一種電池包、充電器、充電系統(tǒng)、放電裝置及放電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電池包、充電器、充電系統(tǒng)、放電裝置及放電系統(tǒng)。所述電池包，包括具有電池正極端和負(fù)極端的電芯組，連接在電池正極端與負(fù)極端之間的電池包微處理器，還包括電壓檢測電路，用于采集每節(jié)電芯的電壓；溫度檢測電路，用于采集電芯組的溫度；平衡電路，用于在電池包微處理器的控制下平衡電芯之間的壓差；指示器，用于顯示電池包的當(dāng)前容量和/或當(dāng)前工作狀態(tài)；雙向通信控制電路，具有雙向通信接口，電池包微處理器控制雙向通信控制電路通過雙向通信接口與外界充電器或放電裝置進(jìn)行信息交互；電壓檢測電路、平衡電路、溫度檢測電路分別與電芯組及電池包微處理器電連接，雙向通信控制電路及指示器分別與電池包微處理器電連接。電池包在充電或放電時，電池包與充電器或放電裝置的能夠進(jìn)行良好匹配。
【專利說明】—種電池包、充電器、充電系統(tǒng)、放電裝置及放電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池充放電領(lǐng)域，尤其涉及一種電池包、充電器、充電系統(tǒng)、放電裝置及放電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，現(xiàn)有電池包充放電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1及圖2所示，充電時電池包的放電控制FET (Field Effect Transistor，場效應(yīng)晶體管)打開，電池檢測與控制電路檢測電芯組中每節(jié)電芯電壓和檢測NTC (負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器)的阻值來計算電池包的溫度，充電電流等，當(dāng)電池包的溫度超過充電溫度允許設(shè)定范圍或任何一節(jié)電芯超過最大限制充電電壓時，或者充電電流超過電池包設(shè)定的最大允許充電電流時，關(guān)斷充電控制FET，反之充電器將打開充電控制FET。
[0003]放電時電池包的充電控制FET打開。電池檢測與控制電路檢測每節(jié)電芯電壓和檢測NTC的阻值來計算電池包的溫度，充電電流等。當(dāng)電芯溫度超過放電溫度允許設(shè)定范圍或任何一節(jié)電芯電壓低于限制放電電壓時，或者放電電流超過電池包設(shè)定的最大允許放電電流時，關(guān)斷放電控制FET，反之打開放電控制FET。
[0004]現(xiàn)有的以上電池包充放電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，充電器或放電裝置無法知道電芯組的特性，如最大限制電壓、電流，充電溫度允許范圍及在充電時每節(jié)電芯的電壓，所以針對不同類型的電芯，充電器充電特性及放電裝置的放電特性是一致的，因此無法做到電池包與充電器或放電裝置的良好匹配，因此也就無法保證電池包的最大使用壽命。同時，現(xiàn)有的電池包中設(shè)有充放電控制FET等充放電保護(hù)裝置，導(dǎo)致電池包的設(shè)計成本高且電路設(shè)計復(fù)雜，電池包及系統(tǒng)整體熱設(shè)計不佳。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中電池包與充電器或放電裝置的良好匹配且電池包的設(shè)計成本高且電路設(shè)計復(fù)雜的技術(shù)問題，提供一種能夠與充電器或放電裝置的進(jìn)行良好匹配，且設(shè)計成本低的電池包。
[0006]本發(fā)明提供一種電池包，包括具有電池正極端和負(fù)極端的電芯組，連接在所述電池正極端與負(fù)極端之間的電池包微處理器，還包括電壓檢測電路，用于采集每節(jié)電芯的電壓，并將采集的電芯電壓發(fā)送給電池包微處理器；
[0007]溫度檢測電路，用于采集電芯組的溫度，并將采集的電芯組溫度發(fā)送給電池包微處理器；
[0008]平衡電路，用于在電池包微處理器的控制下平衡電芯之間的壓差；
[0009]指示器，用于顯示電池包的當(dāng)前容量和/或當(dāng)前工作狀態(tài)；
[0010]雙向通信控制電路，具有雙向通信接口，所述電池包微處理器控制雙向通信控制電路通過所述雙向通信接口與外界充電器或放電裝置進(jìn)行信息交互；
[0011 ] 所述電壓檢測電路、平衡電路、溫度檢測電路分別與所述電芯組及電池包微處理器電連接，所述雙向通信控制電路及指示器分別與電池包微處理器電連接。
[0012]進(jìn)一步地，所述電池包微處理器還儲存有電池包的信息，包括電芯品牌、電芯容量、電芯串并聯(lián)數(shù)量、最大充電限制電壓、恒壓充電電壓點信息、電量指示燈數(shù)量、最大充電電流、最大放電電流及時間條件、終止放電電流和電壓條件、電量電壓條件、溫度限制條件、充電次數(shù)信息、產(chǎn)品生產(chǎn)信息、產(chǎn)品應(yīng)用及保護(hù)信息和軟件協(xié)議。
[0013]本發(fā)明的實施例還提供一種充電器，包括充電器正極端、充電器負(fù)極端及充電器微處理器，還包括，
[0014]開關(guān)電源，具有一個交流輸入端，用于輸入交流電；
[0015]充電控制電路，用于在充電器微處理器的控制下控制充電器的充電工作；
[0016]電壓控制裝置，用于在充電器微處理器的控制下控制充電器的充電輸出電壓；
