一種電池組的供電裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電池組的供電裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的串聯(lián)電池組的供電裝置存在成本高、可靠性差、使用壽命短的問題。本實用新型提供的供電裝置采用電池組單元中的各個電池并聯(lián)，并在電池組單元的輸出端增加升壓單元的方案，在保證了輸出總功率不變的前提下，實現(xiàn)了得到預(yù)設(shè)的供電電壓的功能，而且，采用電池組單元中的各個電池并聯(lián)的方案，實現(xiàn)了低成本、高可靠性的供電功能。
【專利說明】
一種電池組的供電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及電池供電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電池組的供電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在高壓鋰電池的供電裝置中，參閱圖1所示，通常采用多個鋰電池串聯(lián)的方法，獲得較高的電壓值，例如:12V的供電裝置，通常會采用3節(jié)4.2V的鋰電池串聯(lián)以達到12.6V的電壓值。
[0003]雖然現(xiàn)有技術(shù)中的串聯(lián)供電裝置可以實現(xiàn)高壓供電，但是，依然存在以下弊端:
[0004](— )在鋰電池串聯(lián)使用時，對鋰電池組中的每節(jié)鋰電池的一致性要求很高，但是，在實際應(yīng)用中，每節(jié)鋰電池的壽命是有差異的，這樣，在鋰電池組中的任意一節(jié)鋰電池出現(xiàn)老化或者損壞時，將導(dǎo)致整個串聯(lián)供電裝置無法使用，從而無法實現(xiàn)穩(wěn)定可靠高壓供電的功能，即串聯(lián)供電裝置的使用壽命較低。
[0005](二)在利用充電單元為鋰電池組充電時，需要采用平衡充電的方法，即需要保持每一節(jié)鋰電池的充電進度大致相同，否則，會出現(xiàn)部分鋰電池已充滿，而其它鋰電池未充滿的情況，進而出現(xiàn)部分鋰電池充電過度的情況，為了保證每一節(jié)鋰電池的充電進度大致相同，需要采用專用芯片或者單片機來控制耗能，即使用一個耗能元件來消耗能量，以降低充電進度較快的鋰電池的電壓值，上述充電方式雖然可以實現(xiàn)平衡充電，但是，需要引入耗能元件、專用芯片等，實現(xiàn)成本較高。
[0006](三)在供電過程中，需要利用保護單元，對鋰電池組中的每一節(jié)鋰電池進行檢測(包括:過壓檢測、欠壓檢測、過流檢測、短路檢測、過溫檢測等等)，防止由于任意一節(jié)鋰電池過量放電，導(dǎo)致整個鋰電池組報廢甚至爆炸的問題出現(xiàn)，而且，在鋰電池組串聯(lián)供電裝置中，整個鋰電池串聯(lián)供電裝置的可靠性是隨著串聯(lián)的鋰電池組的數(shù)目成倍數(shù)關(guān)系下降的，即串聯(lián)的鋰電池越多，可靠性越差。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型實施例提供了一種電池組的供電裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的串聯(lián)電池組的供電裝置存在成本高、可靠性差、使用壽命短的問題。
[0008]本實用新型實施例提供的一種電池組的供電裝置，包括:電池組單元，充電單元，保護單元，以及升壓單元;其中，
[0009]所述電池組單元的正極分別與所述充電單元的輸出端和所述升壓單元的輸入端相連，所述電池組單元的負極與低電平信號端相連;所述電池組單元中的每一個電池是并聯(lián)連接的；
[0010]所述充電單元的輸入端與電壓輸入端相連;所述充電單元用于在所述電壓輸入端輸入高電平信號時，為所述電池組單元中的每一個電池充電；
[0011]所述升壓單元的輸出端與電壓輸出端相連;所述升壓單元用于將從所述電池組單元的正極輸出的電壓值拉高至預(yù)設(shè)的供電電壓值，并基于所述電壓輸出端，輸出所述供電電壓值。
[0012]較佳的，本實用新型實施例提供的上述供電裝置，還包括:保護單元，其中，所述保護單元的連接在所述電池組單元的正極和所述電池組單元的負極之間；所述保護單元用于對所述電池組單元進行充放電保護。
[0013]較佳的，所述保護單元至少包括:電池保護IC和控制開關(guān)，其中，所述電池保護IC的第一輸入端與所述電池組單元的正極相連，所述電池保護IC的第二輸入端與所述電池組單元的負極相連，所述電池保護IC的控制端與所述控制開關(guān)的一端相連，所述電池保護IC的輸出端分別與所述的控制開關(guān)的另一端和所述升壓單元的輸入端相連。
