CN101771282A - 一种充电机及充电方法 - Google Patents

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Abstract

一种充电机,包括第一单片机,其中,所述第一单片机用于根据待充电电池包的剩余容量确定充电电压和充电电流。本发明还提供了一种充电方法。本发明提供的充电机及充电方法,能根据每个电池包的实际状态即当前剩余容量确定出相应的充电电压和充电电流给电池包充电,这样充电电压、充电电流和电池包的状态相对应,关联性好。

Description

一种充电机及充电方法
技术领域
本发明涉及一种充电机及充电方法。
背景技术
随着“节能减排”概念日益贴近生活,加之汽车技术,电池加工技术的不断成熟,混合动力车和电动车备受市场关注。而对于混合动力车和电动车的电池包这种大容量的蓄电设备来讲,其充电技术并不完善,由于功率较大,技术难度也由此提升。
现有的大功率充电机存在的缺点:目前大功率充电机的充电曲线事先存入充电曲线库中,充电时再由曲线库中读出充电曲线来控制充电机的工作,其充电曲线并非针对某一个电池包,关联性很差。
发明内容
本发明的一个目的在于克服现有充电机的关联性差的缺点,提供一种关联性好的充电机。
根据本发明的充电机,包括第一单片机,其中,所述第一单片机用于根据待充电电池包的剩余容量确定充电电压和充电电流。
本发明的另一个目的是提供一种充电机的充电方法。
根据本发明的充电机的充电方法,包括以下步骤:
(1)所述第一单片机根据待充电电池包的剩余容量确定充电电压和充电电流;
(2)所述充电机根据所述步骤(1)中确定的充电电压和充电电流给所述电池包充电。
本发明提供的充电机及充电方法,能根据每个电池包的实际状态即当前剩余容量确定出相应的充电电压和充电电流给电池包充电,这样充电电压、充电电流和电池包的状态相对应,关联性好。
附图说明
图1是现有技术中的充电电量、充电电压和充电电流与时间的关系曲线图;
图2是本发明的一种实施方式的充电机、电池管理器和电池包的连接关系示意图;
图3是本发明的一种实施方式的充电机的结构示意图;
图4是本发明的一种实施方式的电池管理器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作详细说明。
根据本发明的一种实施方式,一种充电机1,包括第一单片机15,其中,第一单片机15用于根据待充电电池包的剩余容量确定充电电压和充电电流。
电池包3可以包括一个或多个单体电池,优选为包括多个串联单体电池。
如图1所示,现有技术中提供了一种充电电量、充电电压和充电电流与时间的关系曲线,通过大量的试验,本领域技术人员可以做出电池包3中的剩余容量和充电电压、充电电流之间的最佳匹配的关系曲线,例如,技术人员可以将电池包3完全放电,再根据电池的特性曲线,采用多组不同的充电电压和充电电流对电池包进行充电,建立起多组电池包的剩余容量和充电电压、充电电流的关系曲线,通过长期大量的试验,从中确定出最佳的电池包的剩余容量和充电电压、充电电流的关系曲线。当检测或计算出电池包的剩余容量之后,就可以依照做出的关系曲线来确定此时的充电电压和充电电流。由于电池的种类不同,所作出的关系曲线也可以不同,电池的各种固定信息可以存入各种存储模块中,充电前直接从中读取相关数据即可完成充电。
如图3所示,充电机1为本领域技术人员公知的充电设备,其还可以包括用于给单片机供电的电源模块(图中未示出),用于将市电等电力来源转换为电池包所需电压范围的AC/DC电压转换模块(图中未示出),对硬件进行保护的硬件保护电路(图中未示出),用于跟其它设备通讯的CAN通讯模块16,用于进行模/数转换的A/D转换模块14以及用于充电的充电接口(图中未示出)。
为了检测计算电池包的剩余容量,充电机1还可以包括电量检测模块11,电量检测模块11、A/D转换模块14和第一单片机15依次相连,电量检测模块11用于检测待充电电池包3的剩余容量。
