CN108562826A - 电池充电器检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明电池充电器检测电路包括充电连接端子，用于连接充电器；电池组，用于连接充电连接端子，并构成充放电回路；主电路，包括设在充放电回路上的充电开关元件、放电开关元件；逻辑控制电路，连接且控制充电开关元件、放电开关元件导通与否；侦测电路，与充放电回路连接，用以侦测充电连接端子是否连接至充电器，产生侦测信号送到逻辑控制电路，供逻辑控制电路决定导通充电开关元件。当充电器连接后，充电器电压和电池组电压形成压差，在充电开关元件导通前，侦测电路形成侦测电压并向逻辑控制电路发出侦测信号，检测到充电器插入，逻辑控制电路控制充电开关元件导通，电池组充电；故而本发明能及时、有效地检测到充电器插入或拔出。

Description

电池充电器检测电路

技术领域

本发明涉及一种电池组领域，具体涉及一种电池充电器检测电路。

背景技术

现有的充电检测电路只能启动激活充电，但在充电过程如果拔掉充电器，系统无法检测到充电器已经移除，若在此时(即充电器未连接充电的情况下)执行电路平衡会造成电池本身的有效功率损失，降低电池本身的输出能力。

故有必要提供一种可有效检测充电器插入或拔出的方案。

发明内容

为了解决无法及时检测到充电器移除的问题，本发明提供了一种电池充电器检测电路。

本发明电池充电器检测电路包括：

一充电连接端子，用于连接充电器；

一电池组，用于连接所述充电连接端子，并构成一充放电回路；

一主电路，包括一充电开关元件、放电开关元件，所述充电开关元件和所述放电开关元件设在所述充放电回路上；

一逻辑控制电路，连接且控制所述充电开关元件、所述放电开关元件导通与否；

一侦测电路，与所述充放电回路连接，用以侦测所述充电连接端子是否连接至所述充电器，并产生一侦测信号送到所述逻辑控制电路，供所述逻辑控制电路决定导通所述充电开关元件。

本发明当充电器连接后，充电器电压和电池组电压形成压差，在充电开关元件导通前，侦测电路形成侦测电压并向逻辑控制电路发出侦测信号，检测到充电器插入，逻辑控制电路控制充电开关元件导通，电池组充电；若充电器拔出，则上述导通条件不成立；故而本发明能及时、有效地检测到充电器插入或拔出。

本发明电池充电器检测电路的进一步改进在于，还包括一电池平衡电路，所述电池平衡电路用于在所述电池组充电时执行电路平衡，所述逻辑控制电路连接且控制所述电池平衡电路工作与否。本发明中的逻辑控制电路控制电池平衡电路仅在电池组充电时工作，即电池组充电时，电池平衡电路才可进行平衡工作，确保不会造成电池组本身的有效功率损失，或降低电池本身的输出能力。

本发明电池充电器检测电路的进一步改进在于，所述电池组的正极连接于所述充电连接端子的第一端和外部负载的第一端，所述电池组的负极通过所述放电开关元件和所述充电开关元件连接于所述充电连接端子的第二端和所述外部负载的第二端，所述放电开关元件可在所述电池组充电时保持导通，所述充电开关元件可在所述电池组放电时保持导通。

本发明电池充电器检测电路的更进一步改进在于，所述充电开关元件和所述放电开关元件可选自场效应管、三极管、绝缘栅双极型晶体管或继电器。

本发明电池充电器检测电路的更进一步改进在于，所述充电开关元件和所述放电开关元件均为N沟道场效应管，所述电池组的负极连接于所述放电开关元件的源极，所述放电开关元件的漏极连接于所述充电开关元件的漏极，所述充电开关元件的源极连接于所述充电连接端子的第二端和所述外部负载的第二端，所述充电开关元件的栅极和所述放电开关元件的栅极分别连接于所述逻辑控制电路。

本发明电池充电器检测电路的更进一步改进在于，所述主电路还包括电阻R27、电阻R26、电阻R25和电阻R28；所述放电开关元件的源极通过所述电阻R27连接于所述放电开关元件的栅极，所述放电开关元件的栅极还通过电阻R26连接于所述逻辑控制电路；所述充电开关元件的源极通过所述电阻R28连接于所述充电开关元件的栅极，所述充电开关元件的栅极还通过所述电阻R25连接于所述逻辑控制电路。