[0014]較佳的，所述充電單元至少包括:BUCK電源控制器，其中，所述BUCK電源控制器的輸入端與所述電壓輸入端相連，所述BUCK電源控制器的第一輸出端與所述電池組單元的正極相連，所述BUCK電源控制器的第二輸出端與所述低電平信號端相連。
[0015]較佳的，所述升壓單元至少包括:控制芯片，電感，M0S管，以及二極管，其中，
[0016]所述控制芯片的輸入端分別與所述電池組單元的正極和所述電感的一端相連，所述控制芯片的輸出端與所述MOS管的柵極相連；
[0017]所述電感的另一端分別與所述二極管的正極和所述MOS管的源極相連；
[0018]所述MOS管的漏極與所述低電平信號端相連；
[0019]所述二極管的負極與所述電壓輸出端相連。
[0020]本實用新型實施例的有益效果如下:
[0021]本實用新型實施例提供的一種電池組的供電裝置，采用電池組中每個電池并聯(lián)，并在電池組輸出端增加升壓電路的供電結(jié)構(gòu)，在保證了輸出總功率不變的前提下，實現(xiàn)了能夠得到預(yù)設(shè)的供電電壓的功能，而且，本實用新型實施例提供的供電裝置的可靠性較高，不會隨著并聯(lián)電池的數(shù)目成倍數(shù)關(guān)系下降。
[0022]進一步地，只需要采用單節(jié)電池供電裝置中的充電電路和保護電路，即可實現(xiàn)對本實用新型中電池組單元的充電和保護，有效地減少了電池組供電裝置所需的元器件數(shù)目，進而降低了系統(tǒng)成本。
【附圖說明】
[0023]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中串聯(lián)電池組供電電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本實用新型實施例中電池組供電裝置的主要結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本實用新型實施例中電池組供電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本實用新型實施例中電池組供電裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，并不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0028]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的串聯(lián)電池組的供電裝置存在成本高、可靠性差、使用壽命短的問題，本實用新型實施例提供了一種電池組的供電裝置，采用電池組中每個電池并聯(lián)，并在電池組輸出端增加升壓電路的結(jié)構(gòu)裝置，在實現(xiàn)高壓供電功能的前提下，保證了供電裝置的輸出總功率不變。
[0029]參閱圖2所示，本實用新型實施例提供的電池組的供電裝置至少包括:電池組單元200，充電單元210，以及升壓單元220;其中，
[0030]電池組單元200的正極分別與充電單元210的輸出端和升壓單元220的輸入端相連，電池組單元200的負極與低電平信號端相連GND相連，電池組單元200中的每一個電池是并聯(lián)連接的；
[0031]充電單元210的輸入端與電壓輸入端Input相連;充電單元210用于在電壓輸入端Input輸入高電平信號時，為電池組單元200中的每一個電池充電；
[0032]升壓單元220的輸出端與電壓輸出端Output相連;升壓單元220用于將從電池組單元200的正極輸出的電壓值拉高至預(yù)設(shè)的供電電壓值，并基于電壓輸出端Output，輸出供電電壓值。
[0033]進一步地，參閱圖3所示，在本實用新型實施例提供的上述供電裝置中，還可以包括:保護單元230，其中，保護單元230連接在電池組單元200的正極和電池組單元200的負極之間;保護單元230用于對電池組單元200進行充放電保護。
[0034]在具體實施時，在本實用新型實施例提供的保護單元230可以有多種具體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)其功能，參閱圖3所示，保護單元230至少包括:電池保護IC和控制開關(guān)SW，其中，電池保護IC的第一輸入端與電池組單元200的正極相連，電池保護IC的第二輸入端與電池組單元200的負極相連，電池保護IC的控制端與控制開關(guān)SW的一端相連，電池保護IC的輸出端分別與控制開關(guān)SW的另一端和升壓單元220的輸入端相連。這樣，電池保護IC監(jiān)測到電池組單元200出現(xiàn)過壓、欠壓、過流、短路和過溫等情況時，就會通過控制控制開關(guān)SW通斷，對電池組單元200的總電壓、總電流和溫度等進行調(diào)整，從而實現(xiàn)對電池組單元200的充放電保護，進而將調(diào)整后的電壓值輸出至升壓單元220進行升壓，在對電池組單元200進行保護的同時，也保證了升壓單元220輸出的供電電壓值的準(zhǔn)確性。
