JPH09117074A - 二次電池の間欠充電回路 - Google Patents
二次電池の間欠充電回路Info
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- JPH09117074A JPH09117074A JP7268349A JP26834995A JPH09117074A JP H09117074 A JPH09117074 A JP H09117074A JP 7268349 A JP7268349 A JP 7268349A JP 26834995 A JP26834995 A JP 26834995A JP H09117074 A JPH09117074 A JP H09117074A
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- secondary battery
- voltage
- charging
- circuit
- battery
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の課題は、比較的安価なサイクル用のニ
ッカド電池や高容量で環境を汚染する物質を使用しない
ニッケル水素電池を無停電電源の予備電源として使用す
ることを可能とする具体的な回路を提供することにあ
る。 【解決手段】本発明は、二次電池1を充電している状態
で、二次電池1の電圧がシュミット・トリガ回路8の最
大閾値電圧に達した段階でMOSFET3をオフにして
充電を止めて二次電池1を開回路状態にし、二次電池1
の電圧が自己放電によってシュミット・トリガ回路8の
最小閾値電圧まで低下した段階でMOSFET3をオン
にして充電を開始する動作を繰り返し行うことを特徴と
する。
ッカド電池や高容量で環境を汚染する物質を使用しない
ニッケル水素電池を無停電電源の予備電源として使用す
ることを可能とする具体的な回路を提供することにあ
る。 【解決手段】本発明は、二次電池1を充電している状態
で、二次電池1の電圧がシュミット・トリガ回路8の最
大閾値電圧に達した段階でMOSFET3をオフにして
充電を止めて二次電池1を開回路状態にし、二次電池1
の電圧が自己放電によってシュミット・トリガ回路8の
最小閾値電圧まで低下した段階でMOSFET3をオン
にして充電を開始する動作を繰り返し行うことを特徴と
する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、無停電電源に関す
るものであり、ニッケルカドミニウム電池やニッケル水
素電池等の二次電池を予備電力源とした装置における二
次電池の間欠充電回路に関するものである。
るものであり、ニッケルカドミニウム電池やニッケル水
素電池等の二次電池を予備電力源とした装置における二
次電池の間欠充電回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、バックアップ電源に用いられてい
るニッケルカドミニウム電池などの二次電池はトリクル
充電が行われている。このトリクル充電は常時微少電流
を流して充電を行う方式である。しかし、このトリクル
充電は電池に常時電流を流しているために、電池にとっ
ては過充電状態が長時間続くことになり、電池の電解液
や電極板の劣化を進行し電池寿命が短くなるという問題
が発生する。このために、逆にトリクル充電によっても
劣化しにくいトリクル充電用電池を使用する必要がある
が、サイクル用電池と比較して高価である。さらに、ニ
ッケルカドミニウム電池よりも高エネルギー密度である
ニッケル水素電池を使用する場合、トリクル充電の方式
はニッケル水素電池には不向きであるといった問題があ
る。
るニッケルカドミニウム電池などの二次電池はトリクル
充電が行われている。このトリクル充電は常時微少電流
を流して充電を行う方式である。しかし、このトリクル
充電は電池に常時電流を流しているために、電池にとっ
ては過充電状態が長時間続くことになり、電池の電解液
や電極板の劣化を進行し電池寿命が短くなるという問題
が発生する。このために、逆にトリクル充電によっても
劣化しにくいトリクル充電用電池を使用する必要がある
が、サイクル用電池と比較して高価である。さらに、ニ
ッケルカドミニウム電池よりも高エネルギー密度である
ニッケル水素電池を使用する場合、トリクル充電の方式
