專利名稱：電池組充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
電池組充電裝置技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及電池組充電裝置。背景技術(shù)：
鋰離子電池具有容量高、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，由多節(jié)鋰離子電池組成 的鋰離子電池組則以其更高的容量被應(yīng)用到許多領(lǐng)域，例如在電動(dòng)機(jī)車中，可 以利用鋰離子電池組取代傳統(tǒng)的鉛酸電池。目前一種電池充電裝置，包括電源適配器和充電頭兩部分，電源適配器輸出 的直流電壓輸入到充電頭。電源適配器為脈寬調(diào)制式開關(guān)電源，電源適配器主 要包括高頻扼流線圈、整流器件、高頻變壓器、開關(guān)電源控制器、光電耦合器件。整流器件將交流電轉(zhuǎn)換成為直流電，該開關(guān)電源控制器選用T0P247芯片將 直流電斬波，該高頻變壓器采用反激式繞法。充電頭由充電供電控制電路和液 晶顯示電路組成，該充電供電控制電路采用EM78P458單片機(jī)，液晶顯示屏采用 HT 1621 B芯片控制，所述EM78P458單片才幾和HT 1621 B芯片通過串口相連。上述充電裝置主要是針對一般電池進(jìn)行充電，只能實(shí)現(xiàn)恒流恒壓兩種充電 方式，而鋰電池的充電區(qū)曲線比較特別，在電池處于過充或過放損壞或電池電 量過小的狀態(tài)時(shí)，直接恒流、恒壓充電容易對鋰離子電池造成損壞。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的發(fā)明目的是提供一種電池組充電裝置，可對處于過充或過放 損壞或電池電量過小的狀態(tài)鋰離子電池組進(jìn)行充電，且能有效保護(hù)鋰離子電池 的目的。為達(dá)到上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型提出以下的技術(shù)方案 一種電池組充電裝置，包括 檢測單元，用于檢測電池組的電壓值；比較單元，用于設(shè)置第一電壓值、第二電壓值和恒流充電溫度值，并與所 述檢測單元檢測的電壓值進(jìn)行比較；充電單元，用于4艮據(jù)所述比較單元的比較結(jié)果，對電池組進(jìn)行涓流充電、 恒流充電或恒壓充電。其中，所述比較單元具體用于當(dāng)所述檢測電壓值小于第一電壓值時(shí)通知 充電單元進(jìn)行涓流充電，當(dāng)所述檢測電壓值大于等于第一電壓值且小于第二電 壓時(shí)通知充電單元進(jìn)行恒流充電，當(dāng)所述檢測電壓值大于等于第二電壓值時(shí)通 知充電單元進(jìn)行涓流充電。優(yōu)選地，所述檢測單元還用于檢測電池組的溫度值；所述比較單元將所述檢測的溫度值與設(shè)定溫度值進(jìn)行比較，當(dāng)檢測的溫度 值小于或等于設(shè)定溫度值且，當(dāng)所述檢測電壓值大于等于第一電壓值且小于第 二電壓時(shí)，通知充電單元對電池組進(jìn)行恒流充電。優(yōu)選地，該裝置還包括溫度保護(hù)單元，用于對電池組進(jìn)行溫度保護(hù)，所述 溫度保護(hù)單元包括溫度保護(hù)檢測單元，用于檢測電池組和充電裝置的溫度值；溫度保護(hù)控制單元，用于預(yù)先設(shè)置溫度保護(hù)范圍的上限值和下限值，當(dāng)檢 測的溫度值在設(shè)定的穩(wěn)定值范圍之外時(shí)，溫度保護(hù)控制單元斷開充放電回路。優(yōu)選地，該裝置還包括最大充電時(shí)間控制單元，用于設(shè)置最大充電時(shí)間 值，當(dāng)所述充電單元對電池組進(jìn)行充電的時(shí)間超過所述最大充電時(shí)間值時(shí)，斷 開充i丈電回路。優(yōu)選地，該裝置還包括充電狀態(tài)顯示單元，用于顯示電池組的充電狀態(tài)， 所述充電狀態(tài)顯示單元包括顯示控制單元和紅燈LED和綠燈LED,所述顯示控制 單元用于判斷充電單元當(dāng)處于涓流充電時(shí)，控制紅燈LED閃爍，判斷充電單元 當(dāng)處于恒流或恒壓充電時(shí)，控制紅燈LED紅燈亮，判斷電池組充滿時(shí)，控制綠 燈LED亮。優(yōu)選地，該裝置還包括RC網(wǎng)絡(luò)，用于穩(wěn)定充電電壓和充電電流。 從以上技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型提供了涓流充電、恒流充電、恒壓 充電三種充電方式，當(dāng)電池組過充過^t損壞或電量過小時(shí)，對電池組進(jìn)4亍涓流 充電，符合鋰離子電池的充電曲線，能有效地保護(hù)鋰離子電池。