專利名稱：一種后備電池的防止主回路反接的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種防反接的裝置，尤其涉及一種后備電池的防止主回路反接的
直O
背景技術：
電源的不間斷性是人類對通信的必然要求，但是，現實生活中不可避免的會出現 電源等供電設備的中斷，從而影響了電器的正常使用及人們的生活。基于二次電池的基站后備電池能夠在市電掉電的情況下能及時給通信設備供電， 在一定時間內可以保證通信的不問斷。二次電池也逐漸由笨重的鉛酸電池過渡到輕便的鋰 離子電池、動力電池等，所以，二次電池作為后備電池被廣泛的應用于各種電子設備中。例 如，筆記本電腦在家用時直接接市電，可以同時對其內的后備電池充電，當突然斷電時，可 由其內的后備電池供電。為防止非專業人員的誤操作，反接保護是后備電池的一項重要保護要求。現有技 術中通過是采用防呆端子來防反接，但是其僅僅是在某一端子的連接上防反接，而不能防 止主回路的反接，例如當二次電池所接入的主回路中，電源的正負極、與負載的正負極、及 充放電接口的正負端等的連接。而且，當電壓較高電流較大的情況下，在主回路上實現電路 的智能防反接功能較為困難。目前應用于通信基站的后備電池多由48V高壓的二次電池模塊組成，由多節串聯 使用的鋰離子電池在保護電路的作用下進行充放電，為了安全和省電，二次電池在運輸和 儲存時均處于靜態，不能對外部供電。在二次電池接入供電系統時都需要經過激活才能正 常充放電。目前，后備電池的激活通常是通過給充放電主回路上電來完成的，而充放電主回 路是與其它外部耗電設備及充電裝置連接的，要統一在結構上防止反接比較復雜困難，而 在高壓的二次電池的保護板上實現防反也是比較困難的。用高壓防反二極管、TVS或損壞 保險絲來防止反接對內部保護電路的損害是目前的常用方案，但是這樣的器件選擇面小， 而且反復更換保險絲也是比較麻煩的，同時這樣的防反接保護方案只是對后備電池的，一 旦主回路反接也很難避免對外部的耗電設備和供電設備沒有損害。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術中后備電池的主回路難以防反 接的缺陷，提供一種結構簡單且成本較低的可以防止后備電池的主回路反接的裝置。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種后備電池的防止主回 路反接的裝置，其包括與外部電源及負載相連的用于后備電池充放電的充放電接口，還包 括連接于所述充放電接口與后備電池之間的用于控制后備電池充放電的電池控制模塊、 用于激活電池控制模塊的激活模塊；其中，后備電池、電池控制模塊、充放電接口、外部電 源、及負載構成充放電主回路，充放電接口的出線端連接有用于使充放電主回路通斷的受控開關，所述受控開關與充放電接口的出線端之間連接有用于控制所述受控開關的斷開與 閉合的開關控制模塊；激活模塊的輸入端同時與外部電源及負載相連，其輸出端與電池控 制模塊的輸入端相連。在所述的防止主回路反接的裝置中，電池控制模塊包括單片機U1、第一場效應管 Q1、第二場效應管Q2、第三場效應管Q3、第四場效應管Q4、電阻R1、R2、R3、R4、R5、R7 ；其中， 單片機Ul的輸入端與激活模塊的輸出端相連，第四場效應管Q4的柵極同時與單片機的輸 出端及第三場效應管Q3的柵極相連，其漏極接地，其漏極與柵極之間連接電阻R7，其源極 通過電阻R5與第二場效應管的柵極相連；第三場效應管Q3的漏極接地，其柵極與漏極間連 接電阻R3，其源極依次通過電阻R2、R1與第一場效應管的源極相連；第一場效應管Ql的源 極與充放電接口的進線端相連，其柵極與電阻Rl及R2的連接點相連，其漏極與第二場效應 管的漏極相連，第二場效應管的源極與漏極間連接電阻R4，且其源極與后備電池相連。在所述的防止主回路反接的裝置中，第一場效應管Ql及第二場效應管Q2均為P 型的，所述第三場效應管Q3及第四場效應管Q4均為N型的。在所述的防止主回路反接的裝置中，所述激活模塊包括依次與電池控制模塊的輸 入端相連的光耦、穩壓防反電路、端口防雷電路、及激活端子。