CN101529689B - 电池组充电系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种电池组充电系统(10)，包括：充电器(20)，配置为可移除地耦接至至少两个不同的电池组(16)，所述至少两个不同的电池组(16)每个具有不同的与其相关联的调节充电电压；和充电器控制器(22)，配置为基于接收自各相应的电池组(16)中每个的信号，使充电器(20)将所述至少两个不同的电池组(16)充电至各自的调节充电电压。

Description

电池组充电系统及方法
背景技术
配置为给不同类型的电子装置供电的有多种不同类型的电池组。但是，对于不同电池组来说其充电特性不同(例如，有三个锂离子电芯的电池组需要被充电达到的电平不同于有四个电芯的锂离子电池)。因此，如果四电芯的电池组被充电至三电芯电池组所需充电达到的电平，四电芯电池组将会未充满，这一般将会导致电池组的有用寿命的不希望的缩短。另外，电池充电系统(以及任何配置有充电系统的装置，例如笔记本电脑或其它类型的电子装置)的物理配置和电池组自身的物理配置将给电池充电过程引入差错。例如，充电系统和电池组之间的接触电阻，充电系统和电池组端子之间的离散元件，以及存在于电压检测和充电电路中的分布阻抗导致充电系统将电池组充电至低于电池组最大允许值的电压。
附图说明
图1为一个图，描述了有利地用在电子设备中的电池组充电系统的一个实施例；
图2为一个电路图，描述了电池组充电系统的一个实施例；以及
图3为一个电路图，描述了电池组充电系统的另一个实施例。
附图详细说明
本发明的优选实施例和其优点通过参考附图1-3可以最好地被理解，不同附图中的相同和相应的部分用相同的附图标记表示。
图1是一个图，描述了有利地用在电子设备12中的电池组充电系统10的一个实施例。在图1所述的实施例中，电子设备12包括膝上型或笔记本电脑14。但是，应当理解电池组充电系统10的实施例可以被有利地用在多种其他类型的电子设备和/或配置中，例如，但不限于，移动电话，平板电脑，可转换便携式电脑，独立电池充电器，或者任何其他类型的、便携的或非便携的、被配置为对可充电电池组充电的装置。
在图1所述的实施例中，电子设备12包括用于给电子设备12供电的电池组16；但是，应当理解电子设备12也可以采用其他方式供电(例如，通过交流电源)。在图1中，电池组16被描述为内部的电池组16(即，被配置为位于或设置在电子设备12内)。但是，应当理解电池组16可以包括外部电池组16(例如，旅行电池组)。电池组充电系统10被用于控制电池组16的再充电。例如，电池组16可以包括任何类型的可充电电池组，例如，但不限于，锂离子，镍氢，镍镉，锂离子聚合物或者其他类型的电池组16。更进一步，应当理解电池组16可以包括不同数量的电池电芯和/或不同的电芯化学性质(例如，其中每个电芯具有不同的充电额定电压的锂离子电池组16)。
图2为一个电路图，描述了电池组充电系统10的一个实施例。在如图2所述的实施例中，充电系统10包括设置在电子设备12中的充电器20以及充电器控制器22。充电器20和/或充电器控制器22可以包括硬件，软件，固件，或其组合，也可以包括微处理器或其它类型的处理器件。在图2中，电子设备12包括端子接触301，302和303，用于可移除地将充电器20和充电器控制器22耦接至电池组16的相应的端子接触321，322和323。在图2所述的实施例中，电池组16包括形式为分别的场效应晶体管(FET)44和46的开关40，以及熔丝48，开关40和熔丝48串联耦接在电池组16的端子接触321和多个电池电芯50之间。在图2中，电池组16中示出有三个电池电芯50。但是，应当理解更多或更少数量的电芯50可以被设置在电池组16中。
在图2所述的实施例中，充电系统10包括分压器形式的检测电路60，该分压器具有检测元件62，例如检测电阻器64，和检测元件66，例如检测电阻器68。在图2中，检测元件62被设置在电子设备12中连接在电路60的反馈路径70(从端子接触302延伸至充电器控制器22)和端子接触303之间。在图2所述的实施例中，检测元件66被设置在电池组16中并连接在端子接触322和多个电池电芯50的正极端子74之间。这样，系统10的实施例响应特定电池组16与充电器20和/或充电器控制器22的耦接形成分压检测电路60。如在此所用到的，响应特定的电池组16与充电器20和/或充电器控制器22的耦接“形成”分压检测电路60应当理解为，将用于建立分压器电路的这些元件(例如，检测元件62和66)物理连接或耦接在一起。在图2所述的实施例中，系统10包括电流检测电阻器76，其被设置在电池组16中并被耦接在多个电池电芯50的负极端子78和端子接触323之间。
