CN207652109U - 机载锂电池组充电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机载锂电池组充电电路，用于分别与供电电源、第一锂电池组和第二锂电池组电连接，所述机载锂电池组充电电路包括BMS模块、第一充电电路、第二充电电路、第一充电保护电路和第二充电保护电路，所述供电电源、第一充电保护电路、第一充电电路和第一锂电池组顺次电连接，所述供电电源、第二充电保护电路、第二充电电路和第二锂电池组顺次电连接，所述BMS模块分别与第一充电电路、第二充电电路、第一锂电池组和第二锂电池组电连接。本实用新型具有两级保护功能，提高了机载锂电池组使用的安全性。

Description

机载锂电池组充电电路

技术领域

本实用新型涉及机载电源技术领域，特别是涉及一种机载锂电池组充电电路。

背景技术

传统机载应急电源***，一般包括蓄电池组，部分***还包括单独的充电器。蓄电池组一般包括两组，以分别对不同的应急负载供电，两组电池组一般分开设置。传统机载蓄电池组一般利用机上主电源浮充，或利用单独设置的充电器进行充电。直接进行浮充时，蓄电池组可能会因过充而导致损坏，或者不能保证蓄电池组处于充满电状态，这不利于航空器的使用安全性；单独设置一个充电器时，能够保证航空器的安全，但由于一个***存在多个产品，会导致体积和重量均大幅增加，此外，同一个***中多个产品之间需要用大量电缆进行交联，***受干扰的概率大大增加，***工作的可靠性受到影响。

传统的航空器备用电源采用镉镍蓄电池组，由于锂电池具有工作电压高、比能量高、自放电率低、无记忆效应等显著优点，目前航空器的备用电源已逐步采用锂电池组替换原有的镉镍蓄电池组。与传统镉镍蓄电池组相比，锂电池组在航空器应用中的安全性备受关注，特别是充电管理。传统充电器不具备二级保护功能，一旦充电电路失效导致，可能会导致锂电池组过充，并进一步导致飞机安全问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种机载锂电池组充电电路，具有两级保护功能，提高了机载锂电池组使用的安全性。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：机载锂电池组充电电路，用于分别与供电电源、第一锂电池组和第二锂电池组电连接，所述机载锂电池组充电电路包括BMS模块、第一充电电路、第二充电电路、第一充电保护电路和第二充电保护电路，所述供电电源、第一充电保护电路、第一充电电路和第一锂电池组顺次电连接，所述供电电源、第二充电保护电路、第二充电电路和第二锂电池组顺次电连接，所述BMS模块分别与第一充电电路、第二充电电路、第一锂电池组和第二锂电池组电连接。

优选的，所述机载锂电池组充电电路还包括用于为第一锂电池组加热的第一加热模块、用于为第二锂电池组加热的第二加热模块、用于检测第一锂电池组温度的第一温度传感器和用于检测第二锂电池组温度的第二温度传感器，所述第一加热模块、第二加热模块、第一温度传感器和第二温度传感器分别与BMS模块电连接。

优选的，所述第一加热模块包括第一温度继电器、第一加热片和第一开关管，所述第一锂电池组、第一温度继电器、第一加热片和第一开关管首尾顺次电连接，所述第一开关管还与BMS模块电连接；

所述第二加热模块包括第二温度继电器、第二加热片和第二开关管，所述第二锂电池组、第二温度继电器、第二加热片和第二开关管首尾顺次电连接，所述第二开关管还与BMS模块电连接。

优选的，所述第一加热片嵌在第一锂电池组中的锂电池之间，所述第二加热片嵌在第二锂电池组的锂电池之间。

优选的，所述第一充电保护电路包括第一控制电路、第一开关和第一电池电压检测电路，所述第一开关串联在供电电源和第一充电电路之间，所述第一控制电路分别与第一开关和第一电池电压检测电路电连接，所述第一电池电压检测电路还与第一锂电池组电连接；

所述第二充电保护电路包括第二控制电路、第二开关和第二电池电压检测电路，所述第二开关串联在供电电源和第二充电电路之间，所述第二控制电路分别与第二开关和第二电池电压检测电路电连接，所述第二电池电压检测电路还与第二锂电池组电连接。

