電池充放電裝置與管理電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電池充放電裝置與管理電路，電參數(shù)采集單元采集整個(gè)電路中電參數(shù)，并將采集到數(shù)據(jù)發(fā)送微控制單元，微控制單元根據(jù)接收到的電參數(shù)和/或預(yù)設(shè)切換頻率控制驅(qū)動(dòng)電路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)至第一開關(guān)電路和第二開關(guān)電路，從而控制第一開關(guān)電路與第二開關(guān)電路中允許通過電流的方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)待管理電池充放電的切換，由于充電電路中串聯(lián)有電感線圈，電流不會(huì)突然增大，保護(hù)整個(gè)充電電路，確保充電電路的安全，另外，外部電源在為電池充電的同時(shí)也為電感線圈集聚電能，在某一時(shí)刻，電感線圈可以釋放之前集聚的電能為電池進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)能量的回收。
【專利說明】電池充放電裝置與管理電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電池【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及電池充放電裝置與管理電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，在固定電池電能傳輸過程中，存在各種不必要的 損耗。例如，在對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行充電時(shí)，往往會(huì)因?yàn)楣╇娤到y(tǒng)電壓高于電池額定電壓而燒毀 電池，另外電池開始對(duì)外充電時(shí)，電流會(huì)瞬間增大，不可避免的對(duì)于一些電路元器件存在一 些沖擊，很可能降低元器件的壽命甚至燒毀元器件，對(duì)于電池本身也存在一定的損壞。
[0003] 與此同時(shí)，隨著能源危機(jī)的越來越嚴(yán)重，以及人們的節(jié)能環(huán)保的意識(shí)越來強(qiáng)，用戶 希望能夠在對(duì)電池充放電過程中，對(duì)突變的能量進(jìn)行回收。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 基于此，有必要針對(duì)目前電池充放電過程中，由于電流突變，嚴(yán)重影響電路安全， 且浪費(fèi)大量能源的問題，提供一種能夠確保電池充放電安全，且能對(duì)突變能量回收利用的 電池充放電裝置與管理電路。
[0005] -種電池充放電管理電路，包括微控制單元、電參數(shù)采集單元、驅(qū)動(dòng)電路、第一開 關(guān)電路、第二開關(guān)電路、電感線圈以及第一二極管，其中，所述驅(qū)動(dòng)電路包括輸入端、第一輸 出端和第二輸出端；
[0006] 所述微控制單元分別與所述電參數(shù)采集單元以及所述驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接，所 述第一開關(guān)電路的控制端與所述驅(qū)動(dòng)電路的第一輸出端連接，所述第一開關(guān)電路的輸入端 與所述第二開關(guān)電路的輸出端連接，所述第二開關(guān)電路的控制端與所述驅(qū)動(dòng)電路的第二輸 出端連接，所述第二開關(guān)電路的輸入端與所述電感線圈的一端以及所述第一二極管的正極 連接，所述電感線圈的另一端與待管理電池的負(fù)極連接，所述第一二極管的負(fù)極與所述待 管理電池的正極連接；
[0007] 所述電參數(shù)采集單元用于采集所述電池充放電管理電路中電信號(hào)參數(shù)，其中，所 述電信號(hào)參數(shù)包括電壓參數(shù)和電流參數(shù)；
[0008] 所述微控制單元根據(jù)所述電參數(shù)采集單元采集的電信號(hào)參數(shù)和/或預(yù)設(shè)切換頻 率，控制所述驅(qū)動(dòng)電路輸出第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)至所述第一開關(guān)電路、輸出第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)至所述 第二開關(guān)電路，以使所述第一開關(guān)電路根據(jù)不同的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制電流從第一開關(guān)電路 的輸出端流向第一開關(guān)電路的輸入端，或者從第一開關(guān)電路的輸入端流向第一開關(guān)電路的 輸出端，使所述第二開關(guān)電路根據(jù)不同的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制電流從第二開關(guān)電路的輸出端 流向第二開關(guān)電路的輸入端，或者從第二開關(guān)電路的輸入端流向第二開關(guān)電路的輸出端。
[0009] -種電池充放電管理電路，包括微控制單元、電流反饋放大器、電壓反饋放大器、 外接端子反饋放大器、測(cè)量電阻、PWM驅(qū)動(dòng)電路、第一開關(guān)管、第二二極管、第二開關(guān)管、第 三二極管、第四三極管、第五三極管、電感線圈、第一二極管、電源、電池電壓采集單元、電容 以及隔離通信單元，其中，所述隔離通信單元用于將所述微控制單元與所述電池電壓采集 單元電壓隔離，所述PWM驅(qū)動(dòng)電路包括輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述電池電壓采 集單元包括第一采集端、第二采集端以及輸出端；
