專利名稱：瞬變電磁儀新型電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝置，尤其是一種瞬變電磁儀新型電源裝置。
背景技術(shù)：
瞬變電磁儀廣泛應(yīng)用于地質(zhì)學(xué)家勘探含水層、斷層含水層、煤層結(jié)構(gòu)和陷落處。在井下探測采區(qū)內(nèi)部和外圍以及掘進(jìn)頭前方的儲水結(jié)構(gòu)，探測老窯的含水性以及地質(zhì)勘探等；目前該設(shè)備主要是進(jìn)口加拿大的GE0NICS公司，但是其電源部分均是采用鉛酸電池，一直以來，由于重量重，放電時間短，給工作人員帶來很多不便，所以我們研制了一款新型鋰電源來代替。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)的不足，提供一種瞬變電磁儀的新型電源裝置，該裝置大大提高了電池的容量和使用壽命，解決了環(huán)保、溫度、安全問題。在相同體積的情況下，容量是原來的2倍，重量是原來的1/5。
本發(fā)明的技術(shù)方案是通過如下技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一種瞬變電磁儀的新型電源裝置包括
鋰離子電池組、用于保護(hù)防止電池過充和過放的鋰離子電池保護(hù)板、鋰離子電池快速充電
器，以及用于電池電壓轉(zhuǎn)換的控制線路。其特征是鋰離子電池保護(hù)板為兩個四串保護(hù)板，
在鋰離子電池保護(hù)板上裝有兩組鋰離子電池組，鋰離子電池組為四節(jié)鋰離子電池串聯(lián)，兩
個四串鋰離子電池保護(hù)板與兩組四節(jié)鋰離子電池對應(yīng)連接，充電端口安裝在鋰離子電池保
護(hù)板上。充電端口用于給鋰離子電池組充電，用于電池電壓轉(zhuǎn)換的控制線路與端口連接。 所述的鋰離子電池保護(hù)板用于對鋰離子電池的控制，主要有單節(jié)電池的充電控
制、單節(jié)電池的放電控制、單節(jié)電池的均衡、鋰電的溫度控制、過流保護(hù)等功能。 該裝置的鋰離子電池保護(hù)板分別為放電保護(hù)電路、充電保護(hù)電路和溫度控制電路。 其中，放電保護(hù)電路是對鋰離子電池組中單節(jié)電池的放電進(jìn)行有效控制，防止電池組中任意一節(jié)電池的過放。同時具有過流、反接及延時功能。 充電保護(hù)電路對鋰離子電池組中的單節(jié)電池的充電進(jìn)行有效控制，防止電池組中任意一節(jié)電池的過充電，同時具有均衡功能。 溫度控制電路對鋰離子電池的充電溫度和放點(diǎn)溫度進(jìn)行有效控制，防止充放電的過溫和高溫充電。
其優(yōu)點(diǎn)在于
1、容量大 原配置電池，2A連續(xù)工作，持續(xù)時間5個小時，使用本裝置后，2A可連續(xù)工作10個小時。 2、長壽命 原配置電池的使用壽命為充放電400次，而現(xiàn)在的使用壽命是原來的5倍，使用壽命為2000次。
3、無污染 原來使用的鉛酸電池，具有極強(qiáng)的污染性，而現(xiàn)在使用的電池屬于環(huán)保電池。
4、安全效果佳 采用的電池為磷酸鉄鋰離子電池，具有非常好的安全性能，即使不加任何保護(hù)線
路也不會發(fā)生爆炸。 5、保護(hù)全面 電池保護(hù)板是自制的電池保護(hù)系統(tǒng)，對電池采取單個控制的方法，可以很好的起到延長電池壽命，保護(hù)電池安全使用的效果。
6、轉(zhuǎn)換電路 采用分立的方式，用兩塊電池保護(hù)板解決了鋰電池電壓轉(zhuǎn)換的難題。
7、快速充電 采用大電流的充電器，很好的配合電池保護(hù)板，為電池提供快速充電，解決了充電
時間長的問題 8、體積小、重量輕 和原來的電池相比，相同電池容量的情況下，體積是原來的1/2，重量是原來的
