笔记本电脑电池电源管理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种笔记本电脑电池电源管理系统，包括电池组，其特征在于，还包括控制单元、均衡单元和调整单元，所述控制单元包括信号处理器，控制单元设有第一信道端口与电池组连接；均衡单元与控制单元的第二信道端口连接均衡充电控制器与电池组正负极连接；所述调整单元设在控制单元与电池组之间，并且比较控制器与电池组中任意相邻的两电池之间连接有耗能电阻。本实用新型在电池组充电过程中实现快速均衡充电，在过充电或过放电过程中有效的保护电池组；还能够通过比较相邻电池间的电压实现对电压较低或者较高的电池进行电压平衡，稳定性好，可靠性高，能有效增加电池组的使用寿命。
【专利说明】笔记本电脑电池电源管理系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电池【技术领域】，涉及笔记本电池电源的充放电管理，具体为一种笔记本电脑电池电源管理系统。
【背景技术】
[0002]电池管理系统通常负责电池组中电池电量的计算、电池保护，电池间的电量平衡控制、以及电池管理系统内外的信号通信等。在现有技术中，一般使用到电池的产品，都需要搭配电池管理系统来控制。
[0003]由于电池在制造过程中很难确保具有完全的均一性，各串联的电池单元之间会存在充电或放电特性的差异。因此，当使用串联电池单元的电池组时，会存在这样的问题；充电时，同一电池组中，即使某些电池单元被过度充电，也仍然存在某些电池单元尚未达到饱和；又或放电时，同一电池组中，有些电池单元尚未完全放电，但仍有些电池单元被过度放电。
[0004]目前已知的电池电源管理系统大多数使用高电压分压，但是利用高电压分压平衡，不仅会发热而且平衡效果不佳，会造成电池芯的损害，可靠度不足，电量显示也不准确。
实用新型内容
[0005]针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种电池电源管理系统，能够使电池的充点电过程快速、均衡进行，增加电池使用寿命。
[0006]本实用新型是这样实现的:
[0007]一种笔记本电脑电池电源管理系统，包括电池组，其特征在于，还包括控制单元、均衡单元和调整单元，
[0008]所述控制单元包括信号处理器，信号处理器与一感应电阻两端耦合连接；控制单元设有第一信道端口与第二信道端口，第一信道端口与电池组连接且第一信道端口与电池组之间串联有控制开关；
[0009]所述均衡单元包括均衡充电控制器，均衡充电充值器与控制单元的第二信道端口连接且均衡充电控制器与第二信道端口之间串联有一个晶体管或场效应管；均衡充电控制器与电池组正负极连接；
[0010]所述调整单元设在控制单元与电池组之间，包括第一晶体管、第一二极管和比较控制器，所述第一晶体管的栅极连接信号处理器并且其源级或者漏极连接系统电压；第一二极管连接第一晶体管的源级和漏极；比较控制器连接第一晶体管的源级或者漏极，并且比较控制器与电池组中任意相邻的两电池之间连接有耗能电阻。
[0011]更进一步地，还包括保护单元，保护单元包括保护电路、第二晶体管以及第二二极管，所述保护电路连接电池组一端；第二晶体管的栅极连接所述保护电路，第二晶体管的源极或漏极连接电池组的另一端；第二二极管连接所述第二晶体管的源极与漏极。
[0012]更进一步地，所述电池组内每个电池的正负极两端还并联有一旁路放电电阻及与该旁路放电电阻串联的放电开关，所述均衡充电控制器分别连接控制所述放电开关。
[0013]更进一步地，所述控制开关为晶体管或场效应管。
[0014]本实用新型的有益效果是提供一种笔记本电脑电池电源管理系统，在电池组充电过程中实现均衡快速充电，在过充电或过放电过程中有效的保护电池组；还能够通过比较相邻电池间的电压实现对电压较低或者较高的电池进行电压平衡，稳定性好，可靠性高，能有效增加电池组的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型提供的笔记本电脑电池电源管理系统的电路连接示意图；
[0016]图2为本实用新型充放电循环1154次的曲线图；
[0017]图3为本实用新型循环充放电1154次的放电容量曲线图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细说明。
[0019]一种笔记本电脑电池电源管理系统，包括电池组，还包括控制单元1、均衡单元2和调整单元3，电池组内有E1、E2、……En等单体电池，每个单体电池的正负极两端还并联有一旁路放电电阻R3及与该旁路放电电阻R3串联的放电开关k ；
[0020]所述控制单元I包括信号处理器，信号处理器与一感应电阻Rl两端耦合连接；控制单元I设有第一信道端口 KC与第二信道端口 KH，所述KC和KH为芯片管脚，第一信道端口 KC与电池组连接且第一信道端口 KC与电池组之间串联有控制开关K，以独立控制电池组充放电，使电池组无需依靠外部的开关器件就可以实现充放电通道的开启或关闭，有效保护电池组；所述控制开关K为晶体管或场效应管；
[0021]所述均衡单元2包括均衡充电控制器，均衡充电充值器与控制单元I的第二信道端口 KH连接且均衡充电控制器与第二信道端口 KH之间串联有一个晶体管或场效应管TVl ；均衡充电控制器与电池组正负极连接且均衡充电控制器分别连接控制电池的放电开关k ；
