專利名稱：串聯(lián)式單獨(dú)偵測電池充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種充電裝置，尤其涉及一種充電快速、安全性高、體積輕小、且可達(dá)到最大充量容量的優(yōu)點(diǎn)，從而滿足市場需求的串聯(lián)式單獨(dú)偵測電池充電器。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字相機(jī)、游戲機(jī)等可攜式電子產(chǎn)品的需求日益增大，相對于二次電池的容量也要求愈大，且對充電時(shí)間要求愈短，對充電器體積的要求則愈輕?。凰?，一種體積小又能快速充電，且價(jià)格低廉、壽命長的充電器，應(yīng)是發(fā)展的一種趨勢。
目前現(xiàn)有的鎳氫/鎳鎘充電器，是各有其優(yōu)缺點(diǎn)，尚無法達(dá)到前述預(yù)期的功效，仍有改善空間。茲分別說明如下

圖1所示，為現(xiàn)有串聯(lián)式充電器的充電裝置示意圖，其是將市電AC 100V～240V的交流電，以變壓器或交換式電源11使其轉(zhuǎn)換為DC 2～5V的電壓，借由充電電路12對串聯(lián)的電池B1、B2、B3、B4...進(jìn)行充電；此等充電模式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜，但其缺點(diǎn)是當(dāng)其中一個(gè)電池充飽時(shí)，另一個(gè)電池如尚未充飽，則會(huì)造成已充飽的電池過度充電，而降低其使用壽命。
究其原因，因?yàn)槟壳按蠖鄶?shù)智慧型充電器，是以圖3所示的一ΔV偵測鎳氫/鎳鎘二次電池的飽和點(diǎn)，亦即當(dāng)一個(gè)電池充飽時(shí)VP，其電壓開始下降一ΔV，借由此種方式來控制電池充電的模式，但另一個(gè)未充飽的電池電壓仍往上升，因串聯(lián)電壓相加，故必須等未充飽電池電壓亦下降時(shí)才會(huì)判飽，但已充飽的電池早已過度充電，影響其使用壽命；況且若其中一個(gè)電池異常，就容易產(chǎn)生危險(xiǎn)。
此外，現(xiàn)有串聯(lián)式充電裝置的另一缺點(diǎn)，是單一電池?zé)o法充電，須串聯(lián)的各電池同時(shí)串接時(shí)才能形成充電回路。
此外，如圖2所示，是現(xiàn)有一種并聯(lián)式充電器的充電裝置示意圖，其是由充電電路12對并聯(lián)的電池組B1、B2、B3、B4進(jìn)行充電的模式，其優(yōu)點(diǎn)是每一個(gè)電池的充電電壓接近，不存在前述串聯(lián)式充電裝置有過度充電或充電不飽和的缺點(diǎn)；但此種并聯(lián)充電模式的最大缺點(diǎn)是，如欲急速充電，則無法達(dá)到急速充電的要求，其電子控制零件的選擇與配設(shè)不易，例如充電電壓為2V，每一個(gè)并聯(lián)電池充電電流為1.5安培，則其充電電流須6安培，而電子零件的二極管有內(nèi)阻問題，三極管則有壓差問題，要形成低電壓高電流的充電回路，有諸多問題須克服，如電路板線路需達(dá)6mm以上的安全規(guī)格不易布線，致使并聯(lián)式充電器的體積無法縮小，零組件易高溫發(fā)燙，且不易達(dá)到大容量急速充電的功效，故，無法達(dá)到市場要求。如果充電電壓欲提高功率降低電流，但4個(gè)開關(guān)三件管Q1、Q2、Q3、Q4因壓差問題，會(huì)產(chǎn)生極度高溫?zé)o法克服的缺點(diǎn)，如果加散熱片，體積又過大且成本提高。
