电池充电电路、电池充电系统及对电池组充电的方法

专利名称：电池充电电路、电池充电系统及对电池组充电的方法
技术领域：
本发明涉及一种电池充电电^各和方法。
背景技术：
图1所示为 一种传统电池充电电^各ioo的示意图。传统电池
充电电路100包括交流(AC)电源102、交流/直流转换器104、 开关106、脉冲型充电器控制器112和电池组110。交流电源102 提供交流电压。交流/直流转换器104将交流电压转换为直流电 压。该直流电压经过开关106被提供给电池组110。开关106的开 合由脉沖型充电器控制器112控制，从而可以产生 一平均值满足 充电要求的充电电流并提供给电池组IIO。具体地，开关106闭 合时有电流提供给电池组110,开关106断开时没有电流提供给 电池组IIO。这样，电池组110在脉冲型充电才莫式下被充电。电 池组IIO、开关106和脉冲型充电器控制器112组成一远端控制回 路，该远端控制回路根据电池组1 IO的状态调节充电过程。然而， 这里所使用的脉沖型充电器控制器112的构成非常复杂并且十
分昂贵。
图2所示为 一 种传统的交流/直流转换器2 0 0的示意图。该交 流/直流转换器200可用于传统电池充电电路100中，以提供直流 电压。其中，与图l中具有相同标号的元件其功能相同，因此为 了简短和清楚，不再赘述。交流/直流转换器200包括二极管电 桥202和电容204。 二极管电桥202将由交流电源102产生的交流 电压转换为脉冲电压，电容204将该脉冲电压进行滤波以输出直 流电压。但是，当电池组110被深度力文电后，由交流/直流转换 器200产生的充电电流将对电池使用寿命产生负面影响。另夕卜，若交流电源102不稳定，则所产生的直流电压也会不稳定，同样 会缩短电池使用寿命。
图3所示为另 一 种传统交流/直流转换器3 0 0的示意图。该交 流/直流转换器300可用于传统电池充电电路100中，以提供直流 电压。其中，与图1和图2中具有相同标号的元件其功能相同， 因此为了简短和清楚，不再赘述。交流/直流转换器300包括二 极管电桥202、电容204和直流到直流转换器302。该直流/直流 转换器302反激包括反激变压器304、整流二极管306、滤波电容 308、误差信号放大器310和包括电阻312、电阻314、光耦合器 316、开关式电源(SMPS)控制器318和开关320的反馈网络。 在电容204两端产生的直流电压经由反激变压器304、整流二极 管306和滤波电容308后被转换成直流电压DCJN。另外，由电 阻3 12和电阻3 14组成的分压电路将直流电压DC一IN分压得到反 馈电压VFB。误差放大器310将反馈电压VFB与参考电压VREF1 比较。误差放大器310的输出顺序经光耦合器316、 SMPS控制器 318和开关320连接至反激变压器304的初级，从而能够调节直流 电压DC一IN的电压值直到反馈电压VFB等于参考电压VREF1。 这样，直流/直流转换器302中的元件就组成了 一近端控制回路 以调节直流电压DC—IN的大小。这样，近端控制回路就可根据 参考电压VREF1调节直流电压DC—IN。
同样的，当电池组ll(H皮深度i文电后，由交流/直流转换器 300产生的充电电流可能对使用电池寿命具有负面影响。另夕卜， 近端控制回路和远端控制回路(图l中)的同时存在，将会使回 路的稳定性问题变复杂并且导致电池充电电路100中的瞬态响 应。
图4所示为另 一种传统电池充电电路400的示意图。其中， 与图l、图2和图3中具有相同标号的元件其功能相同，因此为了简短和清楚，不再赘述。电池充电电^各400包括交流电源102、 交流/直流转换器104、连续型充电器控制器402和电池组110。 连续型充电器控制器402根据电池组1 IO的状态调节充电过程。 另外，还可包括微控制器404，用于收集表示电池组110的状态 的信号然后提供给连续型充电器控制器402。这样，连续型充电 器控制器402 、 ^微控制器404和电池组110就组成了远端回。连 续型充电器控制器402为电池组1 IO提供连续的充电电流，在这 种情况下，电池组110在连续充电冲莫式下净皮充电。
使电路的稳定性问题变复杂并且导致电池充电电路4 0 0的瞬态 响应。另外，元件数量也很庞大。

发明内容
