CN101552483A - 充电装置 - Google Patents

充电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101552483A
CN101552483A CNA2008101893323A CN200810189332A CN101552483A CN 101552483 A CN101552483 A CN 101552483A CN A2008101893323 A CNA2008101893323 A CN A2008101893323A CN 200810189332 A CN200810189332 A CN 200810189332A CN 101552483 A CN101552483 A CN 101552483A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
battery pack
unit
charging
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2008101893323A
Other languages
English (en)
Inventor
荒馆卓央
船桥一彦
高野信宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Koki Co Ltd filed Critical Hitachi Koki Co Ltd
Publication of CN101552483A publication Critical patent/CN101552483A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4221Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells with battery type recognition
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00032Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange
    • H02J7/00036Charger exchanging data with battery
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00032Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange
    • H02J7/00038Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange using passive battery identification means, e.g. resistors or capacitors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00047Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with provisions for charging different types of batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • H01M10/441Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

一种具有充电单元和控制单元的充电装置。充电单元对电池组充电,电池组是第一类型或第二类型的电池组。第一类型的电池组包括单个电池单元或第一多个串联连接的电池单元。第二类型的电池组包括单个电池组件或第二多个串联连接的电池组件。每个电池组件包括至少两个并联连接的电池单元。控制单元基于要被充电的电池组来控制充电单元,以控制流过电池组的充电电流和施加在电池组上的充电电压中的至少一个。

Description

充电装置
技术领域
本发明涉及一种对诸如锂离子二次电池的二次电池进行充电的充电装置。
背景技术
通常,无绳电动工具使用可用充电装置再充电的二次电池组作为电源。锂离子(Li-ion)电池单元通常被用来形成二次电池组。用于锂离子型电池组的充电装置通常以恒定充电电流和恒定充电电压对电池组进行充电。尤其,为了避免每个电池单元被反向充电,充电装置以恒定充电电流对电池组进行充电,直到电池电压达到预定值,然后以恒定充电电压进行充电,直到通过电池组的电流由于完全充电而降低到预定值以下。
由这种充电装置充电的电池组有两种类型:第一类型的电池组和第二类型的电池组。第一类型的电池组是4S1P类型的电池组,其具有14.4V的额定电压,其中四个电池单元串联连接。第二类型的电池组是4S2P类型的电池组,其具有14.4V的额定电压,其中一对电池单元并联连接,四对并联连接的电池单元串联连接。
如果一个充电装置有选择地对上述两种不同类型的电池组进行充电,并且有相同量的充电电流流过每个电池组,则流过4S1P类型的每个单元的电流量是流过4S2P类型的每个单元的电流量的两倍。这种现象可能导致与4S2P类型的寿命相比4S1P类型的寿命缩短。
充电电压也影响电池组的寿命。如果每个电池单元被以较低的充电电压充电,则预计电池组的寿命将被延长。
而且,来自每个4S1P类型的单元的放电电流量通常大于来自每个4S2P类型的单元的放电电流量。即使以相同的电压对每种类型的电池组进行充电,由于每个单元的放电电流量,4S1P类型的寿命也短于4S2P类型的寿命。
本发明的目的是提供一种充电装置,其基于电池组的类型,以合适的电流和合适的电压对电池组进行充电,以免影响电池组的寿命。
发明内容