はニッケル水素電池には不向きであるといった問題があ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】トリクル充電では、電
池に常時電流を流しているために、電池にとっては過充
電状態が長時間続く。この結果、電池の電解液や電極板
の劣化を促進し電池寿命が短くなるという問題が発生す
る。このため、逆にトリクル充電によっても寿命が短く
ならないトリクル充電用の電池を使用する必要がある
が、トリクル充電用電池は通常のサイクル充電用電池と
比較してセパレータの厚さを増やしたり電極に添加物を
加えて強化しているために、高価であるなどの問題があ
る。さらに、ニッケル水素電池などの電池の充電にはト
リクル充電は不向きであり、バックアップ用として使用
することができない。
池に常時電流を流しているために、電池にとっては過充
電状態が長時間続く。この結果、電池の電解液や電極板
の劣化を促進し電池寿命が短くなるという問題が発生す
る。このため、逆にトリクル充電によっても寿命が短く
ならないトリクル充電用の電池を使用する必要がある
が、トリクル充電用電池は通常のサイクル充電用電池と
比較してセパレータの厚さを増やしたり電極に添加物を
加えて強化しているために、高価であるなどの問題があ
る。さらに、ニッケル水素電池などの電池の充電にはト
リクル充電は不向きであり、バックアップ用として使用
することができない。
【0004】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、二次電池の満充電状態を維持する方法
として、電流を常時流して満充電状態を維持するのでは
なく、満充電後に開回路状態にし、自己放電等によって
低下する電池容量を検出し、ある容量まで低下した段階
で充電を開始し、満充電状態を回復させるといった動作
を繰り返すことによる間欠充電を行うことにより、比較
的安価なサイクル用のニッカド電池や高容量でカドミニ
ウム等の環境を汚染する物質を使用しないニッケル水素
電池を無停電電源の予備電源として使用することを可能
とする具体的な回路を提供することにある。
で、その目的は、二次電池の満充電状態を維持する方法
として、電流を常時流して満充電状態を維持するのでは
なく、満充電後に開回路状態にし、自己放電等によって
低下する電池容量を検出し、ある容量まで低下した段階
で充電を開始し、満充電状態を回復させるといった動作
を繰り返すことによる間欠充電を行うことにより、比較
的安価なサイクル用のニッカド電池や高容量でカドミニ
ウム等の環境を汚染する物質を使用しないニッケル水素
電池を無停電電源の予備電源として使用することを可能
とする具体的な回路を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の二次電池の間欠充電回路は、少なくとも1個
以上のニッケルカドミニウム電池もしくはニッケル水素
電池から構成される二次電池と、スイッチを介して前記
二次電池を充電するための定電流回路と、前記スイッチ
をオン・オフ制御する電圧制御回路と、前記電圧制御回
路の閾値電圧を決定するための基準電圧源とを有し、前
記二次電池を充電している状態で、前記二次電池の電圧
が前記電圧制御回路の最大閾値電圧に達した段階で前記
スイッチをオフにして充電を止めて前記二次電池を開回
路状態にし、前記二次電池の電圧が自己放電によって前
記電圧制御回路の最小閾値電圧まで低下した段階で前記
スイッチをオンにして充電を開始する動作を繰り返し行
うことを特徴とするものである。また、前記電圧制御回
路がシュミット・トリガ回路であることを特徴とするも
のである。
に本発明の二次電池の間欠充電回路は、少なくとも1個
以上のニッケルカドミニウム電池もしくはニッケル水素
電池から構成される二次電池と、スイッチを介して前記
二次電池を充電するための定電流回路と、前記スイッチ
をオン・オフ制御する電圧制御回路と、前記電圧制御回
路の閾値電圧を決定するための基準電圧源とを有し、前
記二次電池を充電している状態で、前記二次電池の電圧
が前記電圧制御回路の最大閾値電圧に達した段階で前記
スイッチをオフにして充電を止めて前記二次電池を開回
路状態にし、前記二次電池の電圧が自己放電によって前
記電圧制御回路の最小閾値電圧まで低下した段階で前記
スイッチをオンにして充電を開始する動作を繰り返し行
うことを特徴とするものである。また、前記電圧制御回
路がシュミット・トリガ回路であることを特徴とするも
のである。