[0017]電流控制裝置，用于在充電器微處理器的控制下控制充電器的充電輸出電流；
[0018]電壓采集裝置，用于采集充電器的當(dāng)前輸出電壓并發(fā)送給充電器微處理器；
[0019]電流采集裝置，用于采集充電器的當(dāng)前輸出電流并發(fā)送給充電器微處理器；
[0020]指示器，用于在充電器微處理器的控制下顯示充電器的工作狀態(tài)；
[0021]雙向通信控制電路，具有雙向通信的單個端子接口，所述充電器微處理器控制雙向通信控制電路通過所述雙向通信接口與外界電池包進(jìn)行信息交互；
[0022]所述開關(guān)電源、充電控制電路及電流采集裝置串接在充電器的正極端與負(fù)極端之間，所述充電器微處理器連接在充電器的正極端與負(fù)極端之間，所述電壓控制裝置、電流控制裝置分別與開關(guān)電源及充電器微處理器電連接，充電控制電路、電流采集裝置、指示器、雙向通信控制電路及開關(guān)電源分別與充電器微處理器電連接，電壓采集裝置分別與充電器微處理器及充電器正極端電連接；
[0023]其中，充電器微處理器控制雙向通信控制電路通過通信接口與外接電池包進(jìn)行信息交互，并根據(jù)電池包的信息、充電器的當(dāng)前輸出電壓、當(dāng)前輸出電流控制實時控制充電器的充電輸出電壓及電流大小。
[0024]本發(fā)明的實施例還提供一種充電系統(tǒng)，包括電池包及與電池包相連接的充電器，所述電池包包括具有電池正極端和負(fù)極端的電芯組，連接在所述電池正極端與負(fù)極端之間的電池檢測與控制電路，與電池檢測與控制電路相連接的雙向通信接口，所述充電器包括充電器正極端、充電器負(fù)極端及連接在充電器正極端與負(fù)極端之間的可輸入交流電的充電檢測與控制電路，與充電檢測與控制電路電連接的通信接口，所述充電器的正極端與電池包的正極端電連接，充電器的負(fù)極端與電池包的負(fù)極端電連接，充電器的通信接口與電池包的雙向通信接口電連接；
[0025]所述電池檢測與控制電路與充電檢測與控制電路進(jìn)行信息交互，并根據(jù)電池包的電芯容量、電芯串并聯(lián)數(shù)量、最大充電限制電壓、恒壓充電電壓點信息、電量指示燈數(shù)量、最大充電電流信息、當(dāng)前電池溫度、當(dāng)前電芯充電電壓信息、輸出電流信息、溫度限制條件和軟件協(xié)議進(jìn)行實時控制充電器的充電輸出電壓及電流大小。進(jìn)一步地，所述電池檢測與控制電路包括電壓檢測電路、溫度檢測電路、平衡電路、電池包微處理器、雙向通信控制電路及指示器；
[0026]所述電壓檢測電路、平衡電路、溫度檢測電路分別與所述電芯組及電池包微處理器電連接，所述電池檢測與控制電路的雙向通信控制電路、指示器分別與電池包微處理器電連接，所述雙向通信控制電路還與電池包的雙向通信接口相連接。
[0027]進(jìn)一步地，所述充電檢測與控制電路包括用于輸入交流電的開關(guān)電源、充電器微處理器、充電控制電路、電壓控制裝置、電流控制裝置、電壓采集裝置、電流采集裝置、指示器、雙向通信控制電路；
[0028]所述開關(guān)電源、充電控制電路及電流采集裝置串接在充電器的正極端與負(fù)極端之間，所述充電器微處理器連接在充電器的正極端與負(fù)極端，所述電壓控制裝置、電流控制裝置分別與開關(guān)電源及充電器微處理器電連接，充電控制電路、電流采集裝置、指示器、雙向通信控制電路及開關(guān)電源分別與充電器微處理器電連接，電壓采集裝置分別與充電器微處理器及充電器正極端電連接，充電檢測與控制電路的雙向通信控制電路還與充電器的通信接口電連接。
[0029]本發(fā)明的實施例還提供一種放電裝置，包括直流電機，放電裝置微處理器，直流電機通過換向開關(guān)與外界電池包的正負(fù)極相連接，所述放電裝置還包括，
[0030]電壓檢測裝置，用于在放電裝置微處理器的控制下采集電池包的電壓；
[0031 ] 速度檢測裝置，用于在放電裝置微處理器的控制下采集直流電機的當(dāng)前速度傳感器的位置信息；
[0032]電流檢測裝置，用于在放電裝置微處理器的控制下采集直流電機的當(dāng)前工作電流；
[0033]調(diào)速控制FET，用于在放電裝置微處理器的控制下控制直流電機的工作電流；
[0034]指示器，用于在放電裝置微處理器的控制下顯示放電裝置的工作狀態(tài)；
[0035]雙向通信控制電路，具有雙向通信的單個端子接口，所述放電裝置微處理器控制雙向通信控制電路通過所述雙向通信接口與外界電池包進(jìn)行信息交互；
[0036]所述直流電機與外界電池包形成的回路中還串接有調(diào)速控制FET的源極和漏極、電流檢測裝置及一可控開關(guān)，放電裝置微處理器一端與所述調(diào)速控制FET的柵極電連接，另一端通過可控開關(guān)與電池包的正極端電連接，電壓檢測裝置的一端與放電裝置微處理器電連接，另一端通過所述可控開關(guān)與電池包的正極端電連接，所述速度檢測裝置、電流檢測裝置及指示器分別與所述放電裝置微處理器電連接，所述放電裝置微處理器還通過雙向通信控制裝置與電池包進(jìn)行通信；
[0037]其中，放電裝置微處理器控制雙向通信控制電路與電池包進(jìn)行信息交互，并根據(jù)電池包的電壓、電池包的溫度、直流電機的當(dāng)前速度、直流電機的當(dāng)前工作電流、最大放電電流及時間條件、終止放電電流和電壓條件、溫度限制條件及可控開關(guān)的位置控制調(diào)速控制FET實時控制直流電機的工作電流大小。
