专利名称：瞬变电磁仪新型电源装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种装置，尤其是一种瞬变电磁仪新型电源装置。
背景技术：
瞬变电磁仪广泛应用于地质学家勘探含水层、断层含水层、煤层结构和陷落处。在 井下探测采区内部和外围以及掘进头前方的储水结构，探测老窑的含水性以及地质勘探 等；目前该设备主要是进口加拿大的GE0NICS公司，但是其电源部分均是采用铅酸电池，一 直以来，由于重量重，放电时间短，给工作人员带来很多不便，所以我们研制了一款新型锂 电源来代替。

发明内容本实用新型的目的是克服已有技术的不足，提供一种瞬变电磁仪的新型电源装 置，该装置大大提高了电池的容量和使用寿命，解决了环保、温度、安全问题。在相同体积的 情况下，容量是原来的2倍，重量是原来的1/5。
本实用新型的技术方案是通过如下技术实现的一种瞬变电磁仪的新型电源装置
包括锂离子电池组、用于保护防止电池过充和过放的锂离子电池保护板、锂离子电池快速
充电器，以及用于电池电压转换的控制线路。其特征是锂离子电池保护板为两个四串保护
板，在锂离子电池保护板上装有两组锂离子电池组，锂离子电池组为四节锂离子电池串联，
两个四串锂离子电池保护板与两组四节锂离子电池对应连接，充电端口安装在锂离子电池
保护板上。充电端口用于给锂离子电池组充电，用于电池电压转换的控制线路与端口连接。 所述的锂离子电池保护板用于对锂离子电池的控制，主要有单节电池的充电控
制、单节电池的放电控制、单节电池的均衡、锂电的温度控制、过流保护等功能。 该装置的锂离子电池保护板分别为放电保护电路、充电保护电路和温度控制电路。 其中，放电保护电路是对锂离子电池组中单节电池的放电进行有效控制，防止电 池组中任意一节电池的过放。同时具有过流、反接及延时功能。 充电保护电路对锂离子电池组中的单节电池的充电进行有效控制，防止电池组中 任意一节电池的过充电，同时具有均衡功能。 温度控制电路对锂离子电池的充电温度和放点温度进行有效控制，防止充放电的 过温和高温充电。
其优点在于 1、容量大 原配置电池，2A连续工作，持续时间5个小时，使用本装置后，2A可连续工作10个 小时。 2、长寿命 原配置电池的使用寿命为充放电400次，而现在的使用寿命是原来的5倍，使用寿命为2000次。 3、无污染 原来使用的铅酸电池，具有极强的污染性，而现在使用的电池属于环保电池。 4、安全效果佳 采用的电池为磷酸鉄锂离子电池，具有非常好的安全性能，即使不加任何保护线
路也不会发生爆炸。 5、保护全面 电池保护板是自制的电池保护系统，对电池采取单个控制的方法，可以很好的起 到延长电池寿命，保护电池安全使用的效果。 6、转换电路 采用分立的方式，用两块电池保护板解决了锂电池电压转换的难题。 7、快速充电 采用大电流的充电器，很好的配合电池保护板，为电池提供快速充电，解决了充电
时间长的问题 8、体积小、重量轻 和原来的电池相比，相同电池容量的情况下，体积是原来的1/2重量是原来的
1/3，方便携带。 9、高低温性能好 电池的材料本身决定了它的工作环境范围广，解决了铅酸电池工作环境温度范围 小的难题。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。


图1为本实用新型的电路图； 图2为放电保护电路图； 图3为充电保护电路图； 图4温度控制电路图。
具体实施方式参照图1中，本实用新型包括锂离子电池组、用于保护防止电池过充和过放的锂 离子电池保护板、锂离子电池快速充电器，以及用于电池电压转换的控制线路。锂离子电 池保护板为两个四串保护板，在锂离子电池保护板上装有两组锂离子电池组1、锂离子电池 组2，锂离子电池组为四节锂离子电池串联，两个四串保护板与两组四节锂离子电池对应 连接，产生三组输出电压，保护板主要对电池的充放电进行有效控制，防止电池的过充和过 放。充电端口 1、充电端口 2安装在两个四串保护板上。12V充电端口 l和充电端口 2用于 给电池组充电，采用两组12V分别充电模式。从保护板输出三组电压，分别为-12V、+12V和 24V，四串保护板1的B-和四串保护板2的B+相连接作为公共地线，这样四串保护板1的 B+端口与P-端口输出12V正电压，四串保护板2的P-与其B+端口输出-12V的负电压； 四串保护板1的B+端口与四串保护板2的P-端口输出24V正电压，保证设备正常供电。[0035] 所述的锂离子电池保护板用于对锂离子电池的控制，主要有单节电池的充电控 制、单节电池的放电控制、单节电池的均衡、锂电的温度控制、过流保护等功能。 该装置的锂离子电池保护板分为放电保护电路、充电保护电路和温度控制电路。 参照图2，放电保护电路为四节锂离子电池放电保护电路，采用欠压保护芯片 (Ul-U4)，对每节电池进行检测，欠压保护芯片的工作原理为Vi为输入端，GND为接地端， Vo为输出端，当电池的电压高于欠压保护点时，Vo端为高阻态；当电池电压达到欠压保护 点时，Vo端的电位等于GND端(既Vo端与GND短路)。利用欠压保护芯片的功能检测单节 电池，当任意一节电池的电压达到欠压保护点时，Vo都会与对应的GND短路，用PNP型三极 管(Ql-Q4)进行采样，用NPN型三极管(Q10-Q15)作为控制管；当达到欠压保护点时，PNP 型三极管导通。