【0006】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態例を詳細に説明する。この実施形態例では、電圧
制御回路として、シュミット・トリガ回路を使用した場
合について説明する。
の形態例を詳細に説明する。この実施形態例では、電圧
制御回路として、シュミット・トリガ回路を使用した場
合について説明する。
【0007】まず、二次電池の開回路状態から充電状態
へと移行する動作と充電状態から開回路状態へと移行す
る動作の制御方法として、シュミット・トリガ回路の動
作を利用する。シュミット・トリガ回路はコンパレータ
と抵抗で構成することができる。今、二次電池の充電時
の終止電圧を最大設定電圧、開回路状態にある二次電池
の充電を開始する電圧を最小設定電圧とし、それらの電
圧をコンパレータと抵抗からなるシュミット・トリガの
最大閾値電圧および最小閾値電圧に置き換える。以下
に、シュミット・トリガの動作電圧の最大閾値電圧V
max 、最小閾値電圧Vmin を示す。
へと移行する動作と充電状態から開回路状態へと移行す
る動作の制御方法として、シュミット・トリガ回路の動
作を利用する。シュミット・トリガ回路はコンパレータ
と抵抗で構成することができる。今、二次電池の充電時
の終止電圧を最大設定電圧、開回路状態にある二次電池
の充電を開始する電圧を最小設定電圧とし、それらの電
圧をコンパレータと抵抗からなるシュミット・トリガの
最大閾値電圧および最小閾値電圧に置き換える。以下
に、シュミット・トリガの動作電圧の最大閾値電圧V
max 、最小閾値電圧Vmin を示す。
【0008】
【数1】 ただし、R1 はコンパレータの正極側の入力端子と基準
電圧源との間に接続する抵抗、R2 はコンパレータの正
極側の入力端子と出力端子との間に接続する抵抗、Vr
は基準電圧源、V0 はコンパレータの出力電圧である。
電圧源との間に接続する抵抗、R2 はコンパレータの正
極側の入力端子と出力端子との間に接続する抵抗、Vr
は基準電圧源、V0 はコンパレータの出力電圧である。
【0009】本方式では、充電時二次電池の電圧が最大
閾値電圧まで上昇した段階で、シュミット・トリガ回路
は充電停止信号を出力し、二次電池は開回路状態にな
る。一方、開回路状態の二次電池では自己放電によって
容量が低下する。その容量低下と共に開回路電圧が低下
する。その電圧が最小閾値電圧まで低下した段階で、シ
ュミット・トリガ回路は充電開始信号を出力して、二次
電池の充電を開始させる。この充電状態と開回路状態を
繰り返す動作をシュミット・トリガ回路を用いることに
より行うことを特徴とする。
閾値電圧まで上昇した段階で、シュミット・トリガ回路
は充電停止信号を出力し、二次電池は開回路状態にな
る。一方、開回路状態の二次電池では自己放電によって
容量が低下する。その容量低下と共に開回路電圧が低下
する。その電圧が最小閾値電圧まで低下した段階で、シ
ュミット・トリガ回路は充電開始信号を出力して、二次
電池の充電を開始させる。この充電状態と開回路状態を
繰り返す動作をシュミット・トリガ回路を用いることに
より行うことを特徴とする。
【0010】以上の間欠充電回路を用いて、二次電池の
電圧を測定することにより充電状態と開回路電圧状態を
繰り返すことにより、間欠的に充電を行いある一定以上
の容量を維持することを最も重要な特徴とする。
電圧を測定することにより充電状態と開回路電圧状態を
繰り返すことにより、間欠的に充電を行いある一定以上
の容量を維持することを最も重要な特徴とする。
【0011】従来の技術とは、常時充電電流を流す方式
であるトリクル充電ではなく、間欠的に充電を行い、あ
る容量以上を維持することを行う点が異なる。すなわ
ち、二次電池の間欠充電の制御方法としてシュミット・
トリガ回路を使用して制御を行っている。このシュミッ
ト・トリガ回路の最大閾値電圧と最小閾値電圧をそれぞ
れ、充電終止電圧と充電開始電圧と設定して、二次電池
の端子電圧が最大閾値電圧まで達した段階で充電状態か
ら開回路状態へ移行させる。そして、開回路状態の二次
電池の電圧が最小閾値電圧まで低下した段階で開回路状
態から充電状態へと移行させる。
であるトリクル充電ではなく、間欠的に充電を行い、あ
る容量以上を維持することを行う点が異なる。すなわ
ち、二次電池の間欠充電の制御方法としてシュミット・
トリガ回路を使用して制御を行っている。このシュミッ
ト・トリガ回路の最大閾値電圧と最小閾値電圧をそれぞ
