CN218958589U - 电池充放电管理电路及可充电电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种电池充放电管理电路及可充电电池，涉及可充电电池技术领域，电池充放电管理电路包括：可充电电芯；放电管理模块，分别与可充电电芯和负载连接，用于将可充电电芯的输出电压转换为预设电压，为负载供电；电压采集模块，与负载连接，用于采集负载的工作电压，输出采集信号；主控模块，与电压采集模块连接，用于根据采集信号，生成触发信号；振荡模块，与主控模块连接，用于根据触发信号，生成振荡信号；放电管理模块，与振荡模块连接，还用于根据振荡信号，调节预设电压。本实用新型可以根据实际使用需求输出不同的预设电压，为不同的负载需求供电，解决了现有可充电电池通用性低的技术问题。

Description

电池充放电管理电路及可充电电池

技术领域

本实用新型涉及可充电电池技术领域，特别涉及一种电池充放电管理电路及可充电电池。

背景技术

干电池(Dry cell)是一种以糊状电解液来产生直流电的化学电池，它可以提供1.5V的输出电压，适用于国民经济中的各个领域。而传统干电池，只能做为一次性使用不可以循环使用，电量用完后只能报废处理，造成污染环境。

为此，市面上出现了一些可充电电池，包括镍镉电池、镍氢电池和镍锌电池等，但是这些可充电电池的输出电压通常为1.2V或1.6V，无法满足部分使用需求，通用性较低。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于：提供一种电池充放电管理电路及可充电电池，旨在解决现有可充电电池通用性低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种电池充放电管理电路，电池充放电管理电路包括：

可充电电芯；

放电管理模块，分别与可充电电芯和负载连接，用于将可充电电芯的输出电压转换为预设电压，为负载供电；

电压采集模块，与负载连接，用于采集负载的工作电压，输出采集信号；

主控模块，与电压采集模块连接，用于根据采集信号，生成触发信号；

振荡模块，与主控模块连接，用于根据触发信号，生成振荡信号；

放电管理模块，与振荡模块连接，还用于根据振荡信号，调节预设电压。

可选地，放电管理模块包括开关器件Q1、开关器件Q2和电感L1；

开关器件Q1的第一引脚通过电阻R11分别与可充电电芯连接，开关器件Q1的第二引脚分别与开关器件Q2的第二引脚和电感L1的一端连接，开关器件Q2的第一引脚通过电阻R12接地，开关器件Q1和开关器件Q2的第三引脚均与振荡模块连接，电感L1的另一端与负载连接。

可选地，电压采集模块包括电阻R1和电阻R5；

电阻R1的一端分别与电容C3的一端和负载连接，电阻R1的另一端分别与电容C3的另一端、电阻R5的一端和主控模块连接，电阻R5的另一端接地。

可选地，电池充放电管理电路还包括；

充电管理模块，分别与电源和可充电电芯连接，用于控制电源为可充电电芯充电。

可选地，电池充放电管理电路还包括；

状态指示模块，与充电管理模块连接，用于根据充电管理模块输出的充电状态信号，指示可充电电芯的充电状态。

可选地，充电管理模块包括充电管理芯片U1；

充电管理芯片U1的第四引脚分别与电容C5的一端和电源连接，充电管理芯片U1的第三引脚与可充电电芯连接，充电管理芯片U1的第五引脚与电阻R2的一端连接，充电管理芯片U1的第二引脚、电容C5的另一端和电阻R2的另一端均接地。

可选地，状态指示模块包括发光二极管D3；

发光二极管D3的正极与电源连接，发光二极管D3的负极通过电阻R6与充电管理芯片U1的第一引脚连接。

可选地，充电管理芯片U1包括型号为QX4054的充电管理芯片。

可选地，可充电电芯包括纯钴电芯。

第二方面，本实用新型提供一种可充电电池，可充电电池包括：

可充电电芯和电路板；

电路板上设置有的如上述的电池充放电管理电路，电池充放电管理电路与可充电电芯连接。

本实用新型提供一种电池充放电管理电路及可充电电池，通过放电管理模块将可充电电芯的输出电压转换为预设电压为负载供电；并通过电压采集模块采集负载的工作电压，输出采集信号，通过主控模块根据采集信号生成触发信号，通过振荡模块根据触发信号生成振荡信号，通过放电管理模块根据振荡信号调节预设电压。