这样NPN型三极管基极高电位，使NPN型三极管导通，其集电极为0V，因为 (Q10-Q14)的集电极与M0S管的栅极相连，使M0S管栅极控制电压为零伏，MOS管被关断，放 电截止。从而控制电池组中任意一节电池的放电电压。 放电保护电路是对锂离子电池组中单节电池的放电进行有效控制，防止电池组中 任意一节电池的过放。同时具有过流、反接及延时功能。 Q17为过流保护，利用M0S管的内阻进行取样，当通过M0S管的电流I与内阻的乘 积大于0. 5V或当P-端口与B+短路时，Q17导通，使M0S管栅极电压为0V， M0S管被关断， 达到电流保护的作用。 反接保护D1为防反接二极管，当正极与P-反接时，Dl导通，保护板被保护。 延时功能为防止脉冲或启动瞬间的大电流引起的保护板停止工作，设定一定时 间的延时功能是必要的，本电路R15和Cl组成延时电路，延时电路的长短可根据具体要求 进行调整。 参照图3中，充电保护电路采用过压保护芯片(U5-U8)对单节电池进行检测，其工 作原理与放电过压保护原理相同，在此不再陈述。主要介绍如原理图所示用TL431作为单 节锂离子电池充电检测的工作原理，调节TL431的电压取样端口的电压，使其在规定的控 制电压下导通，当其截止时，其阳极电位为电池电压，当其完全导通时，其阳极电位跌落至 1. 98V。用PNP型三极管(Q5-Q8)进行采样，用NPN型三极管(Q16-Q20)作为控制管；当达 到过压保护点时，PNP型三极管(Q5-Q8)导通。这样NPN型三极管(Q16-Q20)基极高电位， 三极管导通，其集电极为OV，因为(Q16-Q20)的集电极与MOS管的栅极相连，使MOS管栅极 控制电压为零伏，MOS管被关断，充电截止。从而控制电池组中任意一节电池的充电电压。 充电保护电路对锂离子电池组中的单节电池的充电进行有效控制，防止电池组中 任意一节电池的过充电，同时具有均衡功能。 均衡功能是利用TL431线性导通的原理，实现电池的均衡功能。当取样电阻上的 电压接近TL431的导通值时，TL431微导通，使采样三极管微通，从而使控制三极管微通，充 电MOS管栅极的控制电压线性变小，从而使充电电流逐级变小。其电流值的变化取决于电 池组中单节电池电压的一致性，从而实现动态均衡。 参照图4，温度控制电路采用比较器取样，进行双路温度控制，充电温度达到45° 时，比较器1脚输出高电平，使光耦IC1导通，控制充电MOS管栅极电压为0V，使充电M0S 管关断实现充电温度控制；当放电温度达到75。时，比较器7脚输出高电平，使光耦IC2导 通，控制放电M0S管栅极电压为0V，使放电M0S管关断实现放电温度。[0046] 采用IC1， IC2光耦的主要目的，是解决充电与放电的共地问题，保证充、放电M0S
管的可靠截止。 温度控制电路对锂离子电池的充电温度和放点温度进行有效控制，防止充放电的过温和高温充电。 本实用新型大大提高了电池的容量和使用寿命，解决了环保、温度、安全问题。在相同体积的情况下，容量是原来的2倍，重量是原来的1/5。
权利要求一种瞬变电磁仪的新型电源装置，包括锂离子电池组、用于保护防止电池过充和过放的锂离子电池保护板、锂离子电池快速充电器，以及用于电池电压转换的控制线路；其特征是锂离子电池保护板为两个四串保护板，在锂离子电池保护板上装有两组锂离子电池组，锂离子电池组为四节锂离子电池串联，两个四串锂离子电池保护板与两组四节锂离子电池对应连接，充电端口安装在锂离子电池保护板上；充电端口用于给锂离子电池组充电，用于电池电压转换的控制线路与端口连接。
2. 根据权利要求1所述的瞬变电磁仪的新型电源装置，其特征是锂离子电池保护板 分别为放电保护电路、充电保护电路和温度控制电路。
3. 根据权利要求2所述的瞬变电磁仪的新型电源装置，其特征是所述的放电保护电 路为四节锂离子电池放电保护电路，采用欠压保护芯片(Ul-U4)，对每节电池进行检测。
4. 根据权利要求2所述的瞬变电磁仪的新型电源装置，其特征是充电保护电路采用过压保护芯片U5-U8对单节电池进行检测。
5. 根据权利要求2所述的瞬变电磁仪的新型电源装置，其特征是温度控制电路采用比较器取样，进行双路温度控制。
专利摘要本实用新型公开了一种瞬变电磁仪的新型电源装置，包括锂离子电池组、用于保护防止电池过充和过放的锂离子电池保护板、锂离子电池快速充电器，以及用于电池电压转换的控制线路；其特征是锂离子电池保护板为两个四串保护板，在锂离子电池保护板上装有两组锂离子电池组，锂离子电池组为四节锂离子电池串联，两个四串锂离子电池保护板与两组四节锂离子电池对应连接，充电端口安装在锂离子电池保护板上；充电端口用于给锂离子电池组充电，用于电池电压转换的控制线路与端口连接。本实用新型的优点是大大提高了电池的容量和使用寿命，解决了环保、温度、安全问题。在相同体积的情况下，容量是原来的2倍，重量是原来的1/5。
文档编号G01V3/08GK201477215SQ200920231418
公开日2010年5月19日 申请日期2009年8月14日 优先权日2009年8月14日
发明者刘新良, 吴海梅, 王利宏, 葛崇举 申请人:徐州锐奇科技有限公司