專利名稱：一種智能充電器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種充電器，尤其是涉及一種智能充電器。所述充電器 是對列車尾部安全裝置的電池組內每節電池單獨充電，保證每節電池都充到 最佳狀態，使得電池組中電池能夠更好的匹配，從而延長電池的使用壽命。
技術背景隨著電子技術和移動通信技術的飛速發展，便攜式電子設備越來越與人 們的生活密不可分，因此對電池產業提出了更高的要求。列車上的通訊設備 通常采用智能電池組。所謂智能電池組是一種采用專用的容量管理芯片，對 電池的充放電過程進行監測和對電池容量進行統計，在電池組內還采用保護 電路，用于防止電池過度充電、過度放電或短路等。智能電池組能夠準確地 監測電池充放電過程，從而統計出電池的容量，通過標準的通訊接口，為向 其充電的設備提供工作電壓，電流等重要參數。現有的智能電池組由兩節電 池串接而成，每節電池都設有保護電路，兩節電池的充放電由容量統計電路 來監測，參見圖1所示。然而，智能電池組在使用和維護中，存在問題也尤為突出。由于智能電 池組采用兩節電池串聯而成，現有技術中，通常采用串聯的充電模式。這種 充電模式的特點是充電器結構簡單，便于控制，價格便宜，充電電流的大 小依據所用電池的結構參數來選取。這是因為采用串聯充電模式的充電器， 它所關注的是電池組內電池的共性， 一直充到終結，不關注每個電池單體的 個性問題。所以，采用串聯充電模式的條件是，所用兩節電池間的性能要匹配，即一致性要好。否則，性能優的電池在充電過程中，因過充而提前失效。 性能劣的電池，在放電過程中，因負載過大而失效。從某種程度上來講，串 聯充電的方法加劇了兩節電池間的不匹配，反而縮短了電池的壽命。所述保護電路為基于CS213的單節鋰電池保護電路。 發明內容本實用新型要解決的技術問題是，克服現有技術中，'串聯充電的兩節電 池在充電中的不一致、不匹配的缺陷。提供一種帶容量統計的，對兩節電池 進行平衡充電的充電器，簡稱平充式充電器。本實用新型為解決上述技術問題，所采用的技術方案如下， 一種智能充 電器，包括主控電路 用于采集每組充電單元、放電單元的數據信號，控制顯示模塊顯示和按鍵的操作； 顯示模塊 顯示充電板的工作狀態和電池組的參數； 按鍵和LED單元用于輸入控制信號、顯示工作狀態。充電單元 每節電池單獨進行充電、單獨放電，與電池相連，負責電池的充電容量的統計，并且采集電壓、電流，送給充電單 元控制電路和負責控制充、放電，采集電池的狀態信息； 所述主控電路分別與液晶顯示模塊、按鍵和LED單元和充電單元連接; 其特征在于所述主控電路至少連接一個充放電單元；每個充放電單元由控 制電路、高電位充放電電路(1)和低電位充放電電路(2)構成；所述高電 位充放電電路(1)由接口電路(14)、容量統計電路(ll)、充電電路(12)和放電電 路(13)構成；容量統計電路(ll)、充電電路(12)和放電電路(13)并聯連接后與被充電的智能電池中的高端電池(35)連接；所述控制電路通過數據線 (HDQ1')、接口電路(14)、數據線(HDQ1)與容量統計電路(ll)連接，通 過控制線(cr、 Dl')、接口電路(14)、控制線(Cl、 Dl)分別與充電電路 (12)和放電電路(13)連接；所述低電位充放電電路(2)由容量統計電路(21)、充 電電路(22)和放電電路(23)構成，容量統計電路(21)、充電電路(22)和放電電 路(23)并聯連接后與被充電的智能電池中的低端電池(34)連接；所述控制電 路通過數據線(HDQ2)與容量統計電路(21)連接；所述控制電路通過控制 線(Cl、 Dl)與充電電路(22)和放電電路(23)連接。所述控制電路通過數據線(HDQ3)與被充電的智能電池中的容量統計 電路3連接。所述控制電路采用ATmegl6單片機。所述接口電路由四個獨立的光耦電路。所述充電電路采用LTC4002電路。所述容量統計電路采用BQ2060電路。所述放電電路采用TIP122電路。本實用新型的有益效果是所述充電器可使串聯電池組，在長期使用過 程中，能夠得到更好的匹配，在充電時得到一定程度的修復，每節電池都能 夠充到最佳狀態，從而延長電池的使用壽命。