1/5，方便攜帶。 9、高低溫性能好 電池的材料本身決定了它的工作環(huán)境范圍廣，解決了鉛酸電池工作環(huán)境溫度范圍小的難題。
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1為本發(fā)明的電路 圖2為放電保護(hù)電路 圖3為充電保護(hù)電路 圖4溫度控制電路圖。
具體實(shí)施例方式
參照圖1中，本發(fā)明包括鋰離子電池組、用于保護(hù)防止電池過充和過放的鋰離子電池保護(hù)板、鋰離子電池快速充電器，以及用于電池電壓轉(zhuǎn)換的控制線路。鋰離子電池保護(hù)板為兩個四串保護(hù)板，在鋰離子電池保護(hù)板上裝有兩組鋰離子電池組1、鋰離子電池組2，鋰離子電池組為四節(jié)鋰離子電池串聯(lián)，兩個四串保護(hù)板與兩組四節(jié)鋰離子電池對應(yīng)連接，產(chǎn)生三組輸出電壓，保護(hù)板主要對電池的充放電進(jìn)行有效控制，防止電池的過充和過放。充電端口 1、充電端口 2安裝在兩個四串保護(hù)板上。12V充電端口 l和充電端口2用于給電池組充電，采用兩組12V分別充電模式。從保護(hù)板輸出三組電壓，分別為-12V、+12V和24V，四串保護(hù)板1的B-和四串保護(hù)板2的B+相連接作為公共地線，這樣四串保護(hù)板1的B+端口與P-端口輸出12V正電壓，四串保護(hù)板2的P-與其B+端口輸出-12V的負(fù)電壓；四串保護(hù)板1的B+端口與四串保護(hù)板2的P-端口輸出24V正電壓，保證設(shè)備正常供電。
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所述的鋰離子電池保護(hù)板用于對鋰離子電池的控制，主要有單節(jié)電池的充電控制、單節(jié)電池的放電控制、單節(jié)電池的均衡、鋰電的溫度控制、過流保護(hù)等功能。
該裝置的鋰離子電池保護(hù)板分為放電保護(hù)電路、充電保護(hù)電路和溫度控制電路。
參照圖2，放電保護(hù)電路為四節(jié)鋰離子電池放電保護(hù)電路，采用欠壓保護(hù)芯片(Ul-U4)，對每節(jié)電池進(jìn)行檢測，欠壓保護(hù)芯片的工作原理為Vi為輸入端，GND為接地端，Vo為輸出端，當(dāng)電池的電壓高于欠壓保護(hù)點(diǎn)時，Vo端為高阻態(tài)；當(dāng)電池電壓達(dá)到欠壓保護(hù)點(diǎn)時，Vo端的電位等于GND端(既Vo端與GND短路)。利用欠壓保護(hù)芯片的功能檢測單節(jié)電池，當(dāng)任意一節(jié)電池的電壓達(dá)到欠壓保護(hù)點(diǎn)時，Vo都會與對應(yīng)的GND短路，用PNP型三極管(Ql-Q4)進(jìn)行采樣，用NPN型三極管(Q10-Q15)作為控制管；當(dāng)達(dá)到欠壓保護(hù)點(diǎn)時，PNP型三極管導(dǎo)通。這樣NPN型三極管基極高電位，使NPN型三極管導(dǎo)通，其集電極為0V，因?yàn)镼10-Q14的集電極與M0S管的柵極相連，使M0S管柵極控制電壓為零伏，MOS管被關(guān)斷，放電截止。從而控制電池組中任意一節(jié)電池的放電電壓。 放電保護(hù)電路是對鋰離子電池組中單節(jié)電池的放電進(jìn)行有效控制，防止電池組中任意一節(jié)電池的過放。同時具有過流、反接及延時功能。 Q17為過流保護(hù)，利用M0S管的內(nèi)阻進(jìn)行取樣，當(dāng)通過M0S管的電流I與內(nèi)阻的乘積大于0. 5V或當(dāng)P-端口與B+短路時，Q17導(dǎo)通，使M0S管柵極電壓為0V， M0S管被關(guān)斷，達(dá)到電流保護(hù)的作用。 反接保護(hù)D1為防反接二極管，當(dāng)正極與P-反接時，Dl導(dǎo)通，保護(hù)板被保護(hù)。
