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含SMB通信的锂离子 电池组充电控制电路

阅读：215发布：2024-01-09

专利汇可以提供含SMB通信的锂离子电池组充电控制电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种含SMB通信的锂离子电池组充电控制电路，包括单片机，特点是该充电控制电路集成设计在单片机上，充电控制电路包括充电电源识别及控制电路、SMB通信电路、声光报警电路、保护电电路、充放电控制电路和主控电路；单片机还连接有充电电源、通讯接口、充电/维护/故障指示灯、状态显示、功率状态显示、快充及维护按键、电源指示灯、蜂鸣器。本实用新型优点是具备标准充电、快速充电、维护和性能检测功能；全面了解电池的信息；适配电池组能力强；适配多种功率充电电源。，下面是含SMB通信的锂离子电池组充电控制电路专利的具体信息内容。

权利要求

1.含SMB通信的锂离子电池组充电控制电路，包括单片机，其特征在于：该充电控制电路集成设计在单片机上，充电控制电路包括充电电源识别及控制电路、SMB通信电路、声光报警电路、保护电电路、充放电控制电路和主控电路；所述的单片机还连接有：
所述的充电电源，采用交流/直流输入，单片机通过检测LX_AD的数值判断充电电源的最大输出功率，通过PWM3调节充电电源的输出电压；通过PWM4调节充电电源的输出电流；
通讯接口，通过VCC电源上拉后与单片机实现通讯，单片机读取电池组内部信息；
充电/维护/故障指示灯，显示产品的状态；
状态显示，使用一格至四格，显示电池组的剩余电量；充电中绿色逐个点亮，右侧保持闪动，直至电池电量充至满态；放电中逐个熄灭，直至电池电量放空；
功率状态显示，电源的功率分为100W-36V、200W-36V和300W-36V；绿色，显示当前电源的功率状态；
快充及维护按键，操作“快充/维护”按键，产品执行快充或维护功能，再次操作“快充/维护”按键，产品退出快充或维护功能，执行标准充电功能；
电源指示灯，显示产品的状态；绿色，显示产品状态正常；
蜂鸣器，与声光报警电路连接，所述的单片机引脚直接控制声光报警电路，蜂鸣器提供声音报警，产品对电池组电池组充电/维护完成后或发生故障状态，蜂鸣器通过不同形式的声音提供报警，通知远离产品的用户查看结果。
2.根据权利要求1所述的含SMB通信的锂离子电池组充电控制电路，其特征在于：所述的单片机内部集成I2C 通信接口，直接连接SCL和SCD与电池组实现通信功能。
3.根据权利要求1所述的含SMB通信的锂离子电池组充电控制电路，其特征在于：所述的充电/维护/故障指示灯包括红灯和绿灯。
4.根据权利要求1所述的含SMB通信的锂离子电池组充电控制电路，其特征在于：所述的充电/维护/故障指示灯其状态包括：
红色，标准充电；
红色闪烁，快速充电；
绿色，待机状态；
绿色闪烁，充电完成；
红绿交替闪烁，电池组反接、充电短路及放电短路的故障状态；
橙色，红绿同时点亮，表明处于维护状态。
5.根据权利要求1所述的含SMB通信的锂离子电池组充电控制电路，其特征在于：充电控制电路通过PWM形式控制充电电源的输出电压和输出电流，通过SMB通信读取电池组类型容量信息，根据用户选择的充电方式，调节PWM控制充电电源的输出电压和输出电流，充电电源的输出管脚定义为V9、Vo+、Vo-、Vsd、Isd和Id，满足充电控制电路的连接方式。
6.根据权利要求1所述的含SMB通信的锂离子电池组充电控制电路，其特征在于：所述的含SMB通信的锂离子电池组充电控制电路采用锂离子电池和镍氢充电的理念，对锂离子电池组采用恒流恒压充电方式，对镍氢电池采用恒流充电方式。
7.根据权利要求1所述的含SMB通信的锂离子电池组充电控制电路，其特征在于：所述的含SMB通信的锂离子电池组充电控制电路其工作温度范围，-40℃～+55℃；贮存温度范围：-55℃～+70℃。

说明书全文

含SMB通信的锂离子 电池组充电控制电路

技术领域

[0001] 本实用新型属于锂离子电池组技术领域，尤其涉及一种含SMB通信的锂离子电池组充电控制电路。

背景技术

[0002] 锂离子电池组充电器是对锂离子电池组充电的关键部件，以正极材料为钴酸锂的锂离子电池组(以下简称电池组)为例，对电池组充电必须保证充电电压不能超过：电池组串联数ns×4.2V；标准充电电流0.2It～0.3It，快充充电电流：0.5It～0.8It。充电电压过高、充电电流过大会影响电池组循环寿命；充电电流过小，充电时间会久；充电电压过低，影响放电容量。充电器设计中根据锂离子的实际情况调整充电电压、电流实现充电，目前市场上的此类产品，多针对具体的产品开发，造成充电器不具备电池识别的功能，即一种充电器对电池组为一一对应。缺点是功能单一，种类繁多，难以实现通用、互换，在一定程度上影响用户的使用、维护。在现阶段部队装备中要求，提高产品的智能化程度，降低产品器械的种类，减少用户的选择操作，也就是要求产品实现自动识别电池类型、电压、容量等信息，用户连接完成后即可实现充电，减轻装备维护的时间和库房成本。实用新型内容