由此，本实用新型将电池中可充电电芯的输出电压转换为的预设电压为负载供电，可以根据实际使用需求输出不同的预设电压，为不同的负载需求供电，提高了可充电电池的通用性；本实用新型还通过检测负载的工作电压，根据工作电压调节预设电压，使预设电压保持稳定状态，稳定的为负载供电，提高了可充电电池的放电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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，不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型电池充放电管理电路第一实施例的连接示意图；

图2为本实用新型电池充放电管理电路的部分电路原理图；

图3为图2一实施方式的等效电路原理图；

图4为本实用新型电池充放电管理电路第二实施例的连接示意图；

图5为本实用新型电池充放电管理电路中充电管理模块和状态指示模块的电路原理图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，在本实用新型中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的装置或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种装置或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括该要素的装置或者系统中还存在另外的相同要素。

另外，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本实用新型中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

鉴于现有可充电电池通用性低的技术问题，本实用新型提供了一种电池充放电管理电路及可充电电池，总体思路如下：

电池充放电管理电路包括：可充电电芯；放电管理模块，分别与可充电电芯和负载连接，用于将可充电电芯的输出电压转换为预设电压，为负载供电；电压采集模块，与负载连接，用于采集负载的工作电压，输出采集信号；主控模块，与电压采集模块连接，用于根据采集信号，生成触发信号；振荡模块，与主控模块连接，用于根据触发信号，生成振荡信号；放电管理模块，与振荡模块连接，还用于根据振荡信号，调节预设电压。

本实用新型提供一种电池充放电管理电路及可充电电池，通过将电池中可充电电芯的输出电压转换为的预设电压为负载供电，可以根据实际使用需求输出不同的预设电压，为不同的负载需求供电，提高了可充电电池的通用性；其次，本实用新型还通过检测负载的工作电压，根据工作电压调节预设电压，使预设电压保持稳定状态，稳定的为负载供电，提高了可充电电池的放电效率。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的电池充放电管理电路及可充电电池进行详细描述。

实施例一

参照图1至图3，图1为本实用新型电池充放电管理电路第一实施例的连接示意图，图2为本实用新型电池充放电管理电路的部分电路原理图，图3为图2一实施方式的等效电路原理图；本实施例提供一种电池充放电管理电路，电池充放电管理电路包括：

可充电电芯；

放电管理模块，分别与可充电电芯和负载连接，用于将可充电电芯的输出电压转换为预设电压，为负载供电；

电压采集模块，与负载连接，用于采集负载的工作电压，输出采集信号；

主控模块，与电压采集模块连接，用于根据采集信号，生成触发信号；

振荡模块，与主控模块连接，用于根据触发信号，生成振荡信号；

放电管理模块，与振荡模块连接，还用于根据振荡信号，调节预设电压。本实施例中，放电管理模块可以控制可充电电芯为负载供电，并根据振荡信号将可充电电芯的输出电压转换为稳定的预设电压，通过预设电压稳定的为负载供电，提高可充电电芯的放电效率；电池包括可充电电芯，较优地，可充电电芯为纯钴电芯；振荡模块可以生成振荡信号，控制放电管理模块根据振荡信号对可充电电芯的输出电压进行转换，得到预设电压。

具体的，如图2所示，放电管理模块包括开关器件Q1、开关器件Q2和电感L1；

开关器件Q1的第一引脚通过电阻R11分别与可充电电芯连接，开关器件Q1的第二引脚分别与开关器件Q2的第二引脚和电感L1的一端连接，开关器件Q2的第一引脚通过电阻R12接地，开关器件Q1和开关器件Q2的第三引脚均与振荡模块连接，电感L1的另一端与负载连接。

