CN211239429U - 一种锂亚电池组合供电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种锂亚电池组合供电电路，设置有n节锂亚电池，n≥2，每一节电池都配置有相应的MOS管，MOS管的漏极为电池电压输入端，MOS管的栅极为控制端，MOS管的源级为电池电压输出端；还有一单独配置的MOS管；其中一节电池的MOS管源级接卫星定位通信终端供电端，其余电池的MOS管源级统一接入同一输出端，然后再由同一输出端连接至所述单独配置的MOS管的漏极，单独配置的MOS管的源级再接卫星定位通信终端供电端。采用本电池组合供电电路设计，可极大程度的减少因一个电池损坏导致整个设备失效；选择一节电池作为备份电池，可在应急情况下保证供电使用，并且可以检测其余电池电压，定时激活防止钝化。

Description

一种锂亚电池组合供电电路

技术领域

本实用新型涉及一种锂亚电池组合供电设计，应用于海洋渔业船用卫星定位通信终端等供电作业。

背景技术

随着我国对海洋资源的普及和重视，海事活动逐渐增加，各类船只海面航行作业时需要准确的确定自身位置信息，并能及时和外界进行通信联络。当突发海事事故时，应能及时发出遇险求救信息，以尽大可能挽救人员财产损失。

针对上述问题，结合我国北斗卫星的覆盖和普及推广，研发了船用卫星定位通信终端，利用北斗卫星对海上船只进行实时监控和定位，对沉船进行报警和定位。无论是携带发电机的普通渔船和没有携带发电机的小型渔船都要保证卫星定位通信终端能够正常工作。因此，为保证卫星定位通信终端的正常工作，都需要给卫星定位通信终端配装锂亚电池组，来保证终端长期稳定可靠的工作。当船体遇到突发事故沉没时，卫星定位通信终端利用自身携带的锂亚电池组继续工作，发出沉船报警求救信息。服务监控平台接收到此报警信息后，即可清楚沉船事故发生时间及具体的位置信息，方便组织救援，给国家和人民挽回损失。

锂亚电池由于具有比能量大，开路电压高，比功率大、高低温性能好、电压精度高、贮存性能好等优点，年自放电电流小于1%，储存寿命达10年以上，广泛应用于水表，电表和燃气表等仪表中做电源，船载卫星定位通信终端也适用于此电池。然而，现有的卫星定位通信终端锂亚电池组供电模式都是简单的串/并联使用，如一个电池损坏将导致整套设备失效，同时无法有效甄别、剔除故障电池。也由于锂亚电池的特殊化学特性，有钝化效应，使得其初始电压较低。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的是提供一种锂亚电池组合供电电路，适用于卫星定位通信终端备用供电用，该供电电路作为补充供电措施，在船电电压不稳甚至没有船电的小型渔船上，可实现北斗卫星定位通信终端长期稳定可靠的工作；当船体沉没后，卫星定位通信终端仍能够工作并发出沉船报警信息，方便后续搜救工作。

本实用新型所采取的技术方案如下：一种锂亚电池组合供电电路，包括有n节锂亚电池，记为电池D1～电池Dn，n≥2，每一节电池都配置有相应的MOS管，MOS管的漏极为电池电压输入端，MOS管的栅极为控制端，MOS管的源级为电池电压输出端；还另有一单独配置的MOS管；

电池D1相应的MOS管的源级接卫星定位通信终端供电端VCC0，电池D2～电池Dn相应的MOS管的源级统一接入同一输出端VCC1，所述输出端VCC1连接至所述单独配置的MOS管的漏极，所述单独配置的MOS管的源级接卫星定位通信终端供电端VCC0，所述单独配置的MOS管的栅极为控制端。

其中，所述电池D1相应的MOS管默认使能，其余MOS管默认禁能。

所有MOS管的栅极由卫星定位通信终端的控制器控制。

所有电池负极接地。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、采用本电池组供电电路设计，由于由MOS管独立控制各级电池，可极大程度的减少因一个电池损坏导致整个设备失效的情况；