[0038]本發(fā)明的實施例還提供一種放電系統(tǒng)，包括電池包及與電池包電連接放電裝置，所述電池包包括具有電池正極端和負(fù)極端的電芯組，連接在所述電池正極端與負(fù)極端之間的電池檢測與控制電路，與電池檢測與控制電路相連接的雙向通信接口，所述放電裝置包括直流電機，放電檢測與控制電路，調(diào)速控制FET，直流電機通過換向開關(guān)與所述電池包的電池正極端和負(fù)極端電連接，所述直流電機與所述電池包形成的回路中還串接有調(diào)速控制FET的源極和漏極，所述放電檢測與控制電路連接在電池正極端與電池負(fù)極端之間，所述放電檢測與控制電路還與調(diào)速控制FET的柵極、電池包的雙向通信接口相連接；
[0039]所述電池檢測與控制電路與放電檢測與控制電路進(jìn)行信息交互，并根據(jù)電池包的電壓、電池包的溫度、直流電機的當(dāng)前速度、直流電機的當(dāng)前工作電流控制調(diào)速、最大放電電流及時間條件、終止放電電流和電壓條件、溫度限制條件及可控開關(guān)位置控制FET實時控制直流電機的工作電流大小。進(jìn)一步地，所述電池檢測與控制電路包括電壓檢測電路、溫度檢測電路、平衡電路、電池包微處理器、雙向通信控制電路及指示器；
[0040]所述電壓檢測電路、平衡電路、溫度檢測電路分別與所述電芯組及電池包微處理器電連接，所述電池檢測與控制電路的雙向通信控制電路、指示器分別與電池包微處理器電連接，所述雙向通信控制電路還與電池包的雙向通信接口相連接。
[0041]進(jìn)一步地，所述放電檢測與控制電路包括放電裝置微處理器，可控開關(guān)，電壓檢測裝置、速度檢測裝置、雙向通信控制裝置，電流檢測裝置及指示器；
[0042]直流電機通過換向開關(guān)與所述電池包的正極端及負(fù)極端電連接，所述直流電機與所述電池包形成的回路中還串接有調(diào)速控制FET的源極和漏極、電流檢測裝置及可控開關(guān)，放電裝置微處理器一端與所述調(diào)速控制FET的柵極相連接，另一端通過可控開關(guān)與電池包的正極端電連接，電壓檢測裝置的一端與放電裝置微處理器電連接，另一端通過可控開關(guān)與電池包的正極端電連接，所述速度檢測裝置、電流檢測裝置及指示器分別與所述微處理器電連接，所述微處理器還通過雙向通信控制裝置與電池包的雙向通信接口電連接。
[0043]以上技術(shù)方案中，通過在電池包中設(shè)置雙向通信接口，使得電池包在充電或放電時，充電器或放電裝置能夠?qū)崟r與電芯組的電池包進(jìn)行通信，實時了解電芯組的特性，使得電池包與充電器或放電裝置的能夠進(jìn)行良好匹配，因此有效保證了電池包的最大使用壽命。同時，本發(fā)明的電池包中并沒有采用充放電控制FET等充放電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)，有效減小了電池包的內(nèi)部電路設(shè)計復(fù)雜性，電池包及系統(tǒng)整體熱設(shè)計方面性能更佳。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0044]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中具有電池包的充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中具有電池包的放電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖3是本發(fā)明一種實施例的電池包的結(jié)構(gòu)框圖；
[0047]圖4是本發(fā)明一種實施例的充電器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0048]圖5是本發(fā)明一種實施例的充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖6是本發(fā)明一種實施例的放電裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0050]圖7是本發(fā)明一種實施例的放電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0051]為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0052]如圖3所示，本發(fā)明的實施例提供一種電池包10，包括具有電池正極端13和負(fù)極端14的電芯組11，連接在所述電池正極端13與負(fù)極端14之間的電池包微處理器121 ；
[0053]還包括電壓檢測電路122，用于采集每節(jié)電芯的電壓，并將采集的電芯電壓發(fā)送給電池包微處理器121 ；
[0054]溫度檢測電路124，用于采集電芯組11的溫度，并將采集的電芯組溫度發(fā)送給電池包微處理器121 ；
[0055]平衡電路123，用于在電池包微處理器121的控制下平衡電芯之間的壓差；
[0056]指示器126，用于顯示電池包10的當(dāng)前容量和/或當(dāng)前工作狀態(tài)；
[0057]雙向通信控制電路125，具有雙向通信接口 14，所述電池包微處理器121控制雙向通信控制電路125通過所述雙向通信接口 14與外界充電器或放電裝置進(jìn)行信息交互。
[0058]所述電壓檢測電路122、平衡電路123、溫度檢測電路124分別與所述電芯組11及電池包微處理器121電連接，所述雙向通信控制電路125及指示器126分別與電池包微處理器121電連接。