进一步地,第一单片机15还可以包括电压检测模块12和温度检测模块13,电压检测模块12和温度检测模块13均与充电机1中的A/D转换模块14相连。
电压检测模块12用于检测电池包中单体电池的电压。
为了便于安装,电池包3中的多个串联单体电池分为多个电池组,每个电池组中的单体电池数量可以相等,也可以不相等,优选为每个电池组中的单体电池数量相等。电池包3中的多个串联单体电池分为多个电池组,温度检测模块13用于检测每个单体电池和每个电池组的温度。
但是由于充电机常工作在高压、大电流状态,电磁干扰较大,会对检测得到的弱小检测信号造成很大的影响,信号检测困难。为了降低高压、大电流的影响,更好的检测电池包的各种数据,优选的,如图2所示,待充电电池包3的剩余容量是由与充电机相连的电池管理器2检测计算得到的。
根据本发明的一种实施方式,电池管理器2包括电量检测模块,电量检测模块用于检测待充电电池包的剩余容量并将检测到的剩余容量信号发送到充电机1中与第一单片机15相连的A/D转换模块14。进一步地,电池管理器2还可以包括第二单片机25和与第二单片机25相连的A/D转换模块24,该电量检测模块与A/D转换模块24相连,其检测到的信号通过第二单片机25处理之后再发送到第一单片机15。
根据本发明的另一种实施方式,如图4所示,电池管理器2包括:电流检测模块21、电压检测模块22、温度检测模块23、A/D转换模块24、第二单片机25、CAN通讯模块26和存储模块27。其中,电流检测模块21、电压检测模块22和温度检测模块23分别与A/D转换模块24相连,A/D转换模块24与第二单片机25相连,第二单片机25与CAN通讯模块26相连,存储模块27与第二单片机25相连。
第二单片机25可以根据待充电电池包3的剩余容量确定充电电压和充电电流,与电池管理器2相连的充电机1可以根据第二单片机25确定的充电电压和充电电流给电池包3充电。
电流检测模块21用于检测电池包使用过程中的放电电流;电压检测模块22用于检测每个单体电池的电压。
为了便于安装,电池包3中的多个串联单体电池分为多个电池组,每个电池组中的单体电池数量可以相等,也可以不相等,优选为每个电池组中的单体电池数量相等。电池包3中的多个串联单体电池分为多个电池组,温度检测模块23用于检测每个单体电池和每个电池组的温度。
电流检测模块21、电压检测模块22和温度检测模块23分别与A/D转换模块24相连,A/D转换模块24用于将电流检测模块21、电压检测模块22和温度检测模块23检测得到的电流、电压和温度信号转换为相应的数字信号并发送给与其相连的单片机25。
存储模块27用于存储电池包3的总容量、剩余容量、单体电池额定电压、电池包3的额定电压即放电电压等信号。
电池管理器2与充电机1之间可以通过各种已知的适合方式连接,在一实施例中,电池管理器2与充电机1之间通过CAN总线相连以便于数据通讯。
根据本发明的一种实施方式,本发明还提供一种充电机1的充电方法,包括以下步骤:
(1)第一单片机15根据待充电电池包3的剩余容量确定充电电压和充电电流;
(2)充电机1根据步骤(1)中确定的充电电压和充电电流给电池包3充电。
步骤(1)中的剩余容量可以由充电机1中的电量检测模块11检测得到。
为了降低信号的检测难度,优选地,待充电电池包3的剩余容量是由电池管理器2检测计算得到的。
步骤(1)中的剩余容量可以由电池管理2中的电量检测模块检测得到。该电量检测模块用于检测待充电电池包的剩余容量并将检测到的剩余容量信号发送到充电机1中与第一单片机15相连的A/D转换模块14。进一步地,电池管理器2还可以包括第二单片机25和与第二单片机25相连的A/D转换模块24,该电量检测模块与A/D转换模块24相连,其检测到的信号通过第二单片机25处理之后再发送到第一单片机15。
如图4所示,电池管理器2包括:电流检测模块21、电压检测模块22、温度检测模块23、A/D转换模块24、第二单片机25、CAN通讯模块26和存储模块27。其中,电流检测模块21、电压检测模块22和温度检测模块23分别与A/D转换模块24相连,A/D转换模块24与第二单片机25相连,第二单片机25与CAN通讯模块26相连,存储模块27与第二单片机25相连。