本发明提供一种充电装置,其具有充电单元和控制单元。充电单元对电池组充电,该电池组可能是第一类型或第二类型的电池组。第一类型的电池组包括单个电池单元(battery cell)或串联连接的第一多个电池单元。第二类型的电池组包括单个电池组件(battery unit)或串联连接的第二多个电池组件。每个电池组件包括至少两个并联连接的电池单元。控制单元基于要被充电的电池组来控制充电单元,以控制流过电池组的充电电流和施加在电池组上的充电电压中的至少一个。
附图说明
从下面的描述,结合附图,本发明的特定特征和优势以及其它目的将变得显而易见,其中:
图1示出了根据本发明一个实施例的充电装置的电路图;
图2示出了图1中所示的充电装置中的分路调节器的等效电路的电路图;
图3示出了图1中所示的充电装置对电池组充电的过程的流程图;
图4是示出了以相同的充电电流和相同的充电电压对1P类型电池组和2P类型电池组充电的一个实例的表格;
图5是示出了对1P类型电池组和2P类型电池组充电的一个实例的表格,其中针对1P类型的充电电压小于针对2P类型的充电电压;以及
图6是示出了1P类型电池组和2P类型电池组充电的一个实例的表格,其中流过1P类型的每个电池单元的充电电流大于流过2P类型的每个电池单元的充电电流,并且针对1P类型的充电电压小于针对2P类型的充电电压。
具体实施方式
下面的描述将参考图1和2解释根据本发明一个实施例的充电装置200。图1示出了用交流电源P提供的电力对电池组2充电的充电装置200的电路图。
充电装置200可对任何不同类型的电池组2充电。在该实施例中,充电装置200对第一类型的电池组2和第二类型的电池组2充电,它们具有电池单元2a的不同配置。在该实施例中,电池单元2a的配置意味着电池组中的电池单元的数量和电池单元的连接方式:串联连接或并联连接,多少个单元串联连接以及多少个单元并联连接。第一和第二类型的电池单元2a中的每个包括单个电池单元2a或多个电池单元2a,并具有正端和负端。电池单元2a由锂离子(Li-ion)二次电池组成。
第一类型的电池组包括单个电池单元2a或串联连接的多个电池单元2a,所以被称为1P类型的电池组。一个实例是具有14.4V额定电压的4S1P电池组。4S1P电池组包括四个串联连接的电池单元2a。
第二类型的电池组包括单个电池组件或串联连接的多个电池组件,每个电池组件包括并联连接的两个电池单元2a。第二类型的电池组被称为2P类型的电池组。一个实例是具有14.4V额定电压的4S2P电池组,其具有八个电池单元2a,其中两个电池单元2a并联连接以形成一个电池组件,并且四个电池组件串联连接。第二类型的电池组2在每个电池组件中具有的并联连接的电池单元2a可能多于两个。如上所述,第二类型的电池组包括多P型电池组(所述多是指大于1的整数)。例如,4S3P电池组具有12个电池单元2a,其中三个电池单元2a并联连接以形成一个电池组件,并且四个电池组件串联连接。
电池组2进一步包括识别器7和热传感器8。识别器7表示电池组2中的电池单元2a的配置。具体地,识别器7表示电池组2中电池单元2a的数量和它们的连接配置,例如串联连接和/或并联连接。识别器7包括电池识别电阻器7,其电阻值依赖于电池组2中的电池单元2a的配置。例如,2S2P电池组包括阻值为Ra的电阻器。2S1P、3S2P、3S1P、4S2P、4S1P、5S2P和5S1P电池组分别包括阻值为Rb、Rc、Rd、Re、Rf、Rg和Rh的电阻器。
热传感器8是热敏电阻器,靠近或在电池单元2a上,以检测电池组2中的温度。
充电装置1具有电流检测单元3、充电控制信号发送单元4、充电电流信号发送单元5、整流平滑电路6、二次电池类型判断电阻器9、整流平滑电路10、开关电路20、整流平滑电路30、电源40、微型计算机50、充电电流控制电路60、充电电流设置单元70、电池温度检测单元80、电池电压检测单元90、充电电压控制单元100和显示单元130。
电流检测单元3是电阻器,并且检测施加在电阻器上的电压,以获得流过电池组2的充电电流。
整流平滑电路10包括全波整流器电路11和平滑电容器12。全波整流器电路11整流来自交流电源P的交流电流,平滑电容器12平滑从全波整流器电路11输出的直流电流。
开关电路20包括:高频变压器21,其具有初级绕组和次级绕组;MOSFET(开关元件)22,与初级绕组串联,并且和PWM控制IC(开关控制IC)23连接。
PWM控制IC 23的驱动功率由整流平滑电路(直流电源)6供应。整流平滑电路6包括变压器6a、整流二极管6b和平滑电容器6c,并从电源40向PWM控制IC 23传递功率。PWM控制IC 23通过充电电流信号发送单元5,从充电电流控制电路60接收充电电压控制信号和充电电流控制信号,其中充电电流信号发送单元5是光电耦合器。PWM控制IC 23通过充电控制信号发送单元4,从微型计算机50接收用于控制电池组2的充电开始和停止的开始信号和停止信号,其中充电控制信号发送单元4是光电耦合器。PWM控制IC 23改变施加到MOSFET 22的栅极的驱动脉冲宽度,以调节输出到整流平滑电路30的输出电压和流过电池组2的充电电流。
整流平滑电路30包括与变压器21的次级绕组连接的二极管31、平滑电容器32和放电电阻器33。二极管31整流开关电路20提供的交流电,平滑电容器32平滑二极管31输出的直流电流。
判断电阻器9与识别器7一起分压参考电压(稳定的直流电压)Vcc。该分压被作为单元配置信息输出,其中单元配置信息指示电池组2中电池单元2a的数量以及它们的配置。
电源40包括变压器41a至41c、开关元件42、控制元件43、整流二极管44、三端调节器46、连接到调节器46的输入端的平滑电容器45、连接到调节器46的输出端的平滑电容器47以及复位IC 48,并给微型计算机50和整流平滑电路6供电。当商用电源P给充电装置200供电时,复位IC 48通过复位端口53向微型计算机50输出复位信号。
微型计算机50包括输出端口51a和51b、A/D输入端口52和复位端口53。微型计算机50还包括:中央处理单元(CPU)51;只读存储器(ROM),其用于存储CPU 51的控制程序和与电池组2的类型相关联的数据;以及随机存取存储器(RAM),其具有用于CPU 51的工作区和用于数据的临时存储区;以及定时器。从判断电阻器9输出的单元配置信息、从电池温度检测单元80输出的电池温度信息、从电池电压检测单元90输出的电池电压信息以及由电流检测单元3检测的电压被输入A/D端口52。相应地,微型计算机50确定电池温度和电池电压。微型计算机50产生针对电源40和充电电流控制电路60的控制信号,并从输出端口51a向充电控制信号发送单元4和显示单元130输出控制信号以及充电状态信号。
