一种用于采集终端的镍氢电池充放电管理电路的制作方法

1.本发明涉及镍氢电池充放电设计领域，尤其涉及一种用于采集终端的镍氢电池充放电管理电路。


背景技术：

2.用电信息采集终端备用电池大多使用镍氢电池，镍氢电池拥有较高的自放电率，且随温度升高自放电率也会随之提升，严重影响电池的性能。另外，对镍氢电池进行过充和过放，电池性能会进一步弱化，加上各种地区不同的自然环境交替变换，一部分镍氢电池在现场使用一到两年甚至更短的时间便出现失效等状态，与终端10年设计寿命有很大差距。在发生真正的停电时，无法实现停电上报。
3.传统的镍氢电池充电采用恒压充电或者恒流充电，恒压充电在充电初期会有较大电流流过电池容易对电池造成损伤，恒流充电在充电末期电流会超过电池的可接受程度会缩短电池使用寿命。在充电过程中没有在线检测功能，不能实时检测电池电压来避免对电池的过充和过放。在充电结束后没有考虑到镍氢电池自放电特性对电池性能的影响，没有使用持续的涓流充电来补充电池自放电损失。


技术实现要素：

4.为了克服上述背景的技术缺陷，保证采集终端实现准确的停电上报。本发明提供了一种用于采集终端的镍氢电池充放电管理电路，在任何时候保持镍氢电池有足够的电量和活性，以保证采集终端的正常停电上报。
5.为实现上述目的，本发明提出了一种用于采集终端的镍氢电池充放电管理电路，包含电池充电控制电路、恒压限流电路、电池插入检测和电压采样电路、电池放电控制电路，其中：
6.电池充电控制电路，用于对镍氢电池进行充电控制，以常规充电来补充电池正常放电后的能量，以涓流充电来及时补充电池的自放电损失，以关闭充电来防止电池进入过充状态；
7.恒压限流电路，用于限制镍氢电池的充电电压和充电电流，避免使用过高的电压和电流对电池进行充电；
8.电池插入检测和电压采样电路，用于在线监测镍氢电池的电量状态和电池是否插入的状态；
9.电池放电控制电路，用于在采集终端停电后主动打开电池放电，实现终端的停电上报任务；
10.其连接关系为：电池充电控制电路连接控制信号输入端，其输出端连接恒压限流电路；恒压限流电路输出端连接电池插入检测和电压采样电路；电池插入检测和电压采样电路连接手电池放电控制电路。
11.进一步的，电池充电控制电路的组成包括控制输入信号power_bat_ctrl，充电电
源vcc和滤波电容c1，限流电阻r1、r2、r3，充电控制三极管vt2、vt3，充电三极管vt1。其连接关系为充电控制信号bat_ctrl与电阻r3的一端相连，r3的另一端与a1的相连。vt3的基极与a1相连，发射极与参考地相连，集电极与a2相连。vt2的基极与a2相连，发射极与参考地相连，集电极与b2相连。c1的一端与充电电源vcc相连，另一端与参考地相连。r1的一端与充电电源vcc相连，另一端与a2相连。r2的一端与充电电源vcc相连，另一端与b2相连。vt1的基极与b2相连，集电极与充电电源vcc相连，发射极与b2相连。
12.进一步的，恒压限流电路的组成包括输入端b1和b2，限流电阻r4、r5、r8，限流三极管vt4，三端稳压器vd1，反馈电阻r6、r7，反馈电容c2。其连接关系为r4的一端与b1相连，另一端与c1相连。r5的一端与b1相连，另一端与c3相连。vt4的基极与c3相连，发射极与c1相连，集电极与b2相连。r8的一端与b2相连，另一端与d1相连。c2的一端与d1相连，另一端与d2相连。vd1的阴极与d1相连，参考端与d2相连，阳极与参考地相连。r6的一端与c1相连，另一端与d2相连。r7的一端与d2相连，另一端与参考地相连。
13.进一步的，电池插入检测和电压采样电路的组成包括输入端c1，电池电压检测电阻r8和r9，退耦电容c3和c4，电池插入检测二极管vd2，电池插入检测限流电阻r11，电池插入检测开关mos管vt5，下拉电阻r10，电池jbat。其连接关系为vd2的阳极与c1相连，阴极与e1相连。c3的一端与vbat_mon相连，另一端与参考地相连。r8的一端与e1相连，另一端与vbat_mon相连。r9的一端与vbat_mon相连，另一端与参考地相连。r11的一端与e1相连，另一端与vt5的漏极相连。vt5的漏极与r5的一端相连，栅极与bat_dec相连，源极与参考地相连。r10的一端与bat_dec相连，另一端与参考地相连。c4的一端与e1相连，另一端与参考地相连。电池jbat的一端与e1相连，另一端与参考地相连。
14.进一步的，电池放电控制电路组成包括输入端e1，二极管vd3，电阻r12、r13，三极管vt7，开关mos管vt6。其连接关系为输入端e1与vd3的阳极相连，vd3的阴极与vbat相连。mos管vt6的源极与vbat相连，栅极与f2相连，漏极与vcc3相连。r12的一端与f1相连，另一端与f2相连。vt7的集电极与f2相连，基极与r13的一端相连，发射极与bat_ctrl相连。r13的一端与vcc2相连，另一端与g1。
