恒流和恒压充电器制造技术

一种恒流／恒压充电器，其特征在于，包括： 用于供电的电源， 用于运用从所述电源供应的电力、通过控制电流和电压来给电池充电的充电控制电路， 用于检测所述电池充电的所述电流值的充电电流检测电路， 用于检测所述电池充电的所述电压值的充电电压检测电路，和 控制所述充电控制电路的控制装置，用于保持作为恒压充电时设定电压值的第一电压值、其值小于所述第一电压值的第二电压值、作为恒流充电时设定电流值的第一电流值和其值小于所述第一电流值的第二电流值，用于在所述第一电流值进行恒流充电直至由所述充电电压检测电路检测的电压值达到所述第二电压值、当所述充电电压检测电路检测的所述电压值达到所述第二电压值时在所述第二电压值下进行恒压充电、之后当所述充电电流检测电路检测的所述电流值降至所述第二电流值时再次在所述第一电流值进行恒流充电之后、当所述充电电压检测电路检测的所述电压值达到所述第一电压值时在所述第一电压值进行恒压充电。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及充电器，特别是涉及用于按照恒流/恒压顺序给电池充电的恒流/恒压充电器。
技术介绍
最近，在电池供电的装置中，以锰干电池为代表的不能对其进行再充电的一次电池逐渐被以镍镉蓄电池或小型密封铅蓄电池为代表的可以对其进行再充电并重复使用多次的二次电池所替代。然而，二次电池在能量密度方面要低于一次电池，因而获得与一次电池相同的电池容量，必须使用较大尺寸的电池。因此，坚持发展二次电池以增加容量。最近，采用能够获得远远高于镍镉蓄电池或小型密封铅蓄电池的容量的锂离子蓄电池。在这种电池中，通过在正极中运用辉钴矿锂(cobaltin lithium)而在负极中运用碳的各种组成，可以获得比传统镍镉蓄电池电池容量高250至300％的电池容量。通常用与铅蓄电池相同的恒流和恒压方法来给锂离子蓄电池充电。即，在恒流下充电直至电池电压达到设定电压值，此后在恒压下充电。然而，如果充电电压即便略低于最佳值，那么锂离子蓄电池也是未足够充电，如果略高于最佳值，那么也是过充电。具体而言，当在锂离子蓄电池(它的负极是自然石墨材料)中在超过4.1V的电压下充电时，或者当在锂离子蓄电池(它的负极是焦炭材料)中在4.2V的电压下充电时，都为过充电。过量充电的锂离子蓄电池其性能劣化要大大高于镍镉蓄电池，而且在最坏的情况下，在蓄电池中的锂离子会析出，成为被称为树枝状结晶的针状晶体结构的金属锂，而且这种金属锂可以穿透把蓄电池的正极和负极，隔开的隔离器可能引起在蓄电池中短路、冒烟或燃烧。另一方面，通过电阻或串联的调整器可以实现恒流/恒压蓄电池充电器，但是考虑到效率和产生的热量，多使用斩波(chopper)电路实现它。下面，参照图9、10A和10B描述现有技术的恒流/恒压充电器。图9是示出现有技术的恒流/恒压充电器的电路图。在图9中，标号1是给斩波电路2供电的电源、标号2是用于控制充电电流和充电电压的斩波电路、标号5是用于检测蓄电池电压的电池电压检测电路、标号6是要被充电的锂离子蓄电池、标号9是其振荡频率随着施加电压而变化的压控振荡器(VCO)、标号11是用于放大来自电池电压检测电路5的经检测的电池电压并把它输出给压控振荡器9的直流(DC)放大器，和标号12是用于在恒流充电的时候限制充电电流的限流电阻器。图10A是示出通过使用现有技术的恒流/恒压充电器对锂离子蓄电池充电时的电池电压、充电电流的特性图。图10B是在图10A中部分A的放大图。在图10A和10B中，V1是恒压充电的设定电压值、i1是恒流充电的设定电流值、tc是从恒流充电到恒压充电的转换点，而r是电池电压的脉动分量。下面描述具有如图9所示这种结构和如图10A和10B所示这种特性的恒流/恒压充电器的操作过程。