本发明^是供了 一种电池充电电^各。所述电池充电电^各包括 交流/直流转换器、充电控制开关和充电器控制器。交流/直流 转换器为所述电池组提供充电电能。所述充电控制开关连接于 所述交流/直流转换器和所述电池组之间。所述充电控制开关将 所述充电电能传递给所述电池组。所述充电器控制器检测所述 电池组的状态，并控制充电控制开关使其根据该电池组的状态 在连续充电模式或脉沖充电模式下对所述电池组充电。所述充 电器控制器也控制所述交流/直流转换器使其根据所述电池组 的状态调节充电电能。
本发明所述的电池充电电路，所述转换器控制信号从至少 一恒流充电模式和一恒压充电模式中选择一充电模式为所述电 池组充电。
本发明所述的电池充电电路，所述交流/直流转换器可在一 预定条件下提供预定最小充电电压，所述预定条件包括预调节模式、充电终止和发生非正常状况。
本发明所述的电池充电电路，所述交流/直流转换器、所述 充电控制开关、所述充电器控制器和所述电池组组成单一控制回路。
本发明所述的电池充电电路，所述交流/直流转换器包括直 流/直流转换器，用于从所述充电器控制器接收所述转换器控制 信号，并根据所述转换器控制信号调节所述交流/直流转换器的输出。
本发明所述的电池充电电路，以所述连续型充电模式对所
述电池组充电时，所述充电控制开关工作在线性模式；以所述 脉冲型充电模式对所述电池组充电时，所述充电控制开关工作 在开关模式。
本发明所述的电池充电电路，所述电池组的电压小于预定 最小电池电压时，以所述连续型充电才莫式对所述电池组充电； 所述电池组的电压大于所述预定最小电池电压时，以所述脉冲 型充电才莫式对所述电池组充电。
本发明所述的电池充电电路，以所述连续型充电模式对所 述电池组充电时，所述交流/直流转换器提供预调节充电电流。
本发明所述的电池充电电路，所述充电器控制器包括电流 误差放大器，用于在所述脉冲型充电模式中将所述电池组的充 电电流与预定最大充电电流比较，并根据该比较结果提供所述 转换器控制信号。
本发明所述的电池充电电路，所述充电器控制器包括电流 误差放大器，用于在所述连续型充电模式中将所述电池组的充 电电流与预定预处理充电电流比较，并根据该比较结果提供所 述转换器控制信号。
本发明所述的电池充电电路，所述充电器控制器包括电压误差放大器，用于将所述交流/直流转换器的输出直流电压与预 定最大电池电压比较，并根据该比较结果提供所述转换器控制信号。
本发明所述的电池充电电路，所述充电器控制器可接收表 示所述电池组发生非正常状况的报警信号，并根据该报警信号 终止对所述电池组的充电过禾呈。
本发明还才是供 一 种对电池组充电的方法，所述方法包括以
下步骤用充电控制开关将充电电能由交流/直流转换器传递到 所述电池组；根据转换器控制信号控制所述交流/直流转换器； 以及根据开关控制信号控制所述充电控制开关，其中所述转换 器控制信号根据所述电池组的状态生成，所述开关控制信号根 据所述电池组的状态从至少 一 连续型充电才莫式和 一 脉冲型充电
模式中选择一 充电模式对所述电池组充电。
本发明所述的对电池组充电的方法，所述转换器控制信号 从至少 一 恒流充电模式和 一 恒压充电模式中选择 一 充电模式为 所述电池组充电。
本发明所述的对电池组充电的方法，所述方法还包括以下 步骤在所述连续型充电模式中，控制所述充电控制开关工作 于线性模式对所述电池组充电；以及在所述脉冲型充电模式中， 控制所述充电控制开关工作于开关模式对所述电池组充电。
本发明所述的对电池组充电的方法，所述方法还包4舌以下
步骤将所述电池组的电池电压与预定最小电池电压比4交；以
及根据比较结果控制所述充电控制开关。
本发明又提供一种电池充电系统，包括可控电能转换器，
用于将交流电能转换为直流电能；以及充电回路，连接于可控
电能转换器和电池组之间，用于根据所述电池组的状态控制充 电控制开关从至少一连续型充电模式和一脉冲型充电模式中选择一充电模式对所述电池组充电，并且通过控制所述电能转换 器的输出从至少一恒流充电模式和一恒压充电模式选择一充电 才莫式》十所述电池组充电。
本发明所述的电池充电系统，所述充电回^各才艮据所述电池 组的状态生成开关控制信号，用于控制所述充电控制开关。
本发明所述的电池充电系统，所述充电回^各才艮据所述电池 组的状态生成转换器控制信号，用于控制所述可控电能转换器 的输出。
本发明还提供一种电池充电电路，包括交流/直流转换器， 用于为电池组提供充电电能；以及充电器控制器，连接于所述 交流/直流转换器和所述电池组之间，用于根据所述电池组的状 态产生转换器控制信号给所述交流/直流转换器以控制所述充 电电能，其中，所述转换器控制信号经由转换器控制接口控制 所述交流/直流转换器，所述转换器控制接口在所述交流直流转 换器与所述电池组之间提供电化隔离。