2、选择一节电池作为启动电池和备份电池，备份电池为备份电源，作为应急情况下使用，在其他电池容量消耗完毕后才转为工作电池，可节约该节电池的能量，以防故障失效；

3、由激活电路检测电压和激活电池，可有效解决锂亚电池存在的钝化现象，保证电池长期有效稳定工作；

4、采用MOS管搭建于电路中，设计要求使能或禁能，可控制电池的开启，保证CPU能随时利用VCC0工作。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

附图说明

图1为北斗卫星定位通信终端典型供电电路图；

图2为本实用新型锂亚电池组合供电原理图；

图3为锂亚电池组启动工作流程图；

图4为锂亚电池组重启工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型。但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本实用新型技术方案作的唯一限定，凡是在本实用新型技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本实用新型的保护范围。

卫星定位通信终端典型供电电路如图1所示，当外部主电源1供电时，卫星定位通信终端3工作于外供电模式；当外部主电源1电压不稳、中断，以及沉船时，卫星定位通信终端3将改为工作于电池供电模式，由锂亚电池组2供电，保证终端正常工作；当外部主电源恢复正常时，卫星定位通信终端再切换回外供电模式。

此外，为防止供电电路切换时，卫星定位通信终端3电路板输出状态发生波动对电源系统造成电流突变的影响，在卫星定位通信终端3电源供电入口设置储能电容4，要求至少100uF。

此外，为当避免外部主电源长期工作时锂亚电池的钝化，设置了电池激活电路5，同时连续测量电池带载电压，若发现电池电压偏低，且有上升趋势，说明电池处于钝化状态，则卫星定位通信终端3启动激活电路，激活钝化的电池。

图1中保护电阻6的作用是防止电池供电线路上二极管失效时主电源对电池大电流充电所造成的危险，起到保护电池的作用。

鉴于卫星定位通信终端典型的供电原理，以及船用卫星定位通信终端的海上作业特性，锂亚电池的供电设计方案显得尤为重要。传统设计中通常采用电池组直接串联或者并联的方式供电，虽然设计简化，但存在较大的风险，一旦某节电池损坏，从而导致整个电池组无法工作，进而系统失效。本实用新型对锂亚电池组的使用组合进行了优化，可解决传统电池组合使用方式中存在的缺陷。

本实用新型锂亚电池组合供电原理框图如图2所示，其硬件控制电路构造简单，主要由MOS管加上相应的配置电池构成。设供电组合中共有n节电池构成，n≥2，其中，取一节电池D1作为系统备份电池，其他电池D2～电池Dn可根据船用卫星定位通信终端功耗设计及工作时长需求，灵活改变电池级数。

每一节电池都配备一个MOS管，MOS管漏极D为接入端，接锂亚电池正极，栅极G为控制端，施以高低电平可控制MOS管开关闭合，源级S为锂亚电池电压输出端，电池负极接地。其中，备份电池D1通过MOS管P1的源级S接卫星定位通信终端的供电端VCC0，输出电压V1单独供电；其余电池D2~电池Dn分别通过MOS管P2~Pn的源级S将输出端连接在一起，输出接点定义为VCC1，电池D2~电池Dn分别输出电压V2~Vn；VCC1再接至最后一级MOS管Pn+1的漏极D，MOS管Pn+1的源级S接VCC0，栅极G为控制端，不接电池。设计时要求备份电池D1的控制MOS管默认设计要求使能，其余MOS管默认设计要求禁能。

本电池组合供电电路中，设计备份电池D1，一是仅作为备份使用，只用于启动电路和检测各电池电压，正常工作不用它，用电量小，这样可以增加电池D1的使用寿命，从而使整套设备服役周期加长；二是它可以防止电池D2~电池Dn一旦哪个短路，整个设备无法运行时，它可以作为替补为电路供电；三是它可以为每个电池都定时激活，不存在钝化现象。

本电池组合供电电路中，设计多个工作电池，电池D2~电池Dn多级并联，由于MOS管的控制依次打开，一个电池工作时，其他电池可以怠工，如果有N节电池，设备寿命周期就相当于是单个电池寿命的N倍。

本电池组合供电电路中，设计最后一级MOS管Pn+1，目的是检测电池D2~电池Dn时把电池D2~电池Dn和系统供电断开，防止电池D2~电池Dn万一有坏电池影响设备工作。