實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有串聯(lián)、并聯(lián)式充電器存在的上述缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種串聯(lián)式單獨(dú)偵測電池充電器，其具有充電快速、安全性高、體積輕小、且可達(dá)到最大充量容量的優(yōu)點(diǎn)，從而滿足市場需求。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種串聯(lián)式單獨(dú)偵測電池充電器，其特征在于，包括一充電控制裝置，其具有一交換式電源，該交換式電源與數(shù)個(gè)串聯(lián)電池連接；一基準(zhǔn)電壓源與一控制IC連接，該控制IC與一電流偵測器連接；所述數(shù)個(gè)串聯(lián)電池，其各自的電池充電回路并聯(lián)一開關(guān)元件，該開關(guān)元件與電池正極之間設(shè)有單向?qū)ǖ亩O管；所述控制IC分別單獨(dú)與所述電池充電回路的電池正極連接，以施加一ΔV檢出方式偵測電池的端電壓，當(dāng)各自電池充電飽和時(shí)(LOW)，令各自電池充電回路的開關(guān)元件導(dǎo)通(ON)，使充電電流得以繼續(xù)往下充電，待各電池先后充電飽和時(shí)，控制電流偵測器調(diào)整充電電流或通過控制開關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)間，而對各電池進(jìn)行微充作業(yè)后，再令充電控制裝置的電源開關(guān)關(guān)閉。
前述的串聯(lián)式單獨(dú)偵測電池充電器，其中充電控制裝置還包括設(shè)于交換式電源輸出端的兩個(gè)單向二極管，且電流偵測器的偵測端設(shè)有一電阻。
前述的串聯(lián)式單獨(dú)偵測電池充電器，其中開關(guān)元件為功率型金屬氧化物半導(dǎo)體電場效應(yīng)二極管。
前述的串聯(lián)式單獨(dú)偵測電池充電器，其中電源開關(guān)由設(shè)于交換式電源與電流偵測器之間的光耦合三極管構(gòu)成。
本實(shí)用新型利用控制IC對每一個(gè)串聯(lián)的電池單獨(dú)偵測，并以電流偵測器控制充電電流大小，達(dá)到智慧型判飽的功效，且對串聯(lián)電池組的任一電池皆可單獨(dú)充電。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
圖1是現(xiàn)有串聯(lián)式充電器的電路裝置示意圖圖2是現(xiàn)有并聯(lián)式充電器的電路裝置示意圖圖3是以一ΔV方式檢出電壓的坐標(biāo)圖圖4是本實(shí)用新型偵測控制的一實(shí)施例的方塊圖圖4A是本實(shí)用新型串聯(lián)電池充電的示意圖(一)圖4B是本實(shí)用新型串聯(lián)電池充電的示意圖(二)圖5是本實(shí)用新型偵測控制的另一實(shí)施例方塊圖圖6是圖5所示方塊圖的詳細(xì)電路圖圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例的詳細(xì)電路圖圖中標(biāo)號(hào)說明2充電控制裝置21交換式電源22基準(zhǔn)電壓源23控制IC24電流偵測器25電源開關(guān)26、27、41～44二極管28電阻29溫度控制電路31～34開關(guān)元件51～54電池正極具體實(shí)施方式
首先，請參閱圖4所示，是本實(shí)用新型充電器方塊結(jié)構(gòu)圖，包括一充電控制裝置2，其具有一交換式電源21，用以將輸入的AC電源轉(zhuǎn)換成DC電源對四個(gè)串聯(lián)的電池B1～B4實(shí)施充電，另以一基準(zhǔn)電壓源22向一控制IC 23提供基準(zhǔn)電壓；該控制IC 23連接一電流偵測器24，用以偵測串聯(lián)電池組的電流值；前述串聯(lián)的數(shù)個(gè)電池B1～B4，其各自充電回路并聯(lián)一開關(guān)元件31、32、33、34，且在開關(guān)元件與電池正極之間設(shè)有單向?qū)ǖ亩O管41、42、43、44。