[0059]進(jìn)一步地，電池包10在出廠時已在電池包微處理器121中寫入了大量的電池包的特征信息和應(yīng)用信息，特征信息包括電芯品牌、電芯容量、電芯串并聯(lián)數(shù)量、最大充電限制電壓、恒壓充電電壓點信息、電量指示燈數(shù)量、最大充電電流、最大放電電流及時間條件、終止放電電流和電壓條件、電量電壓條件、溫度限制條件、充電次數(shù)信息、產(chǎn)品生產(chǎn)信息、產(chǎn)品應(yīng)用及保護(hù)信息和軟件協(xié)議等，應(yīng)用信息主要包括電池包工作時采集的電芯的溫度，每節(jié)電芯的電壓和接收到的充電器或放電裝置的信息等等。
[0060]當(dāng)電池包10的雙向通信控制電路125檢測到一個或者多個特定的脈沖信號，電池包微處理器121被喚醒，電池包微處理器121啟動并控制電壓檢測電路122采集每節(jié)電芯電壓，控制溫度檢測電路124采集電芯溫度。
[0061]若電池包微處理器121通過雙向通信控制電路125接收到充電器或放電裝置的命令或信息時，電池包微處理器121反饋相應(yīng)的信息給充電器或放電裝置，同時電池包微處理器121計算電芯的壓差，當(dāng)壓差達(dá)到電池包微處理器121設(shè)置的平衡電壓點時啟動電芯平衡裝置平衡電芯之間的壓差，如果電池包在接收外部充電器或放電裝置的信號超時時，電池包10中的所有器件自動進(jìn)入休眠狀態(tài)。
[0062]進(jìn)一步地，電池包也可以通過指示器126中的按鍵喚醒電池包微處理器121，電池包微處理器121被喚醒后啟動電壓檢測電路122采集每節(jié)電芯電壓，啟動溫度檢測電路124采集電芯溫度，并在指示器126中顯示當(dāng)前電池容量或指示電池包10的狀態(tài)。
[0063]如圖4所示，本發(fā)明的實施例還提供一種充電器20，包括充電器正極端、充電器負(fù)極端及充電器微處理器221，還包括:
[0064]開關(guān)電源229,具有一個交流輸入端23,用于輸入交流電；
[0065]充電控制電路226，用于在充電器微處理器221的控制下控制充電器20的充電工作；
[0066]電壓控制裝置227，用于在充電器微處理器221的控制下控制充電器20的充電輸出電壓；
[0067]電流控制裝置228，用于在充電器微處理器221的控制下控制充電器20的充電輸出電流；
[0068]電壓采集裝置222，用于采集充電器20的當(dāng)前輸出電壓并發(fā)送給充電器微處理器221 ；
[0069]電流采集裝置225，用于采集充電器20的當(dāng)前輸出電流并發(fā)送給充電器微處理器221 ；
[0070]指示器224，用于在充電器微處理器221的控制下顯示充電器20的工作狀態(tài)；
[0071]雙向通信控制電路223，其設(shè)有通信接口，所述充電器微處理器221控制雙向通信控制電路223通過所述雙向通信接口與外界電池包進(jìn)行信息交互；
[0072]所述開關(guān)電源229、充電控制電路226及電流采集裝置225串接在充電器20的正極端與負(fù)極端之間，同時開關(guān)電源229還連接交流電輸入端23，所述充電器微處理器221連接在充電器的正極端與負(fù)極端之間，所述電壓控制裝置227、電流控制裝置228分別與開關(guān)電源229及充電器微處理器221電連接，充電控制電路226分別與開關(guān)電源229、充電器微處理器221及充電器正極端電連接，電流采集裝置225、指示器224、雙向通信控制電路223及開關(guān)電源229分別與充電器微處理器221電連接，電壓采集裝置222分別與充電器微處理器221及充電器正極端電連接；
[0073]其中，充電器微處理器221控制雙向通信控制電路223通過通信接口與外接電池包10進(jìn)行信息交互，并根據(jù)電池包10的信息、充電器20的當(dāng)前輸出電壓、當(dāng)前輸出電流控制實時控制充電器20的充電輸出電壓及電流大小。
[0074]充電器20可接入I1V?240V交流工作電壓，充電器微處理器221上電工作的同時初始化所有外部裝置工作在默認(rèn)狀態(tài)，然后充電器微處理器221通過雙向通信控制電路223檢測電池包10是否插入，控制電壓采集裝置222采集充電器20正極端的輸出電壓，控制電流采集裝置225采集充電器20輸出的充電電流。充電器微處理器221依據(jù)雙向通信控制電路223交互的信息、電壓采集裝置222采集的電壓信息及電流采集裝置225采集的電流信息做運算去控制電壓控制裝置227、電流控制裝置228、充電控制電路226及指示器224的工作。
[0075]結(jié)合圖3、圖4及圖5所示，本發(fā)明的實施例還提供一種充電系統(tǒng)，包括電池包10及與電池包10相連接充電器20，所述電池包10包括具有電池正極端13和負(fù)極端15的電芯組11，連接在所述電池正極端13與負(fù)極端15之間的電池檢測與控制電路12，與電池檢測與控制電路12相連接的雙向通信接口 14，所述充電器20包括充電器正極端、充電器負(fù)極端及連接在充電器正極端與負(fù)極端之間的可輸入交流電的充電檢測與控制電路22，與充電檢測與控制電路22電連接的通信接口，所述充電器的正極端與電池包的正極端13電連接，充電器的負(fù)極端與電池包的負(fù)極端15電連接，充電器的通信接口與電池包的雙向通信接口 14電連接；
[0076]所述電池檢測與控制電路12與充電檢測與控制電路22進(jìn)行信息交互、并根據(jù)電池包10的電芯容量、電芯串并聯(lián)數(shù)量、最大充電限制電壓、軟件協(xié)議、電量指示燈數(shù)量、當(dāng)前充電溫度、最大充電電流信息、電芯當(dāng)前充電電壓信息及充電器的當(dāng)前輸出電壓信息、輸出電流信息、溫度限制條件和軟件協(xié)議實時控制充電器20的充電輸出電壓及電流大小。
