专利名称：串联式单独侦测电池充电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种充电装置，尤其涉及一种充电快速、安全性高、体积轻小、且可达到最大充量容量的优点，从而满足市场需求的串联式单独侦测电池充电器。
背景技术：
随着数字相机、游戏机等可携式电子产品的需求日益增大，相对于二次电池的容量也要求愈大，且对充电时间要求愈短，对充电器体积的要求则愈轻薄；所以，一种体积小又能快速充电，且价格低廉、寿命长的充电器，应是发展的一种趋势。
目前现有的镍氢/镍镉充电器，是各有其优缺点，尚无法达到前述预期的功效，仍有改善空间。兹分别说明如下
图1所示，为现有串联式充电器的充电装置示意图，其是将市电AC 100V～240V的交流电，以变压器或交换式电源11使其转换为DC 2～5V的电压，借由充电电路12对串联的电池B1、B2、B3、B4...进行充电；此等充电模式的优点是结构简单、价格便宜，但其缺点是当其中一个电池充饱时，另一个电池如尚未充饱，则会造成已充饱的电池过度充电，而降低其使用寿命。
究其原因，因为目前大多数智慧型充电器，是以图3所示的一ΔV侦测镍氢/镍镉二次电池的饱和点，亦即当一个电池充饱时VP，其电压开始下降一ΔV，借由此种方式来控制电池充电的模式，但另一个未充饱的电池电压仍往上升，因串联电压相加，故必须等未充饱电池电压亦下降时才会判饱，但已充饱的电池早已过度充电，影响其使用寿命；况且若其中一个电池异常，就容易产生危险。
此外，现有串联式充电装置的另一缺点，是单一电池无法充电，须串联的各电池同时串接时才能形成充电回路。
此外，如图2所示，是现有一种并联式充电器的充电装置示意图，其是由充电电路12对并联的电池组B1、B2、B3、B4进行充电的模式，其优点是每一个电池的充电电压接近，不存在前述串联式充电装置有过度充电或充电不饱和的缺点；但此种并联充电模式的最大缺点是，如欲急速充电，则无法达到急速充电的要求，其电子控制零件的选择与配设不易，例如充电电压为2V，每一个并联电池充电电流为1.5安培，则其充电电流须6安培，而电子零件的二极管有内阻问题，三极管则有压差问题，要形成低电压高电流的充电回路，有诸多问题须克服，如电路板线路需达6mm以上的安全规格不易布线，致使并联式充电器的体积无法缩小，零组件易高温发烫，且不易达到大容量急速充电的功效，故，无法达到市场要求。如果充电电压欲提高功率降低电流，但4个开关三件管Q1、Q2、Q3、Q4因压差问题，会产生极度高温无法克服的缺点，如果加散热片，体积又过大且成本提高。
实用新型内容为了克服现有串联、并联式充电器存在的上述缺点，本实用新型提供一种串联式单独侦测电池充电器，其具有充电快速、安全性高、体积轻小、且可达到最大充量容量的优点，从而满足市场需求。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种串联式单独侦测电池充电器，其特征在于，包括一充电控制装置，其具有一交换式电源，该交换式电源与数个串联电池连接；一基准电压源与一控制IC连接，该控制IC与一电流侦测器连接；所述数个串联电池，其各自的电池充电回路并联一开关元件，该开关元件与电池正极之间设有单向导通的二极管；所述控制IC分别单独与所述电池充电回路的电池正极连接，以施加一ΔV检出方式侦测电池的端电压，当各自电池充电饱和时(LOW)，令各自电池充电回路的开关元件导通(ON)，使充电电流得以继续往下充电，待各电池先后充电饱和时，控制电流侦测器调整充电电流或通过控制开关元件导通时间，而对各电池进行微充作业后，再令充电控制装置的电源开关关闭。
前述的串联式单独侦测电池充电器，其中充电控制装置还包括设于交换式电源输出端的两个单向二极管，且电流侦测器的侦测端设有一电阻。
前述的串联式单独侦测电池充电器，其中开关元件为功率型金属氧化物半导体电场效应二极管。
前述的串联式单独侦测电池充电器，其中电源开关由设于交换式电源与电流侦测器之间的光耦合三极管构成。
本实用新型利用控制IC对每一个串联的电池单独侦测，并以电流侦测器控制充电电流大小，达到智慧型判饱的功效，且对串联电池组的任一电池皆可单独充电。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是现有串联式充电器的电路装置示意图图2是现有并联式充电器的电路装置示意图图3是以一ΔV方式检出电压的坐标图图4是本实用新型侦测控制的一实施例的方块图图4A是本实用新型串联电池充电的示意图(一)图4B是本实用新型串联电池充电的示意图(二)图5是本实用新型侦测控制的另一实施例方块图图6是图5所示方块图的详细电路图图7是本实用新型实施例的详细电路图图中标号说明2充电控制装置21交换式电源22基准电压源23控制IC24电流侦测器25电源开关26、27、41～44二极管28电阻29温度控制电路31～34开关元件51～54电池正极具体实施方式
首先，请参阅图4所示，是本实用新型充电器方块结构图，包括一充电控制装置2，其具有一交换式电源21，用以将输入的AC电源转换成DC电源对四个串联的电池B1～B4实施充电，另以一基准电压源22向一控制IC 23提供基准电压；该控制IC 23连接一电流侦测器24，用以侦测串联电池组的电流值；前述串联的数个电池B1～B4，其各自充电回路并联一开关元件31、32、33、34，且在开关元件与电池正极之间设有单向导通的二极管41、42、43、44。