在操作中，充电器控制器22接收来自检测电路60的反馈路径70的信号并使用这个信号调节由充电器20施加到电池组16以给电池组16充电的电压。例如，充电器控制器22优选地被配置为基于预设的参考电压值80控制由充电器20提供的充电电压的电压值，该参考电压值80在图2中被存储在充电器控制器22的存储器82中；但是，应当理解参考电压值80可以被储存在硬件中(例如，在充电器控制器22中)。在操作中，充电器控制器22将接收自反馈路径70的信号与参考电压值80相比较，并响应该信号达到储存的参考电压值80(其表示电池组16所期望的调节或箝位电压)，使得充电器20调节或箝位多个电芯50的正极端子74处的电压。
在图2所示的实施例中，检测元件62基于参考电压值80被选择或设置在预定的值或电阻。检测元件66优选地基于特定的电池组16的特性，例如特定的电池组16的调节或箝位电压，被选择或设置在预定的值或电阻，使得，取决于检测元件66的值，控制充电器20传送到电芯50的电压值等于(即等于或大致等于)电池组16要求的调节电压。例如，检测元件66优选地基于特定的电池组16被选择，以使检测元件62和66的该特定组合产生特定的电池组16要求的调节电压值。因此，例如，如果特定的电池组16需要更大的调节充电电压(例如，四电芯电池组16而不是三电芯的电池组16)，用于四电芯电池组16的检测元件66的值或电阻被选择为大于用于三电芯电池组16的检测元件66的值或电阻。从而，由于用于四电芯电池组16的检测元件66的值或电阻大于用于三电芯电池组16的值或电阻，更大的电压值必将由充电器20提供以达到参考电压值80(例如，如充电器控制器22从反馈路径70上接收的信号检测或感测的)。
因此，选择用于特定电池组16的检测元件66的值使充电器20能充电至不同的电压值而不需要对充电器20进行更改。在操作中，当反馈路径70上的信号达到参考电压值80时，充电器控制器22使充电器20调节电池组16的电压。用于不同电池组16的检测元件66的不同值或电阻与检测元件62的固定值或电阻相结合从而导致用于不同电池组的不同的箝位电压(即基于所选择的检测元件66)。因此，通过选择用于特定电池组16的特定箝位电压的检测元件66，检测元件66实际上被用于对要求的电压进行编程(或设定)，充电器控制器22/充电器20将用于电池组16的充电电压箝位在该要求的电压。因此，系统10的实施例使至少两个不同的、各自具有与其相关联的不同的调节充电电压的电池组16能够可移除地耦接至充电器20/充电器控制器22(例如，可互换地耦接至充电器20/充电器控制器22)，以使充电器20将各个电池组16充电至它的调节充电电压。
系统10的实施例也减少了在检测或感测调节电压值中可能另外由系统阻抗引起的误差。例如，因为电流流过电池组16，由(例如，在端子接触32上的)接触电阻、开关40和42、熔丝48以及其它在电流路径上的元件引起的阻抗产生电压降，该电压降被叠加在电池组16两端的电压上，它能影响在反馈路径70上的被充电器控制器22接收的信号。系统10的实施例通过紧邻多个电池电芯50的正极端子74定位和/或耦接检测元件66，明显减少了这些阻抗的影响。因此，在检测元件66和充电器20之间的部分或所有的阻抗来源不再会被检测电路60检测到(例如，开关40和熔丝48)。
图3为一个电路图，描述了电池组充电系统10的另一个实施例。在图3所述的实施例中，充电系统10包括差分放大器100，其由运算放大器102、检测电阻器64、检测电阻器68、检测元件90(例如检测电阻器92)，以及检测元件114(例如检测电阻器116)构成。在图3中，检测元件90被设置在电池组16中并耦接在多个电池电芯50的负极端子78和电池组16的端子接触324之间。运算放大器100的一个输入端子108被耦接至端子接触302，运算放大器100的一个输入端子110被耦接至电子设备12的端子接触304。在图3所述的实施例中，对应于反馈路径70的差分放大器100的输出112被耦接至充电器控制器22，检测元件114被耦接在输入端子110和输出112之间。优选的，检测元件66和90被设置为具有相同的值或电阻。进一步，检测元件114与检测元件90的值或电阻的比率等于(即相等于或基本相等于)检测元件62与检测元件66的值或电阻的比率。因为检测元件90被紧接多个电池电芯50的负极端子78耦接，否则的话将会被引进反馈路径70上的信号的、从负极端子78至端子接触303的阻抗的影响被明显减少或消除。
