TWM501043U - 可充電池、充電裝置及充電系統 - Google Patents

Description

可充電池、充電裝置及充電系統

本創作是關於充電技術領域，特別是關於一種可充電池、充電裝置及充電系統。

現有的充電裝置多設有繼電器以在對可充電池充電時導通充電電路，而在充滿時斷開充電電路。

然而，現有的繼電器驅動電路通常是用高電平或低電平直接來驅動工作的，易發生控制失效的情況，存在使用不便和安全隱患。例如，當電路失效的時候，會出現異常的高電平或低電平加到繼電器驅動電路的情況，導致繼電器不能及時斷開，出現過充而起火、冒煙及爆炸等安全問題。

此外，現有技術的充電裝置一般都帶有充電狀態指示，僅僅限於指示電池處於充電狀態或充電完成狀態，然而，當對有異常的可充電池充電時若充電裝置不能及時發現仍進行充電，則存在著起火、爆炸等安全隱患。

本創作之實施例所要解決的技術問題在於，提供一種及時、可靠地對控制開關進行控制，使用方便、安全的充電裝置及充電系統。

本創作之實施例所要解決的技術問題還在於，提供一種可充電池存在異常時及時發現並報警，以消除安全隱患的可充電池、充電裝置及充電系統。

為了解決上述技術問題，本創作之實施例提出了一種充電裝置。充電裝置包括用於為外部可充電池充電的供電單元，連接於供電單元與外部的可充電池之間，以導通或斷開供電單元與可充電池之間的電性連接的控制開關。充電裝置進一步包括：

連接並檢測可充電池狀態的狀態檢測電路；

連接於狀態檢測電路，並在可充電池為待充電狀態或達到充滿狀態時產生脈衝信號的脈衝發生電路；及

連接於脈衝發生電路與控制開關之間，根據脈衝信號驅動控制開關導通或斷開的脈衝驅動電路。

較佳地，脈衝驅動電路可包括：

連接於脈衝發生電路，用於將脈衝信號轉換為直流信號的脈衝轉換電路；及

連接於脈衝轉換電路和繼電器K的輸入端，用於在直流信號控制下導通以對繼電器K提供工作電源的供電迴路。

較佳地，脈衝轉換電路可包括連接於脈衝發生電路的濾直流子電路和連接於濾直流子電路的整流濾波子電路，控制開關為繼電器K。

其中，濾直流子電路由第一電阻R1和第一電容C1串聯組成，第一電阻R1的一端連接於脈衝發生電路，另一端連接於第一電容C1的一端。

整流濾波子電路是由第一整流二極體D1、第二整流二極體D2和第二電容C2首尾依次串接組成的環形電路，第二電容C2的兩端還分別連接供電迴路，而第一電容C1的另一端還連接於第一整流二極體D1的正極與第二整流二極體D2的負極之間。

供電回路由電源VCC、第三二極體D3、第一三極管Q1、第二電阻R2、第三電阻R3及接地端組成，其中，電源VCC串聯繼電器K的輸入端後連接於第一三極管Q1的集電極，第三二極體D3並聯於繼電器K的輸入端且負極連接於電源VCC，而正極連接於第一三極管Q1的集電極，第一三極管Q1的基極通過第二電阻R2連接於第一整流二極體D1的負極，還通過第三電阻R3連接於第一三極管Q1的發射極，發射極連接於第二整流二極體D2的正極並接地。

較佳地，脈衝發生電路可為振盪電路。

較佳地，充電裝置可進一步包括：

緊挨或連接於可充電池，用於即時檢測可充電池當前溫度的溫度檢測電路；

連接於溫度檢測電路並在溫度超出第一預定範圍時產生溫度控制指令且在溫度達到第二預定範圍時產生溫度控制解除指令的溫度控制電路；及

連接於供電單元和所述溫度控制電路，用於根據溫度控制指令開始工作和溫度控制解除指令停止工作的風扇。

較佳地，狀態檢測電路、脈衝發生電路及溫度控制電路可集成於一微處理器中。

較佳地，控制開關可為繼電器或場效電晶體。

較佳地，供電單元可包括主功率電路和輔助供電電路。

主功率電路包括依次串聯於外部的電磁干擾濾波器和控制開關之間的整流器、功率因素校正器、依次串聯於功率因素校正器的主變壓器和主整流濾波器、主變壓器的公共端和外部微處理器之間的主脈寬調整電路及主電源控制電路、分別並聯於主脈寬調整電路的輸出端、主整流濾波器及控制開關的公共端之間的第一電壓回饋電路、電流回饋電路和過壓保護電路。