优选的，所述第一控制电路和第二控制电路还与BMS模块电连接。

优选的，所述第一开关为MOS管或继电器，所述第二开关为MOS管或继电器。

优选的，所述第一充电电路包括第一恒流恒压控制器、第一功率三极管、第一电流取样电阻和第一隔离二极管，所述第一功率三极管的发射极与第一充电保护电路电连接，所述第一功率三极管的集电极经第一电流取样电阻与第一隔离二极管的阳极电连接，所述第一隔离二极管的阴极与第一锂电池组电连接，所述第一恒流恒压控制器的信号输出端与第一功率三极管的基极电连接，所述第一恒流恒压控制器的电流信号输入端与第一隔离二极管的阳极电连接，所述第一恒流恒压控制器的电压信号输入端与第一隔离二极管的阴极电连接；

所述第二充电电路包括第二恒流恒压控制器、第二功率三极管、第二电流取样电阻和第二隔离二极管，所述第二功率三极管的发射极与第二充电保护电路电连接，所述第二功率三极管的集电极经第二电流取样电阻与第二隔离二极管的阳极电连接，所述第二隔离二极管的阴极与第二锂电池组电连接，所述第二恒流恒压控制器的信号输出端与第二功率三极管的基极电连接，所述第二恒流恒压控制器的电流信号输入端与第二隔离二极管的阳极电连接，所述第二恒流恒压控制器的电压信号输入端与第二隔离二极管的阴极电连接。

优选的，所述BMS模块包括微处理器、充电控制电路和信号检测电路，所述微处理器分别与充电控制电路和信号检测电路电连接，所述充电控制电路分别与第一充电电路和第二充电电路电连接，所述信号检测电路分别与第一锂电池组和第二锂电池组电连接。

优选的，所述BMS模块还包括电池均衡电路和通信电路，所述微处理器分别与电池均衡电路和通信电路电连接。

本实用新型的有益效果是：

（1）第一充电电路和供电电源之间设有作为二级保护开关的第一充电保护电路，在第一充电电路失效时，若第一锂电池组的电池电压超过安全电压，则断开第一充电保护电路，保证第一锂电池组的使用安全性；同理，第二充电电路和供电电源之间设有作为二级保护开关的第二充电保护电路，在第二充电电路失效时，若第二锂电池组的电池电压超过安全电压，则断开第二充电保护电路，保证第二锂电池组的使用安全性；

（2）本实用新型能同时为两组锂电池组充电，体积小、重量轻，集成度高、复杂度低；

（3）本实用新型中设有电池均衡电路，能够实现各锂电池单体的电压均衡，保证锂电池组的使用可靠性和安全性；

（4）本实用新型中能够在温度过低时为锂电池组加热，在温度过高时停止为锂电池组加热，保证锂电池组的使用安全性。

附图说明

图1为本实用新型的电路框图；

图2为本实用新型中第一充电保护电路的电路框图；

图3为本实用新型中第一充电电路的电路框图；

图4为本实用新型中BMS模块的电路框图；

图5为本实用新型中第一加热模块的电路框图。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的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。

参阅图1-5，本实施例提供了一种机载锂电池组充电电路：

如图1所示，机载锂电池组充电电路用于分别与供电电源、第一锂电池组和第二锂电池组电连接，通过机载锂电池组充电电路为第一锂电池组和第二锂电池组充电，其中第一锂电池组为12V锂电池组，第二锂电池组为24V锂电池组。所述机载锂电池组充电电路包括BMS模块（电池管理模块）、第一充电电路、第二充电电路、第一充电保护电路和第二充电保护电路，所述供电电源、第一充电保护电路、第一充电电路和第一锂电池组顺次电连接，所述供电电源、第二充电保护电路、第二充电电路和第二锂电池组顺次电连接，所述BMS模块分别与第一充电电路、第二充电电路、第一锂电池组和第二锂电池组电连接。第一充电保护电路在第一充电电路失效时，若第一锂电池组的电池电压超过安全电压，则第一充电保护电路断开，保证第一锂电池组的使用安全性；第二充电保护电路在第二充电电路失效时，若第二锂电池组的电池电压超过安全电压，则第二充电保护电路断开，保证第二锂电池组的使用安全性。