圖l:為現有智能電池龜路原理圖；圖2:為本實用新型充電器總體框圖；圖3:為本實用新型充電單元框圖；圖4:為本實用新型的接口電路示意圖；具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步描述電池組中，串聯的兩節電池在長期的使用過程中，漸漸會產生較大差異。 由于其內部化學性質的影響，即使相同的充電電流，相同的充電時間，電池 的電壓也會有很大差異。本實用新型采用的平充方法是對每節電池單獨充 電，單獨保護。這樣能保證每節電池在充電時，都能夠充到最佳狀態。平充 式充電器能夠修復兩節電池間的差異，使電池更好的配對，從而延長電池的 使用壽命。圖2為充電器的結構框圖。主控電路分別與液晶顯示模塊、按鍵和LED 單元、充電單元采用數據總線連接。本實用新型為節省成本，主控電路連接 四個充放電單元連接，可對四個電池組同時充電。列車上采用的智能電池組的電壓為8.4V，由于電池組是封裝好的，在充 電時不能打開電池盒，所以兩節電池不共地。也就是說，兩節電池的電壓沒 有相同的參考點。高端電池以PackT作為參考點，Pack+點電壓為8.4V; PackT為中間點4.2V; Pack—為參考地OV。本實用新型是對電池組內每節 電池單獨充電，每個充放電單元由控制電路、高電位充放電電路l和低電位 充放電電路2構成。所述高電位充放電電路由接口電路14、容量統計電路 11、充電電路12和放電電路13構成，充電電路12、放電電路13對高端的 電池充放電，容量統計11負責統計高端電池的容量。所述低電位充放電電路2由容量統計電路21、充電電路22和放電電路 23構成，充電電路22和放電電路23對低端的電池充放電，容量統計電路21負責統計低端電池的容量。控制電路與低端電池和低電位充放電電路2共用地，既有相同的參考'0 " 電位。接口電路14與高端電池和高電位充放電電路1共用地，既有相同的 參考"0"，其電位是在低端電池之上，即其以低端電池的4.2V為參考0電 位。由于兩部分電路不共地，充電單元的控制電路要實現對高端電池充放電 的控制和通信，就需要對高電平進行隔離或轉換，所以需要采用接口電路。 所述接口電路14由光耦組成，負責電平的轉換，實現對高端電池電路的控 制。圖3中，HDQ1，經過接口電路轉換為HDQ1， Cl'轉換為Cl， Dl' 轉換為Dl。HDQ通信協議為單線協議，通過HDQ單總線與容量統計芯片通信，讀 取電池的信息，如電壓、電流、容量等。控制電路的核心為一ATmegl6L單片機，其作用之一是通過UART串 行口與主控電路通信，顯示電池組的充放電參數。其作用之二是通過 HDQ1，、 HDQ2、 HDQ3、 Cl，、 Dl'、 C2和D2， 7個IO口與容量統計電路 11、充電電路12、放電電路13、容量統計電路21、充電電路22、放電電路 23、電池組內的容量統計電路33通訊。HDQ1'、 Cl'、 Dl'分別通過接口 電路的光耦隔離與容量統計電路11、充電電路12、放電電路13連接。HDQ2、 C2、 D2、 HDQ3分別與容量統計電路21、充電電路22、放電電路23和電 池組內的容量統計電路33連接。Cl'、 C2為高電平時，表示電池組內的每節電池正在分別充電，低電平時，表示電池組內的每節電池正停止充電。Dl'、 D2為高電平時，表示電 池組內每節電池分別正在放電。為低電平時，表示電池組內每節電池停止放 電。單片機用HDQ1'與容量統計電路11通信，得到高端電池的電壓、電流、 容量信息；單片機用HDQ2與容量統計電路21通信，得到低端電池的電壓、 電流、容量信息；單片機將得到的高端電池容量和低端電池容量比較后將容 量通過HDQ3寫入電池盒內的容量統計電路33的芯片中。按鍵負責充放電狀態的轉換，LED代表電器狀態，如充電、放電、空閑、 充滿狀態的顯示。所述接口電路由四個光耦構成，用于連接控制電路和充電電路12、放電 電路13、容量統計電路ll。所述充電電路12由LTC4加2電路構成，該電路與電池和控制電路相連， 負責充電。控制電路負責控制充電電路的打開與關斷。所述容量統計電路11為電路構成，通過采樣電阻與電池相連， 通過HDQ16總線將電池充放電時的狀態參數送給控制電路。所述放電電路13為TIP122電路，與電池和控制電路相連，控制電路負 責控制放電電路的打開與關斷。本實用新型的具體電路均為公知技術，不屬于本專利保護的內容，因此 不作祥細描述。
