专利名称：电池充电电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池充电电路，尤其涉及一种对串联的若干电池进行充电的电池 充电电路。
背景技术：
当前，锂电池等可进行充电的电池在日常生活中有广泛的应用。电池在进行充电 时，容易造成电压不平衡效应，因而电池容易老化及电池容量变小。为了解决上述问题，如中国专利申请号为01123882的专利揭专利示了一种充电 电路，该充电电路可在电池充电电压上升过程中，借分流作用主动逐渐减小充电电流，当电 池充电饱和时，操控与充电电路串联的主控开关进行电流分流，以完成对电池的充电。如美 国专利US7408325等均揭示了类似的电池充电电路，上述电池充电电路都利用分流的方式 使电压较低的电池的电流大于电压较高的电池的电流，从而最终达到电压平衡。然而，上述用分流的方式造成能量损耗在分流的电路上，而且损耗的能量往往转 化成热量会加速电池的老化速度、充电效率低。
发明内容
本发明的主要目的是针对上述背景技术存在的缺陷提供一种使充电电池不容易 老化及充电效率高、可使不同充电电池达到充电电压平衡的电池充电电路。为实现上述目的，本发明提供了 一种电池充电电路，其包括一电源输入单元、若干 充电单元及一控制模块。充电单元分别包括一连接电池的充电端口、一线圈及一连接于充 电端口与线圈之间的开关组合；若干充电单元的线圈绕在同一铁心上；开关组合具有断开 状态、放电状态和辅助充电状态；控制模块具有分别与一充电端口相连用以侦测充电端口 两端电压的连接脚和分别与开关组合连接以控制各开关组合工作状态的控制脚；控制模块 侦测并比较不同充电单元的充电端口电压，根据比较结果控制各开关组合并使之处于相应 工作状态。综上所述，本发明电池充电电路通过控制模块侦测所述充电单元的电池电压并控 制充电单元的开关组合，从而通过线圈将电池电压大的充电单元的电能转移到电池电压小 的充电单元的电池内，因而充电电池不容易老化及充电效率高，且可使不同充电电池达到 充电电压平衡。
图1为本发明电池充电电路的一种实施例的电路图。图中各元件的附图标记说明如下电池充电电路 100电源输入单元 1控制模块2第一充电单元 31 第二充电单元 32
3
第三充电单元二极管负极连接端正极连接端线圈第一场效应管第二场效应管第三场效应管电感滤波电容电阻
33 第四充电单元 34
D1、D2、D3、D4
pll、p21、p31、p41
pl2、p22、p32、p42
M1、M2、M3、M4
Q1、Q2、Q3、Q4
Qpl、Qp2、Qp3、Qp4
Qel、Qe2、Qe3、Qe4
L1、L2、L3、L4
C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8 R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8
具体实施例方式为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成的目的及功效，以下结合实施例 并配合附图予以详细说明。请参阅图1，本发明电池充电电路100包括一电源输入单元1、一控制模块2及若 干充电单元。电源输入单元1用于与外部电源进行连接并将外部输入的电源进行降压、整 流及滤波后提供给所述充电单元。控制模块2用于侦测并控制所述充电单元，控制模块2包括1至18号引脚，这些 引脚为连接脚或控制脚，其中17号连接脚接地，18号连接脚与电源输入单元1相连。在本 实施例中，所述若干充电单元包括第一充电单元31、第二充电单元32、第三充电单元33及 第四充电单元34。第一充电单元31包括一负极连接端pll、一正极连接端pl2、两滤波电容 (C1及C5)、一二极管D1、一电阻R1、一第一场效应管Q1、一第二场效应管Qpl、一第三场效 应管Qel、一线圈Ml及一电感L1。所述负极连接端pll电性连接至地，正极连接端P12电性连接至所述第二充电单 元32及一电阻R5，该电阻R5的另一端电性连接至1号引脚，滤波电容C1、电感L1及滤波 电容C5相互首尾连接组成一 ji形滤波器并通过滤波电容C1的两端电性连接至负极连接 端Pll及正极连接端P12。