[0077]具體地，所述電池檢測與控制電路12包括電壓檢測電路122、溫度檢測電路124、平衡電路123、電池包微處理器121、雙向通信控制電路125及指示器126 ;所述電壓檢測電路122、平衡電路123、溫度檢測電路124分別與所述電芯組11及電池包微處理器121電連接，所述電池檢測與控制電路12的雙向通信控制電路125、指示器126分別與電池包微處理器121電連接，所述雙向通信控制電路125還與電池包10的雙向通信接口 14相連接。
[0078]所述充電檢測與控制電路22包括用于輸入交流電的開關(guān)電源229、充電器微處理器221、充電控制電路226、電壓控制裝置227、電流控制裝置228、電壓采集裝置222、電流采集裝置225、指示器224、雙向通信控制電路223。所述開關(guān)電源229、充電控制電路226及電流采集裝置225串接在充電器20的正極端與負(fù)極端之間，同時開關(guān)電源229還連接交流電輸入端23，所述充電器微處理器221連接在充電器的正極端與負(fù)極端，所述電壓控制裝置227、電流控制裝置228分別與開關(guān)電源229及充電器微處理器221電連接，充電控制電路226分別與開關(guān)電源229、充電器微處理器221及充電器正極端電連接，電流采集裝置225、指示器224、雙向通信控制電路223及開關(guān)電源229分別與充電器微處理器221電連接，電壓采集裝置222分別與充電器微處理器221及充電器正極端電連接，充電檢測與控制電路22的雙向通信控制電路223還與充電器20的通信接口電連接。
[0079]本發(fā)明所述的一種實施例的充電系統(tǒng)的具體工作過程如下:
[0080]當(dāng)充電器20檢測到電池包10插入時，充電器20的微處理器221會發(fā)送一個或多個特定的脈沖信號喚醒電池包10的微處理器121，當(dāng)電池包微處理器121檢測到該特定的脈沖信號，微處理器121被喚醒，微處理器121啟動并控制電壓檢測電路122采集每節(jié)電芯電壓，控制溫度檢測電路124采集電芯溫度，并將相關(guān)信息反饋給充電器20，具體為:
[0081 ] 充電器微處理器221通過充電器的雙向通信控制電路223發(fā)送電池特征命令一給電池包10，電池包10根據(jù)電池特征命令一反饋電芯的容量信息和電芯的串、并聯(lián)信息反饋給所述充電器20的雙向通信控制電路223。
[0082]充電器微處理器221通過充電器的雙向通信控制電路223發(fā)送電池特征命令二給電池包10，電池包10根據(jù)電池特征命令二反饋電池包10的最大充電限制電壓信息，雙向通信控制電路223接收電池包10反饋最大充電限制電壓信息。
[0083]充電器微處理器221通過充電器的雙向通信控制電路223發(fā)送電池特征命令三給電池包10，電池包10根據(jù)電池特征命令三反饋電池包10的軟件協(xié)議信息，雙向通信控制電路223接收電池包10反饋軟件協(xié)議信息。
[0084]充電器微處理器221通過充電器的雙向通信控制電路223發(fā)送電池特征命令四給電池包10,電池包10根據(jù)電池特征命令四反饋電池包10的指示燈的數(shù)量，雙向通信控制裝電路223接收電池包10反饋的電池包指示燈的數(shù)量。
[0085]充電器微處理器221通過充電器的雙向通信控制電路223發(fā)送電池特征命令五給電池包10，電池包10根據(jù)電池特征命令五反饋電池包10的各個指示燈開啟的門限電壓，雙向通信控制電路223接收電池包10反饋的各個指示燈開啟的門限電壓。
[0086]充電器微處理器221通過充電器的雙向通信控制電路223發(fā)送電池特征命令六給電池包10，電池包10根據(jù)電池特征命令六反饋電池包10的電芯充電工作溫度和在不同溫度下最大允許充電電流信息，雙向通信控制電路223接收電池包反饋的電芯充電工作溫度和在不同溫度下最大允許充電電流信息。
[0087]充電器微處理器221通過充電器的雙向通信控制電路223發(fā)送電池應(yīng)用命令七給電池包10，雙向通信控制電路223接收電池包10反饋的電池包當(dāng)前的溫度信息和每節(jié)電芯電壓信息。
[0088]充電器微處理器221還通過其電壓采集裝置222和電流采集裝置225采集電池包10的電壓信息和充電電流信息。充電器微處理器221根據(jù)上述采集的信息進(jìn)行運算，然后控制充電控制電路226，電壓控制裝置227，電流控制裝置228和指示器224進(jìn)行相應(yīng)的工作。充電器微處理器221不斷地重復(fù)發(fā)送應(yīng)用命令和接受電池包10的實時溫度信息和每節(jié)電壓信息及充電器自身采集的電壓信息和電流信息智能控制充電控制電路226、電壓控制裝置227、電流控制裝置228和指示器224的工作。
[0089]充電器20發(fā)送各種命令或信息給電池包10，電池包10收到命令后反饋相應(yīng)的信息給充電器20，充電器20能依據(jù)電池包10的特征信息及和應(yīng)用信息去控制充電電流，充電電壓和指示器224。如果充電器20發(fā)給電池包10相應(yīng)的命令后，充電器20沒有得到反饋或收到錯誤的數(shù)據(jù)，充電器會主動測試電池包10的電壓是否在電池的正常工作范圍，如果電池包電壓低于電池包設(shè)定的正常工作電壓，充電器使用一個特定的充電電流強制給電池包充電，并且啟動充電器20的恢復(fù)充電定時器；當(dāng)電池包電壓高于充電器20設(shè)定的電池包通信恢復(fù)電壓并且恢復(fù)充電定時器也沒有達(dá)到設(shè)定值，充電器會再次發(fā)一個或多個特定的脈沖信號喚醒電池包10，充電器20與電池包10進(jìn)入通信和智能充電模式。反之，充電器20切斷充電電流和充電電壓，同時充電器20上的指示器指示當(dāng)前的工作停止?fàn)顟B(tài)。