本发明所迷的电池充电电路，所述交流/直流转换器为开关 式电源(SMPS)型。
本发明所述的电池充电电路，所述转换器控制信号从至少 一恒流充电模式和一恒压充电模式选择一充电模式对所述电池 组充电。
本发明所述的电池充电电^各，所述电池充电电路，还包括 充电控制开关，连接于所述交流/直流转换器和所述电池组之 间，用于传递所述充电电能到所述电池组。
本发明所述的电池充电电路，所述充电器控制器根据所述 电池组的状态为所述充电控制开关提供开关控制信号，其中所 述开关控制信号从至少一连续型充电模式和一脉沖型充电模式 选择一充电^莫式对所述电池组充电。本发明所述的电池充电电路，所述转换器控制接口包括光
耦合器。
本发明可消除瞬态相应的问题，并降^氐电池充电电i 各的整 体成本。


本发明的优点将在下述结合所附的附图的对
具体实施例方式
的具体描述中变得更明显
图l是一种传统电池充电电路的示意图。
图2是 一 种传统交流/直流转换器的示意图。
图3是另 一 种传统交流/直流转换器的示意图。
图4是另 一种传统电池充电电路的示意图。
图5是#4居本发明 一 个实施例的电池充电电的结构框图。
图6是根据本发明一个实施例的电池充电电路的示意性图。
图7是根据本发明 一 个实施例的电池充电电路中的充电方
法的流程图。
具体实施例方式
以下将对本发明的具体实施方式
进行阐述。本发明将与本 发明的 一 些具体实施例结合阐述，但本发明不限制于所述的具 体实施例。对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本 发明的权利要求范围当中。
图5所示为根据本发明 一 个实施例的电池充电电路500的结 构框图。在一个实施例中，电池充电电路500包括交流电源502、 交流/直流转换器(又称AC/DC、可控电能转换器)504、充 电控制开关506、充电器控制器508、电流感测电阻510、连接器 5 12和电池组514 。交流/直流转换器5 0 4接收交流电源5 0 2的交流电能并提供充电电能(如，经调节的直流电压DCIN)以对电池 组514充电。连接于交流/直流转换器504与电池组514之间的充 电控制开关506用于传递充电电能给电池组514。充电器控制器 508可感测关于电池组514状态的多个参数，如经调节的直流 电压DCIN、电池组514的充电电流ISEN和电池组514的电池电 压VSEN。在一个实施例中，充电器控制器508通过电流感测电 阻510感测连4妻到电池组514的来感测充电电流ISEN，该电流感 测电阻510连接至电池组514。在一个实施例中，充电器控制器 5 0 8根据电池组5 14的状态向交流/直流转换器5 0 4提供转换器控 制信号CCS 。充电器控制器508还可根据电池组514的状态向充 电控制开关506提供开关控制信号SCS。连接器512与电池充电 电路500中的其他元件，如充电控制开关506、充电器控制器 508和电流感测电阻510 —起与电池组514连4妻。
有利地，交流/直流转换器504、充电控制开关506、充电器 控制器508、电流感测电阻510、连接器512和电池组514组成了 全局控制回路。全局控制回路可根据电池充电电路500的状态
(如电池电压VSEN 、充电电流ISEN和经调节的直流电压 DCIN)动态调节电池组514的充电过程。有了全局控制回路， 在一个实施例中，电池充电电路500就不再需要其他附加的控制 回路。这样一来，就避免了回路的稳定性问题复杂化以及消除 了瞬态响应的问题。并且，由于全局控制回路块能够集成在一 起，使得元件数量可大大减少。因此，降低了电池充电电路500 的整体成本。
此外，图5中的交流/直流转换器504和充电控制开关506可 根据开关控制信号SCS以连续(线性)型充电模式或脉冲型充 电模式为电池组514充电。也就是说，开关控制信号SCS可以从 至少连续型充电模式或脉冲型充电模式两种模式中为电池组514选择充电模式。在一个实施例中，在连续型充电模式下，充
