控制对单电池组中的单电池充电和放电的电路及方法技术

一个包括至少一个单电池的电池组；使得所述单电池选择性地与一个电源或一个负载相连来对该电池充电／放电的第一和第二电池选择器开关；和一个开关控制器。当达到一个最小充电／放电电流电平时，该开关控制器闭合上述两个开关，从而对该单电池充电／放电。还提供了一个包括该电池组的电池充电／放电电路，和一种控制对电池组中的单电池充电／放电的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及电子装置的电源管理，更具体的是涉及一个结合于一体的电池组和电池充电/放电电路。
技术介绍
可充电电池(即二次电池)被广泛地应用于给电池供电的电子装置提供电源。电池供电的电子装置可包括，例如便携式卡式收录机、便携式计算机、可携式摄像机、数字照相机、移动电话、个人数字助理和其它装置。用于这些装置的碱性电池，例如镍镉(Ni-Cd)或镍氢(Ni-MH)电池为人们所熟知。最近，带有机电解池的锂离子(Li-ion)电池被广泛应用于高端便携式电子装置，因为锂离子电池具有高能量密度，低温度特性和稳定的存储容量的特点。可充电电池需要一个对耗尽的电池充电的电子充电器。充电器可以作为一个内部充电器电路并入电池供电装置内。内部充电器通常在交流(AC)电源对装置供电时开始对电池充电，且在交流电源断开时对电池放电。通常，内部充电电路包括防止出现电池过流状态的保护。例如，当交流电源给电路供电和电池放电时，流经电池的瞬时电流会超过安全或期望电平。带有电解池的电池在过流状态时可能爆炸，且其它电池也可能严重受损。同样，内部充电电路可防止多电池系统中电池之间的交叉传导。如果充电电路使得两个或更多的电池同时导通，则可能产生电池之间的交叉传导，从而造成电力不能被有效地传输给系统部件。基于这些考虑，充电电路拓扑结构通常需要多种部件，且加工成本昂贵。而已知的电池充电电路拓扑结构，尤其是那些使用多电池的，需采用过多的电路部件来进行电池充电/放电。从而增加了系统的成本和复杂性，且电力不能被有效地传输给系统部件。因此，电池充电电路拓扑结构需要减少其部件的数目，且电力能在电池供电的电子装置中有效地传输。
技术实现思路
在一个实施例中，本专利技术的一个电池组包括至少一个单电池；使得该单电池选择性地与一个负载相连来对单电池放电和使得该单电池选择性地与一个电源相连来对单电池充电的第一和第二开关；和一个开关控制器。当流经单电池的放电电流达到一个预定最小放电电流电平时，该开关控制器闭合两个开关，从而允许该单电池放电；当流经单电池的充电电流达到一个预定最小充电电流电平时，该开关控制器闭合两个开关，从而允许对该单电池充电。在另一个实施例中，本专利技术的一种电池充电/放电电路包括本专利技术的多个电池组；一个经由放电路径选择性地连接该电池组与一个负载来对电池组放电的放电开关；和一个经由充电路径选择性地连接该电池组与一个电源的充电开关。本专利技术的一种控制对电池组中的单电池充电/放电的方法包括提供电池组的第一和第二电池选择器开关；在该单电池达到一个预定充电电流值时闭合该第一和第二电池选择器，从而对该电池组充电；和在该单电池达到一个预定放电电流值时闭合该第一和第二电池选择器，从而对该电池组放电。附图说明图1所示为本专利技术的一个示范性电池充电/放电电路的电路图；图2所示为本专利技术的一个示范性电池组的电路图；图3所示为本专利技术的一个用于电池组的示范性电池电流监控器的电路图；图4所示为本专利技术的一个用于电池组的示范性保护电路的电路图；和图5所示为本专利技术的一个用于电池组的示范性开关控制器的电路图。具体实施例方式本专利技术将以各种示范性实施例进行详述。本领域的技术人员了解在此所述的实施例可采用各种电路部件的各种配置来实现。因此，在此所述的实施例仅用作说明，本专利技术并不受限于此。图1所示为本专利技术的一个示范性电池充电/放电电路10。所示的电路包括电池组20、22；一个对电池组的单电池充电的降压型转换器电路24；开关16、18；和一个充电控制电路30。所示的实施例中的每个电池组20、22都包括两个单电池32、34；电池选择器开关36、38；和一个选择性地控制电池选择器开关36、38的状态的电池选择器开关控制器40。当然，本领域的技术人员了解可提供任意数目的电池组，且每个电池组可提供任意数目的单电池。一个系统直流/直流转换器14可与电路10相连，从而给电池供电的电子装置的系统部件提供一个或多个直流电源电压(例如，12V、5V、3.3V等)。在所示的实施例中，转换器14通过电路10与交流适配器12和电池组20、22相连。响应电路10的运行，交流适配器或电池组提供输入给转换器14。总体上，如果存在交流/直流适配器12且其供电给系统，则充电控制电路30就闭合开关16，从而使得交流/直流适配器12给电池组20、22提供充电电流，同时经由转换器14给系统供电。