微型计算机50基于单元配置信息确定电池组2的串联连接的单元的配置和数量,并从输出端口51b向充电电压控制单元100输出与串联连接的单元的数量相对应的充电电压控制信号。微型计算机50基于单元配置信息,向充电电流设置单元70输出充电电流控制信号。复位端口53从复位IC 48接收复位信号。
充电电流控制电路60包括运算放大器电路,其具有运算放大器(op-amps)61和65、输入电阻器62和64、以及用于op-amps 61和65的反馈电阻器63和66、二极管68和限流电阻器67。op-amp 61的反相端被连接到电流检测单元3。op-amp 65的非反相端被连接到充电电流设置单元70。充电电流控制电路60的输出端通过充电电流信号发送单元5被连接到PWM控制IC 23。充电电流控制电路60基于电流检测单元3检测到的充电电流(电压)和充电电流设置单元70输出的参考值,输出电流控制信号。op-amp 61的输出端连接到A/D转换器52,以监测充电电流,从而在电池组2被完全充电时微型计算机50确定充电电流减少。
充电电流设置单元70基于电池组2的类型设置流过电池组2的充电电流量。充电电流设置单元70包括串联连接在参考电压Vcc和地之间的电阻器71和72。充电电流设置单元70还包括电阻器73,其可以与电阻器72并联连接。参考电压Vcc被电阻器71和72分压,该分压被作为参考值输出,用于设置充电电流。电阻器73基于电池组2的类型与电阻器72并联连接,从而充电电流设置单元70改变充电电流量。
例如,如果微型计算机50控制使得电阻器73被选择为与电阻器72并联连接,并且电阻器71与并联连接的电阻器72和73连接,则微型计算机50设置流过电池组2的第一充电电流I1。如果微型计算机50控制使得只有电阻器72被选择与电阻器71串联连接,则微型计算机50设置流过电池组2的第二充电电流I2。在这种情况中,微型计算机50设置第一充电电流量小于第二充电电流量。
在充电电流控制电路60中,电阻器62和63以及op-amp 61反相并放大电流检测单元3上的电压。op-amp 65放大op-amp 61的输出与设置电压之间的差值,其中设置电压与充电电流设置单元70设置的充电电流值相对应。充电电流控制电路60的输出通过充电电流信号发送单元5被提供给PWM控制IC 23,以控制MOSFET 22的开关操作。换句话说,电流检测单元3、充电电流控制电路60、充电电流信号发送单元5、开关电路20和整流平滑电路30将流过电池组2的实际充电电流调节为充电电流设置单元70设置的充电电流。
电池温度检测单元80包括串联连接在参考电压Vcc和地之间的电阻器81和82(分压电路)。参考电压Vcc被热传感器8以及电阻器81和82分压。代表热传感器8的电阻中的温度变化的分压被作为电池温度信息输出到微型计算机50的A/D转换器52。
电池电压检测单元90包括电阻器91和92,并与电池组2的正端连接。电池电压被电阻器91和92分压,并且该分压被作为电池电压信息输出到微型计算机50的A/D转换器52。
充电电压控制单元100控制施加到电池组2上的充电电压,充电电压控制单元100包括分路调节器122、第一电阻设置电路R1和第二电阻设置电路R2。分路调节器122是已知类型的分路调节器并具有阳极端a、阴极端k和参考端r。第一电阻设置电路R1和第二电阻设置电路R2连接到分路调节器122的参考端r。图2示出了分路调节器122的等效电路,其具有运算放大器(电压比较器)op、电流路径晶体管Tr和包括如齐纳二极管的参考电压源Vref。
第一电阻设置电路R1被连接在电池组2的正端和分路调节器122的参考端(比较输入端)r之间,第一电阻设置电路R1包括电阻器101、102和103。第二电阻设置电路R2被连接在电池组2的负端和分路调节器122的参考端r之间,第二电阻设置电路R2包括电阻器107、108、109和110。分路调节器122的阴极端k与串联连接的限流电阻器120和二极管121连接。串联连接的相位补偿电阻器104和电容器105连接在分路调节器122的参考端r和阴极端k之间。
假设第一电阻设置电路R1的第一合成电阻是r1,第二电阻设置电路R2的第二合成电阻是r2,分路调节器122的内部参考电压是Vref,例如,2.5V,那么由分路调节器122调节的输出充电电压Vo变为约Vref×(1+r1/r2)。因此,如果分压比r1/r2改变,则可以改变充电电压Vo的模式。
在该实施例中,通过改变第一合成电阻r1来切换充电电压Vo的模式。如果第一合成电阻r1变化,至少有两种可选的充电电压模式:其中充电电压相对较高的第一充电电压模式,以及其中充电电压比第一充电电压模式的充电电压低的第二充电电压模式。
为了切换上述充电电压模式,电阻器102被串联连接到开关元件(P沟道MOSFET)106。当开关元件106接通时,电阻器102与电阻器101并联电连接。使用这种结构,如果选择了第一充电电压模式来产生充电电压Vo,开关元件106被关断,只有电阻器101被选择作为合成电阻r1。如果选择了第二充电电压模式,开关元件106被接通,所以电阻器102与电阻器101并联电连接以提供合成电阻r1。在该实施例中,第一充电电压模式被选择用于2P型电池组,而第二充电电压模式被选择用于1P型电池组。例如,在第一充电电压模式中为2P型电池组设置4.15V/单元的充电电压,在第二充电电压模式中为1P型电池组设置4.10V/单元的充电电压。
基于要充电的电池组2中的串联连接的电池单元2a的数量来改变第二合成电阻r2以调节充电电压。如果串联连接的电池单元的数量是多个,并且施加到电池组2上的总充电电压被设置得较高,那么串联连接的电阻器108和开关元件(n沟道MOSFET)111与电阻器107并联连接。类似地,串联连接的电阻器109和开关元件(n沟道MOSFET)112与电阻器107并联连接。串联连接的电阻器110和开关元件(n沟道MOSFET)113与电阻器107并联连接。开关元件111、112和113的栅极分别通过电阻器115、117和119连接到输出端口51b。偏置电阻器114、116和118分别连接在开关元件111、112和113的对应栅极与地之间。