电控制开关506被控制在线性模式。在一个实施例中，在脉冲型 充电模式下，充电控制开关506被控制在开关模式(充电控制开 关506开或合)。在一个实施例中，连续型充电模式可用于在预 充电(滴流充电(tickle charging ))阶l爻^j"电池lE 5 14充电，以 保证电池不受损。预充电阶段是指当电池组514的电压低于预定 最低电压VMIN时的阶段。在一个实施例中，在连续型充电模 式下， 一 个相对较低的充电电流和/或 一 个相对较低的充电电压 被提供给电池组514。例如，在预充电阶段，交流/直流转换器 504被驱动用于提供一个预定最小充电电压。在一个实施例中， 脉冲型充电才莫式可用于在电池组514的电压高于预定最低电压 VMIN时只十电〉也纟且514充电。
另外，交流/直流转换器504可根据转换器控制信号CCS在 恒流充电模式或恒压充电模式对电池组514充电。也就是说，转 换器控制信号CCS可从至少恒流充电模式或恒压充电模式两种 模式选择充电模式。在恒流充电模式，交流/直流转换器5(M提 供恒定的充电电流对电池组514充电。在恒压充电才莫式，交流/ 直流转换器504提供恒定的充电电压对电池组514充电。在 一 个 实施例中，若电池组514的电压低于预定的最大电池电压，则在 恒流充电才莫式对电池组514充电；若电池组514的电压达到预定 的最大电池电压，则在恒压充电才莫式对电池组514充电。在一个 本实施例中，脉冲型充电模式可以包括恒流充电模式和恒压充 电模式。
此外，充电器控制器508还可根据电池组514的警报信号、 配置信号、充电状态信号调节电池组514的充电过程。在一个实 施例中，警报信号可表示电池组514处于非正常状况，如过热、 过压、过流。当非正常状况发生时，交流/直流转换器504可被驱动以提供预定的最小充电电压。在一个实施例中，配置信号
可表示电池组514的配置参数，如电池数量、各个电池的化学 特性等。在一个实施例中，充电状态信号可表示电池组514是否 充满。当电池组514完全充满时，充电过禾呈将净皮终止，交流/直 流转换器504被驱动以提供预定最小充电电压。这样一来，在至 少预充电阶段、充电终止或非正常状况发生时，交流/直流转换 器504可被驱动以提供预定最小充电电压。并且，这些信号可由 信息总线直接提供给充电器控制器508。如图5所示，微控制器 516也可用于通过信息总线收集这些信号并将其传送给充电器 控制器508。
图6所示为根据本发明的一个实施例的电池充电电路600的 示意图。其中，与图5中具有相同标号的元件其功能相同，为了 简短和清楚，在此不再赘述。在一个实施例中，电池充电电路 6()0包括交流电源502、交流/直流转换器(可控电能转换器)504、 充电控制开关506、充电器控制器508、电流感测电阻510、连接 器512和电池组514。上述元件构成可根据电池充电电路600的状 态，如电池电压VSEN、充电电流ISEN、经调节的直流电压 DCIN，动态调节充电过程的全局控制回路。另外，全局控制回 路还可根据信号CELLS、信号VSET、信号ISET、充电控制信 号ON一OFF和信号BTHP，调节电池组514的充电过程。在一个 实施例中，信号CELLS可表示电池组514中的电池数量；信号 VSET可表示电池组514的预定最大电池电压；信号ISET可表示 预定最大充电电流；充电控制信号ON—OFF控制充电控制开关 506工作在脉冲充电4莫式，同时也表示电池组514是否充满；信 号BTHP表示电池组514处于非正常状况，如过热状况、过压 状况或过流状况。这些信号可由信息总线直接提供给充电器控 制器508。如图6所示，微控制器516也可用于通过信息总线收集这些信号并将其传送给充电器控制器508。
在一个实施例中，交流/直流转换器(如开关式电源 (SMPS)) 504包括二极管电桥602、电容604和直流/直流转换 器606。 二极管电桥602和电容604将交流电源502提供的交流电 压转换为直流电压。直流/直流转换器606包括变压器(如反 激变压器)608、 二极管(如整流二极管)610、电容(如 滤波电容)612、在交流/直流转换器504与电池组514之间提供 电化隔离的转换器控制接口 (如光耦合器)614、开关式电源 控制器616和开关(如开关)618。 二才及管610和电容612连接 到变压器608的次级。变压器608、 二极管610和电容612将直流 电压转换为经调节的直流电压DCIN。直流/直流转换器606从充 电器控制器508接收转换器控制信号CCS,这样可以根据转换器 控制信号CCS调节交流/直流转换器504的输出。更具体地说， 是由转换器控制接口 614从充电器控制器5 0 8接收转换器控制信 号CCS。转换器控制信号CCS顺序经由转换器控制接口 614、开 关式电源控制器616和开关618,调节变压器608的初级。从而， 可以根据转换器控制信号CCS调节交流直流转换器504的输出 (例如，经调节的直流电压DCIN)。更有利的是，在交流/直流 转换器504内不存在近端回路，而是交流/直流转换器504被包括 在了电池充电电^各600的全局控制回^各中。由于电池充电电^各 600中只存在一个回路，传统电池充电电路中存在的稳定性问题 复杂化和瞬态响应的问题便解决了 。