前述控制IC 23是分別單獨(dú)對前述電池充電回路的電池正極51、52、53、54施加一ΔV檢出方式偵測電池的端電壓，當(dāng)開始充電時(shí)，其充電電流如圖4A所示的流向，分別流過各串聯(lián)電池；當(dāng)B1電池充飽時(shí)，則開關(guān)元件31導(dǎo)通ON，此時(shí)充電電池如圖4B所示，不再對電池B1充電，而是往下繼續(xù)充電，當(dāng)各自電池充電飽和時(shí)LOW，令各自回路的開關(guān)元件31或32、33、34導(dǎo)通ON，使充電電流得以繼續(xù)往下充電，待各電池B1～B4最后一個(gè)電池充電飽和時(shí)，控制電流偵測器24調(diào)整電流，使其以小電流(例如0.2A)繼續(xù)對串聯(lián)的各電池進(jìn)行微充作業(yè)，等微充完成后，令電源開關(guān)25關(guān)閉OFF而停止充電。該電源開關(guān)25是由設(shè)于交換式電源21與電流偵測器24間的光耦合三極管構(gòu)成。
此外，本實(shí)用新型的另一特征，是利用控制IC 23控制每一個(gè)并聯(lián)的開關(guān)元件31～34的導(dǎo)通ON時(shí)間，由于該等開關(guān)元件是由開關(guān)三件管構(gòu)成，當(dāng)電池充飽時(shí)，開關(guān)三極管導(dǎo)通，使充電電流往下充電，當(dāng)最后一個(gè)電池也充飽時(shí)，控制IC 23令各開關(guān)元件31～34 ON←→OFF不斷變化，并以較少充電電流對各串聯(lián)電池B1～B4進(jìn)行微充作業(yè)，以使每一個(gè)急速充電的電池，達(dá)到最佳充電飽合度。
又，充電控制裝置2還包括設(shè)于交換式電源21輸出端的兩個(gè)單向二極管26、27，且電流偵測器24的偵測端設(shè)有一電阻28。
圖5所示，顯示串聯(lián)電池B1、B2為二個(gè)的方塊圖，其中設(shè)于電池正極的二極管41’可設(shè)成二個(gè)并聯(lián)的方式。
圖6是圖5所示方塊圖相應(yīng)的偵測及控制電池的實(shí)施電路圖，本實(shí)用新型開關(guān)元件31、32是以功率型MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體電場效應(yīng)二極管)Q1A、Q1B為主要結(jié)構(gòu)，其閘極與控制IC 23連接，源極與另一MOSFET(Q1B)的汲極連接，而二極管41’、42’的陰極端連接電容C11、C12作為濾波用，且該控制IC 23的Vbat1與Vbat2接腳與各串聯(lián)電池B1、B2的正極連接，用以形成一偵測其端電壓的回路。這樣，每一個(gè)串聯(lián)電池B1、B2都有一個(gè)單獨(dú)的偵測回路。當(dāng)電池B1充飽時(shí)，開關(guān)元件31，也就是MOSEFT(Q1A)導(dǎo)通ON，讓充電電流通過，不再對電池B1充電；同理，當(dāng)電池B2充飽時(shí)，開關(guān)元件32亦導(dǎo)通，依此類推至四個(gè)串聯(lián)或八個(gè)串聯(lián)的充電器。至于各串聯(lián)電池B1、B2...的電壓電流偵測回路，是以針對前述要求所設(shè)計(jì)的控制IC 23作比較處理，如此一來，無論是那一種廠牌或不同特性的鎳氫/鎳鎘電池，本實(shí)用新型的單獨(dú)偵測電池充電器，充分應(yīng)用一ΔV檢出方式，判讀每一個(gè)電池是否充飽，借以判斷是否關(guān)閉電源開關(guān)25，其不僅可使每一個(gè)串聯(lián)的電池充飽，且無過充的危險(xiǎn)；加以串聯(lián)模式的設(shè)計(jì)，以及開關(guān)元件31、32選用，MOSFET與電路的結(jié)合簡單，且輸入段的功率損失較低，進(jìn)而使得本實(shí)用新型在整體電路的設(shè)計(jì)趨于簡單。如圖7所示是本實(shí)用新型串聯(lián)式單獨(dú)偵測電池充電器的詳細(xì)電路圖，凡熟悉此項(xiàng)技術(shù)者能夠據(jù)以實(shí)施，并達(dá)到前述預(yù)期功效，其全部零件可設(shè)制在一片電路板上，使得本實(shí)用新型能夠達(dá)到體積輕小的目的，而交流式電源21、基準(zhǔn)電壓源22、電流偵測器24以及控制IC 23另外所連接的溫度控制電路29，其詳細(xì)零組件功能，因?qū)儆谝话悻F(xiàn)有技術(shù)，故不贅述。