[0090]如圖6所示，本發(fā)明的實施例還提供一種放電裝置30，包括直流電機34，放電裝置微處理器321，直流電機34通過換向開關(guān)33與外界電池包的正負(fù)極相連接，所述放電裝置還包括電壓檢測裝置326，用于在放電裝置微處理器321的控制下采集電池包10的電壓；速度檢測裝置325，用于在放電裝置微處理器321的控制下采集直流電機34的當(dāng)前速度傳感器的位置信息；電流檢測裝置323，用于在放電裝置微處理器321的控制下采集直流電機34的當(dāng)前工作電流；調(diào)速控制FET 31，用于在放電裝置微處理器的控制下控制直流電機34的工作電流；指示器322，用于在放電裝置微處理器321的控制下顯示放電裝置30的工作狀態(tài)及雙向通信控制裝置324。
[0091]所述直流電機34與外界電池包形成的回路中還串接有調(diào)速控制FET 31的源極和漏極、電流檢測裝置323及一可控開關(guān)，放電裝置微處理器321 —端與所述調(diào)速控制FET31的柵極電連接，另一端通過可控開關(guān)與電池包的正極端電連接，電壓檢測裝置326的一端與放電裝置微處理器321電連接，另一端通過所述可控開關(guān)與電池包的正極端電連接，所述速度檢測裝置325、電流檢測裝置323及指示器322分別與所述放電裝置微處理器321電連接，所述放電裝置微處理器321還通過雙向通信控制裝置324與電池包進(jìn)行通信；
[0092]其中，放電裝置微處理器321控制雙向通訊控制裝置324與電池包進(jìn)行信息交互，并根據(jù)電池包的電壓、電池包的溫度、直流電機的當(dāng)前速度、直流電機的當(dāng)前工作電流控制調(diào)速控制FET 31實時控制直流電機34的工作電流大小。
[0093]結(jié)合圖7所示，本發(fā)明的實施例還提供一種放電系統(tǒng)，包括電池包10及與電池包10電連接放電裝置30，所述電池包10包括具有電池正極端和負(fù)極端的電芯組11，連接在所述電池正極端與負(fù)極端之間的電池檢測與控制電路12，與電池檢測與控制電路12相連接的雙向通信接口 14，所述放電裝置30包括直流電機34，放電檢測與控制電路32，調(diào)速控制FET 31，直流電機34通過換向開關(guān)33與所述電池包10的電池正極端和負(fù)極端電連接，所述直流電機34與所述電池包10形成的回路中還串接有調(diào)速控制FET 31的源極和漏極，所述放電檢測與控制電路32連接在電池正極端與電池負(fù)極端之間，所述放電檢測與控制電路32還與調(diào)速控制FET 31的柵極、電池包10的雙向通信接口 14相連接；
[0094]所述電池檢測與控制電路12與放電檢測與控制電路32進(jìn)行信息交互，并根據(jù)電池包10的電壓、電池包10的溫度、直流電機34的當(dāng)前速度、直流電機34的當(dāng)前工作電流控制調(diào)速控制FET 31實時控制直流電機34的工作電流大小。
[0095]進(jìn)一步地，所述放電檢測與控制電路32包括放電裝置微處理器321，可控開關(guān)，電壓檢測裝置326、速度檢測裝置325、雙向通信控制裝置324，電流檢測裝置323及指示器322 ；
[0096]直流電機34通過換向開關(guān)33與所述電池包10的正極端13及負(fù)極端14電連接，所述直流電機34與所述電池包10形成的回路中還串接有調(diào)速控制FET 31的源極和漏極、電流檢測裝置323及可控開關(guān)，放電裝置微處理器321 —端與所述調(diào)速控制FET 31的柵極相連接，另一端通過可控開關(guān)與電池包10的正極端電連接，電壓檢測裝置326的一端與放電裝置微處理器321電連接，另一端通過可控開關(guān)與電池包10的正極端13電連接，所述速度檢測裝置325、電流檢測裝置323及指示器322分別與所述微處理器321電連接，所述微處理器321還通過雙向通信控制裝置324與電池包10的雙向通信接口 14電連接。
[0097]上述放電系統(tǒng)的工作原理如下:
[0098]放電裝置30上電，放電裝置微處理器321、電壓檢測裝置326、速度檢測裝置325、雙向通信控制裝置324、電流檢測裝置323和指示器322初始化為待機工作狀態(tài)，調(diào)速控制FET 31關(guān)閉，直流電機34無工作電流。放電裝置微處理器321通過雙向通信控制裝置324發(fā)送一個或多個特定的脈沖信號喚醒電池包10，同時電壓檢測裝置326采集電池包電壓。如果電池包電壓低于放電裝置所設(shè)定的保護(hù)電壓，放電裝置微處理器321，電壓檢測裝置326，速度檢測裝置325，雙向通信控制裝置324，電流檢測裝置323及指示器322進(jìn)入低功耗狀態(tài)。反之放電裝置微處理器321通過雙向通信控制裝置324發(fā)送放電控制命令給電池包10，電池包10收到放電控制命令后發(fā)送電池包溫度信息和電芯的電壓信息給放電裝置30，放電裝置30的雙向通信控制裝置324接收電池包10反饋的電池包溫度信息和電芯的電壓信息(包括每節(jié)信息和最大電芯電壓，最小電芯電壓信息，放電使能信息)。