在一个实施例中，充电器控制器508包括比较器624、电流 误差信号放大器(如跨导运算放大器(OAT)) 626、电压误 差放大器(如OAT) 628、选择器620、乘法器630、保护开关 632、电流源634、驱动器636、緩冲器638和640。比较器624将 电池组515的电池电压VSEN与预定最小电池电压VMIN进行比较。预定最小电池电压VMIN可由乘法器630得到。乘法器630 可将信号CELLS与信号VSET相乘，并从乘积中提取 一 定比例的 值作为预定最小电池电压VMIN。预定最小电池电压VMIN由緩 冲器640提供给比较器624 。比较器624根据比较结果控制选择器 620。有利的是，如果电池组514的电压小于预定最小电池电压 VMIN,则以连续型充电冲莫式对电池组514充电；如果电池组514 的电压大于预定最小电池电压VMIN,则以^R冲型充电冲莫式对 电池组514充电。
另夕卜，在一个实施例中，电流源634的正极连接到参考电压 VREF。参考电压VREF可以为由充电器控制器508内部生成的参 考电压，也可由用户设定。电流源634的负极、电流误差放大器 6 2 6的输出端、电压误差放大器6 2 8的输出端都连接到公共端点 COMP。从而，电流误差放大器626和电压误差放大器628以逻 辑或的方式连接。在一个实施例中，公共端点COMP的电压可 在0 VREF之间调节。电流误差放大器626和电压误差放大器 628都包括在全局控制回路中。
在一个实施例中，当电池电压VSEN小于预定最小电池电 压VMIN时，选择器620选择节点642,在这种情况下，驱动器 636由选择器620连接到公共端点COMP。此时，连续型充电模 式被选中。在连续型充电模式中，电流误差放大器626工作而电 压误差信号放大器628不起作用。开关控制信号SCS由公共端点 COMP处的电压所驱动。公共端点COMP处的电压根据电流误差 放大器626的输出、参考电压VREF和电流源634所产生。电流误
:ISET表示预定最大充电电流。预定的预充电充电电流为预定最 大充电电流的一部分。这样，电流误差放大器626可调节公共端 点COMP处的电压，从而，可以调节开关控制信号SCS。由驱动器636提供开关控制信号SCS (例如， 一模拟信号)以控制充电 控制开关506工作在线性模式。在线性模式，充电控制开关506 以线性调节器方式工作。
相似地，在一个实施例中，在连续型充电模式中，转换器 控制信号CCS也由公共端点COMP处的电压驱动。緩沖器638将 转换器控制信号C C S送到交流/直流转换器5 0 4 。交流/直流转换 器504中的直流/直流转换器606根据转换器控制信号CCS提供 经调节的输出电压(例如，直流电压DCIN)。在一个实施例中， 交流/直流转换器504被驱动以提供调节直流电压DCIN使其等 于预定最小充电电压。充电控制开关506以线性模式传递经调节 的直流电压DCIN，并且以预充电充电电流对电池组514充电。
在 一 个实施例中，当电池电压VSEN升至大于预定最小电 池电压VMIN时，比较器624控制选择器620选择节点644，这样， 驱动器636就接收到充电控制信号ON一OFF (例如， 一数字信 号)。此时，脉沖型充电模式被选中。在脉冲型充电模式中，充 电控制开关506工作在开关模式，即工作在开合两种模式。开关 控制信号SCS由充电控制信号ON—OFF一是供。驱动器636^^艮据充 电控制信号ON—OF F将充电控制开关5 0 6闭合或断开。若电池组 514未充满，充电控制开关506将会交替开合，从而，生成一平 均值满足充电要求的充电电流脉冲并提供给电池组514。若电池 组5 14已完全充满，充电控制开关506会被充电控制信号 ON一OFF断开。
