CN103812147B - 电池充电控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种电池充电控制系统包括一适配器、一BBU及一连接该适配器及该BBU之间的第一开关电路。该第一开关电路用于控制该适配器与该BBU之间的连接导通与截止。当该BBU的电池的剩余电量与额定容量的第一比值小于一用户设定的标准比值,该CPLD输出一高电平的控制信号至该第一开关电路,以使得该适配器通过该第一开关电路为该电池充电;当该第一比值不小于该标准比值且该电池不处于充电状态时,该CPLD输出低电平的控制信号至该第一开关电路,以断开该适配器与该BBU之间的连接。本发明电池充电控制系统通过减少电池的充电次数来达到增加使用寿命的目的。

Description

电池充电控制系统
技术领域
本发明涉及一种电池充电控制系统。
背景技术
目前大多数的便携式设备都是使用锂电池作为备用电池,锂电池的使用寿命与电池的充电次数有较大的关系。然而,大多的便携式设备并未对锂电池的充电进行控制,如当电源适配器接入外部交流电后,锂电池则会自动进行充电,而此时的锂电池的电量很可能还足以维持便携式设备运作相当长的时间,如此则可能因锂电池的充电次数增加而导致电池的使用寿命减少。
发明内容
鉴于以上内容,有必要提供有必要提供一种可根据电池的电量自动控制电池是否被充电的电池充电控制系统。
一种电池充电控制系统,包括:
一适配器,用于为电池提供充电电压;
一电池备用单元,该电池备用单元的电压输出端输出电压,该电池备用单元的电源输入端接收该适配器提供的充电电压,该电池备用单元包括一电池及一控制器,该控制器用于控制该电池是否进行充电操作;
一第一开关电路,用于控制该适配器与该电池备用单元的电源输入端之间的连接导通与截止;以及
一CPLD,用于通过该控制器获取该电池的剩余电量与电池的额定容量的第一比值,还用于判断该电池是否处于充电状态;
当该第一比值小于一用户设定的标准比值,该CPLD输出一高电平的控制信号至该第一开关电路,当该第一比值不小于该标准比值且该电池不处于充电状态时,该CPLD输出低电平的控制信号至该第一开关电路;当该第一比值不小于该标准比值且该电池处于充电状态时,该CPLD输出高电平的控制信号至该第一开关电路;当接收到高电平的控制信号时,该第一开关电路控制该适配器与该电池备用单元的电源输入端之间的连接导通;当接收到低电平的控制信号时,该第一开关电路控制该适配器与该电池备用单元的电源输入端之间的连接截止。
上述电池充电控制系统根据用户自定义的比值标准来控制电池的充电次数,如此亦大大提高了电池的使用寿命。
附图说明
图1是本发明电池充电控制系统的较佳实施方式的方框图。
图2是图1中第二开关电路及第一开关电路的电路图。
主要元件符号说明
BBU10
CPLD20
第二开关电路30
第一开关电路40
适配器50
场效应器Q1-Q4
三极管Q5
二极管D1
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参考图1,本发明电池充电控制系统的较佳实施方式包括一BBU(BatteryBackupunit,电池备用单元)10、一CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice,复杂可编程逻辑控制设备)20、一第一开关电路30、一第二开关电路40及一适配器50。
该BBU10包括一电池100及一控制器102。该控制器102用于获知该电池100的剩余电量与该电池100的额定容量及该电池100是否处于充电状态,并控制是否对该电池100进行充电,还控制是否对该电池100进行放电,即电池100是否输出电压以为电子设备供电。本实施方式中,该控制器102可为一微处理器。
该CPLD20通过该控制器102获取该BBU10中电池100的剩余电量与额定容量及该电池100是否处于充电状态,并根据用户设定的标准比值及该电池100是否处于充电状态来判断是否输出对应的控制信号至该第一开关电路30。例如,在用户设定的标准比值为30%,即表示该电池100的剩余电量与额定容量的比值为0.3的情况下,当电池100的剩余电量与额定容量的比值小于0.3时,该CPLD20则输出高电平的控制信号至该第一开关电路30,以控制该第一开关电路30导通,进而使得外部电源通过该适配器50为该电池100进行充电;当该电池100的剩余电量与额定容量的比值不小于0.3且该电池100处于充电状态时,该CPLD20则继续传输高电平的控制信号至该第一开关电路30,以控制该第一开关电路30持续导通,进而使得外部电源持续通过该适配器50为该电池100进行充电,即该CPLD20控制该适配器50继续对该电池100充电;当该电池100的剩余电量与额定容量的比值不小于0.3且该电池100不处于充电状态时,该CPLD20则传输低电平的控制信号至该第一开关电路30,以断开该第一开关电路30,以避免此时电池100仍被充电。本实施方式中,该CPLD20通过一I2C(Inter-IntegratedCircuit,内部整合电路)总线来获取该电池100的剩余电量及额定容量以及是否处于充电状态。
