CN2482259Y

CN2482259Y - 锂电池充电、供电控制器

Info

Publication number: CN2482259Y
Application number: CN 01204620
Authority: CN
Inventors: 朱其云; 刘彦和; 孙尚传
Original assignee: Shengwantai Industry Dev Co ltd
Current assignee: Liu Yanhe
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2002-03-13
Anticipated expiration: 2011-02-28

Abstract

一种锂电池充电、供电控制器,涉及锂电池的充电、供电技术,本实用新型的目的是解决原有充电、供电电路控制功能单一,所控制的被充电电池功率低,容量小的不足;本实用新型所述控制器由开关电源电路,输出控制电路,中心控制电路,数据彩集电路及显示电路组成;该控制器可结合大功率锂电池的充电、供电特性,可对锂电池充电、供电进行电池故障检测,电池环境温度维护、状态监控、过流过压保护等控制,结构合理,控制效果好。

Description

锂电池充电、供电控制器

本实用新型涉及电源控制技术领域，特别涉及锂电池的充电、供电控制技术。

电池充、放电控制技术发展很快，其相应的电路种类已很多，如申请号为：“95118441”，名称为：“电晕充电装置”，申请号为：“93217632”，名称为：“微型机动车充电机”等等的专利申请技术，都是涉及电池充、放电控制电路的，这些已有的充电、供电控制电路，主要是针对酸性电池、镍氢电池等蓄电池而言，这些电路相对来说控制功能单一，无自动检测、自动识别、自动控制、自动保护等功能，而且所控制的被充蓄电池功率低，容量小；随着社会的发展，对环保清洁能源的需要，锂电池的应用越来越受到人们的重视，特别是大容时的锂电池应用前景更是广泛，而目前与其相对应的充电、供电控制器还没有。

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，结合大功率锂电池的充、供电特征，设计一种专用的锂电池充电、供电控制器，并使用其具备电池故障检测、电池环境温度维护，状态监控，过流过压保护功能。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现，设计一种锂电池充电、供电控制器，包括壳体及电路组件，所述电路组件中市电经整流电路、功率因故补偿电路向原极激励电路提供一直流电源，由原极激励电路控制的电能经变换器后，再经整流电路、电感电路及滤波电路，整理送致电池调度电路后经供电调整电路供给负载；电路的控制由集成电路UO及IC9组成，在原极激励电路的输出端集成电路UO经电流检测电路及由滤波电路输出端取样的电压检测电路和IC9复合信号的控制，对原极激励电路进行调整，集成电路IC9经电流检测电路由电感电路拾取电流信号，对供电调整电路及UO进行控制，集成电路IC9还在供电调整电路的输出端取样，以增加控制精度，显示、报警电路通过集成电路IC9对整个电路进行显示、报警。

锂电池充电、供电控制器中整流电路、电感电路由变压器T1、电感L1、开关管D1、D2、集成电路UO、IC9、电容C311、C321、电阻R311、R321组成整流、续流电路，提供大范围连续可调电压。电池调度电路及电池组由继电器K1、K2……Kn，三极管Q991、Q992……Q99n及电池BT1、BT2……BTn组成，受集成电路和IC9控制的可根据负载需要自动实现电池串联、并联、串并联供电模式。锂电池充电、供电控制器，供电调整电路由电感L9、二极管D970、D972、电容C970、C971、C972组成，电感L9次极有多组抽头或在抽头中间连接开关器件，同时完成升压、降压或逆向功能，以产生多路正、负电压输出。电流检测电路由电感L1、电阻R816、R817、R818、二极管Z816、Z817及电容E817构成整流后直流电大小的感应检测电路，以在L1初极电流变化量与Vaut变化时，L1次极电流成正比变化，从而使IC9得到Vaut检测信号。

