[發(fā)明專利]電池充電控制電路、電池充電設(shè)備和電池充電控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00104992.5
• 申請(qǐng)日: 2000-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN1270433A
• 公開（公告）日: 2000-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 佐伯充雄;喜多川圣也;小澤秀清;松山俊幸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 富士通株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H02J7/34
• 分類號(hào): H02J7/34
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 王茂華

本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)涉及電池充電控制電路、電池充電設(shè)備和電池充電控制方法。

一個(gè)鋰離子二次電池的充電是通過(guò)一個(gè)恒定的電壓/電流控制電路進(jìn)行的，并且當(dāng)電池的充電電流小于預(yù)定參考值時(shí)通常確定充電操作的結(jié)束。

在電池的充電電流小于預(yù)定參考值時(shí)確定充電操作的結(jié)束的情況下，期望有一個(gè)充電設(shè)備不斷地提供一個(gè)大于預(yù)定參考值的充電電流。然而，當(dāng)電池由包含在一個(gè)電子設(shè)備(如一個(gè)筆記本電腦)中的充電器充電時(shí)，只有交流適配器的電源容量和筆記本電腦的功耗之間的差才可用來(lái)提供充電電流。在這種情況下，不能總是向電池提供電池所需的充電電流。

當(dāng)由于筆記本電腦的高功耗所致二次電池的充電電流變得極小，可作出充電操作已經(jīng)完成的錯(cuò)誤決定。為避免這一差錯(cuò)，一個(gè)充電恒定電壓/電流控制電路要輸出一個(gè)信號(hào)，以確定是否因?yàn)殡娮釉O(shè)備的負(fù)載大或因?yàn)殡姵貙?shí)際上已經(jīng)完全充電而要限制充電電流。

在一個(gè)便攜式電子設(shè)備中，例如一個(gè)筆記本電腦，電池是作為這個(gè)電子設(shè)備的電源安裝的。一般來(lái)說(shuō)，這樣一個(gè)電池是一個(gè)鋰電池，其中要考慮到操作成本和瞬時(shí)可放電電流容量。還有，在一個(gè)便攜式電子設(shè)備中，通常包含一個(gè)充電器電路，因此只要簡(jiǎn)單地把一個(gè)交流適配器連接到電子設(shè)備，就可以很容易地給電子設(shè)備中的二次電池充電。為了具備便攜性，便攜式電子設(shè)備一般有一個(gè)內(nèi)部的二次電池作為電源。然而，當(dāng)在臺(tái)上使用時(shí)，還可能從一個(gè)外部電源(如一個(gè)交流適配器)為其提供功率。

在筆記本電腦中通常使用的鋰二次電池以一個(gè)恒定的電壓和/或一個(gè)恒定的電流充電。并且，一般在充電電流值變得小于一個(gè)預(yù)定參考值時(shí)確定充電操作的完成。

通過(guò)包含在一個(gè)電子設(shè)備(如筆記本電腦)中的一個(gè)充電器給二次電池充電的技術(shù)有許多。例如，用從一個(gè)外部設(shè)備(如一個(gè)交流適配器)提供的功率給二次電池充電，并且用電子設(shè)備是否在操作確定充電操作的完成。

圖1是表示用于筆記本(或膝上型、便攜式)電腦的一個(gè)常規(guī)的電源單元的結(jié)構(gòu)的方塊圖。

一個(gè)交流適配器1連接到一個(gè)交流電源2上，并且把從交流電源2提供的交流轉(zhuǎn)換成直流。交流適配器1也連接到一個(gè)電源連接器3。電源連接器3又經(jīng)過(guò)一個(gè)電阻器R1和一個(gè)二極管D1連到一個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器4。直流/直流轉(zhuǎn)換器4經(jīng)一個(gè)二極管D2連接到一個(gè)二次電池5上，并且把交流適配器1或二次電池5提供的直流功率轉(zhuǎn)換成提供給負(fù)載6的一個(gè)預(yù)定的直流電壓。

二次電池5連到一個(gè)充電器電路24，充電器電路24包括：電壓/電流調(diào)節(jié)器8、差分放大器9、電壓比較器10、基準(zhǔn)電壓源12-14、和微計(jì)算機(jī)(微處理器)11。

電壓/電流調(diào)節(jié)器8是在一個(gè)PWM控制系統(tǒng)中操作的一個(gè)開關(guān)調(diào)節(jié)器型直流/直流轉(zhuǎn)換器。電壓/電流調(diào)節(jié)器8包括開關(guān)晶體管Tr1、扼流圈L1、續(xù)流二極管D3、平滑電容器C1、充電電流檢測(cè)電阻器R0、和控制單元7。

開關(guān)晶體管Tr1由一個(gè)FET形成，并且由控制單元7轉(zhuǎn)變成導(dǎo)通和截止。充電電流檢測(cè)電阻器R0是用于測(cè)量給電池5充電的電流值的一個(gè)檢測(cè)電阻器。把由流過(guò)檢測(cè)電阻器的電流引起的電壓降輸入到控制單元7。開關(guān)晶體管轉(zhuǎn)變成導(dǎo)通和截止以控制流過(guò)扼流圈L1的電流。于是，電壓/電流調(diào)節(jié)器8可以完成直流/直流控制。

充電電流檢測(cè)電阻器R0的兩端連接到差分放大器9。

差分放大器9的同相輸入端連到在充電電流檢測(cè)電阻器R0和電池5之間的連接點(diǎn)，差分放大器9的反相輸入端連接到在充電電流檢測(cè)電阻器R0和扼流圈L1之間的連接點(diǎn)。差分放大器9放大在充電電流檢測(cè)電阻器R0兩端的電壓。差分放大器9的輸出是一個(gè)和提供給電池5的電流相對(duì)應(yīng)的電壓。差分放大器9的輸出提供給微計(jì)算機(jī)11。

電壓比較器10的同相輸入端連到交流適配器1，電壓比較器10的反相輸入端連到基準(zhǔn)電壓源12。電壓比較器10根據(jù)交流適配器1的電壓可輸出一個(gè)高電平信號(hào)或一個(gè)低電平信號(hào)。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)交流適配器1產(chǎn)生的電壓大于由基準(zhǔn)電壓源12提供的基準(zhǔn)電壓時(shí)，電壓比較器10輸出一個(gè)高電平信號(hào)。當(dāng)交流適配器1產(chǎn)生的電壓小于由基準(zhǔn)電壓源12提供的基準(zhǔn)電壓時(shí)，電壓比較器10輸出一個(gè)低電平信號(hào)。當(dāng)交流適配器1連到充電器電路24時(shí)，電壓比較器10輸出高電平信號(hào)。當(dāng)交流適配器1沒(méi)有連到充電器電路24時(shí)，電壓比較器10輸出低電平信號(hào)。電壓比較器10的輸出提供給微計(jì)算機(jī)11。