延時功能為防止脈沖或啟動瞬間的大電流引起的保護(hù)板停止工作，設(shè)定一定時間的延時功能是必要的，本電路R15和Cl組成延時電路，延時電路的長短可根據(jù)具體要求進(jìn)行調(diào)整。 參照圖3中，充電保護(hù)電路采用過壓保護(hù)芯片(U5-U8)對單節(jié)電池進(jìn)行檢測，其工作原理與放電過壓保護(hù)原理相同，在此不再陳述。主要介紹如原理圖所示用TL431作為單節(jié)鋰離子電池充電檢測的工作原理，調(diào)節(jié)TL431的電壓取樣端口的電壓，使其在規(guī)定的控制電壓下導(dǎo)通，當(dāng)其截止時，其陽極電位為電池電壓，當(dāng)其完全導(dǎo)通時，其陽極電位跌落至1. 98V。用PNP型三極管(Q5-Q8)進(jìn)行采樣，用NPN型三極管(Q16-Q20)作為控制管；當(dāng)達(dá)到過壓保護(hù)點(diǎn)時，PNP型三極管(Q5-Q8)導(dǎo)通。這樣NPN型三極管(Q16-Q20)基極高電位，三極管導(dǎo)通，其集電極為OV，因?yàn)?Q16-Q20)的集電極與MOS管的柵極相連，使MOS管柵極控制電壓為零伏，MOS管被關(guān)斷，充電截止。從而控制電池組中任意一節(jié)電池的充電電壓。
充電保護(hù)電路對鋰離子電池組中的單節(jié)電池的充電進(jìn)行有效控制，防止電池組中任意一節(jié)電池的過充電，同時具有均衡功能。 均衡功能是利用TL431線性導(dǎo)通的原理，實(shí)現(xiàn)電池的均衡功能。當(dāng)取樣電阻上的電壓接近TL431的導(dǎo)通值時，TL431微導(dǎo)通，使采樣三極管微通，從而使控制三極管微通，充電MOS管柵極的控制電壓線性變小，從而使充電電流逐級變小。其電流值的變化取決于電池組中單節(jié)電池電壓的一致性，從而實(shí)現(xiàn)動態(tài)均衡。 參照圖4，溫度控制電路采用比較器取樣，進(jìn)行雙路溫度控制，充電溫度達(dá)到45°時，比較器1腳輸出高電平，使光耦I(lǐng)C1導(dǎo)通，控制充電MOS管柵極電壓為0V，使充電M0S管關(guān)斷實(shí)現(xiàn)充電溫度控制；當(dāng)放電溫度達(dá)到75。時，比較器7腳輸出高電平，使光耦I(lǐng)C2導(dǎo)通，控制放電M0S管柵極電壓為0V，使放電M0S管關(guān)斷實(shí)現(xiàn)放電溫度。
采用IC1， IC2光耦的主要目的，是解決充電與放電的共地問題，保證充、放電M0S
管的可靠截止。 溫度控制電路對鋰離子電池的充電溫度和放點(diǎn)溫度進(jìn)行有效控制，防止充放電的過溫和高溫充電。 本發(fā)明大大提高了電池的容量和使用壽命，解決了環(huán)保、溫度、安全問題。在相同體積的情況下，容量是原來的2倍，重量是原來的1/5。
權(quán)利要求
一種瞬變電磁儀的新型電源裝置，包括鋰離子電池組、用于保護(hù)防止電池過充和過放的鋰離子電池保護(hù)板、鋰離子電池快速充電器，以及用于電池電壓轉(zhuǎn)換的控制線路；其特征是鋰離子電池保護(hù)板為兩個四串保護(hù)板，在鋰離子電池保護(hù)板上裝有兩組鋰離子電池組，鋰離子電池組為四節(jié)鋰離子電池串聯(lián)，兩個四串鋰離子電池保護(hù)板與兩組四節(jié)鋰離子電池對應(yīng)連接，充電端口安裝在鋰離子電池保護(hù)板上；充電端口用于給鋰離子電池組充電，用于電池電壓轉(zhuǎn)換的控制線路與端口連接。
2. 根據(jù)要求1所述的瞬變電磁儀的新型電源裝置，其特征是鋰離子電池保護(hù)板分別為放電保護(hù)電路、充電保護(hù)電路和溫度控制電路。