[0099]然后，放電裝置微處理器321通過雙向通信控制裝置324發(fā)送電池認(rèn)證命令和信息給電池包10，雙向通信控制裝置324接收電池包10反饋的電池包加密后的認(rèn)證信息，放電裝置微處理器321通過接收和解密電池包10加密的認(rèn)證信息來校驗電池包10是否為合法的電池包，如果校驗失敗，則放電裝置30停止工作(調(diào)速控制FET 31關(guān)閉，所有的外圍裝置處于低功耗狀態(tài))，否則放電裝置微處理器321不斷地通過速度檢測裝置325采集速度傳感器的位置信息，通過電流檢測裝置323采集直流電機34的工作電流信息，通過電壓檢測裝置326采集電池包的電壓信息及通過雙向通信控制裝置324接收電池包10反饋的實時電池包溫度信息和電芯電壓信息，然后根據(jù)以上信息運算產(chǎn)生PWM (脈寬調(diào)制)信號輸出到調(diào)速控制FET 31的輸入端，從而控制直流電機34上的電流，也就控制了直流電機34的速度。如果直流電機34的工作電流超過放電裝置微處理器321設(shè)定的最大工作電流或電池包10的電壓低于放電裝置微處理器321設(shè)定的欠壓保護(hù)點或者接收到電池包10發(fā)送的停止放電信息，或者沒有接收到反饋信息，或者接收到錯誤信息，則放電裝置30停止工作，放電裝置微處理器321控制調(diào)速控制FET 31關(guān)閉，所有的外圍裝置處于低功耗狀態(tài)。
[0100]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電池包，包括具有電池正極端和負(fù)極端的電芯組，連接在所述電池正極端與負(fù)極端之間的電池包微處理器，其特征在于還包括: 電壓檢測電路，用于采集每節(jié)電芯的電壓，并將采集的電芯電壓發(fā)送給電池包微處理器； 溫度檢測電路，用于采集電芯組的溫度，并將采集的電芯組溫度發(fā)送給電池包微處理器； 平衡電路，用于在電池包微處理器的控制下平衡電芯之間的壓差； 指示器，用于顯示電池包的當(dāng)前容量和/或當(dāng)前工作狀態(tài)； 雙向通信控制電路，具有雙向通信接口，所述電池包微處理器控制雙向通信控制電路通過所述雙向通信接口與外界充電器或放電裝置進(jìn)行信息交互； 所述電壓檢測電路、平衡電路、溫度檢測電路分別與所述電芯組及電池包微處理器電連接，所述雙向通信控制電路及指示器分別與電池包微處理器電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池包，其特征在于:所述電池包微處理器還儲存有電池包的信息，包括電芯品牌、電芯容量、電芯串并聯(lián)數(shù)量、最大充電限制電壓、恒壓充電電壓點信息、電量指示燈數(shù)量、最大充電電流、最大放電電流及時間條件、終止放電電流和電壓條件、電量電壓條件、溫度限制條件、充電次數(shù)信息、產(chǎn)品生產(chǎn)信息、產(chǎn)品應(yīng)用及保護(hù)信息和軟件協(xié)議。
3.一種充電器，包括充電器正極端、充電器負(fù)極端及充電器微處理器，其特征在于還包括: 開關(guān)電源，具有一個交流電輸入端，用于輸入交流電； 充電控制電路，用于在充電器微處理器的控制下控制充電器的充電工作； 電壓控制裝置，用于在充電器微處理器的控制下控制充電器的充電輸出電壓； 電流控制裝置，用于在充電器微處理器的控制下控制充電器的充電輸出電流； 電壓采集裝置，用于采集充電器的當(dāng)前輸出電壓并發(fā)送給充電器微處理器； 電流采集裝置，用于采集充電器的當(dāng)前輸出電流并發(fā)送給充電器微處理器； 指示器，用于在充電器微處理器的控制下顯示充電器的工作狀態(tài)； 雙向通信控制電路，其設(shè)有通信接口 ； 所述開關(guān)電源、充電控制電路及電流采集裝置串接在充電器的正極端與負(fù)極端之間，所述充電器微處理器連接在充電器的正極端與負(fù)極端之間，所述電壓控制裝置、電流控制裝置分別與開關(guān)電源及充電器微處理器電連接，充電控制電路、電流采集裝置、指示器、雙向通信控制電路及開關(guān)電源分別與充電器微處理器電連接，電壓采集裝置分別與充電器微處理器及充電器正極端電連接； 其中，充電器微處理器控制雙向通信控制電路通過通信接口與外接電池包進(jìn)行信息交互，并根據(jù)電池包的信息、充電器的當(dāng)前輸出電壓、當(dāng)前輸出電流控制實時控制充電器的充電輸出電壓及電流大小。
4.一種充電系統(tǒng)，包括電池包及與電池包相連接的充電器，其特征在于:所述電池包包括具有電池正極端和負(fù)極端的電芯組，連接在所述電池正極端與負(fù)極端之間的電池檢測與控制電路，與電池檢測與控制電路相連接的雙向通信接口，所述充電器包括充電器正極端、充電器負(fù)極端及連接在充電器正極端與負(fù)極端之間的可輸入交流電的充電檢測與控制電路，與充電檢測與控制電路電連接的雙向通信接口，所述充電器的正極端與電池包的正極端電連接，充電器的負(fù)極端與電池包的負(fù)極端電連接，充電器的雙向通信接口與電池包的雙向通信接口電連接； 所述電池檢測與控制電路與充電檢測與控制電路進(jìn)行信息交互，并根據(jù)電池包的電芯容量、電芯串并聯(lián)數(shù)量、最大充電限制電壓、恒壓充電電壓點信息、電量指示燈數(shù)量、最大充電電流信息、當(dāng)前電池溫度、當(dāng)前電芯充電電壓信息、輸出電流信息、溫度限制條件和軟件協(xié)議進(jìn)行實時控制充電器的充電輸出電壓及電流大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的充電系統(tǒng)，其特征在于:所述電池檢測與控制電路包括電壓檢測電路、溫度檢測電路、平衡電路、電池包微處理器、雙向通信控制電路及指示器； 