因此，系统10的实施例使电池组16能指示和/或控制由用于将电池组16充电至电池组16的调节电压的充电器20提供的电压值，从而使单个充电器20能给具有不同调节电压的电池组16充电。进一步，系统10的实施例明显减少或消除检测或感测调节电压信号时系统元件引起的阻抗导致的误差。

Claims (10)

1.一种电池组充电系统(10)，包括：
充电器(20)，配置为可移除地耦接至至少两个不同的电池组(16)，所述至少两个不同的电池组(16)每个具有不同的与其相关联的调节充电电压；
充电器控制器(22)，配置为基于接收自各相应的电池组(16)中每个的信号，使充电器(20)将所述至少两个不同的电池组(16)充电至各自的调节充电电压；以及
来自所述至少两个不同的电池组中的电池组(16)，包括：
具有正极端子(74)和负极端子(78)的一个或多个电池电芯；
至少一个开关(40)，其在一端连接到所述正极端子并且在另一端直接连接到所述电池组的第一端子(321)以便电连接到所述充电器；和
检测元件(66)，其在一端直接连接到所述正极端子并且在另一端直接连接到所述电池组的第二端子(322)，所述检测元件配置为经由所述第二端子将所述信号提供给所述充电器控制器。
2.如权利要求1所述的系统(10)，其中充电器控制器(22)配置为将所述信号与预设的参考电压值相比较。
3.如权利要求1所述的系统(10)，其中充电器(20)响应于来自所述至少两个不同的电池组(16)中耦接至充电器(20)的一个的信号达到预设的参考电压，来调节该一个电池组(16)的充电。
4.如权利要求1所述的系统(10)，还包括检测元件(62)，其耦接至充电器控制器(22)，并且配置为与设置在所述至少两个不同的电池组(16)中的每一个上的所述检测元件(66)协作来指示各相应的调节充电电压。
5.如权利要求1所述的系统(10)，还包括设置在所述信号的反馈路径(70)中的差分放大器(100)。
6.如权利要求1所述的系统(10)，还包括分压检测电路(60)，该分压检测电路(60)响应于所述至少两个不同的电池组(16)中的一个与充电器(20)的耦接而形成。
7.一种电池组充电系统(10)，包括：
充电器(20)，配置为对可移除地与其耦接的电池组(16)充电；
分压检测电路(60)，包括多个检测元件(62，66)，该多个检测元件中的至少一个(62)设置在充电器(20)中，且该多个检测元件中的至少另一个(66)设置在电池组(16)中，其中当电池组(16)被耦接至充电器(20)时，分压检测电路(60)指示出用于电池组(16)的调节充电电压；以及
所述电池组(16)，包括：
具有正极端子(74)和负极端子(78)的一个或多个电池电芯；
至少一个开关(40)，其在一端连接到所述正极端子并且在另一端直接连接到所述电池组的第一端子(321)以便电连接到所述充电器；和
该多个检测元件中的所述另一个(66)在一端直接连接到所述正极端子并且在另一端直接连接到所述电池组的第二端子(322)以便电连接到该多个检测元件中的所述一个(62)，该多个检测元件中的所述另一个(66)配置为将用于确定所述调节充电电压的信号提供给所述第二端子。
8.如权利要求7所述的系统(10)，其中设置在电池组(16)中的该至少一个(66)检测元件包括基于调节充电电压选择的值。
9.如权利要求7所述的系统(10)，还包括充电器控制器(22)，配置为将来自分压检测电路(60)的信号与预设参考电压相比较。
10.如权利要求9所述的系统(10)，其中充电器控制器(22)配置为响应于所述信号达到预设参考电压，使得充电器(20)调节与其耦接的电池组(16)的充电。
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