在所述的防止主回路反接的裝置中，所述穩壓防反電路包括二極管D及穩壓管 ZD，二極管D的陽極與光耦中二極管的陰極相連，其陰極與端口防雷電路相連；穩壓管ZD的 陽極與光耦中二極管的陽極相連，其陰極與端口防雷電路相連。在所述的防止主回路反接的裝置中，端口防雷電路包括電容Cl、C2、C3，電阻R8、 R9，磁珠Li、L2，其中，激活端子的一端依次通過電阻R8及磁珠Ll后與二極管D的陰極相 連，激活端子的另一端依次通過電阻R9及磁珠L2后與穩壓管ZD的陰極相連，電容Cl與電 容C2串聯后與電容C3并聯，電容C3的兩端與所述激活端子的兩端相連，且電容Cl與電容 C2的連接點接地。在所述的防止主回路反接的裝置中，所述激活端子為防呆的激活端子。在所述的防止主回路反接的裝置中，所述后備電池為鎳氫電池、鎳鎘電池、或鋰離 子電池。本實用新型提供的后備電池的防止主回路反接的裝置，其通過獨立于充放電主回 路的激活模塊激活電池控制模塊，再通過充放電主回路上的開關控制模塊根據充放電接口 輸出的電壓判斷是否反接，以通過受控開關控制整個主回路的開啟和關斷狀態，從而控制 后備電池與充放電主回路的開閉，當充放電主回路反接時，后備電池與充放電回路斷開以 避免危險，從而有效的防止后備電池主回路的反接，且電路結構簡單、成本較低。
圖1是本實用新型提供的后備電池的防止主回路反接的裝置的結構示意圖；圖2是本實用新型提供的后備電池的防止主回路反接的裝置的一優選實施例的 電路原理圖；圖3為圖2所示意的實施例中電池控制模塊7的電路原理圖。
具體實施方式
為了使本實用新型所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下 結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施 例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。參見圖1至圖3，圖1為本實用新型提供的后備電池1的防止主回路反接的裝置的 結構示意圖；圖2為一優選實施例的電路原理圖，圖3為圖2所示意的實施例中電池控制模 塊7的電路原理圖。本實用新型提供的后備電池的防止主回路反接的裝置，其應用于既能由外部電源 供電，也可以由后備電池供電的電子設備，本實用新型提供的裝置包括用于后備電池1充 放電的充放電接口 2、用于控制后備電池充放電的電池控制模塊7、用于激活電池控制模塊 7的激活模塊8、受控開關5、及與受控開關5相連的開關控制模塊6。其中，后備電池、電池 控制模塊、充放電接口、外部電源、及負載構成充放電主回路。激活模塊的輸入端與外部電 源及負載相連以被供電，激活模塊的輸出端與電池控制模塊的輸入端相連，以激活電池控 制模塊，進而激活電池進行充放電。電池控制模塊連接于后備電池與充放電接口的輸入端 之間。充放電接口的出線端與外部電源及負載之間的回路上連接有受控開關，以控制充放 電接口后序回路的通斷。開關控制模塊連接于受控開關與充放電接口的出線端之間，其根 據充放電接口輸出的電壓來判斷控制受控開關是否閉合。見圖2及圖3，在該實施例中，充放電接口 2為一四端口接口，其按照極性具有兩個 進線端及兩個出線端。受控開關5為常開開關，其一端與充放電接口 2的出線端的一個接 口相連，其另一端同時與外部電源3及負載4相連，充放電接口 2的出線端的另一接口同時 與外部電源3及負載4相連，且充放電接口 2的出線端與開關控制模塊6相連；激活模塊8 的輸入端同時與外部電源3及負載4相連，其輸出端與電池控制模塊7的輸入端相連，電池 控制模塊7的輸出端同時與四端口接口的進線端及后備電池1相連。