れ、充電終止電圧と充電開始電圧と設定して、二次電池
の端子電圧が最大閾値電圧まで達した段階で充電状態か
ら開回路状態へ移行させる。そして、開回路状態の二次
電池の電圧が最小閾値電圧まで低下した段階で開回路状
態から充電状態へと移行させる。
【0012】図1は本発明の二次電池の間欠充電回路で
あって、1はニッケルカドミニウム電池またはニッケル
水素電池等の二次電池、2は前記二次電池を充電する定
電流回路、3は充電状態を制御するスイッチであるMO
SFET、4は基準電圧源(Vr )、5はコンパレー
タ、6および7はそれぞれ抵抗R1 および抵抗R2 、8
はシュミット・トリガ回路、9は直流入力電源である。
二次電池1はMOSFET3がオンの場合、定電流回路
2から電流が流れ込み充電が行われる。充電状態におい
て、シュミット・トリガ回路8の最大閾値電圧Vmax ま
で二次電池1の電圧が上昇した時点でコンパレータ5の
出力はオフ信号を発生する。すると、MOSFET3は
オフ状態になり、定電流回路2からの充電電流が停止
し、二次電池1は開回路状態になる。開回路状態になっ
た二次電池1は自己放電により、徐々に蓄えられた電気
容量を低下させていき、それと共に開回路電圧も低下す
る。開回路電圧がシュミット・トリガ回路8の最小閾値
電圧Vmin まで低下した時点でコンパレータ5の出力信
号はオン信号を発生する。すると、MOSFET3はオ
ン状態になり、定電流回路2からの充電電流が二次電池
1に流れ込み充電が開始される。以上の開回路状態と充
電状態を繰り返すことにより間欠充電が可能となり、二
次電池1をある容量以上に常時充電することができる。
あって、1はニッケルカドミニウム電池またはニッケル
水素電池等の二次電池、2は前記二次電池を充電する定
電流回路、3は充電状態を制御するスイッチであるMO
SFET、4は基準電圧源(Vr )、5はコンパレー
タ、6および7はそれぞれ抵抗R1 および抵抗R2 、8
はシュミット・トリガ回路、9は直流入力電源である。
二次電池1はMOSFET3がオンの場合、定電流回路
2から電流が流れ込み充電が行われる。充電状態におい
て、シュミット・トリガ回路8の最大閾値電圧Vmax ま
で二次電池1の電圧が上昇した時点でコンパレータ5の
出力はオフ信号を発生する。すると、MOSFET3は
オフ状態になり、定電流回路2からの充電電流が停止
し、二次電池1は開回路状態になる。開回路状態になっ
た二次電池1は自己放電により、徐々に蓄えられた電気
容量を低下させていき、それと共に開回路電圧も低下す
る。開回路電圧がシュミット・トリガ回路8の最小閾値
電圧Vmin まで低下した時点でコンパレータ5の出力信
号はオン信号を発生する。すると、MOSFET3はオ
ン状態になり、定電流回路2からの充電電流が二次電池
1に流れ込み充電が開始される。以上の開回路状態と充
電状態を繰り返すことにより間欠充電が可能となり、二
次電池1をある容量以上に常時充電することができる。
【0013】図2は本発明の二次電池の間欠充電回路を
用いたバックアップ電源である。1はニッケルカドミニ
ウム電池またはニッケル水素電池の二次電池、2は前記
二次電池を充電する定電流回路、3は充電状態を制御す
るMOSFET、4は基準電圧源、5はコンパレータ、
6および7はそれぞれ抵抗R1 および抵抗R2 、8はシ
ュミット・トリガ回路、9は直流入力電源、10は負
荷、11,12はダイオードである。
用いたバックアップ電源である。1はニッケルカドミニ
ウム電池またはニッケル水素電池の二次電池、2は前記
二次電池を充電する定電流回路、3は充電状態を制御す
るMOSFET、4は基準電圧源、5はコンパレータ、
6および7はそれぞれ抵抗R1 および抵抗R2 、8はシ
ュミット・トリガ回路、9は直流入力電源、10は負
荷、11,12はダイオードである。
【0014】通常は直流入力電源9から負荷10に対し
て電力を供給しているが、停電等で直流入力電源9から
の電力が停止した場合、二次電池1から負荷10に対し
て電力が供給される。なお、ダイオード11は停電状態
以外の期間に二次電池1を負荷10から切り離すための
ダイオードである。ダイオード12は二次電池1が放電
している期間に直流入力電源9の方に電力が逆流しない
ように動作するダイオードである。
て電力を供給しているが、停電等で直流入力電源9から
の電力が停止した場合、二次電池1から負荷10に対し
て電力が供給される。なお、ダイオード11は停電状態