连接于每个电池组20、22的开关控制器40分别控制与其相连的开关36、38，从而对电池32、34充电，同时防止电池组20、22之间的交叉传导。当交流适配器12被移去或不存在时，充电控制电路30断开开关16且闭合开关18，从而对电池组放电来给转换器14提供电流。连接与每个电池组20、22的开关控制器40分别控制与其相连的开关36、38，从而使电池32、34放电，同时防止电池组20、22之间的交叉传导。这些特性将如下详述。如图1所示，充电控制电路30通常判定交流适配器12是否与电路10相连来给转换器14提供电流。当交流适配器存在(例如从N+节点的电压判定出)，电路30将产生一个充电信号来闭合开关16。开关16的闭合形成一个由适配器12给降压型转换器24提供电源的充电路径，从而电源产生一个直流充电电流来对电池组20、22充电。电池组充电时，电路30的放电信号将使开关18保持在断开状态。当交流适配器12不存在时，充电控制电路30将提供一个放电信号来闭合开关18。开关18的闭合形成一个由电池组20、22给转换器14供电的放电路径。电池组放电时，电路30的充电信号将使开关16保持在断开状态。本领域的技术人员了解各种响应交流适配器存在或不存在而产生充电/放电信号的电路配置。例如，可提供一个比较器来比较节点B+处的电池电压VB+和节点N+处的电压VN+。如果VN+＞VB+，那么比较器产生一个充电信号来闭合开关16，因为这表示适配器存在。否则，比较器将产生一个放电信号来闭合开关18。在所示的示范性实施例中，开关16、18分别为带有体二极管28、29的晶体管42、44。当然，开关16，18可以为本领域技术人员了解的各种其它配置。体二极管28、29反向偏压于电源适配器12，从而确保没有泄露电流传输给电池组20、22。因此，为了对所示实施例中的电池充电，充电信号使得晶体管42开启(即导通)，而放电信号使得晶体管44截止(即处于非导通状态)。为了对电池放电，放电信号使得晶体管44开启，而充电信号使得晶体管42截止。如下详尽所述，每个电池组的开关控制器40分别控制与其相连的开关36、38的工作，从而能够对电池组充电/放电，同时防止交叉传导。当充电信号为高电平时，只要流经连接于开关控制器40的电池32、34的充电电流超出一个预定电平，开关控制器40就对一个电池组充电。当充电电流未超出该预定电平时，电池组20、22的开关控制器40进入一个“二极管模式”，从而防止充电时电池组之间电流的交叉传导。当放电使能信号为高电平时，只要流经连接于开关控制器40的电池32、34的放电电流超出一个预定电平，开关控制器40就允许某个电池组放电。当放电电流未超出该预定电平时，电池组20、22的开关控制器40进入一个“二极管模式”，从而防止不放电时从放电电池到电池组之间的电流的交叉传导。图2所示为本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个电池组包括：　　　　至少一个单电池；　　　　第一和第二开关，所述第一和第二开关使得所述单电池选择性地与一个负载相连来对所述单电池放电和使得所述单电池选择性地与一个电源相连来对所述单电池充电；和　　　　一个开关控制器，当流经所述单电池的放电电流达到一个预定最小放电电流电平时，所述开关控制器闭合两个所述开关，从而对所述单电池放电，当流经所述单电池的充电电流达到一个预定最小充电电流电平时，所述开关控制器闭合两个所述开关，从而对所述单电池充电。

【技术特征摘要】
US 2003-5-2 10/428,6571.一个电池组包括至少一个单电池；第一和第二开关，所述第一和第二开关使得所述单电池选择性地与一个负载相连来对所述单电池放电和使得所述单电池选择性地与一个电源相连来对所述单电池充电；和一个开关控制器，当流经所述单电池的放电电流达到一个预定最小放电电流电平时，所述开关控制器闭合两个所述开关，从而对所述单电池放电，当流经所述单电池的充电电流达到一个预定最小充电电流电平时，所述开关控制器闭合两个所述开关，从而对所述单电池充电。2.根据权利要求1所述的电池组，其中所述电池组包括多个所述单电池。3.根据权利要求1所述的电池组，其中所述第一开关包括一个第一晶体管且所述第二开关包括一个第二晶体管，其中所述开关控制器通过导通所述第一和第二晶体管来闭合所述第一和第二开关。4.根据权利要求3所述的电池组，其中所述电池组还包括一个与所述第一晶体管并联的一个第一二极管，和与所述第二晶体管并联的一个第二二极管。5.根据权利要求4所述的电池组，其中所述第一二极管反向偏压于所述至少一个单电池，且所述第二二极管正向偏压于所述至少一个单电池。6.根据权利要求5所述的电池组，其中所述第一和第二晶体管为场效应管，且所述第一晶体管的源极与所述第二晶体管的源极相连。7.根据权利要求6所述的电池组，其中所述第一晶体管的漏极与一个电池的正极相连，且所述第二晶体管的漏极与所述至少一个单电池相连。8.