本实施例中，放电管理模块可以根据振荡模块输出的振荡信号，将可充电电芯的输出电压VBAT转换为预设电压为负载供电，当放电管理模块输出的预设电压不稳地时，主控模块可以根据电压采集模块输出的采集信号FB生成触发信号，控制振荡模块调整振荡信号的占空比，从而调节放电管理模块输出的预设电压；其中，振荡模块包括振荡电路；另外，开关器件Q1和开关器件Q2包括三极管或场效应管等开关器件，较佳地，开关器件Q1和开关器件Q2均为场效应管。如图2所示，可充电电芯包括正极1V5和负极GND，可充电电芯设置于可充电电池内，可充电电池也包括正极和负极，可充电电芯的正极和负极与可充电电池的正极和负极对应连接，通过可充电电池的正极和负极可以与负载连接。

具体的，如图2所示，电压采集模块包括电阻R1和电阻R5；

电阻R1的一端分别与电容C3的一端和负载连接，电阻R1的另一端分别与电容C3的另一端、电阻R5的一端和主控模块连接，电阻R5的另一端接地。

本实施例中，如图2所示，主控模块包括逻辑控制单元、运算放大器U2、运算放大器U3、斜坡补偿单元、使能控制单元、晶体振荡单元、欠压锁定单元、电流检测单元和过零检测单元；逻辑控制单元包括逻辑控制电路或逻辑控制器等。

其中，使能控制单元的一端分别与可充电电芯和电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端接地，使能控制单元的另一端与逻辑控制单元连接；使能控制单元将可充电电芯的输出电压接入逻辑控制单元，为逻辑控制单元供电。

晶体振荡单元与逻辑控制单元连接，用于为逻辑控制单元提供时钟信号，其中，晶体振荡单元包括晶体振荡器。

运算放大器U2的第二引脚与电压采集模块连接，运算放大器U2的第三引脚接基准电压VREF，运算放大器U2的第一引脚与运算放大器U3的第二引脚连接，运算放大器U3的第三引脚与斜坡补偿单元连接，斜坡补偿单元和运算放大器U3的第一引脚与逻辑控制单元连接；运算放大器U2将电压采集模块采集到的工作电压与基准电压进行比较，输出比较结果，运算放大器U3和斜坡补偿单元对比较结果进行斜坡补偿，并将斜坡补偿后的比较结果输出到逻辑控制单元，以使逻辑控制单元根据斜坡补偿后的比较结果判断是否调整振荡信号。

欠压锁定单元包括欠压锁定电路，分别与可充电电芯和逻辑控制单元连接，用于对可充电电芯的输出电压进行锁定和监控，当可充电电芯的输出电压低于欠压锁定单元的预设值时，防止可充电电池崩溃，以保证可充电电池安全并降低不必要的功耗。

电流检测单元包括电流检测电路，分别与放电管理模块和逻辑控制单元连接，用于检测开关器件Q1上的电流，输出电流感应信号；通过逻辑控制单元将电流感应信号与斜坡补偿单元的斜坡补偿信号进行叠加，转换成基准电压。

过零检测单元分别与放电管理模块和逻辑控制单元连接，用于检测开关器件Q2的电流的过零点，输出过零检测信号，以使逻辑控制单元根据过零检测信号生成振荡信号，和/或根据过零检测信号和运算放大器U2输出的比较结果调整振荡信号。

另外，主控模块还包括过温保护单元，与逻辑控制单元连接，用于对逻辑控制单元进行过温保护。

本实施例中，主控模块、振荡模块和放电管理模块中电阻R11、开关器件Q1、开关器件Q2和电阻R12，还可以集成在DC/DC转换器中。

具体的，如图3所示，DC/DC转换器包括DC/DC转换器U4；

DC/DC转换器U4的第一引脚1与可充电电芯连接，DC/DC转换器U4的第二引脚2接地，DC/DC转换器U4的第三引脚3与电感L1的一端连接，DC/DC转换器U4的第四引脚4分别与可充电电芯和电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地，电感L1的另一端分别与负载和电容C4的一端连接，电容C4的另一端接地。

本实施例中，DC/DC转换器片U4可以根据实际使用需求选择；较优地，DC/DC转换器U4包括型号为CL1652的DC/DC转换器。

具体实现中，DC/DC转换器U4的第一引脚1与可充电电芯连接，用于根据可充电电芯的输出电压使能，DC/DC转换器U4的第二引脚2接地，DC/DC转换器U4的第三引脚3与电感L1的一端连接，用于将可充电电芯的输出电压接入电感L1，DC/DC转换器U4的第四引脚4分别与可充电电芯和电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地，用于接收可充电电芯的输出电压，电感L1的另一端分别与负载和电容C4的一端连接，用于将可充电电芯的输出电压转换为预设电压，为负载供电，电容C4的另一端接地。