[0010] 所述電源、所述PWM驅(qū)動(dòng)電路輸入端、所述電流反饋放大器的輸出端、所述電壓反 饋放大器的輸出端以及外接端子反饋放大器的輸出端分別與所述微控制單元連接，所述 PWM驅(qū)動(dòng)電路的第一輸出端與所述第一開關(guān)管的控制端連接，所述PWM驅(qū)動(dòng)電路的第二輸 出端與所述第二開關(guān)管的控制端連接，所述外接端子反饋放大器的同相端與所述第一開關(guān) 管的輸入端連接，所述第一開關(guān)管的輸出端與所述測(cè)量電阻的一端連接，所述測(cè)量電阻的 另一端與所述第二開關(guān)管的輸出端連接，所述第二開關(guān)管的輸入端與所述第四二極管的負(fù) 極連接，所述第四二極管的正極與所述電感線圈的一端連接，所述電感線圈的另一端與待 管理電池的負(fù)極連接，所述外接端子反饋放大器的反相端與所述待管理電池的正極連接； [0011] 所述第二二極管與所述第一開關(guān)管并聯(lián)，所述第二二極管的負(fù)極與所述第一開關(guān) 管的輸入端連接，所述第二二極管的正極與所述第一開關(guān)管的輸出端連接，所述第二開關(guān) 管與所述第三二極管并聯(lián)連接，所述第二開關(guān)管的輸入端與所述第三二極管的負(fù)極連接， 所述第二開關(guān)管的輸出端與所述第三二極管的正極連接，所述電流反饋放大器與所述測(cè)量 電阻并聯(lián)，且所述電流反饋放大器的反相端與所述第一開關(guān)管的輸出端連接，所述電流反 饋放大器的反相端與所述第二開關(guān)管的輸出端連接，所述電壓反饋放大器的反相端與所述 待管理電池的負(fù)極連接，所述電壓反饋放大器的同相端與所述待管理電池的正極連接，所 述第一二極管的正極與所述第二開關(guān)管的輸入端連接，所述第一二極管的負(fù)極與所述待管 理電池的正極連接，所述第五二極管的正極與所述第二開關(guān)管的輸出端連接，所述第五二 極管的負(fù)極與所述待管理電池的負(fù)極連接；
[0012] 所述電池電壓采集單元的第一采集端與所述待管理電池的正極連接，所述電池電 壓采集單元的第二采集端與所述待管理電池的負(fù)極連接，所述電池電壓采集單元的輸出端 通過所述隔離通信單元與所述微控制單元連接，所述電容的一端與所述第二開關(guān)管的輸出 端連接，所述電容的另一端與所述第一二極管的負(fù)極連接。
[0013] 一種電池充放電裝置，包括電池本體和如上述的電池充放電管理電路，所述電池 本體與所述電池充放電管理電路連接。
[0014] 本發(fā)明電池充放電管理電路，電參數(shù)采集單元采集整個(gè)電路中電參數(shù)，并將采集 到數(shù)據(jù)發(fā)送微控制單元，微控制單元根據(jù)接收到的電參數(shù)和/或預(yù)設(shè)切換頻率控制驅(qū)動(dòng)電 路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)至第一開關(guān)電路和第二開關(guān)電路，從而控制第一開關(guān)電路與第二開關(guān)電路 中允許通過電流的方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)待管理電池充放電的切換，由于充電電路中串聯(lián)有電感線 圈，電流不會(huì)突然增大，保護(hù)整個(gè)充電電路，確保充電電路的安全，另外，外部電源在為電池 充電的同時(shí)也為電感線圈集聚電能，當(dāng)某一時(shí)刻，微控制單元判定此時(shí)需要對(duì)電感線圈上 電能釋放時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路控制第二開關(guān)電路允許僅允許電流從輸出端流向其輸入端，此時(shí)電 感線圈釋放之前集聚的電能為電池進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)能量的回收，?？梢姡景l(fā)明電池充放電 管理電路既能確保電路充放電安全，又能對(duì)充電過程中的能量進(jìn)行回收利用，節(jié)約能源。
[0015] 本發(fā)明電池充放電管理電路詳細(xì)實(shí)例，包括微控制單元、電流反饋放大器、電壓反 饋放大器、外接端子反饋放大器、測(cè)量電阻、PWM驅(qū)動(dòng)電路、第一開關(guān)管、第二二極管、第二 開關(guān)管、第三二極管、第四三極管、第五三極管、電感線圈、第一二極管、電源、電池電壓采集 單元以及隔離通信單元，其中，所述隔離通信單元用于將所述微控制單元與所述電池電壓 采集單元電壓隔離，所述驅(qū)動(dòng)電路包括輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述電池電壓采 集單元包括第一采集端、第二采集端以及輸出端，電流反饋放大器、電壓反饋放大器、外接 端子反饋放大器、測(cè)量電阻以及電池電壓采集單元采集電路中各種電參數(shù)發(fā)送至微控制單 元，微控制單元根據(jù)接收到的電參數(shù)數(shù)據(jù)，輸出控制信號(hào)至PWM驅(qū)動(dòng)電路，PWM驅(qū)動(dòng)電路分 別輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)至第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，控制第一開關(guān)管與第二開關(guān)管的導(dǎo)通或者截 止，從而控制電流流向，即實(shí)現(xiàn)充放電的切換，在充放電過程中電路設(shè)置有電感線圈避免電 流突變保護(hù)電路安全，電感線圈中的電能還能為待管理電池進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)能量回收，隔離 通信單元實(shí)現(xiàn)微控制單元與電池電壓采集單元之間電壓隔離，確保數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確， 另外，電源為微控制單元提供獨(dú)立的電能確保其獨(dú)立工作，第四二極管、第五二極管可以使 充、放電時(shí)允許通過的最大電流不一，元器件參數(shù)的不同使得通過的額定電流可以隨之改 變。如：充電電流較大，則第四二極管能通過的額定電流較大。放電電流較小，則第五二極 管能夠通過的額定電流較小，電容用于濾波，濾除電路中混雜的干擾電流存在，確保電路中 各項(xiàng)參數(shù)采集的準(zhǔn)確以及微控制單元控制的準(zhǔn)確。
