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充放電器以及控制充放電器的充電的方法.pdf

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電器 以及 控制 充電 方法
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摘要
申請專利號:

CN201110189324.0

申請日:

2011.07.01

公開號:

CN102738846B

公開日:

2015.01.14

當前法律狀態:

有效性:

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H02J 7/00申請日:20110701|||公開
IPC分類號: H02J7/00 主分類號: H02J7/00
申請人: 三星SDI株式會社
發明人: 南鎮元
地址: 韓國京畿道龍仁市
優先權: 2011.04.08 KR 10-2011-0032905
專利代理機構: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286 代理人: 韓明星;薛義丹
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201110189324.0

授權公告號:

102738846B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.14|||2012.12.12|||2012.10.17

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種充放電器以及控制充放電器的充電的方法,所述方法包括:感測提供給電池的第一電壓;感測第二電壓,所述第二電壓是電池的電池起始電壓;根據第一電壓和第二電壓的比率,控制第一開關和第二開關中的每一個的占空比,其中,所述第一開關形成電池的充電路徑,所述第二開關形成電池的放電路徑。

權利要求書

1.一種控制電池的充電起始占空比的方法,所述方法包括:
感測提供給電池的第一電壓;
感測第二電壓,所述第二電壓是電池的電池起始電壓;以及
根據第一電壓和第二電壓的比率,控制第一開關和第二開關中的每一個
的占空比,其中,所述第一開關形成電池的充電路徑,所述第二開關形成電
池的放電路徑。
2.如權利要求1所述的方法,其中,控制占空比的步驟包括:
將第一開關的起始占空比設置為與第二電壓比第一電壓的比率成正比;
以及
將第二開關的起始占空比設置為與第二電壓比第一電壓的比率成反比。
3.如權利要求2所述的方法,其中,當第一開關接通時,第二開關斷開,
以及
當第二開關接通時,第一開關斷開。
4.一種電池充放電器,包括:
轉換器,將提供的AC電壓轉換為DC電壓;
第一開關,形成電池的充電路徑;
第二開關,形成電池的放電路徑;以及
占空比控制單元,控制第一開關和第二開關的占空比,
其中,占空比控制單元感測提供給電池的第一電壓,感測作為電池的電
池起始電壓的第二電壓,并根據第一電壓和第二電壓的比率,控制第一開關
和第二開關中的每一個的占空比。
5.如權利要求4所述的電池充放電器,其中,占空比控制單元將第一開
關的起始占空比設置為與第二電壓比第一電壓的比率成正比,并將第二開關
的起始占空比設置為與第二電壓比第一電壓的比率成反比。
6.如權利要求5所述的電池充放電器,其中,當第一開關接通時,第二
開關斷開,以及
當第二開關接通時,第一開關斷開。

說明書

充放電器以及控制充放電器的充電的方法

本申請要求于2011年4月8日提交到韓國知識產權局的第
10-2011-0032905號韓國專利申請的優先權及權益,該申請的全部內容通過引
用包含于此。

技術領域

本發明涉及一種在對可再充電電池充放電器進行充電時控制起始占空比
和充放電器的方法。

背景技術

現在,便攜式裝置(例如,移動電話、個人數字助理(PDA)、上網本以
及膝上型計算機)被廣泛地使用。便攜式裝置從能夠反復地充電和放電的可
再充電電池接收電能。用于便攜式裝置的可再充電電池應該具有更大的充電
容量,同時在大小和重量方面應該有所減小。

在制造可再充電電池的過程中,用于增加該可再充電電池的充電容量的
充放電處理被執行。可再充電電池的充放電處理是通過反復對該可再充電電
池進行充放電來增加所述可再充電電池的充電容量的處理。在可再充電電池
的充放電處理中,最重要的是如何精確并連續地充放預定電流值。

在此背景技術部分中公開的以上信息僅是為了增強對本發明的背景的理
解,因此,可能含有不構成在本國對本領域的普通技術人員來說已知的現有
技術的信息。

發明內容

已努力作出本發明以提供一種具有這樣的優點的方法和充放電器:當對
可再充電電池的充放電器進行充電時,通過精確地感測電流量來控制起始占
空比。

本發明的目的不限于上述目的,并且本領域的技術人員將從以下描述中
了解其他目的。

本發明的示例性實施例提供了一種控制電池的充電起始占空比的方法,
所述方法包括:感測提供給電池的第一電壓;感測第二電壓,所述第二電壓
是電池的電池起始電壓;根據第一電壓和第二電壓的比率,控制第一開關和
第二開關中的每一個的占空比,其中,所述第一開關形成電池的充電路徑,
所述第二開關形成電池的放電路徑。