本实用新型与现在技术相比，可对大功率锂电池充电、供电控制，具有电池故障检测，充、供电状态监控，电池环境温度维护，过流过压保护功能，结构简单，设计合理。

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的电路原理框图；

图3为本实用新型IC9的软件逻辑示意图；

图4为本实用新型电池串联方式示意图；

图5为本实用新型电池并联方式示意图；

图6为本实用新型的调整电路示意图a；

图7为本实用新型的调整电路示意图b；

图8为本实用新型的调整电路示意图c；

图9为本实用新型的调整电路示意图d；

图10为本实用新型的调整电路示意图e；

图11为本实用新型的调整电路示意图f；

图12为本实用新型实施例电路图。

图4中K4-1、K4-2、K4-3为接通器件，E4-1、E4-2为电池；

图5中F5-1为输出正极，F5-2为输入正极，K5-1为输入接通器件，K5-2为输出接通器件，E5-1、E5-2为电池；

图6中D6-1为整流管，K6-1为调整开关，S6-1为线圈，E6-1为电池，G6-1为高频开关；

图7中K7-1为调整开关，D7-1为整流管，S7-1为线圈，E7-1为电池，G7-1为高频开关；

图8中K8-1为调整开关，D8-1不整流管，S8-1为线圈，E8-1为电池，G8-1为高频开关；

图9中K9-1为调整开关，D9-1为整流管，S9-1为线圈，E9-1为电池，G9-1为高频开关；

图10中K10-1为调整开关，D10-1为整流管，SI0-1为线圈，E10-1为电池，GL0-1为高频开关；

图11中K11-1为高频开关，E11-1为电池，B11-1为变压器，S11-1为交流输出。

下面结合附图对本实用新型进一步详述：

一种锂电池充电、供电控制器，包括壳体1及电路组件2，所述电路组件2中市电经整流电路201、功率因故补偿电路202向原极激励电路203提供一直流电源，由原极激励电路203控制的电能经变换器204后，再经整流电路205、电感电路206及滤波电路207、整理送致电池调度电路208后经供电调整电路210供给负载211；电路的控制由集成电路U0及IC9组成，在原极激励电路203的输出端集成电路UO经电流检测电路212及由滤波电路207输出端取样的电压检测电路213和IC9复合信号的控制，对原极激励电路203进行调整，集成电路IC9经电流检测电路214由电感电路206拾取电流信号，对供电调整电路210及UO进行控制，集成电路IC9还在供电调整电路210的输出端取样，以增加控制精度，显示、报警电路216通过集成电路IC9对整个电路进行显示、报警。

在锂电池充电、供电控制器中变换电路204、整流电路205、电感电路206由变压器T1、电感L1、开关管D1、D2、集成电路UO、IC9、电容C311、C321、电阻R311、R321组成整流、续流电路，提供大范围连续可调电压。该电路中，D0、Q1-4、T1、D1、D2、L1、UO等构成开关电源换能基本线路，工作过程是，UO通过1脚检测当前电流、通过16脚检测电压信号和控制信号，产生PWM信号通过8、11脚输出，经Q1、Q2放大处理后通过T3控制4个大功率开关管的分时通断，电能经T1转换成低压，D1、D2整流，并于L1构成续流降压电路，保证电压可在大范围高速稳压过程是：当输出电压高出时，U0的16脚电压大于参考电压，U0的8、11脚输出的PWM信号变窄，4个大功率开关Q1-4的导通时间变短，因而，T1输入的电能变小。输出的电压变低，反之类推。

在锂电池充电、供电控制器中电池调度电路208及电池组209由继电器K1、K2……Kn，三极管Q991、Q992……Q99n及电池BT1、BT2……BTn组成，受集成电路和IC9控制的可根据负载211需要自动实现电池串联、并联、串并联供电模式(如图4、5所示)，在如图2所示的实施例中电池调度电路K1、K2、K3、Q991、Q992、Q993在IC9的控制下决定电池BT1、BT2、BT3的是否介入充放电网络。输出调电路Q970、L9、D97x、在IC9的控制下产生符合要求的输出电压V1、V2和V-。辅助电源电路为：V1、R995、R996、E903、R330、Z330、E330，为控制电路提供工作电源。

在锂电池充电、供电控制器，供电调整电路210由电感L9、二极管D970、D972、电容C970、C971、C972组成，电感L9次极有多组抽头或在抽头中间连接开关器件，同时完成升压、降压或逆向功能，以产生多路正、负电压输出。输出调整电路，保证后备电池稳压输出、限流控制，以及进行交流逆变控制，高频开关Q977在中心处理部分IC9送出的通断信号的控制下工作，线圈L9产生感生电压，从而实现输出电压升/降和反向，中心处理部分IC9判断电路输出电压，决定对应线路的调整开关通断，当所有调整开关断开时，高频开关断开停止工作，反之自动启动，如图6、7、8、9、10、11所示为六种电路模式。

