專利名稱：智能移動(dòng)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)電源裝置，尤其涉及一種智能移動(dòng)電源裝置，以用于筆記本電腦、便攜式CD/VCD/DVD播放機(jī)、移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)、掌上電腦及其他便攜式電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在的移動(dòng)電源一般都有充電器，電池組及輸出器，但由于線路簡(jiǎn)單，功能較少。如在充電時(shí)，有過充、過壓、過流、過熱的情況，容易使電池破壞；而放電時(shí)，有過放、欠壓、短路也容易將電池破壞。另外輸出一般是固定的，而適用范圍小。還有一般的智能電源不能及時(shí)有效地提供電池的各種狀態(tài)。另外，功率一般較小，所以使用范圍也受限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種能控制充電時(shí)的過充、過壓、過流、過熱；和放電時(shí)有過放、過熱、欠壓、短路保護(hù)的智能電路，并能輸出電壓可調(diào)，能及時(shí)監(jiān)控顯示電池的各種狀態(tài)，能輸出較大的功率。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括智能充電器、輸出調(diào)節(jié)器和智能電池組。智能電池組分別連接智能充電器和輸出調(diào)節(jié)器。智能充電器的充電管理器通過系統(tǒng)管理總線(SMBUS)分別連接交流適配器(用開關(guān)電路)、電量顯示器及智能電池組，電量顯示器又連接智能電池組。智能電池組的鋰電池管理器通過系統(tǒng)管理總線分別連接鋰電池保護(hù)器、電池信息存儲(chǔ)單元、充電電量顯示器、電池組接口，此接口分別連接輸出調(diào)節(jié)器和智能充電器。鋰電池保護(hù)器連接鋰電池組，鋰電池組一側(cè)有溫敏器。輸出調(diào)節(jié)器的控制器通過系統(tǒng)管理總線分別連接液晶顯示器、輸出調(diào)節(jié)按鈕、具有升壓/降壓的功率輸出單元、控制信息存儲(chǔ)單元。智能電池組通過系統(tǒng)管理總線和控制信息存儲(chǔ)單元連接，功率輸出單元連接用戶系統(tǒng)，功率輸出單元一側(cè)有風(fēng)扇。
和現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)在于1、能提供針對(duì)鋰離子電池的多級(jí)保護(hù)電路，防止過充、過放、過壓、過流、過熱保護(hù)；放電欠壓保護(hù)，短路保護(hù)功能，保證使用安全。
2、有專門電池管理單元，可以精確監(jiān)控單個(gè)電芯的各種狀態(tài).
3、支持智能電池系統(tǒng)管理總線標(biāo)準(zhǔn)(SM BUS1.1)。智能充電器、智能電池組、輸出調(diào)節(jié)器之間通過系統(tǒng)管理總線(SM BUS)方式交換電池信息。
4、顯示單元以點(diǎn)陣液晶形式顯示電源狀態(tài)，包括剩余電量、輸出電壓等各種信息。剩余電量精度可達(dá)0.2％，并有低電量報(bào)警功能。
5、功率輸出單元內(nèi)置升壓/降壓電路，寬范圍的電壓輸出(5～20V)，輸出精度可達(dá)0.1V，最大輸出誤差小于0.4V。本發(fā)明在使用時(shí)，可以隨時(shí)調(diào)整輸出電壓，可方便地使用于不同的電子設(shè)備。
6、輸出電壓有記憶功能，可自動(dòng)記憶上次調(diào)節(jié)電壓值，更換電池或電源重新開啟后，仍可以自動(dòng)調(diào)節(jié)到上次的電壓輸出值。
7、最大輸出電流達(dá)4A，輸出功率大于50W，適合大功率電器使用，如筆記本電腦等。
8、智能充電器具有開關(guān)電路和專門的充電管理集成電路，可以分階段地對(duì)電池進(jìn)行恒壓或恒流方式充電，可以智能管理整個(gè)充電過程，并隨時(shí)顯示已充電容量。充電完成后，能自動(dòng)停止充電。
9、本發(fā)明可以方便地更換相同的電池組件而輸出調(diào)節(jié)器和智能充電器不用更換，以減少用戶負(fù)擔(dān)。
10、采用優(yōu)質(zhì)高效鋰離子電池電芯，無記憶效應(yīng)，充放電循環(huán)500次后，容量仍達(dá)80％。