控制占空比的步驟可包括:將第一開關的起始占空比設置為與第二電壓
比第一電壓的比率成正比;將第二開關的起始占空比設置為與第二電壓比第
一電壓的比率成反比,并當第一開關接通時,所述電池可被充電,當第二開
關接通時,所述電池可被放電。

當第一開關接通時,第二開關可被斷開,當第二開關接通時,第一開關
可被斷開,并且第一開關的接通時間段與第二開關的接通時間段之和可成為
電池的充放電的周期。

本發明的另一實施例提供了一種電池充放電器,包括:轉換器,將提供
的AC電壓轉換為DC電壓;第一開關,形成電池的充電路徑;第二開關,
形成電池的放電路徑;占空比控制單元,控制第一開關和第二開關的占空比,
其中,占空比控制單元感測提供給電池的第一電壓,感測作為電池的電池起
始電壓的第二電壓,并根據第一電壓和第二電壓的比率,控制第一開關和第
二開關中的每一個的占空比。

占空比控制單元可將第一開關的起始占空比設置為與第二電壓比第一電
壓的比率成正比,并將第二開關的起始占空比設置為與第二電壓比第一電壓
的比率成反比,并當第一開關接通時,所述電池可被充電,當第二開關接通
時,所述電池可被放電。

當第一開關接通時,第二開關可被斷開,當第二開關接通時,第一開關
可被斷開,并且第一開關的接通時間段與第二開關的接通時間段之和可成為
電池的充放電的周期。

本發明提供了一種在對充放電器進行充電時,能夠通過阻止逆電流來減
小由起始誤差帶來的影響,并減小由可再充電電池的起始電壓造成的響應延
遲。

附圖說明

圖1是示出根據本發明示例性實施例的充放電器的配置的框圖。

圖2是示出占空比控制單元的一部分的電路圖。

圖3是示出在進行充電時控制占空比控制單元的開關的開關波形的示
圖。

具體實施方式

在以下詳細描述中,已經僅僅通過例證的方式僅顯示并描述了本發明的
特定示例性實施例。如本領域技術人員將認識到的,在均不脫離本發明的精
神或范圍的情況下,可以以各種不同的方式修改描述的實施例。因此,附圖
和說明將被認為在本質上是說明性的而不是限制性的。在說明書中相同的標
號始終指示相同的部件。

以下將參照附圖更充分地描述本發明,在附圖中已顯示了本發明的示例
性實施例。

圖1是示出根據本發明的示例性實施例的充放電器的配置的框圖。參照
圖1,根據本發明的示例性實施例的可再充電電池充放電器包括占空比控制
單元200和轉換器300。可再充電電池500連接到充放電器。

轉換器300將輸入的三相AC電轉換為適合于對可再充電電池500進行
充放電的輸出電壓。轉換器300通常包括AC/DC轉換器和DC/DC轉換器,
并主要將AC轉換為DC然后將該DC轉換為必要幅度的DC。

占空比控制單元200產生控制開關的開關操作的脈沖寬度調制(PWM)
信號,所述開關控制轉換器300的操作。

具體地,占空比控制單元200產生控制開關的開關操作的PWM信號,
所述開關將輸入到轉換器300的三相AC輸入全波整流為DC。此外,占空比
控制單元200根據轉換器300的輸出電壓產生開關的PWM信號,其中,所
述開關根據所述PWM信號來控制轉換器300將經過全波整流的DC轉換為
適合于進行充放電的輸出電壓。

占空比控制單元200感測從轉換器300輸出的DC電壓V1以及存儲在
可再充電電池500的起始電壓V2。

圖2是示出占空比控制單元的一部分的電路圖。參照圖2,轉換器300
包括第一開關Q1,第二開關Q2以及電感器L,通過控制第一開關Q1和第
二開關Q2交替接通和斷開,轉換器300控制電容C的充放電。