[0016] 另外，本發(fā)明還提供一種電池充放電裝置，包括電池本體和如上述的電池充放電 管理電路，其既能實(shí)現(xiàn)電池安全充放電，具有較高的使用壽命，又能對(duì)電池充放電過程的電 能回收再利用，節(jié)約能源。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明電池充放電管理電路第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明電池充放電管理電路第二個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明電池充放電管理電路第三個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖4為本發(fā)明電池充放電管理電路第四個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下根據(jù)附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施僅僅用以解釋本發(fā)明，并不 限定本發(fā)明。
[0022] 如圖1所示，一種電池充放電管理電路，包括微控制單元100、電參數(shù)采集單元 200、驅(qū)動(dòng)電路300、第一開關(guān)電路400、第二開關(guān)電路500、電感線圈600以及第一二極管 700,其中，所述驅(qū)動(dòng)電路300包括輸入端、第一輸出端和第二輸出端；
[0023] 所述微控制單元100分別與所述電參數(shù)采集單元200以及所述驅(qū)動(dòng)電路300的輸 入端連接，所述第一開關(guān)電路400的控制端與所述驅(qū)動(dòng)電路300的第一輸出端連接，所述第 一開關(guān)電路400的輸入端與所述第二開關(guān)電路500的輸出端連接，所述第二開關(guān)電路500 的控制端與所述驅(qū)動(dòng)電路300的第二輸出端連接，所述第二開關(guān)電路500的輸入端與所述 電感線圈600的一端以及所述第一二極管700的正極連接，所述電感線圈600的另一端與 待管理電池的負(fù)極連接，所述第一二極管700的負(fù)極與所述待管理電池的正極連接；
[0024] 所述電參數(shù)采集單元200用于采集所述電池充放電管理電路中電信號(hào)參數(shù)，其 中，所述電信號(hào)參數(shù)包括電壓參數(shù)和電流參數(shù)；
[0025] 所述微控制單元100根據(jù)所述電參數(shù)采集單元200采集的電信號(hào)參數(shù)和/或預(yù)設(shè) 切換頻率，控制所述驅(qū)動(dòng)電路300輸出第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)至所述第一開關(guān)電路400、輸出第二驅(qū) 動(dòng)信號(hào)所述第二開關(guān)電路500,以使所述第一開關(guān)電路400根據(jù)不同的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制 電流從第一開關(guān)電路400的輸出端流向第一開關(guān)電路400的輸入端，或者從第一開關(guān)電路 400的輸入端流向第一開關(guān)電路400的輸出端，使所述第二開關(guān)電路500根據(jù)不同的第二驅(qū) 動(dòng)信號(hào)控制電流從第二開關(guān)電路500的輸出端流向第二開關(guān)電路500的輸入端，或者從第 二開關(guān)電路500的輸入端流向第二開關(guān)電路500的輸出端。
[0026] 具體來說可以采用如下方式實(shí)現(xiàn)微控制單元100與驅(qū)動(dòng)電路300協(xié)同控制第一開 關(guān)電路400和第_開關(guān)電路500中允許通過電流。
[0027] 當(dāng)所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平時(shí)，所述第一開關(guān)電路400控制電流從第一開關(guān)電 路400的輸出端流向第一開關(guān)電路400的輸入端，當(dāng)所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平時(shí)，所述第 一開關(guān)電路400控制電流從第一開關(guān)電路400的輸入端流向第一開關(guān)電路400的輸出端， 當(dāng)所述第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平時(shí)，所述第二開關(guān)電路500控制電流從第二開關(guān)電路500的 輸入端流向第二開關(guān)電路500的輸出端，當(dāng)所述第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平時(shí)，所述第二開關(guān) 電路500控制電流從第二開關(guān)電路500的輸出端流向第二開關(guān)電路500的輸入端。
[0028] 第一開關(guān)電路400和第二開關(guān)電路500控制整個(gè)電路中允許電流流通的方向，從 而控制整個(gè)電池充放電管理電路是處于充電狀態(tài)、放電狀態(tài)或者能量回收狀態(tài)。下面分別 詳細(xì)解釋在這三種狀態(tài)時(shí)，第一開關(guān)電路400和第二開關(guān)電路500控制過程。
[0029] 充電狀態(tài)