所述线圈Ml的两端分别与第一场效应管Q1的漏极及第二场效 应管Qpl的漏极相连，第一场效应管Q1的源极及第二场效应管Qpl的源极分别电性连接至 负极连接端Pll及电感L1的一端，第一场效应管Q1的栅极及第二场效应管Qpl的栅极分 别电性连接至控制模块2的5号控制脚及13号控制脚，电阻R1电性连接至所述第二场效 应管Qpl的源极和栅极之间。二极管D1的一端电性连接至第一场效应管Q1的漏极及线圈Ml之间，另一端电性 连接至电感L1的一端及第二场效应管Qpl的源极。第三场效应管Qel的源极与负极连接 端pll相连，漏极连接至第二场效应管Qpl的漏极及线圈Ml之间，栅极电性连接至控制模 块2的9号控制脚。所述第二充电单元32、第三充电单元33及第四充电单元34与第一充电单元31结 构相同，其均包括一负极连接端(P21、p31、p41)、一正极连接端(p22、p32、p42)、两滤波电 容{(C2 及 C6)、(C3 及 C7)、(C4 及 C8)}、一电阻(R2、R3、R4)、一二极管(D2、D3、D4)、一第一场效应管(Q2、Q3、Q4)、一第二场效应管(Qp2、Qp3、Qp4)、一第三场效应管(Qe2、Qe3、Qe4)、一线圈(M2、M3、M4)与一电感(L2、L3、L4)。其中，第二充电单元32的第一场效应管Q2、第 二场效应管Qp2及第三场效应管Qe2的栅极分别电性连接至控制模块2的5号、14号及10 号控制脚。第三充电单元33的第一场效应管Q3、第二场效应管Qp3及第三场效应管Qe3的 栅极分别电性连接至控制模块2的6号、15号及11号控制脚。第四充电单元34的第一场 效应管Q4、第二场效应管Qp4及第三场效应管Qe4的栅极分别电性连接至控制模块2的7 号、16号及12号控制脚。第二充电单元32、第三充电单元33及第四充电单元34的正极连 接端(p22、p32、p42)分别连接有一电阻R6、一电阻R7及一电阻R8，电阻R6、电阻R7及电 阻R8的另一端分别连接至控制模块2的2号、3号及4号连接脚上。所述各充电单元的二极管(Dl、D2、D3、D4)、电阻(Rl、R2、R3、R4)、第一场效应管 (Q1、Q2、Q3、Q4)、第二场效应管(Qpl、Qp2、Qp3、Qp4)、第三场效应管(Qel、Qe2、Qe3、Qe4)作 为控制开关并组成一开关组合；各充电单元(31、32、33、34)的负极连接端(pll、p21、p31、 p41)及正极连接端(pl2、p22、p32、p42)组成一充电端口。第一充电单元31的线圈Ml、第二充电单元32的线圈M2、第三充电单元33的线圈 M3及第四充电单元34的线圈M4绕向相同并绕在同一铁心(图中未标号)上。第一充电 单元31的正极连接端pl2与第二充电单元的负极连接端p21相连；第二充电单元32的正 极连接端P22与第三充电单元33的负极连接端p31相连；第三充电单元33的正极连接端 P32与第四充电单元34的负极连接端p41相连。第四充电单元34的正极连接端p42与电 源输入单元1相连，从而形成所述充电端口相串联。当将第一电池Ce 111、第二电池Ce 112、第三电池Ce 113及第四电池Ce 114 (图中未 示)自左向右(电池Celll置于pll与pl2之间的充电端口)依序分别置于本发明电池充 电电路100的充电端口并对的进行充电时，控制模块2控制第一场效应管Ql、第二场效应管 Qpl、及第三场效应管Qel截止，即控制模块2控制所有开关组合处于断开状态，使第一电池 Ce 111、第二电池Ce 112、第三电池Ce 113及第四电池Ce 114正常充电。控制模块2通过1号 至4号连接脚分别对第一电池Celll至第四电池Cell4的电压进行侦测，并将侦测到的电 压值进行比较。当充电一段时间后，控制模块2侦测到某两电池的电压值差大于控制模块2内部 的设定值时，在本实施例中，假设第一电池Celll电压值最大且与其它某一电池的电压值 差大于控制模块2内部的设定值时，此时，控制模块2控制第一充电单元31内的第一场效 应管Ql不断导通和截止及第二场效应管Qpl导通，第三场效应管Qel截止使第一充电单元 31的开关组合处于放电状态；控制模块2控制第二充电单元32、第三充电单元33及第四充 电单元34的第一场效应管(Q2、Q3、Q4)及第二场效应管(Qp2、Qp3、Qp4)截止，而第三场效 应管(Qe2、Qe3、Qe4)导通使之处于辅助充电状态。此时，第一电池Celll放电，第一充电单元31的电流从正极连接端pl2、第二场效 应管Qpl、线圈Ml及第一场效应管Ql放电；由于流经线圈Ml的电能部分转化成磁能，所述 磁能再次由第二充电单元32、第三充电单元33及第四充电单元34的线圈(M2、M3、M4)转 化成电能，从而可将第二充电单元32、第三充电单元33和第四充电单元34的线圈M2、M3、 M4的电能分别通过相应的二极管(D2、D3、D4)和第三场效应管(Qe2、Qe3、Qe4)对相应的电 池进行充电。