以外の期間に二次電池1を負荷10から切り離すための
ダイオードである。ダイオード12は二次電池1が放電
している期間に直流入力電源9の方に電力が逆流しない
ように動作するダイオードである。
【0015】前記実施形態例では、電圧制御回路とし
て、シュミット・トリガ回路を使用した場合について説
明したが、ウインド・コンパレータ回路を使用してもよ
い。なお、シュミット・トリガ回路は、ウインド・コン
パレータ回路と比較して、回路構成が簡単で、部品点数
が少なくなるといった利点がある。
て、シュミット・トリガ回路を使用した場合について説
明したが、ウインド・コンパレータ回路を使用してもよ
い。なお、シュミット・トリガ回路は、ウインド・コン
パレータ回路と比較して、回路構成が簡単で、部品点数
が少なくなるといった利点がある。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、シュ
ミット・トリガの最大閾値電圧と最小閾値電圧をそれぞ
れ、充電終止電圧と充電開始電圧と設定し、二次電池の
端子電圧が最大閾値電圧まで達した段階で充電状態から
開回路状態へ移行させ、開回路状態の二次電池の電圧が
最小閾値電圧まで低下した段階で開回路状態から充電状
態へと移行させる。以上の動作を繰り返すことにより、
間欠充電を行うことが出来る。
ミット・トリガの最大閾値電圧と最小閾値電圧をそれぞ
れ、充電終止電圧と充電開始電圧と設定し、二次電池の
端子電圧が最大閾値電圧まで達した段階で充電状態から
開回路状態へ移行させ、開回路状態の二次電池の電圧が
最小閾値電圧まで低下した段階で開回路状態から充電状
態へと移行させる。以上の動作を繰り返すことにより、
間欠充電を行うことが出来る。
【図1】本発明の一実施形態例に係る二次電池の間欠充
電回路を示す構成説明図である。
電回路を示す構成説明図である。
【図2】本発明の一実施形態例に係る二次電池の間欠充
電回路を用いたバックアップ電源を示す構成説明図であ
る。
電回路を用いたバックアップ電源を示す構成説明図であ
る。
1…ニッケルカドミニウム電池またはニッケル水素電池
の二次電池、2…前記二次電池を充電する定電流回路、
3…充電状態を制御するMOSFET、4…基準電圧
源、5…コンパレータ、6,7…抵抗R1 および抵抗R
2 、9…直流入力電源、10…負荷、11,12…ダイ
オード。
の二次電池、2…前記二次電池を充電する定電流回路、
3…充電状態を制御するMOSFET、4…基準電圧
源、5…コンパレータ、6,7…抵抗R1 および抵抗R
2 、9…直流入力電源、10…負荷、11,12…ダイ
オード。
Claims (2)
- 【請求項1】 少なくとも1個以上のニッケルカドミニ
ウム電池もしくはニッケル水素電池から構成される二次
電池と、スイッチを介して前記二次電池を充電するため
の定電流回路と、前記スイッチをオン・オフ制御する電
圧制御回路と、前記電圧制御回路の閾値電圧を決定する
ための基準電圧源とを有し、 前記二次電池を充電している状態で、前記二次電池の電
圧が前記電圧制御回路の最大閾値電圧に達した段階で前
記スイッチをオフにして充電を止めて前記二次電池を開
回路状態にし、前記二次電池の電圧が自己放電によって
前記電圧制御回路の最小閾値電圧まで低下した段階で前
記スイッチをオンにして充電を開始する動作を繰り返し
行うことを特徴とする二次電池の間欠充電回路。 - 【請求項2】 前記電圧制御回路がシュミット・トリガ
回路であることを特徴とする請求項1記載の二次電池の
間欠充電回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7268349A JPH09117074A (ja) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | 二次電池の間欠充電回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7268349A JPH09117074A (ja) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | 二次電池の間欠充電回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09117074A true JPH09117074A (ja) | 1997-05-02 |
Family
ID=17457306
