本實(shí)用新型屬于電池啟動(dòng)管理及開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)摩托車用鎳鋅啟動(dòng)電池管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，市場(chǎng)上投入使用的摩托車啟動(dòng)電池基本上都是鉛酸電池。鉛酸電池在生產(chǎn)和回收過程中產(chǎn)生大量的鉛煙、鉛塵及含鉛廢水等污染物，對(duì)環(huán)境造成較大的污染，對(duì)人們的生產(chǎn)生活造成較嚴(yán)重的危害。鎳鋅電池作為一種無(wú)污染電池，可取代鉛酸蓄電池作為摩托車啟動(dòng)電池。由于鎳鋅電池的充電電壓不同于鉛酸電池，用鎳鋅電池代替鉛酸電池作為啟動(dòng)電池，將出現(xiàn)穩(wěn)流器輸出電壓與鎳鋅啟動(dòng)電池充電電壓不匹配的問題，所以需要一個(gè)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電壓變換，以完成對(duì)鎳鋅啟動(dòng)電池的充電。單體鎳鋅電池標(biāo)準(zhǔn)電壓為1.6V，最高充電電壓1.9V，有效使用電壓范圍在1.2V-1.8V之間，鎳鋅電池在過充狀態(tài)下容易導(dǎo)致壽命縮短。若使用鎳鋅電池大規(guī)模替代鉛酸電池使用，應(yīng)考慮充電電壓適配問題和鎳鋅電池在使用過程中的維護(hù)。摩托車鎳鋅啟動(dòng)電池由7節(jié)鎳鋅電池組成，最高充電電壓為13.3V，低于摩托車穩(wěn)流器輸出電壓14.5V。為實(shí)現(xiàn)鎳鋅電池在摩托車啟動(dòng)中的應(yīng)用，同時(shí)確保電池的使用壽命，需要一款效率高、功耗低、穩(wěn)定性好的啟動(dòng)電池管理模塊。

目前，市場(chǎng)上還未出現(xiàn)鎳鋅電池在摩托車上應(yīng)用所需的啟動(dòng)電池管理系統(tǒng)。該實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)摩托車穩(wěn)流器對(duì)鎳鋅電池的充電、充電保護(hù)和電池對(duì)整車低壓電器的供電控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種鎳鋅啟動(dòng)電池管理系統(tǒng)，針對(duì)摩托車發(fā)電機(jī)穩(wěn)流器輸出電壓變換，鎳鋅電池的充放電管理和鎳鋅電池維護(hù)等問題開展研究。

針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提供以下技術(shù)方案：一種鎳鋅啟動(dòng)電池管理系統(tǒng)，包括充電電路、放電電路和控制電路；所述充電電路一端連接車載發(fā)電機(jī)穩(wěn)流器，一端連接鎳鋅電池；所述充電電路并聯(lián)放電電路，所述放電電路外接直流負(fù)載，用于鎳鋅電池通過放電電路向直 流負(fù)載提供電能；所述充電電路并聯(lián)控制電路，所述控制電路的一端連接鎳鋅電池，另一端連接充電電路。

所述充電電路主要包括依次串聯(lián)的第一濾波電路、DC-DC變換電路和第二濾波電路，實(shí)現(xiàn)電壓、功率轉(zhuǎn)換功能；所述控制電路由電流控制電路、電壓控制電路組成；所述電流控制電路由電流采集電路串聯(lián)電流運(yùn)放比較電路組成，所述電壓控制電路由電壓采集電路串聯(lián)電壓運(yùn)放比較電路組成，所述電流控制電路與電壓控制電路并聯(lián)，構(gòu)成控制電路，控制電路包括電流控制和電壓控制兩個(gè)反饋控制環(huán)，通過電壓采樣和電流采樣雙路反饋比較，輸出穩(wěn)定的直流電壓；所述放電電路采用減小單組功率管的功率負(fù)荷，增強(qiáng)放電電路的安全性的多組大功率管并聯(lián)。

作為優(yōu)選，所述功率電路采用高頻開關(guān)電源芯片與外圍電路器件匹配，實(shí)現(xiàn)了所需電壓及功率的轉(zhuǎn)換，具有效率高、系統(tǒng)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)；所述高頻功率芯片，結(jié)合穩(wěn)流器輸入電壓和控制電路的反饋信息，并通過二極管、電容、電感等進(jìn)行整流濾波，實(shí)現(xiàn)電壓變換功能，輸出穩(wěn)定的充電電壓。

作為優(yōu)選，鎳鋅電池和管理系統(tǒng)作為一個(gè)整體，設(shè)置有既能夠作為充電使用，也能夠作為放電使用的正極、負(fù)極兩個(gè)接線端子。所述電池管理系統(tǒng)可通過正負(fù)極接線端子為電池充電，鋅鎳電池也可通過正負(fù)極接線端子為車載電器供電。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)，車載發(fā)電機(jī)穩(wěn)流器有電壓輸出，由電池管理系統(tǒng)為通過兩個(gè)接線端子為電池充電，同時(shí)為車載電器供電。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，車載發(fā)電機(jī)穩(wěn)流器穩(wěn)流器沒有電壓輸出，而車載電器需要用電時(shí)，由鋅鎳電池通過兩個(gè)接線端子放電。正負(fù)極兩個(gè)接線端子，充電時(shí)作為充電端子使用，放電時(shí)作為放電端子使用，實(shí)現(xiàn)電流方向的變換，動(dòng)態(tài)進(jìn)行鎳鋅電池的雙向能量轉(zhuǎn)換。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果：