[0022]所述调整单元3设在控制单元I与电池组之间，包括第一晶体管Q1、第一二极管Dl和比较控制器，所述第一晶体管Ql的栅极连接信号处理器并且其源级或者漏极连接系统电压Vcc ;第一二极管Dl连接第一晶体管Ql的源级和漏极；比较控制器连接第一晶体管Ql的源级或者漏极，并且比较控制器与电池组中任意相邻的两电池之间连接有耗能电阻R2。
[0023]本实用新型还包括保护单元4，保护单元4包括保护电路、第二晶体管Q2以及第二二极管D2，所述保护电路连接电池组一端可输出偏压；第二晶体管Q2的栅极连接所述保护电路可接收保护电路的偏压，第二晶体管Q2的源极或漏极连接电池组的另一端；第二二极管D2连接所述第二晶体管Q2的源极与漏极。
[0024]控制单元I控制接通电池组正负极进行电源充电，此时第一信道端口 KC输出高电平，控制开关K导通，电池组内的电池En...E2、E1进行充电，当控制单元I检测到电池组任一单体电池的电压达到设定值时，则由第一信道端口 KC输出低电平，控制K被断开，快速充电结束，此时，由第二信道端口 KH输出高电平，使晶体管TVl被导通，电流被限制在均衡电流以下，此时达到设定均衡电压的单体电池开始进行旁路放电，旁路放电电流等于总的均衡充电电流。当所有单体电池均达到均衡充电设定电压时，系统断开场晶体管TVl的导通，均衡充电结束。
[0025]信号处理器预先设定如果感应电阻Rl两端的电压差为正值是充电，为负值是放电，通过感应电阻Rl电流方向导致感应电阻Rl两端的电压差，判断第电池组内任意相邻两电池间的电量增减，是处于充电状态或放电状态。并且，信号处理器可根据通过感应电阻Rl的电流大小计算出当前任意相邻两电池间的电量，并输出一电量信号至计算机中央处理器，中央处理器再将电量状态显示在计算机荧幕上。
[0026]当充电器连通状态下使用计算机或者电池组处于电池均衡充电而不是快速充电状态时，信号处理器检测到电池间的电压差超过了控制单元I设定的参考电压，则对调整单元3发出调整信号，调整单元3第一晶体管Ql的栅极受偏压被导通，比较控制器通过第一晶体管Ql的栅极接通系统电压Vcc，比较控制器根据通过接收系统电压对第一晶体管Ql的偏压，与相邻两电池中电压较高的电池形成闭合回路，使电流通过耗能电阻R2以降低该电池的电压从而降低相邻两个电池之间的电压，使各个单体电池均衡充放电。
[0027]更进一步地，保护单元4的保护电路检测到电池组内电池的电压达到控制单元I设定的临界电压时，向第二晶体管Q2输出偏压以关闭第二晶体管Q2的电流导通，使电池内的充电过程停止，保护电池免受损害。
[0028]本实用新型可大大提高笔记本电池的可靠度及寿命，以电芯尺寸3533175-2200mAh、成品尺寸7133175_2200mAh的笔记本电脑为例进行实际检测，电芯以1.2A充放电测试，1154次循环充放电的曲线图如图2所示，均衡效果好，可靠度高；
[0029]图3为本实用新型循环充放电1154次的放电容量曲线图，
[0030]第一次总放电容量与第1154次总放电容量比较如下:
[0031]1947/2220 = 87.70% ；
[0032]衰减率:12.30%，循环寿命高。
[0033]以上对本实用新型进行了详细介绍。本文中对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种笔记本电脑电池电源管理系统，包括电池组，其特征在于，还包括控制单元、均衡单元和调整单元， 所述控制单元包括信号处理器，信号处理器与一感应电阻两端耦合连接；控制单元设有第一信道端口与第二信道端口，第一信道端口与电池组连接且第一信道端口与电池组之间串联有控制开关； 所述均衡单元包括均衡充电控制器，均衡充电充值器与控制单元的第二信道端口连接且均衡充电控制器与第二信道端口之间串联有一个晶体管或场效应管；均衡充电控制器与电池组正负极连接； 所述调整单元设在控制单元与电池组之间，包括第一晶体管、第一二极管和比较控制器，所述第一晶体管的栅极连接信号处理器并且其源级或者漏极连接系统电压；第一二极管连接第一晶体管的源级和漏极；比较控制器连接第一晶体管的源级或者漏极，并且比较控制器与电池组中任意相邻的两电池之间连接有耗能电阻。
2.根据权利要求1所述的笔记本电脑电池电源管理系统，其特征在于，还包括保护单元，保护单元包括保护电路、第二晶体管以及第二二极管，所述保护电路连接电池组一端；第二晶体管的栅极连接所述保护电路，第二晶体管的源极或漏极连接电池组的另一端；第二二极管连接所述第二晶体管的源极与漏极。
3.根据权利要求2所述的笔记本电脑电池电源管理系统，其特征在于，所述电池组内每个电池的正负极两端还并联有一旁路放电电阻及与该旁路放电电阻串联的放电开关，所述均衡充电控制器分别连接控制所述放电开关。
4.根据权利要求3所述的笔记本电脑电池电源管理系统，其特征在于，所述控制开关为晶体管或场效应管。
【文档编号】H02J7/00GK204012865SQ201420483146
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月25日 优先权日:2014年8月25日
【发明者】黄进德 申请人:江苏九星新能源科技有限公司