基于要充电的电池组2中的串联连接的电池单元2a的数量,根据来自微型计算机50的控制信号选择性地控制开关元件111、112和113中的每个。在该实施例中,串联连接的电池单元2a的数量意味着1P型电池组中的串联连接的电池单元的数量,以及多P型电池组中的串联连接的电池组件的数量。
当微型计算机50确定串联连接的电池单元的数量为2时,微型计算机50不从输出端口51b向FET 111、112和113的栅极中的任何一个输出充电电压控制信号以接通FET 111、112和113。从而,由第一合成电阻r1和电阻器107的串联电阻分压的电压被输入分压器103的参考端r,以设置与串联连接的两个单元相对应的充电电压。
当微型计算机50确定串联连接的电池单元的数量为3时,微型计算机50从输出端口51b输出充电电压控制信号,以接通FET 111,然后由并联连接的电阻器108和107提供合成电阻r2。从而,由第一合成电阻r1和电阻器107与108的并联连接电阻的串联电阻分压的电压被输入参考端r,以设置与串联连接的三个单元相对应的充电电压。
当微型计算机50确定串联连接的电池单元的数量为4时,微型计算机50从输出端口51b输出充电电压控制信号,以接通FET 112,然后由并联连接的电阻器109和107提供合成电阻r2。从而,由第一合成电阻r1和电阻器107与109的并联连接电阻的串联电阻分压的电压被输入参考端r,以设置与串联连接的四个单元相对应的充电电压。
当微型计算机50确定串联连接的电池单元的数量为5时,微型计算机50从输出端口51b输出充电电压控制信号,以接通FET 113,然后由并联连接的电阻器110和107提供合成电阻r2。从而,由第一合成电阻r1和电阻器107与110的并联连接电阻的串联电阻分压的电压被输入参考端r,以设置与五个单元相对应的充电电压。
如果电池组2包括单个电池单元2a或至少两个并联连接的电池单元,第二电阻设置电路R2可以通过改变电阻器107的电阻值,而不需要通过操作将任何其它电阻器108、109或110连接到第二电阻设置电路R2中,具有相应的合成电阻r2。
显示单元130指示电池组2的充电状态,其包括LED 131、电阻器132和133。LED 131包括绿二极管G和红二极管R。当从输出端口51a输出的充电状态信号通过电阻器132被输入红二极管R时,红二极管R亮起红色,指示电池组2还没有(prior to)被充电。当充电状态信号通过电阻器133被输入绿二极管G时,绿二极管G亮起绿色,指示电池组2充电完成。此外,当充电状态信号通过电阻器133被输入绿二极管G,且同时通过电阻器132被输入红二极管R时,LED 131亮起橙色,指示电池组2在充电过程中。在该实施例中,LED 131在充电前亮红色,在充电期间亮橙色,在充电后亮绿色。
接下来的描述将解释充电装置200的充电。图3示出了电池组2的充电控制的流程图。
通常,充电装置200(微型计算机50)以恒定的充电电流对电池组2充电,直到电池电压达到预定电压,并且在电池电压达到预定电压后以恒定的充电电压充电。
在电池组2连接到充电装置200之前,微型计算机50通过电阻器132从输出端口51a向LED 131输出高信号(参考电压Vcc)作为充电状态信号,从而使LED 131亮起红色(步骤200)。
然后,微型计算机50响应于来自电池温度检测单元80、判断电阻器9和电池电压检测单元90的输入,判断电池组2是否连接到充电装置200(步骤201)。
如果电池组2被连接(步骤201:是),微型计算机50基于判断电阻器9输入的单元配置信息,确定单元的配置(步骤202)。首先,微型计算机50根据步骤202中的电池识别电阻器7的阻值,确定电池组2中串联连接的电池单元2a的数量。然后微型计算机50设置与步骤202中确定的单元的配置相对应的充电电压(步骤203)。
在该实施例中,充电装置200对锂离子电池组充电,锂离子电池组包括2、3、4和5中任意一个数量的串联连接的电池单元2a。换句话说,如果串联连接的电池单元2a的数量是3,开关元件111被接通,并设置用于电池组2中的三个串联连接的电池单元的充电电压。如果串联连接的电池单元2a的数量是4,开关元件112被接通,并设置用于电池组2中的四个串联连接的电池单元的充电电压。如果串联连接的电池单元2a的数量是5,开关元件113被接通,并设置用于电池组2中的五个串联连接的电池单元的充电电压。如果串联连接的电池单元2a的数量是2,所有的开关元件111、112和113都被关断,并设置用于电池组2中的两个串联连接的电池单元的充电电压。
接下来,在步骤204,微型计算机50判断电池组2是1P类型电池组2还是2P类型电池组2。如果微型计算机50确定电池组2是1P类型(步骤204:是),微型计算机50从输出端口51b向充电电流设置单元70输出低信号,以使电阻器73与电阻器72可操作地并联电连接。然后基于电阻器71、72和73的合成电阻对参考电压Vcc的分压,设置充电电流I1(步骤205)。并且,微型计算机50进行到步骤206。在步骤206,微型计算机50接通开关元件106,将每个电池单元的充电电压设置为4.10V,并且进行到步骤209。
如果微型计算机50确定电池组2为2P类型(步骤204:否),微型计算机50不向充电电流设置单元70输出低信号,电阻器73保持为不连接到电阻器72。然后基于电阻器71和72的合成电阻对参考电压Vcc的分压,设置充电电流I2(步骤207)。因此,流过2P类型电池组2的充电电流I2的量可以设置得大于流过1P类型的充电电流I1的量。并且,微型计算机50进行到步骤208。在步骤208,微型计算机50关断开关元件106,将每个电池单元的充电电压设置为4.15V,其稍微高于1P类型中的每个电池单元的充电电压。然后微型计算机50进行到步骤209。
