CN201113509Y

CN201113509Y - 电池组充电装置

Info

Publication number: CN201113509Y
Application number: CNU2007201719277U
Authority: CN
Inventors: 李春青; 郑荣鹏
Original assignee: Shenzhen Bak Battery Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Bak Battery Co Ltd
Priority date: 2007-09-21
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2017-09-21

Abstract

本实用新型公开了一种电池组充电装置，包括：检测单元，用于检测电池组的电压值；比较单元，用于设置第一电压值、第二电压值和恒流充电温度值，并与所述检测单元检测的电压值进行比较；充电单元，用于根据所述比较单元的比较结果，对电池组进行涓流充电、恒流充电或恒压充电。所述比较单元具体用于：当所述检测电压值小于第一电压值时通知充电单元进行涓流充电，当所述检测电压值大于等于第一电压值且小于第二电压时通知充电单元进行恒流充电，当所述检测电压值大于等于第二电压值时通知充电单元进行涓流充电。本实用新型提供了涓流充电、恒流充电、恒压充电三种充电方式，当电池组过充过放损坏或电量过小时，对电池组进行涓流充电，符合锂离子电池的充电曲线，能有效地保护锂离子电池。

Description

电池组充电装置

【技术领域】

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及电池组充电装置。

【背景技术】

锂离子电池具有容量高、体积小、重量轻等优点，由多节锂离子电池组成的锂离子电池组则以其更高的容量被应用到许多领域，例如在电动机车中，可以利用锂离子电池组取代传统的铅酸电池。

目前一种电池充电装置，包括电源适配器和充电头两部分，电源适配器输出的直流电压输入到充电头。电源适配器为脉宽调制式开关电源，电源适配器主要包括高频扼流线圈、整流器件、高频变压器、开关电源控制器、光电耦合器件。整流器件将交流电转换成为直流电，该开关电源控制器选用TOP247芯片将直流电斩波，该高频变压器采用反激式绕法。充电头由充电供电控制电路和液晶显示电路组成，该充电供电控制电路采用EM78P458单片机，液晶显示屏采用HT 1621 B芯片控制，所述EM78P458单片机和HT 1621 B芯片通过串口相连。

上述充电装置主要是针对一般电池进行充电，只能实现恒流恒压两种充电方式，而锂电池的充电区曲线比较特别，在电池处于过充或过放损坏或电池电量过小的状态时，直接恒流、恒压充电容易对锂离子电池造成损坏。

【发明内容】

本实用新型的发明目的是提供一种电池组充电装置，可对处于过充或过放损坏或电池电量过小的状态锂离子电池组进行充电，且能有效保护锂离子电池的目的。

为达到上述发明目的，本实用新型提出以下的技术方案：

一种电池组充电装置，包括：

检测单元，用于检测电池组的电压值；

比较单元，用于设置第一电压值、第二电压值和恒流充电温度值，并与所述检测单元检测的电压值进行比较；

充电单元，用于根据所述比较单元的比较结果，对电池组进行涓流充电、恒流充电或恒压充电。

其中，所述比较单元具体用于：当所述检测电压值小于第一电压值时通知充电单元进行涓流充电，当所述检测电压值大于等于第一电压值且小于第二电压时通知充电单元进行恒流充电，当所述检测电压值大于等于第二电压值时通知充电单元进行涓流充电。

优选地，所述检测单元还用于检测电池组的温度值；

所述比较单元将所述检测的温度值与设定温度值进行比较，当检测的温度值小于或等于设定温度值且，当所述检测电压值大于等于第一电压值且小于第二电压时，通知充电单元对电池组进行恒流充电。

优选地，该装置还包括温度保护单元，用于对电池组进行温度保护，所述温度保护单元包括：

温度保护检测单元，用于检测电池组和充电装置的温度值；

温度保护控制单元，用于预先设置温度保护范围的上限值和下限值，当检测的温度值在设定的稳定值范围之外时，温度保护控制单元断开充放电回路。

优选地，该装置还包括：最大充电时间控制单元，用于设置最大充电时间值，当所述充电单元对电池组进行充电的时间超过所述最大充电时间值时，断开充放电回路。

优选地，该装置还包括充电状态显示单元，用于显示电池组的充电状态，所述充电状态显示单元包括显示控制单元和红灯LED和绿灯LED，所述显示控制单元用于判断充电单元当处于涓流充电时，控制红灯LED闪烁，判断充电单元当处于恒流或恒压充电时，控制红灯LED红灯亮，判断电池组充满时，控制绿灯LED亮。

优选地，该装置还包括RC网络，用于稳定充电电压和充电电流。

从以上技术方案可以看出，本实用新型提供了涓流充电、恒流充电、恒压充电三种充电方式，当电池组过充过放损坏或电量过小时，对电池组进行涓流充电，符合锂离子电池的充电曲线，能有效地保护锂离子电池。