如图2所示，所述第一充电保护电路包括第一控制电路、第一开关和第一电池电压检测电路，所述第一开关为MOS管或继电器。所述第一开关串联在供电电源和第一充电电路之间，通过第一开关控制供电电源和第一充电电路之间的通断。所述第一控制电路分别与第一开关和第一电池电压检测电路电连接，所述第一电池电压检测电路还与第一锂电池组电连接；第一电池电压检测电路用于检测第一锂电池组的电压，并将检测到的电压值发送给第一控制电路，第一控制电路根据该电压值控制第一开关的断开或闭合。在第一充电电路失效时，若第一电池电压检测电路检测到的电压值高于安全值，则第一控制电路向第一开关发送断开信号，第一开关断开，防止第一锂电池组过充等，提高了第一锂电池组的安全性。优选的，第一控制电路还与BMS模块电连接，使得BMS模块可以通过控制第一开关来实现充电控制。

第二充电保护电路与第一充电保护电路类似，所述第二充电保护电路包括第二控制电路、第二开关和第二电池电压检测电路，所述第二开关为MOS管或继电器。所述第二开关安装在供电电源和第二充电电路之间，通过第二开关控制供电电源和第二充电电路之间的通断。所述第二控制电路分别与第二开关和第二电池电压检测电路电连接，所述第二电池电压检测电路还与第二锂电池组电连接；第二电池电压检测电路用于检测第二锂电池组的电压，并将检测到的电压值发送给第二控制电路，第二控制电路根据该电压值控制第二开关的断开或闭合。在第二充电电路失效时，若第二电池电压检测电路检测到的电压值高于安全值，则第二控制电路向第二开关发送断开信号，第二开关断开，防止第二锂电池组过充等，提高了第二锂电池组的安全性。优选的，第二控制电路还与BMS模块电连接，使得BMS模块可以通过控制第二开关来实现充电控制。

如图3所示，所述第一充电电路包括第一恒流恒压控制器、第一功率三极管、第一电流取样电阻和第一隔离二极管，所述第一功率三极管的发射极与第一充电保护电路电连接，所述第一功率三极管的集电极经第一电流取样电阻与第一隔离二极管的阳极电连接，所述第一隔离二极管的阴极与第一锂电池组电连接，所述第一恒流恒压控制器的信号输出端与第一功率三极管的基极电连接，所述第一恒流恒压控制器的电流信号输入端与第一隔离二极管的阳极电连接，所述第一恒流恒压控制器的电压信号输入端与第一隔离二极管的阴极电连接。第一功率三极管用于主回路中电流调整，通过输出电流和电压的反馈调整实现电流和电压恒定；在充电输出端设置第一隔离二极管，能够防止第一锂电池组对第一充电电路放电。优选的，第一电流取样电阻安装在阳极。

所述第二充电电路包括第二恒流恒压控制器、第二功率三极管、第二电流取样电阻和第二隔离二极管，所述第二功率三极管的发射极与第二充电保护电路电连接，所述第二功率三极管的集电极经第二电流取样电阻与第二隔离二极管的阳极电连接，所述第二隔离二极管的阴极与第二锂电池组电连接，所述第二恒流恒压控制器的信号输出端与第二功率三极管的基极电连接，所述第二恒流恒压控制器的电流信号输入端与第二隔离二极管的阳极电连接，所述第二恒流恒压控制器的电压信号输入端与第二隔离二极管的阴极电连接。第二功率三极管用于主回路中电流调整，通过输出电流和电压的反馈调整实现电流和电压恒定；在充电输出端设置第二隔离二极管，能够防止第二锂电池组对第二充电电路放电。优选的，第二电流取样电阻安装在阳极。