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型的充電曲線圖；圖3為本實(shí)用新型中實(shí)施例的具體電路圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。 本實(shí)用新型提供一種電池組充電裝置，如圖2所示，包括檢測單元l、比較 單元2和充電單元3。；險(xiǎn)測單元l，用于4全測電池組的電壓值。比較單元2，用 于設(shè)置第一電壓值、第二電壓值和恒流充電溫度值，并與所述檢測單元1檢測 的電壓值進(jìn)行比較。其比較過程是，當(dāng)所述檢測電壓值小于第一電壓值時(shí)通知 充電單元3進(jìn)行涓流充電，當(dāng)所述檢測電壓值大于等于第一電壓值且小于第二 電壓時(shí)通知充電單元3進(jìn)行恒流充電，當(dāng)所述檢測電壓值大于等于第二電壓值 時(shí)通知充電單元3進(jìn)行涓流充電。充電單元3，用于根據(jù)比較單元的比較結(jié)果， 對電池組進(jìn)4亍消流充電、恒流充電或恒壓充電。本實(shí)用新型的電池組充電裝置的工作過程是，電池組充電裝置接上鋰離子 電池組后，由檢測單元1檢測當(dāng)前電池組的電壓值，之后將該電壓值發(fā)送到比 較單元2。在比較單元2內(nèi)部，才艮據(jù)各種電池組的電池型號、個(gè)數(shù)，預(yù)先設(shè)置好各種 電池組三種充電制式轉(zhuǎn)換的拐點(diǎn)。其設(shè)置過程為，計(jì)算所充電池的合適進(jìn)行恒 流充電的電壓、合適進(jìn)行恒壓充電的電壓，之后乘以電池組的電池個(gè)數(shù)，得到 第一電壓值和第二電壓值。比較單元2將檢測單元1檢測到的電壓值與第一電 壓值、第二電壓值進(jìn)行比較，判斷應(yīng)當(dāng)進(jìn)行何種充電方式當(dāng)所述檢測電壓值 小于第一電壓值時(shí)通知充電單元3進(jìn)行涓流充電，當(dāng)所述^r測電壓值大于等于 第一電壓值且小于第二電壓時(shí)通知充電單元3進(jìn)^f亍恒流充電，當(dāng)所述;f企測電壓 值大于等于第二電壓值時(shí)通知充電單元3進(jìn)行涓流充電。充電單元3根據(jù)比較單元2的通知信號，對電池組進(jìn)行涓流充電、恒流充 電或恒壓充電。當(dāng)電池組處于過充或過》文損壞或電池電量過小的狀態(tài)時(shí)，對電池組采用逐步上升的低電壓進(jìn)行充電。當(dāng)檢測到的電池組電壓到達(dá)第 一 電壓值 后，進(jìn)行恒流充電，恒流充電的有點(diǎn)在于其充電的效率較高， 一般可完成整個(gè)充電量的75 ~ 80% ,之后的20 ~ 25 %由恒壓充電來完成。進(jìn)入恒壓充電階^R, 恒壓充電一般可以是電池組充滿時(shí)的電壓。恒壓充電過程中，充電電壓保持不 變，不斷減小充電電流，只有經(jīng)過恒壓充電，才能將電池組充至基本飽和的狀 態(tài)。上述充電過程可參閱圖2所示的充電曲線圖，其中虛線部分為電壓曲線、實(shí)線部分為充電電流曲線，VMIN為第一電壓值、VREG為第二電壓值，即恒壓充電 時(shí)的電壓〗直；Imin、 Icond為涓i虎充電的充電電5虎、lMAX為恒5危充電時(shí)的充電電^虎 值，lFULL為電池接近充滿時(shí)的充電電流。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，為了充電過程更為安全，本實(shí)用新型的電 池組充電裝置的檢測單元1還用于檢測電池組的溫度值，比較單元2將所述檢 測的溫度值與設(shè)定溫度值進(jìn)行比較，當(dāng)檢測的溫度值小于或等于設(shè)定溫度值且， 當(dāng)所述檢測電壓值大于等于第一電壓值且小于第二電壓時(shí)，通知充電單元3對 電池組進(jìn)行恒流充電。在進(jìn)入快速充電的恒流充電前，還需要對電池組的溫度 進(jìn)行判斷，當(dāng)溫度在合適充電的溫度以下時(shí)，才可以進(jìn)行恒流充電。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，為了防止溫度過高或過低對電池組和充電 裝置造成損害，本實(shí)用新型的電池組充電裝置還可以包括溫度保護(hù)單元，用于 對電池組進(jìn)行溫度保護(hù)，其包括溫度保護(hù)檢測單元1和溫度保護(hù)控制單元，溫 度保護(hù)檢測單元1用于檢測電池組和充電裝置的溫度值， 一般包括熱敏電阻， 溫度保護(hù)控制單元預(yù)先設(shè)置溫度保護(hù)的上限值和下限值，當(dāng)檢測的溫度值在設(shè) 定的穩(wěn)定值范圍之外時(shí)，溫度保護(hù)控制單元斷開充放電回路。