15.本发明有益效果：使用本发明的电路设计对采集终端的镍氢电池进行充放电管理，使得镍氢电池具备自我管理能力，具有自我充电和激活功能，具有防止过充和过放的功能。通过实验证明，只要保证镍氢电池的活性且保持一定电量，就能保证采集终端在停电时完成停电上报任务。这样不但能够提高采集终端的停电上报成功率，也能降低电力公司的经济损失，提高计量工作的运维管理能力。
附图说明
16.图1为本发明用于采集终端的镍氢电池充放电管理电路结构图；
17.图2为本发明用于采集终端的镍氢电池充放电管理电路的电池充电控制电路；
18.图3为本发明用于采集终端的镍氢电池充放电管理电路的恒压限流电路；
19.图4为本发明用于采集终端的镍氢电池充放电管理电路的电池插入检测和电压采样电路；
20.图5为本发明用于采集终端的镍氢电池充放电管理电路的电池放电控制电路；
具体实施方式
21.为了使得本技术领域的人员能够能好的理解本发明，并使得本发明的上述目的、特征和优点更加易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细说明，但仅作说明而不是限制本发明。
22.图1所示为本发明的用于采集终端的镍氢电池充放电控制电路结构图。如图所示，一种带用于采集终端的镍氢电池充放电控制电路包括，电池充电控制电路1，恒压限流电路2，电池插入检测和电压采样电路3，电池放电控制电路4。其连接关系为电池充电控制电路1的输入端连接着电池充电控制信号，输出端连接着恒压限流电路2的输入端。恒压限流电路2的输出端连连接着电池插入检测和电压采样电路3的输入端。电池插入检测和电压采样电路3的输出端连接着电池放电控制电路4的输入端。
23.图2所示为本发明的电池充电控制电路。所述的电池充电控制电路的组成包括控制输入信号power_bat_ctrl，充电电源vcc和滤波电容c1，限流电阻r1、r2、r3，充电控制三极管vt2、vt3，充电三极管vt1。其连接关系为充电控制信号bat_ctrl与电阻r3的一端相连，r3的另一端与a1的相连。vt3的基极与a1相连，发射极与参考地相连，集电极与a2相连。vt2的基极与a2相连，发射极与参考地相连，集电极与b2相连。c1的一端与充电电源vcc相连，另一端与参考地相连。r1的一端与充电电源vcc相连，另一端与a2相连。r2的一端与充电电源vcc相连，另一端与b2相连。vt1的基极与b2相连，集电极与充电电源vcc相连，发射极与b2相连。
24.图3所示为本发明的恒压限流电路。所述的恒压限流电路的组成包括输入端b1和b2，限流电阻r4、r5、r8，限流三极管vt4，三端稳压器vd1，反馈电阻r6、r7，反馈电容c2。其连接关系为r4的一端与b1相连，另一端与c1相连。r5的一端与b1相连，另一端与c3相连。vt4的基极与c3相连，发射极与c1相连，集电极与b2相连。r8的一端与b2相连，另一端与d1相连。c2的一端与d1相连，另一端与d2相连。vd1的阴极与d1相连，参考端与d2相连，阳极与参考地相连。r6的一端与c1相连，另一端与d2相连。r7的一端与d2相连，另一端与参考地相连。
25.例如，可以根据r6和r7的值来设定镍氢电池的充电电压值，可以调整r4的值来设定充电的限流值。
26.图4所示为本发明的电池插入检测和电压采样电路。所述的电池插入检测和电压采样电路的组成包括输入端c1，电池电压检测电阻r8和r9，退耦电容c3和c4，电池插入检测二极管vd2，电池插入检测限流电阻r11，电池插入检测开关mos管vt5，下拉电阻r10，电池jbat。其连接关系为vd2的阳极与c1相连，阴极与e1相连。c3的一端与vbat_mon相连，另一端与参考地相连。r8的一端与e1相连，另一端与vbat_mon相连。r9的一端与vbat_mon相连，另一端与参考地相连。r11的一端与e1相连，另一端与vt5的漏极相连。vt5的漏极与r5的一端相连，栅极与bat_dec相连，源极与参考地相连。r10的一端与bat_dec相连，另一端与参考地相连。c4的一端与e1相连，另一端与参考地相连。电池jbat的一端与e1相连，另一端与参考地相连。
27.图5所示为本发明的手动唤醒和电池放电控制电路。所述的电池放电控制电路组成包括输入端e1，二极管vd3，电阻r12、r13，三极管vt7，开关mos管vt6。其连接关系为输入端e1与vd3的阳极相连，vd3的阴极与vbat相连。mos管vt6的源极与vbat相连，栅极与f2相连，漏极与vcc3相连。r12的一端与f1相连，另一端与f2相连。vt7的集电极与f2相连，基极与
r13的一端相连，发射极与bat_ctrl相连。r13的一端与vcc2相连，另一端与g1。
28.以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。