CN1540478A

CN1540478A - 智能移动电源

Info

Publication number: CN1540478A
Application number: CNA2003101022480A
Authority: CN
Inventors: 庞宏冰; 牟骏; 邱建利; 原勇成; 吕海芳
Original assignee: 庞宏冰; 蔡明宗
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2004-10-27

Abstract

一种智能移动电源，由智能电池组连接智能充电器和输出调节器组成。智能充电器包括充电管理器、交流适配器、电量显示器；输出调节器包括控制器、液晶显示器、输出调节按钮、功率输出单元、控制信息存储单元；智能电池组包括锂电池管理器、锂电池保护器、电池信息存储单元、充电电量显示器、电池组接口。本装置支持智能电池系统管理总线标准(SM BUS 1.1)。另外，本装置最大输出电流4A，输出功率大于50W，输出电压5－20V精确可调，超大容量，工作温度－20℃至+40℃，多种保护功能，可广泛用于移动的笔记本电脑、便携式CD/VCD/DVD播放机、移动电话、数码相机、掌上电脑及其他便携式电子设备。

Description

智能移动电源

技术领域：

本发明涉及一种移动电源装置，尤其涉及一种智能移动电源装置，以用于笔记本电脑、便携式CD/VCD/DVD播放机、移动电话、数码相机、掌上电脑及其他便携式电子设备。

背景技术：

现在的移动电源一般都有充电器，电池组及输出器，但由于线路简单，功能较少。如在充电时，有过充、过压、过流、过热的情况，容易使电池破坏；而放电时，有过放、欠压、短路也容易将电池破坏。另外输出一般是固定的，而适用范围小。还有一般的智能电源不能及时有效地提供电池的各种状态。另外，功率一般较小，所以使用范围也受限制。

发明内容：

本发明的目的在于：设计一种能控制充电时的过充、过压、过流、过热；和放电时有过放、过热、欠压、短路保护的智能电路，并能输出电压可调，能及时监控显示电池的各种状态，能输出较大的功率。

本发明是这样实现的：本发明包括智能充电器、输出调节器和智能电池组。智能电池组分别连接智能充电器和输出调节器。智能充电器的充电管理器通过系统管理总线(SMBUS)分别连接交流适配器(用开关电路)、电量显示器及智能电池组，电量显示器又连接智能电池组。智能电池组的锂电池管理器通过系统管理总线分别连接锂电池保护器、电池信息存储单元、充电电量显示器、电池组接口，此接口分别连接输出调节器和智能充电器。锂电池保护器连接锂电池组，锂电池组一侧有温敏器。输出调节器的控制器通过系统管理总线分别连接液晶显示器、输出调节按钮、具有升压/降压的功率输出单元、控制信息存储单元。智能电池组通过系统管理总线和控制信息存储单元连接，功率输出单元连接用户系统，功率输出单元一侧有风扇。

和现有技术比较，本发明具有的优点在于：

1、能提供针对锂离子电池的多级保护电路，防止过充、过放、过压、过流、过热保护；放电欠压保护，短路保护功能，保证使用安全。

2、有专门电池管理单元，可以精确监控单个电芯的各种状态.

3、支持智能电池系统管理总线标准(SM BUS1.1)。智能充电器、智能电池组、输出调节器之间通过系统管理总线(SM BUS)方式交换电池信息。

4、显示单元以点阵液晶形式显示电源状态，包括剩余电量、输出电压等各种信息。剩余电量精度可达0.2％，并有低电量报警功能。

5、功率输出单元内置升压/降压电路，宽范围的电压输出(5～20V)，输出精度可达0.1V，最大输出误差小于0.4V。本发明在使用时，可以随时调整输出电压，可方便地使用于不同的电子设备。

6、输出电压有记忆功能，可自动记忆上次调节电压值，更换电池或电源重新开启后，仍可以自动调节到上次的电压输出值。

7、最大输出电流达4A，输出功率大于50W，适合大功率电器使用，如笔记本电脑等。

8、智能充电器具有开关电路和专门的充电管理集成电路，可以分阶段地对电池进行恒压或恒流方式充电，可以智能管理整个充电过程，并随时显示已充电容量。充电完成后，能自动停止充电。

