鋰電池充電、供電控制器的製作方法
2023-05-27 19:48:01
專利名稱：鋰電池充電、供電控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電源控制技術領域，特別涉及鋰電池的充電、供電控制技術。
電池充、放電控制技術發展很快，其相應的電路種類已很多，如申請號為「95118441」，名稱為「電暈充電裝置」，申請號為「93217632」，名稱為「微型機動車充電機」等等的專利申請技術，都是涉及電池充、放電控制電路的，這些已有的充電、供電控制電路，主要是針對酸性電池、鎳氫電池等蓄電池而言，這些電路相對來說控制功能單一，無自動檢測、自動識別、自動控制、自動保護等功能，而且所控制的被充蓄電池功率低，容量小；隨著社會的發展，對環保清潔能源的需要，鋰電池的應用越來越受到人們的重視，特別是大容時的鋰電池應用前景更是廣泛，而目前與其相對應的充電、供電控制器還沒有。
本實用新型的目的是針對現有技術的不足，結合大功率鋰電池的充、供電特徵，設計一種專用的鋰電池充電、供電控制器，並使用其具備電池故障檢測、電池環境溫度維護，狀態監控，過流過壓保護功能。
本實用新型的目的可以通過以下技術方案實現，設計一種鋰電池充電、供電控制器，包括殼體及電路組件，所述電路組件中市電經整流電路、功率因故補償電路向原極激勵電路提供一直流電源，由原極激勵電路控制的電能經變換器後，再經整流電路、電感電路及濾波電路，整理送致電池調度電路後經供電調整電路供給負載；電路的控制由集成電路UO及IC9組成，在原極激勵電路的輸出端集成電路UO經電流檢測電路及由濾波電路輸出端取樣的電壓檢測電路和IC9複合信號的控制，對原極激勵電路進行調整，集成電路IC9經電流檢測電路由電感電路拾取電流信號，對供電調整電路及UO進行控制，集成電路IC9還在供電調整電路的輸出端取樣，以增加控制精度，顯示、報警電路通過集成電路IC9對整個電路進行顯示、報警。
鋰電池充電、供電控制器中整流電路、電感電路由變壓器T1、電感L1、開關管D1、D2、集成電路UO、IC9、電容C311、C321、電阻R311、R321組成整流、續流電路，提供大範圍連續可調電壓。電池調度電路及電池組由繼電器K1、K2……Kn，三極體Q991、Q992……Q99n及電池BT1、BT2……BTn組成，受集成電路和IC9控制的可根據負載需要自動實現電池串聯、並聯、串並聯供電模式。鋰電池充電、供電控制器，供電調整電路由電感L9、二極體D970、D972、電容C970、C971、C972組成，電感L9次極有多組抽頭或在抽頭中間連接開關器件，同時完成升壓、降壓或逆向功能，以產生多路正、負電壓輸出。電流檢測電路由電感L1、電阻R816、R817、R818、二極體Z816、Z817及電容E817構成整流後直流電大小的感應檢測電路，以在L1初極電流變化量與Vaut變化時，L1次極電流成正比變化，從而使IC9得到Vaut檢測信號。
本實用新型與現在技術相比，可對大功率鋰電池充電、供電控制，具有電池故障檢測，充、供電狀態監控，電池環境溫度維護，過流過壓保護功能，結構簡單，設計合理。
圖1為本實用新型的原理框圖；圖2為本實用新型的電路原理框圖；圖3為本實用新型IC9的軟體邏輯示意圖；圖4為本實用新型電池串聯方式示意圖；圖5為本實用新型電池並聯方式示意圖；圖6為本實用新型的調整電路示意圖a；圖7為本實用新型的調整電路示意圖b；圖8為本實用新型的調整電路示意圖c；圖9為本實用新型的調整電路示意圖d；圖10為本實用新型的調整電路示意圖e；圖11為本實用新型的調整電路示意圖f；圖12為本實用新型實施例電路圖。
圖4中K4-1、K4-2、K4-3為接通器件，E4-1、E4-2為電池；圖5中F5-1為輸出正極，F5-2為輸入正極，K5-1為輸入接通器件，K5-2為輸出接通器件，E5-1、E5-2為電池；圖6中D6-1為整流管，K6-1為調整開關，S6-1為線圈，E6-1為電池，G6-1為高頻開關；圖7中K7-1為調整開關，D7-1為整流管，S7-1為線圈，E7-1為電池，G7-1為高頻開關；
圖8中K8-1為調整開關，D8-1不整流管，S8-1為線圈，E8-1為電池，G8-1為高頻開關；圖9中K9-1為調整開關，D9-1為整流管，S9-1為線圈，E9-1為電池，G9-1為高頻開關；圖10中K10-1為調整開關，D10-1為整流管，SI0-1為線圈，E10-1為電池，GL0-1為高頻開關；圖11中K11-1為高頻開關，E11-1為電池，B11-1為變壓器，S11-1為交流輸出。
