CN100578889C - 为便携式手持设备的电池充电的方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种为便携式手持设备的电池充电的方法包括：对于处于正常电压范围内的电池，根据温度变化、电池现有电量、以多个充电电流等级进行充电；以及当充电电压大于第一电压阈值时执行恒压充电，并当充电电流小于第一电流阈值时结束充电。从而，可以在电池电量较低时用较大的电流进行快速充电，以提高充电效率。
Description
技术领域
本发明涉及电池充电方法，更具体地，涉及对集成在移动电话等手持设备内的电池进行充电的方法。
背景技术
移动电话等手持设备需要一种高能量密度的电池作为电源，一般都会用锂离子电池，由于锂离子是一种非常活跃的金属，所以我们在给它充电时，需要严格控制它的电压和温度，在充电时也要保持安全的有规律的充电。目前手机电池的充电管理方法主要有三步，如图1所示，(1)当电压小于电池的最低保护电压，采用小电流的预充，(2)电压正常后开始正常恒流充电，充到4.2V后改为恒压充电，(3)恒压充电后，电流会随着电池容量的增加逐渐减小，当电流足够小的时候，充电将截至。在这中间温度起了一个保护作用，当温度到达预定的最大值时，充电将截止。这样在高温的环境和大电流充电温度上升很快的时候，温度的保护就不是很理想。
发明内容
考虑到上述问题而做出本发明，为此，本发明的主要目的在于，提供一种为便携式手持设备的电池充电的方法，其包括：
步骤S 102，对于处于正常电压范围内的电池，根据电池的温度变化、电池现有电量、以多个充电电流等级进行充电，其中，充电电流等级可包括快速恒流充电、正常电流充电、和半电流充电，并且快速恒流充电可以正常电流的两倍对电池充电；以及
步骤S104，当充电电压大于第一电压阈值时执行恒压充电，并当充电电流小于第一电流阈值时结束充电。
可以通过调整便携式手持设备的脉宽调制波形的占空比来调整充电电流等级。
在步骤S102之前还可以包括：比较电池的电压和最低保护电压，如果电池的电压低于最低保护电压，则执行预充电，将电池的电压充到正常电压。
步骤S 102可包括：检测电池的电量，如果电量小于50％，则执行快速恒流充电，并检测电池的温度变化，如果温度变化大于第一温度阈值，则执行正常电流充电；如果电量大于50％，则执行正常电流充电，并检测电池的温度变化，如果温度变化大于第二温度阈值，则执行半电流充电。
半电流充电可以正常电流的一半对电池充电。
步骤S104包括：如果检测到的电池的温度大于第三温度阈值则停止充电。
电池温度每2秒采样一次，并将电池的温度存储在数组中。
电池温度可通过热敏电阻来获得。
通过温度的变化和电池初始电量来调整电流等级，使电池表面温度在一个稳定的范围内，在温度受到很好的控制下，可以在电池电量较低时用较大的电流进行快速充电，提高了充电效率。适合于大容量电池的快速充电。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是现有的便携式手持设备的电池充电过程的曲线图；
图2示出了根据本发明的为便携式手持设备的电池充电的方法的流程图；
图3是根据本发明的为便携式手持设备的电池充电过程的曲线图；以及
图4是根据本发明的所述调整充电电流等级装置的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种用于手机等便携式手持设备的电池充电方法，用于解决大电流充电时的温升问题，以及高温环境下充电的温升问题。使电池能都长时间在较低温度下保持恒流充电。
由于电池在充电时是将电能转化成化学能及一部分热能，这部分热能会导致电池发热，随着电池电量的增大，电能转换为热能的比例会增大，电池的温升速率也会变大。本发明是在一般手机电池恒流充电过程中增加一个热敏电阻来进行温度检测，根据不同的温度变化情况设置几个充电电流等级，电流的等级由控制芯片输出的PWM波形的占空比来决定。充电电流等级会随着温度上升的速率(ΔT)增加而降低，用来减少温度上升的速度，使温度保持在一个安全的范围，电池能够一直保持安全的，平稳的充电。
参照图2，提供了一种为便携式手持设备的电池充电的方法，其包括：
步骤S102，对于处于正常电压范围内的电池，根据温度变化、电池现有电量、以多个充电电流等级进行充电；以及
步骤S104，当充电电压大于第一电压阈值时执行恒压充电，并当充电电流小于第一电流阈值时结束充电。
充电电流等级可包括快速恒流充电、正常电流充电、和半电流充电。
可以通过调整便携式手持设备的脉宽调制波形的占空比来调整充电电流等级。
在步骤S102之前还可以包括：比较电池电压和最低保护电压，如果电池电压低于正常电压范围，则执行预充电。
步骤S102可包括：检测电池的电量，如果电量小于50％，则执行快速恒流充电，并检测电池的温度变化，如果温度变化大于第一温度阈值，则执行正常电流充电；如果电量大于50％，则执行正常电流充电，并检测电池的温度变化，如果温度变化大于第二温度阈值，则执行半电流充电。
快速恒流充电可以正常电流的两倍对电池充电。
