專利名稱：鋰離子電池組用充電器保護裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種電器保護電路。具體說，是用來為鋰離子電池組充電的充電器保護裝置。
背景技術(shù)：
目前，鋰離子電池組正逐漸地應用于電動自行車和一些動力設備上。在鋰離子電池組生 產(chǎn)行業(yè)都知道，鋰離子電池組具有高達幾十伏甚至上百伏的電壓值和高達幾十安時甚至上百 安時的高容量。給這種鋰離子電池組充電時，如果出現(xiàn)短路或極性接反情況，就會產(chǎn)生巨大 的沖擊電流而燒壞充電器。又由于這種鋰離子電池組的電壓較高，當先接通充電器電源，后 將充電器與電池組連接在一起進行充電時，充電器的輸出電壓與電池組間會有幾十伏的電壓 差，使得充電器與電池組連接的瞬間會產(chǎn)生打火或起弧，而打火或起弧可產(chǎn)生強烈的電流沖 擊和電磁輻射，從而對充電器和鋰離子電池組內(nèi)部的均衡電路帶來危害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是提供一種充電器保護裝置。這種充電器保護裝置，不僅可避免充 電器被燒壞的情況發(fā)生，還不會危害充電器和鋰離子電池組內(nèi)部的均衡電路。 為解決上述問題，采取以下技術(shù)方案
本發(fā)明的鋰離子電池組用充電器保護裝置含有分壓器和充電電流傳感器。其特點是還包 括超壓檢測模塊、欠壓檢測模塊、開關閉合條件檢査模塊、電流歸零檢測模塊、復位脈沖生 成模塊和保護開關。鋰離子電池組的兩個電極分別與超壓檢測模塊和欠壓檢測模塊的輸入端 相連，超壓檢測模塊和欠壓檢測模塊的輸出端與開關閉合條件檢查模塊的輸入端相接，而開 關閉合條件檢査模塊的輸出端又與保護開關的輸入端相連。電流歸零檢測模塊中有電流檢測 器，充電電流傳感器與電流檢測器相連，電流歸零檢測模塊的輸出端與復位脈沖生成模塊的 輸入端相接，復位脈沖生成模塊的輸出端又與保護開關相連接。
采取上述方案，具有以下優(yōu)點
由于本發(fā)明的鋰離子電池組用充電器保護裝置除了分壓器外，還包括超壓檢測模塊、欠 壓檢測模塊、開關閉合條件檢查模塊、電流歸零檢測模塊、復位脈沖生成模塊和保護開關； 鋰離子電池組的兩個電極分別與超壓檢測模塊和欠壓檢測模塊的輸入端相連，超壓檢測模塊 和欠壓檢測模塊的輸出端與開關閉合條件檢査模塊的輸入端相接，而開關閉合條件檢查模塊 的輸出端又與保護開關的輸入端相連。電流歸零檢測模塊中有電流檢測器，充電電流傳感器 與電流檢測器相連，電流歸零檢測模塊的輸出端與復位脈沖生成模塊的輸入端相接，復位脈 沖生成模塊的輸出端又與保護開關相連接。
該鋰離子電池組用充電器保護裝置相當于一個控制開關，在電池組未與充電器連接前，
這個開關處于斷開狀態(tài)。當電池組與充電器相接后，由保護裝置來對電池組的電壓進行檢測， 若電池組的電壓低于可充電的最小額定電壓值，或者電池組的電壓超過額定的最大可充電電 壓時，則開關不能閉合。也就是說，當電池組電壓處在設定范圍內(nèi)時，開關才處于閉合狀態(tài)， 進行充電。同時，在充電過程中若發(fā)生電池組電壓不在設定范圍內(nèi)或者充電電流向零跳變時， 開關會立即恢復到斷開狀態(tài)。因此，本發(fā)明的鋰離子電池組用充電器保護裝置不僅可防止那 些短路、反接或打火等意外的情況發(fā)生，而一旦發(fā)生這些意外情況時，又能迅速切斷充電回 路，從而避免了對充電器或鋰離子電池組帶來的危害。