脉沖型充电模式包括恒流充电模式和恒压充电模式。在一 个实施例中，当电池电压VSEN大于预定最小电池电压VMIN且 小于预定最大电池电压时，电池充电电^各600以恒流充电冲莫式对 电池组514充电。乘法器630将信号CELLS与信号VSET相乘，得 到预定最大电池电压值。在恒流充电模式，电流误差信号放大器626工作而电压误差信号放大器628不起作用。相似地，转换 器控制信号CCS由公共端点COMP处的电压驱动。公共端点 C()MP处的电压^f艮据电流源634 、充电电流ISEN和预定最大充电 电流产生。电流误差》文大器626通过信号ISET感测预定最大充 电电流。緩沖器6 3 8将转换器控制信号C C S送到交流/直流转换 器504。交流/直流转换器504中的直流/直流转换器606根据转换 器控制信号CCS提供经调节的输出(例如，直流电压DCIN)。 充电控制开关506以开关模式传递经调节的直流电压DCIN,从 而提供平均值为预定最大充电电流的电流脉冲给电池组514。当 以恒流充电才莫式对电池组514充电时，电池电压VSEN将随着充 电过程而增加。
当电池电压VSEN达到预定最大电池电压时，电池充电电 ^备600以恒压充电4莫式对电池组514充电。在恒压充电才莫式，电 压误差放大器628处工作而电流误差信号》文大器626不起作用。 相似地，转换器控制信号CCS由公共端点COMP处的电压驱动。 电压误差放大器628产生的公共端点COMP处的电压使经调节 的直流电压D CIN保持在等于预定最大电池电压。电压误差放大 器628从乘法器630处感测预定最大电池电压。緩冲器638将转换 器控制信号CCS送到交流/直流转换器504 。交流/直流转换器504 中的直流/直流转换器606根据转换器控制信号CCS提供经调节 的输出(例如，直流电压DCIN),使经调节的直流电压DCIN等 于预定最大电池电压。充电控制开关506以开关模式传递经调节 的直流电压DCIN。当电池组514以恒压充电才莫式一皮充电时，充 电电流ISEN随着充电过程而减少。
当充电电流ISEN降到零时，充电完成。此时，充电控制信 号ON —OFF将充电控制开关506断开。电压误差放大器628处于 工作状态而电流误差放大器626不起作用。有利的是，电压误差放大器6 2 8提供转换器控制信号C C S以保持直流电压D CIN等于 预定最小充电电压，从而为下一次充电作好准备。另外，当没 有电池充电或电池处于非正常状况时(如过压、过流、过热 等)，电压误差放大器628也可提供转换器控制信号CCS以保持 经调节的直流电压DCIN等于预定最小充电电压。预定最小充电 电压可从乘法器630得到。例如乘法器630可将信号CELLS与 信号VSET相乘，并从乘积中提取一部分值作为预定最小充电电 压。緩冲器638将转换器控制信号CCS送到交流/直流转换器 504。交流/直流转换器504根据转换器控制信号CCS提供预定最 小充电电压。因此，交流/直流转换器504提供预定最小充电电 压的条件包括预充电阶段、充电终止和非正常状况发生。
另外，开关632与公共端点COMP连接。开关6:32接收表示 电池组514发生非正常状况的信号BTHP (如过热、过流、过 压)。当发生非正常状况时，开关632被闭合，这样公共端点 COMP就4姿地，,人而终止充电过程。当充电过程,皮终止，充电 器控制器508传送转换器控制信号CCS以控制交流/直流转换器 504提供预定最小充电电压。
参照图5和图6，充电控制开关506可以是金属氧化物半导体 场效应晶体管(MOSFET)或其他可实现所述功能的已知器件。 转换器控制接口 614可以是光耦合器或其他可电化隔离交流电 压源502的转换器控制接口 。可以理解的是，对本发明进行的增 加、修改或者等同替换，不脱离本发明的精神和范围，均应涵 盖在本发明的权利要求范围当中。
图7所示为才艮据本发明 一个实施例的电池充电电路的电池 充电方法的流程图700。尽管图7中公开了具体步骤，但这些步 骤仅为作为示例性的。也就是说，本发明适合于执行各种图7 中所详述的不止一个的其它步骤或变形。图7将结合图6阐述。在方框710，交流/直流转换器504提供充电电能(如充电 电流和/或充电电压)。在某一实施例中，充电电能可为直流电 压和/或直流电流，其由交流电源502通过交流/直流转换器504
调节得到。
在方框720,通过充电控制开关506将充电电能从交流/直流 转换器504传递到电池组514。在某一实施例中，充电控制开关 506根据充电器控制器508提供的开关控制信号SCS以线性模式 或开关模式传递充电电能。