如上所述，本實(shí)用新型除具有前述功效外，其串聯(lián)的任一電池如有異常，則充電回路的開關(guān)元件MOSFET自動(dòng)導(dǎo)通ON，而不影響其他串聯(lián)電池的充電，且一個(gè)電池也可以充電，改善了現(xiàn)有串聯(lián)式電池，其單電池?zé)o法充電的缺點(diǎn)。
綜上所述，本實(shí)用新型所揭示的構(gòu)造，為昔所無，且確能達(dá)到預(yù)期的功效，并具可供產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值，完全符合新型專利要件，故依法提出申請。
以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對本實(shí)用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種串聯(lián)式單獨(dú)偵測電池充電器，其特征在于，包括一充電控制裝置，其具有一交換式電源，該交換式電源與數(shù)個(gè)串聯(lián)電池連接；一基準(zhǔn)電壓源與一控制IC連接，該控制IC與一電流偵測器連接；所述數(shù)個(gè)串聯(lián)電池，其各自的電池充電回路并聯(lián)一開關(guān)元件，該開關(guān)元件與電池正極之間設(shè)有單向?qū)ǖ亩O管；所述控制IC分別單獨(dú)與所述電池充電回路的電池正極連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)式單獨(dú)偵測電池充電器，其特征在于所述充電控制裝置還包括設(shè)于交換式電源輸出端的兩個(gè)單向二極管，且電流偵測器的偵測端設(shè)有一電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)式單獨(dú)偵測電池充電器，其特征在于所述開關(guān)元件為功率型金屬氧化物半導(dǎo)體電場效應(yīng)二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)式單獨(dú)偵測電池充電器，其特征在于所述電源開關(guān)由設(shè)于交換式電源與電流偵測器之間的光耦合三極管構(gòu)成。
專利摘要一種串聯(lián)式單獨(dú)偵測電池充電器，包括一充電控制裝置，其具有一交換式電源，該交換式電源與數(shù)個(gè)串聯(lián)電池連接；一基準(zhǔn)電壓源與一控制IC連接，該控制IC與一電流偵測器連接；數(shù)個(gè)串聯(lián)電池，其各自的電池充電回路并聯(lián)一開關(guān)元件，該開關(guān)元件與電池正極之間設(shè)有單向?qū)ǖ亩O管；該控制IC分別單獨(dú)與電池充電回路的電池正極連接，待各電池先后充電飽和時(shí)，控制電流偵測器調(diào)整充電電流或通過控制開關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)間，而對各電池進(jìn)行微充作業(yè)后，再令充電控制裝置的電源開關(guān)關(guān)閉。本實(shí)用新型具有充電快速、安全性高、體積輕小、且可達(dá)到最大充電容量的優(yōu)點(diǎn)，從而滿足市場需求。
文檔編號(hào)H02J7/02GK2615947SQ03239679
公開日2004年5月12日 申請日期2003年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月4日
發(fā)明者楊福義 申請人:楊福義