在锂电池充电、供电控制器中电流检测电路214由电感L1、电阻R816、R817、R818、二极管Z816、Z817及电容E817构成整流后直流电大小的感应检测电路，以在L1初极电流变化量与Vaut变化时，L1次极电流成正比变化，从而使IC9得到Vaut检测信号。在图2所示的实施例中电流检测电路由T2、R18、R16、Z16、Z17、U8等组成，其工作过程是：T2和R18将电流大小信号转换成为电压信号，经Z16、Z17、E17检出蜂值、并滤波，通过R16、R17分压，产生U0的最大电流保护信号，同时R16上的电压差经U8、R910、R912、R193放大此信号，2.5V参考源通过R911调整输出U8输出以2.5V为中心，R919和C908完成信号滤波。电流检测电路214由L1、R818、R816、Z816、Z817等组成，其工作过程是：L1和R818将电流大小信号转换成为电压信号，经Z816、Z817、E817检出蜂值、并滤波，通过R816、R817分压，IC9电流检测信号。电压检测电路由R902、R903、C910构成，输出电压或电池电压经过R902、R903、分压成为0-VCC间变化，并通过C910滤波。

IC9通过电流检测电路(T2、R18、R16、Z16、Z17、U8等)和电压检测电路(R902、R903、C910等)获取电流电压数值，中心处理部分IC9以PWM信号通过R922、R906、C909、C901、C912、R905构成的平滑滤波网络后送U7进行反向调整，通过R302-306与输出电压信号复合控制U0调节开关电源的工作，从而产生所需的电压、电流输出。

电路中输出调整电路包含滤波电路(L1、L2、L3、D901、E301、E302、E030)，环境温度、电池温度感应电路为(NTC、R928)、电池调度电路(Kn、Q99n)以及输出调整电路(Q970、L9、D97n、C97n).

电池调度电路K1、K2、K3、Q991、Q992、Q993在IC9的控制下决定电池BT1、BT2、BT3的是否介入充放电网络。

输出调整电路Q970、L9、D97x、C97x在IC9的控制下产生符合要求的输出电压V1、V2和V-。辅助电源电路为：V1、R995、R996、E903、R330、Z330、E330。为控制电路提供工作电源。

本实用新型的集成电路IC9的软件逻辑如图3所示，其程序控制着IC9中CPU的运行，以达到实用新型目的实现。

Claims

1、一种锂电池充电、供电控制器，包括壳体(1)及电路组件(2)，其特征在于：所述电路组件(2)中市电经整流电路(201)、功率因故补偿电路(202)向原极激励电路(203)提供一直流电源，由原极激励电路(203)控制的电能经变换器(204)后，再经整流电路(205)、电感电路(206)及滤波电路(207)、整理送致电池调度电路(208)后经供电调整电路(210)供给负载(211)；电路的控制由集成电路UO及IC9组成，在原极激励电路(203)的输出端集成电路UO经电流检测电路(212)及由滤波电路(207)输出端取样的电压检测电路(213)和IC9复合信号的控制，对原极激励电路(203)进行调整，集成电路IC9经电流检测电路(214)由电感电路(206)拾取电流信号，对供电调整电路(210)及UO进行控制，集成电路IC9还在供电调整电路(210)的输出端取样，以增加控制精度，显示、报警电路(216)通过集成电路IC9对整个电路进行显示、报警。

2、根据权利要求1所述的锂电池充电、供电控制器，其特征在于所述整流电路(205)、电感电路(206)由变压器T1、电感L1、开关管D1、D2、集成电路UO、IC9、电容C311、C321、电阻R311、R321组成整流、续流电路，提供大范围连续可调电压。

3、根据权利要求1所述的锂电池充电、供电控制器，其特征在于电池调度电路(208)及电池组(209)由继电器K1、K2……Kn，三极管Q991、Q992……“Q99n及电池BT1、BT2……BTn组成，受集成电路和IC9控制的可根据负载(211)需要自动实现电池串联、并联、串并联充电、供电模式。

4、根据权利要求1所述的锂电池充电、供电控制器，其特征在于所述供电调整电路(210)由电感L9、二极管D970、D972、电容C970、C971、C972组成，电感L9次极有多组抽头或在抽头中间连接开关器件，同时完成升压、降压或逆向功能，以产生多路正、负电压输出。

5、根据权利要求1所述的锂电池充电、供电控制器，其特征在于所述电流检测电路(214)由电感L1、电阻R816、R817、R818、二极管Z816、Z817及电容E817构成整流后直流电大小的感应检测电路，以在L1初极电流变化量与Vaut变化时，L1次极电流成正比变化，从而使IC9得到Vout电流检测信号。