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，本實(shí)用新型的電池組充電裝置還可以包括最大充電時(shí)間控制單元，用于設(shè)置最大充電時(shí)間值，當(dāng)充電單元3對電池組進(jìn)行充電的時(shí)間超過所迷最大充電時(shí)間值時(shí)，斷開充放電回路。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，為了使用戶準(zhǔn)確及時(shí)地?fù)挝粘潆娖骱弯囯x 子電池的工作狀態(tài)，本實(shí)用新型的電池組充電裝置還可以包括充電狀態(tài)顯示單元，用于顯示電池組的充電狀態(tài)，包括顯示控制單元和紅燈LED和綠燈LED，所述顯示控制單元用于判斷充電單元當(dāng)處于涓流充電時(shí)，控制紅燈LED閃爍，判 斷充電單元當(dāng)處于恒流或恒壓充電時(shí)，控制紅燈LED紅燈亮，判斷電池組充滿 時(shí)，控制綠燈LED亮。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，為了穩(wěn)定充電電壓和充電電流，本實(shí)用新 型的電池組充電裝置還可以包括RC網(wǎng)絡(luò)，用于穩(wěn)定充電電壓和充電電流。在一種較優(yōu)的實(shí)施例中，如圖3所示，充電管理單元一般可以采用芯片 BQ2954及其外圍電路來實(shí)現(xiàn)。bq2954鋰離子電池充電控制芯片具有以下特點(diǎn)采用PWM技術(shù)控制充電電流和充電電壓； 可對高端/低端電流進(jìn)行4企測編程控制； 可通過i殳置最小充電電流來控制快充過程； 可采用預(yù)充電模式來檢測電池故障； 可通過設(shè)定溫度和電壓值來保證充電質(zhì)量； 可直接驅(qū)動(dòng)LED以顯示充電狀態(tài)。 芯片BQ2954各個(gè)引腳功能介紹如下TM (引腳1):充電時(shí)間編程信號輸入端。通過該引腳上的電阻和電容可以 設(shè)置最大充電時(shí)間；CHG (引腳2):充電控制端。通過該端可以檢測電池是否充滿或是否從充 電器中移走。當(dāng)電池充滿、移走或發(fā)生故障時(shí)，芯片內(nèi)部的開路輸出端將呈現(xiàn) 低電平；BAT (引腳3 ):電池電壓信號輸入端；VC0MP(引腳4):電壓環(huán)路補(bǔ)償端。通過外接RC網(wǎng)絡(luò)來穩(wěn)定充電電壓； ICOMP (引腳5 ):電流信號補(bǔ)償端。通過外接RC網(wǎng)絡(luò)來穩(wěn)定充電電流；ITERM(引腳6 ):充電模式選擇端。用于度設(shè)置快速充電模式中止信號IFULL 和IMIN;SNS(引腳7):充電電流檢測信號輸入端。通過該腳上的外接檢測電阻可 對電池電流進(jìn)4于檢測；TS(引腳8):溫度檢測信號輸入端。用于檢測電池的溫度，并可通過外接 電阻分壓網(wǎng)絡(luò)來設(shè)置溫度上限和下限閾值；TPWM(引腳9) : PWM工作頻率設(shè)置端。PWM工作頻率由外接定時(shí)接地電容 來設(shè)置；BTST(引腳10):電^M企測信號輸出端。當(dāng)充電器中的電池被取出后，該 端將被置為高電平；LC0M (引腳11 ) : LED公共輸出端；Vss(引腳12):接地端；Vcc(引腳13):接5V偏置電源端。M0D(引腳14):充電電流控制信號輸出端。該端為脈寬調(diào)制推挽輸出端， 用于控制充電電流的大小。當(dāng)MOD為低電平時(shí)，充電電流將被中止；LED1/CSEL (引腳15):充電狀態(tài)輸出端1/充電電流^r測位置選擇端。用于 設(shè)定充電電流檢測端位于電池高端還是低端；LED2/DSEL (引腳16 ):充電狀態(tài)輸出端2/充電;f企測狀態(tài)顯示模式選擇端 其中，對于鋰電池組數(shù)目(n)的選擇調(diào)解電阻R9、 R10可選擇要充電的 電池?cái)?shù)，計(jì)算公式如下VREG可以取2. 05V、 VCELL —般可以等于單顆電池的充電截止電壓。R9和 R10的阻值之和要足夠的大，以降低回路的靜態(tài)電流，同時(shí)亦要足夠的小以減小 噪音干擾， 一般取值介于150KQ ~ 1MQ 。圖3中是以6串電池組，單節(jié)充電截止電壓3. 7V來"^殳計(jì)的。其中，恒流充電電流(IMAX)的設(shè)置IMAX-VSENS/R11 ， VSENS=0. 25V。最 大充電時(shí)間設(shè)置(T): T=500+R7*C8, R7單位歐姆，C8單位是法拉。其中，R12、 R13構(gòu)成分壓電路，R13 (NTC)緊貼電池組，TS腳檢測NTC上 的電壓即可4企測到電池組的溫度。其中，芯片BQ2954的供電電源為5v,該電源由三端穩(wěn)壓器lil7805來提供。