具体的，如图3所示，电压采集模块包括电阻R1和电阻R5；

电阻R1的一端分别与电容C3的一端和负载连接，电阻R1的另一端分别与电容C3的另一端、电阻R5的一端和DC/DC转换器U4的第五引脚5连接，电阻R5的另一端接地。

本实施例中，为了输出稳定的预设电压，可以通过电阻R1分压采集负载的工作电压，通过电阻R5生成采集信号FB反馈到DC/DC转换器U4，通过DC/DC转换器U4根据采集信号，调整振荡信号，从而调整DC/DC转换器U4输出的预设电压。

具体实现中，电阻R1的一端分别与电容C3的一端和负载连接，用于采集负载的工作电压；电阻R1的另一端分别与电容C3的另一端、电阻R5的一端和DC/DC转换器U4的第五引脚5连接，电阻R5的另一端接地，用于生成采集信号，并将采集信号输出到DC/DC转换器U4。

本实施例提供一种电池充放电管理电路，通过DC/DC转换器将电池中可充电电芯的输出电压转换为的预设电压为负载供电，可以根据实际使用需求输出不同的预设电压，为不同的负载需求供电，提高了可充电电池的通用性；并通过电压采集模块检测负载的工作电压，反馈到DC/DC转换器，通过DC/DC转换器根据工作电压调节预设电压，使预设电压保持稳定状态，稳定的为负载供电，提高了可充电电池的放电效率。

实施例二

参照图4和图5，图4为本实用新型电池充放电管理电路第二实施例的连接示意图，图5为本实用新型电池充放电管理电路中充电管理模块和状态指示模块的电路原理图；在上述实施例一的基础上，电池充放电管理电路还包括；

充电管理模块，分别与电源和可充电电芯连接，用于控制电源为可充电电芯充电。

本实施例中，电源包括交流市电或移动电源等，可以通过适配器与充电管理模块连接；充电管理模块可以将电源的输出电压接入可充电电芯，为可充电电芯充电。

进一步地，如图4所示，电池充放电管理电路还包括；

状态指示模块，与充电管理模块连接，用于根据充电管理模块输出的充电状态信号，指示可充电电芯的充电状态。

本实施例中，充电管理模块在控制电源为可充电电芯充电时，可以输出充电状态信号，控制状态指示模块指示可充电电芯的充电状态；其中，充电状态包括充电中和充电完成。

具体的，如图3所示，充电管理模块包括充电管理芯片U1；

充电管理芯片U1的第四引脚分别与电容C5的一端和电源连接，充电管理芯片U1的第三引脚与可充电电芯连接，充电管理芯片U1的第五引脚与电阻R2的一端连接，充电管理芯片U1的第二引脚、电容C5的另一端和电阻R2的另一端均接地。

本实施例中，充电管理芯片U1可以根据实际使用需求选型，较优地，充电管理芯片U1包括型号为QX4054的充电管理芯片。

具体实现中，充电管理芯片U1的第四引脚分别与电容C5的一端和电源连接，用于接入电源的输出电压，充电管理芯片U1的第三引脚与可充电电芯连接，用于将电源的输出电压接入可充电电芯，充电管理芯片U1的第五引脚与电阻R2的一端连接，充电管理芯片U1的第二引脚、电容C5的另一端和电阻R2的另一端均接地。

具体的，如图3所示，状态指示模块包括发光二极管D3；

发光二极管D3的正极与电源连接，发光二极管D3的负极通过电阻R6与充电管理芯片U1的第一引脚1连接。

本实施例中，可以通过发光二极管D3的亮灭来指示可充电电芯的充电状态，充电状态信号为低电平信号，当电源为可充电电芯充电时，充电管理芯片U1输出低电平信号，发光二极管D3亮灯，指示充电中；当充电电芯充电完成，充电管理芯片U1停止输出低电平信号，发光二极管D3灭灯，指示充电完成。