輔助供電電路包括依次串聯連接於外部的電磁干擾濾波器的整流濾波器、輔助變壓器、輔助輸出整流器和濾波器、第二電壓回饋電路和輔助脈寬調整電路，輔助脈寬調整電路的輸出端連接於整流濾波器及輔助變壓器的公共端，還包括連接於輔助輸出整流器和濾波器的輸出端的12V電源。

為了解決上述技術問題，本創作之實施例提出了一種可充電池。可充電池由如上所述的充電裝置進行充電，內設有可回應狀態檢測電路產生的異常檢測信號以產生一標識可充電池的當前狀態正常或異常信號的狀態標識電路。

相應地，本創作之實施例還提供了一種充電系統。充電系統包括如上所述的充電裝置和可充電池。

本創作之實施例的有益效果是：藉由設置由脈衝驅動工作以對控制開關進行控制的脈衝驅動電路，從而實現了對控制開關及時、可靠的控制，達到了使用方便、安全的技術效果；此外藉由將可充電池設置可回應狀態檢測電路的異常檢測信號的狀態標識電路，從而能夠及時發現可充電池的異常狀態，以消除起火、爆炸等安全隱患。

而為了讓上述目的、技術特徵以及實際實施後之增益性更為明顯易懂，於下文中將以較佳之實施範例輔佐對應相關之圖式來進行更詳細之說明。

為利貴審查員瞭解本創作之特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本創作配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本創作實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、局限本創作於實際實施上的權利範圍。

請参閱第1圖和第2圖，本實用新型實施例的多功能智慧型充電系統，包括可充電池10和充電裝置20。充電裝置20通過脈衝驅動的方式來對控制開關22進行控制，以防止傳統充電裝置20的電路失效誤發信號錯誤控制帶來的不便及安全隱患；只有在檢測到所述可充電池10當前狀態為正常時才進行充電，當檢測到可充電池10當前狀態為異常時會及時報警，以提醒消除安全隱患。

可充電池10內設有可進行充放電的電池組11和可回應外部檢測信號產生一標識可充電池10的當前狀態正常或異常的信號的狀態標識電路12；其中，當前狀態包括正常和異常兩種。優選地，待充電狀態為正常，充滿和/或損壞為異常狀態。

充電裝置20用於為可充電池10進行充電，包括供電單元21、控制開關22、微處理器23及脈衝驅動電路24。

供電單元21用於將外部電源處理生成可充電池10所需要的電信號，並為可充電池10充電。作為一種實施方式，如圖2所示，供電單元21包括主功率電路和輔助供電電路。

主功率電路包括依次串聯於外部的電磁干擾濾波器和所述控制開關22之間的整流器、功率因素校正器、主變壓器和主整流濾波器，依次串聯於功率因素校正器、主變壓器的公共端和外部微處理器23之間的主脈寬調整電路及主電源控制電路，分別並聯於主脈寬調整電路的輸出端和主整流濾波器與控制開關22的公共端之間的第一電壓回饋電路、電流回饋電路和過壓保護電路。由於輸入的是寬範圍電壓100-240Vac，並且輸出功率較大，輸入電壓範圍太寬，沒有合適的拓樸，需要將輸入電壓固定，因此加入了一級功率因素校正器將電壓升至380Vdc左右，以便於主功率電路選擇合適的拓樸。

輔助供電電路包括依次串聯連接於外部的電磁干擾濾波器的整流濾波器、輔助變壓器、輔助輸出整流器和濾波器、第二電壓回饋電路和輔助脈寬調整電路，輔助脈寬調整電路的輸出端連接於整流濾波器及輔助變壓器的公共端，還包括連接於輔助輸出整流器和濾波器的輸出端的12V電源。輔助供電電路用於提供電壓給初給的脈寬調整積體電路和次級的微處理器23，當電池沒有接入時，主功率電路不工作，只有輔助供電電路工作，提供電壓給次級的微處理器23，以降低能耗，節能效果顯著，待機狀態能耗符合國際標準。

控制開關22連接於供電單元21和可充電池10之間，以導通或斷開供電單元21與可充電池10之間的電性連接。優選地，控制開關22為繼電器或場效電晶體。優選地，控制開關22的導通和斷開，採用一個繼電器來實現；或者分別由一個繼電器和場效電晶體來實現，對應地，脈衝驅動電路24也分別對應採用兩個。

