CN101826744A - 铁电池充电电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁电池充电电路，包括一种铁电池充电电路，包括处理器、正端、负端以及两温度检测端，所述处理器固化有控制软件，所述控制软件包括温度检测模块、电压检测模块、电流检测模块、异常判断模块、充电与否判断模块、充电模式执行模块以及充电模式改变单元，所述充电与否判断模块用于根据从所述温度检测模块采集的铁电池温度信息来决定是否充电，在所述铁电池温度小于-10℃或大于60℃时禁止充电，否则允许充电。本发明检测温度在内的各种参数，对铁电池进行适合当前电池状态的充电方式，效率较高、安全。
Description
技术领域
本发明涉及充电技术，特别是涉及铁电池的充电电路。
背景技术
目前电池的充电技术种类繁多，大部分采用恒流充电、恒压充电或两者结合的方式。
为克服充电模式单一的技术问题，2002年5月15日公开的中国发明专利申请第00130149.7号揭露了一种铅酸蓄电池综合充电模式技术，将定电流充电、定电压充电、分段充电分别用于充电过程中的不同阶段，利用各种充电方法在不同充电阶段的优点，克服各充电方法在某些阶段对蓄电池的损害，并且把蓄电池养护方法中的补充充电、脉动充电、预制充电也同时运用于充电的不同时段。
在所有可充电电池中，锂电池具有容量大、重量轻、无记忆效应等优点，现有的移动电话都是采用锂电池供电，但锂电池也有很多不足，比如安全性能差，短路、受热容易爆炸等。随着新型铁电池的出现，其成本低、安全性能好的优点逐步推广开来，由于铁电池和锂电池内部使用的正极材料不同，嵌入嵌出电压也就不同，所以铁电池与锂电池的输出电压和电流都不同，因此需要设计特别的电路进行充放电。
此类技术可参见2009年5月20日公开的中国实用新型专利第200820114331.8号揭露的铁电池手机双向供电电源电路。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种铁电池充电电路，能够检测温度在内的各种参数，对铁电池进行适合当前电池状态的充电方式，效率较高、安全。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种铁电池充电电路，包括处理器、正端、负端以及两温度检测端，所述处理器固化有控制软件，所述控制软件包括：温度检测模块，用于检测所述两温度检测端，通过给测量所述铁电池的热敏电阻NTC一个小的电流，在上面产生一个电压，并根据所述电压的变化进行判断，发出相应的指令；电压检测模块，用于检测得到所述充电电路的正端电压，以此电压的大小进行判断，并发出相应的指令；电流检测模块，用于根据在所述充电电路的负端到所述处理器之间连接的检测电阻两端的电压变化检测得到电流，依此电流的大小进行判断，并发出相应的指令；异常判断模块，用于根据从所述温度检测模块、电压检测模块以及电流检测模块采集得到的铁电池温度、电压、电流信息，判断是否有异常；充电与否判断模块，用于根据从所述温度检测模块采集的铁电池温度信息来决定是否充电，在所述铁电池温度小于-10℃或大于60℃时禁止充电，否则允许充电；充电模式执行模块，用于在所述充电与否判断模块判断允许充电、异常判断模块判断无异常时，根据所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块采集到的铁电池电压、电流、温度信息来决定充电阶段：在所述铁电池电压低于第一电压值时进行第一电流值±100mA预充，在所述温度为-10℃≤T＜10℃、电压为大于等于所述第一电压值小于第二电压值时进行电流为第一电流值的恒流充电，其中第二电压值比第一电压值大，在所述温度为10℃≤T≤60℃、电压为大于等于所述第一电压值小于所述第二电压值时进行电流为第二电流值的恒流充电，其中第二电流值比第一电流值大，在所述电压大于所述第二电压值的上限电压后，进行恒压充电，截止电流为第三电流值±20mA，在所述恒压充电截至后进行第三电流值±20mA的恒流充电，截止电压为第三电压值±0.15V，限时为第一时长；充电模式改变单元，用于定时或不定时根据所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块采集到的铁电池电压、电流、温度信息以及所述充电模式执行模块中的充电阶段条件来决定是否要改变充电模式，决定要改变时命令所述充电模式执行模块执行相应充电阶段的充电方式。
