電流采樣單元的電路原理圖，包括采樣電阻Rs、運算放大器OPl和PMOS管MPSl，所述采樣電阻Rs串聯(lián)在充電電流的輸出端，即待充電電池BAT所在回路中，所述采樣電阻Rs的一端連接所述運算放大器OPl的一個輸入端，另一端經(jīng)另一電阻R2連接到所述運算放大器OPl的另一輸入端，并同時連接到所述PMOS管MPSl的源極，所述PMOS管MPSl的柵極連接所述所述運算放大器OPl的輸出端，漏極作為所述充電電流采樣單元的輸出端，輸出采樣充電電流信號Ics，并連接所述積分單元的輸入端。通過將所述運算放大器OPl的兩個輸入端，即B點電壓調(diào)整至與A點電壓相等，由于電阻Rs的另一端(即N點)與電阻R2的另一端(即N點)連接在一起，所以電阻Rs上的電壓降等于電阻R2上的電壓降，因此:V_Rs = V_R2，其中V_Rs為電阻Rs上的電壓降；V_R2為電阻R2上的電壓降。根據(jù)歐姆定律:V_Rs = I_Rs*R_Rs，V_R2 = I_R2*R_R2.其中I_Rs為Rs的電流，R_Rs為電阻Rs的電阻值，I_R2為電阻R2的電流值，R_R2為電阻R2的電阻值。可見:1_R2 = I_Rs* (R_Rs/R_R2)。如果設(shè)計 Rs/R2 = 1/1000000，即采樣比 K = 1000000，則I_R2 = I_R2/1000000，另外，根據(jù)基爾霍夫定律，PMOS管MPSl的漏極電流等于電阻R2的電流。
[0044]如圖3中所示，為圖1中積分單元和比較單元的電路原理圖，所述積分單元包括一個電容Cl、一個與所述電容Cl并聯(lián)的開關(guān)Kl和一個反相器inva，所述反相器inva的輸入端連接并接收一個啟動充電信號start，所述反相器inva的輸出端與所述開關(guān)Kl的控制端相連接，所述電容Cl 一端接地，另一端作為所述積分單元的輸入端，與所述充電電流采樣單元的輸出端相連接，接收采樣充電電流信號Ics，并同時作為所述積分單元的輸出端，與所述比較單元的輸入端相連，輸出采樣充電庫倫信號Ccs。
[0045]所述比較單元為由另一運算放大器構(gòu)成的比較器coml，所述比較器coml的一個輸入端作為比較單元的輸入端，與所述積分電流的輸出端相連接，接收所述采樣充電庫倫信號Ccs，另一輸入端連接所述預(yù)設(shè)值信號Vc，輸出端則作為所述比較單元的輸出端。
[0046]當(dāng)充電器不充電時(例如未插入充電器、充電器輸入電源VCHG無電，或者被控制禁止充電時)，啟動充電信號start為低電平，此時反相器inva的輸出信號為高電平，控制開關(guān)Kl導(dǎo)通，將所述電容Cl短路到地電平。當(dāng)啟動充電信號start變?yōu)楦唠娖綍r，控制開關(guān)Kl斷開，此時采樣充電電流信號Ics對電容Cl進(jìn)行充電。如果充電庫侖信號Ccs超過預(yù)設(shè)值，則輸出故障判斷信號stop來禁止充電電路對電池BAT充電，從而避免了電池爆炸等危險的發(fā)生，。
[0047]根據(jù)B>3A/K可知，如對于標(biāo)稱容量為1mA.H的電池，本實施例中設(shè)定的充電庫侖上限值為1mA.H*3 = 30mA.H，如果電流采樣比例為1:1000000(即K = 1000000)時，則采樣的充電電荷量上限應(yīng)設(shè)置為30mA.H/1000000.，而所述比較單元設(shè)定的庫侖比較閾值為U_VC*C_C1，其中U_VC為參考電壓VC (連接于比較器的負(fù)輸入端)的電壓值，C_C1為電容Cl的電容值。為了滿足本發(fā)明原理U_VC*C_C1 = 30mA.H/1000000，因此可以設(shè)計SU_VC=3V，C_C1 = 36 微法。
[0048]另一種優(yōu)選實施例中，所述具有充電電池安全性檢測電路的充電器采用數(shù)字電路實現(xiàn)上述技術(shù)方案。
[0049]如圖4中所示，為所述另一優(yōu)選實施例的原理框圖。
[0050]所述充電電流采樣單元包括采樣電阻(圖中未標(biāo)示，與上一實施例原理相同)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述采樣電阻串聯(lián)在待充電電池BAT所在回路中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將流經(jīng)所述采樣電阻的采樣充電電流信號，轉(zhuǎn)換為表征采樣充電電流信號Ics的數(shù)字信號；所述積分單元采用數(shù)字低通濾波器，用于對所述表征采樣充電電流的數(shù)字信號實現(xiàn)對充電時間的積分效果，并獲得采樣充電庫倫信號Ccs的數(shù)字信號，所述比較單元采用數(shù)字比較器，將數(shù)字形式的采樣充電庫倫信號Ccs與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，如果超過所述預(yù)設(shè)值，則將輸出信號故障判斷信號stop，控制充電電路停止充電。
[0051 ] 本發(fā)明還提供了一種充電電池安全性檢測電路，包括順序連接的充電電流采樣單元、積分單元和比較單元，如圖1中所示的虛線框內(nèi)的部分內(nèi)，所述充電電流采樣單元，用于對充電電流進(jìn)行采樣，獲得采樣充電電流信號；所述積分單元，用于將獲得的采樣充電電流信號對充電時間積分，獲得采樣充電庫倫信號；所述比較單元，用于將所述采樣充電庫倫信號與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，若超過所述預(yù)設(shè)值，則發(fā)出故障判斷信號，否則不發(fā)出信號或發(fā)出安全判斷信號；