当第一充电单元31的开关组合处于放电状态一段时间后，第一电池Celll电压 与其它某一电池的电压的差小于控制模块2内部的设定值时，控制模块2控制第一充电单 元31的第一场效应管Q1、第二场效应管Qpl及第三场效应管Qel截止，使第一电池Celll 继续充电，直至将所有电池的电压达到电压平衡。控制模块2对第二电池Cell2、第三电池 Cell3及第四电池Cell4充电时的控制如同对第一电池Celll的控制，在此不再赘述。当所 有电池充电饱和后，控制模块2控制该电池充电电路100停止充电。
通过第一充电单元31的线圈Ml、第二充电单元32的线圈M2、第三充电单元33的 线圈M3及第四充电单元34的线圈M4绕在同一铁心上，从而当电流通过线圈时，可增强磁 场强度。综上所述，本发明电池充电电路100通过控制模块2侦测充电单元(31、32、33、34) 的电池电压并控制充电单元的开关组合，从而通过线圈(M1、M2、M3、M4)将电池电压大的充 电单元的电能转移到电池电压小的充电单元的电池内，因而充电电池不容易老化及充电效 率高，且可使不同充电电池达到充电电压平衡。
权利要求
一种电池充电电路，用于对串联的若干电池充电，包括一电源输入单元、若干充电单元及一控制模块；其特征在于所述充电单元均包括一连接电池的充电端口、一线圈及一连接于充电端口与线圈之间的开关组合；若干充电单元的线圈绕在同一铁心上；开关组合具有断开状态、放电状态和辅助充电状态；控制模块具有若干分别与一充电端口相连用以侦测充电端口两端电压的连接脚和若干与开关组合连接以控制各开关组合工作状态的控制脚；控制模块侦测并比较不同充电单元的充电端口电压，根据比较结果控制各开关组合并使之处于相应工作状态。
2.根据权利要求1所述的电池充电电路，其特征在于所述开关组合包括一二极管、一 第一场效应管、一第二场效应管及一第三场效应管；充电端口包括一负极连接端及一正极 连接端；所述线圈的两端分别与第一场效应管的漏极及第二场效应管的漏极相连，第一场 效应管的源极及第二场效应管的源极分别电性连接至相应充电端口的负极连接端及正极 连接端，第一场效应管的栅极及第二场效应管的栅极分别电性连接至控制模块，二极管的 一端电性连接至第一场效应管的漏极及线圈之间，二极管另一端电性连接至正极连接端及 第二场效应管的源极，第三场效应管的源极与负极连接端相连，漏极连接至第二场效应管 的漏极及线圈之间，栅极电性连接至控制模块。
3.根据权利要求2所述的电池充电电路，其特征在于所述开关组合还包括一电阻，该 电阻电性连接至所述第二场效应管的源极和栅极之间。
4.根据权利要求1所述的电池充电电路，其特征在于所述充电单元还包括一滤波器， 该滤波器电性连接至负极连接端及正极连接端。
5.根据权利要求4所述的电池充电电路，其特征在于所述滤波器为由一电感和两电 容首尾相连接组成的n形滤波器。
全文摘要
本发明提供了一种电池充电电路，其包括一电源输入单元、若干充电单元及一控制模块。充电单元分别包括一连接电池的充电端口、一线圈及一连接于充电端口与线圈之间的开关组合；若干充电单元的线圈绕在同一铁心上；开关组合具有断开状态、放电状态和辅助充电状态；控制模块具有若干分别与一充电端口相连用以侦测充电端口两端电压的连接脚和若干与开关组合连接以控制各开关组合工作状态的控制脚；控制模块侦测并比较不同充电单元的充电端口电压，根据比较结果控制各开关组合并使之处于相应工作状态。本发明可使充电电池不容易老化、充电效率高及不同充电电池达到充电电压平衡。
文档编号H02J7/00GK101877489SQ20091003917
公开日2010年11月3日 申请日期2009年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者张男胜, 詹佳翰 申请人:富港电子(东莞)有限公司;正崴精密工业股份有限公司