根据权利要求7所述的电池组，其中所述开关控制器提供第一和第二输出，所述第一输出与所述第一晶体管的栅极相连，从而控制所述第一晶体管的导通状态，且所述第二输出与所述第二晶体管的栅极相连，从而控制所述第二晶体管的导通状态。9.根据权利要求1所述的电池组，其中所述开关控制器包括一个监控所述放电电流和所述充电电流的电池电流监控器，且所述开关控制器响应所述电池电流监控器的一个输出闭合所述开关。10.根据权利要求9所述的电池组，其中所述电池电流监控器包括一个比较一个放电参考电压和一个串联于所述至少一个单电池的检测阻抗的电压的第一比较器和一个比较一个充电参考电压和一个所述检测阻抗的所述电压的第二比较器。11.根据权利要求1所述的电池组，其中所述开关控制器接收一个放电信号和一个充电信号；当所述放电电流未达到所述预定放电电流电平时，所述开关控制器响应所述放电信号而闭合所述开关的第一开关，且当流经所述单电池的所述放电电流达到所述预定电平时闭合两个开关；当所述充电电流未达到所述预定电平时，所述开关控制器响应所述充电信号闭合所述开关的第二开关，且当流经所述单电池的所述充电电流达到所述预定充电电流电平时闭合所述两个开关。12.根据权利要求11所述的电池组，其中所述开关控制器包括一个提供所述放电信号和所述充电信号的充电/放电电路。13.根据权利要求1所述的电池组，其中所述电池组包括一个保护电路，所述保护电路监控所述单电池的所述电压，且提供一个表示达到一个最大单电池电压的输出；当流经所述单电池的所述充电电流达到所述最小充电电流电平且未达到所述最大单电池电压时，所述开关控制器闭合两个所述开关。14.根据权利要求13所述的电池组，其中所述输出包括一个比较一个参考电压和至少一个单电池的电压的比较器的输出。15.根据权利要求1所述的电池组，其中所述电池组包括一个保护电路；所述保护电路监控所述放电电流，且提供一个表示达到一个最大放电电流的输出；当流经所述单电池的所述放电电流达到所述预定最小放电流电平且未达到所述最大放电电流时，所述开关控制器闭合两个所述开关。16.根据权利要求15所述的电池组，其中所述输出包括一个比较一个参考电压和一个串联于所述至少一个单电池的检测阻抗的电压的比较器的输出。17.一个电池组包括至少一个单电池；第一和第二开关，所述第一和第二开关使得所述单电池选择性地与一个负载相连来对所述单电池放电，且使得所述单电池选择性地与一个电源相连来对所述单电池充电；一个并联于所述第一晶体管、反向偏压于所述单电池的第一二极管，和一个并联于所述第二晶体管、正向偏压于所述单电池的第二二极管；和一个开关控制器，所述开关控制器响应一个放电信号和一个放电电流信号而导通所述第一和第二晶体管，从而对所述单电池放电，所述放电电流信号包括一个电池电流监控器的第一输出，所述第一输出表示流经所述单电池的放电电流达到一个预定最小放电电流电平；所述开关控制器还响应一个充电信号和一个充电电流信号而导通所述第一和第二晶体管，从而对所述单电池充电；所述充电电流信号包括一个所述电池电流监控器的第二输出，所述第二输出表示流经所述单电池的充电电流达到一个预定的最小充电电流电平。18.根据权利要求17所述的电池组，其中所述电池组包括多个所述单电池。19.根据权利要求17所述的电池组，其中所述第一和第二晶体管为场效应晶体管，且所述第一晶体管的源极与所述第二晶体管的源极相连。20.根据权利要求19所述的电池组，其中所述第一晶体管的漏极与一个电池正极相连，且所述第二晶体管的漏极与所述至少一个单电池相连。21.根据权利要求20所述的电池组，其中所述开关控制器提供第一和第二输出，所述第一输出与所述第一晶体管的栅极相连，从而控制所述第一晶体管的导通状态，且所述第二输出与所述第二晶体管的栅极相连，从而控制所述第二晶体管的导通状态。22.根据权利要求21所述的电池组，其中所述第一输出包括一个第一比较器的输出，所述第一比较器比较一个放电参考电压和一个串联于所述至少一个单电池的检测阻抗的电压；和一个第二比较器的输出，所述第二比较器比较一个充电参考电压和所述检测阻抗的所述电压。23.根据权利要求17所述的电池组，其中所述开关控制器包括一个提供所述放电信号和所述充电信号的充电/放电电路。24.一个电池充电/放电电路，包括多个电池组，每个电池组包括至少一个单电池；第一和第二电池选择器开关，所述第一和第二电池选择器开关使得所述单电池选择性地与一个负载相连来对所述单电池放电，且使得所述单电池选择性地与一个电源相连来对所述单电池充电；和一个开关控制器，当流经所述单电池的放电电流达到一个预定最小放电电流电平时，所述开关控制器闭合所述第一和第二电池选择器开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖邦米哈依庞贝斯库，
申请(专利权)人：美国凹凸微系有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]