電池控制模塊7包括單片機U1、第一場效應管Q1、第二場效應管Q2、第三場效應 管Q3、第四場效應管Q4、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、及電阻R7，其中，第四場效應管 Q4的柵極同時與單片機的輸出端及第三場效應管Q3的柵極相連，其漏極接地，其漏極與柵 極之間連接電阻R7，其源極通過電阻R5與第二場效應管的柵極相連；第三場效應管的漏極 接地，其柵極與漏極間連接電阻R3，其源極依次通過電阻R2、Rl與第一場效應管的源極相 連；第一場效應管的源極與充放電接口 2的進線端相連，其柵極與電阻Rl及R2的連接點相 連，其漏極與第二場效應管的漏極相連，第二場效應管的源極與漏極間連接電阻R4，且其源 極與后備電池1相連，單片機Ul的輸入端與激活模塊8的輸出端相連，第一場效應管Ql及 第二場效應管Q2均為P型的，所述第三場效應管Q3及第四場效應管Q4均為N型的。其中，激活模塊8包括依次與電池控制模塊7的輸入端相連的光耦、穩壓防反電路 81、端口防雷電路82、及激活端子83。端口防雷電路82包括電容Cl、電容C2、電容C3、電阻 R8、電阻R9、磁珠Li、及磁珠L2，其中，電容Cl與電容C2串聯后與電容C3并聯，電容C3與 所述激活端子83相連，電容Cl的一端依次通過電阻R8及磁珠Ll后與二極管D相連，電容 C2的一端依次通過電阻R9及磁珠L2后與穩壓管ZD相連，電容Cl的另一端與電容C2的另 一端均接地。穩壓防反電路81包括二極管D及穩壓管ZD，二極管D的陽極與光耦中二極 管的陰極相連，其陰極與端口防雷電路82相連；穩壓管ZD的陽極與光耦中二極管的陽極相連，其陰極與端口防雷電路82相連。本實用新型的電路工作原理結合上述實施例說明如下由于各種原因，會出線負 載接反、或外部電源接反、或連通后備電池與外部電源及負載的充放電接口接反，于是出現 充放電主回路反接以致帶來損壞電路的危險。由于后備電池1在運輸、儲存等多數情況下 均處于靜態，不能對外部供電。在后備電池1接入供電系統時都需要經過激活才能正常充 放電。激活模塊8通過外部電源3上電后，電信號經激活端子83通過端口防雷電路82、穩 壓防反電路81、及光耦，則光耦輸出以驅動電池控制模塊7，電池控制模塊7包括單片機，其 控制電池與充放電主回路的導通與關閉。例如，當后備電池過充或放電過多以致電量不足 時，電池控制模塊中場效應管斷開，以致后備電池與充放電接口之間斷開。當單片機導通可 以充電或放電時，四個場效應管依次導通以接通充放電主回路。從而使后備電池1與充放 電接口 2連通，充放電接口 2輸出一定的電壓。開關控制模塊6包含采集電壓的采樣電路、對采集到的電壓進行判斷的并發出控 制信號的芯片，當檢測到的電壓滿足要求時其使開關閉合，使主回路導通。當充放電主回路 沒有反接時，檢測到的電壓為正電壓，則開關控制模塊使受控開關導通，當充放電主回路反 接時，檢測到的電壓為負電壓，則開關控制模塊使受控開關斷開，則后備電池與后序電路斷 開，從而避免危險。其中，磁珠Ll、L2可以防端口的靜電；電阻R8、R9實現了激活電路的限流作用，限 制了雷擊時的電流沖擊。電容C1、C2實現靜電的泄放和共模雷擊的電流的泄放；電容C3實 現靜電和差模雷擊的泄放。如果激活端子83接反，則穩壓防反電路81中二極管無法導通， 所以穩壓防反電路81中的二極管D防止了激活端子83正負極接反而損壞內部電路設施； 穩壓管ZD防止外部電源3低壓或電壓不穩時，出現激活模塊8的反復啟動，當外部電源3 電壓沒有達到穩壓管的穩壓值時，激活回路不導通，不能激活電池控制模塊7，無法接通二 次電池。光藕U在激活模塊8和二次電池之間起到開關的作用，同時該光藕使二次電池內 部電源與外部電源3隔離開來，避免了電平不一等問題給內部控制系統帶來的影響。優選 地，激活端子83也可以采用結構上防呆的端子，后備電池為鎳氫電池、鎳鎘電池、或鋰離子 電池。本裝置的優點在于，其提供的后備電池的防主回路反接的裝置，不但實現了二次 電池的防反保護，也避免了二次電池主回路反接對外部耗電設備和供電設備的損害。其避 免使用高壓的防反二極管、TVS，而是采用簡單的磁珠等元件，其通過結構簡單且成本較低 的獨立于充放電主回路的激活裝置實現了主回路的防反功能。同時該激活裝置選用常用的 器件從電路上實現了激活裝置的防靜電防雷和防反功能，由于該激活裝置只是針對二次電 池模塊，激活端子不需要耐很高的電壓，也不需要經過很大的電流。所以，本實用新型提供 的裝置可以有效的防止后備電池主回路反接，且其結構簡單、成本較低、提高了后備電池產 品的安全性。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型 的保護范圍之內。