在步骤209中,微型计算机50从输出端口51a向光电耦合器4输出低信号,作为开始信号,将PWM控制IC 23设置于操作状态,并开始对电池组2充电。在充电的开始时,如通常所知的,微型计算机50以恒定充电电流对电池组2充电。在充电期间,微型计算机50从输出端口51a向显示单元130输出高信号,作为充电状态信号,使得LED 131亮橙色,指示电池组2在充电过程中。
在充电开始后,在步骤209中,微型计算机50基于从电流检测单元3输入A/D端口52的电压,监测充电电流。随着充电的进行,电池电压逐渐升高。当电池电压达到预定值时,微型计算机50将充电方法从恒定电流充电改变为恒定电压充电。当以恒定充电电压充电电池组2时,充电电流逐渐减小。
微型计算机50判断充电电流(电压)是否已经达到预定电流(步骤210)。如果充电电流已经达到预定电流(步骤210:是),微型计算机50确定电池2被完全充电,并从输出端口51a向光电耦合器4输出高信号作为停止信号,将PWM控制IC 23设置为停止状态(步骤211)。在停止充电后,微型计算机50从输出端口51a向显示单元130输出高信号,作为充电状态信号,使LED 131亮绿色,指示电池组2的充电完成。
然后,微型计算机50判断电池组2是否与充电装置200分离(步骤212)。如果电池组2与充电装置200分离(步骤212:是),过程返回步骤200。
在上述实施例中,当微型计算机50确定电池组2为1P类型时,充电电流和充电电压都设置得小于2P类型的充电电流和充电电压。通常,电池组2的寿命依赖于充电电压,通常以4.20V的充电电压对电池组2中的一个电池单元充电。如果每个单元的充电电压被设置在小于4.20V的4.10V,电池组2的寿命倾向于延长。而且,1P类型的允许电流是2P类型的允许电流的一半。假设电池组2被用于需要大电流的无绳电动工具,除了以更小的充电电流充电之外以较低充电电压充电能够继续延长电池组2的寿命。
可选地,1P类型的充电电流I1的量可以等于或接近2P类型的充电电流I2的量(I1≤I2)。1P类型中的每个单元的充电电压可以等于2P类型中的每个单元的充电电压。
图4、5和6示出了其它实施例。图4示出了另一实施例,其中2P类型的充电电流被设置为10.0A,是1P类型的充电电流5.0A的两倍。因此,流过1P类型中的每个单元的充电电流等于流过2P类型中的每个单元的充电电流,1P类型中的每个单元上的充电电压等于2P类型中的每个单元上的充电电压。在这种情况中,1P和2P类型的电池组2可以具有基本相同的寿命。
图5示出了另一个实施例,其中2P类型的充电电流被设置为10.0A,是1P类型的充电电流5.0A的两倍。因此,流过1P类型中的每个单元的充电电流等于流过2P类型中的每个单元的充电电流。而且1P组中的每个单元的充电电压被设置为4.10V,小于2P组中的每个单元的充电电压4.15V。在这种情况中,1P组的寿命可以被延长,这是因为1P组中的每个单元的充电电压小于2P组中的每个单元的充电电压。
图6示出了另一实施例,其中流过1P类型的充电电流被设置为等于流过2P类型的充电电流,即5.0A,而且1P组中的每个单元的充电电压被设置为4.10V,小于2P组中的每个单元的充电电压4.15V。在这种情况中,流过2P类型中的每个单元的充电电流被减小到2.5A,是流过1P类型中的每个单元的充电电流5.0A的一半。因此,2P类型的电池组2的寿命可以被延长。
如上所述,在根据本发明的充电装置200中,可以基于电池组2中的电池单元2a的配置,改变用于锂离子电池组2的适当充电电流和充电电压。因此,充电装置200能够对电池组2充电,而不影响电池组2的寿命和/或充电周期。此外,可以增加用于每种类型的电池组的充电周期的数量。
在上述实施例中,充电装置200对1P和2P类型电池组充电。然而,充电装置200可以被应用于多P型电池组(多表示等于或大于3)的充电。
虽然已经参考其具体实施例详细描述了本发明,但是对本领域普通技术人员显而易见的是,在不背离本发明的精神的情况中,可以进行各种改变和修改。在上述实施例中,电池组2由锂离子二次电池单元构成。本发明也可用于对镍-镉电池组和镍-氢电池组充电。充电装置只用于恒定电流充电方法。除了电池识别电阻器7之外,用于识别电池组2的配置的任何机械或电识别机构都可以用作识别器7。例如,电池组2可以具有与电池组2中的电池单元2a的配置相对应的突起。充电装置200具有检测器,用于检测电池组2的突起。如果1P类型的电池组2被连接,形成在充电装置的电池组容纳部分中的弹性突起缩回,所以充电装置200检测到1P类型的电池组被连接。如果2P类型的电池组2被连接,弹性突起保持突出,所以充电装置200检测到2P类型的电池组2被连接。

Claims (9)

1.一种充电装置,包括:
充电单元,对电池组进行充电,所述电池组是第一类型或第二类型电池组,第一类型电池组包括单个电池单元或第一多个串联连接的电池单元,第二类型电池组包括单个电池组件或第二多个串联连接的电池组件,每个电池组件包括至少两个并联连接的电池单元;以及
控制单元,基于要被充电的电池组来控制充电单元,以控制流过电池组的充电电流和施加在电池组上的充电电压中的至少一个。
2.如权利要求1中所述的充电装置,其中电池单元包括锂离子(Li-ion)二次单元。
3.如权利要求1中所述的充电装置,其中电池组包括表示电池单元的配置的识别器,以及
控制单元基于要被充电的电池组的识别器,控制充电电流或充电电压中的至少一个。
4.如权利要求3中所述的充电装置,其中识别器包括电池识别电阻器,具有与电池单元的配置相对应的阻值,以及
控制单元基于电池识别电阻器的阻值,控制充电电流或充电电压中的至少一个。
5.如权利要求1中所述的充电装置,其中当对第一类型的电池组进行充电时,充电单元使第一电流量流入第一类型的电池组的每个电池单元,
当对第二类型的电池组进行充电时,充电单元使第二电流量流入第二类型的电池组的每个电池单元,控制单元将第二电流量设置为小于第一电流量。
6.如权利要求5中所述的充电装置,其中当对第一类型的电池组进行充电时,充电单元在第一类型的电池组的每个电池单元上施加第一电压,当对第二类型的电池组进行充电时,充电单元在第二类型的电池组的每个电池单元上施加第二电压,控制单元将第二电压设置为大于第一电压。