如图4所示，所述BMS模块包括微处理器、充电控制电路和信号检测电路，所述微处理器分别与充电控制电路和信号检测电路电连接，所述充电控制电路分别与第一充电电路和第二充电电路电连接，所述信号检测电路分别与第一锂电池组和第二锂电池组电连接。信号检测模块用于采集第一锂电池组和第二锂电池组的相关充电参数，并将检测结果发送给微处理器，微处理器根据检测结果通过充电控制电路控制第一充电电路、第一充电保护电路、第二充电电路和第二充电保护电路等执行相应操作，以完成充电并保证充电安全。

优选的，所述BMS模块还包括电池均衡电路和通信电路，所述微处理器分别与电池均衡电路和通信电路电连接，微处理器可以通过通信电路将检测结果发出以及进行报警灯，电池均衡电路用于保证锂电池组的使用可靠性和安全性，避免在锂电池组长期串联充放电情况下性能不一致的单体电池可能会出现过充或过放、导致该单体损坏、并进一步造成整组蓄电池无法正常使用。

优选的，所述机载锂电池组充电电路还包括用于为第一锂电池组加热的第一加热模块、用于为第二锂电池组加热的第二加热模块、用于检测第一锂电池组温度的第一温度传感器和用于检测第二锂电池组温度的第二温度传感器，所述第一加热模块、第二加热模块、第一温度传感器和第二温度传感器分别与BMS模块电连接。第一锂电池组的温度控制过程为:在第一温度传感器检测到第一锂电池组的温度过低时（如0℃时），BMS模块控制第一加热模块为第一锂电池组加热，在第一锂电池组温度达到设定值（如15℃时），BMS模块控制第一加热模块停止为第一锂电池组加热；第二锂电池组的温度控制过程同理。

如图5所示，所述第一加热模块包括第一温度继电器、第一加热片和第一开关管，所述第一温度继电器一端与第一锂电池组的正极电连接，所述第一温度继电器的另一端经第一加热片与第一开关管的一端电连接，所述第一开关管的另一端与第一锂电池组的负极电连接，所述第一开关管还与BMS模块电连接。在第一锂电池组的温度过低时（如0℃时），BMS模块控制第一开关管导通，第一加热片发热为第一锂电池组加热，在第一锂电池组温度达到设定值（如15℃时），BMS模块控制第一开关管断开，第一加热片停止发热，继而停止为第一锂电池组加热，在第一锂电池组温度过高时（如55℃时），第一温度继电器断开，强制切断加热回路，防止加热控制失效引发的热失控安全事故，保证第一锂电池组的安全性。

所述第二加热模块包括第二温度继电器、第二加热片和第二开关管，所述第二温度继电器一端与第二电池组的正极电连接，所述第二温度继电器的另一端经第二加热片与第二开关管的一端电连接，所述第二开关管的另一端与第二锂电池组的负极电连接，所述第二开关管还与BMS模块电连接。在第二锂电池组的温度过低时（如0℃时），BMS模块控制第二开关管导通，第二加热片发热为第二锂电池组加热，在第二锂电池组温度达到设定值（如15℃时），BMS模块控制第二开关管断开，第二加热片停止发热，继而停止为第二锂电池组加热，在第二锂电池组温度过高时（如55℃时），第二温度继电器断开，强制切断加热回路，防止加热控制失效引发的热失控安全事故，保证第二锂电池组的安全性。

所述第一加热片嵌在第一锂电池组中的锂电池之间，使得第一加热片能够紧密贴在电池本体上，传热效率高，浪费损失小，热传导均匀；第二加热片的安装与第一加热片类似，所述第二加热片嵌在第二锂电池组中的锂电池之间。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.机载锂电池组充电电路，用于分别与供电电源、第一锂电池组和第二锂电池组电连接，其特征在于，所述机载锂电池组充电电路包括BMS模块、第一充电电路、第二充电电路、第一充电保护电路和第二充电保护电路，所述供电电源、第一充电保护电路、第一充电电路和第一锂电池组顺次电连接，所述供电电源、第二充电保护电路、第二充电电路和第二锂电池组顺次电连接，所述BMS模块分别与第一充电电路、第二充电电路、第一锂电池组和第二锂电池组电连接。

