CN202616848U - 超快速手机电池充电设备 - Google Patents

Abstract

本实用信息公开了一种可以对锂离子电池进行快速充电的超快速手机电池充电设备，它包括电源电路部，电池电路部和便携设备部，所述的电源电路部，电池电路部和便携设备部依次相连。本实用新型提供的一种超快速手机电池充电设备，通过针对具有充放电控制设备，导入充电电流值和电压值的检测电路，通过电池电压在充电中的变化，设定定电力充电领域，该领域可设定为多阶段，比如２～３阶段，这个定电力充电领域越长，充电时间就会变短，同时充电效率就能得到提升。该设备不会明显降低电池各方面性能，可以与便携式终端设备拆分设计或一体化设计，同时解决快速充电安全性、避免降低电池寿命的充电装置。

Description

超快速手机电池充电设备

技术领域

本发明是关于具有电池充放电功能的设备，特别是针对锂离子电池，可以作为便携式移动电源使用的超快速充放电设备。

背景技术

近来，锂离子电池被广泛使用于各种电子产品，比如移动电话、笔记本电脑等等。锂离子电池具有安全性和高容量的特点，同时其充电时候体积发生变化、电极可能被破坏的缺点被业内广泛诟病。正因为如此，一般来说，电池的充电方式(协议)、充电电流、充电开始电压、充电停止电压等参数被严格限定，特别是充电电流(外加电压大小)与电池容量相比，控制在很低的水平。这些条件提高了实现锂离子快速充电的技术难度。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种超快速手机电池充电设备，解决过去的快速充电的难题，提供了快速、高效的充放电功能的移动便携式设备。

技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的一种超快速手机电池充电设备，它包括电源电路部，电池电路部和便携设备部，所述的电源电路部，电池电路部和便携设备部依次相连。

所述的电源电路包含电压传感器、电流传感器、带有存储器的MCU和具有充放电功能的充电设备。

所述的电池电路部包含电压进行快速充电的电池、电池管理回路、以及升压回路。

由电池电路部内设有的电压检测部对电池电压进行检测，CCCWCV充电控制方式下，实现定电力充电和定电压充电的切换。

便携设备部内设有充放电电池回路，该便携设备部内设有的充电Adapter和便携式终端可以拆分或合为一体，便携设备部可以设计在便携式电池BOX内，该便携式电池BOX可以和上述便携式终端合并为一体化的可快速充放电设备。

有益效果：本发明提供的一种超快速手机电池充电设备，通过针对具有充放电控制设备，导入充电电流值和电压值的检测电路，通过电池电压在充电中的变化，设定定电力充电领域，该领域可设定为多阶段，比如２～３阶段，这个定电力充电领域越长，充电时间就会变短，同时充电效率就能得到提升。该设备不会明显降低电池各方面性能，可以与便携式终端设备拆分设计或一体化设计，同时解决快速充电安全性、避免降低电池寿命的充电装置。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明实施例的功能图；

图3是本发明的充电Adapter以及带有充放电功能设备的电路图；

图4是市面上普遍使用的CCCWCV充电控制的特性说明图。

图5是本发明的便携式充电设备CCCWCV充电控制的特性说明图；

图6是本发明的便携式充电设备的电源电路部和电池电路部之间的序列图、以及充电处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图，进一步阐明本发明。

如图1所示为本发明的结构示意图，它包括：电路部1，电池电路部2和便携设备部3，所述的电源电路部1，电池电路部2和便携设备部3依次相连。电源电路1包含电压传感器、电流传感器、带有存储器的MCU和具有充放电功能的充电设备，所述的电池电路部2包含电压进行快速充电的电池、电池管理回路、以及升压回路，由电池电路部2内设有的电压检测部对电池电压进行检测，CCCWCV充电控制方式下，实现定电力充电和定电压充电的切换，便携设备部3内设有充放电电池回路，该便携设备部3内设有的充电Adapter和便携式终端可以拆分或合为一体，便携设备部3可以设计在便携式电池BOX内，该便携式电池BOX可以和上述便携式终端合并为一体化的可快速充放电设备。