半电流充电可以正常电流的一半对电池充电。
步骤S104包括：如果检测到的电池温度大于第三温度阈值则停止充电。
电池温度每2秒采样一次，并将电池温度存储在数组中。
电池温度可通过热敏电阻来获得。
参照图3，在增加了本发明的温度保护之后，在给电池充电时，一开始电池电量比较低的时候，由于这个时候电能基本上都会转换成化学能，转换为热能的部分非常少，所以可以用较大的电流2c(2倍于电池容量的电流值)快速恒流充电，当温度上升的速率(ΔT)到达一定值时，将电流降到1c(1倍于电池容量的电流值)恒流充电，这时温度上升的速度将会变慢，随着电池电量的增加，电能转换为热能的比例也将增加，温度上升的速度(ΔT)也将增加，当温度上升速率到达预定值时降一次电流到0.5c(电池容量值的1/2)，这时电池电量也有80％左右，当电压升到4.2V，转为恒压充电，后面就和一般充电的步骤3相同。
下面将更详细地描述本发明的实施例。
为了避免电池的过压和过热，在充电管理上都有一个电压和温度保护，一般的温度保护是设定一个温度最大值，当温度到达这个最大值时，停止充电。本发明在这个最大截至温度的基础上添加了一个智能的温度保护方法。
1.充电电流等级依靠手机等便携式设备的控制芯片输出的PWM波形和串联在充电电压和电池之间的开关管来决定，如图4所示。通过调整PWM的占空比来和Rsense两端的基准电压来调整电流的等级。
2.温度的采集是靠安装在电池附近的热敏电阻来获得。温度的变化率由控制芯片采集到的温度数据进行统计得到，MCU每2秒采样一次温度的值，并存入一个30长度的数组R[30]中，每采集一次数据将数组的数据前推，R[0]＜-R[1]，R[1]＜-R[2]，......，R[28]＜-R[29]，新采集的数据存在R[29]内。然后计算出每分钟温度的变化量R[29]-R[0]，这样除去刚开始一分钟的时间，以后每2秒就可以采样出一个温度变化量ΔT。
3.充电过程：
3.1若电池电压小于最低保护电压，使用小电流预充，将电池电压安全的充到正常的电压范围。
3.2若电池开始就处于正常电压范围，检测其电量，电量若大于50％，跳至步骤3.3，若小于50％采用2倍于正常电流的电流(一般为2C)快速恒流充电，其间若检测到ΔT大于预定的值则跳到步骤3.3，没有的话跳至步骤3.5。
3.3在这个步骤里面，电池的电量在50％以上，电池用正常电流充电(一般为1C)，对于温度敏感的环境和温度特性不太好的电池，可能会检测到ΔT大于预定的值，检测到则跳到步骤3.4，没有的话跳至步骤3.5。
3.4在这个步骤里面，电池的电量已经在80％左右，这个时候充电的电能已经有很多转化成热能，所以要用正常电流的一半(一般为1/2C)来充电。
3.5检测电池的电压和电流，若温度大于预定的最大温度值，则停止充电，若电压大于预定的最大电压值，则转为恒压充电，随着电池电量的增加，电流会逐渐下降，下降到预定的电流截止值，则说明电池已经充饱，停止充电。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种为便携式手持设备的电池充电的方法，其特征在于，包括：
步骤S101，比较所述电池的电压和最低保护电压，如果所述电池的电压低于所述最低保护电压，则执行预充电，将所述电池的电压充到正常电压范围；
步骤S102，对于处于正常电压范围内的电池，根据所述电池的温度变化和电池现有电量以多个充电电流等级进行充电，其中，所述多个充电电流等级包括快速恒流充电、正常电流充电、和半电流充电，并且所述快速恒流充电以正常电流的两倍对所述电池充电；以及
步骤S104，当充电电压大于第一电压阈值时执行恒压充电，并当充电电流小于第一电流阈值时结束充电。
2.根据权利要求1所述的为便携式手持设备的电池充电的方法，其特征在于，通过调整所述便携式手持设备的脉宽调制波形的占空比来调整所述充电电流等级。
3.根据权利要求1所述的为便携式手持设备的电池充电的方法，其特征在于，所述步骤S102包括：
检测所述电池的电量，如果所述电量小于50％，则执行快速恒流充电，并检测所述电池的所述温度变化，如果所述温度变化大于第一温度阈值，则执行所述正常电流充电；
如果所述电量大于50％，则执行正常电流充电，并检测所述电池的所述温度变化，如果所述温度变化大于第二温度阈值，则执行半电流充电。
4.根据权利要求3所述的为便携式手持设备的电池充电的方法，其特征在于，所述半电流充电以所述正常电流的一半对所述电池充电。
5.根据权利要求1所述的为便携式手持设备的电池充电的方法，其特征在于，所述步骤S104包括：
如果检测到的电池温度大于第三温度阈值则停止充电。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的为便携式手持设备的电池充电的方法，其特征在于，所述电池的温度每2秒采样一次，并将所述电池的温度存储在数组中。
7.根据权利要求6所述的为便携式手持设备的电池充电的方法，其特征在于，所述电池的温度通过热敏电阻来获得。
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