CN210640702U - 具有充电电压、温度及充电时间自动控制的锂蓄电池 - Google Patents

Abstract

具有充电电压、温度及充电时间自动控制的锂蓄电池，包括锂蓄电池本体、时间控制器、蜂鸣器和直流转直流稳压电路，还具有高压检测电路、低压检测电路、温度检测电路；时间控制器、蜂鸣器、直流转直流稳压电路、高压检测电路、低压检测电路、温度检测电路集成安装在元件盒内并经导线连接。本新型在电源充电器因发生故障或电源充电器自身质量不佳、使用时间久电子元件老化等，导致输入锂蓄电池充电电压发生异常电压过高或过低时，在充电时间过长，当锂蓄电池自身因各种原因导致外壳体温度升高时，时间控制器会断开锂蓄电池本体的输入电源，蜂鸣器会发出声音，对使用者进行提示，使用者可及时进行故障点查询。基于上述，本新型具有好的应用前景。

Description

具有充电电压、温度及充电时间自动控制的锂蓄电池

技术领域

本实用新型涉及锂蓄电池领域，特别是一种具有充电电压、温度及充电时间自动控制的锂蓄电池。

背景技术

锂蓄电池由于厚度小、重量轻、容量大、内阻小、形状可定制、放电性佳的特性，广泛应用于电动自行车、电动汽车，以及手机等电子产品。锂蓄电池需要采用电源充电器将市电交流220V转换为锂蓄电池组需要充电电压的直流电源，然后为锂蓄电池进行充电，保证经其供电的用电设备正常工作。

现有应用于电动自行车、电动汽车等的锂蓄电池不具有充电电压、自身温度自检功能，当电源充电器因为制造质量差或使用时间久电子元件老化，导致输入至锂蓄电池的充电电压或大或小时，会给锂蓄电池的正常充电带来影响，还会因充电电压过高等导致锂蓄电池的寿命减少；在锂蓄电池充电中因各种原因发生异常内部温度升高时，继续充电有导致锂蓄电池爆炸等的隐患。现有的锂蓄电池还不具有充电时间控制功能，这样，电源充电器为其充满电后，如果充电器不具有输出电源关闭功能，或者因质量问题及内部电子元件老化等问题，不能断开输出至锂蓄电池的充电电源，会导致锂蓄电池充满电后继续充电、过充电减少使用寿命。

实用新型内容

为了克服现有应用于电动自行车、电动汽车等使用的锂蓄电池不具有充电电压、自身温度自检功能，以及不具有充电时间控制功能，本实用新型提供了电动自行车、电动汽车等使用，应用中在配套的电源充电器因发生故障或电源充电器自身质量不佳、使用时间久电子元件老化，导致输入锂蓄电池充电电压发生异常、充电时间过长时，以及锂蓄电池自身因各种原因导致外壳体温度升高时，在相关电路作用下能自动断开锂蓄电池的充电电源，并能通过蜂鸣器对使用者进行提示，进行故障点查询，由此能有效保证锂蓄电池处于正常充电电压及充电时间下，并能防止出现温度异常时继续充电导致更为严重事故发生几率的具有充电电压、温度及充电时间自动控制的锂蓄电池。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

具有充电电压、温度及充电时间自动控制的锂蓄电池，包括锂蓄电池本体、时间控制器、蜂鸣器和直流转直流稳压电路，其特征在于还具有高压检测电路、低压检测电路、温度检测电路；所述时间控制器、蜂鸣器、直流转直流稳压电路、高压检测电路、低压检测电路、温度检测电路集成安装在元件盒内；所述直流转直流稳压电路电源输入两端和锂蓄电池本体电源两极分别连接，直流转直流稳压电路正负两极电源输出端和时间控制器、低压检测电路的正负两极电源输入端连接，直流转直流稳压电路正极电源输出端和温度检测电路的正极电源输入端连接；所述时间控制器的控制电源输入端和锂蓄电池本体的其中一个充电插孔连接，时间控制器的控制电源输出端、另一个充电插孔和锂蓄电池本体的电源两极分别连接，时间控制器的正极电源输出端、锂蓄电池本体负极和蜂鸣器的电源输入两端分别连接，锂蓄电池本体正极和高压检测电路信号输入端、低压检测电路信号输入端分别连接，高压检测电路的信号输出端、低压检测电路信号输出端、温度检测电路信号输出端和时间控制器的信号输入端连接。