在方框730,充电器控制器508监测电池组514的状态。在某 一实施例中，充电器控制器508可监测电池电压VSEN、充电电 流ISEN和经调节的直流电压DCIN。
在方框740 ,根据转换器控制信号CCS可以控制交流/直流 转换器504的输出。在某一实施例中，充电器控制器508根据电 池组514的状态提供转换器控制信号C C S给交流/直流转换器 504。这样，交流/直流转换器504的输出能够根据电池组514的 状态被调节。
在方冲匡750,可以将电池电压与预定最小电池电压比4交。如 果电池电压小于预定最小电池电压，开关控制信号SCS控制充 电控制开关506以连续型充电模式对电池组514充电，如方框760 所示。某一实施例中，连续型充电模式使得电池充电电路600 能够对电池组514进行预充电阶段充电。在连续型充电模式，充 电控制开关5 0 6以线性模式传递充电电能，从而以预调节电流对 电池组514充电。如果电池电压大于预定最小电池电压，开关控 制信号SCS控制充电控制开关506以脉冲型充电模式对电池组 514充电，如方框770所示。某一实施例中，充电控制开关506 以开关模式传递充电电能，而以脉冲型充电模式对电池组514 充电。这种情况下，交流/直流转换器504可根据电池组514的状态，提供恒定电流或恒定电压对电池组514充电。
以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发 明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神 和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明 的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求
1.一种电池充电电路，其特征在于，包括交流/直流转换器，用于为电池组提供充电电能；充电控制开关，连接于所述交流/直流转换器与所述电池组之间，用于将所述充电电能传递给所述电池组；以及充电器控制器，用于根据所述电池组的状态提供转换器控制信号以控制所述交流/直流转换器以及开关控制信号以控制所述充电控制开关，其中，所述开关控制信号从至少一连续型充电模式和一脉冲型充电模式中选择一个充电模式为所述电池组充电。
2. 根据权利要求l所述的电池充电电路，其特征在于，所 述转换器控制信号从至少一恒流充电模式和一恒压充电模式中 选择一充电4莫式为所述电池组充电。
3. 根据权利要求l所述的电池充电电路，其特征在于，所 述交流/直流转换器可在 一 预定条件下提供预定最小充电电压， 所述预定条件包括预调节模式、充电终止和发生非正常状况。
4. 根据权利要求l所述的电池充电电路，其特征在于，所 述交流/直流转换器、所述充电控制开关、所述充电器控制器和 所述电池组组成单一控制回路。
5. 根据权利要求l所述的电池充电电路，其特征在于，所 述交流/直流转换器包括直流/直流转换器，用于从所述充电器 控制器接收所述转换器控制信号，并根据所述转换器控制信号 调节所述交流/直流转换器的输出。
6. 根据权利要求l所述的电池充电电路，其特征在于，以 所述连续型充电模式对所述电池组充电时，所述充电控制开关 工作在线性才莫式；以所述脉冲型充电才莫式对所述电池组充电时， 所述充电控制开关工作在开关模式。
7. 根据权利要求l所述的电池充电电路，其特征在于，所述电池组的电压小于预定最小电池电压时，以所述连续型充电模式对所述电池组充电；所述电池组的电压大于所述预定最小 电池电压时，以所述脉沖型充电模式对所述电池组充电。
8. 根据权利要求l所述的电池充电电路，其特征在于，以所述连续型充电才莫式对所述电池组充电时，所述交流/直流转换 器提供预调节充电电流。
9. 根据权利要求l所述的电池充电电路，其特征在于，所 述充电器控制器包括电流误差放大器，用于在所述脉冲型充电模式中将所述电池组的充电电流与预定最大充电电流比较，并 根据该比较结果提供所述转换器控制信号。
10. 根据权利要求l所述的电池充电电路，其特征在于，所 述充电器控制器包括电流误差放大器，用于在所述连续型充电 模式中将所述电池组的充电电流与预定预处理充电电流比较， 并根据该比较结果提供所述转换器控制信号。
11. 根据权利要求l所述的电池充电电路，其特征在于，所 述充电器控制器包括电压误差放大器，用于将所述交流/直流转 换器的输出直流电压与预定最大电池电压比较，并根据该比较 结果提供所述转换器控制信号。