權利要求1.一種智能充電器，包括主控電路用于采集每組充電單元、放電單元的數據信號，控制顯示模塊顯示和按鍵的操作；顯示模塊顯示充電板的工作狀態和電池組的參數；按鍵和LED單元用于輸入控制信號、顯示工作狀態。充電單元每節電池單獨進行充電、單獨放電，與電池相連，負責電池的充電容量的統計，并且采集電壓、電流，送給充電單元控制電路和負責控制充、放電，采集電池的狀態信息；所述主控電路分別與液晶顯示模塊、按鍵和LED單元和充電單元連接；其特征在于所述主控電路至少連接一個充放電單元；每個充放電單元由控制電路、高電位充放電電路(1)和低電位充放電電路(2)構成；所述高電位充放電電路(1)由接口電路(14)、容量統計電路(11)、充電電路(12)和放電電路(13)構成；容量統計電路(11)、充電電路(12)和放電電路(13)并聯連接后與被充電的智能電池中的高端電池(35)連接；所述控制電路通過數據線(HDQ1’)、接口電路(14)、數據線(HDQ1)與容量統計電路(11)連接，通過控制線(C1’、D1’)、接口電路(14)、控制線(C1、D1)分別與充電電路(12)和放電電路(13)連接；所述低電位充放電電路(2)由容量統計電路(21)、充電電路(22)和放電電路(23)構成，容量統計電路(21)、充電電路(22)和放電電路(23)并聯連接后與被充電的智能電池中的低端電池(34)連接；所述控制電路通過數據線(HDQ2)與容量統計電路(21)連接；所述控制電路通過控制線(C1、D1)與充電電路(22)和放電電路(23)連接。
2. 根據權利要求1所述的一種智能充電器，其特征在于所述控制電路通過數據線(HDQ3)與被充電的智能電池中的容量統計電路(33)連接。
3. 根據權利要求1所述的一種智能充電器，其特征在于所述接口電路(14) 由四個獨立的光耦電路。
4. 根據權利要求1所述的一種智能充電器，其特征在于所述控制電路采 用ATmegl6單片機。
5. 根據權利要求1所述的一種智能充電器，其特征在于所述充電電路(12、22) 采用LTC4002電路。
6. 根據權利要求1所述的一種智能充電器，其特征在于所述容量統計電 路(ll、 21)采用BQ2060電路。
7. 根據權利要求l所述的一種智能充電器，其特征在于所述放電電路(13、23) 為TIP122電路。
8. 根據權利要求1所述的一種智能充電器，其特征在于所述主控電路與 液晶顯示模塊、按鍵和LED單元和充電單元采用數據總線連接。
專利摘要本實用新型涉及一種充電器，尤其是涉及一種智能充電器。本實用新型的技術方案如下，一種智能充電器，包括主控電路、顯示模塊、按鍵和LED單元、充電單元。主控電路分別與液晶顯示模塊、按鍵和LED單元和充電單元采用數據總線連接；其特征在于所述主控電路還至少連接一個充放電單元連接；每個充放電單元由控制電路、接口電路、高電位充放電電路1和低電位充放電電路2構成本實用新型的有益效果，所述充電器可使串聯電池組，在長期使用過程中，能夠得到更好的匹配，在充電時得到一定程度的修復，每節電池都能夠充到最佳狀態，從而延長電池的使用壽命。
文檔編號H02J7/04GK201122857SQ200720075510
公開日2008年9月24日 申請日期2007年10月17日 優先權日2007年10月17日
發明者楊永興, 潔 王, 蔣國平, 譚艷芹, 趙泰洋, 馬幼軍 申請人:楊永興;蔣國平;馬幼軍;趙泰洋;王 潔;譚艷芹