微處理器23中整合有狀態檢測電路231和脈衝發生電路232。

狀態檢測電路231連接並檢測可充電池10狀態。在充電前向狀態標識電路12發送檢測信號並獲取可充電池10的當前狀態且當前狀態為正常時控制控制開關22導通以進行充電，而異常時產生報警指令。狀態標識電路12回傳一個正常信號則狀態檢測電路231判斷當前狀態為正常，如果回傳一個異常信號或不回傳則狀態檢測電路231判斷當前狀態為異常。

脈衝發生電路232連接於所述狀態檢測電路231，並在可充電池10為待充電狀態或達到充滿狀態時產生脈衝信號。作為一種實施方式，脈衝發生電路232為振盪電路。

作為一種實施方式，充電裝置20還包括溫度檢測電路25和風扇26，微處理器23中進一步整合有溫度控制電路233。

溫度檢測電路25緊挨或連接於可充電池10，用於即時檢測可充電池10當前溫度。

溫度控制電路233連接於溫度檢測電路25，並在溫度超出第一預定範圍時產生溫度控制指令，且在溫度達到第二預定範圍時產生溫度控制解除指令。

風扇26連接於供電單元21和溫度控制電路233，用於根據溫度控制指令開始工作和溫度控制解除指令停止工作。第一預定範圍為-5攝氏度~55攝氏度，第二預定範圍為0攝氏度~45攝氏度，也即檢測到可充電池10的溫度高於55攝氏度或低於-5攝氏度時溫度控制電路233產生溫度控制指令，所述風扇26啟動散熱，此時，會通過一個特定的通風孔對應到可充電池10的通風孔進行吹風，以利於可充電池10的溫度快速恢復到正常，節省用戶的等待時間，需說明的是，在可充電池10溫度過低時，通風也能讓其溫度恢復更快；當溫度變為低於45攝氏度或高於0攝氏度時溫度控制電路233產生溫度控制解除指令，風扇26停止工作。

優選地，充電裝置20進一步包括連接於供電單元21和溫度控制電路233，並根據溫度控制指令進行報警提示的報警單元27，如進行溫度過高或過低警示。其中，報警單元27為LED燈或蜂鳴器，可產生發光或發聲形式的報警提示。

請参閱第3圖，脈衝驅動電路24連接於脈衝發生電路232和繼電器K的輸入端之間，由脈衝信號驅動工作以控制繼電器K動作而斷開供電單元21與可充電池10之間的電連接。脈衝驅動電路24包括脈衝轉換電路及供電迴路。

脈衝轉換電路連接於脈衝發生電路232，用於將脈衝信號轉換為直流信號。脈衝轉換電路又包括連接於脈衝發生電路232的濾直流子電路和連接於濾直流子電路的整流濾波子電路。

其中，濾直流子電路由第一電阻R1和第一電容C1串聯組成，第一電阻R1的一端連接於述脈衝發生電路232，另一端連接於第一電容C1的一端。

整流濾波子電路是由第一整流二極體D1、第二整流二極體D2和第二電容C2首尾依次串接組成的環形電路，第二電容C2的兩端還分別連接供電迴路，而第一電容C1的另一端還連接於第一整流二極體D1的正極和第二整流二極體D2的負極之間。

供電迴路連接於脈衝轉換電路和繼電器K的輸入端，用於在直流信號控制下導通以對繼電器K提供工作電源。具體地，供電回路由電源VCC、第三二極體D3、第一三極管Q1、第二電阻R2、第三電阻R3及接地端組成。

其中，電源VCC串聯繼電器K的輸入端後連接於第一三極管Q1的集電極，第三二極體D3並聯於繼電器K的輸入端且負極連接於電源VCC，而正極連接於第一三極管Q1的集電極，第一三極管Q1的基極通過第二電阻R2連接於第一整流二極體D1的負極，還通過第三電阻R3連接於第一三極管Q1的發射極，發射極連接於第二整流二極體D2的正極並接地。具體地，第三二極體D3用於在繼電器K斷開時，快速消耗掉繼電器K的線圈的反向電動勢，以消除反向電動勢對第一三極管Q1的影響。