具体实现中，发光二极管D3的正极与电源连接，电源用于接收电源的输出电压，为发光二极管D3供电，发光二极管D3的负极通过电阻R6与充电管理芯片U1的第一引脚1连接，用于接收充电状态信号，根据充电状态信号，指示可充电电芯的充电状态。

本实施例提供一种电池充放电管理电路，通过充电管理芯片将电源的输出电压接入可充电电芯，为可充电电芯充电，实现了可充电电池的充电功能，使得可充电电池可以循环使用，减轻了电池报废造成的环境污染。

实施例三

在上述实施例一或二的基础上，本实施例提出一种可充电电池，可充电电池包括：

可充电电芯和电路板；

电路板上设置有的如上述的电池充放电管理电路，电池充放电管理电路与可充电电芯连接。

需要说明，本实施例中电池充放电管理电路的具体结构参照上述实施例一或实施例二，由于本实施例采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池充放电管理电路，其特征在于，所述电池充放电管理电路包括：

可充电电芯；

放电管理模块，分别与所述可充电电芯和负载连接，用于将所述可充电电芯的输出电压转换为预设电压，为所述负载供电；

电压采集模块，与所述负载连接，用于采集所述负载的工作电压，输出采集信号；

主控模块，与所述电压采集模块连接，用于根据所述采集信号，生成触发信号；

振荡模块，与所述主控模块连接，用于根据所述触发信号，生成振荡信号；

所述放电管理模块，与所述振荡模块连接，还用于根据所述振荡信号，调节所述预设电压。

2.如权利要求1所述的电池充放电管理电路，其特征在于，所述放电管理模块包括开关器件Q1、开关器件Q2和电感L1；

所述开关器件Q1的第一引脚通过电阻R11分别与所述可充电电芯连接，所述开关器件Q1的第二引脚分别与所述开关器件Q2的第二引脚和所述电感L1的一端连接，所述开关器件Q2的第一引脚通过电阻R12接地，所述开关器件Q1和所述开关器件Q2的第三引脚均与所述振荡模块连接，所述电感L1的另一端与所述负载连接。

3.如权利要求2所述的电池充放电管理电路，其特征在于，所述电压采集模块包括电阻R1和电阻R5；

所述电阻R1的一端分别与电容C3的一端和所述负载连接，所述电阻R1的另一端分别与所述电容C3的另一端、所述电阻R5的一端和所述主控模块连接，所述电阻R5的另一端接地。

4.如权利要求1所述的电池充放电管理电路，其特征在于，所述电池充放电管理电路还包括；

充电管理模块，分别与电源和所述可充电电芯连接，用于控制所述电源为所述可充电电芯充电。

5.如权利要求4所述的电池充放电管理电路，其特征在于，所述电池充放电管理电路还包括；

状态指示模块，与所述充电管理模块连接，用于根据所述充电管理模块输出的充电状态信号，指示所述可充电电芯的充电状态。

6.如权利要求5所述的电池充放电管理电路，其特征在于，所述充电管理模块包括充电管理芯片U1；

所述充电管理芯片U1的第四引脚分别与电容C5的一端和所述电源连接，所述充电管理芯片U1的第三引脚与所述可充电电芯连接，所述充电管理芯片U1的第五引脚与电阻R2的一端连接，所述充电管理芯片U1的第二引脚、所述电容C5的另一端和所述电阻R2的另一端均接地。

7.如权利要求6所述的电池充放电管理电路，其特征在于，所述状态指示模块包括发光二极管D3；

所述发光二极管D3的正极与所述电源连接，所述发光二极管D3的负极通过电阻R6与所述充电管理芯片U1的第一引脚连接。

8.如权利要求7所述的电池充放电管理电路，其特征在于，所述充电管理芯片U1包括型号为QX4054的充电管理芯片。

9.如权利要求8所述的电池充放电管理电路，其特征在于，所述可充电电芯包括纯钴电芯。

10.一种可充电电池，其特征在于，所述可充电电池包括：

可充电电芯和电路板；

所述电路板上设置有如权利要求1至9任一项所述的电池充放电管理电路，所述电池充放电管理电路与所述可充电电芯连接。

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