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和 詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是， 對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以 做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型 專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1、一種電池組充電裝置，其特征在于，包括檢測單元，用于檢測電池組的電壓值；比較單元，用于設(shè)置第一電壓值、第二電壓值和恒流充電溫度值，并與所述檢測單元檢測的電壓值進(jìn)行比較；充電單元，用于根據(jù)所述比較單元的比較結(jié)果，對電池組進(jìn)行涓流充電、恒流充電或恒壓充電。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組充電裝置，其特征在于，所述比較單元具 體用于當(dāng)所述檢測電壓值小于第一電壓值時(shí)通知充電單元進(jìn)行消流充電，當(dāng) 所述檢測電壓值大于等于第一電壓值且小于第二電壓時(shí)通知充電單元進(jìn)^f亍恒流 充電，當(dāng)所述檢測電壓值大于等于第二電壓值時(shí)通知充電單元進(jìn)行涓流充電。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組充電裝置，其特征在于 所述檢測單元還用于檢測電池組的溫度值；所述比較單元將所述檢測的溫度值與設(shè)定溫度值進(jìn)行比較，當(dāng)檢測的溫度 值小于或等于設(shè)定溫度值且，當(dāng)所述檢測電壓值大于等于第一電壓值且小于第 二電壓時(shí)，通知充電單元對電池組進(jìn)4亍恒流充電。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組充電裝置，其特征在于，還包括溫度保護(hù) 單元，用于對電池組進(jìn)行溫度保護(hù)，所述溫度保護(hù)單元包括溫度保護(hù)檢測單元，用于檢測電池組和充電裝置的溫度值； 溫度保護(hù)控制單元，用于預(yù)先設(shè)置溫度保護(hù)范圍的上限值和下限值，當(dāng)檢 測的溫度值在設(shè)定的穩(wěn)定值范圍之外時(shí)，溫度保護(hù)控制單元斷開充放電回路。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組充電裝置，其特征在于，還包括 最大充電時(shí)間控制單元，用于設(shè)置最大充電時(shí)間值，當(dāng)所述充電單元對電池組進(jìn)行充電的時(shí)間超過所述最大充電時(shí)間值時(shí)，斷開充放電回路。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組充電裝置，其特征在于，還包括充電狀態(tài) 顯示單元，用于顯示電池組的充電狀態(tài)，所述充電狀態(tài)顯示單元包括顯示控制 單元和紅燈LED和綠燈LED,所述顯示控制單元用于判斷充電單元當(dāng)處于涓流充 電時(shí)，控制紅燈LED閃爍，判斷充電單元當(dāng)處于恒流或恒壓充電時(shí)，控制紅燈 LED紅燈亮，判斷電池組充滿時(shí)，控制綠燈LED亮。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的電池組充電裝置，其特征在于，還包 括RC網(wǎng)絡(luò)，用于穩(wěn)定充電電壓和充電電流。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電池組充電裝置，包括檢測單元，用于檢測電池組的電壓值；比較單元，用于設(shè)置第一電壓值、第二電壓值和恒流充電溫度值，并與所述檢測單元檢測的電壓值進(jìn)行比較；充電單元，用于根據(jù)所述比較單元的比較結(jié)果，對電池組進(jìn)行涓流充電、恒流充電或恒壓充電。所述比較單元具體用于當(dāng)所述檢測電壓值小于第一電壓值時(shí)通知充電單元進(jìn)行涓流充電，當(dāng)所述檢測電壓值大于等于第一電壓值且小于第二電壓時(shí)通知充電單元進(jìn)行恒流充電，當(dāng)所述檢測電壓值大于等于第二電壓值時(shí)通知充電單元進(jìn)行涓流充電。本實(shí)用新型提供了涓流充電、恒流充電、恒壓充電三種充電方式，當(dāng)電池組過充過放損壞或電量過小時(shí)，對電池組進(jìn)行涓流充電，符合鋰離子電池的充電曲線，能有效地保護(hù)鋰離子電池。
文檔編號H01M10/44GK201113509SQ20072017192
公開日2008年9月10日 申請日期2007年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者李春青, 鄭榮鵬 申請人:深圳市比克電池有限公司