CN215343966U - 一种锂电充放电管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种锂电充放电管理系统，具有信号处理模块；还包括DC‑DC充电模块、电池放电模块以及开关电源放电模块；所述DC‑DC充电模块、电池放电模块以及开关电源放电模块与信号处理模块电连接。本实用新型的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种可靠的锂电充放电管理系统。

Description

一种锂电充放电管理系统

技术领域

本实用新型涉及智能家居、办公以及医疗护理床的锂电应用领域，尤其涉及一种锂电充放电管理系统。

背景技术

随着人民生活水平提高，人们对于电动沙发座椅、升降办公桌、医疗护理床等线性驱动系统产品的供电电源选择要求与越来越高。除了常规交流转直流的开关电源外，还需要电池包作为应急备用电源满足日常生活工作需求。由于锂电池包的优良特性众多，使得其已在电动沙发座椅、升降办公桌、医疗护理床的领域广泛应用。

当前锂电池包主要分为两类：一类是专用锂电充电器给电池包充电，电池包输出给系统供电；另一类是专用开关电源给电池包充电，开关电源与电池包同时给系统供电。

针对专用开关电源给电池包充电这一类，当前技术是电池包可同时充放电，属于不可靠应用。因此设计一种可靠的锂电充放电管理系统是很有必要的。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种可靠的锂电充放电管理系统。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种锂电充放电管理系统，具有信号处理模块；还包括DC-DC充电模块、电池放电模块以及开关电源放电模块；所述DC-DC充电模块、电池放电模块以及开关电源放电模块与信号处理模块电连接。

进一步地，所述信号处理模块选用SH88F2051AL/016LU芯片。

进一步地，所述SH88F2051AL/016LU芯片的9号引脚、12号引脚以及15号引脚与DC-DC充电模块连接；所述SH88F2051AL/016LU芯片的4号引脚和5号引脚与电池放电模块连接；所述SH88F2051AL/016LU芯片的2号引脚与开关电源放电模块连接。

进一步地，所述SH88F2051AL/016LU芯片的1号引脚和13号引脚还外接LED发光二极管电路。

进一步地，所述SH88F2051AL/016LU芯片的11号引脚外接BUZZER蜂鸣器电路。

进一步地，所述DC-DC充电模块选用XL4301芯片。

进一步地，所述XL4301芯片的8号引脚一路通过F2熔断器连接到VIN，一路通过CHAGER_AD1支路连接到信号处理模块，一路通过两个并联电容和D14二极管接GND；所述VIN端和GND端之间连接D3二极管；所述XL4301芯片的3号引脚通过二极管D14从正到负接GND；所述XL4301芯片的2号引脚一路通过L1电感、Q13MOS管以及D5二极管连接到PACK+；所述Q13MOS管的2号引脚外接有CHARGE_AD支路并通过CHARGE_AD支路连接到信号处理模块；所述Q13MOS管的1号引脚通过Charge_sw支路连接到信号处理单元；所述XL4301芯片的3号引脚通过Rcs3电阻接GND1，XL4301芯片的5号引脚接GND1。

进一步地，所述开关电源放电模块包括Q11MOS管；所述Q11MOS管的1号引脚通过Q15三极管与信号处理模块连接，Q11MOS管的2号引脚接GND；所述Q11MOS管的3号引脚通过CN4连接到负载的负端，负载的正端连接到D13二极管的负极，D13二极管的正极接负载的负端；所述负载的正端和D13二极管的负极的连接端为Vout+；所述Q11MOS管的1号引脚通过R46电阻连接到VIN，VIN和Vout+还连接有D11二极管。

进一步地，所述电池放电模块包括Q1MOS管、Q2MOS管、Q3MOS管、Q8MOS管以及Q10MOS管；所述Q2MOS管的3号引脚通过R21电阻与Q1MOS管和Q3MOS管的3号引脚连接；所述Q1MOS管的1号引脚、Q2MOS管的2号引脚、Q3MOS管的1号引脚与锂电池PACK保护芯片连接；所述锂电池PACK保护芯片与电池组相连；所述电池组的1、3、4号引脚接BGND，Q1MOS管的2号引脚通过Rcs1电阻接BGND；所述Q3MOS管的2号引脚接GND1；所述Q8MOS管的1号引脚通过电阻连接到信号处理模块，2号引脚通过Rcs2接GND1，Q8MOS管的3号引脚与Q10MOS管的2号引脚连接；所述Q8MOS管的2号引脚和3号引脚之间连接有R42电阻；所述Q10MOS管的1号引脚和2号引脚通过Q14三极管连接到信号处理模块；所述Q10MOS管的3号引脚通过D13二极管到Vout+。