權利要求一種后備電池的防止主回路反接的裝置，包括與外部電源及負載相連的用于后備電池充放電的充放電接口，其特征在于，還包括連接于所述充放電接口與后備電池之間的用于控制后備電池充放電的電池控制模塊、用于激活電池控制模塊的激活模塊；其中，后備電池、電池控制模塊、充放電接口、外部電源、及負載構成充放電主回路，充放電接口的出線端連接有用于使充放電主回路通斷的受控開關，所述受控開關與充放電接口的出線端之間連接有用于控制所述受控開關的斷開與閉合的開關控制模塊；激活模塊的輸入端同時與外部電源及負載相連，其輸出端與電池控制模塊的輸入端相連。
2.如權利要求1所述的后備電池的防止主回路反接的裝置，其特征在于，所述電池控 制模塊包括單片機U1、第一場效應管Q1、第二場效應管Q2、第三場效應管Q3、第四場效應管 04、電阻1 1、1 2、1 3、1 4、1 5、1 7 ；其中，單片機Ul的輸入端與激活模塊的輸出端相連，第四場效應管Q4的柵極同時與 單片機的輸出端及第三場效應管Q3的柵極相連，其漏極接地，其漏極與柵極之間連接電阻 R7，其源極通過電阻R5與第二場效應管的柵極相連；第三場效應管Q3的漏極接地，其柵極 與漏極間連接電阻R3，其源極依次通過電阻R2、Rl與第一場效應管的源極相連；第一場效 應管Ql的源極與充放電接口的進線端相連，其柵極與電阻Rl及R2的連接點相連，其漏極 與第二場效應管的漏極相連，第二場效應管的源極與漏極間連接電阻R4，且其源極與后備 電池相連。
3.如權利要求2所述的后備電池的防止主回路反接的裝置，其特征在于，所述第一場 效應管Ql及第二場效應管Q2均為P型的，所述第三場效應管Q3及第四場效應管Q4均為 N型的。
4.如權利要求1所述的后備電池的防止主回路反接的裝置，其特征在于，所述激活模 塊包括依次與電池控制模塊的輸入端相連的光耦、穩壓防反電路、端口防雷電路、及激活端子。
5.如權利要求4所述的后備電池的防止主回路反接的裝置，其特征在于，所述穩壓防 反電路包括二極管D及穩壓管ZD，二極管D的陽極與光耦中二極管的陰極相連，其陰極與端 口防雷電路相連；穩壓管ZD的陽極與光耦中二極管的陽極相連，其陰極與端口防雷電路相 連。
6.如權利要求5所述的后備電池的防止主回路反接的裝置，其特征在于，所述端口防 雷電路包括電容Cl、C2、C3，電阻R8、R9，磁珠Li、L2，其中，激活端子的一端依次通過電阻 R8及磁珠Ll后與二極管D的陰極相連，激活端子的另一端依次通過電阻R9及磁珠L2后與 穩壓管ZD的陰極相連，電容Cl與電容C2串聯后與電容C3并聯，電容C3的兩端與所述激 活端子的兩端相連，且電容Cl與電容C2的連接點接地。
7.如權利要求4所述的后備電池的防止主回路反接的裝置，其特征在于，所述激活端 子為防呆的激活端子。
8.根據上述權利要求中任一項所述的后備電池的防止主回路反接的裝置，其特征在 于，所述后備電池為鎳氫電池、鎳鎘電池、或鋰離子電池。
專利摘要本實用新型提供了一種后備電池的防止主回路反接的裝置，包括與外部電源及負載相連的充放電接口，連接于所述充放電接口與后備電池之間的用于控制后備電池充放電的電池控制模塊、用于激活電池控制模塊的激活模塊；后備電池、電池控制模塊、充放電接口、外部電源、及負載構成充放電主回路，充放電接口的出線端連接有用于使充放電主回路通斷的受控開關，所述受控開關與充放電接口的出線端之間連接有用于控制所述受控開關的斷開與閉合的開關控制模塊；激活模塊的輸入端同時與外部電源及負載相連，其輸出端與電池控制模塊的輸入端相連。本實用新型提供的裝置通過電池控制模塊及激活模塊可以有效的防止后備電池的主回路的反接，從而避免電路受損。
文檔編號H02H11/00GK201639290SQ20102012260
公開日2010年11月17日 申請日期2010年2月27日 優先權日2010年2月27日
發明者代祥軍, 潘秋平, 鄭慶飛 申請人:比亞迪股份有限公司