随着电路部1处理的电流增大，其大小和重量也随之增大，但是考虑到其便携性，我们把电路部1和电池电路部2分离，让重量比较轻的电池电路部2内设有的电池回路独立构成一个部品。因此，电池电路部2就可以做成一个可以方便携带的终端充电设备。

电池BOX包含电池电路部2的回路设计，比移动的便携设备部3的尺寸要大，能够给便携设备部3进行满充电的电池容量就可以，不过没有特别限定。

如图2所示为本发明的电路部1内设有的电源回路部和电池电路部2内设有的电池回路的框图。包含电源回路部1设计的充电器Adapter，通过AC-DC电源转换器12，对商业电源插座11的交流电通过AC-DC转化器，转变为直流电，然后再降压为需要的电压输出。PWM（脉冲调幅变压器）、包含开关的低电压输出电路13、控制此电路的包含微处理控制单元（MCU）电路14、检测低电压出力电路13侧出力电流Ｉ_ＶＣ的低抵抗电流检出抵抗15、该抵抗电流检出的传感器16、充电Adapter的过压保护电压传感器17、和包含电池电流部2的电池BOX输入端子连接的出力接头18等组成。

本发明，采用比通常的低电压还低的低电压出力电路13，比如2.3V。这种通过电压控制在低电压2.3V，然后采用10C充电可能的锂离子电池，最终可以实现快速充电。

电池电路部2设计在电池BOX里，由以下零部件构成：接受链接充电Adapter输出接口18的低电压，通过低电压・逆电压・过电压保护电路22，再利用升压电路23，把低电压(2.3V)升压至便携设备3所需要的电压(如5.0V)，与电池24（如锂离子电池）串联、测试通过电池电流ＩＢ的低阻抗的电流检测抵抗25（或温度检测抵抗）、以及包含电流传感器(或温度传感器)、电压传感器、存储器(EEPROM)、MCU等控制电路26。

电路22是为了提供在输入电压过高或过低的情况下产生负电压的危险保护。

控制电路26是对，接受电流检测抵抗25的电流电压，对低电压・逆电压・过电压提供保护功能的电子回路22以及升压电路24进行控制。

锂离子电池24为被大众所知晓的电池。

如图3所示为本发明的电源电路部1(充电Adapter)、以及电池电路部2（电池BOX状具有充放电功能的充电设备）的更详细的具体实施电路图。

图中，221、222是由复数的MOSFET（field-effect transistor：电界效果型晶体管）构成的开关部件，223是控制开关部件ON/OFF的比较器，224到226为抵抗分割器，这些构成了电路22。27为差动增幅器。

比较器223包括：电池BOX供电的入力PIN1、电电压PIN2(UV)、过电压PIN3（0V）、地线 PIN4（GND）、控制FET221、FET222 ON/OFF的PIN8（GATE）、电压出力PIN7（VOUT）、判断PIN8为“L”的PIN6（/FALT）、与控制电路26的MCU链接的PIN（/STDN）。

控制电路25以及比较器223，与升压回路23链接的电压入力PIN1(VIN)在1V~4.5V（比如电池24的电压ＶＢ>=１．０Ｖ）的时候，通过GATE PIN6对开关部件FET221和FET222进行ON/OFF的控制动作。

根据这个控制，实现和过去同样的定电力充电领域CW到定电压领域CV的切换。

电池24电压ＶＢ，比如到达最高上限电压2.7V的时候，包含MCU的控制电路26可以检测到这个变化，此时比较器223的PIN5（/STDN）转变为低(L) 状态， 并对FET221和FET222进行OFF控制。