7.如权利要求1中所述的充电装置,其中当对第一类型的电池组进行充电时,充电单元在第一类型的电池组的每个电池单元上施加第一电压,当对第二类型的电池组进行充电时,充电单元在第二类型的电池组的每个电池单元上施加第二电压,控制单元将第一电压设置为小于第二电压。
8.如权利要求1中所述的充电装置,其中当对第一类型的电池组进行充电时,充电单元使第一电流量流入第一类型的电池组的每个电池单元,当对第二类型的电池组进行充电时,充电单元使第二电流量流入第二类型的电池组的每个电池单元,控制单元将第一电流量设置为等于第二电流量。
9.如权利要求3中所述的充电装置,进一步包括:
识别器确定单元,根据识别器来识别电池组的电池单元的配置。
CNA2008101893323A 2007-10-25 2008-10-23 充电装置 Pending CN101552483A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007277042A JP5146726B2 (ja) 2007-10-25 2007-10-25 充電装置
JP2007277042 2007-10-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101552483A true CN101552483A (zh) 2009-10-07

Family

ID=40328679

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2008101893323A Pending CN101552483A (zh) 2007-10-25 2008-10-23 充电装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8497662B2 (zh)
EP (1) EP2053718A3 (zh)
JP (1) JP5146726B2 (zh)
CN (1) CN101552483A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101860054A (zh) * 2010-04-29 2010-10-13 海洋王照明科技股份有限公司 一种锂离子电池充电管理电路
CN101976863A (zh) * 2010-09-29 2011-02-16 惠州Tcl移动通信有限公司 一种能识别充电电池类型的移动终端
CN102934314A (zh) * 2011-04-25 2013-02-13 丰田自动车株式会社 电池包
CN104122822A (zh) * 2014-07-25 2014-10-29 成都蓝宇科维科技有限公司 一种基于gprs的环境数据交换器
CN104584375A (zh) * 2012-09-28 2015-04-29 日立工机株式会社 充电装置
CN106329602A (zh) * 2015-07-07 2017-01-11 海洋王(东莞)照明科技有限公司 充电装置
CN106891755A (zh) * 2015-12-30 2017-06-27 昶洧新能源汽车发展有限公司 用于电动车辆蓄电池组的智能充电系统
CN109088449A (zh) * 2018-06-28 2018-12-25 杭州茂力半导体技术有限公司 电池充电电路及其控制电路和控制方法

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4911430B2 (ja) * 2007-01-29 2012-04-04 日立工機株式会社 充電装置
JP5549184B2 (ja) * 2009-10-29 2014-07-16 日立工機株式会社 充電装置
KR20110075137A (ko) * 2009-12-28 2011-07-06 삼성에스디아이 주식회사 배터리팩의 충전장치 및 그의 충전방법
US8841879B2 (en) * 2010-03-08 2014-09-23 Masco Canada Limited Control circuit operable to charge a battery at multiple charge rates
JP5619540B2 (ja) 2010-09-07 2014-11-05 ラピスセミコンダクタ株式会社 充電装置
US20120248868A1 (en) * 2011-04-04 2012-10-04 Fahim Usshihab Mobin Swappable battery car and battery car station
WO2014087675A2 (en) * 2012-12-07 2014-06-12 Hitachi Koki Co., Ltd. Charging device
WO2015007523A1 (en) * 2013-07-18 2015-01-22 Koninklijke Philips N.V. Dc power distribution system
JP5937050B2 (ja) * 2013-10-25 2016-06-22 横河電機株式会社 充電回路
CN103594750B (zh) * 2013-11-22 2016-03-02 上海航天电源技术有限责任公司 一种耐浮充锂离子电池模块及其浮充方法
CN104638717B (zh) * 2014-12-31 2018-02-02 咸阳职业技术学院 一种移动电源双温双控集成电路
JP6416665B2 (ja) * 2015-03-11 2018-10-31 株式会社マキタ バッテリ接続システム及びバッテリパック
CN107112767B (zh) * 2015-06-30 2019-06-07 深圳市大疆创新科技有限公司 充电控制电路、充电装置、充电系统及充电控制方法
US10833518B2 (en) * 2015-09-22 2020-11-10 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Charge control method and device, and electronic device