[0003] 为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种含SMB通信的锂离子电池组充电控制电路，结构简单，实现自动识别电池类型、电压、容量等信息，用户连接完成后即可实现充电。

[0004] 为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

[0005] 含SMB通信的锂离子电池组充电控制电路，包括单片机，其特点是该充电控制电路集成设计在单片机上，充电控制电路包括充电电源识别及控制电路、 SMB通信电路、声光报警电路、保护电电路、充放电控制电路和主控电路；所述的单片机还连接有：

[0006] 所述的充电电源，采用交流/直流输入，单片机通过检测LX_AD的数值判断充电电源的最大输出功率，通过PWM3调节充电电源的输出电压；通过PWM4调节充电电源的输出电流；

[0007] 通讯接口，通过VCC电源上拉后与单片机实现通讯，单片机读取电池组内部信息；

[0008] 充电/维护/故障指示灯，显示产品的状态；

[0009] 状态显示，使用一格至四格，显示电池组的剩余电量；充电中绿色逐个点亮，右侧保持闪动，直至电池电量充至满态；放电中逐个熄灭，直至电池电量放空；

[0010] 功率状态显示，电源的功率分为100W-36V、200W-36V和300W-36V；绿色，显示当前电源的功率状态；

[0011] 快充及维护按键，操作“快充/维护”按键，产品执行快充或维护功能，再次操作“快充/维护”按键，产品退出快充或维护功能，执行标准充电功能；

[0012] 电源指示灯，显示产品的状态；绿色，显示产品状态正常；

[0013] 蜂鸣器，与声光报警电路连接，所述的单片机引脚直接控制声光报警电路，蜂鸣器提供声音报警，产品对电池组电池组充电/维护完成后或发生故障状态，蜂鸣器通过不同形式的声音提供报警，通知远离产品的用户查看结果。

[0014] 进一步地，所述的单片机内部集成I2C 通信接口，直接连接SCL和SCD与电池组实现通信功能。

[0015] 进一步地，所述的充电/维护/故障指示灯包括红灯和绿灯。

[0016] 进一步地，所述的充电/维护/故障指示灯其状态包括：

[0017] 红色，标准充电；

[0018] 红色闪烁，快速充电；

[0019] 绿色，待机状态；

[0020] 绿色闪烁，充电完成；

[0021] 红绿交替闪烁，电池组反接、充电短路及放电短路的故障状态；

[0022] 橙色，红绿同时点亮，表明处于维护状态。

[0023] 进一步地，充电控制电路通过PWM形式控制充电电源的输出电压和输出电流，通过SMB通信读取电池组类型容量信息，根据用户选择的充电方式，调节 PWM控制充电电源的输出电压和输出电流，充电电源的输出管脚定义为V9、Vo+、 Vo-、Vsd、Isd和Id，满足充电控制电路的连接方式。

[0024] 进一步地，所述的含SMB通信的锂离子电池组充电控制电路采用锂离子电池和镍氢充电的理念，对锂离子电池组采用恒流恒压充电方式，对镍氢电池采用恒流充电方式。

[0025] 进一步地，所述的含SMB通信的锂离子电池组充电控制电路其工作温度范围，-40℃～+55℃；贮存温度范围：-55℃～+70℃。

[0026] 该充电控制电路通过U5放大充电电流，并检测电流是否满足充电要求，若检测电流不满足要求，该充电控制电路对充电执行保护；该充电控制电路通过分压检测电池组和充电电源的电压，检测电压不满足要求，该充电控制电路对充电执行保护；若电池组发生反接方式，FJ引脚被拉低可以作为反接保护的信号，该充电控制电路检测到该信号执行反接保护程序；该充电控制电路通过CD_K 引脚对电池组执行充电或放电终止功能，通过FD_K引脚对电池组执行放电或放电终止功能；充电电源的9V输出连接至U1后直接转换至单片机需要的电源。

[0027] 该充电控制电路可以对采用SMB通信方式的镍氢、锂离子电池组充电，其中锂离子电池组包含，钴酸锂、磷酸铁锂和高容三元材料不同电压平台电池组；充电效率：标准充电时间不超过360min，放电容量不低于标称容量的95％。