圖1是本發(fā)明的鋰離子電池組用充電器保護裝置方框圖2是本發(fā)明的鋰離子電池組用充電器保護裝置電路原理圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的鋰離子電池組用充電器保護裝置由分壓器、充電電流傳感器、超 壓檢測模塊、欠壓檢測模塊、開關閉合條件檢查模塊、電流歸零檢測模塊、復位脈沖生成模 塊和保護開關組成，鋰離子電池組的兩個電極分別與超壓檢測模塊和欠壓檢測模塊的輸入端 相連，超壓檢測模塊和欠壓檢測模塊的輸出端與開關閉合條件檢查模塊的輸入端相接，而開 關閉合條件檢查模塊的輸出端又與保護開關的輸入端相連。電流歸零檢測模塊中有電流檢測 器，充電電流傳感器與電流檢測器相連，電流歸零檢測模塊的輸出端與復位脈沖生成模塊的 輸入端相接，復位脈沖生成模塊的輸出端又與保護開關相連接。
如圖2所示，其中的保護開關采用一個直流繼電器RL1，其一個常開觸點與充電器CC/CV 的恒流、恒壓充電輸出端out相連，另一個觸點與連接器P+相接。繼電器RL1的控制線圈一 端與供電電源Vccl相連，另一端與三極管Q1的集電極相接。三極管Q1的發(fā)射極接地，其 基極與電阻R4和R2的連接端相連，電阻R2的另一端接地，電阻R4的另一端與電阻R3和 穩(wěn)壓二極管ZD1的陰極相接，而電阻R3的另一端與連接器P+連接在一起。穩(wěn)壓二極管ZD1 的陽極與三極管Q2的基極和電阻R6相連，三極管Q2的集電極與三極管Ql的基極相連， 三極管Q2的發(fā)射極接地。電阻R6的另一端與單穩(wěn)觸發(fā)器IC1的輸出端3腳相接。其中的單 穩(wěn)觸發(fā)器IC1采用型號為NE555的IC1和外圍器件組成(也可采用其它形式，如比較器或運 算放大器等構(gòu)成)。單穩(wěn)觸發(fā)器IC1的8腳和4腳與電源VCC相連。電阻RT1的一端與電源 VCC相連，另一端與單穩(wěn)觸發(fā)器IC1的6、 7腳相接，單穩(wěn)觸發(fā)器IC1的6、 7腳又通過電容 器CT1接地。單穩(wěn)觸發(fā)器IC1的1腳接地、5腳通過電容器Cl接地、2腳與電阻R5和電容 器C2相接，電阻R5的一端與電源VCC相連。電容器C2的一端與比較器IC2的輸出端相連， 比較器IC2的一端接在點阻R7和電阻R8的連接點上，電阻R8的非連接端接地，電阻R7 的非連接端工作時與一個基準電壓Vref相連。比較器IC2的正端與電阻Rl相連，電阻Rl 的另一端與電阻RSl及連接器P-相接，而電阻RS1的另一端與地相接。當充電器通電時，繼電器RL1的初始狀態(tài)為斷開狀態(tài)，電池BT通過連接器的P+與充電 器相接時，如果電池電壓在設定的范圍之內(nèi)，則繼電器RL1的觸點閉合，充電器對電池組進 行正常充電。若電池組出現(xiàn)短路、欠低或反接時，繼電器RL1的觸點不會閉合，從而起到保 護作用。在正常狀態(tài)下，由于是先電池連接、再閉合充電，因此連接器處不會出現(xiàn)打火現(xiàn)象。 另外，在充電過程中如果出現(xiàn)短路、欠壓、超壓或充電電流向零跳變時，繼電器RL1會立即 斷開。從而避免了這些意外給充電器帶來的危害。
其中的開關電路不限于使用繼電器，也可采用MOS功率場效應管。
開關閉合條件檢査模塊由兩個NPN三極管Ql和Q2組成，用于開關電路的通斷控制。 電阻(R3+R4)和R2的分壓值與三極管Ql的基極和發(fā)射極的PN結(jié)電壓值構(gòu)成最低可允許 充電電壓值的檢測，在電池電壓低于該最低可允許充電電壓值時，電阻(R3+R4)和電阻R2 的分壓值將低于三極管Q1的eb結(jié)電壓Vebl，使三極管Q1不導通。在電池BT短路、反接 時，三極管Q1依然不導通，只有當電池BT的電壓高于這個最低設定的欠壓值時，三極Q1 的基極才有電流通過，三極Q1開始導通，使開關閉合。