进一步地，所述时间控制器包括微电脑时控开关和继电器、电阻、可控硅，其间经电路板布线连接，微电脑时控开关正极电源输入端和可控硅阳极连接，微电脑时控开关的正极电源输出端和电阻一端连接，电阻另一端和可控硅控制极连接，可控硅阴极和继电器正极电源输入端连接，微电脑时控开关的负极电源输入端和负极电源输出端、继电器负极电源输入端连接。

进一步地，所述直流转直流稳压电路是降压稳压模块。

进一步地，所述高压检测电路包括型号AN051A的三端电压监测器、可调电阻、二极管，其间经电路板布线连接，可调电阻一端和三端电压监测器的正极电源输入端2脚连接，三端电压监测器的输出端1脚和二极管正极连接。

进一步地，所述低压检测电路包括型号AN051A的三端电压监测器、可调电阻、电阻、二极管、NPN三极管和PNP三极管，其间经电路板布线连接，可调电阻一端和三端电压监测器的正极电源输入端2脚连接，三端电压监测器的输出端1脚和第一只电阻一端连接，第一只电阻另一端和第一只NPN三极管基极连接，第一只NPN三极管集电极和第二只电阻一端、第二只NPN三极管基极连接，第二只电阻另一端和PNP三极管发射极连接，PNP三极管集电极和二极管正极连接，三端电压监测器的负极电源输入端3脚和第一只及第二只NPN三极管发射极连接，第二只NPN三极管集电极和第三只电阻一端连接，第三只电阻另一端和PNP三极管基极连接、

进一步地，所述温度检测电路包括常开触点式温度开关和二极管，二极管安装在电路板上，温度开关的受热面固定安装在锂蓄电池本体的外壳体中部前外侧，温度开关一端和二极管正极连接。

本实用新型有益效果是：本实用新型应用于电动自行车、电动汽车等使用，应用中在配套的电源充电器因发生故障或电源充电器自身质量不佳、使用时间久电子元件老化等，导致输入锂蓄电池充电电压发生异常电压过高或过低时，在低压检测电路和高压检测电路作用下，时间控制器会断开锂蓄电池本体的输入电源；在充电时间过长，配套的电源充电器没有断开锂蓄电池本体输入电源时，时间控制器会断开锂蓄电池本体的输入电源；当锂蓄电池自身因各种原因导致外壳体温度升高时，时间控制器会断开锂蓄电池本体的输入电源。在多种情况断开锂蓄电池输入电源的同时，蜂鸣器会发出声音，对使用者进行提示，使用者可及时进行故障点查询。经上所述，本新型能有效保证锂蓄电池处于正常充电电压及充电时间下，并能防止出现温度异常时继续充电导致更为严重事故发生的几率。基于上述，所以本实用新型具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型整体结构示意图。

图2是本实用新型电路图。

图3是本实用新型结构框图。

具体实施方式

图1、3中所示，具有充电电压、温度及充电时间自动控制的锂蓄电池，包括锂蓄电池本体1、时间控制器2、蜂鸣器3和直流转直流稳压电路4，还具有高压检测电路5、低压检测电路6、温度检测电路7；所述时间控制器2、蜂鸣器3、直流转直流稳压电路4、高压检测电路5、低压检测电路6、温度检测电路7集成安装在电路板上，并经电路板布线及导线连接，电路板安装在元件盒8 内，元件盒8安装在锂蓄电池本体1的壳体前内侧端。