[0030] 電參數(shù)采集單元200采集整個(gè)電路中電壓參數(shù)和電流參數(shù)，并傳輸采集的參數(shù)至 微控制單元100,當(dāng)微控制單元100根據(jù)這些參數(shù)判定此時(shí)進(jìn)入充電狀態(tài)時(shí)，微控制單元 100控制驅(qū)動(dòng)電路300生成低電平至第一開關(guān)電路400,同時(shí)生成高電平至第二開關(guān)電路 500,此時(shí)單個(gè)電流回路中電流方向如下：外部電源的正極一待管理電池的正極一待管理電 池的負(fù)極一電感線圈600 -第二開關(guān)電路500的輸入端一第二開關(guān)電路500的輸出端一第 一開關(guān)電路400的輸入端一第一開關(guān)電路400的輸出端一外部電源的負(fù)極。
[0031] 放電狀態(tài)
[0032] 電參數(shù)采集單元200采集整個(gè)電路中電壓參數(shù)和電流參數(shù)，并傳輸采集的參數(shù)至 微控制單元100,當(dāng)微控制單元100根據(jù)這些參數(shù)判定此時(shí)進(jìn)入放電狀態(tài)時(shí)，微控制單元 100控制驅(qū)動(dòng)電路300生成高電平至第一開關(guān)電路400,同時(shí)生成低電平至第二開關(guān)電路 500,此時(shí)單個(gè)電流回路中電流方向如下：待管理電池的正極一負(fù)載的正極一負(fù)載的負(fù)極一 第一開關(guān)電路400的輸出端一第一開關(guān)電路400的輸入端一第二開關(guān)電路500的輸出端一 第二開關(guān)電路500的輸入端一電感線圈600 -待管理電池的負(fù)極。
[0033] 能量回收狀態(tài)
[0034] 電參數(shù)采集單元200采集整個(gè)電路中電壓參數(shù)和電流參數(shù)，并傳輸采集的參數(shù)至 微控制單元100，當(dāng)微控制單元100根據(jù)這些參數(shù)判定此時(shí)需要對(duì)電感線圈600上能量進(jìn)行 回收時(shí)，微控制單元100控制驅(qū)動(dòng)電路300生成低電平至第二開關(guān)電路500,第二開關(guān)電路 500僅允許電流從輸出端流向輸入端，而禁止電流從輸入端流向輸出端，即此時(shí)外部電源不 再對(duì)電池進(jìn)行充電，由于第一二極管700的存在，待管理電池、電感線圈600、第一二極管 700形成一個(gè)電流回路，電感線圈600為待管理電池充電，其電流具體方向?yàn)殡姼芯€圈600 遠(yuǎn)離待管理電池負(fù)極的一端一第一二極管700的正極一第一二極管700的負(fù)極一待管理電 池的正極一待管理電池的負(fù)極一電感線圈600靠近待管理電池負(fù)極的一端。
[0035] 應(yīng)當(dāng)理解上述三種狀態(tài)還可以根據(jù)預(yù)設(shè)的切換頻率進(jìn)行切換調(diào)整，亦可根據(jù)電參 數(shù)采集單元200采集的數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的切換頻率一同協(xié)調(diào)進(jìn)行調(diào)整，這個(gè)預(yù)設(shè)切換頻率是根 據(jù)應(yīng)用環(huán)境或者用戶需求進(jìn)行預(yù)先設(shè)置的，其切換過程中，電路主回路電流流向與上述相 同，在此不再贅述。本發(fā)明電池充放電管理電路，電參數(shù)采集單元200采集整個(gè)電路中電參 數(shù)，并將采集到數(shù)據(jù)發(fā)送微控制單元100,微控制單元100根據(jù)接收到的電參數(shù)和/或預(yù)設(shè) 切換頻率控制驅(qū)動(dòng)電路300輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)至第一開關(guān)電路400和第二開關(guān)電路500,從而控 制第一開關(guān)電路400與第二開關(guān)電路500中允許通過電流的方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)待管理電池充放 電的切換，由于充電電路中串聯(lián)有電感線圈600,電流不會(huì)突然增大，保護(hù)整個(gè)充電電路，確 保充電電路的安全，另外，外部電源在為電池充電的同時(shí)也為電感線圈600集聚電能，當(dāng)某 一時(shí)刻，微控制單元100判定此時(shí)需要對(duì)電感線圈上電能釋放時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路300控制第二開 關(guān)電路500允許僅允許電流從輸出端流向其輸入端，此時(shí)電感線圈600釋放之前集聚的電 能為電池進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)能量的回收?？梢?，本發(fā)明電池充放電管理電路既能確保電路充放 電安全，又能對(duì)充電過程中的能量進(jìn)行回收利用，節(jié)約能源。
[0036] 如圖2所示，在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電池充放電管理電路還包括電池電壓采 集單元800,所述電池電壓采集單元800包括第一采集端、第二采集端和輸出端，所述電池 電壓采集單元800的第一采集端與所述待管理電池的正極連接，所述電池電壓采集單元 800的第二采集端與所述待管理電池的負(fù)極連接，所述電池電壓采集單元800的輸出端與 所述微控制單元100連接。
[0037] 電池電壓采集單元800采集待管理電池的工況參數(shù)，并將采集到的待管理電池的 工況參數(shù)發(fā)送至微控制單元100,以監(jiān)控待管理電池運(yùn)行狀態(tài)，確保整個(gè)電路的安全。
[0038] 如圖2所示，在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電池充放電管理電路還包括隔離通信單 元920,所述微控制單元100通過所述隔離通信單元920與所述電池電壓采集單元800連 接，所述隔離通信單元920用于將所述微控制單元100與所述電池電壓采集單元800電壓 隔離。