本发明电池充电器检测电路的更进一步改进在于，所述充电开关元件可周期性扫描并开关。

本发明电池充电器检测电路的更进一步改进在于，所述侦测电路包括一侦测电阻、一电压源、一第一开关元件和一第二开关元件，所述充电连接端子的第一端连接于所述第二开关元件的控制端，所述第二开关元件连接所述充电连接端子的第二端和所述第一开关元件的控制端，所述第一开关元件的控制端还连接于所述电压源，所述侦测电阻通过所述第一开关元件连接于所述电压源，所述侦测电阻接地。

本发明电池充电器检测电路的更进一步改进在于，所述第一开关元件为P沟道场效应管，所述第二开关元件为N沟道场效应管，所述第二开关元件的栅极通过所述电池组连接于所述充电连接端子的第一端，所述第二开关元件的源极连接于所述充电连接端子的第二端，所述第二开关元件的漏极连接于所述第一开关元件的栅极，所述第一开关元件的漏极通过所述侦测电阻接地，所述第一开关元件的源极连接于所述电压源。

本发明电池充电器检测电路的更进一步改进在于，所述侦测电路还包括电阻R39、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R38、电容C17、电容C16、二极管D10、二极管D11和一电压端子；所述第二开关元件的源极通过所述电阻R38连接于所述第二开关元件的栅极，所述第二开关元件的源极还连接于所述二极管D11的阳极，所述二极管D11的阴极连接于所述充电连接端子的第二端，所述第二开关元件的漏极通过所述电阻R35连接于所述第一开关元件的栅极；所述第一开关元件的源极通过所述电阻R33连接于所述电压源，所述电压源通过所述电阻R34连接于所述第一开关元件的栅极，所述电容C16并联于所述电阻R34，所述第一开关元件的漏极连接于所述二极管D10的阴极，所述二极管D10的阳极连接于所述电压端子，所述第一开关元件的漏极还通过电阻R39连接于所述逻辑控制电路，所述电容C17并联于所述侦测电阻。

附图说明

图1为本发明充电器检测电路的第一实施例的电路示意图。

图2为本发明充电器检测电路的第二实施例的电路示意图。

具体实施方式

为了解决无法及时检测到充电器移除的问题，本发明提供了一种电池充电器检测电路。

下面结合附图和具体实施例对本发明电池充电器检测电路的较佳实施例作进一步说明。本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。

结合图1所示，一种电池充电器检测电路包括一充电连接端子10、一电池组41、一主电路40、一逻辑控制电路30和一侦测电路20。充电连接端子10，用于连接充电器；电池组41，用于连接充电连接端子10，并构成一充放电回路；主电路40，包括一充电开关元件Q6、放电开关元件Q5，充电开关元件Q6和放电开关元件Q5设在充放电回路上；逻辑控制电路30，连接且控制充电开关元件Q6、放电开关元件Q5导通与否；侦测电路20，与充放电回路连接，用以侦测充电连接端子10是否连接至充电器，并产生一侦测信号送到逻辑控制电路30，供逻辑控制电路30决定导通充电开关元件Q6。

本发明当充电器连接后，充电器电压和电池组电压形成压差，在充电开关元件Q6导通前，侦测电路20形成侦测电压并向逻辑控制电路30发出侦测信号，检测到充电器插入，逻辑控制电路30控制充电开关元件Q6导通，电池组41充电；若充电器拔出，则上述导通条件不成立；故而本发明能及时、有效地检测到充电器插入或拔出。

进一步地，本发明电池充电器检测电路还包括一电池平衡电路50，电池平衡电路50用于在电池组41充电时执行电路平衡，逻辑控制电路30连接且控制电池平衡电路50工作与否。逻辑控制电路30控制电池平衡电路50导通并连接电池组41。

进一步地，电池组41的正极连接于充电连接端子10的第一端和外部负载60的第一端，电池组41的负极通过放电开关元件Q5和充电开关元件Q6连接于充电连接端子10的第二端和外部负载60的第二端，放电开关元件Q5可在电池组41充电时保持导通，充电开关元件Q6可在电池组41放电时保持导通。

更进一步地，充电开关元件Q6和放电开关元件Q5均为N沟道场效应管，电池组41的负极连接于放电开关元件Q5的源极，放电开关元件Q5的漏极连接于充电开关元件Q6的漏极，充电开关元件Q6的源极连接于充电连接端子10的第二端和外部负载60的第二端，充电开关元件Q6的栅极和放电开关元件Q5的栅极分别连接于逻辑控制电路30。