CN106786962B (zh) * 2017-01-13 2019-12-10 Oppo广东移动通信有限公司 充电控制方法、装置及终端
TWI637578B (zh) * 2017-07-14 2018-10-01 Wistron Corporation 充電方法及電子裝置
US10985587B2 (en) * 2018-08-07 2021-04-20 Intel Corporation Battery charge termination voltage adjustment
US10992146B2 (en) * 2018-12-21 2021-04-27 Motorola Solutions, Inc. Methods and apparatus for controlling charge current in a battery pack containing cells of disparate types
US11863009B2 (en) 2019-06-18 2024-01-02 Intel Corporation Battery charge termination voltage adjustment

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4849682A (en) * 1987-10-30 1989-07-18 Anton/Bauer, Inc. Battery charging system
JP2906422B2 (ja) 1989-01-20 1999-06-21 ソニー株式会社 充電装置
US5164652A (en) * 1989-04-21 1992-11-17 Motorola, Inc. Method and apparatus for determining battery type and modifying operating characteristics
JP2506350Y2 (ja) * 1989-09-27 1996-08-07 株式会社マキタ 充電器
US5187422A (en) * 1991-07-31 1993-02-16 Stryker Corporation Charger for batteries of different type
JPH05251112A (ja) * 1992-03-06 1993-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池パック及び充電装置
JP3223659B2 (ja) * 1993-09-13 2001-10-29 オムロン株式会社 無停電電源装置
JPH08233919A (ja) * 1995-02-27 1996-09-13 Toshiba Battery Co Ltd 電池種類判別装置
JP3457765B2 (ja) * 1995-04-28 2003-10-20 東芝電池株式会社 電池種類判別装置
KR970024434A (ko) * 1995-10-12 1997-05-30 김광호 겸용 배터리 충전기와 그 제어 방법
US5734253A (en) * 1996-07-26 1998-03-31 Telxon Corporation Multiple station charging apparatus with stored charging algorithms
JPH10215523A (ja) * 1997-01-29 1998-08-11 Nec Yonezawa Ltd 多種のバッテリパックに充電可能な充電器とその充電方 式
US5939856A (en) * 1997-05-30 1999-08-17 Motorola, Inc. Battery and charging system using switchable coding devices
JPH11191932A (ja) * 1997-12-25 1999-07-13 Hitachi Koki Co Ltd 電池パックの急速充電器
JP2000350376A (ja) * 1999-06-01 2000-12-15 Sony Corp 携帯型電子機器
JP2001283934A (ja) * 2000-03-29 2001-10-12 Canon Inc 電池パック識別装置及び電池パック
US6459237B1 (en) 2000-06-13 2002-10-01 Hewlett-Packard Company Battery charger apparatus and method
TWI230494B (en) * 2002-11-18 2005-04-01 Hitachi Koki Kk Battery charger capable of indicating time remaining to achieve full charge
US7157882B2 (en) * 2002-11-22 2007-01-02 Milwaukee Electric Tool Corporation Method and system for battery protection employing a selectively-actuated switch
US7411371B2 (en) * 2003-02-28 2008-08-12 Arizona Public Service Company Battery charger and method of charging a battery
JP3901140B2 (ja) * 2003-08-26 2007-04-04 松下電工株式会社 充電器