当用户设定标准比值极小时,如用户设定的标准比值不合理,该BBU10则会一直输出电压。此时,为了避免因电池100的电量过低而导致电池100的损坏,该第二开关电路40根据该BBU10输出的电压来判断是否应导通该适配器50与该BBU10之间的连接,以自动对该电池100进行充电。
请参考图2,该第一开关电路30包括两场效应管Q1、Q3及两电阻R1、R2。该场效应管Q3的栅极G通过该电阻R1接收该CPLD20输出的控制信号CS,该场效应管Q3的源极S接地。该场效应管Q3的漏极D通过电阻R2与该BBU10的电压输出端BBU_OUT相连,该场效应管Q3的漏极D还与该场效应管Q1的栅极G相连。该场效应管Q1的源极S与该BBU10的电源接入端12V_IN相连,该场效应管Q1的漏极D与该适配器50的电源输出端Adapter相连。本实施方式中,该场效应管Q1为一P沟道的功率场效应管,该场效应管Q3为一N沟道的场效应管。
该第二开关电路40包括三极管Q4、两个场效应管Q2、Q5及四个电阻R3-R6。该三极管Q4的基极B通过该电阻R3与该BBU10的电压输出端BBU_OUT相连,还通过该电阻R4与该三极管Q4的发射极E相连。该三极管Q4的发射极E接地,该三极管Q4的集电极C通过该电阻R5与该BBU10的电压输出端BBU_OUT相连,该三极管Q4的集电极C还与该场效应管Q5的栅极G相连。该场效应管Q5的源极S接地,漏极D通过该电阻R6与该BBU10的电压输出端BBU_OUT相连,还与该场效应管Q2的栅极G相连。该场效应管Q2的源极S与该BBU10的电源输入端12V_IN相连,该场效应管Q2的漏极D与该适配器50的电源输出端Adapter相连。本实施方式中,该三极管Q4为一NPN型三极管,该场效应管Q5为一N沟道的场效应管,该场效应管Q2为一P沟道的功率场效应管。该场效应管Q1、Q2的源极与漏极之间还可连接一二极管D1,该场效应管Q1、Q2的漏极D连接该二极管D1的阳极A,该场效应管Q1、Q2的源极S连接该二极管D1的阴极C。
该CPLD20判断获取得到该电池100的剩余电量与额定容量的比值是否小于该标准比值。当该电池100的剩余电量与额定容量的比值小于该标准比值时,该CPLD20则输出高电平的控制信号CS至该第一开关电路30。该场效应管Q3的栅极G变为高电平,该场效应管Q3的源极S与漏极D导通,使得该场效应管Q1的栅极G变为低电平。此时,该场效应管Q1的源极S与漏极D导通,从而使得该适配器30的电源输出端Adapter通过该场效应管Q1输出电压至该BBU10的电源输入端12V_IN,该控制器102则对该电池100进行充电。此时,该BBU10的电压输出端BBU_OUT输出的电压经过该电阻R3、R4分压后该电阻R4两端的电阻足以使得该三极管Q4的发射极E与集电极C导通,从而使得该场效应管Q5的栅极变为低电平。此时,该场效应管Q5的源极S与漏极D之间的连接截止,该场效应管Q2的栅极G变为高电平,该场效应管Q2的源极S与漏极D的连接断开,该适配器50无法通过该第二开关电路40为该BBU10的电池100充电,使得该适配器50可通过该第一开关电路30为该BBU10的电池100充电。
当用户设有标准比值极小时,如用户设定的标准比值为5%,而该电池100的剩余电量与额定容量的安全比值为10%。当该电池100的剩余电量与额定容量的比值小于安全比值,且大于用户设定的标准比值时,此时,该CPLD20会输出低电平的控制信号CS至该第一开关电路30。当该场效应管Q3的栅极G接收到低电平的控制信号时,该场效应管Q3的源极S与漏极D截止,该场效应管Q1的栅极G则输出高电平,该场效应管Q1的源极S与漏极D之间的连接断开,进而使得该第一开关电路30处于断开状态,该适配器50无法通过该第一开关电路30为该BBU10提供充电电压。但,为了避免因电池100的电量过低使得电池100被损坏,当该BBU10的电压输出端BBU_OUT输出的电压减小到经过该电阻R3、R4分压后电阻R4两端的电压小于该三极管Q4的导通电压时,该三极管Q4的发射极E与集电极C之间的连接断开,该场效应管Q5的栅极G变为高电平,该场效应管Q5的源极S与漏极D之间的连接导通,从而使得该场效应管Q2的栅极G变为低电平,该场效应管Q2的源极S与漏极D导通,从而使得该适配器50的电源输出端Adapter通过该场效应管Q2输出电量至该BBU10的电源输入端12V_IN,该控制器102则对该电池100进行充电。