更进一步地，本发明电池充电器检测电路还包括用于侦测电池组41的状态的电池电压侦测电路70，电池电压侦测电路70连接电池组41和逻辑控制电路30。

更进一步地，主电路40还包括电阻R27、电阻R26、电阻R25和电阻R28；放电开关元件Q5的源极通过电阻R27连接于放电开关元件Q5的栅极，放电开关元件Q5的栅极还通过电阻R26连接于逻辑控制电路30；充电开关元件Q6的源极通过电阻R28连接于充电开关元件Q6的栅极，充电开关元件Q6的栅极还通过电阻R25连接于逻辑控制电路30。

更进一步地，充电开关元件Q6可周期性扫描并开关。

更进一步地，侦测电路20包括一侦测电阻R36、一电压源、一第一开关元件Q10和一第二开关元件Q9，充电连接端子10的第一端连接于第二开关元件Q9的控制端，第二开关元件Q9连接充电连接端子10的第二端和第一开关元件Q10的控制端，第一开关元件Q10的控制端还连接于电压源，侦测电阻R36通过第一开关元件Q10连接于电压源，侦测电阻R36接地。

更进一步地，第一开关元件Q10为P沟道场效应管，第二开关元件Q9为N沟道场效应管，第二开关元件Q9的栅极通过电池组41连接于充电连接端子10的第一端，第二开关元件Q9的源极连接于充电连接端子10的第二端，第二开关元件Q9的漏极连接于第一开关元件Q10的栅极，第一开关元件Q10的漏极通过侦测电阻R36接地，第一开关元件Q10的源极连接于电压源。

更进一步地，侦测电路20还包括电阻R39、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R38、电容C17、电容C16、二极管D10、二极管D11和一电压端子；第二开关元件Q9的源极通过电阻R38连接于第二开关元件Q9的栅极，第二开关元件Q9的源极还连接于二极管D11的阳极，二极管D11的阴极连接于充电连接端子10的第二端，第二开关元件Q9的漏极通过电阻R35连接于第一开关元件Q10的栅极；第一开关元件Q10的源极通过电阻R33连接于电压源，电压源通过电阻R34连接于第一开关元件Q10的栅极，电容C16并联于电阻R34，第一开关元件Q10的漏极连接于二极管D10的阴极，二极管D10的阳极连接于电压端子，第一开关元件Q10的漏极还通过电阻R39连接于逻辑控制电路30，电容C17并联于侦测电阻R36。

下面结合附图和实施例说明本发明电池充电器检测电路的较佳实施例的工作原理。

如图1所示，侦测电路20侦测充电连接端子10的状态(是否连接充电器)，之后产生并向逻辑控制电路30发送侦测信号；电池电压侦测电路20侦测电池组41的状态(是否电池电压过低)，之后产生并向逻辑控制电路30发送电池电压信号；逻辑控制电路30接收侦测信号、电池电压信号，并进行判断后输出控制信号；主电路40、电池平衡电路50接收控制信号并工作；控制信号包括第一信号、第二信号和第三信号，逻辑控制电路30通过引脚A将第一信号传递至放电开关元件Q5的栅极，逻辑控制电路30通过引脚B将第二信号传递至充电开关元件Q6的栅极，逻辑控制电路30将第三信号传递至电池平衡电路50；电池电压侦测电路20通过引脚E将电池电压信号传递至逻辑控制电路30。

具体地，在第一实施例中，充电开关元件Q6会根据设定周期进行周期性扫描并开关。当充电器插入，充电开关元件Q6开启前，第二开关元件Q9接收到充电信号，即第二开关元件Q9的栅极电压因充电电压和电池组41的压差建立了栅极开启电压，此时第二开关元件Q9导通；第二开关元件Q9导通后，第一开关元件Q10的栅极受电池组41电压驱动并导通；电阻R33和侦测电阻R36分压电池组41电压，侦测电阻R36上的电压，即侦测信号由逻辑0(0V或低电压)变为逻辑1(高电压)；逻辑控制电路30根据逻辑1判断充电器已经插在充电连接端子10上，之后逻辑控制电路30发出第一信号并控制充电开关元件Q6保持导通状态，继续维持充电，充电器向电池组41充电，同时逻辑控制电路30发出第三信号控制电池平衡电路50导通，电池平衡电路50连接于电池组41，针对不平衡的电芯高位的电池进行能量释放或将其高位能量转换至低位电芯，从而达到电芯组的平衡。