所述電壓檢測電路、平衡電路、溫度檢測電路分別與所述電芯組及電池包微處理器電連接，所述電池檢測與控制電路的雙向通信控制電路、指示器分別與電池包微處理器電連接，所述雙向通信控制電路還與電池包的雙向通信接口相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的充電系統(tǒng)，其特征在于:所述充電檢測與控制電路包括用于輸入交流電的開關(guān)電源、充電器微處理器、充電控制電路、電壓控制裝置、電流控制裝置、電壓采集裝置、電流采集裝置、指示器、雙向通信控制電路； 所述開關(guān)電源、充電控制電路及電流采集裝置串接在充電器的正極端與負(fù)極端之間，所述充電器微處理器連接在充電器的正極端與負(fù)極端，所述電壓控制裝置、電流控制裝置分別與開關(guān)電源及充電器微處理器電連接，充電控制電路、電流采集裝置、指示器、雙向通信控制電路及開關(guān)電源分別與充電器微處理器電連接，電壓采集裝置分別與充電器微處理器及充電器正極端電連接，充電檢測與控制電路的雙向通信控制電路還與充電器的通信接口電連接。
7.一種放電裝置，包括直流電機，放電裝置微處理器，直流電機通過換向開關(guān)與外界電池包的正負(fù)極相連接，其特征在于所述放電裝置還包括: 電壓檢測裝置，用于在放電裝置微處理器的控制下采集電池包的電壓； 速度檢測裝置，用于在放電裝置微處理器的控制下采集直流電機的當(dāng)前速度傳感器的位置信息； 電流檢測裝置，用于在放電裝置微處理器的控制下采集直流電機的當(dāng)前工作電流； 調(diào)速控制FET，用于在放電裝置微處理器的控制下控制直流電機的工作電流或工作電壓； 指示器，用于在放電裝置微處理器的控制下顯示放電裝置的工作狀態(tài)； 雙向通信控制電路，具有雙向通信的單個端子接口，所述放電裝置微處理器控制雙向通信控制電路通過所述雙向通信接口與外界電池包進(jìn)行信息交互； 所述直流電機與外界電池包形成的回路中還串接有調(diào)速控制FET的源極和漏極、電流檢測裝置及一可控開關(guān)，放電裝置微處理器一端與所述調(diào)速控制FET的柵極電連接，另一端通過可控開關(guān)與電池包的正極端電連接，電壓檢測裝置的一端與放電裝置微處理器電連接，另一端通過所述可控開關(guān)與電池包的正極端電連接，所述速度檢測裝置、電流檢測裝置及指示器分別與所述放電裝置微處理器電連接，所述放電裝置微處理器還通過雙向通信控制裝置與電池包進(jìn)行通信； 其中，放電裝置微處理器控制雙向通信控制電路與電池包進(jìn)行信息交互，并根據(jù)電池包的電壓、電池包的溫度、直流電機的當(dāng)前速度、直流電機的當(dāng)前工作電流、最大放電電流及時間條件、終止放電電流和電壓條件、溫度限制條件及可控開關(guān)的位置控制調(diào)速控制FET實時控制直流電機的工作電流大小。
8.一種放電系統(tǒng)，包括電池包及與電池包電連接放電裝置，其特征在于:所述電池包包括具有電池正極端和負(fù)極端的電芯組，連接在所述電池正極端與負(fù)極端之間的電池檢測與控制電路，與電池檢測與控制電路相連接的雙向通信接口，所述放電裝置包括直流電機，放電檢測與控制電路，調(diào)速控制FET，直流電機通過換向開關(guān)與所述電池包的電池正極端和負(fù)極端電連接，所述直流電機與所述電池包形成的回路中還串接有調(diào)速控制FET的源極和漏極，所述放電檢測與控制電路連接在電池正極端與電池負(fù)極端之間，所述放電檢測與控制電路還與調(diào)速控制FET的柵極、電池包的雙向通信接口相連接； 所述電池檢測與控制電路與放電檢測與控制電路進(jìn)行信息交互，并根據(jù)電池包的電壓、電池包的溫度、直流電機的當(dāng)前速度、直流電機的當(dāng)前工作電流控制調(diào)速、最大放電電流及時間條件、終止放電電流和電壓條件、溫度限制條件及可控開關(guān)位置控制FET實時控制直流電機的工作電流大小。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的放電系統(tǒng)，其特征在于:所述電池檢測與控制電路包括電壓檢測電路、溫度檢測電路、平衡電路、電池包微處理器、雙向通信控制電路及指示器； 所述電壓檢測電路、平衡電路、溫度檢測電路分別與所述電芯組及電池包微處理器電連接，所述電池檢測與控制電路的雙向通信控制電路、指示器分別與電池包微處理器電連接，所述雙向通信控制電路還與電池包的雙向通信接口相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的放電系統(tǒng)，其特征在于:所述放電檢測與控制電路包括放電裝置微處理器，可控開關(guān)，電壓檢測裝置、速度檢測裝置、雙向通信控制裝置，電流檢測裝置及指示器； 直流電機通過換向開關(guān)與所述電池包的正極端及負(fù)極端電連接，所述直流電機與所述電池包形成的回路中還串接有調(diào)速控制FET的源極和漏極、電流檢測裝置及可控開關(guān)，放電裝置微處理器一端與所述調(diào)速控制FET的柵極相連接，另一端通過可控開關(guān)與電池包的正極端電連接，電壓檢測裝置的一端與放電裝置微處理器電連接，另一端通過可控開關(guān)與電池包的正極端電連接，所述速度檢測裝置、電流檢測裝置及指示器分別與所述微處理器電連接，所述微處理器還通過雙向通信控制裝置與電池包的雙向通信接口電連接。
【文檔編號】H02J7/00GK104242385SQ201410424223
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】梅志剛, 劉忠群 申請人:東莞萊瑪電子科技有限公司