前述控制IC 23是分别单独对前述电池充电回路的电池正极51、52、53、54施加一ΔV检出方式侦测电池的端电压，当开始充电时，其充电电流如图4A所示的流向，分别流过各串联电池；当B1电池充饱时，则开关元件31导通ON，此时充电电池如图4B所示，不再对电池B1充电，而是往下继续充电，当各自电池充电饱和时LOW，令各自回路的开关元件31或32、33、34导通ON，使充电电流得以继续往下充电，待各电池B1～B4最后一个电池充电饱和时，控制电流侦测器24调整电流，使其以小电流(例如0.2A)继续对串联的各电池进行微充作业，等微充完成后，令电源开关25关闭OFF而停止充电。该电源开关25是由设于交换式电源21与电流侦测器24间的光耦合三极管构成。
此外，本实用新型的另一特征，是利用控制IC 23控制每一个并联的开关元件31～34的导通ON时间，由于该等开关元件是由开关三件管构成，当电池充饱时，开关三极管导通，使充电电流往下充电，当最后一个电池也充饱时，控制IC 23令各开关元件31～34 ON←→OFF不断变化，并以较少充电电流对各串联电池B1～B4进行微充作业，以使每一个急速充电的电池，达到最佳充电饱合度。
又，充电控制装置2还包括设于交换式电源21输出端的两个单向二极管26、27，且电流侦测器24的侦测端设有一电阻28。
图5所示，显示串联电池B1、B2为二个的方块图，其中设于电池正极的二极管41’可设成二个并联的方式。
图6是图5所示方块图相应的侦测及控制电池的实施电路图，本实用新型开关元件31、32是以功率型MOSFET(金属氧化物半导体电场效应二极管)Q1A、Q1B为主要结构，其闸极与控制IC 23连接，源极与另一MOSFET(Q1B)的汲极连接，而二极管41’、42’的阴极端连接电容C11、C12作为滤波用，且该控制IC 23的Vbat1与Vbat2接脚与各串联电池B1、B2的正极连接，用以形成一侦测其端电压的回路。这样，每一个串联电池B1、B2都有一个单独的侦测回路。当电池B1充饱时，开关元件31，也就是MOSEFT(Q1A)导通ON，让充电电流通过，不再对电池B1充电；同理，当电池B2充饱时，开关元件32亦导通，依此类推至四个串联或八个串联的充电器。至于各串联电池B1、B2...的电压电流侦测回路，是以针对前述要求所设计的控制IC 23作比较处理，如此一来，无论是那一种厂牌或不同特性的镍氢/镍镉电池，本实用新型的单独侦测电池充电器，充分应用一ΔV检出方式，判读每一个电池是否充饱，借以判断是否关闭电源开关25，其不仅可使每一个串联的电池充饱，且无过充的危险；加以串联模式的设计，以及开关元件31、32选用，MOSFET与电路的结合简单，且输入段的功率损失较低，进而使得本实用新型在整体电路的设计趋于简单。如图7所示是本实用新型串联式单独侦测电池充电器的详细电路图，凡熟悉此项技术者能够据以实施，并达到前述预期功效，其全部零件可设制在一片电路板上，使得本实用新型能够达到体积轻小的目的，而交流式电源21、基准电压源22、电流侦测器24以及控制IC 23另外所连接的温度控制电路29，其详细零组件功能，因属于一般现有技术，故不赘述。
如上所述，本实用新型除具有前述功效外，其串联的任一电池如有异常，则充电回路的开关元件MOSFET自动导通ON，而不影响其他串联电池的充电，且一个电池也可以充电，改善了现有串联式电池，其单电池无法充电的缺点。
综上所述，本实用新型所揭示的构造，为昔所无，且确能达到预期的功效，并具可供产业利用价值，完全符合新型专利要件，故依法提出申请。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种串联式单独侦测电池充电器，其特征在于，包括一充电控制装置，其具有一交换式电源，该交换式电源与数个串联电池连接；一基准电压源与一控制IC连接，该控制IC与一电流侦测器连接；所述数个串联电池，其各自的电池充电回路并联一开关元件，该开关元件与电池正极之间设有单向导通的二极管；所述控制IC分别单独与所述电池充电回路的电池正极连接。
2.根据权利要求1所述的串联式单独侦测电池充电器，其特征在于所述充电控制装置还包括设于交换式电源输出端的两个单向二极管，且电流侦测器的侦测端设有一电阻。
3.根据权利要求1所述的串联式单独侦测电池充电器，其特征在于所述开关元件为功率型金属氧化物半导体电场效应二极管。
4.根据权利要求1所述的串联式单独侦测电池充电器，其特征在于所述电源开关由设于交换式电源与电流侦测器之间的光耦合三极管构成。
专利摘要一种串联式单独侦测电池充电器，包括一充电控制装置，其具有一交换式电源，该交换式电源与数个串联电池连接；一基准电压源与一控制IC连接，该控制IC与一电流侦测器连接；数个串联电池，其各自的电池充电回路并联一开关元件，该开关元件与电池正极之间设有单向导通的二极管；该控制IC分别单独与电池充电回路的电池正极连接，待各电池先后充电饱和时，控制电流侦测器调整充电电流或通过控制开关元件导通时间，而对各电池进行微充作业后，再令充电控制装置的电源开关关闭。本实用新型具有充电快速、安全性高、体积轻小、且可达到最大充电容量的优点，从而满足市场需求。
文档编号H02J7/02GK2615947SQ03239679
公开日2004年5月12日 申请日期2003年3月4日 优先权日2003年3月4日
发明者杨福义 申请人:杨福义