超壓檢測模塊由電阻R3、 R4、穩(wěn)壓二極管ZD1和三極管Q2組成，當電池BT的電壓 VB與Vebl的差值由電阻R3和R4分壓后與穩(wěn)壓二極管ZD1的雪崩電壓值VZD1及三極管Q2 的eb結(jié)電壓值Veb2之和比較，且電池BT的電壓VB未超過額定的最大可允許充電電壓時， (VB-Vebl) / (R3+R4) < (VZD1+Veb2)，三極管Q2不導通，而三極管Ql依然導通。一 旦電池BT的電壓超過這個設定的電壓值時，三極管Q2開始導通，且三極管Q2的集電極與 發(fā)射極間的電壓會下降。當三極管Q2的集電極與發(fā)射極間的電壓降到小于三極管Ql的發(fā)射 極與基極電壓Vebl時，三極管Q1截止，作為開關的繼電器RL1斷開。因此，開關閉合條件 就是只有在電池BT的電壓VB大于額定的最小可充電電壓值、同時又不超過最大額定可允許 充電電壓時，才能使使三極管Q2截止、三極Q1導通，進而使繼電器RL1閉合。
電流歸零檢測模塊由電阻RS1和比較器IC2組成。電阻RS1串接在充電回路中，用來檢 測充電電流的變化并轉(zhuǎn)化為電壓值。由電阻R7和R8的分壓值(VrefXR8) / (R7+R8)作為 比較器IC2的比較參考值，該參考電壓值可設定為最小的充電電流與零電流之間的某個電流 值Io與電阻RSl的乘積。當充電電流向零變化時，比較器IC2的輸出狀態(tài)將由高電平轉(zhuǎn)為低 電平。反之，則由低電平轉(zhuǎn)為高電平。由電阻R5和電容器C2組成的微分電路用來提取高電 平跳變的邊沿信號，由該邊沿信號觸發(fā)單穩(wěn)觸發(fā)器IC1，由其三腳輸出一個足夠?qū)挼恼}沖， 使三極管Q2導通、Ql截止，使開關切斷。為下一次的電池組帶電連接做好出事準備。
權(quán)利要求
1.鋰離子電池組用充電器保護裝置，包括分壓器和充電電流傳感器；其特征在于還包括超壓檢測模塊、欠壓檢測模塊、開關閉合條件檢查模塊、電流歸零檢測模塊、復位脈沖生成模塊和保護開關；鋰離子電池組的兩個電極分別與超壓檢測模塊和欠壓檢測模塊的輸入端相連，超壓檢測模塊和欠壓檢測模塊的輸出端與開關閉合條件檢查模塊的輸入端相接，而開關閉合條件檢查模塊的輸出端又與保護開關的輸入端相連；電流歸零檢測模塊中有電流檢測器，充電電流傳感器與電流檢測器相連，電流歸零檢測模塊的輸出端與復位脈沖生成模塊的輸入端相接，復位脈沖生成模塊的輸出端又與保護開關相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用來為鋰離子電池組充電的充電器保護裝置。它含有分壓器和充電電流傳感器，其特點是還包括超壓檢測模塊、欠壓檢測模塊、開關閉合條件檢查模塊、電流歸零檢測模塊、復位脈沖生成模塊和保護開關。分壓器分別與超壓檢測模塊和欠壓檢測模塊的輸入端相連，超壓檢測模塊和欠壓檢測模塊的輸出端與開關閉合條件檢查模塊的輸入端相接，開關閉合條件檢查模塊的輸出端與保護開關的輸入端相連。電流歸零檢測模塊中有電流檢測器，充電電流傳感器與電流檢測器相連，電流歸零檢測模塊的輸出端與復位脈沖生成模塊的輸入端相接，復位脈沖生成模塊的輸出端又與保護開關相連接。本發(fā)明可避免充電器被燒壞的情況發(fā)生，不會危害充電器和鋰離子電池組內(nèi)部的均衡電路。
文檔編號H02J7/04GK101183797SQ20071013349
公開日2008年5月21日 申請日期2007年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月22日
發(fā)明者吳鴻大 申請人:馮建湘