[0035]在具體實施時，在本實用新型實施例提供的充電單元210可以有多種具體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)其功能，參閱圖3所示，充電單元210至少包括:BUCK電源控制器，其中，BUCK電源控制器的輸入端與電壓輸入端Input相連，BUCK電源控制器的第一輸出端與電池組單元200的正極相連，BUCK電源控制器的第二輸出端與低電平信號端GND相連。這樣，在電壓輸入端Input輸入高電平信號VCC時，BUCK電源控制器確定輸入的高電平信號VCC過高時，就會將高電平信號VCC拉低至預(yù)設(shè)閾值，利用拉低后的預(yù)設(shè)閾值為電池組單元200充電，其中，預(yù)設(shè)閾值高于電池組單元200的總電壓。
[0036]在具體實施時，在本實用新型實施例提供的升壓單元220可以有多種具體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)其功能，參閱圖3所示，升壓單元220至少包括:控制芯片，電感LI，M0S管Ml，以及二極管Dl，其中，控制芯片的輸入端分別與電池組單元200的正極和電感LI的一端相連，控制芯片的輸出端與MOS管Ml的柵極相連；電感LI的另一端分別與二極管Dl的正極和MOS管Ml的源極相連;MOS管Ml的漏極與低電平信號端GND相連；電容Cl連接在二極管Dl的負極和電壓輸出端Output之間。這樣，控制芯片控制MOS管Ml導(dǎo)通時，電感LI開始充電，控制芯片控制MOS管Ml截止時，電感LI開始放電，即電感LI通過二極管Dl為電容Cl充電，從而實現(xiàn)將從電池組單元200的正極輸出的電壓值拉高至預(yù)設(shè)的供電電壓值，其中，二極管Dl的作用是為了防止電容Cl放電。
[0037]下面結(jié)合圖3所示的供電裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖，對本實用新型實施例提供的供電裝置的工作過程予以描述，下面僅以3節(jié)4.2V的鋰電池并聯(lián)為例進行說明。
[0038]電壓輸入端Input輸入的高電平信號為5V，BUCK電源控制器將5V的高電平信號拉低至4.5V，并通過4.5V的高電平信號為電池組單元200中的3節(jié)4.2V的鋰電池充電，以及確定電池組單元200的總電壓達到4.2V時，判定對電池組單元200中的每一節(jié)鋰電池充電完成，關(guān)斷充電電壓。
[0039]電池組單元200將4.2V的高電平信號輸出至升壓單元220，控制芯片控制MOS管Ml導(dǎo)通，開始為電感LI充電，確定充電完成時，控制芯片控制MOS管Ml截止，電感LI通過二極管Dl為電容Cl充電，電容Cl通過電壓輸出端Output，輸出12.6V的供電電壓。
[0040]較佳的，在本實用新型實施例提供的供電裝置的上述工作過程中，電池保護IC實時監(jiān)測電池組單元200的總電壓、總電流和溫度，確定出現(xiàn)過壓、欠壓、過流、短路和過溫等任意一種情況時，就會通過控制控制開關(guān)SW的通斷，對電池組單元200的總電壓、總電流和溫度等進行調(diào)整，并將調(diào)整后的電壓值輸出至升壓單元220進行升壓，從而，在保護了電池組單元200的同時，也保證了升壓單元220輸出的供電電壓值的準(zhǔn)確性。
[0041]參閱圖4所示，基于以上實施例，一種電池組的供電方法，包括:
[0042]步驟400:將輸入的5V高電平信號拉低至4.5V，并通過4.5V的高電平信號為鋰電池組中的每一節(jié)4.2V的鋰電池充電。
[0043]步驟401:確定鋰電池組的總電壓達到4.2V時，判定對鋰電池組中的每一節(jié)鋰電池充電完成，并關(guān)斷充電電壓。
[0044]步驟402:將4.2V電壓拉高至預(yù)設(shè)的供電電壓12.6V。
[0045]較佳的，執(zhí)行步驟402時，可以采用但不限于以下方式:
[0046]首先，控制MOS管Ml導(dǎo)通，為電感LI充電，確定充電完成時，控制MOS管Ml截止。
[0047]然后，電感LI通過二極管Dl為電容Cl充電。
[0048]最后，確定充電完成時，通過電壓輸出端Output輸出12.6V的供電電壓。
[0049]步驟403:實時監(jiān)測鋰電池組的總電壓、總電流和溫度等，確定出現(xiàn)過壓、欠壓、過流、短路和過溫等任意一種情況時，通過控制控制開關(guān)SW的通斷，對鋰電池組的總電壓、總電流和溫度等進行調(diào)整。
[0050]步驟404:將調(diào)整后的電壓值拉高至預(yù)設(shè)的供電電壓12.6V。