在图9的充电器中，当接通电源1而且电源1向斩波电路2供电时，电池电压检测电路5检测锂离子蓄电池6的电压，而且由DC放大器11放大这个经检测的电池电压，并把它输入到压控振荡器9中。结果，压控振荡器9产生某个振荡频率的信号，作为振荡输出信号输出给斩波电路2使其受该振荡输出信号的控制，开始提供充电电压和充电电流。当锂离子蓄电池6的电池电压低于斩波电路2的输出电压时，由两个电压之差和限流电阻器12的电阻值来确定充电电流，而且在近似恒流i1下进行充电。即，如此控制斩波电路2的输出电压(充电电压)，使得充电电流值可以是近似恒值i1，而且电池电压值趋近于电压值V1。因此，在这个阶段中的充电是恒流充电。如图10A所示，在时刻Tc，当电池电压到达规定电压值v1时，即，当电池电压检测电路5检测到设定电压值V1时，控制斩波电路2以停止电池电压上升，而且把充电转换成恒压充电。在现有技术的恒流/恒压充电器中，由于斩波电路2的脉动分量r(见图10B)引起过量锂离子移动，从而使得在锂离子蓄电池中存在过充电的问题。即，在现有技术的恒流/恒压充电器中，由电池电压检测电路5检测锂离子蓄电池6的电池电压，但电池电压还包含在由斩波电路2所供应的电压中的脉动电压分量。这在图10B的放大图中可见。斩波电路2按照循环周期内某个导通角输出电流，该电流向在斩波电路2中的电容器充电，输出电压。一般而言，在几十KHz到几百KHz范围内选择斩波电路2的工作频率，以提高开关元件的效率并缩小电感器的尺寸等。因此，虽用电容器对电压的脉动分量进行滤波，但是脉动分量实际上仍存在于充电电压中，并施加给锂离子蓄电池6。如上所述，当由脉动分量给锂离子蓄电池6过量充电时，因金属锂出现在负极、产生树枝状结晶，故不安全事故的危险性高。同时，在市场上，极需增加二次电池的容量，而且极需能够给具有大容量的锂离子蓄电池6安全可靠地充电的充电器。专利技术概述本专利技术意图解决现有技术蓄电池的上述问题，它的主要目的在于提供一种可以安全地给锂离子蓄电池充电的恒流/恒压充电器。该充电器包括用于供电的电源；通过控制电流和电压将电源供应的电力供给电池的充电控制电路；用于检测给电池充电用的电流值的充电电流检测电路；用于检测给电池充电用的电压值的充电电压检测电路；和控制装置，它保持恒压充电时作为设定电压值的第一电压值、其值小于第一电压值的第二电压值、恒流充电时作为设定电流值的第一电流值和其值小于第一电流值的第二电流值，控制所述充电控制电路以在第一电流值下进行恒流充电直至由所述充电电压检测电路检测到的电压值达到第二电压值、当由所述充电电压检测电路检测到的电压值达到第二电压值时在第二电压值下进行恒压充电、此后当由充电电流检测电路检测到的电流值降至第二电流值时再次以第一电流值进行恒流充电、之后当由充电电压检测电路检测到的电压值达到第一电压值之时在第一电压值下进行恒压充电，从而能给锂离子蓄电池安全可靠地充电。 附图说明图1是根据本专利技术的第一至第四实施例的恒流/恒压蓄电池充电器的电路图。图2示出在本专利技术的第二实施例中电池电压和充电电流的特性。图3示出在本专利技术第三实施例中的电池电压和充电电流的特性。图4是在本专利技术的第四实施例中的电池电压和充电电流的特性。图5是示出根据本专利技术的第五至第七实施例的恒流/恒压充电器的电路图。图6示出在本专利技术的第六实施例中的电池电压和充电电流的特性。图7示出在第六实施例中的电池电压等的曲线图。图8示出充电电流与脉动分量峰值之间的关系。图9是示出现有技术的恒流/恒压充电器的电路图。图10A示出在图9的设备中电池电压和充电电流的特性。图10B是图10A中的部分A的放大图。较佳实施例的描述现在，参照附图，详细描述根据本专利技术的第一实施例的恒流/恒压充电器。