專利名稱：鋰離子電池組用充電器保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電器保護(hù)電路。具體說，是用來為鋰離子電池組充電的充電器保護(hù) 裝置。
背景技術(shù)：
目前，鋰離子電池組正逐漸地應(yīng)用于電動(dòng)自行車和一些動(dòng)力設(shè)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(dá)幾十伏甚至上百伏的電壓值和高達(dá)幾十安時(shí)甚至上百 安時(shí)的高容量。給這種鋰離子電池組充電時(shí)，如果出現(xiàn)短路或極性接反情況，就會(huì)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(dāng)先接通充電器電源，后 將充電器與電池組連接在一起進(jìn)行充電時(shí)，充電器的輸出電壓與電池組間會(huì)有幾十伏的電壓 差，使得充電器與電池組連接的瞬間會(huì)產(chǎn)生打火或起弧，而打火或起弧可產(chǎn)生強(qiáng)烈的電流沖 擊和電磁輻射，從而對(duì)充電器和鋰離子電池組內(nèi)部的均衡電路帶來危害。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的問題是提供一種充電器保護(hù)裝置。這種充電器保護(hù)裝置，不僅可避 免充電器被燒壞的情況發(fā)生，還不會(huì)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)方案本實(shí)用新型的鋰離子電池組用充電器保護(hù)裝置含有分壓器和充電電流傳感器。其特點(diǎn)是 還包括超壓檢測模塊、欠壓檢測模塊、開關(guān)閉合條件檢查模塊、電流歸零檢測模塊、復(fù)位脈 沖生成模塊和保護(hù)開關(guān)。鋰離子電池組的兩個(gè)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(guān)閉合條件檢査模塊的輸入端相接， 而開關(guān)閉合條件檢查模塊的輸出端又與保護(hù)開關(guān)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(fù)位脈沖生成模 塊的輸入端相接，復(fù)位脈沖生成模塊的輸出端又與保護(hù)開關(guān)相連接。采取上述方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)由于本實(shí)用新型的鋰離子電池組用充電器保護(hù)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(guān)閉合條件檢查模塊、電流歸零檢測模塊、復(fù)位脈沖生成模塊和保護(hù)開關(guān)； 鋰離子電池組的兩個(gè)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(guān)閉合條件檢查模塊的輸入端相接，而開關(guān)閉合條件檢査模塊 的輸出端又與保護(hù)開關(guān)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(fù)位脈沖生成模塊的輸入端相接，復(fù)位脈 沖生成模塊的輸出端又與保護(hù)開關(guān)相連接。該鋰離子電池組用充電器保護(hù)裝置相當(dāng)于一個(gè)控制開關(guān)，在電池組未與充電器連接前， 這個(gè)開關(guān)處于斷開狀態(tài)。當(dāng)電池組與充電器相接后，由保護(hù)裝置來對(duì)電池組的電壓進(jìn)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(shí)，則開關(guān)不能閉合。也就是說，當(dāng)電池組電壓處在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，開關(guān)才處于閉合狀態(tài)， 進(jìn)行充電。同時(shí)，在充電過程中若發(fā)生電池組電壓不在設(shè)定范圍內(nèi)或者充電電流向零跳變時(shí)， 開關(guān)會(huì)立即恢復(fù)到斷開狀態(tài)。因此，本實(shí)用新型的鋰離子電池組用充電器保護(hù)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(shí)，又能迅速切斷充 電回路，從而避免了對(duì)充電器或鋰離子電池組帶來的危害。
圖1是本實(shí)用新型的鋰離子電池組用充電器保護(hù)裝置方框圖；圖2是本實(shí)用新型的鋰離子電池組用充電器保護(hù)裝置電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的鋰離子電池組用充電器保護(hù)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(guān)閉合條件檢査模塊、電流歸零檢測模塊、復(fù)位脈沖生成 模塊和保護(hù)開關(guān)組成，鋰離子電池組的兩個(gè)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(guān)閉合條件檢査模塊的輸入端相接，而 開關(guān)閉合條件檢査模塊的輸出端又與保護(hù)開關(guān)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(fù)位脈沖生成模塊 的輸入端相接，復(fù)位脈沖生成模塊的輸出端又與保護(hù)開關(guān)相連接。