图2中所示，时间控制器包括品牌Oktimer/象阳、型号CN101A的小型微电脑时控开关A2和继电器J1及电阻R5、可控硅VS，其间经电路板布线连接，微电脑时控开关A2工作电压5V，其具有两个电源输入端VCC及GND(1及2脚)、两个电源输出端3及4脚，应用中结合其显示屏显示的数字，分别调节其壳体前端的定时、星期、时、分、设定、时钟、消/复按键，能设定两个电源输出端 3及4脚输出电源的时间，时间设定好后只要不进行第二次设定，即使停电也不会造成其内部设定的时间数据发生变化，微电脑时控开关A2正极电源输入端VCC 和可控硅VS阳极连接，微电脑时控开关A2的正极电源输出端3脚和电阻R5一端连接，电阻R5另一端和可控硅VS控制极连接，可控硅VS阴极和继电器J1 正极电源输入端连接，微电脑时控开关A2的负极电源输入端GND和负极电源输出端4脚、继电器J1负极电源输入端连接。

蜂鸣器B是品牌晟凯奥的有源连续声蜂鸣器成品、工作电压5V。直流转直流稳压电路A4是品牌视远、型号SY-72S1210的降压稳压模块成品，输入电压5V-72V，输出电压直流5V，功率45W。高压检测电路包括型号AN051A的三端电压监测器 A、可调电阻RP、二极管VD，其间经电路板布线连接，可调电阻RP一端和三端电压监测器A的正极电源输入端2脚连接，三端电压监测器A的输出端1脚和二极管VD正极连接。低压检测电路包括型号AN051A的三端电压监测器A1，可调电阻RP1，电阻R2、R3、R4，二极管VD1和PNP三极管Q5，NPN三极管Q3、 Q4；其间经电路板布线连接，可调电阻RP1一端和三端电压监测器A1的正极电源输入端2脚连接，三端电压监测器A1的输出端1脚和第一只电阻R2一端连接，第一只电阻R2另一端和第一只NPN三极管Q4基极连接，第一只NPN三极管Q4集电极和第二只电阻R3一端、第二只NPN三极管Q3基极连接，第二只电阻R3另一端和PNP三极管Q5发射极连接，PNP三极管Q5集电极和二极管VD1 正极连接，三端电压监测器A1的负极电源输入端3脚和第一只NPN三极管Q4 发射极及第二只NPN三极管Q5发射极连接，第二只NPN三极管Q3集电极和第三只电阻R4一端连接，第三只电阻R4另一端和PNP三极管Q5基极连接。温度检测电路包括型号KS9700的常开触点式扁状45℃小型温度开关RT和二极管 VD3，二极管VD3安装在电路板上，温度开关RT的受热面用胶粘接在锂蓄电池本体的外壳体中部前外侧，温度开关RT一端和二极管VD3正极连接。

图2中所示，直流转直流稳压电路A4电源输入两端1及2脚和锂蓄电池本体G电源两极分别连接。直流转直流稳压电路A4正负两极电源输出端3及4脚和时间控制器A2正负两极电源输入端VCC及GND、低压检测电路的正负两极电源输入端PNP三极管Q5发射极及NPN三极管Q3发射极连接。直流转直流稳压电路A4正极电源输出端3脚和温度检测电路的正极电源输入端温度开关RT另一端连接。时间控制器的继电器J1控制电源输入端和锂蓄电池本体的其中一个充电插孔CT连接(多只锂蓄电池本体安装在电池盒内，电池盒具有充电插座)。时间控制器的继电器J1控制电源输出端(常闭触点端)、另一个充电插孔CT和锂蓄电池本体G的电源两极分别连接。时间控制器的正极电源输出端时控开关 A2的3脚、锂蓄电池本体G负极和蜂鸣器B的电源输入两端分别连接。锂蓄电池本体G正极和高压检测电路信号输入端可调电阻RP另一端、低压检测电路信号输入端可调电阻RP1另一端分别连接。锂蓄电池本体G负极和高压检测电路的负极电源输入端三端电压监测器A的3脚连接。高压检测电路的信号输出端二极管VD负极、低压检测电路信号输出端二极管VD1负极、温度检测电路信号输出端二极管VD3负极和时间控制器的信号输入端电阻R5一端连接。锂蓄电池本体G的负极和高压检测电路、低压检测电路、时间控制器的负极电源输入端接地。