本电池组合供电电路中，选用P构造的MOS管，且RDS(on)尽量小的MOS管，可以减少锂亚电池通过MOS管的压降；控制MOS管漏极D接锂亚电池正极，源级S输出，可以防止电流通过MOS管内部自身二极管流向异常电池。

本电池组合供电电路在一旦发现主电源异常时，卫星定位通信终端就先利用备份电池D1电压启动电路，执行检测电池D2~电池Dn当中可用电池并切换到可用电池工作，电池D2~电池Dn电量全部耗尽后，卫星定位通信终端再切换回备份电池D1继续工作，直至备份电池D1电量也耗光，产品功能才最终失效。

主电源失效期间，用本电池组合供电工作流程如图3所示：

（1）打开MOS管P1，备份电池D1即刻输出电压V1到供电端VCC0，卫星定位通信终端依靠VCC0供电；

（2）卫星定位通信终端CPU开始检测电池D2的电压V2，如电压偏低，说明电池D2钝化，则打开激活电路，消除钝化；

（3）直至电池D2电压正常，打开MOS管Pn+1和MOS管P2，并关断MOS管P1，供电电池切换为电池D2；如果电池D2电压一直不能恢复正常，说明其坏掉，则标识电池D2为异常电池，切换至下一电池检测；

（4）电池D2在正常工作至电压偏低后，则打开MOS管P1，并关断MOS管Pn+1和MOS管P2，标识电池D2已用尽或为异常电池；

（5）备份电池D1继续输出电压V1供电，同时卫星定位通信终端CPU继续检测电池D3的电压V3，如电压偏低，说明电池D3钝化，则打开激活电路，消除钝化；

（6）同样，直至电池D3电压正常，打开MOS管Pn+1和MOS管P3，并关断MOS管P1，供电电池切换为电池D3；否则标识电池D3为异常电池；

（7）电池D3正常工作至电压偏低后，依次按上述步骤切换为下一电池，直至电池Dn；

（8）电池Dn工作至电压偏低后，打开MOS管P1，关断MOS管Pn+1和MOS管Pn，供电电池切换为备份电池D1供电；

（9）直至备份电池D1电量耗尽，产品功能失效。

电池切换时，要求先打开MOS管Pn+1和可用电池的MOS管，再关断MOS管P1，防止切换时电压波动。

在卫星定位通信终端使用锂亚电池组合供电期间，供电电池如果突然出现异常故障导致无电压输出时，本电路可保证卫星定位通信终端能够自行恢复正常工作，重启工作流程如图4所示：

（1）供电电池异常无电压输出时，CPU利用备份电池D1自动重启；

（2）电池D1启动供电，CPU依次检测电池D2~电池Dn的电压V2~Vn，检测出所有异常电压电池，关断对应的MOS管，并标识此电池为异常电池；

（3）然后CPU打开MOS管Pn+1和剩余可用电池的MOS管，并关断MOS管P1，供电电池切换到可用电池上。

（4）故障电池标识和工作状态标志位保存在掉电非易失存储介质中，以便程序重启能够识别到重启的工作模式，进而设备恢复重启前的工作模式。

Claims (4)

1.一种锂亚电池组合供电电路，其特征在于：设置有n节锂亚电池，记为电池D1～电池Dn，n≥2，每一节电池都配置有相应的MOS管，所述MOS管的漏极为电池电压输入端，所述MOS管的栅极为控制端，所述MOS管的源级为电池电压输出端；

还另有一单独配置的MOS管；

其中，电池D1相应的MOS管的源级接卫星定位通信终端供电端VCC0，电池D2～电池Dn相应的MOS管的源级统一接入同一输出端VCC1，所述输出端VCC1连接至所述单独配置的MOS管的漏极，所述单独配置的MOS管的源级接卫星定位通信终端供电端VCC0，所述单独配置的MOS管的栅极为控制端。

2.根据权利要求1所述的锂亚电池组合供电电路，其特征在于：所述电池D1相应的MOS管默认使能，其余MOS管默认禁能。

3.根据权利要求1或2所述的锂亚电池组合供电电路，其特征在于：所有MOS管的栅极由卫星定位通信终端的控制器控制。

4.根据权利要求1所述的锂亚电池组合供电电路，其特征在于：所有电池负极接地。

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