如图6所示为市面上普遍使用的CCCWCV充电控制的特性说明图，关于本发明的电池电路部2充电，首先说明一下被广泛认可的CCCWCV充电方式。

图4为标准的锂离子电池的CCCWCV充电特性的示意图，纵轴为电池电压ＶＢ和电流ＩＢ，横轴为充电时间。

充电前首先对电池进行检查，判断是否是可以充电状态，以及电池是否可以进行快速安全充电，当电压低于指定电压的情况下(比如2.5V)，那么如果采用1C充电则将对电池产生不可逆的损坏。

因此，在进行CCCWCV控制的时候，需要在1C一下慢速充电，使电池达到（ＶＢ１）的控制。

电池打开可以正常充电的这段范围，被称为充电限制范围(PREQUALIFICATION)CC。

接着，电池到达充电可能的S1点之后，线性充电回路通过控制FET开关，可以对电池进行充电。

这时候，电路IB和电压VB的变化如图所示，电池电压到达定电压充电(VB2)之前的S1-S2这个区域，一直是定电流充电。

电池电压到达上限电压(VB2)，即S2点以后，为满充电(Top-off)状态。

电流IB随着时间逐渐减少，在E点结束充电。S2-E之间范围为定电压充电（CV）。

这里我们不难看出，定电压充电范围(CV)的电流IB缓慢的减少，导致定电压(CV)充电范围的时间远远长于定电流充电领域。这是当前充电效率的一个要解决的课题。

如图5所示为本发明的充电特性的示意图，纵轴为电池电压ＶＢ和电流ＩＢ，横轴为充电时间。

这里的重点是定电力充电范围CW，根据电压ＶＢ的变化，设定多个定电力充电范围。

从充电开始点S(如A点2.0V)到最高充电上限电压2.7V(如C点2.7V)之间，我们分别采用两个定电力充电范围CW1和CW2，然后在电压到达最高上限电压2.7V之后，切换为定电压充电。

如图6所示为本发明的便携式充电设备的电源电路部和电池电路部之间的序列图、以及充电处理流程图；

充电器的电源电路部1，通过步骤S411进行AC-DC转变，在通过步骤S412产生定电流定电压对电池电路部2进行输出。

电池回路部2，对步骤S421的电压进过电压判断。如果没有问题，则电池为可充电状态。

接着，步骤S422判断电池电压VB是否到达2.0V，如果电压到达2.0V，则通过步骤S425对电池充电，电压到达2.3V之前，则按照第一阶段的CW1定电力充电控制。

步骤S423判断电池电压VB是否到达2.3V，如果电压到达2.3V，则通过步骤S426对电池充电，电压到达上限电压2.7V之前，按照第二阶段的CW2定电力充电控制。

最后，步骤S424，判断电压VB达到上限电压2.7V，则通过步骤S427，对电池进行定电压CV充电。

步骤S428，是为了给便携式设备3充电，而进行的升压充电。

Claims (6)

1.一种超快速手机电池充电设备，其特征在于:它包括电源电路部（1），电池电路部（2）和便携设备部（3），所述的电源电路部（1），电池电路部（2）和便携设备部（3）依次相连。

2.根据权利1所述的超快速手机电池充电设备，其特征在于：所述的电源电路（1）包含电压传感器、电流传感器、带有存储器的MCU和具有充放电功能的充电设备。

3.根据权利1所述的超快速手机电池充电设备，其特征在于：所述的电池电路部（2）包含电压进行快速充电的电池、电池管理回路、以及升压回路。

4.根据权利1所述的一种超快速手机电池充电设备，其特征在于：由电池电路部（2）内设有的电压检测部对电池电压进行检测，CCCWCV充电控制方式下，实现定电力充电和定电压充电的切换。

5.根据权利1所述的超快速手机电池充电设备，其特征在于：便携设备部（3）内设有充放电电池回路，该便携设备部（3）内设有的充电Adapter和便携式终端可以拆分或合为一体。

6.根据权利5所述的超快速手机电池充电设备，其特征在于：便携设备部（3）可以设计在便携式电池BOX内，该便携式电池BOX可以和上述便携式终端合并为一体化的可快速充放电设备。

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