图2中所示，锂蓄电池本体G需要充电时，配套外部电源充电器插头插入两个充电插孔CT后，电源充电器输出的48V电源两极(实际电压59V以下、55V 以上左右，过高电压会导致锂蓄电池G损坏)会分别进入两个充电插孔CT，并经继电器J1控制电源输入端及常闭触点端、另一个充电插孔进入锂蓄电池G电源两极，于是48V电源会为锂蓄电池本体G进行充电。充电前打开电源开关S，于是，锂蓄电池本体G输出的48V电源会进入直流转直流稳压电路A4电源输入两端1及2脚，在直流转直流稳压电路A4内部电路作用下，直流转直流稳压电路A4电源输出两端3及4脚会输出稳定5V直流电源进入时间控制器、高压检测电路、低压检测电路两极电源输入端，时间控制器、高压检测电路、低压检测电路处于得电工作状态，同时，直流转直流稳压电路A4的3脚输出的5V电源正极会进入温度检测电路的温度开关RT一端，温度开关RT一端处于得电状态。高压检测电路中：实际充电中，充电器输入至锂蓄电池G正极的电源会同时进入可调电阻RP另一端，当充电器工作正常输入至可调电阻RP另一端的电压处于59V以下时，此刻经可调电阻RP降压限流后电压进入三端电压监测器A 的正极电源输入端2脚电压、低于三端电压监测器A内部4.75V阈值电压，三端电压监测器A的1脚无输出(后续继电器J1不得电，锂蓄电池G处于正常充电状态)；当充电器工作异常输入至可调电阻RP另一端的电压高于59V以上时，此刻经可调电阻RP降压限流后电压进入三端电压监测器A的正极电源输入端2 脚电压、高于三端电压监测器A内部4.75V阈值电压，三端电压监测器A的1 脚输出高电平；高电平经二极管VD单向导通进入时间控制器的电阻R5一端以及蜂鸣器B正极电源输入端，于是，可控硅VS控制极被高电平触发导通、阴极输出正极电源进入继电器J1正极电源输入端(继电器J1负极电源输入端接地)，继电器J1得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路，同时蜂鸣器B得电工作。

图2中所示，低压检测电路中：实际充电中，充电器输入至锂蓄电池G正极的电源会同时进入可调电阻RP1另一端，当充电器工作正常输入至可调电阻 RP1另一端的电压高于55V以上时(过低电压将导致锂蓄电池G无法充满电)，此刻经可调电阻RP1降压限流后电压进入三端电压监测器A1的正极电源输入端 2脚电压、高于三端电压监测器A1内部4.75V阈值电压，三端电压监测器A1的1脚输出高电平；输出的高电平经电阻R2降压限流进入NPN三极管Q4基极、NPN 三极管Q4导通集电极输出低电平进入NPN三极管Q3的基极，NPN三极管Q3基极无合适正向偏压处于截止状态集电极无输出，二极管VD1无电源输出(后续继电器J1不得电，锂蓄电池G处于正常充电状态)；当充电器工作异常输入至可调电阻RP1另一端的电压低于55V以下时(55V以下充电电压过低会导致锂蓄电池G无法充满电)，此刻经可调电阻RP1降压限流后电压进入三端电压监测器 A1的正极电源输入端2脚电压、低于三端电压监测器A1内部4.75V阈值电压，三端电压监测器A1的1脚无高电平输出；进而，NPN三极管Q4基极无合适偏压处于截止状态，此刻，NPN三极管Q3的基极会经电阻R3降压限流从直流转直流稳压电路A4的3脚获得合适正向偏压导通、其集电极输出低电平经电阻R4降压限流进入PNP三极管Q5的基极，NPN三极管Q5导通其集电极输出高电平经二极管VD1单向导通进入时间控制器的电阻R5一端以及蜂鸣器B正极电源输入端，于是，可控硅VS控制极被高电平触发导通、阴极输出正极电源进入继电器J1 正极电源输入端(继电器J1负极电源输入端接地)，继电器J1得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路，同时蜂鸣器B得电工作。