1)本實(shí)用新型針對(duì)鎳鋅電池在摩托車上的使用，不僅能完成摩托啟動(dòng)電池的充放電電壓匹配，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)鎳鋅電池的充放電保護(hù)，延長(zhǎng)鎳鋅電池的使用壽命。

2)本實(shí)用新型存在電流控制和電壓控制兩個(gè)反饋控制環(huán)，通過電流和電壓采樣兩級(jí)反饋比較，輸出穩(wěn)定的直流電壓，實(shí)現(xiàn)了充電電路的電壓匹配。該控制方式有以下優(yōu)點(diǎn)：1、車載啟動(dòng)電池系統(tǒng)的穩(wěn)定性增強(qiáng)，對(duì)電壓和電流耐受的穩(wěn)定域擴(kuò)大。2、具有快速限制電流的能力， 通過對(duì)電流設(shè)定最大限幅，可以對(duì)電路中的電流進(jìn)行限制，從而有效降低電子元器件所受到的沖擊。

3)充電電路設(shè)計(jì)運(yùn)用高頻開關(guān)電源芯片及外圍電路器件有效的匹配，實(shí)現(xiàn)了所需電壓及功率的轉(zhuǎn)換、具有效率高、系統(tǒng)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型鎳鋅啟動(dòng)電池管理系統(tǒng)框圖。

圖2是本實(shí)用新型鎳鋅啟動(dòng)電池管理系統(tǒng)應(yīng)用于摩托車上的電氣原理圖。

圖3是本實(shí)用新型鎳鋅啟動(dòng)電池管理系統(tǒng)的功率電路原理圖。

圖4是本實(shí)用新型鎳鋅啟動(dòng)電池管理系統(tǒng)的控制電路原理圖。

圖5是本實(shí)用新型鎳鋅啟動(dòng)電池管理系統(tǒng)放電回電原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體在摩托車上的應(yīng)用實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，一種鎳鋅啟動(dòng)電池管理系統(tǒng)，包括充電電路、放電電路和控制電路；所述充電電路一端連接車載發(fā)電機(jī)穩(wěn)流器，一端連接鎳鋅電池；所述充電電路并聯(lián)放電電路，所述放電電路外接直流負(fù)載，用于鎳鋅電池通過放電電路向直流負(fù)載提供電能；所述充電電路并聯(lián)控制電路，所述控制電路的一端連接鎳鋅電池，另一端連接充電電路。

所述充電電路主要包括依次串聯(lián)的第一濾波電路、DC-DC變換電路和第二濾波電路，實(shí)現(xiàn)電壓、功率轉(zhuǎn)換功能；所述控制電路由電流控制電路、電壓控制電路組成；所述電流控制電路由電流采集電路串聯(lián)電流運(yùn)放比較電路組成，所述電壓控制電路由電壓采集電路串聯(lián)電壓運(yùn)放比較電路組成，所述電流控制電路與電壓控制電路并聯(lián)，構(gòu)成控制電路，因控制電路存在電流控制和電壓控制兩個(gè)反饋控制環(huán)，通過電壓采樣和電流采樣雙路反饋比較，輸出穩(wěn)定的直流電壓；所述放電電路采用多組大功率管并聯(lián)，減小功率管應(yīng)力需求，增加冗余。

如圖2、5所示，鎳鋅電池在摩托車上使用，需要給電子打火器及摩托車低壓電器設(shè)備供電。對(duì)于摩托車來(lái)說，鎳鋅電池和管理系統(tǒng)作為一個(gè)整體，設(shè)置有正負(fù)極兩個(gè)接線端子。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)，車載發(fā)電機(jī)穩(wěn)流器有電壓輸出，由電池管理系統(tǒng)為通過兩個(gè)接線端 子為電池充電，同時(shí)為車載電器供電。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，車載發(fā)電機(jī)穩(wěn)流器穩(wěn)流器沒有電壓輸出，而車載電器需要用電時(shí)，由鋅鎳電池通過兩個(gè)接線端子放電。正負(fù)極兩個(gè)接線端子，即可以作為充電端子，也可以作為放電端子，實(shí)現(xiàn)電流方向的變換，動(dòng)態(tài)進(jìn)行鎳鋅電池的雙向能量轉(zhuǎn)換。鎳鋅電池管理系統(tǒng)放電電路采用多組大功率管并聯(lián)，減小功率管應(yīng)力需求，增加冗余。

具體實(shí)施過程中，如圖3所示，所述充電電路采用高頻開關(guān)電源芯片與外圍電路器件匹配，實(shí)現(xiàn)了所需電壓及功率的轉(zhuǎn)換、具有充電效率高、系統(tǒng)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)；所述高頻功率芯片通過摩托車穩(wěn)流器直流電壓輸入和控制電路的動(dòng)態(tài)反饋比較，并通過二極管、電容、電感等進(jìn)行整流濾波，輸出所需的穩(wěn)定電壓，實(shí)現(xiàn)了鎳鋅電池的充電回路。

如圖4所示，所述控制電路控制功率器件的工作，所述控制電路中存在電流控制和電壓控制兩個(gè)反饋控制環(huán)，通過電壓和電流采樣兩級(jí)反饋比較，輸出穩(wěn)定的反饋控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了充電回路穩(wěn)定的電壓輸出。設(shè)計(jì)的控制電路動(dòng)態(tài)性能滿足系統(tǒng)在各種工況下對(duì)電壓和電流的需求。

根據(jù)上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更和修改。本項(xiàng)新型專利的技術(shù)性范圍并不局限于說明書的內(nèi)容，凡在本新型專利的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本新型專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。