采用上述技术方案后，本实用新型具有以下积极的效果：本实用新型DC-DC充电模块与开关电源放电模块之间连接的D14二极管，信号模块控制Q10MOS与Q11MOS不会有同时开启的情况，可保证开关电源放电模块的放电与电池组放电有效隔离；即充电时，电池组不可放电，仅开关电源放电模块输出供电；开关电源放电模块不供电时，电池组才可输出供电；此外本实用新型还可实现电池组充电与放电隔离，确保充放电安全进行。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为本实用新型的整体框图；

图2为本实用新型的信号处理模块电路图；

图3为本实用新型的DC-DC充电模块电路图；

图4为本实用新型的电池放电模块和开关电源放电模块电路图。

具体实施方式

见图1，本实用新型具有信号处理模块；还包括DC-DC充电模块、电池放电模块以及开关电源放电模块；DC-DC充电模块、电池放电模块以及开关电源放电模块与信号处理模块电连接。

见图2，本实施例中更具体地，信号处理模块选用SH88F2051AL/016LU芯片。

见图2，本实施例中更具体地，SH88F2051AL/016LU芯片的9号引脚、12号引脚以及15号引脚与DC-DC充电模块连接；SH88F2051AL/016LU芯片的4号引脚和5号引脚与电池放电模块连接；SH88F2051AL/016LU芯片的2号引脚与开关电源放电模块连接。

本实施例中更具体地，SH88F2051AL/016LU芯片的1号引脚和13号引脚还外接LED发光二极管电路。

本实施例中更具体地，SH88F2051AL/016LU芯片的11号引脚外接BUZZER蜂鸣器电路。

见图3，本实施例中更具体地，DC-DC充电模块选用XL4301芯片。XL4301芯片的8号引脚一路通过F2熔断器连接到VIN，一路通过CHAGER_AD1支路连接到信号处理模块(SH88F2051AL/016LU芯片的15号引脚)，一路通过两个并联电容(C24电容、C32电容)和D14二极管接GND；VIN端和GND端之间连接D3二极管；XL4301芯片的3号引脚通过二极管D14从正到负接GND；XL4301芯片的2号引脚一路通过L1电感、Q13MOS管以及D5二极管(从正到负)连接到PACK+；Q13MOS管的2号引脚外接有CHARGE_AD支路并通过CHARGE_AD支路连接到信号处理模块(SH88F2051AL/016LU芯片的12号引脚)；Q13MOS管的1号引脚通过Charge_sw支路连接到信号处理单元(SH88F2051AL/016LU芯片的9号引脚)；XL4301芯片的3号引脚通过Rcs3电阻接GND1，XL4301芯片的5号引脚接GND1；XL4301芯片的2号引脚和3号引脚之间连接有串并联组合，串并联组合包括D4二极管以及与D4二极管并联的两个串联的R58和C38电容。

见图4，本实施例中更具体地，开关电源放电模块包括Q11MOS管；Q11MOS管的1号引脚通过Q15三极管与信号处理模块连接(SH88F2051AL/016LU芯片的2号引脚)，Q11MOS管的2号引脚接GND；Q11MOS管的3号引脚通过CN4连接到负载的负端，负载的正端连接到D13二极管的负极，D13二极管的正极接负载的负端；负载的正端和D13二极管的负极的连接端为Vout+；Q11MOS管的1号引脚通过R46电阻连接到VIN，VIN和Vout+还连接有D11二极管。

见图4，本实施例中更具体地，电池放电模块包括Q1MOS管、Q2MOS管、Q3MOS管、Q8MOS管以及Q10MOS管；Q2MOS管的3号引脚通过R21电阻与Q1MOS管和Q3MOS管的3号引脚连接；Q1MOS管和Q3MOS管的2号引脚和3号引脚之间连接有电容(C15电容、C16电容)，Q2MOS管的1号引脚和2号引脚之间连接有C14电容；Q1MOS管、Q3MOS管、Q8MOS管以及Q10MOS管的1号引脚和2号引脚之间还连接有电阻(R19电阻、R22电阻、R43电阻、R49电阻)；Q1MOS管的1号引脚、Q2MOS管的2号引脚、Q3MOS管的1号引脚与锂电池PACK保护芯片(SH367106X/028XY-AAF11)连接；锂电池PACK保护芯片与电池组相连；电池组的1、3、4号引脚接BGND，Q1MOS管的2号引脚通过Rcs1电阻接BGND；Q3MOS管的2号引脚接GND1；Q8MOS管的1号引脚通过电阻连接到信号处理模块(SH88F2051AL/016LU芯片的4号引脚)，Q8MOS管的2号引脚通过Rcs2接GND1，Q8MOS管的3号引脚与Q10MOS管的2号引脚连接；Q8MOS管的2号引脚和3号引脚之间连接有R42电阻；Q10MOS管的1号引脚和2号引脚通过Q14三极管连接到信号处理模块(SH88F2051AL/016LU芯片的5号引脚)；Q10MOS管的3号引脚通过D13二极管到Vout+。