其中，充电模式改变单元，用于定时或不定时根据所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块采集到的铁电池电压、电流、温度信息以及所述充电模式执行模块中的充电阶段条件来决定是否要改变充电模式，决定要改变时命令所述充电模式执行模块执行相应充电阶段的充电方式。
其中，包括连接所述处理器的发声单元或蜂鸣单元，用于根据异常判断模块、充电与否判断模块、充电模式执行模块以及充电模式改变单元动作时发出相应声音或蜂鸣。
其中，包括连接所述处理器的语音提示单元，用于在充电模式执行模块开始动作时判断所处充电阶段并计算本阶段剩余时间，并发出语音提示所述剩余时间。
其中，所述第一电压值、第二电压值、第三电压值分别为24V、41.8V、48V；所述第一电流值、第二电流值、第三电流值分别为1A、5A、100mA；所述第一时长为20小时。
其中，包括连接所述处理器的充电模式指示单元，用于提供给指示灯相应的显示信息，在异常判断模块判断有异常时提供红灯闪烁信息，在所述充电与否判断模块判断出不允许充电时提供黄灯闪烁信息，在所处充电阶段为进行1A±100mA预充、进行1A恒流充电、进行5A恒流充电时提供亮黄灯信息，在所处充电阶段为截止电压48±0.15V、超时20小时时提供绿灯常亮信息。
本发明铁电池充电电路至少具有如下技术效果：通过对铁电池进行温度、电压、电流检测，特别是进行温度检测，能够检测温度在内的各种参数，并根据温度、电压、电流确定合适的充电方式，并采用适合铁电池充电的4个充电阶段，对铁电池采用适合当前电池状态的充电方式，效率较高、安全可靠。
附图说明
图1是本发明铁电池充电电路实施例的系统连接示意图；
图2是本发明铁电池充电电路实施例连接电池的示意图；
图3是本发明铁电池充电电路实施例的充电各阶段示意图；
图4是本发明铁电池充电电路实施例的充电流程图。
具体实施方式
参阅图1，本发明铁电池充电电路实施例包括处理器、正端、负端以及两温度检测端，所述处理器固化有控制软件，所述控制软件包括：
温度检测模块，用于检测所述两温度检测端(图1中对所述两温度检测端进行了简化，仅显示连接“温度取样”的一个端口)，通过给测量所述铁电池的热敏电阻NTC一个小的电流，在上面产生一个电压，并根据所述电压的变化进行判断，发出相应的指令；在充电电路的输出端，有四根线接向电池，分别为正端、负端和接热敏电阻NTC的两根线感，如图2所示(充电电路位于图2的左边，但未画出充电电路，仅显示四根平行线)。
电压检测模块，用于检测得到所述充电电路的正端电压(实际操作时处理器的正端、负端分别连接电池两端，图1中进行了简化，仅显示连接“电压取样”的一个端口)，以此电压的大小进行判断，并发出相应的指令；
电流检测模块，用于根据在所述充电电路的负端到所述处理器之间连接的检测电阻两端的电压变化检测得到电流(图1中进行了简化，仅显示连接“电流取样”的一个端口)，依此电流的大小进行判断，并发出相应的指令；
异常判断模块，用于根据从所述温度检测模块、电压检测模块以及电流检测模块采集得到的铁电池温度、电压、电流信息，判断是否有异常；
充电与否判断模块，用于根据从所述温度检测模块采集的铁电池温度信息来决定是否充电，在所述铁电池温度小于-10℃或大于60℃时禁止充电，否则允许充电；
充电模式执行模块，用于在所述充电与否判断模块判断允许充电、异常判断模块判断无异常时，根据所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块采集到的铁电池电压、电流、温度信息来决定充电阶段：
在所述铁电池电压低于第一电压值时进行第一电流值±100mA预充，在所述温度为-10℃≤T＜10℃、电压为大于等于所述第一电压值小于第二电压值时进行电流为第一电流值的恒流充电，其中第二电压值比第一电压值大，在所述温度为10℃≤T≤60℃、电压为大于等于所述第一电压值小于所述第二电压值时进行电流为第二电流值的恒流充电，其中第二电流值比第一电流值大，在所述电压大于所述第二电压值的上限电压后，进行恒压充电，截止电流为第三电流值±20mA，在所述恒压充电截至后进行第三电流值±20mA的恒流充电，截止电压为第三电压值±0.15V，限时为第一时长。
