CN207459768U - 一种充电控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种充电控制电路，属于电动工具技术领域。该电路由充电器电路和电池包电路构成；充电器电路包括主线路以及采样控制芯片；采样控制芯片的控制端接控制主线路通断的第一充电开关器件的受控端；电池包电路为含有保护控制芯片的充、放电兼容回路，放电回路由电池包经供电端和回路端向外接负载供电的负载回路构成；保护控制芯片的一组均衡采样端通过均衡电路分别接电池包各电池单元；主通路上具有反馈电路；保护控制芯片的充电控制端通过第二充电控制器件接第二充电开关器件的受控端；保护控制芯片的放电控制端通过接控制充放电回路通断的放电开关器件的受控端。本实用新型只需正负极两根线输出，从而使接口具有理想的通用性。

Description

一种充电控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种电动工具的充电电路，尤其是一种充电控制电路，属于电动工具技术领域。

背景技术

据申请人了解，现有锂电池供电电动工具的充电装置普遍由带充电保护电路的充电器（非电源适配器）与带充和/或放电保护电路的电池包构成，无论充电器还是电池包的插接端口均至少设置充电正极端、充电负极端，以及用于识别电池是否插入或传输其它相关信息信号端。这种设置不仅构成较为复杂，而且由于通用性差，各种机型的充电器和电池包之间难以灵活配套，给销售和使用带来不便。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术存在的缺点，在保持原有功能的前提下，提出一种输出端口只需设置正、负两端即可同时实现所需信号传递的充电控制电路，从而使其不仅电路结构得到简化，而且具有良好的通用性。

为了达到以上目的，本实用新型的充电控制电路由彼此适配的充电器电路和电池包电路构成；

所述充电器电路包括电源端至只有两根引线的电池包插接端口的主线路以及采样控制芯片，所述电池包插接端口通过分压采样电路接采样控制芯片的采样输入端，用以采样检测是否有电池包接入；

所述采样控制芯片的控制端通过第一充电控制器件接控制主线路通断的第一充电开关器件的受控端；

所述电池包电路为充、放电兼容回路，充电回路由充电接插端口至供电端向电池包充电的主通路构成，放电回路由电池包经供电端和回路端向外接负载（例如马达）供电的负载回路构成；所述充电接插端口与所述电池包插接端口相配；

所述主通路上具有并联二极管和反馈电阻构成的反馈电路，用以提供电池包接入信号。

工作时，当充电器电路的电池接插口与电池包电路的充电接插口插接的瞬间，电池包电压由反馈电路反传给分压采样电路，使采样控制芯片得到电池包接入信号，从而通过第一充电控制器件控制第一充电开关器件接通主线路，向电池包电路提供充电电流，反馈电阻反向回路截止、充电电流正向通过第二充电开关器件直接给电池包充电（进一步的优化可以使一旦进入正常充电过程中，反馈电路被正向充电线路截至，采样控制芯片将切换到旁路分压采样电路进行采样）。

由于本实用新型合理将反馈与分压采样电路有机结合，因此在保持充电电路原有功能的前提下，只需正负极两根线输出，从而使接口具有理想的通用性，较三根线以上输出的充电器适配性显著提高。

为了更好的保护电池包，所述电池包电路具有保护控制芯片，所述保护控制芯片的一组均衡采样端通过均衡电路分别接电池包各电池单元；

所述保护控制芯片的充电控制端通过第二充电控制器件接控制主通路通断的第二充电开关器件的受控端；

所述保护控制芯片的放电控制端通过接控制充放电回路通断的放电开关器件的受控端。

充电过程中，保护控制芯片通过均衡电路监控电池包每一节电池电压的波动，若任意一节电池电压不均衡，则通过均衡电路的均衡功能进行均衡充电，直至各电池电压平衡；若其中任意一节电压达到预定设定值、即电池包充满，则通过第二充电控制器件关断第二充电开关器件，结束充电。