以下結合附圖對本實用新型進一步詳述一種鋰電池充電、供電控制器，包括殼體1及電路組件2，所述電路組件2中市電經整流電路201、功率因故補償電路202向原極激勵電路203提供一直流電源，由原極激勵電路203控制的電能經變換器204後，再經整流電路205、電感電路206及濾波電路207、整理送致電池調度電路208後經供電調整電路210供給負載211；電路的控制由集成電路U0及IC9組成，在原極激勵電路203的輸出端集成電路UO經電流檢測電路212及由濾波電路207輸出端取樣的電壓檢測電路213和IC9複合信號的控制，對原極激勵電路203進行調整，集成電路IC9經電流檢測電路214由電感電路206拾取電流信號，對供電調整電路210及UO進行控制，集成電路IC9還在供電調整電路210的輸出端取樣，以增加控制精度，顯示、報警電路216通過集成電路IC9對整個電路進行顯示、報警。
在鋰電池充電、供電控制器中變換電路204、整流電路205、電感電路206由變壓器T1、電感L1、開關管D1、D2、集成電路UO、IC9、電容C311、C321、電阻R311、R321組成整流、續流電路，提供大範圍連續可調電壓。該電路中，D0、Q1-4、T1、D1、D2、L1、UO等構成開關電源換能基本線路，工作過程是，UO通過1腳檢測當前電流、通過16腳檢測電壓信號和控制信號，產生PWM信號通過8、11腳輸出，經Q1、Q2放大處理後通過T3控制4個大功率開關管的分時通斷，電能經T1轉換成低壓，D1、D2整流，並於L1構成續流降壓電路，保證電壓可在大範圍高速穩壓過程是當輸出電壓高出時，U0的16腳電壓大於參考電壓，U0的8、11腳輸出的PWM信號變窄，4個大功率開關Q1-4的導通時間變短，因而，T1輸入的電能變小。輸出的電壓變低，反之類推。
在鋰電池充電、供電控制器中電池調度電路208及電池組209由繼電器K1、K2……Kn，三極體Q991、Q992……Q99n及電池BT1、BT2……BTn組成，受集成電路和IC9控制的可根據負載211需要自動實現電池串聯、並聯、串並聯供電模式(如圖4、5所示)，在如圖2所示的實施例中電池調度電路K1、K2、K3、Q991、Q992、Q993在IC9的控制下決定電池BT1、BT2、BT3的是否介入充放電網絡。輸出調電路Q970、L9、D97x、在IC9的控制下產生符合要求的輸出電壓V1、V2和V-。輔助電源電路為V1、R995、R996、E903、R330、Z330、E330，為控制電路提供工作電源。
在鋰電池充電、供電控制器，供電調整電路210由電感L9、二極體D970、D972、電容C970、C971、C972組成，電感L9次極有多組抽頭或在抽頭中間連接開關器件，同時完成升壓、降壓或逆向功能，以產生多路正、負電壓輸出。輸出調整電路，保證後備電池穩壓輸出、限流控制，以及進行交流逆變控制，高頻開關Q977在中心處理部分IC9送出的通斷信號的控制下工作，線圈L9產生感生電壓，從而實現輸出電壓升/降和反向，中心處理部分IC9判斷電路輸出電壓，決定對應線路的調整開關通斷，當所有調整開關斷開時，高頻開關斷開停止工作，反之自動啟動，如圖6、7、8、9、10、11所示為六種電路模式。
在鋰電池充電、供電控制器中電流檢測電路214由電感L1、電阻R816、R817、R818、二極體Z816、Z817及電容E817構成整流後直流電大小的感應檢測電路，以在L1初極電流變化量與Vaut變化時，L1次極電流成正比變化，從而使IC9得到Vaut檢測信號。在圖2所示的實施例中電流檢測電路由T2、R18、R16、Z16、Z17、U8等組成，其工作過程是T2和R18將電流大小信號轉換成為電壓信號，經Z16、Z17、E17檢出蜂值、並濾波，通過R16、R17分壓，產生U0的最大電流保護信號，同時R16上的電壓差經U8、R910、R912、R193放大此信號，2.5V參考源通過R911調整輸出U8輸出以2.5V為中心，R919和C908完成信號濾波。電流檢測電路214由L1、R818、R816、Z816、Z817等組成，其工作過程是L1和R818將電流大小信號轉換成為電壓信號，經Z816、Z817、E817檢出蜂值、並濾波，通過R816、R817分壓，IC9電流檢測信號。電壓檢測電路由R902、R903、C910構成，輸出電壓或電池電壓經過R902、R903、分壓成為0-VCC間變化，並通過C910濾波。
IC9通過電流檢測電路(T2、R18、R16、Z16、Z17、U8等)和電壓檢測電路(R902、R903、C910等)獲取電流電壓數值，中心處理部分IC9以PWM信號通過R922、R906、C909、C901、C912、R905構成的平滑濾波網絡後送U7進行反向調整，通過R302-306與輸出電壓信號複合控制U0調節開關電源的工作，從而產生所需的電壓、電流輸出。
電路中輸出調整電路包含濾波電路(L1、L2、L3、D901、E301、E302、E030)，環境溫度、電池溫度感應電路為(NTC、R928)、電池調度電路(Kn、Q99n)以及輸出調整電路(Q970、L9、D97n、C97n).