11、本裝置為超大容量，其可提供的使用時(shí)間，為移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)內(nèi)置電池2到6倍；為筆記本電腦內(nèi)置電池1到2倍。
12、可以在-20℃至+40℃的環(huán)境中正常使用。
13、配有專用可伸縮輸出連接線和一組多用轉(zhuǎn)換插頭，適用不同規(guī)格的電子設(shè)備。


圖1本發(fā)明的電路方框2本發(fā)明的結(jié)構(gòu)3本發(fā)明的智能充電器電路方框4本發(fā)明的智能電池組電路方框5本發(fā)明的輸出調(diào)節(jié)器電路方框6本發(fā)明的輸出調(diào)節(jié)器程序流程圖
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2所示，表示了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)連接圖。智能電池組200在使用前需要先對(duì)其充電，充電時(shí)，只要將智能充電器100的充電器接口106和智能電池組200的電池組接口206相接，將智能充電器100插到家用電器電源插座上，智能充電器100就會(huì)自動(dòng)開始對(duì)智能電池組200充電。充電完畢后，智能充電器100自動(dòng)停止充電。
將充滿后的智能電池組200的電池組接口206對(duì)接到輸出調(diào)節(jié)器300的調(diào)節(jié)器接口308，通過輸出調(diào)節(jié)器300的輸出調(diào)整按鈕307來設(shè)定輸出電壓，(可參照筆記本的適配器輸出)；將輸出調(diào)節(jié)器300的功率輸出模塊306與筆記本等負(fù)載連接，智能電池組200即可提供電源，開始放電過程。
當(dāng)電池的剩余電量小于2％時(shí)，輸出調(diào)節(jié)器300停止供電過程，液晶顯示器302顯示電量不足，液晶屏閃爍，說明智能電池組200將要放完，此時(shí)需要對(duì)智能電池組200重新充電。
如圖3所示，為本發(fā)明的智能充電器100電路方框圖。100～240V交流電通過電源插座進(jìn)入智能充電器100，經(jīng)過交流適配器101的開關(guān)電路的交流/直流變換后，變成直流電，提供給充電管理器102，充電管理器102管理整個(gè)充電過程。電量顯示器103通過系統(tǒng)管理總線105取得已充電量，隨著已充電量的增加，充電指示燈104會(huì)逐步點(diǎn)亮，當(dāng)充電指示燈104全部點(diǎn)亮?xí)r，表示智能電池組200已經(jīng)充滿，智能充電器100自動(dòng)停止充電，充電過程結(jié)束。
充電管理器102為單片智能電池充電管理集成電路，可采用UCC3909、LTC1759等，最大提供8A的充電電流，并有充電時(shí)過壓、過流限制功能，充電管理器102通過電池系統(tǒng)管理總線105(SM BUS)與智能電池組200通訊，根據(jù)智能電池組200鋰離子電芯的化學(xué)特性智能調(diào)整充電電壓、充電電流。
電量顯示器103采用高速微處理器，如89系列CPU等，軟件支持系統(tǒng)管理總線(SM BUS1.1)。
如圖4所示，為本發(fā)明的智能電池組200電路方框圖。鋰離子電池組201由一組進(jìn)口優(yōu)質(zhì)高性能二次鋰離子電芯構(gòu)成，如Panasonic的CGR18650HG，LG的ICR18650P1等，單個(gè)電芯的容量達(dá)2000mAH。此鋰離子電芯無記憶效應(yīng)，充放電循環(huán)500次后，容量仍達(dá)80％；超大容量可提供的使用時(shí)間為移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)內(nèi)置電池2到6倍；為筆記本電腦內(nèi)置電池1到2倍。
鋰離子電池組201外面有鋰電池保護(hù)器203，鋰電池保護(hù)器203采用專門鋰離子電池保護(hù)電路，可以對(duì)鋰離子電池組201的每一個(gè)電芯提供連續(xù)保護(hù)，避免過度充電、過度放電，在鋰離子電池組201放電電流過大時(shí)，鋰電池保護(hù)器203自動(dòng)關(guān)斷電流，停止放電。