9、本发明可以方便地更换相同的电池组件而输出调节器和智能充电器不用更换，以减少用户负担。

10、采用优质高效锂离子电池电芯，无记忆效应，充放电循环500次后，容量仍达80％。

11、本装置为超大容量，其可提供的使用时间，为移动电话、数码相机内置电池2到6倍；为笔记本电脑内置电池1到2倍。

12、可以在-20℃至+40℃的环境中正常使用。

13、配有专用可伸缩输出连接线和一组多用转换插头，适用不同规格的电子设备。

附图说明：

图1本发明的电路方框图

图2本发明的结构图

图3本发明的智能充电器电路方框图

图4本发明的智能电池组电路方框图

图5本发明的输出调节器电路方框图

图6本发明的输出调节器程序流程图

具体实施方式：

如图1、图2所示，表示了本发明的结构连接图。智能电池组200在使用前需要先对其充电，充电时，只要将智能充电器100的充电器接口106和智能电池组200的电池组接口206相接，将智能充电器100插到家用电器电源插座上，智能充电器100就会自动开始对智能电池组200充电。充电完毕后，智能充电器100自动停止充电。

将充满后的智能电池组200的电池组接口206对接到输出调节器300的调节器接口308，通过输出调节器300的输出调整按钮307来设定输出电压，(可参照笔记本的适配器输出)；将输出调节器300的功率输出模块306与笔记本等负载连接，智能电池组200即可提供电源，开始放电过程。

当电池的剩余电量小于2％时，输出调节器300停止供电过程，液晶显示器302显示电量不足，液晶屏闪烁，说明智能电池组200将要放完，此时需要对智能电池组200重新充电。

如图3所示，为本发明的智能充电器100电路方框图。100～240V交流电通过电源插座进入智能充电器100，经过交流适配器101的开关电路的交流/直流变换后，变成直流电，提供给充电管理器102，充电管理器102管理整个充电过程。电量显示器103通过系统管理总线105取得已充电量，随着已充电量的增加，充电指示灯104会逐步点亮，当充电指示灯104全部点亮时，表示智能电池组200已经充满，智能充电器100自动停止充电，充电过程结束。

充电管理器102为单片智能电池充电管理集成电路，可采用UCC3909、LTC1759等，最大提供8A的充电电流，并有充电时过压、过流限制功能，充电管理器102通过电池系统管理总线105(SM BUS)与智能电池组200通讯，根据智能电池组200锂离子电芯的化学特性智能调整充电电压、充电电流。

电量显示器103采用高速微处理器，如89系列CPU等，软件支持系统管理总线(SM BUS1.1)。

如图4所示，为本发明的智能电池组200电路方框图。锂离子电池组201由一组进口优质高性能二次锂离子电芯构成，如Panasonic的CGR18650HG，LG的ICR18650P1等，单个电芯的容量达2000mAH。此锂离子电芯无记忆效应，充放电循环500次后，容量仍达80％；超大容量可提供的使用时间：为移动电话、数码相机内置电池2到6倍；为笔记本电脑内置电池1到2倍。

锂离子电池组201外面有锂电池保护器203，锂电池保护器203采用专门锂离子电池保护电路，可以对锂离子电池组201的每一个电芯提供连续保护，避免过度充电、过度放电，在锂离子电池组201放电电流过大时，锂电池保护器203自动关断电流，停止放电。

锂电池管理器204为具有系统管理总线208(SM BUS)的锂电池管理专用集成电路，(如BQ2057、AT73C202等等，)可以精确记录、监控锂电池的充电、放电过程，可以通过系统管理总线208提供诸如充电状态、剩余容量、剩余使用时间、电池的化学特性等等信息。与锂离子电池组201相关的信息存储于电池信息存储单元205中。信息存储单元205采用24LC02B等具有I2C接口的EEPROM(电子可擦写式PROM)。

锂电池管理器204也可以连接电量显示器207来指示充电电量，电量显示器207为一组发光二极管。电量显示器207为可选项，在使用充电指示灯104与电量显示器103结构时，不需要使用。

智能电池组200通过系统管理总线208(SM BUS)连接智能充电器100和输出调节器300。

锂离子电池组201旁边有温敏器202，可以随时监控锂离子电池组201的温度状况，在电池组的温度超出规定范围时，可以通知电池管理器204，停止充、放电，防止过热。

如图5所示，为本发明的输出调节器300电路方框图。调节器300通过系统管理总线301连接智能电池组200，电池组电力进入具有升压/降压的功率输出单元306，控制器305通过模/数转换采样功率输出单元306的输出电压，在通过数/模转换对功率输出单元306进行控制，来精确调节输出电压，以满足用户系统的需要。