当充电器拔出后，以上的开启条件不建立，充电开关元件Q6进入截止状态；逻辑控制电路30关闭电池平衡电路50，电池组41不放电、不执行电路平衡从而保证能量不损失，从而保证电池组41更多的有效功率。若电池组41电压充至限制电压时，充电开关元件Q6进入截止状态。

本发明的实施例中，只有当充电器连接后，侦测信号才可为逻辑1，逻辑控制电路30才会控制充电开关元件Q6导通，充电器才可向电池组41充电，电池平衡电路50工作；若充电器未连接，则充电器不能向电池组41充电，且侦测信号为逻辑0，电池平衡电路50不工作；检测到充电器插入后才可充电，检测到充电器拔出后停止电池平衡电路50的工作，故而实现了能够有效检测充电器插入或拔出，且确保电池平衡电路50仅在充电时工作的技术效果。

当电池组41电压高于放电允许电压时，逻辑控制电路30发出第二信号控制放电开关元件Q5导通；若Q6处于脉冲关闭周期，此时电流可通过充电开关元件Q6中的寄生二极管传递，故放电回路导通，电池组41放电供外部负载60工作。

具体地，电池组41的电压由电池电压侦测电路20进行侦测并生成电池电压信号，逻辑控制电路30对电池电压信号进行判断并发出第二信号，当电池电压过低时，放电开关元件Q5截止，电池组41不放电。

电池电压侦测电路20还连接于逻辑控制电路30，逻辑控制电路30接收到电池电压信号后生成第二信号。

第一开关元件Q10上的电压可以依照需求降低或者调整到其它电压源，第二开关元件Q9也可使用三极管。具体地，如图2所示，在第二实施例中，第二开关元件Q91为NPN型三极管，第二开关元件Q91的基极连接于电池组41的负极，第二开关元件Q91的发射极连接于二极管D11，第二开关元件Q91的集电极连接于电阻R35；电阻R33、电阻R34和电容C16连接于电源VCC，第一开关元件Q10的栅极受电源VCC的电压驱动并导通，电阻R33和侦测电阻R36分压电源VCC的电压。

本发明中第一实施例和第二实施例中的充电开关元件Q6可周期性导通和截止(截止时间较短)，有利于在截止时建立第二开关元件Q9的栅极工作电压，促使侦测电路20工作；若充电开关元件Q6一直导通，则第二开关元件Q9的开启电压将无法建立；若充电开关元件Q6一直关闭，当电池组41接上外部负载60进行放电时，充电开关元件Q6通过内部的寄生二极管形成压降和大电流后会引起发热，而通过周期性导通和截止则可以避免此种情况。充电开关元件Q6的周期可以依据元件特性和电路参数进行调整、设置，通过对逻辑控制电路30编程以控制充电开关元件Q6的周期，充电器已连接时，逻辑控制电路30可控制充电开关元件Q6一直保持导通状态。

执行电路平衡为多颗电芯进行串联后平衡能量，如充电过高的使用被动放电方式先进行放电，使其达到与其它电芯电压一致，最终整体平衡保证电池的总容量。逻辑控制电路30为各器件及工作状态的控制核心部件。电池组41为多个电芯串联，如磷酸铁锂电池为每颗3.2V，则电池组41为48V时需要15颗磷酸铁锂电池串联。其中二极管D10、二极管D11、电阻R33、电阻R38、电阻R27、电阻R28、电阻R25、电阻R26、电阻R39、电容C16、电容C17起安全及保护功能，电阻R34和电阻R35起限流和分压作用。

在其他实施例中，第一开关元件Q10、第二开关元件Q9、充电开关元件Q6和放电开关元件Q5可选自三极管、绝缘栅双极型晶体管或继电器。

本发明可以有效检测充电器插入及拔出，确保电路可以充分侦测，保证在充电器插入的充电状态进行电池的平衡，确保不会造成电池本身的能量损失。

以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种电池充电器检测电路，其特征在于，包括：

一充电连接端子，用于连接充电器；

一电池组，用于连接所述充电连接端子，并构成一充放电回路；

一主电路，包括一充电开关元件、放电开关元件，所述充电开关元件和所述放电开关元件设在所述充放电回路上；

一逻辑控制电路，连接且控制所述充电开关元件、所述放电开关元件导通与否；

一侦测电路，与所述充放电回路连接，用以侦测所述充电连接端子是否连接至所述充电器，并产生一侦测信号送到所述逻辑控制电路，供所述逻辑控制电路决定导通所述充电开关元件。