電池調度電路K1、K2、K3、Q991、Q992、Q993在IC9的控制下決定電池BT1、BT2、BT3的是否介入充放電網絡。
輸出調整電路Q970、L9、D97x、C97x在IC9的控制下產生符合要求的輸出電壓V1、V2和V-。輔助電源電路為V1、R995、R996、E903、R330、Z330、E330。為控制電路提供工作電源。
本實用新型的集成電路IC9的軟體邏輯如圖3所示，其程序控制著IC9中CPU的運行，以達到實用新型目的實現。
權利要求1.一種鋰電池充電、供電控制器，包括殼體(1)及電路組件(2)，其特徵在於所述電路組件(2)中市電經整流電路(201)、功率因故補償電路(202)向原極激勵電路(203)提供一直流電源，由原極激勵電路(203)控制的電能經變換器(204)後，再經整流電路(205)、電感電路(206)及濾波電路(207)、整理送致電池調度電路(208)後經供電調整電路(210)供給負載(211)；電路的控制由集成電路UO及IC9組成，在原極激勵電路(203)的輸出端集成電路UO經電流檢測電路(212)及由濾波電路(207)輸出端取樣的電壓檢測電路(213)和IC9複合信號的控制，對原極激勵電路(203)進行調整，集成電路IC9經電流檢測電路(214)由電感電路(206)拾取電流信號，對供電調整電路(210)及UO進行控制，集成電路IC9還在供電調整電路(210)的輸出端取樣，以增加控制精度，顯示、報警電路(216)通過集成電路IC9對整個電路進行顯示、報警。
2.根據權利要求1所述的鋰電池充電、供電控制器，其特徵在於所述整流電路(205)、電感電路(206)由變壓器T1、電感L1、開關管D1、D2、集成電路UO、IC9、電容C311、C321、電阻R311、R321組成整流、續流電路，提供大範圍連續可調電壓。
3.根據權利要求1所述的鋰電池充電、供電控制器，其特徵在於電池調度電路(208)及電池組(209)由繼電器K1、K2……Kn，三極體Q991、Q992……「Q99n及電池BT1、BT2……BTn組成，受集成電路和IC9控制的可根據負載(211)需要自動實現電池串聯、並聯、串並聯充電、供電模式。
4.根據權利要求1所述的鋰電池充電、供電控制器，其特徵在於所述供電調整電路(210)由電感L9、二極體D970、D972、電容C970、C971、C972組成，電感L9次極有多組抽頭或在抽頭中間連接開關器件，同時完成升壓、降壓或逆向功能，以產生多路正、負電壓輸出。
5.根據權利要求1所述的鋰電池充電、供電控制器，其特徵在於所述電流檢測電路(214)由電感L1、電阻R816、R817、R818、二極體Z816、Z817及電容E817構成整流後直流電大小的感應檢測電路，以在L1初極電流變化量與Vaut變化時，L1次極電流成正比變化，從而使IC9得到Vout電流檢測信號。
專利摘要一種鋰電池充電、供電控制器,涉及鋰電池的充電、供電技術,本實用新型的目的是解決原有充電、供電電路控制功能單一,所控制的被充電電池功率低,容量小的不足;本實用新型所述控制器由開關電源電路,輸出控制電路,中心控制電路,數據彩集電路及顯示電路組成;該控制器可結合大功率鋰電池的充電、供電特性,可對鋰電池充電、供電進行電池故障檢測,電池環境溫度維護、狀態監控、過流過壓保護等控制,結構合理,控制效果好。
文檔編號H02J7/10GK2482259SQ01204620
公開日2002年3月13日 申請日期2001年2月28日 優先權日2001年2月28日
發明者朱其雲, 劉彥和, 孫尚傳 申請人:孫尚傳, 深圳市升萬泰實業發展有限公司, 朱其雲, 劉彥雲