[0039] 隔離通信單元920將微控制單元100與電池電壓采集單元800電壓隔離，將工作 中的循環(huán)電路電壓與工作模塊的供電系統(tǒng)隔離開，防止各級(jí)的低電壓不一而影響測(cè)量的準(zhǔn) 確性，確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確，以及微控制單元100調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確。
[0040] 如圖3所示，所述電參數(shù)采集單元200包括電流反饋放大器220、電壓反饋放大器 240、外接端子反饋放大器260以及測(cè)量電阻280,所述第一開關(guān)電路400通過所述測(cè)量電阻 280與所述第二開關(guān)電路500連接，所述電流反饋放大器220與所述測(cè)量電阻280并聯(lián)，且 所述電流反饋放大器220同相端與所述第二開關(guān)電路500的輸出端連接，所述電流反饋放 大器220的反相端與所述第一開關(guān)電路400的輸入端連接，所述電流反饋放大器220的輸 出端與所述微控制單元100連接，所述電壓反饋放大器240的同相端與所述待管理電池的 正極連接，所述電壓反饋放大器240的反相端與所述待管理電池的負(fù)極連接，所述外接端 子反饋放大器260的同相端與所述第一開關(guān)電路400的輸出端連接，所述外接端子反饋放 大器260的異相端與所述待管理電池的正極連接，所述外接端子反饋放大器260的輸出端 與所述微控制單元100連接。
[0041] 當(dāng)外部電源為電壓源時(shí)，使用電壓反饋放大器240采集電路中的電壓參數(shù)，當(dāng)外 部電源為電流源時(shí)，使用電流反饋放大器220和測(cè)量電阻280采集電路中的電流參數(shù)。外 接端子反饋放大器260采集外部電壓數(shù)據(jù)，并將外部電壓數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿⒖刂茊卧?00,當(dāng)外 部電壓比電壓反饋放大器240采集電壓數(shù)據(jù)高時(shí)，微控制單元100判斷當(dāng)前需進(jìn)入充電狀 態(tài)，當(dāng)外部電壓比電壓反饋放大器240采集電壓數(shù)據(jù)低時(shí)，微控制單元100判斷當(dāng)前需進(jìn)入 放電狀態(tài)。
[0042] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)電路300為PWM驅(qū)動(dòng)電路300，所述PWM驅(qū)動(dòng)電路 300輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0043] PWM脈沖載波的脈沖持續(xù)時(shí)間（脈寬）隨調(diào)制波的樣值而變的脈沖調(diào)制方式，簡(jiǎn)稱 脈寬調(diào)制，通過調(diào)整PWM的占空比控制第二開關(guān)電路500電流導(dǎo)通方向情況的來實(shí)現(xiàn)對(duì)電 池進(jìn)行恒流、恒壓、浮充。
[0044] 如圖3所示，在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一開關(guān)電路400包括第一開關(guān)管420 和第二二極管440,所述第一開關(guān)管420和所述第二二極管440并聯(lián)連接，所述第一開關(guān)管 420的輸入端與所述第二二極管440的負(fù)極連接，作為所述第一開關(guān)電路400的輸出端，所 述第一開關(guān)管420的輸出端與所述第二二極管440的正極連接，作為所述第一開關(guān)電路400 的輸入端。
[0045] 如圖3所示，在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二開關(guān)電路500包括第二開關(guān)管520 和第三二極管540,所述第二開關(guān)管520和所述第三二極管540并聯(lián)連接，所述第二開關(guān)管 520的輸入端與所述第三二極管540的負(fù)極連接，作為所述第二開關(guān)電路500的輸入端，所 述第二開關(guān)管520的輸出端與所述第三二極管540的正極連接，作為所述第二開關(guān)電路500 的輸出端。上述第一開關(guān)管以及第二開關(guān)可以為N型金氧半場(chǎng)效晶體管和/或?yàn)槿龢O管。
[0046] 下面將采用一個(gè)具體實(shí)施例中，并結(jié)合圖3對(duì)本發(fā)明電池充放電管理電路的技術(shù) 方案及其帶來的有益效果進(jìn)行詳細(xì)的解釋說明。
[0047] 充電狀態(tài)
[0048] 電源模塊940開始對(duì)微控制單元100供電，微控制單元100通電，微控制單元100 調(diào)配PWM驅(qū)動(dòng)電路300,使其產(chǎn)生脈沖信號(hào)，輸入至第二開關(guān)管520柵極。通過電流反饋放 大器220測(cè)量電阻280R上的電流產(chǎn)生電流反饋至微控制單元100,微控制單元100通過判 斷電路中的電流大小控制PWM驅(qū)動(dòng)電路300產(chǎn)生信號(hào)的頻率，高電平時(shí)，第二開關(guān)管520導(dǎo) 通，電源接入電路，電源產(chǎn)生的電流在這個(gè)階段逐漸變大，此時(shí)電感線圈600儲(chǔ)存電能，在 電感電能儲(chǔ)存至最大時(shí)，脈沖信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，第二開關(guān)管520截止，電感線圈600通過第 一二極管700繼續(xù)對(duì)電池充電，當(dāng)電感電能釋放完全后，脈沖信號(hào)則又變?yōu)楦唠娖?，如此?環(huán)對(duì)電池充電。
[0049] 放電狀態(tài)