[0051 ]綜上所述，本實用新型實施例中，采用電池組中每個電池并聯(lián)，并在電池組輸出端增加升壓電路的供電結(jié)構(gòu)，在保證了輸出總功率不變的前提下，實現(xiàn)了能夠得到預(yù)設(shè)的供電電壓的功能，而且，本實用新型實施例提供的供電裝置的可靠性較高，不會隨著并聯(lián)電池的數(shù)目成倍數(shù)關(guān)系下降。
[0052]進一步地，只需要采用單節(jié)電池供電裝置中的充電電路和保護電路，即可實現(xiàn)對本實用新型中電池組單元的充電和保護，有效地減少了電池組供電裝置所需的元器件數(shù)目，進而降低了開發(fā)成本。
[0053]本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本實用新型的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本實用新型可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本實用新型可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學(xué)存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。
[0054]本實用新型是參照根據(jù)本實用新型實施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。
[0055]這些計算機程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。
[0056]這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。
[0057]盡管已描述了本實用新型的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本實用新型范圍的所有變更和修改。
[0058]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型實施例進行各種改動和變型而不脫離本實用新型實施例的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型實施例的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種電池組的供電裝置，其特征在于，包括:電池組單元，充電單元，以及升壓單元；其中， 所述電池組單元的正極分別與所述充電單元的輸出端和所述升壓單元的輸入端相連，所述電池組單元的負極與低電平信號端相連;所述電池組單元中的每一個電池是并聯(lián)連接的； 所述充電單元的輸入端與電壓輸入端相連;所述充電單元用于在所述電壓輸入端輸入高電平信號時，為所述電池組單元中的每一個電池充電； 所述升壓單元的輸出端與電壓輸出端相連;所述升壓單元用于將從所述電池組單元的正極輸出的電壓值拉高至預(yù)設(shè)的供電電壓值，并基于所述電壓輸出端，輸出所述供電電壓值。2.如權(quán)利要求1所述的供電裝置，其特征在于，還包括:保護單元，其中，所述保護單元連接在所述電池組單元的正極和所述電池組單元的負極之間；所述保護單元用于對所述電池組單元進行充放電保護。3.如權(quán)利要求2所述的供電裝置，其特征在于，所述保護單元至少包括:電池保護集成電路IC和控制開關(guān)，其中， 所述電池保護IC的第一輸入端與所述電池組單元的正極相連，所述電池保護IC的第二輸入端與所述電池組單元的負極相連，所述電池保護IC的控制端與所述控制開關(guān)的一端相連，所述電池保護IC的輸出端分別與所述控制開關(guān)的另一端和所述升壓單元的輸入端相連。4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的供電裝置，其特征在于，所述充電單元至少包括:BUCK電源控制器，其中，所述BUCK電源控制器的輸入端與所述電壓輸入端相連，所述BUCK電源控制器的第一輸出端與所述電池組單元的正極相連，所述BUCK電源控制器的第二輸出端與所述低電平信號端相連。5.如權(quán)利要求1-3任一項所述的供電裝置，其特征在于，所述升壓單元至少包括:控制芯片，電感，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)MOS管，二極管，以及電容，其中， 所述控制芯片的輸入端分別與所述電池組單元的正極和所述電感的一端相連，所述控制芯片的輸出端與所述MOS管的柵極相連； 所述電感的另一端分別與所述二極管的正極和所述MOS管的源極相連； 所述MOS管的漏極與所述低電平信號端相連； 所述電容連接在所述二極管的負極和所述電壓輸出端之間。
【文檔編號】H02J7/00GK205666637SQ201620384942
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】包云兵, 朱濤
【申請人】杭州華橙網(wǎng)絡(luò)科技有限公司