如此当用户设有标准比值极小时且该电池100的剩余电量与额定容量的比值小于该电池100的安全比值时,该第二开关电路40导通。此时,当该电池100进行充电时,该CPLD10还用于比较该电池100的剩余电量与额定容量的比值是否大于用户设定的标准比值,即当该电池100的剩余电量与额定容量的比值大于用户设定的标准比值时,该CPLD10则输出高电平的控制信号至该第一开关电路30,以控制该第一开关电路30亦导通,该适配器50亦可通过该第一开关电路30为该BBU10的电池100充电。
由上述的描述可知,该三极管Q4、场效应管Q3与Q5起到了电子开关的作用,在其他实施方式中,该三极管Q4、场效应管Q3与Q5可以使用其他类型的电子开关代替。如该三极管Q4可用一N沟道的场效应管代替,该三极管Q4的基极、发射极及集电极分别相当于N沟道场效应管的栅极、源极及漏极,该场效应管Q3、Q5亦可用NPN型三极管代替,该场效应管Q3、Q5的栅极、源极及漏极分别相当于NPN型三极管的基极、发射极及集电极。
上述电池充电控制系统根据用户自定义的比值标准来控制电池100的充电次数,有利于提高电池100的使用寿命。另外,该电池充电控制系统通过该第二开关电路40在电池100的输出电压降低时可自动控制该适配器50对该电池100进行充电操作,如此亦大大提高了电池100的使用寿命,亦避免了可能因用户设定的标准比值不合理而导致该电池100损坏的不足。

Claims (3)

1.一种电池充电控制系统,包括:
一适配器,用于为电池提供充电电压;
一电池备用单元,该电池备用单元的电压输出端输出电压,该电池备用单元的电源输入端接收该适配器提供的充电电压,该电池备用单元包括一电池及一控制器,该控制器用于控制该电池是否进行充电操作;
一第一开关电路,用于控制该适配器与该电池备用单元的电源输入端之间的连接导通与截止;以及
一CPLD,用于通过该控制器获取该电池的剩余电量与电池的额定容量的第一比值,还用于判断该电池是否处于充电状态;
当该第一比值小于一用户设定的标准比值,该CPLD输出一高电平的控制信号至该第一开关电路,当该第一比值不小于该标准比值且该电池不处于充电状态时,该CPLD输出低电平的控制信号至该第一开关电路;当该第一比值不小于该标准比值且该电池处于充电状态时,该CPLD输出高电平的控制信号至该第一开关电路;当接收到高电平的控制信号时,该第一开关电路控制该适配器与该电池备用单元的电源输入端之间的连接导通;当接收到低电平的控制信号时,该第一开关电路控制该适配器与该电池备用单元的电源输入端之间的连接截止,该电池充电控制系统还包括一连接在适配器与电池备用单元的电源输入端之间的第二开关电路,当用户设定的标准比值小于一第二比值时,若该第一比值小于该第二比值时,该第二开关电路导通,该适配器通过该第二开关电路对该电池进行充电。
2.如权利要求1所述的电池充电控制系统,其特征在于:当该第一比值小于该第二比值时,该CPLD输出高电平的控制信号至该第一开关电路。
3.如权利要求1所述的电池充电控制系统,其特征在于:该第二开关电路包括第一至第四电阻及第一至第二电子开关及一第一功率场效应管,该第一电子开关的第一端通过该第一电阻与该电池备用单元的电压输出端相连,还通过该第二电阻接地,该第一电子开关的第二端接地,该第一电子开关的第三端通过该第二电阻与电池备用单元的电压输出端相连,还与该第二电子开关的第一端相连,该第二电子开关的第二端接地,该第二电子开关的第三端通过该第四电阻与该电池备用单元的电压输出端相连,还与该第一功率场效应管的第一端相连,该第一功率场效应管的第二端与该电池备用单元的电源输入端相连,该第一功率场效应管的第三端与该适配器的电源输出端相连,当该第一电子开关的第一端为高电平时,该第一电子开关的第二端与第三端导通;当该第一电子开关的第一端为低电平时,该第一电子开关的第二端与第三端截止;当该第二电子开关的第一端为高电平时,该第二电子开关的第二端与第三端导通;当该第二电子开关的第一端为低电平时,该第二电子开关的第二端与第三端截止;当该第一功率场效应管的第一端为高电平时,该第一功率场效应管的第二端与第三端导通;当该第一功率场效应管的第一端为低电平时,该第一功率场效应管的第二端与第三端导通。
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