比如，参阅图3和图4，在所述铁电池电压低于24V时进行1A±100mA预充，
在所述温度为-10℃≤T＜10℃、电压为大于等于24V小于41.8V时进行1A恒流充电，
在所述温度为10℃≤T≤60℃、电压为大于等于24V小于41.8V时进行5A恒流充电，
| 充电模式 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 温度 | T＜-10℃ | -10℃≤T＜10℃ | 10℃≤T≤60℃ | T＞60℃ |
| 充电电流 | 禁止充电 | 1A | 5A | 禁止充电 |
注：不同充电模式随温度变化自动切换，温度检测偏差标准±2℃，充电电流偏差±100mA使用103AT的插件NTC(10K B/3435)。NTC在电池上，一端连接到电池的负端，另一端连接到充电器。
在所述电压大于上限电压41.8V后，进行恒压充电，截止电流100mA±20mA，注：完成该步骤充电后，充电电路可以显示充满电。
在所述恒压充电截至后进行100mA±20mA恒流充电，截止电压48±0.15V，限时20小时；
充电模式改变单元，用于定时或不定时根据所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块采集到的铁电池电压、电流、温度信息以及所述充电模式执行模块中的充电阶段条件来决定是否要改变充电模式，决定要改变时命令所述充电模式执行模块执行相应充电阶段的充电方式。
本发明通过对铁电池进行温度、电压、电流检测，特别是进行温度检测，能够检测温度在内的各种参数，并根据温度、电压、电流确定合适的充电方式，并采用适合铁电池充电的4个充电阶段，对铁电池采用适合当前电池状态的充电方式，效率较高、安全可靠。
在其他实施例中，还包括连接所述处理器的充电模式指示单元，用于提供给指示灯相应的显示信息。在异常判断模块判断有异常时提供红灯闪烁信息，在所述充电与否判断模块判断出不允许充电时提供黄灯闪烁信息，在所处充电阶段为进行1A±100mA预充、进行1A恒流充电、进行5A恒流充电时提供亮黄灯信息，在所处充电阶段为截止电压48±0.15V、超时20小时时提供绿灯常亮信息。
在其他实施例中，还包括连接所述处理器的发声单元或蜂鸣单元，用于根据异常判断模块、充电与否判断模块、充电模式执行模块以及充电模式改变单元动作时发出相应声音或蜂鸣。
在其他实施例中，还包括连接所述处理器的语音提示单元，用于在充电模式执行模块开始动作时判断所处充电阶段并计算本阶段剩余时间，并发出语音提示所述剩余时间。
这种方式可以让用户在开始充电时就了解剩余充电时间，方便规划用户处理其他事情的时间。
本发明第二实施例中，充电模式为：
充电开始以2±5％A大电流充电，充电至电压上升到41.8±0.5V；
转为41.8V(±0.5V)恒压充电，充电至电流下降到400mA(±100mA)
再转为100mA(±20mA)恒流充电并开始计时，充电至电压上升到48V(±0.15V)或者时间达到21H(±1H)关断充电；
不同环境温度下的充电参数：
备注转换点的精度为±3℃
其中，指示灯状态：
需要两颗指示灯，一颗绿灯，一颗黄灯其指示状态如下
1)快速充电时绿灯闪烁
2)充电电流下降到400mA绿灯亮，
3)电路故障，黄灯亮
其中，故障保护特性：
1)短路保护：输出短路时充电器应立即保护，等故障去除后能自动恢复工作
2)过电流保护：充电电流大于设定的过电流保护点(≤3A)，充电器立即保护，故障去除后能自动恢复工作
3)过电压保护：当充电电压大于设定的过电压保护点(48V±0.15V)，充电器立即保护，当电池电压下降到41.8V时恢复工作
4)过温度保护：当充电器温度达到最大我那度保护点时。充电器停止工作，故障去除后自动恢复工作
5)输出欠压保护：电池过放电保护下可充电，但当充电电压低于24V，充电器停止工作，故障去除后自动恢复工作
6)防反接保护：电池反接时充电器停止工作，故障去除后自动恢复工作
其中，环境要求：
1)使用环境温度范围 -10～50℃
2)使用环境湿度 20％～90％
3)储存温度 -40～85℃