2.根据权利要求1所述的机载锂电池组充电电路，其特征在于，所述机载锂电池组充电电路还包括用于为第一锂电池组加热的第一加热模块、用于为第二锂电池组加热的第二加热模块、用于检测第一锂电池组温度的第一温度传感器和用于检测第二锂电池组温度的第二温度传感器，所述第一加热模块、第二加热模块、第一温度传感器和第二温度传感器分别与BMS模块电连接。

3.根据权利要求2所述的机载锂电池组充电电路，其特征在于，所述第一加热模块包括第一温度继电器、第一加热片和第一开关管，所述第一锂电池组、第一温度继电器、第一加热片和第一开关管首尾顺次电连接，所述第一开关管还与BMS模块电连接；

所述第二加热模块包括第二温度继电器、第二加热片和第二开关管，所述第二锂电池组、第二温度继电器、第二加热片和第二开关管首尾顺次电连接，所述第二开关管还与BMS模块电连接。

4.根据权利要求3所述的机载锂电池组充电电路，其特征在于，所述第一加热片嵌在第一锂电池组中的锂电池之间，所述第二加热片嵌在第二锂电池组的锂电池之间。

5.根据权利要求1所述的机载锂电池组充电电路，其特征在于，所述第一充电保护电路包括第一控制电路、第一开关和第一电池电压检测电路，所述第一开关串联在供电电源和第一充电电路之间，所述第一控制电路分别与第一开关和第一电池电压检测电路电连接，所述第一电池电压检测电路还与第一锂电池组电连接；

所述第二充电保护电路包括第二控制电路、第二开关和第二电池电压检测电路，所述第二开关串联在供电电源和第二充电电路之间，所述第二控制电路分别与第二开关和第二电池电压检测电路电连接，所述第二电池电压检测电路还与第二锂电池组电连接。

6.根据权利要求5所述的机载锂电池组充电电路，其特征在于，所述第一控制电路和第二控制电路还与BMS模块电连接。

7.根据权利要求5所述的机载锂电池组充电电路，其特征在于，所述第一开关为MOS管或继电器，所述第二开关为MOS管或继电器。

8.根据权利要求1所述的机载锂电池组充电电路，其特征在于，所述第一充电电路包括第一恒流恒压控制器、第一功率三极管、第一电流取样电阻和第一隔离二极管，所述第一功率三极管的发射极与第一充电保护电路电连接，所述第一功率三极管的集电极经第一电流取样电阻与第一隔离二极管的阳极电连接，所述第一隔离二极管的阴极与第一锂电池组电连接，所述第一恒流恒压控制器的信号输出端与第一功率三极管的基极电连接，所述第一恒流恒压控制器的电流信号输入端与第一隔离二极管的阳极电连接，所述第一恒流恒压控制器的电压信号输入端与第一隔离二极管的阴极电连接；

所述第二充电电路包括第二恒流恒压控制器、第二功率三极管、第二电流取样电阻和第二隔离二极管，所述第二功率三极管的发射极与第二充电保护电路电连接，所述第二功率三极管的集电极经第二电流取样电阻与第二隔离二极管的阳极电连接，所述第二隔离二极管的阴极与第二锂电池组电连接，所述第二恒流恒压控制器的信号输出端与第二功率三极管的基极电连接，所述第二恒流恒压控制器的电流信号输入端与第二隔离二极管的阳极电连接，所述第二恒流恒压控制器的电压信号输入端与第二隔离二极管的阴极电连接。

9.根据权利要求1所述的机载锂电池组充电电路，其特征在于，所述BMS模块包括微处理器、充电控制电路和信号检测电路，所述微处理器分别与充电控制电路和信号检测电路电连接，所述充电控制电路分别与第一充电电路和第二充电电路电连接，所述信号检测电路分别与第一锂电池组和第二锂电池组电连接。

10.根据权利要求9所述的机载锂电池组充电电路，其特征在于，所述BMS模块还包括电池均衡电路和通信电路，所述微处理器分别与电池均衡电路和通信电路电连接。