鋰電池管理器204為具有系統(tǒng)管理總線208(SM BUS)的鋰電池管理專用集成電路，(如BQ2057、AT73C202等等，)可以精確記錄、監(jiān)控鋰電池的充電、放電過程，可以通過系統(tǒng)管理總線208提供諸如充電狀態(tài)、剩余容量、剩余使用時(shí)間、電池的化學(xué)特性等等信息。與鋰離子電池組201相關(guān)的信息存儲(chǔ)于電池信息存儲(chǔ)單元205中。信息存儲(chǔ)單元205采用24LC02B等具有I2C接口的EEPROM(電子可擦寫式PROM)。
鋰電池管理器204也可以連接電量顯示器207來指示充電電量，電量顯示器207為一組發(fā)光二極管。電量顯示器207為可選項(xiàng)，在使用充電指示燈104與電量顯示器103結(jié)構(gòu)時(shí)，不需要使用。
智能電池組200通過系統(tǒng)管理總線208(SM BUS)連接智能充電器100和輸出調(diào)節(jié)器300。
鋰離子電池組201旁邊有溫敏器202，可以隨時(shí)監(jiān)控鋰離子電池組201的溫度狀況，在電池組的溫度超出規(guī)定范圍時(shí)，可以通知電池管理器204，停止充、放電，防止過熱。
如圖5所示，為本發(fā)明的輸出調(diào)節(jié)器300電路方框圖。調(diào)節(jié)器300通過系統(tǒng)管理總線301連接智能電池組200，電池組電力進(jìn)入具有升壓/降壓的功率輸出單元306，控制器305通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換采樣功率輸出單元306的輸出電壓，在通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換對(duì)功率輸出單元306進(jìn)行控制，來精確調(diào)節(jié)輸出電壓，以滿足用戶系統(tǒng)的需要。
控制器305采用高速微處理器，如PHILIPS51系列CPU等，具有高精度模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換；支持SM BUS1.1協(xié)議?？刂破?05通過系統(tǒng)管理總線301與智能電池組200通訊，得到智能電池組200的剩余電量等信息。
控制器305隨時(shí)監(jiān)控智能電池組200的狀態(tài)，將得到的電壓、電量等信息顯示液晶顯示器302上。液晶顯示器302顯示剩余電量、輸出電壓等各種信息。當(dāng)電量低于2％時(shí)，液晶顯示器302閃爍，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。剩余電量報(bào)告精度可達(dá)0.2％。
液晶顯示器302可以用128*64點(diǎn)陣式液晶，可以表達(dá)豐富的圖形、數(shù)字信息。
功率輸出單元306由高性能開關(guān)電路構(gòu)成，升壓/降壓功能。可采用摩托羅拉公司的MC系列、美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的LM系列的功率器件等等。
本發(fā)明的功率輸出單元306，可以在控制器305的控制下，在5～20V的電壓范圍內(nèi)調(diào)整輸出電壓，輸出可調(diào)精度達(dá)0.1V，最大輸出誤差小于0.4V。使用時(shí)可以隨時(shí)調(diào)整輸出電壓，方便使用于不同的電子設(shè)備。最大輸出電流達(dá)4A，輸出功率大于50W，適合各種功率的電器使用，如IBM，SONY，TOSHIBA，ACER等常見的筆記本電腦、便攜式DVD/VCD播放機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、PDA、手機(jī)等。
用戶通過輸出調(diào)節(jié)按鈕307對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)整，用戶可按照0.1V或1V方式調(diào)整輸出電壓。
控制信息存儲(chǔ)單元303存儲(chǔ)諸如輸出電壓等等控制信息?？刂菩畔⒋鎯?chǔ)單元303采用24LC02B等具有I2C接口的EEPROM?？刂破?05通過控制信息存儲(chǔ)單元303自動(dòng)記憶上次調(diào)節(jié)電壓值，更換電池或電源重新開啟后，仍可以自動(dòng)調(diào)節(jié)到上次的電壓輸出值。
功率輸出單元306一側(cè)有風(fēng)扇304，當(dāng)放電功率較大而需要散熱時(shí)，風(fēng)扇304自動(dòng)啟動(dòng)，以保護(hù)智能移動(dòng)電源不受損壞。