图2中所示，温度检测电路中：温度开关RT一端得电后，由于温度开关RT 的受热面用胶粘接在锂蓄电池本体的外壳体中部前外侧，所以，锂蓄电池本体的任何温度变化都会被温度开关RT检测到；当锂蓄电池没有出现故障其壳体温度低于45℃时，温度开关RT(突跳式)内部两个触点不会闭合，那么二极管VD3 不会输出电源(后续继电器J1不得电，锂蓄电池G处于正常充电状态)。当锂蓄电池自身出现故障其壳体温度高于45℃时，温度开关RT(突跳式)内部两个触点会闭合，这样，直流转直流稳压电路A4的3脚输出的5V正极电源会经二极管VD3单向导通进入时间控制器的电阻R5一端以及蜂鸣器B正极电源输入端，于是，可控硅VS控制极被高电平触发导通、阴极输出正极电源进入继电器J1 正极电源输入端(继电器J1负极电源输入端接地)，继电器J1得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路，同时蜂鸣器B得电工作。时间控制器中，在微电脑时控开关A2内部电路以及技术人员设定的3及4脚输出电源时间作用下，微电脑时控开关A2的3及4脚会在10小时(锂蓄电池最佳充电一般是十分之一电流下充电，十小时左右充满电)后输出电源，微电脑时控开关A2的3脚输出的正极电源会进入电阻R5一端以及蜂鸣器B正极电源输入端，于是，可控硅 VS控制极被高电平触发导通、阴极输出正极电源进入继电器J1正极电源输入端 (继电器J1负极电源输入端接地)，继电器J1得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路，同时蜂鸣器B得电工作。