本創作實施例的控制開關22斷開的工作過程為：狀態檢測電路231檢測到可充電池10為異常狀態時，控制器內的脈衝發生電路232產生脈衝信號，對應的脈衝波形經過第一電阻R1和第一電容C1後，第一電容C1將直流成分濾除，得到正負脈衝波形，再經過第一整流二極體D1、第二整流二極體D2和第二電容C2整流濾波後形成一個直流電壓，該直流電壓通過第二電阻R2、第三電阻R3載入至第一三極管Q1，進而使第一三極管Q1導通，此時，供電回路也導通，繼電器K得到工作電源而動作進而斷開供電單元21與可充電池10之間的電性連接。

從而，相對於傳統的控制開關22驅動電路用高電平或低電平來驅動的方式，當微處理器23失效的時候，微處理器23的輸出引腳有可能錯誤地輸出高電平或低電平，這樣會導致控制開關22不能斷開與可充電池10的連接，充電器持續對可充電池10進行充電，會使可充電池10過充而導致起火、冒煙及爆炸等安全問題，本創作使用脈衝驅動電路24很好地解決了此問題。脈衝發生電路232輸出一個脈衝信號給脈衝驅動電路24，脈衝驅動電路24只有在脈衝信號下才會驅動控制開關22導通，而持續的高電平或低電平，脈衝驅動電路24都不會工作。這樣，當微處理器23失效的時候，脈衝驅動電路24不會驅動控制開關22，避免了可充電池10過充的安全問題。

本創作實施例的充電裝置20對應的工作步驟包括：

狀態檢測步驟：狀態檢測電路231檢測判斷可充電池10是否正常。

脈衝產生步驟：脈衝發生電路232在可充電池10為異常狀態時產生脈衝信號。

脈衝驅動步驟：脈衝驅動電路24由脈衝信號驅動工作以控制繼電器K動作。

斷開步驟：繼電器K受控動作而使輸出端斷開供電單元21與可充電池10之間的電連接，從而停止充電，消除隱患，保證安全。

其中，脈衝驅動步驟還包括：

濾直流子步驟：將脈衝發生電路232產生的脈衝信號中的直流成分濾除，得到正負脈衝波形。

整流濾波子步驟：將濾直流子步驟得到的正負脈衝波形進行整流濾波後形成一個直流電壓。

導通子步驟：直流電壓載入至三極管的兩個管腳進而使三極管導通，三極管對應的供電回路也導通，繼電器K得到工作電源而動作。

以上所述是本實用新型的具體實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護範圍。

10‧‧‧可充電池
11‧‧‧電池組
12‧‧‧狀態標識電路
20‧‧‧充電裝置
21‧‧‧供電單元
22‧‧‧控制開關
23‧‧‧微處理器
24‧‧‧脈衝驅動電路
25‧‧‧溫度檢測電路
26‧‧‧風扇
27‧‧‧報警單元
231‧‧‧狀態檢測電路
232‧‧‧脈衝發生電路
233‧‧‧溫度控制電路
C1‧‧‧第一電容
C2‧‧‧第二電容
D1‧‧‧第一整流二極體
D2‧‧‧第二整流二極體
D3‧‧‧第三二極體
K‧‧‧繼電器
Q1‧‧‧第一三極管
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
R3‧‧‧第三電阻
VCC‧‧‧電源

第1圖是本創作之實施例的充電系統的原理方塊圖。

第2圖是本創作之實施例的充電系統的功能模組圖。

第3圖是本創作之實施例的局部電路結構示意圖。

10‧‧‧可充電池

11‧‧‧電池組

12‧‧‧狀態標識電路

20‧‧‧充電裝置

21‧‧‧供電單元

22‧‧‧控制開關

23‧‧‧微處理器

24‧‧‧脈衝驅動電路

25‧‧‧溫度檢測電路

26‧‧‧風扇

27‧‧‧報警單元

231‧‧‧狀態檢測電路

232‧‧‧脈衝發生電路

233‧‧‧溫度控制電路

Claims (10)