功率輸出單元306連接用戶系統(tǒng)，為用戶系統(tǒng)提供電力供應(yīng)。
如圖6所示，為本發(fā)明的輸出調(diào)節(jié)器程序流程圖，控制器305可以控制功率輸出單元306，調(diào)整輸出電壓，并通過系統(tǒng)管理總線301與智能電池組200通訊，得到智能電池組200的剩余電量等信息。控制器305首先初始化，然后初始化液晶顯示器302，顯示調(diào)整菜單、輸出電壓、電量等信息。控制器305隨后進(jìn)入空閑模式，等待鍵盤中斷、500ms智能電池組200狀態(tài)查詢。用戶按下輸出調(diào)節(jié)按鈕307后，進(jìn)入鍵盤中斷處理函數(shù)A，然后通過輸出電壓調(diào)整函數(shù)B調(diào)節(jié)輸出電壓?？刂破?05每500ms查詢電源狀態(tài)，隨時(shí)維持輸出電壓、監(jiān)控電量。當(dāng)電池的剩余電量小于2％時(shí)，輸出調(diào)節(jié)器300停止供電過程，液晶顯示器302顯示電量不足，液晶屏閃爍，說明智能電池組200將要放完，此時(shí)需要對(duì)智能電池組200重新充電。
權(quán)利要求
1.一種智能移動(dòng)電源，包括智能充電器、輸出調(diào)節(jié)器和智能電池組，其特征在于所述充電器是智能充電器，智能充電器的充電管理器通過系統(tǒng)管理總線分別連接交流適配器、電量顯示器及智能電池組，電量顯示器又連接智能電池組，所述的交流適配器是開關(guān)電路型式的適配器；智能移動(dòng)電源最大輸出電流4A，輸出功率大于50W，輸出電壓5-20V精確可調(diào)，最大輸出誤差小于0.4V，超大容量可提供的使用時(shí)間為移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)內(nèi)置電池2到6倍；為筆記本電腦內(nèi)置電池1到2倍；裝置支持電池系統(tǒng)管理總線標(biāo)準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能移動(dòng)電源，其特征在于所述的輸出調(diào)節(jié)器的控制器通過系統(tǒng)管理總線分別連接液晶顯示器、輸出調(diào)節(jié)按鈕、功率輸出單元、控制信息存儲(chǔ)單元；智能電池組通過系統(tǒng)管理總線和控制信息存儲(chǔ)單元連接；所述的功率輸出單元是具有升壓/降壓線路的輸出單元；功率輸出單元連接用戶系統(tǒng)，功率輸出單元一側(cè)有風(fēng)扇；所述的顯示器是用點(diǎn)陣液晶，剩余電量精度為0.2％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能移動(dòng)電源，其特征在于所述的智能電池組的鋰電池管理器通過系統(tǒng)管理總線分別連接鋰電池保護(hù)器、電池信息存儲(chǔ)單元、充電電量顯示器、電池組接口，電池組接口分別連接輸出調(diào)節(jié)器和智能充電器，鋰電池保護(hù)器連接鋰電池組，其組一側(cè)有溫敏器。
全文摘要
一種智能移動(dòng)電源，由智能電池組連接智能充電器和輸出調(diào)節(jié)器組成。智能充電器包括充電管理器、交流適配器、電量顯示器；輸出調(diào)節(jié)器包括控制器、液晶顯示器、輸出調(diào)節(jié)按鈕、功率輸出單元、控制信息存儲(chǔ)單元；智能電池組包括鋰電池管理器、鋰電池保護(hù)器、電池信息存儲(chǔ)單元、充電電量顯示器、電池組接口。本裝置支持智能電池系統(tǒng)管理總線標(biāo)準(zhǔn)(SM BUS 1.1)。另外，本裝置最大輸出電流4A，輸出功率大于50W，輸出電壓5－20V精確可調(diào)，超大容量，工作溫度－20℃至+40℃，多種保護(hù)功能，可廣泛用于移動(dòng)的筆記本電腦、便攜式CD/VCD/DVD播放機(jī)、移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)、掌上電腦及其他便攜式電子設(shè)備。
文檔編號(hào)G06F1/26GK1540478SQ200310102248
公開日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2003年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月29日
發(fā)明者龐宏冰, 牟駿, 邱建利, 原勇成, 呂海芳 申請(qǐng)人:龐宏冰, 蔡明宗