本实用新型的工作原理：开关电源放电模块接入时，充电回路：VIN→XL4301芯片→PACK+→电池组→BGND→GND1，Q10MOS管关断，Q11MOS管导通；放电回路：VIN→Vout+→负载→Q11MOS管→GND。电池不可放电，即PACK+→Vout+→负载→Q10 MOS管→Q8 MOS管→GND1→BGND，这一路因为Q10 MOS管关断，故信号处理模块控制电池组不可放电。

开关电源未接入系统时，放电回路仅电池回路，即PACK+→Vout+→负载→Q10MOS管→Q8 MOS管→GND1→BGND，此时Q10 MOS管导通，Q11 MOS管关断。

DC-DC充电模块中的D14二极管，是为了防止开关电源放电模块接入放电时，电流由GND流向Rcs3电阻、GND1再流向BGND，有两个作用：一是防止开关电源放电模块与电池组同时放电、二是防止烧毁DC-DC充电模块中起到限流作用的Rcs3电阻。如果没有D14二极管，则会出现开关电源放电模块、电池组同时放电的问题。即PACK+→Vout+→负载→Q11MOS管→GND→Rcs3电阻→GND1→BGND，电池组放电；VIN→Vout+→负载→Q11MOS管→GND，开关电源放电模块放电。

以上的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种锂电充放电管理系统，具有信号处理模块；其特征在于：还包括DC-DC充电模块、电池放电模块以及开关电源放电模块；所述DC-DC充电模块、电池放电模块以及开关电源放电模块与信号处理模块电连接；所述DC-DC充电模块选用XL4301芯片；所述XL4301芯片的8号引脚一路通过F2熔断器连接VIN端，一路通过CHAGER_AD1支路连接到信号处理模块，一路通过两个并联电容和D14二极管接GND；所述VIN端和GND端之间连接D3二极管；所述XL4301芯片的3号引脚通过二极管D14从正到负接GND；所述XL4301芯片的2号引脚一路通过L1电感、Q13MOS管以及D5二极管连接到PACK+；所述Q13MOS管的2号引脚外接有CHARGE_AD支路并通过CHARGE_AD支路连接到信号处理模块；所述Q13MOS管的1号引脚通过Charge_sw支路连接到信号处理单元；所述XL4301芯片的3号引脚通过Rcs3电阻接GND1，XL4301芯片的5号引脚接GND1；

所述开关电源放电模块包括Q11MOS管；所述Q11MOS管的1号引脚通过Q15三极管与信号处理模块连接，Q11MOS管的2号引脚接GND；所述Q11MOS管的3号引脚通过CN4连接到负载的负端，负载的正端连接到D13二极管的负极，D13二极管的正极接负载的负端；所述负载的正端和D13二极管的负极的连接端为Vout+；所述Q11MOS管的1号引脚通过R46电阻连接到VIN，VIN和Vout+还连接有D11二极管；

所述电池放电模块包括Q1MOS管、Q2MOS管、Q3MOS管、Q8MOS管以及Q10MOS管；所述Q2MOS管的3号引脚通过R21电阻与Q1MOS管和Q3MOS管的3号引脚连接；所述Q1MOS管的1号引脚、Q2MOS管的2号引脚、Q3MOS管的1号引脚与锂电池PACK保护芯片连接；所述锂电池PACK保护芯片与电池组相连；所述电池组的1、3、4号引脚接BGND，Q1MOS管的2号引脚通过Rcs1电阻接BGND；所述Q3MOS管的2号引脚接GND1；所述Q8MOS管的1号引脚通过电阻连接到信号处理模块， 2号引脚通过Rcs2接GND1，Q8MOS管的3号引脚与Q10MOS管的2号引脚连接；所述Q8MOS管的2号引脚和3号引脚之间连接有R42电阻；所述Q10MOS管的1号引脚和2号引脚通过Q14三极管连接到信号处理模块；所述Q10MOS管的3号引脚通过D13二极管到Vout+。

2.根据权利要求1所述的一种锂电充放电管理系统，其特征在于：所述信号处理模块选用SH88F2051AL/016LU芯片。

3.根据权利要求2所述的一种锂电充放电管理系统，其特征在于：所述SH88F2051AL/016LU芯片的9号引脚、12号引脚以及15号引脚与DC-DC充电模块连接；所述SH88F2051AL/016LU芯片的4号引脚和5号引脚与电池放电模块连接；所述SH88F2051AL/016LU芯片的2号引脚与开关电源放电模块连接。

4.根据权利要求2所述的一种锂电充放电管理系统，其特征在于：所述SH88F2051AL/016LU芯片的1号引脚和13号引脚还外接LED发光二极管电路。

5.根据权利要求2所述的一种锂电充放电管理系统，其特征在于：所述SH88F2051AL/016LU芯片的11号引脚外接BUZZER蜂鸣器电路。

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