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7268349A Pending JPH09117074A (ja) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | 二次電池の間欠充電回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09117074A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0921620A2 (en) * | 1997-12-03 | 1999-06-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for managing back-up power source |
JP2003153553A (ja) * | 2001-11-09 | 2003-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電力変換装置 |
US7495415B2 (en) | 2002-04-16 | 2009-02-24 | Hitachi, Ltd. | DC backup power supply system |
CN102790243A (zh) * | 2012-08-28 | 2012-11-21 | 江苏力天新能源科技有限公司 | 基站用磷酸铁锂电池组充电方法 |
JP2015038643A (ja) * | 2010-06-29 | 2015-02-26 | 株式会社東芝 | 補助電源制御回路、記憶装置、および補助電源制御方法 |
CN107979123A (zh) * | 2017-08-08 | 2018-05-01 | 上海裕芯电子科技有限公司 | 一种电源自适应锂电池充电管理电路 |
-
1995
- 1995-10-17 JP JP7268349A patent/JPH09117074A/ja active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0921620A2 (en) * | 1997-12-03 | 1999-06-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for managing back-up power source |
EP0921620A3 (en) * | 1997-12-03 | 2000-03-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for managing back-up power source |
US6097176A (en) * | 1997-12-03 | 2000-08-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for managing back-up power source |
CN1093326C (zh) * | 1997-12-03 | 2002-10-23 | 松下电器产业株式会社 | 备用电源的管理方法 |
JP2003153553A (ja) * | 2001-11-09 | 2003-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電力変換装置 |
US7495415B2 (en) | 2002-04-16 | 2009-02-24 | Hitachi, Ltd. | DC backup power supply system |
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CN102790243A (zh) * | 2012-08-28 | 2012-11-21 | 江苏力天新能源科技有限公司 | 基站用磷酸铁锂电池组充电方法 |
CN107979123A (zh) * | 2017-08-08 | 2018-05-01 | 上海裕芯电子科技有限公司 | 一种电源自适应锂电池充电管理电路 |
CN107979123B (zh) * | 2017-08-08 | 2024-03-22 | 上海裕芯电子科技有限公司 | 一种电源自适应锂电池充电管理电路 |
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