【附图说明】

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型的充电曲线图；

图3为本实用新型中实施例的具体电路图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细描述。

本实用新型提供一种电池组充电装置，如图2所示，包括检测单元1、比较单元2和充电单元3。检测单元1，用于检测电池组的电压值。比较单元2，用于设置第一电压值、第二电压值和恒流充电温度值，并与所述检测单元1检测的电压值进行比较。其比较过程是，当所述检测电压值小于第一电压值时通知充电单元3进行涓流充电，当所述检测电压值大于等于第一电压值且小于第二电压时通知充电单元3进行恒流充电，当所述检测电压值大于等于第二电压值时通知充电单元3进行涓流充电。充电单元3，用于根据比较单元的比较结果，对电池组进行涓流充电、恒流充电或恒压充电。

本实用新型的电池组充电装置的工作过程是，电池组充电装置接上锂离子电池组后，由检测单元1检测当前电池组的电压值，之后将该电压值发送到比较单元2。

在比较单元2内部，根据各种电池组的电池型号、个数，预先设置好各种电池组三种充电制式转换的拐点。其设置过程为，计算所充电池的合适进行恒流充电的电压、合适进行恒压充电的电压，之后乘以电池组的电池个数，得到第一电压值和第二电压值。比较单元2将检测单元1检测到的电压值与第一电压值、第二电压值进行比较，判断应当进行何种充电方式：当所述检测电压值小于第一电压值时通知充电单元3进行涓流充电，当所述检测电压值大于等于第一电压值且小于第二电压时通知充电单元3进行恒流充电，当所述检测电压值大于等于第二电压值时通知充电单元3进行涓流充电。

充电单元3根据比较单元2的通知信号，对电池组进行涓流充电、恒流充电或恒压充电。当电池组处于过充或过放损坏或电池电量过小的状态时，对电池组采用逐步上升的低电压进行充电。当检测到的电池组电压到达第一电压值后，进行恒流充电，恒流充电的有点在于其充电的效率较高，一般可完成整个充电量的75～80％，之后的20～25％由恒压充电来完成。进入恒压充电阶段，恒压充电一般可以是电池组充满时的电压。恒压充电过程中，充电电压保持不变，不断减小充电电流，只有经过恒压充电，才能将电池组充至基本饱和的状态。

上述充电过程可参阅图2所示的充电曲线图，其中虚线部分为电压曲线、实线部分为充电电流曲线，V_MIN为第一电压值、V_REG为第二电压值，即恒压充电时的电压值；I_min、I_cond为涓流充电的充电电流、I_MAX为恒流充电时的充电电流值，I_FULL为电池接近充满时的充电电流。

作为本实用新型的进一步改进，为了充电过程更为安全，本实用新型的电池组充电装置的检测单元1还用于检测电池组的温度值，比较单元2将所述检测的温度值与设定温度值进行比较，当检测的温度值小于或等于设定温度值且，当所述检测电压值大于等于第一电压值且小于第二电压时，通知充电单元3对电池组进行恒流充电。在进入快速充电的恒流充电前，还需要对电池组的温度进行判断，当温度在合适充电的温度以下时，才可以进行恒流充电。

作为本实用新型的进一步改进，为了防止温度过高或过低对电池组和充电装置造成损害，本实用新型的电池组充电装置还可以包括温度保护单元，用于对电池组进行温度保护，其包括温度保护检测单元1和温度保护控制单元，温度保护检测单元1用于检测电池组和充电装置的温度值，一般包括热敏电阻，温度保护控制单元预先设置温度保护的上限值和下限值，当检测的温度值在设定的稳定值范围之外时，温度保护控制单元断开充放电回路。

作为本实用新型的进一步改进，本实用新型的电池组充电装置还可以包括最大充电时间控制单元，用于设置最大充电时间值，当充电单元3对电池组进行充电的时间超过所述最大充电时间值时，断开充放电回路。

作为本实用新型的进一步改进，为了使用户准确及时地撑握充电器和锂离子电池的工作状态，本实用新型的电池组充电装置还可以包括充电状态显示单元，用于显示电池组的充电状态，包括显示控制单元和红灯LED和绿灯LED，所述显示控制单元用于判断充电单元当处于涓流充电时，控制红灯LED闪烁，判断充电单元当处于恒流或恒压充电时，控制红灯LED红灯亮，判断电池组充满时，控制绿灯LED亮。