[0052]以上對本發(fā)明所提供的充電電池安全性檢測方法、充電電池安全性檢測電路及具有充電電池安全性檢測電路充電器。進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項】
1.一種充電電池安全性檢測方法，其特征在于:包括如下步驟: 對充電電流進(jìn)行采樣，獲得采樣充電電流信號的步驟； 將獲得的采樣充電電流信號對充電時間積分，獲得采樣充電庫倫信號的步驟； 將所述采樣充電庫倫信號與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，若超過所述預(yù)設(shè)值，則發(fā)出故障判斷信號的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電電池安全性檢測方法，其特征在于:所述預(yù)設(shè)值為nA/K，其中η為系數(shù)，取值為2.5?3.5，A為電池的標(biāo)稱容量，K為充電電流信號與采樣充電電流信號的采樣比。
3.一種充電電池安全性檢測電路，其特征在于:包括 充電電流采樣單元，用于對充電電流進(jìn)行采樣，獲得采樣充電電流信號； 積分單元，用于將獲得的采樣充電電流信號對充電時間積分，獲得采樣充電庫倫信號; 比較單元，用于將所述采樣充電庫倫信號與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，若超過所述預(yù)設(shè)值，則發(fā)出故障判斷信號，否則不發(fā)出信號或發(fā)出安全判斷信號； 所述充電電流采樣單元、積分單元和比較單元順序連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的充電電池安全性檢測電路，其特征在于:所述預(yù)設(shè)值為ηΑ/Κ，其中η為系數(shù)，取值為2.5?3.5，A為電池的標(biāo)稱容量，K為充電電流信號與采樣充電電流信號的采樣比。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的充電電池安全性檢測電路，其特征在于:所述充電電流采樣單元包括采樣電阻、運算放大器和PMOS管，所述采樣電阻串聯(lián)在待充電電池所在回路中，所述采樣電阻的一端連接所述運算放大器的一個輸入端，另一端經(jīng)另一電阻連接到所述運算放大器的另一輸入端，并同時連接到所述PMOS管的源極，所述PMOS管的柵極連接所述所述運算放大器的輸出端，漏極作為所述充電電流采樣單元的輸出端，輸出采樣充電電流信號，并連接所述積分單元的輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的充電電池安全性檢測電路，其特征在于:所述積分單元包括一個電容、一個與所述電容并聯(lián)的開關(guān)和一個反相器，所述反相器的輸入端連接并接收啟動充電信號，輸出端與所述開關(guān)的控制端相連接，所述電容一端接地，另一端作為所述積分單元的輸入端，與所述充電電流采樣單元的輸出端相連接，并同時作為所述積分單元的輸出端，與所述比較單元的輸入端相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的充電電池安全性檢測電路，其特征在于:所述比較單元為由另一運算放大器構(gòu)成的比較器，所述比較器的一個輸入端作為比較單元的輸入端，與所述積分電流的輸出端相連接，另一輸入端連接所述預(yù)設(shè)值信號，輸出端則作為所述比較單元的輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的充電電池安全性檢測電路，其特征在于:所述充電電流采樣單元包括采樣電阻和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述采樣電阻串聯(lián)在待充電電池所在回路中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將流經(jīng)所述采樣電阻的采樣充電電流信號，轉(zhuǎn)換為表征采樣充電電流的數(shù)字信號；所述積分單元采用數(shù)字低通濾波器，用于對所述表征采樣充電電流的數(shù)字信號的實現(xiàn)積分效果，所述比較單元采用數(shù)字比較器。
9.一種具有充電電池安全性檢測電路的充電器，包括充電電路，其特征在于:其具有如權(quán)利要求3中所述的充電電池安全性檢測電路，包括順序連接的充電電流采樣單元、積分單元和比較單元，所述充電電流采樣單元包括采樣電阻，所述采樣電阻串聯(lián)在所述充電電流的輸入端或輸出端，所述比較單元的輸出端連接并控制所述充電電路，當(dāng)所述比較單元發(fā)出故障判斷信號時，所述充電電路停止向待充電電池輸出充電電流。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種充電電池安全性檢測方法、充電電池安全性檢測電路及具有充電電池安全性檢測電路充電器。本發(fā)明通過采樣充電電流信號，獲得充電庫倫信號，并將所述采樣充電庫倫信號與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，來判斷電池是否發(fā)生故障，并在超過預(yù)設(shè)值時判斷發(fā)生故障，并發(fā)出故障判斷信號，阻止向電池繼續(xù)充電，本發(fā)明不但簡單易行，而且避免了爆炸等危險的發(fā)生，有效的提高了電池使用過程中的安全性。
【IPC分類】G01R31-36, H02J7-00
【公開號】CN104777432
【申請?zhí)枴緾N201510219646
【發(fā)明人】王釗
【申請人】無錫中星微電子有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月30日