[0050] 微控制單元100輸出放電信號(hào)至PWM驅(qū)動(dòng)電路300,驅(qū)動(dòng)電路300產(chǎn)生信號(hào)至第二 開關(guān)管520、第一開關(guān)管420。使得第二開關(guān)管520截止，第一開關(guān)管420導(dǎo)通，電池對(duì)外供 電電路開始工作。微控制單元1〇〇通過不斷判斷來自電壓反饋放大器240、外接端子反饋放 大器260的電壓信號(hào)進(jìn)行比較。當(dāng)外接端子反饋放大器260的測(cè)量電壓大于電壓反饋放大 器240的測(cè)量電壓時(shí)，系統(tǒng)工作在充電狀態(tài)，則微控制單元100產(chǎn)生充電狀態(tài)的信號(hào)，當(dāng)電 壓反饋放大器240測(cè)量的電壓大于外接端子反饋放大器260測(cè)量的電壓時(shí)，系統(tǒng)工作在放 電狀態(tài)，則微控制單元100產(chǎn)生放電狀態(tài)的信號(hào)。
[0051] 當(dāng)外部輸入的是電流源時(shí)，控制第二開關(guān)管520的PWM信號(hào)的占空比由電流反饋 放大器220反饋的電流信號(hào)決定。若輸入的是電壓源時(shí)，控制第二開關(guān)管520的PWM信號(hào) 的占空比則由電壓反饋放大器240反饋的電壓信號(hào)決定。
[0052] 如圖3所示，在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電池充放電管理電路還包括電容960,所 述電容960的一端與所述第二開關(guān)電路500的輸出端連接，所述電容960的另一端與所述 第一二極管700的負(fù)極連接。
[0053] 電容960是用于濾波，濾除電路中混雜的干擾電流存在，確保電路中各項(xiàng)參數(shù)采 集的準(zhǔn)確以及微控制單元1〇〇控制的準(zhǔn)確。
[0054] 如圖4所示，一種電池充放電管理電路，包括微控制單元100、電流反饋放大器 220、電壓反饋放大器240、外接端子反饋放大器260、測(cè)量電阻280、PWM驅(qū)動(dòng)電路300、第一 開關(guān)管420、第二二極管440、第二開關(guān)管520、第三二極管540、第四三極管、第五三極管、電 感線圈600、第一二極管700、電源940、電池電壓采集單元800、電容960以及隔離通信單元 920,其中，所述隔離通信單元920用于將所述微控制單元100與所述電池電壓采集單元800 電壓隔離，所述PWM驅(qū)動(dòng)電路300包括輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述電池電壓采 集單元800包括第一采集端、第二采集端以及輸出端；
[0055] 所述電源940、所述PWM驅(qū)動(dòng)電路300輸入端、所述電流反饋放大器220的輸出端、 所述電壓反饋放大器240的輸出端以及外接端子反饋放大器260的輸出端分別與所述微控 制單元100連接，所述PWM驅(qū)動(dòng)電路300的第一輸出端與所述第一開關(guān)管420的控制端連 接，所述PWM驅(qū)動(dòng)電路300的第二輸出端與所述第二開關(guān)管520的控制端連接，所述外接 端子反饋放大器260的同相端與所述第一開關(guān)管420的輸入端連接，所述第一開關(guān)管420 的輸出端與所述測(cè)量電阻280的一端連接，所述測(cè)量電阻280的另一端與所述第二開關(guān)管 520的輸出端連接，所述第二開關(guān)管520的輸入端與所述第四二極管980的負(fù)極連接，所述 第四二極管980的正極與所述電感線圈600的一端連接，所述電感線圈600的另一端與待 管理電池的負(fù)極連接，所述外接端子反饋放大器260的反相端與所述待管理電池的正極連 接；
[0056] 所述第二二極管440與所述第一開關(guān)管420并聯(lián)，所述第二二極管440的負(fù)極與 所述第一開關(guān)管420的輸入端連接，所述第二二極管440的正極與所述第一開關(guān)管420的 輸出端連接，所述第二開關(guān)管520與所述第三二極管540并聯(lián)連接，所述第二開關(guān)管520的 輸入端與所述第三二極管540的負(fù)極連接，所述第二開關(guān)管520的輸出端與所述第三二極 管540的正極連接，所述電流反饋放大器220與所述測(cè)量電阻280并聯(lián)，且所述電流反饋放 大器220的反相端與所述第一開關(guān)管420的輸出端連接，所述電流反饋放大器220的反相 端與所述第二開關(guān)管520的輸出端連接，所述電壓反饋放大器240的反相端與所述待管理 電池的負(fù)極連接，所述電壓反饋放大器240的同相端與所述待管理電池的正極連接，所述 第一二極管700的正極與所述第二開關(guān)管520的輸入端連接，所述第一二極管700的負(fù)極 與所述待管理電池的正極連接，所述第五二極管990的正極與所述第二開關(guān)管520的輸出 端連接，所述第五二極管990的負(fù)極與所述待管理電池的負(fù)極連接；
[0057] 所述電池電壓采集單元800的第一采集端與所述待管理電池的正極連接，所述電 池電壓采集單元800的第二采集端與所述待管理電池的負(fù)極連接，所述電池電壓采集單元 800的輸出端通過所述隔離通信單元920與所述微控制單元100連接，所述電容960的一端 與所述第二開關(guān)管520的輸出端連接，所述電容960的另一端與所述第一二極管700的負(fù) 極連接。
