容进行充电控制，并在第一电源模块失电时，通过超级电容持续提供恒压输出，采用具有充电及逆变功能的电池管理模块实现对超级电容作为后备电源的电池管理，即可以利用超级电容的大部分容量，又可以保证电容不会超压失效，电路结构简单。有效地解决了目前针对超级电容的电池控制电路存在电路结构复杂，且需要必要的软件控制介入的问题。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池控制电路，其特征在于，包括第一电源模块、第二电源模块、电池管理模块以及恒压输出模块；

所述电池管理模块分别与所述第一电源模块和第二电源模块电连接，所述电池管理模块与所述恒压输出模块电连接；

所述第一电源模块为所述电池管理模块提供第一电源，所述第一电源为恒压直流电源；所述第二电源模块包括超级电容，通过所述超级电容为所述电池管理模块提供第二电源；所述恒压输出模块输出恒定电压；

当所述第一电源模块持续提供第一电源时，所述电池管理模块根据所述第一电源模块的输出电压以及所述第二电源模块的超级电容的电压对所述超级电容进行充电控制并输出恒定电压至所述恒压输出单元；

当所述第一电源模块失电时，所述电池管理模块从所述第二电源模块获取第二电源，对所述第二电源进行逆变并输出恒定电压至所述恒压输出单元。

2.根据权利要求1所述的电池控制电路，其特征在于，所述第一电源模块包括恒压输出电源和第一电容；

所述恒压输出电源的输出端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地，所述恒压输出电源的输出端与所述电池管理模块连接。

3.根据权利要求1所述的电池控制电路，其特征在于，所述第二电源模块包括第二电容和超级电容；

所述第二电容的第一端与所述超级电容的正极连接，所述第二电容的第二端与所述超级电容的负极连接，所述超级电容的第一端与所述电池管理模块连接，所述超级电容的第二端接地。

4.根据权利要求1所述的电池控制电路，其特征在于，所述电池管理模块包括电池管理芯片、第一电感、第一电阻、第二电阻、第一发光二极管；

所述电池管理芯片的电源输入引脚与所述第一电源模块连接，所述电池管理芯片的第一电池引脚与所述第一电感的第一端连接，所述电池管理芯片的第二电池引脚与所述第一电感的第一端连接，所述电池管理芯片的转换引脚与所述第一电感的第二端连接，所述第一电感的第一端与所述第二电源模块连接，所述第一电阻的第一端与所述电池管理芯片的电流设置引脚连接，所述第一电阻的第二端接地，所述第二电阻的第一端与所述电池管理芯片的指示引脚连接，所述第一发光二极管的正极与所述第二电阻的第二端连接，所述第一发光二极管的负极接地，所述电池管理芯片的接地引脚接地，所述电池管理芯片的输出引脚与恒压输出模块连接。

5.根据权利要求2所述的电池控制电路，其特征在于，所述恒压输出模块包括第三电容和第四电容；

所述第三电容的第一端与所述电池管理模块连接，所述第三电容的第二端接地，所述第四电容的第一端与所述第三电容的第一端连接，所述第四电容的第二端接地，所述第四电容的第一端输出恒定电压。

6.根据权利要求3所述的电池控制电路，其特征在于，所述超级电容包括第五电容和第六电容；

所述第五电容与所述第六电容串联。

7.根据权利要求1所述的电池控制电路，其特征在于，还包括电压检测模块；

所述电压检测模块与所述第二电源模块电连接；

所述电压检测模块用于检测所述第二电源模块的电压。

8.根据权利要求7所述的电池控制电路，上述电压检测模块包括电压检测芯片。

9.根据权利要求2所述的电池控制电路，其特征在于，所述恒压输出电源包括自然能源采集器和恒压转换单元；

所述自然能源采集器采集自然能源并将采集的自然能源转换为电能，所述恒压转换单元将所述电能转换为恒定电压的第一电源。

10.根据权利要求9所述的电池控制电路，所述自然能源采集器包括太阳能采集板和风能采集器。