图2中所示，时间控制器中：在锂蓄电池本体G充电中，无论是充电器电压过高或过低，还是锂蓄电池本体G自身故障壳体温度超过45℃，或者微电脑时控开关A2的3及4脚在10小时后输出电源，只要发生了上述任何一种情况，继电器J1得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路，蜂鸣器B得电工作后，蜂鸣器B会发出响亮提示声音对使用者进行提示，使用者可及时进行故障点查询。由于，继电器J1控制电源输入端和锂蓄电池本体的其中一个充电插孔CT 连接。时间控制器的继电器J1常闭触点端、另一个充电插孔CT和锂蓄电池本体G的电源两极分别连接，所以，在继电器得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路后，经外部电源充电器、充电插孔CT进入锂蓄电池本体G的电源正极会断开，这样，锂蓄电池本体G就会停止充电，防止了充电器电压过高或过低、充电时间过长、锂蓄电池本体G自身故障壳体温度过高继续充电，导致锂蓄电池本体G的损坏。本新型生产定型前需要分别确定可调电阻RP、RP1的阻值；确定可调电阻RP阻值时，将外部可调稳压电源的正极和可调电阻RP另一端连接，可调稳压电源的负极和三端电压监测器A的3脚连接，然后将可调稳压电源的调节旋钮调节到59V处，慢慢调节可调电阻RP的阻值，当调节到讯响器B刚好发声时，可调电阻RP阻值就调节到需要的阻值；然后断开电源用万用表电阻档测量可调电阻RP的阻值，将可调电阻RP阻值固化确定，后续生产的成品就可直接将可调电阻RP阻值调节到对应所需阻值或者即采用固定电阻；后续使用中，当充电器电压刚好高于59V时，锂蓄电池本体G就会自动停止充电。确定可调电阻RP1阻值时，将外部可调稳压电源的正极和可调电阻RP1另一端连接，可调稳压电源的负极和三端电压监测器A1的3脚连接，然后将可调稳压电源的调节旋钮调节到55V处，慢慢调节可调电阻RP1的阻值，当调节到讯响器B刚好发声时，可调电阻RP1阻值就调节到需要的阻值；然后断开电源用万用表电阻档测量可调电阻RP1的阻值，将可调电阻RP1阻值固化确定，后续生产的成品进可直接将可调电阻RP1阻值调节到对应所需阻值或者即采用固定电阻；后续使用中，当充电器电压刚好低于55V时，锂蓄电池本体G就会自动停止充电。图2中：二极管VD、VD1、VD3型号是1N4007；电阻R5阻值是470Ω；电阻R2、R3、R4阻值分别是47K、20K、10K。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.具有充电电压、温度及充电时间自动控制的锂蓄电池，包括锂蓄电池本体、时间控制器、蜂鸣器和直流转直流稳压电路，其特征在于还具有高压检测电路、低压检测电路、温度检测电路；所述时间控制器、蜂鸣器、直流转直流稳压电路、高压检测电路、低压检测电路、温度检测电路集成安装在元件盒内；所述直流转直流稳压电路电源输入两端和锂蓄电池本体电源两极分别连接，直流转直流稳压电路正负两极电源输出端和时间控制器、低压检测电路的正负两极电源输入端连接，直流转直流稳压电路正极电源输出端和温度检测电路的正极电源输入端连接；所述时间控制器的控制电源输入端和锂蓄电池本体的其中一个充电插孔连接，时间控制器的控制电源输出端、另一个充电插孔和锂蓄电池本体的电源两极分别连接，时间控制器的正极电源输出端、锂蓄电池本体负极和蜂鸣器的电源输入两端分别连接，锂蓄电池本体正极和高压检测电路信号输入端、低压检测电路信号输入端分别连接，高压检测电路的信号输出端、低压检测电路信号输出端、温度检测电路信号输出端和时间控制器的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的具有充电电压、温度及充电时间自动控制的锂蓄电池，其特征在于，时间控制器包括微电脑时控开关和继电器、电阻、可控硅，其间经电路板布线连接，微电脑时控开关正极电源输入端和可控硅阳极连接，微电脑时控开关的正极电源输出端和电阻一端连接，电阻另一端和可控硅控制极连接，可控硅阴极和继电器正极电源输入端连接，微电脑时控开关的负极电源输入端和负极电源输出端、继电器负极电源输入端连接。

3.根据权利要求1所述的具有充电电压、温度及充电时间自动控制的锂蓄电池，其特征在于，直流转直流稳压电路是降压稳压模块。

4.根据权利要求1所述的具有充电电压、温度及充电时间自动控制的锂蓄电池，其特征在于，高压检测电路包括型号AN051A的三端电压监测器、可调电阻、二极管，其间经电路板布线连接，可调电阻一端和三端电压监测器的正极电源输入端2脚连接，三端电压监测器的输出端1脚和二极管正极连接。

5.根据权利要求1所述的具有充电电压、温度及充电时间自动控制的锂蓄电池，其特征在于，低压检测电路包括型号AN051A的三端电压监测器、可调电阻、电阻、二极管、NPN三极管和PNP三极管，其间经电路板布线连接，可调电阻一端和三端电压监测器的正极电源输入端2脚连接，三端电压监测器的输出端1 脚和第一只电阻一端连接，第一只电阻另一端和第一只NPN三极管基极连接，第一只NPN三极管集电极和第二只电阻一端、第二只NPN三极管基极连接，第二只电阻另一端和PNP三极管发射极连接，PNP三极管集电极和二极管正极连接，三端电压监测器的负极电源输入端3脚和第一只及第二只NPN三极管发射极连接，第二只NPN三极管集电极和第三只电阻一端连接，第三只电阻另一端和PNP三极管基极连接。

6.根据权利要求1所述的具有充电电压、温度及充电时间自动控制的锂蓄电池，其特征在于，温度检测电路包括常开触点式温度开关和二极管，二极管安装在电路板上，温度开关的受热面固定安装在锂蓄电池本体的外壳体中部前外侧，温度开关一端和二极管正极连接。

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