3. 根據(jù)要求2所述的瞬變電磁儀的新型電源裝置，其特征是所述的放電保護(hù)電路為四節(jié)鋰離子電池放電保護(hù)電路，采用欠壓保護(hù)芯片(Ul-U4)，對每節(jié)電池進(jìn)行檢測，欠壓保護(hù)芯片的工作原理為Vi為輸入端，GND為接地端，Vo為輸出端，當(dāng)電池的電壓高于欠壓保護(hù)點(diǎn)時，Vo端為高阻態(tài)；當(dāng)電池電壓達(dá)到欠壓保護(hù)點(diǎn)時，Vo端的電位等于GND端(既Vo端與GND短路)；利用欠壓保護(hù)芯片的功能檢測單節(jié)電池，當(dāng)任意一節(jié)電池的電壓達(dá)到欠壓保護(hù)點(diǎn)時，Vo都會與對應(yīng)的GND短路，用PNP型三極管(Ql-Q4)進(jìn)行采樣，用NPN型三極管(Q10-Q15)作為控制管；當(dāng)達(dá)到欠壓保護(hù)點(diǎn)時，PNP型三極管導(dǎo)通；這樣NPN型三極管基極高電位，使NPN型三極管導(dǎo)通，其集電極為OV，因?yàn)?Q10-Q14)的集電極與MOS管的柵極相連，使M0S管柵極控制電壓為零伏，M0S管被關(guān)斷，放電截止；從而控制電池組中任意一節(jié)電池的放電電壓。
4. 根據(jù)要求2所述的瞬變電磁儀的新型電源裝置，其特征是充電保護(hù)電路采用過壓保護(hù)芯片U5-U8對單節(jié)電池進(jìn)行檢測，調(diào)節(jié)TL431的電壓取樣端口的電壓，使其在規(guī)定的控制電壓下導(dǎo)通，當(dāng)其截止時，其陽極電位為電池電壓，當(dāng)其完全導(dǎo)通時，其陽極電位跌落至1.98V，用PNP型三極管(Q5-Q8)進(jìn)行采樣，用NPN型三極管(Q16-Q20)作為控制管；當(dāng)達(dá)到過壓保護(hù)點(diǎn)時，PNP型三極管(Q5-Q8)導(dǎo)通；這樣NPN型三極管(Q16-Q20)基極高電位，三極管導(dǎo)通，其集電極為OV，因?yàn)?Q16-Q20)的集電極與MOS管的柵極相連，使MOS管柵極控制電壓為零伏，MOS管被關(guān)斷，充電截止，從而控制電池組中任意一節(jié)電池的充電電壓。
5. 根據(jù)要求2所述的瞬變電磁儀的新型電源裝置，其特征是溫度控制電路采用比較器取樣，進(jìn)行雙路溫度控制，充電溫度達(dá)到45°時，比較器1腳輸出高電平，使光耦I(lǐng)C1導(dǎo)通，控制充電M0S管柵極電壓為0V，使充電M0S管關(guān)斷實(shí)現(xiàn)充電溫度控制；當(dāng)放電溫度達(dá)到75°時，比較器7腳輸出高電平，使光耦I(lǐng)C2導(dǎo)通，控制放電M0S管柵極電壓為0V，使放電MOS管關(guān)斷實(shí)現(xiàn)放電溫度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種瞬變電磁儀的新型電源裝置，包括鋰離子電池組、用于保護(hù)防止電池過充和過放的鋰離子電池保護(hù)板、鋰離子電池快速充電器，以及用于電池電壓轉(zhuǎn)換的控制線路；其特征是鋰離子電池保護(hù)板為兩個四串保護(hù)板，在鋰離子電池保護(hù)板上裝有兩組鋰離子電池組，鋰離子電池組為四節(jié)鋰離子電池串聯(lián)，兩個四串鋰離子電池保護(hù)板與兩組四節(jié)鋰離子電池對應(yīng)連接，充電端口安裝在鋰離子電池保護(hù)板上；充電端口用于給鋰離子電池組充電，用于電池電壓轉(zhuǎn)換的控制線路與端口連接。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是大大提高了電池的容量和使用壽命，解決了環(huán)保、溫度、安全問題。在相同體積的情況下，容量是原來的2倍，重量是原來的1/5。
文檔編號H02H7/18GK101762827SQ20091018394
公開日2010年6月30日 申請日期2009年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月13日
發(fā)明者劉新良, 吳海梅, 王利宏, 葛崇舉 申請人:徐州銳奇科技有限公司