12. 根据权利要求l所述的电池充电电路，其特征在于，所 述充电器控制器可接收表示所述电池组发生非正常状况的报警 信号，并根据该报警信号终止对所述电池组的充电过程。
13. —种对电池组充电的方法，其特征在于，所述方法包 括以下步骤用充电控制开关将充电电能由交流/直流转换器传递到所 述电池组；根据转换器控制信号控制所述交流/直流转换器；以及 根据开关控制信号控制所述充电控制开关，其中所述转换器控制信号根据所述电池组的状态生成，所 述开关控制信号根据所述电池组的状态从至少一连续型充电模 式和 一 脉沖型充电模式中选择 一 充电模式对所述电池组充电。
14. 根据权利要求13所述的对电池组充电的方法，其特征 在于，所述转换器控制信号从至少一恒流充电模式和一恒压充 电模式中选择 一 充电模式为所述电池组充电。
15. 根据权利要求13所述的对电池组充电的方法，其特征 在于，所述方法还包括以下步骤在所述连续型充电模式中，控制所述充电控制开关工作于线性模式对所述电池组充电；以及在所述脉冲型充电模式中，控制所述充电控制开关工作于开关模式对所述电池组充电。
16. 根据权利要求13所述的对电池组充电的方法，其特征 在于，所述方法还包括以下步骤将所述电池组的电池电压与预定最小电池电压比较；以及 根据比较结果控制所述充电控制开关。
17. —种电池充电系统，其特征在于，包括 可控电能转换器，用于将交流电能转换为直流电能；以及 充电回路，连接于可控电能转换器和电池组之间，用于根据所述电池组的状态控制充电控制开关从至少一连续型充电模 式和一脉沖型充电模式中选择一充电模式对所述电池组充电， 并且通过控制所述电能转换器的输出从至少 一 恒流充电模式和 一恒压充电模式选择一 充电模式对所述电池组充电。
18. 根据权利要求17所述的电池充电系统，其特征在于， 所述充电回路根据所述电池组的状态生成开关控制信号，用于 控制所述充电控制开关。
19. 根据权利要求17所述的电池充电系统，其特征在于，所述充电回路根据所述电池组的状态生成转换器控制信号，用 于控制所述可控电能转换器的输出。
20. —种电池充电电3各，其特征在于，包4舌 交流/直流转换器，用于为电池组提供充电电能；以及充电器控制器，连接于所述交流/直流转换器和所述电池组 之间，用于根据所述电池组的状态产生转换器控制信号给所述 交流/直流转换器以控制所述充电电能，其中，所述转换器控制信号经由转换器控制接口控制所述 交流/直流转换器，所述转换器控制接口在所述交流直流转换器 与所述电池组之间提供电化隔离。
21. 根据权利要求20所述的电池充电电路，其特征在于， 所述交流/直流转换器为开关式电源型。
22. 根据权利要求20所述的电池充电电路，其特征在于， 所述转换器控制信号从至少一恒流充电模式和一恒压充电模式 选择一充电4莫式对所述电池组充电。
23. 根据权利要求20所述的电池充电电路，其特征在于， 所述电池充电电^各，还包〗舌充电控制开关，连接于所述交流/直流转换器和所述电池组 之间，用于传递所述充电电能到所述电池组。
24. 根据权利要求23所述的电池充电电路，其特征在于， 所述充电器控制器根据所述电池组的状态为所述充电控制开关 提供开关控制信号，其中所述开关控制信号从至少一连续型充 电模式和 一 脉冲型充电模式选择 一 充电模式对所述电池组充 电。
25. 根据权利要求20所述的电池充电电路，其特征在于， 所述转换器控制接口包括光耦合器。
全文摘要
一种电池充电电路、电池充电系统及对电池组充电的方法，特别涉及一种电池充电电路和方法。电池充电电路包括交流/直流转换器、充电控制开关和充电器控制器；交流/直流转换器为电池组提供充电电能；充电控制开关连接于交流直流转换器和电池组之间；充电控制开关将充电电能传递给电池组；充电器控制器监测电池组的状态，并控制充电控制开关根据该电池组的状态以连续型充电模式或脉冲型充电模式对电池组充电。充电器控制器也根据电池组的状态控制交流/直流转换器调节充电电能。本发明可消除瞬态相应的问题，并降低电池充电电路的整体成本。
文档编号H01M10/44GK101286650SQ20081000616
公开日2008年10月15日 申请日期2008年2月15日 优先权日2007年2月16日
发明者丹·塞米昂, 亚力山德鲁·哈图拉, 艾夫提米·卡瑞乔乔博 申请人:凹凸电子(武汉)有限公司