同时，保护控制芯片还兼顾放电监控，当任一一节电池放电后电压低至设定值时，则通过控制放电开关器件，关闭放电。

为了抑制反馈电路的反向耗电，反馈电阻的阻值（一般在500K以上）远大于分压电阻，因此分压采样电路产生的电池包接入信号较为微弱。为此，本实用新型进一步的完善是，所述分压采样电路的前电阻并联与旁路开关器件串联的旁路电阻，所述采样控制芯片的旁路控制端接旁路开关器件的受控端。这样，当采样控制芯片接收到电池包接入信号后，即将电池包接入信号切换到由前并联电阻和后电阻串联组成的旁路分压采样电路的正常分压采样信号，从而提高采样控制芯片的采样精度和采样信号的稳定性；同时一旦充电完成或出现电池包再次拔下等异常状态，该旁路分压采样电路中串联的旁路开关器件将被采样控制芯片控制直接关闭，从而有效抑制电池包反向电流，全面满足低功耗的要求。

本实用新型更进一步的完善是，所述采样控制芯片的温度信号输入端接充电器温度传感器，且其充电电流信号输入端与外接充、放电兼容回路的串联电阻连接。这样，在充电过程中，采样控制芯片同时监测充电器温度传感器，当达到预定温度阈值时，控制关闭充电电路；当电流达到阈值时，也控制关闭，从而起到全面的保护作用。

本实用新型进一步的优化还有：

所述充电器电路还含有向采样控制芯片供电的电源控制芯片（U2）。

所述保护控制芯片（U1）的温度信号输入端接电池温度传感器（RT1），且其放电电流信号输入端接放电回路中的串接电阻（R12）。

所述保护控制芯片的各均衡采样端分别接并联于相应两相邻电池单元的莫氏管受控端。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型一个实施例的充电器电路原理图。

图2为本实用新型一个实施例的电池包电路原理图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的充电控制电路由彼此适配的充电器电路（图1）和电池包电路（图2）构成。

充电器电路如图1所示，包括电源端CH+至电池包插接端口P1的主线路以及采样控制芯片U3（型号为stm8s103）和向采样控制芯片U3供电的电源控制芯片U2（型号为7805）。电池包插接端口P1通过分压采样电路接采样控制芯片U3的采样输入端，用以采样检测是否有电池包接入。分压采样电路由并联有旁路电阻R4的前电阻R5和后电阻R9串联构成。旁路电阻R4与作为旁路开关器件的莫氏管Q6串联，采样控制芯片U3的旁路控制端接旁路开关器件Q6的受控端，因此旁路的状态受控于U3对Q6的控制。采样控制芯片U3的控制端通过作为第一充电控制器件的莫氏管Q4接控制主线路通断的作为第一充电开关器件的莫氏管Q1受控端。采样控制芯片U3的温度信号输入端接充电器温度传感器RT2，且充电电流信号输入端外接充、放电兼容回路的串联电阻R2。

电池包电路如图2所示，实质为充、放电兼容回路。充电回路由通过充电接插端口P2至供电端BAT+/P+向电池包充电的主通路构成，放电回路由电池包经供电端BAT+/P+和回路端P-向外接负载马达供电的负载回路构成。电池包电路包括保护控制芯片U1（型号为R5494），保护控制芯片U1的一组均衡采样端通过均衡电路分别接电池包各电池单元。具体而言，各均衡采样端分别接并联于相应两相邻电池单元的莫氏管受控端，从而可以在检测到前一电池单元达到预定充电电压时，通过开通莫氏管，向后一电池单元充电，从而使各电池单元充电均衡。

主通路上具有并联二极管D1和反馈电阻R1构成的反馈电路。保护控制芯片U1的充电控制端通过作为第二充电控制器件的莫氏管Q3接控制主通路通断的作为第二充电开关器件的莫氏管Q2的受控端。保护控制芯片U1的放电控制端通过接作为放电开关器件的莫氏管Q11的受控端控制充放电回路通断。保护控制芯片U1的温度信号输入端接电池温度传感器RT1，且放电电流信号输入端接放电回路中的串接电阻R12。