控制器305采用高速微处理器，如PHILIPS51系列CPU等，具有高精度模/数、数/模转换；支持SM BUS1.1协议。控制器305通过系统管理总线301与智能电池组200通讯，得到智能电池组200的剩余电量等信息。

控制器305随时监控智能电池组200的状态，将得到的电压、电量等信息显示液晶显示器302上。液晶显示器302显示剩余电量、输出电压等各种信息。当电量低于2％时，液晶显示器302闪烁，发出报警信号。剩余电量报告精度可达0.2％。

液晶显示器302可以用128*64点阵式液晶，可以表达丰富的图形、数字信息。

功率输出单元306由高性能开关电路构成，升压/降压功能。可采用摩托罗拉公司的MC系列、美国国家半导体公司的LM系列的功率器件等等。

本发明的功率输出单元306，可以在控制器305的控制下，在5～20V的电压范围内调整输出电压，输出可调精度达0.1V，最大输出误差小于0.4V。使用时可以随时调整输出电压，方便使用于不同的电子设备。最大输出电流达4A，输出功率大于50W，适合各种功率的电器使用，如IBM，SONY，TOSHIBA，ACER等常见的笔记本电脑、便携式DVD/VCD播放机、数码相机、摄像机、PDA、手机等。

用户通过输出调节按钮307对输出电压进行调整，用户可按照0.1V或1V方式调整输出电压。

控制信息存储单元303存储诸如输出电压等等控制信息。控制信息存储单元303采用24LC02B等具有I2C接口的EEPROM。控制器305通过控制信息存储单元303自动记忆上次调节电压值，更换电池或电源重新开启后，仍可以自动调节到上次的电压输出值。

功率输出单元306一侧有风扇304，当放电功率较大而需要散热时，风扇304自动启动，以保护智能移动电源不受损坏。

功率输出单元306连接用户系统，为用户系统提供电力供应。

如图6所示，为本发明的输出调节器程序流程图，控制器305可以控制功率输出单元306，调整输出电压，并通过系统管理总线301与智能电池组200通讯，得到智能电池组200的剩余电量等信息。控制器305首先初始化，然后初始化液晶显示器302，显示调整菜单、输出电压、电量等信息。控制器305随后进入空闲模式，等待键盘中断、500ms智能电池组200状态查询。用户按下输出调节按钮307后，进入键盘中断处理函数A，然后通过输出电压调整函数B调节输出电压。控制器305每500ms查询电源状态，随时维持输出电压、监控电量。当电池的剩余电量小于2％时，输出调节器300停止供电过程，液晶显示器302显示电量不足，液晶屏闪烁，说明智能电池组200将要放完，此时需要对智能电池组200重新充电。

Claims

1、一种智能移动电源，包括智能充电器、输出调节器和智能电池组，其特征在于：所述充电器是智能充电器，智能充电器的充电管理器通过系统管理总线分别连接交流适配器、电量显示器及智能电池组，电量显示器又连接智能电池组，所述的交流适配器是开关电路型式的适配器；智能移动电源最大输出电流4A，输出功率大于50W，输出电压5-20V精确可调，最大输出误差小于0.4V，超大容量可提供的使用时间：为移动电话、数码相机内置电池2到6倍；为笔记本电脑内置电池1到2倍；装置支持电池系统管理总线标准。

2、根据权利要求1所述的智能移动电源，其特征在于：所述的输出调节器的控制器通过系统管理总线分别连接液晶显示器、输出调节按钮、功率输出单元、控制信息存储单元；智能电池组通过系统管理总线和控制信息存储单元连接；所述的功率输出单元是具有升压/降压线路的输出单元；功率输出单元连接用户系统，功率输出单元一侧有风扇；所述的显示器是用点阵液晶，剩余电量精度为0.2％。

3、根据权利要求1所述的智能移动电源，其特征在于：所述的智能电池组的锂电池管理器通过系统管理总线分别连接锂电池保护器、电池信息存储单元、充电电量显示器、电池组接口，电池组接口分别连接输出调节器和智能充电器，锂电池保护器连接锂电池组，其组一侧有温敏器。