图1是示出本专利技术的第一实施例中的恒流/恒压充电器的电路图。在图1中，标号101是向斩波电路102供电的电源、标号102(下文叙述)是输出受控充电电压并作为充电控制电路进行工作的斩波电路、标号105是检测电池电压的电池电压检测电路、标号106是要被充电的锂离子蓄电池、标号103是检测充电电压(它是斩波电路102的输出)的充电电压检测电路、标号104是用于检测充电电流的充电电流检测电路、标号107是用于根据在充电电压检测电路103中检测到的充电电压以及由电池电压检测电路105检测到的电池电压的值v来计算充电电流的值i的充电电流计算电路、标号108是用于根据电池电压的经检测值v和充电电流的经计算值i来输出控制电压a以控制电池电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种恒流/恒压充电器，其特征在于，包括用于供电的电源，用于运用从所述电源供应的电力、通过控制电流和电压来给电池充电的充电控制电路，用于检测所述电池充电的所述电流值的充电电流检测电路，用于检测所述电池充电的所述电压值的充电电压检测电路，和控制所述充电控制电路的控制装置，用于保持作为恒压充电时设定电压值的第一电压值、其值小于所述第一电压值的第二电压值、作为恒流充电时设定电流值的第一电流值和其值小于所述第一电流值的第二电流值，用于在所述第一电流值进行恒流充电直至由所述充电电压检测电路检测的电压值达到所述第二电压值、当所述充电电压检测电路检测的所述电压值达到所述第二电压值时在所述第二电压值下进行恒压充电、之后当所述充电电流检测电路检测的所述电流值降至所述第二电流值时再次在所述第一电流值进行恒流充电之后、当所述充电电压检测电路检测的所述电压值达到所述第一电压值时在所述第一电压值进行恒压充电。2.如权利要求1所述的恒流/恒压充电器，其特征在于，所述控制装置控制所述充电控制电路，以在由所述充电电压检测电路检测的所述电压值达到所述第一电压值时在所述第一电压值进行恒压充电直至在所述第一电压恒压充电用于的所述充电电流值达到所述第二电流值。3.如权利要求1或2所述的恒流/恒压充电器，其特征在于，所述充电控制电路是斩波电路。4.一种用于按照恒流和恒压的顺序给电池充电的恒流/恒压充电器，其特征在于，包括供电用的电源，用于运用由所述电源供应的电力、通过控制电流和电压来对所述电池充电的充电控制电路，用于检测所述电池充电的所述电流值的充电电流检测电路，用于检测所述电池充电的所述电压值的充电电压检测电路，和控制装置，用于保持恒压充电时电压设定值、作为初始恒流充电时设定电流值的第一电流值、其值小于所述第一电流值的第二电流值和其值小于所述第一电流值而大于所述第二电流值的第三电流值，用于在所述第一电流值进行恒流充电直至由所述充电电压检测电路检测的所述电压值达到所述电压值、在由所述充电电压检测电路检测的电压值达到所述设定电压值时在所述第三电流值进行恒流充电在由所述充电电流检测电路检测的所述电压值再次达到所述设定电压值之后在所述第一电压值进行恒压充电。5.如权利要求4所述的恒流/恒压充电器，其特征在于，所述控制装置控制所述充电控制电路，以在由所述充电电压检测电路检测的所述电压值达到第一电压值时在所述第一电压值下进行恒压充电，直至在所述第一电压恒压充电用的所述充电电流值达到所述第二电流值。6.如权利要求4或5所述的恒流/恒压充电器，其特征在于，所述充电控制电路是斩波电路。7.一种用于按照恒流和恒压顺序给电池充电的恒流/恒压充电器，其特征在于，包括用于供电的电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田毅，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：