[0028] 与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

[0029] 1)具备标准充电、快速充电、维护和性能检测功能；

[0030] 2)全面了解电池的信息，采用SMB通信方式访问电池组的电池种类、设计电压、设计容量、电池剩余容量、电池状态和充放电循环次数等信息；

[0031] 3)适配电池组能力强，设计中充电电源与智能充电控制电路独立分隔，充电电源采用电压和电流程控模式，根据识别电阻，产品可以了解充电电源的充电功率，若电池组需求功率较大，充电器会有指示灯提示，用户更换充电电源即可对电池组充电；

[0032] 4)适配多种功率充电电源。附图说明

[0033] 为了易于说明，本实用新型由下述的较佳实施例及附图作以详细介绍。

[0034] 图1是本实用新型充电控制电路原理框图。

[0035] 图2是本实用新型充电电源识别及控制电路。

[0036] 图3是本实用新型SMB通信电路示意图。

[0037] 图4是本实用新型声光报警电路示意图。

[0038] 图5是本实用新型保护电路示意图。

[0039] 图6是本实用新型充放电控制电路示意图。

[0040] 图7是本实用新型电源及单片机电路示意图。

具体实施方式

[0041] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

[0042] 如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，含SMB通信的锂离子电池组充电控制电路，包括单片机，其特点是该充电控制电路集成设计在单片机上，充电控制电路包括充电电源识别及控制电路、SMB通信电路、声光报警电路、保护电电路、充放电控制电路和主控电路；单片机还连接有：

[0043] 充电电源，采用交流/直流输入，单片机通过检测LX_AD的数值判断充电电源的最大输出功率，通过PWM3调节充电电源的输出电压；通过PWM4调节充电电源的输出电流；

[0044] 通讯接口，通过VCC电源上拉后与单片机实现通讯，单片机读取电池组内部信息；

[0045] 充电/维护/故障指示灯，显示产品的状态；

[0046] 状态显示，使用一格至四格，显示电池组的剩余电量；充电中绿色逐个点亮，右侧保持闪动，直至电池电量充至满态；放电中逐个熄灭，直至电池电量放空；

[0047] 功率状态显示，电源的功率分为100W-36V、200W-36V和300W-36V；绿色，显示当前电源的功率状态；

[0048] 快充及维护按键，操作“快充/维护”按键，产品执行快充或维护功能，再次操作“快充/维护”按键，产品退出快充或维护功能，执行标准充电功能；

[0049] 电源指示灯，显示产品的状态；绿色，显示产品状态正常；

[0050] 蜂鸣器，与声光报警电路连接，单片机引脚直接控制声光报警电路，蜂鸣器提供声音报警，产品对电池组电池组充电/维护完成后或发生故障状态，蜂鸣器通过不同形式的声音提供报警，通知远离产品的用户查看结果。

[0051] 单片机内部集成I2C通信接口，直接连接SCL和SCD与电池组实现通信功能。

[0052] 充电/维护/故障指示灯包括红灯和绿灯。

[0053] 充电/维护/故障指示灯其状态包括：

[0054] 红色，标准充电；

[0055] 红色闪烁，快速充电；

[0056] 绿色，待机状态；

[0057] 绿色闪烁，充电完成；

[0058] 红绿交替闪烁，电池组反接、充电短路及放电短路的故障状态；

[0059] 橙色，红绿同时点亮，表明处于维护状态。

[0060] 充电控制电路通过PWM形式控制充电电源的输出电压和输出电流，通过SMB 通信读取电池组类型容量信息，根据用户选择的充电方式，调节PWM控制充电电源的输出电压和输出电流，充电电源的输出管脚定义为V9、Vo+、Vo-、Vsd、 Isd和Id，满足充电控制电路的连接方式。

[0061] 含SMB通信的锂离子电池组充电控制电路采用锂离子电池和镍氢充电的理念，对锂离子电池组采用恒流恒压充电方式，对镍氢电池采用恒流充电方式。

[0062] 含SMB通信的锂离子电池组充电控制电路其工作温度范围，-40℃～+55℃；贮存温度范围：-55℃～+70℃。

[0063] 该充电控制电路通过U5放大充电电流，并检测电流是否满足充电要求，若检测电流不满足要求，该充电控制电路对充电执行保护；该充电控制电路通过分压检测电池组和充电电源的电压，检测电压不满足要求，该充电控制电路对充电执行保护；若电池组发生反接方式，FJ引脚被拉低可以作为反接保护的信号，该充电控制电路检测到该信号执行反接保护程序；该充电控制电路通过CD_K 引脚对电池组执行充电或放电终止功能，通过FD_K引脚对电池组执行放电或放电终止功能；充电电源的9V输出连接至U1后直接转换至单片机需要的电源。

[0064] 该充电控制电路可以对采用SMB通信方式的镍氢、锂离子电池组充电，其中锂离子电池组包含，钴酸锂、磷酸铁锂和高容三元材料不同电压平台电池组；充电效率：标准充电时间不超过360min，放电容量不低于标称容量的95％。

[0065] 当然，上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型保护范围。

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