步骤(1)是通过以下步骤实现的:
(1-1)第一单片机15从存储模块27得到电池包3的初始剩余容量并根据初始剩余容量确定初始充电电压和初始充电电流;
(1-2)在充电过程中,第一单片机15根据当前剩余容量确定当前充电电压和当前充电电流。
在步骤(1-2)中,可以由第一单片机15根据当前剩余容量确定当前充电电压和当前充电电流;也可以由第二单片机25根据当前剩余容量确定当前充电电压和当前充电电流。
其中,步骤(1-1)中的初始剩余容量是通过以下步骤得到的:
(1-1-1)在电池包3使用过程中,电池管理器2与电池包3相连,第二单片机25对放电电压和放电电流积分得到已用电量;
(1-1-2)第二单片机25计算电池包3的总容量与已用容量的差值,该差值即为电池包3的初始剩余容量;
(1-1-3)步骤(1-1-2)中计算出的初始剩余容量存入存储模块27中;
(1-1-4)充电时,第一单片机15从存储模块27中读取初始剩余容量数据。
进一步地,步骤(1-2)中的当前剩余容量是通过以下步骤得到的:
(1-2-1)在充电过程中,第一单片机15或第二单片机25对充电电压和充电电流积分得到已充电量;
(1-2-2)第一单片机15或第二单片机25计算初始剩余容量与已充电量的和值,该和值即为当前剩余容量。
进一步地,充电方法还包括:(3)第一单片机15或第二单片机25判断电池包3是否充满。
步骤(3)中判断电池包3是否充满,第一单片机15或第二单片机25可以判断电池包3的剩余容量是否达到总容量,也可以判断单体电池的电压是否达到额定电压,为了更好的延长电池包3的使用寿命,优选地,通过判断单体电池的电压是否达到额定电压来实现。
步骤(3)还包括如下步骤:
(3-1)如果单体电池的电压达到额定电压,则充电机1停止充电;
(3-2)如果单体电池的电压未达到额定电压,则充电机1继续充电,直到单体电池的电压达到额定电压。
步骤(3)中判断单体电池的电压是否达到额定电压,是指判断任一单体电池电压,只要有一个单体电池的电压达到额定电压,充电机1就停止充电。
为了更好的保护电池包3中的单体电池,在充电前和充电过程中还包括:
(s-1)电池包3中的多个串联单体电池分为多个电池组,充电机1中的温度检测模块13或电池管理器2中的温度检测模块23检测每个单体电池和每个电池组的温度;
(s-2)判断检测得到的任意一个单体电池温度或电池组的温度是否达到设定安全温度;
(s-3)如果判断的结果为是,则报警并退出充电;
(s-4)如果判断的结果为否,则继续原来的动作。
设定的安全温度可以根据电池的种类不同而不同,例如可以设为65摄氏度。
在步骤(s-3)中,判断的结果为是,是指只要有一个单体电池的温度或有一个电池组的温度达到设定的安全温度,则判断结果为是。
在步骤(s-4)中继续原来的动作是指:当充电前任一单体电池的温度或任一电池组的温度都没有达到设定的安全温度,则判断可以开始充电并开始给电池包3充电;当充电过程中任一单体电池的温度或任一电池组的温度都没有达到设定的安全温度时,则继续充电。
检测并判断单体电池和电池组的温度的目的是为了防止电池包3在充电时发生意外如爆炸,更好的保护电池包3。当任意一个单体电池或者电池组的温度达到设定的安全温度,就报警并退出充电。报警可以通过设置在充电机1或者电池管理器2中的报警装置实现,如蜂鸣器。

Claims (16)

1.一种充电机,包括第一单片机,其特征在于,所述第一单片机用于根据待充电电池包的剩余容量确定充电电压和充电电流。
2.根据权利要求1所述的充电机,其特征在于,所述充电机还包括电量检测模块和A/D转换模块,所述电量检测模块、A/D转换模块和第一单片机依次相连,所述电量检测模块用于检测待充电电池包的剩余容量。
3.根据权利要求1所述的充电机,其特征在于,所述充电机与一电池管理器相连,所述待充电电池包的剩余容量由所述电池管理器得到。