EP1673828B1 (en) * 2003-10-14 2013-05-08 Black & Decker Inc. Protection methods, protection circuits and protective devices for secondary batteries, a power tool, charger and battery pack adapted to provide protection against fault conditions in the battery pack
JP2006304548A (ja) * 2005-04-22 2006-11-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 充電制御装置
US7656131B2 (en) * 2005-10-31 2010-02-02 Black & Decker Inc. Methods of charging battery packs for cordless power tool systems
US8098048B2 (en) * 2007-06-15 2012-01-17 The Gillette Company Battery charger with integrated cell balancing

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101860054A (zh) * 2010-04-29 2010-10-13 海洋王照明科技股份有限公司 一种锂离子电池充电管理电路
CN101860054B (zh) * 2010-04-29 2013-03-20 海洋王照明科技股份有限公司 一种锂离子电池充电管理电路
CN101976863A (zh) * 2010-09-29 2011-02-16 惠州Tcl移动通信有限公司 一种能识别充电电池类型的移动终端
CN102934314A (zh) * 2011-04-25 2013-02-13 丰田自动车株式会社 电池包
CN102934314B (zh) * 2011-04-25 2015-12-02 丰田自动车株式会社 电池包
CN104584375A (zh) * 2012-09-28 2015-04-29 日立工机株式会社 充电装置
CN104122822A (zh) * 2014-07-25 2014-10-29 成都蓝宇科维科技有限公司 一种基于gprs的环境数据交换器
CN106329602A (zh) * 2015-07-07 2017-01-11 海洋王(东莞)照明科技有限公司 充电装置
CN106891755A (zh) * 2015-12-30 2017-06-27 昶洧新能源汽车发展有限公司 用于电动车辆蓄电池组的智能充电系统
CN109088449A (zh) * 2018-06-28 2018-12-25 杭州茂力半导体技术有限公司 电池充电电路及其控制电路和控制方法
CN109088449B (zh) * 2018-06-28 2020-10-13 杭州茂力半导体技术有限公司 电池充电电路及其控制电路和控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2053718A3 (en) 2012-08-08
US8497662B2 (en) 2013-07-30
JP5146726B2 (ja) 2013-02-20
EP2053718A2 (en) 2009-04-29
JP2009106117A (ja) 2009-05-14
US20090108804A1 (en) 2009-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101552483A (zh) 充电装置
CN101499674B (zh) 用于为电池组充电的充电系统
US8436583B2 (en) Multiple cell battery charger configured with a parallel topology
US8193778B2 (en) Method of charging a battery array
CN101355264B (zh) 电池充电器
CN101277023B (zh) 充电装置
EP2244350B1 (en) Battery pack
CN101421902A (zh) 充电方法以及电池组件及其充电器
US7394225B2 (en) Pseudo constant current multiple cell battery charger configured with a parallel topology
CN100440685C (zh) 二次电池充电装置
JP2010068571A (ja) 充電装置
WO2014087675A2 (en) Charging device
WO2014051084A1 (ja) 充電装置
US20080231229A1 (en) Charging Device
JP4251158B2 (ja) 充電器およびそれを用いる電動工具セット
JP3365431B2 (ja) リチウムまたはリチウムイオン2次電池の充電方法および装置並びにリチウムまたはリチウムイオン2次電池装置
JP2008187790A (ja) 充電装置
KR101909104B1 (ko) 배터리팩 밸런싱이 가능한 에너지 저장 장치
US10553915B1 (en) Systems and methods for configuring parameters for charging a battery pack
CN212784852U (zh) 一种用于基站备用电源的电池管理系统
JP2015029390A (ja) 充電装置
JPH0749731A (ja) ポータブルコンピュータ
JPH07308028A (ja) 直列電池の充電装置
GB2559708A (en) Systems and methods for charging a battery pack
JPH09172740A (ja) 充電装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20091007