當執行充電時,如果第一開關Q1接通,則第二開關Q2斷開,并且因此
流向圖2的路徑①的充電電流Ic增加。因此,流向電感器L的電流增加,從
而每次充到可再充電電池500的電壓增加。當第一開關Q1斷開時,第二開
關Q2接通,因此流向圖2的路徑①的充電電流Ic減少。因此,流向電感器
L的電流減少,從而每次充到可再充電電池500的電壓降低。

第一開關Q1和第二開關Q2示出為n溝道型MOSFET,但它們不限于
此,而是能夠形成為pMOS或具有等同功能的任何開關,并且這對于本領域
的普通技術人員而言變得清楚。

圖3是示出在進行充電時控制占空比控制單元的開關的開關波形的示
圖。

參照圖3,占空比控制單元200控制第一開關Q1和第二開關Q2的占空
比,從而調整流向電感器L的充電電流Ic的量,以對可再充電電池500進行
充電。

用于對可再充電電池500進行充電的合適的電流被預先設置,并且該電
流被稱為充電參考電流IREFC。

充電電流Ic達到充電參考電流IREFC的時間段被稱為充電起始時間段Tc,
當充電電流Ic達到充電參考電流IREFC時,充電起始時間段Tc結束。

在充電起始時間段Tc期間,如上所述,第一開關Q1和第二開關Q2分
別根據充電起始占空比QI1和QI2反復接通和斷開,并增加充電電流Ic。

當充電起始時間段Tc結束時,充電電流Ic達到充電參考電流IREFC,然
后當充電電流Ic超過充電參考電流IREFC時,第一開關Q1斷開且第二開關
Q2接通。

當第一開關Q1斷開且第二開關Q2接通時,如上所述,充電電流Ic減
少,并且因此充電電流Ic達到充電參考電流IREFC。當充電電流Ic比充電參
考電流IREFC小時,第一開關Q1再次接通并且第二開關Q2再次斷開。

當充電起始時間段Tc結束時,如上所述,第一開關Q1和第二開關Q2
反復接通和斷開,因此充電電流Ic維持充電參考電流IREFC。

通常,在充電起始時間段Tc,第一開關Q1的占空比QI1和第二開關Q2
的占空比QI2被隨機設置,但在本發明的示例性實施例中,充電起始時間段
Tc中的第一開關的起始占空比QI1和第二開關Q2的起始占空比QI2根據以
下等式被設置。

(等式1)

QI 1 = V 2 V 1 × 100 ( % ) ]]>

(等式2)

QI2=1-QI1

QI1是第一開關Q1的起始占空比,QI2是第二開關Q2的起始占空比。
DC電壓V1是轉換器300的輸出電壓,起始電壓V2是被先前充到可再充電
電池500的電壓(即,圖3中的t等于0時檢測的電壓)。

轉換器300的輸出電壓V1可在轉換器300內的DC-DC轉換器中被控制,
而被先前充到電容器可再充電電池C的電壓V2具有可再充電電池500的電
壓范圍內的一隨機值。

在一般情況下,當可再充電電池500的起始電壓V2大于DC電壓V1時,
發生逆電流,因此當最初對充放電器進行充電時,響應延遲的發生概率增加。

例如,當DC電壓V1是12V且起始電壓V2是3V時,根據等式1和等
式2,QI1=25%且QI2=75%。

也就是說,當DC電壓V1大于起始電壓V2時,不會明顯地發生逆電流
和響應延遲現象,因此第一開關Q1的占空比小于第二開關Q2的占空比。

根據控制充放電電流量的傳統方法,根據預定電流量與每個充電電流或
放電電流之間的誤差的比例積分的結果,控制充電開關和放電開關的占空比。
在該方法中,根據可再充電電池的起始電壓狀態存在逆向放電時間段,因此
在達到預定電流量以前存在延遲的問題。

根據本發明的示例性實施例,通過將與V2/V1的比率相關的占空比提供
給可再充電電池的充電開關和放電開關,可防止發生逆向放電。因為阻止了
由可再充電電池的起始電壓產生的逆向放電,所以充放電器能夠在沒有延遲
的情況下使充放電電流達到預定的充放電電流。

盡管已結合現在被認為是實踐的示例性實施例的內容描述了本發明,將
理解的是,本發明不限于公開的實施例,而是,相反,本發明意圖覆蓋包括
在權利要求的精神和范圍內的各種修改和等同方案。

<符號說明>

200:占空比控制單元

300:轉換器

500:可再充電電池

V1:DC電壓

V2:起始電壓

Q1:第一開關

Q2:第二開關

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