作为本实用新型的进一步改进，为了稳定充电电压和充电电流，本实用新型的电池组充电装置还可以包括RC网络，用于稳定充电电压和充电电流。

在一种较优的实施例中，如图3所示，充电管理单元一般可以采用芯片BQ2954及其外围电路来实现。bq2954锂离子电池充电控制芯片具有以下特点：

采用PWM技术控制充电电流和充电电压；

可对高端/低端电流进行检测编程控制；

可通过设置最小充电电流来控制快充过程；

可采用预充电模式来检测电池故障；

可通过设定温度和电压值来保证充电质量；

可直接驱动LED以显示充电状态。

芯片BQ2954各个引脚功能介绍如下：

TM(引脚1)：充电时间编程信号输入端。通过该引脚上的电阻和电容可以设置最大充电时间；

CHG(引脚2)：充电控制端。通过该端可以检测电池是否充满或是否从充电器中移走。当电池充满、移走或发生故障时，芯片内部的开路输出端将呈现低电平；

BAT(引脚3)：电池电压信号输入端；

VCOMP(引脚4)：电压环路补偿端。通过外接RC网络来稳定充电电压；

ICOMP(引脚5)：电流信号补偿端。通过外接RC网络来稳定充电电流；

ITERM(引脚6)：充电模式选择端。用于度设置快速充电模式中止信号IFULL和IMIN；

SNS(引脚7)：充电电流检测信号输入端。通过该脚上的外接检测电阻可对电池电流进行检测；

TS(引脚8)：温度检测信号输入端。用于检测电池的温度，并可通过外接电阻分压网络来设置温度上限和下限阈值；

TPWM(引脚9)：PWM工作频率设置端。PWM工作频率由外接定时接地电容来设置；

BTST(引脚10)：电池检测信号输出端。当充电器中的电池被取出后，该端将被置为高电平；

LCOM(引脚11)：LED公共输出端；

Vss(引脚12)：接地端；

Vcc(引脚13)：接5V偏置电源端。

MOD(引脚14)：充电电流控制信号输出端。该端为脉宽调制推挽输出端，用于控制充电电流的大小。当MOD为低电平时，充电电流将被中止；

LED1/CSEL(引脚15)：充电状态输出端1/充电电流检测位置选择端。用于设定充电电流检测端位于电池高端还是低端；

LED2/DSEL(引脚16)：充电状态输出端2/充电检测状态显示模式选择端

其中，对于锂电池组数目(n)的选择：调解电阻R9、R10可选择要充电的电池数，计算公式如下：

n = (\frac{R 9}{R 10} + 1) * V_{REG} / V_{CELL}

VREG可以取2.05V、VCELL一般可以等于单颗电池的充电截止电压。R9和R10的阻值之和要足够的大，以降低回路的静态电流，同时亦要足够的小以减小噪音干扰，一般取值介于150KΩ～1MΩ。图3中是以6串电池组，单节充电截止电压3.7V来设计的。

其中，恒流充电电流(IMAX)的设置：IMAX＝VSENS/R11，VSENS＝0.25V。最大充电时间设置(T)：T＝500+R7*C8，R7单位欧姆，C8单位是法拉。

其中，R12、R13构成分压电路，R13(NTC)紧贴电池组，TS脚检测NTC上的电压即可检测到电池组的温度。

其中，芯片BQ2954的供电电源为5v，该电源由三端稳压器LM7805来提供。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1、一种电池组充电装置，其特征在于，包括：

检测单元，用于检测电池组的电压值；

2、根据权利要求1所述的电池组充电装置，其特征在于，所述比较单元具体用于：当所述检测电压值小于第一电压值时通知充电单元进行涓流充电，当所述检测电压值大于等于第一电压值且小于第二电压时通知充电单元进行恒流充电，当所述检测电压值大于等于第二电压值时通知充电单元进行涓流充电。

3、根据权利要求2所述的电池组充电装置，其特征在于：

所述检测单元还用于检测电池组的温度值；

4、根据权利要求2所述的电池组充电装置，其特征在于，还包括温度保护单元，用于对电池组进行温度保护，所述温度保护单元包括：

温度保护检测单元，用于检测电池组和充电装置的温度值；

5、根据权利要求2所述的电池组充电装置，其特征在于，还包括：

最大充电时间控制单元，用于设置最大充电时间值，当所述充电单元对电池组进行充电的时间超过所述最大充电时间值时，断开充放电回路。

6、根据权利要求2所述的电池组充电装置，其特征在于，还包括充电状态显示单元，用于显示电池组的充电状态，所述充电状态显示单元包括显示控制单元和红灯LED和绿灯LED，所述显示控制单元用于判断充电单元当处于涓流充电时，控制红灯LED闪烁，判断充电单元当处于恒流或恒压充电时，控制红灯LED红灯亮，判断电池组充满时，控制绿灯LED亮。

7、根据权利要求1～6中任一项所述的电池组充电装置，其特征在于，还包括RC网络，用于稳定充电电压和充电电流。