4.根据权利要求3所述的充电机,其特征在于,所述电池管理器包括电量检测模块,所述电量检测模块用于检测待充电电池包的剩余容量并将检测到的剩余容量发送给所述充电机中的第一单片机。
5.根据权利要求3所述的充电机,其特征在于,所述电池管理器包括第二单片机、存储模块、电流检测模块和A/D转换模块,所述电流检测模块、A/D转换模块和第二单片机依次相连,所述存储模块与所述第二单片机相连。
6.一种充电机的充电方法,其中,所述充电机包括第一单片机,所述充电方法包括以下步骤:
(1)所述第一单片机根据待充电电池包的剩余容量确定充电电压和充电电流;
(2)所述充电机根据所述步骤(1)中确定的充电电压和充电电流给所述电池包充电。
7.根据权利要求6所述的充电方法,其特征在于,所述充电机还包括电量检测模块和A/D转换模块,所述电量检测模块、A/D转换模块和第一单片机依次相连,所述步骤(1)中的电池包剩余容量由所述电量检测模块检测得到。
8.根据权利要求6所述的充电方法,其特征在于,所述步骤(1)中的电池包剩余容量由与所述充电机相连的电池管理器得到。
9.根据权利要求8所述的充电方法,其特征在于,所述电池管理器包括电量检测模块,所述电量检测模块检测待充电电池包的剩余容量。
10.根据权利要求8所述的充电方法,其特征在于,所述电池管理器包括第二单片机、存储模块、电流检测模块和A/D转换模块,所述电流检测模块、A/D转换模块和第二单片机依次相连,所述存储模块与所述第二单片机相连。
11.根据权利要求10所述的充电方法,其特征在于,所述步骤(1)是通过以下步骤实现的:
(1-1)所述第一单片机从所述存储模块得到电池包的初始剩余容量并根据初始剩余容量确定初始充电电压和初始充电电流;
(1-2)在充电过程中,所述第一单片机根据当前剩余容量确定当前充电电压和当前充电电流。
12.根据权利要求11所述的充电方法,其特征在于,所述步骤(1-1)中的初始剩余容量是通过以下步骤得到的:
(1-1-1)在电池包使用过程中,所述电池管理器与所述电池包相连,所述第二单片机对放电电压和放电电流积分得到已用电量;
(1-1-2)所述第二单片机计算电池包总容量与已用容量的差值,该差值即为电池包初始剩余容量;
(1-1-3)步骤(1-1-2)中计算出的初始剩余容量存入存储模块中;
(1-1-4)充电时,所述第一单片机从所述存储模块中读取初始剩余容量数据。
13.根据权利要求11所述的充电方法,其特征在于,所述步骤(1-2)中的当前剩余容量是通过以下步骤得到的:
(1-2-1)在充电过程中,所述第一单片机或第二单片机对充电电压和充电电流积分得到已充电量;
(1-2-2)所述第一单片机或第二单片机计算初始剩余容量与已充电量的和值,该和值即为当前剩余容量。
14.根据权利要求6至13中任一权利要求所述的充电方法,其特征在于,所述充电方法还包括:
(3)所述第一单片机或第二单片机判断所述电池包是否充满。
(3-1)如果判断的结果为是,则所述充电机停止充电;
(3-2)如果判断的结果为否,则所述充电机继续充电。
15.根据权利要求14所述的充电方法,其特征在于,所述充电机或电池管理器还包括与A/D转换模块相连的电压检测模块,所述步骤(3)是通过判断所述单体电池的电压是否达到额定电压来实现的。
16.根据权利要求15所述的充电方法,其特征在于,所述充电机或电池管理器还包括与A/D转换模块相连的温度检测模块,在所述步骤(1)和所述步骤(2)中还包括:
(s-1)所述电池包中的多个串联单体电池分为多个电池组,所述温度检测模块检测每个单体电池和每个电池组的温度;
(s-2)判断检测得到的任意一个单体电池温度或电池组的温度是否达到设定安全温度;
(s-3)如果判断的结果为是,则报警并退出充电;
(s-4)如果判断的结果为否,则继续原来的动作。
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