[0058] 本發(fā)明電池充放電管理電路，包括微控制單元100、電流反饋放大器220、電壓反 饋放大器240、外接端子反饋放大器260、測(cè)量電阻280、PWM驅(qū)動(dòng)電路300、第一開關(guān)管420、 第二二極管440、第二開關(guān)管520、第三二極管540、第四三極管、第五三極管、電感線圈600、 第一二極管700、電源940、電池電壓采集單元800以及隔離通信單元920,其中，所述隔離 通信單元920用于將所述微控制單元100與所述電池電壓采集單元800電壓隔離，所述驅(qū) 動(dòng)電路包括輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述電池電壓米集單兀800包括第一米集 端、第二采集端以及輸出端，電流反饋放大器220、電壓反饋放大器240、外接端子反饋放大 器260、測(cè)量電阻280以及電池電壓采集單元800采集電路中各種電參數(shù)發(fā)送至微控制單 元100,微控制單元100根據(jù)接收到的電參數(shù)數(shù)據(jù)，輸出控制信號(hào)至PWM驅(qū)動(dòng)電路300, PWM 驅(qū)動(dòng)電路300分別輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)至第一開關(guān)管420和第二開關(guān)管520,控制第一開關(guān)管420 與第二開關(guān)管520的導(dǎo)通或者截止，從而控制電流流向，即實(shí)現(xiàn)充放電的切換，在充放電過 程中電路設(shè)置有電感線圈600避免電流突變保護(hù)電路安全，電感線圈600中的電能還能為 待管理電池進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)能量回收，隔離通信單元920實(shí)現(xiàn)微控制單元100與電池電壓采 集單元800之間電壓隔離，確保數(shù)據(jù)采集、樹立的準(zhǔn)確，另外，電源940為微控制單元100提 供獨(dú)立的電能確保其獨(dú)立工作，第四二極管980、第五二極管990可以使充、放電時(shí)允許通 過的最大電流不一，元器件參數(shù)的不同使得通過的額定電流可以隨之改變。如：充電電流較 大，則第四二極管980能通過的額定電流較大。放電電流較小，則第五二極管990能夠通過 的額定電流較小，電容960用于濾波，濾除電路中混雜的干擾電流存在，確保電路中各項(xiàng)參 數(shù)采集的準(zhǔn)確以及微控制單元100控制的準(zhǔn)確。
[0059] -種電池充放電裝置，包括電池本體和如上述的電池充放電管理電路，所述電池 本體與所述電池充放電管理電路連接。
[0060] 本發(fā)明還提供一種電池充放電裝置，包括電池本體和如上述的電池充放電管理電 路，其既能實(shí)現(xiàn)電池安全充放電，具有較高的使用壽命，又能對(duì)電池充放電過程的電能回收 再利用，節(jié)約能源。
[0061] 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種電池充放電管理電路，其特征在于，包括微控制單元、電參數(shù)采集單元、驅(qū)動(dòng)電 路、第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路、電感線圈以及第一二極管，其中，所述驅(qū)動(dòng)電路包括輸入 端、第一輸出端和第二輸出端； 所述微控制單元分別與所述電參數(shù)采集單元以及所述驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接，所述 第一開關(guān)電路的控制端與所述驅(qū)動(dòng)電路的第一輸出端連接，所述第一開關(guān)電路的輸入端與 所述第二開關(guān)電路的輸出端連接，所述第二開關(guān)電路的控制端與所述驅(qū)動(dòng)電路的第二輸出 端連接，所述第二開關(guān)電路的輸入端與所述電感線圈的一端以及所述第一二極管的正極連 接，所述電感線圈的另一端與待管理電池的負(fù)極連接，所述第一二極管的負(fù)極與所述待管 理電池的正極連接； 所述電參數(shù)采集單元用于采集所述電池充放電管理電路中電信號(hào)參數(shù)，其中，所述電 信號(hào)參數(shù)包括電壓參數(shù)和電流參數(shù)； 所述微控制單元根據(jù)所述電參數(shù)采集單元采集的電信號(hào)參數(shù)和/或預(yù)設(shè)切換頻率， 控制所述驅(qū)動(dòng)電路輸出第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)至所述第一開關(guān)電路、輸出第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)至所述第二 開關(guān)電路，以使所述第一開關(guān)電路根據(jù)不同的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制電流從第一開關(guān)電路的輸 出端流向第一開關(guān)電路的輸入端，或者從第一開關(guān)電路的輸入端流向第一開關(guān)電路的輸出 端，使所述第二開關(guān)電路根據(jù)不同的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制電流從第二開關(guān)電路的輸出端流向 第二開關(guān)電路的輸入端，或者從第二開關(guān)電路的輸入端流向第二開關(guān)電路的輸出端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充放電管理電路，其特征在于，還包括電池電壓采集單 元，所述電池電壓采集單元包括第一采集端、第二采集端和輸出端，所述電池電壓采集單元 的第一采集端與所述待管理電池的正極連接，所述電池電壓采集單元的第二采集端與所述 待管理電池的負(fù)極連接，所述電池電壓采集單元的輸出端與所述微控制單元連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池充放電管理電路，其特征在于，還包括隔離通信單元，所 述微控制單元通過所述隔離通信單元與所述電池電壓采集單元連接，所述隔離通信單元用 于將所述微控制單元與所述電池電壓采集單元電壓隔離。