1. 一種充電裝置，其包括： 一供電單元，用於為外部之一可充電池充電； 一控制開關，連接於該供電單元與外部之該可充電池之間，以導通或斷開該供電單元與該可充電池之間之電性連接； 其中，該充電裝置進一步包括： 一狀態檢測電路，連接並檢測該可充電池之狀態； 一脈衝發生電路，連接於該狀態檢測電路，並在該可充電池為待充電狀態或達到充滿狀態時產生一脈衝信號；及 一脈衝驅動電路，連接於該脈衝發生電路與該控制開關之間，根據該脈衝信號驅動該控制開關導通或斷開。
2. 如申請專利範圍第1項所述之充電裝置，其中，該脈衝驅動電路包括： 一脈衝轉換電路，連接於該脈衝發生電路，用於將該脈衝信號轉換為一直流信號；及 一供電迴路，連接於該脈衝轉換電路和該控制開關之輸入端，用於在該直流信號控制下導通以對該控制開關提供一工作電源。
3. 如申請專利範圍第2項所述之充電裝置，其中， 該脈衝轉換電路包括連接於該脈衝發生電路之一濾直流子電路和連接於該濾直流子電路之一整流濾波子電路，該控制開關為一繼電器(K)； 其中，該濾直流子電路由一第一電阻(R1)和一第一電容(C1)串聯組成，該第一電阻(R1)之一端連接於該脈衝發生電路，另一端連接於該第一電容(C1)之一端； 該整流濾波子電路是由一第一整流二極體(D1)、一第二整流二極體(D2)和一第二電容(C2)首尾依次串接組成之環形電路，該第二電容(C2)之兩端還分別連接該供電迴路，而該第一電容(C1)之另一端還連接於該第一整流二極體(D1)之正極與該第二整流二極體(D2)之負極之間； 該供電迴路由一電源(VCC)、一第三二極體(D3)、一第一三極管(Q1)、一第二電阻(R2)、一第三電阻(R3)及一接地端組成，其中，該電源(VCC)串聯該繼電器(K)之輸入端後連接於該第一三極管(Q1)之集電極，該第三二極體(D3)並聯於該繼電器(K)之輸入端且負極連接於該電源(VCC)，而正極連接於該第一三極管(Q1)之集電極，該第一三極管(Q1)之基極通過該第二電阻(R2)連接於該第一整流二極體(D1)之負極，還通過該第三電阻(R3)連接於該第一三極管(Q1)之一發射極，該發射極連接於該第二整流二極體(D2)之正極並接地。
4. 如申請專利範圍第1項所述之充電裝置，其中，該脈衝發生電路為振盪電路。
5. 如申請專利範圍第1項所述之充電裝置，其進一步包括： 一溫度檢測電路，緊挨或連接於該可充電池，用於即時檢測該可充電池當前之一溫度； 一溫度控制電路，連接於該溫度檢測電路並在該溫度超出一第一預定範圍時產生一溫度控制指令且在該溫度達到一第二預定範圍時產生一溫度控制解除指令；及 一風扇，連接於該供電單元和該溫度控制電路，用於根據該溫度控制指令開始工作和該溫度控制解除指令停止工作。
6. 如申請專利範圍第5項所述之充電裝置，其中，該狀態檢測電路、該脈衝發生電路及該溫度控制電路整合於一微處理器中。
7. 如申請專利範圍第1項所述之充電裝置，其中，該控制開關為一繼電器或一場效電晶體。
8. 如申請專利範圍第1項所述之充電裝置，其中，該供電單元包括： 一主功率電路，其包括依次串聯於外部之一電磁干擾濾波器與該控制開關之間之一整流器、一功率因素校正器、依次串聯於該功率因素校正器之一主變壓器和一主整流濾波器、該主變壓器之公共端與一外部微處理器之間之一主脈寬調整電路及一主電源控制電路、以及分別並聯於該主脈寬調整電路之輸出端和該主整流濾波器與該控制開關之公共端之間之一第一電壓回饋電路、一電流回饋電路和一過壓保護電路；以及 一輔助供電電路，其包括依次串聯連接於外部之該電磁干擾濾波器之一整流濾波器、一輔助變壓器、一輔助輸出整流器、一濾波器、一第二電壓回饋電路以及一輔助脈寬調整電路，該輔助脈寬調整電路之輸出端連接於該整流濾波器及該輔助變壓器之公共端，還包括連接於該輔助輸出整流器和該濾波器之輸出端之12V電源。
9. 一種可充電池，其中，該可充電池由如申請專利範圍第1項所述之充電裝置進行充電，內設有可回應該狀態檢測電路產生之一異常檢測信號以產生標識該可充電池之當前狀態為正常或異常信號之一狀態標識電路。
10. 一種充電系統，其中，該充電系統包括如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之充電裝置和如申請專利範圍第9項所述之可充電池。