如圖2所示，其中的保護(hù)開關(guān)采用一個(gè)直流繼電器RL1 ，其一個(gè)常開觸點(diǎn)與充電器CC/CV 的恒流、恒壓充電輸出端out相連，另一個(gè)觸點(diǎn)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(hào)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(yùn) 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(diǎn)阻R7和電阻R8的連接點(diǎn)上，電阻R8的非連接端接地，電阻R7 的非連接端工作時(shí)與一個(gè)基準(zhǔn)電壓Vref相連。比較器IC2的正端與電阻R1相連，電阻R1的另一端與電阻RS1及連接器P-相接，而電阻RS1的另一端與地相接。當(dāng)充電器通電時(shí)，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(shí)，如果電池電壓在設(shè)定的范圍之內(nèi)，則繼電器RL1的觸點(diǎn)閉合，充電器對(duì)電池組進(jìn) 行正常充電。若電池組出現(xiàn)短路、欠低或反接時(shí)，繼電器RL1的觸點(diǎn)不會(huì)閉合，從而起到保 護(hù)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(huì)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(shí)，繼電器RL1會(huì)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(guān)電路不限于使用繼電器，也可采用MOS功率場效應(yīng)管。 開關(guān)閉合條件檢查模塊由兩個(gè)NPN三極管Ql和Q2組成，用于開關(guān)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(shí)，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(dǎo)通。在電池BT短路、反接 時(shí)，三極管Q1依然不導(dǎo)通，只有當(dāng)電池BT的電壓高于這個(gè)最低設(shè)定的欠壓值時(shí)，三極Q1 的基極才有電流通過，三極Q1開始導(dǎo)通，使開關(guān)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(dāng)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(shí)， (VB- Vebl) / (R3+R4) < (VZD1+ Veb2)，三極管Q2不導(dǎo)通，而三極管Ql依然導(dǎo)通。一 旦電池BT的電壓超過這個(gè)設(shè)定的電壓值時(shí)，三極管Q2開始導(dǎo)通，且三極管Q2的集電極與 發(fā)射極間的電壓會(huì)下降。當(dāng)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(shí)，三極管Q1截止，作為開關(guān)的繼電器RL1斷開。因此，開關(guān)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(shí)又不超過最大額定可允許 充電電壓時(shí)，才能使使三極管Q2截止、三極Q1導(dǎo)通，進(jìn)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(shè)定為最小的充電電流與零電流之間的某個(gè)電流 值Io與電阻RSl的乘積。當(dāng)充電電流向零變化時(shí)，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(hào)，由該邊沿信號(hào)觸發(fā)單穩(wěn)觸發(fā)器IC1，由其三腳輸出一個(gè)足夠?qū)挼恼}沖， 使三極管Q2導(dǎo)通、Ql截止，使開關(guān)切斷。為下一次的電池組帶電連接做好出事準(zhǔn)備。
權(quán)利要求1.鋰離子電池組用充電器保護(hù)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(guān)閉合條件檢查模塊、電流歸零檢測模塊、復(fù)位脈沖生成模塊和保護(hù)開關(guān)；鋰離子電池組的兩個(gè)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(guān)閉合條件檢查模塊的輸入端相接，而開關(guān)閉合條件檢查模塊的輸出端又與保護(hù)開關(guān)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(fù)位脈沖生成模塊的輸入端相接，復(fù)位脈沖生成模塊的輸出端又與保護(hù)開關(guān)相連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種用來為鋰離子電池組充電的充電器保護(hù)裝置。它含有分壓器和充電電流傳感器，其特點(diǎn)是還包括超壓檢測模塊、欠壓檢測模塊、開關(guān)閉合條件檢查模塊、電流歸零檢測模塊、復(fù)位脈沖生成模塊和保護(hù)開關(guān)。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(guān)閉合條件檢查模塊的輸入端相接，開關(guān)閉合條件檢查模塊的輸出端與保護(hù)開關(guān)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(fù)位脈沖生成模塊的輸入端相接，復(fù)位脈沖生成模塊的輸出端又與保護(hù)開關(guān)相連接。本實(shí)用新型可避免充電器被燒壞的情況發(fā)生，不會(huì)危害充電器和鋰離子電池組內(nèi)部的均衡電路。
文檔編號(hào)H02H7/10GK201113401SQ200720043969
公開日2008年9月10日 申請(qǐng)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(qǐng)人:馮建湘