当充电器电路待机状态下，U2控制Q4处于关闭状态，Q1由于Q4的关闭导致整个充电回路关闭。

当电池包接入、即P1与P2插接时，来自P1端的电池包信号立即通过R5、R9的分压给U3的19脚，U3检测到达预定值的信号，立即开启Q4、开通Q1，开始对电池包进行充电；在进行充电时，U3开启Q6，将电池包信号采集切换到由R4、Q6、R5并联再串联R9构成的旁路分压采样电路，使U3采样精度得以改善，并且随时可以关闭采样回路，实现低功耗。在充电过程中，由于增设RT2的温度采样和R2的电流采样，因此可以根据温度和电流变化控制充电，更有效保护充电过程。

当充电器充电完成，U3关闭Q4、Q1，结束充电器的充电过程，转为待机状态。

电池包电路的U1可以控制对电池包整个充、放电过程进行保护。电池未满状态下，U1通过Q3使Q2处于开通状态，电池包在插入到充电器的瞬间，电池电压通过R1电阻直接将电池信号反传给充电器的分压采样电路。为避免反向耗电的风险，R1阻值一般设置在500K以上。

当充电器检测到有电池包信号时输出电压给电池包，此时R1的反向回路截止，电流正向输出通过D1和Q2直接给电池包充电。在电池包充电过程中，U1监控每一节电池电压的波动，当任意一节电池电压达到预定设定值，Q2关闭，充电结束。当任意一节电池电压不均衡时，U1开启相应均衡电路单元的莫氏管进行均衡充电，直至电池电压平衡。正常充电过程中，U1监控着电池温度，当该温度达到设定值时，关闭Q2使充电终止。

U1同时兼顾放电控制，当电池电压低至设定值时，U1输出低电平使Q11截止关闭放电，并且通过R12监控放电电流的变化，当该电流达到设定预定值时，同样控制关闭Q11结束放电。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种充电控制电路，由彼此适配的充电器电路和电池包电路构成，其特征在于：

所述充电器电路包括电源端至只有两根引线的电池包插接端口（P1）的主线路以及采样控制芯片（U3）和向采样控制芯片供电的电源控制芯片（U2），所述电池包插接端口通过分压采样电路接采样控制芯片的采样输入端，用以采样检测是否有电池包接入；

所述采样控制芯片的控制端通过第一充电控制器件（Q4）接控制主线路通断的第一充电开关器件（Q1）的受控端；

所述电池包电路为充、放电兼容回路，充电回路由充电接插端口（P2）至供电端（BAT+/P+）向电池包充电的主通路构成，放电回路由电池包经供电端（BAT+/P+）和回路端（P-）向外接负载供电的负载回路构成；所述充电接插端口与所述电池包插接端口相配；

所述主通路上具有并联二极管（D1）和反馈电阻（R1）构成的反馈电路，用以提供电池包接入信号。

2.根据权利要求1所述的一种充电控制电路，其特征在于：所述电池包电路具有保护控制芯片（U1），所述保护控制芯片的一组均衡采样端通过均衡电路分别接电池包各电池单元；

所述保护控制芯片的充电控制端通过第二充电控制器件（Q3）接控制主通路通断的第二充电开关器件（Q2）的受控端；

所述保护控制芯片的放电控制端接控制充放电回路通断的放电开关器件（Q11）的受控端。

3.根据权利要求2所述的一种充电控制电路，其特征在于：所述分压采样电路的前电阻并联与旁路开关器件（Q6）串联的旁路电阻（R4），所述采样控制芯片（U3）的旁路控制端接旁路开关器件的受控端。

4.根据权利要求3所述的一种充电控制电路，其特征在于：所述充电器电路还含有向采样控制芯片供电的电源控制芯片（U2）。

5.根据权利要求4所述的一种充电控制电路，其特征在于：所述采样控制芯片的温度信号输入端接充电器温度传感器（RT2），且其充电电流信号输入端与外接充、放电兼容回路的串联电阻（R2）连接。

6.根据权利要求5所述的一种充电控制电路，其特征在于：所述保护控制芯片（U1）的温度信号输入端接电池温度传感器（RT1），且其放电电流信号输入端接放电回路中的串接电阻（R12）。

7.根据权利要求2至6任一所述的一种充电控制电路，其特征在于：所述保护控制芯片的各均衡采样端分别接并联于相应两相邻电池单元的莫氏管受控端。