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池充放電管理電路，其特征在于，所述電參數(shù)采集單元 包括電流反饋放大器、電壓反饋放大器、外接端子反饋放大器以及測(cè)量電阻，所述第一開關(guān) 電路通過所述測(cè)量電阻與所述第二開關(guān)電路連接，所述電流反饋放大器與所述測(cè)量電阻并 聯(lián)，且所述電流反饋放大器同相端與所述第二開關(guān)電路的輸出端連接，所述電流反饋放大 器的反相端與所述第一開關(guān)電路的輸入端連接，所述電流反饋放大器的輸出端與所述微控 制單元連接，所述電壓反饋放大器的同相端與所述待管理電池的正極連接，所述電壓反饋 放大器的反相端與所述待管理電池的負(fù)極連接，所述外接端子反饋放大器的同相端與所述 第一開關(guān)電路的輸出端連接，所述外接端子反饋放大器的異相端與所述待管理電池的正極 連接，所述外接端子反饋放大器的輸出端與所述微控制單元連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池充放電管理電路，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路為PWM 驅(qū)動(dòng)電路，所述PWM驅(qū)動(dòng)電路輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池充放電管理電路，其特征在于，所述第一開關(guān)電路包 括第一開關(guān)管和第二二極管，所述第一開關(guān)管和所述第二二極管并聯(lián)連接，所述第一開關(guān) 管的輸入端與所述第二二極管的負(fù)極連接，作為所述第一開關(guān)電路的輸出端，所述第一開 關(guān)管的輸出端與所述第二二極管的正極連接，作為所述第一開關(guān)電路的輸入端。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池充放電管理電路，其特征在于，所述第二開關(guān)電路包 括第二開關(guān)管和第三二極管，所述第二開關(guān)管和所述第三二極管并聯(lián)連接，所述第二開關(guān) 管的輸入端與所述第三二極管的負(fù)極連接，作為所述第二開關(guān)電路的輸入端，所述第二開 關(guān)管的輸出端與所述第三二極管的正極連接，作為所述第二開關(guān)電路的輸出端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池充放電管理電路，其特征在于，還包括電容，所述電 容的一端與所述第二開關(guān)電路的輸出端連接，所述電容的另一端與所述第一二極管的負(fù)極 連接。
9. 一種電池充放電管理電路，其特征在于，包括微控制單元、電流反饋放大器、電壓反 饋放大器、外接端子反饋放大器、測(cè)量電阻、PWM驅(qū)動(dòng)電路、第一開關(guān)管、第二二極管、第二開 關(guān)管、第三二極管、第四三極管、第五三極管、電感線圈、第一二極管、電源、電池電壓采集單 元、電容以及隔離通信單元，其中，所述隔離通信單元用于將所述微控制單元與所述電池電 壓采集單元電壓隔離，所述PWM驅(qū)動(dòng)電路包括輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述電池 電壓采集單元包括第一采集端、第二采集端以及輸出端； 所述電源、所述PWM驅(qū)動(dòng)電路輸入端、所述電流反饋放大器的輸出端、所述電壓反饋放 大器的輸出端以及外接端子反饋放大器的輸出端分別與所述微控制單元連接，所述PWM驅(qū) 動(dòng)電路的第一輸出端與所述第一開關(guān)管的控制端連接，所述PWM驅(qū)動(dòng)電路的第二輸出端與 所述第二開關(guān)管的控制端連接，所述外接端子反饋放大器的同相端與所述第一開關(guān)管的輸 入端連接，所述第一開關(guān)管的輸出端與所述測(cè)量電阻的一端連接，所述測(cè)量電阻的另一端 與所述第二開關(guān)管的輸出端連接，所述第二開關(guān)管的輸入端與所述第四二極管的負(fù)極連 接，所述第四二極管的正極與所述電感線圈的一端連接，所述電感線圈的另一端與待管理 電池的負(fù)極連接，所述外接端子反饋放大器的反相端與所述待管理電池的正極連接； 所述第二二極管與所述第一開關(guān)管并聯(lián)，所述第二二極管的負(fù)極與所述第一開關(guān)管的 輸入端連接，所述第二二極管的正極與所述第一開關(guān)管的輸出端連接，所述第二開關(guān)管與 所述第三二極管并聯(lián)連接，所述第二開關(guān)管的輸入端與所述第三二極管的負(fù)極連接，所述 第二開關(guān)管的輸出端與所述第三二極管的正極連接，所述電流反饋放大器與所述測(cè)量電阻 并聯(lián)，且所述電流反饋放大器的反相端與所述第一開關(guān)管的輸出端連接，所述電流反饋放 大器的反相端與所述第二開關(guān)管的輸出端連接，所述電壓反饋放大器的反相端與所述待管 理電池的負(fù)極連接，所述電壓反饋放大器的同相端與所述待管理電池的正極連接，所述第 一二極管的正極與所述第二開關(guān)管的輸入端連接，所述第一二極管的負(fù)極與所述待管理電 池的正極連接，所述第五二極管的正極與所述第二開關(guān)管的輸出端連接，所述第五二極管 的負(fù)極與所述待管理電池的負(fù)極連接； 所述電池電壓采集單元的第一采集端與所述待管理電池的正極連接，所述電池電壓采 集單元的第二采集端與所述待管理電池的負(fù)極連接，所述電池電壓采集單元的輸出端通過 所述隔離通信單元與所述微控制單元連接，所述電容的一端與所述第二開關(guān)管的輸出端連 接，所述電容的另一端與所述第一二極管的負(fù)極連接。
10. -種電池充放電裝置，其特征在于，包括電池本體和如權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述 的電池充放電管理電路，所述電池本體與所述電池充放電管理電路連接。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104218649SQ201410508477
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】林勇, 胡志坤, 崔彬, 方喜林, 王可志 申請(qǐng)人:湖南森泰節(jié)能科技有限公司