2.如权利要求1所述的电池充电器检测电路，其特征在于：还包括一电池平衡电路，所述电池平衡电路用于在所述电池组充电时执行电路平衡，所述逻辑控制电路连接且控制所述电池平衡电路工作与否。

3.如权利要求1所述的电池充电器检测电路，其特征在于：所述电池组的正极连接于所述充电连接端子的第一端和外部负载的第一端，所述电池组的负极通过所述放电开关元件和所述充电开关元件连接于所述充电连接端子的第二端和所述外部负载的第二端，所述放电开关元件可在所述电池组充电时保持导通，所述充电开关元件可在所述电池组放电时保持导通。

4.如权利要求3所述的电池充电器检测电路，其特征在于：所述充电开关元件和所述放电开关元件可选自场效应管、三极管、绝缘栅双极型晶体管或继电器。

5.如权利要求4所述的电池充电器检测电路，其特征在于：所述充电开关元件和所述放电开关元件均为N沟道场效应管，所述电池组的负极连接于所述放电开关元件的源极，所述放电开关元件的漏极连接于所述充电开关元件的漏极，所述充电开关元件的源极连接于所述充电连接端子的第二端和所述外部负载的第二端，所述充电开关元件的栅极和所述放电开关元件的栅极分别连接于所述逻辑控制电路。

6.如权利要求5所述的电池充电器检测电路，其特征在于：所述主电路还包括电阻R27、电阻R26、电阻R25和电阻R28；

所述放电开关元件的源极通过所述电阻R27连接于所述放电开关元件的栅极，所述放电开关元件的栅极还通过电阻R26连接于所述逻辑控制电路；

所述充电开关元件的源极通过所述电阻R28连接于所述充电开关元件的栅极，所述充电开关元件的栅极还通过所述电阻R25连接于所述逻辑控制电路。

7.如权利要求6所述的电池充电器检测电路，其特征在于：所述充电开关元件可周期性扫描并开关。

8.如权利要求3所述的电池充电器检测电路，其特征在于：所述侦测电路包括一侦测电阻、一电压源、一第一开关元件和一第二开关元件，所述充电连接端子的第一端连接于所述第二开关元件的控制端，所述第二开关元件连接所述充电连接端子的第二端和所述第一开关元件的控制端，所述第一开关元件的控制端还连接于所述电压源，所述侦测电阻通过所述第一开关元件连接于所述电压源，所述侦测电阻接地。

9.如权利要求8所述的电池充电器检测电路，其特征在于：所述第一开关元件为P沟道场效应管，所述第二开关元件为N沟道场效应管，所述第二开关元件的栅极通过所述电池组连接于所述充电连接端子的第一端，所述第二开关元件的源极连接于所述充电连接端子的第二端，所述第二开关元件的漏极连接于所述第一开关元件的栅极，所述第一开关元件的漏极通过所述侦测电阻接地，所述第一开关元件的源极连接于所述电压源。

10.如权利要求9所述的电池充电器检测电路，其特征在于：所述侦测电路还包括电阻R39、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R38、电容C17、电容C16、二极管D10、二极管D11和一电压端子；

所述第二开关元件的源极通过所述电阻R38连接于所述第二开关元件的栅极，所述第二开关元件的源极还连接于所述二极管D11的阳极，所述二极管D11的阴极连接于所述充电连接端子的第二端，所述第二开关元件的漏极通过所述电阻R35连接于所述第一开关元件的栅极；

所述第一开关元件的源极通过所述电阻R33连接于所述电压源，所述电压源通过所述电阻R34连接于所述第一开关元件的栅极，所述电容C16并联于所述电阻R34，所述第一开关元件的漏极连接于所述二极管D10的阴极，所述二极管D10的阳极连接于所述电压端子，所述第一开关元件的漏极还通过电阻R39连接于所述逻辑控制电路，所述电容C17并联于所述侦测电阻。