本发明第三实施例中，充电模式：
充电开始以5±5％A大电流充电，充电至电压上升到55.5±0.5V；
转为55.5V(±0.5V)恒压充电，充电至电流下降到400mA(±100mA)
再转为100mA(±20mA)恒流充电并开始计时，充电至电压上升到64V(±0.15V)或者时间达到21H(±1H)关断充电；
不同环境温度下的充电参数：
备注转换点的精度为±2℃
其中，指示灯状态：
需要两颗指示灯，一颗绿灯，一颗黄灯其指示状态如下
1)快速充电时绿灯闪烁
2)充电电流下降到400mA绿灯亮，
3)电路故障，黄灯亮
其中，故障保护特性：
1)短路保护：输出短路时充电器应立即保护，等故障去除后能自动恢复工作
2)过电流保护：充电电流大于设定的过电流保护点(≤5.5A)，充电器立即保护，故障去除后能自动恢复工作
3)过电压保护：当充电电压大于设定的过电压保护点(64V±0.15V)，充电器立即保护，当电池电压下降到54V时恢复工作
4)过温度保护：当充电器温度达到最大温度保护点时。充电器停止工作，故障去除后自动恢复工作
5)输出欠压保护：电池过放电保护下可充电，但当充电电压低于24V，充电器停止工作，故障去除后自动恢复工作
6)防反接保护：电池反接时充电器停止工作，故障去除后自动恢复工作
其中，环境要求：
1)使用环境温度范围 -10～50℃
2)使用环境湿度 20％～90％
3)储存温度 -40～85℃
本发明第四实施例中，充电步骤和参数：
1、恒流充电，根据不同的电池表面温度范围使用不同的充电电流模式充电(见下表)：
| 充电模式 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 温度 | T＜-10℃ | -10℃≤T＜10℃ | 10℃≤T≤60℃ | T＞60℃ |
| 充电电流 | 禁止充电 | 0.4A | 2A | 禁止充电 |
注：不同充电模式随温度变化自动切换，温度检测偏差标准±2℃，充电电流偏差±100mA
使用103AT的插件NTC(10K B/3435)。NTC在电池上，一端连接到电池的负端，另一端连接到充电器。
2、当电池恒流时电压到上限电压27.8V后，开始转恒压充电，截止电流100mA±20mA
注：完成该步骤充电后，充电器可以显示充满电。
3、恒压充电截至后转100mA±20mA恒流充电，截止电压32.5±0.5V，该步骤限时20小时。
注：当环境温度低于-10度和大于60度的情况下，该步骤充电停止。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种铁电池充电电路，其特征在于，包括处理器、正端、负端以及两温度检测端，所述处理器固化有控制软件，所述控制软件包括：
温度检测模块，用于检测所述两温度检测端，通过给测量所述铁电池的热敏电阻NTC一个小的电流，在上面产生一个电压，并根据所述电压的变化进行判断，发出相应的指令；
电压检测模块，用于检测得到所述充电电路的正端电压，以此电压的大小进行判断，并发出相应的指令；
电流检测模块，用于根据在所述充电电路的负端到所述处理器之间连接的检测电阻两端的电压变化检测得到电流，依此电流的大小进行判断，并发出相应的指令；
异常判断模块，用于根据从所述温度检测模块、电压检测模块以及电流检测模块采集得到的铁电池温度、电压、电流信息，判断是否有异常；
充电与否判断模块，用于根据从所述温度检测模块采集的铁电池温度信息来决定是否充电，在所述铁电池温度小于-10℃或大于60℃时禁止充电，否则允许充电；
充电模式执行模块，用于在所述充电与否判断模块判断允许充电、异常判断模块判断无异常时，根据所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块采集到的铁电池电压、电流、温度信息来决定充电阶段：
在所述铁电池电压低于第一电压值时进行第一电流值±100mA预充，
在所述温度为-10℃≤T＜10℃、电压为大于等于所述第一电压值小于第二电压值时进行电流为第一电流值的恒流充电，其中第二电压值比第一电压值大，
在所述温度为10℃≤T≤60℃、电压为大于等于所述第一电压值小于所述第二电压值时进行电流为第二电流值的恒流充电，其中第二电流值比第一电流值大，
在所述电压大于所述第二电压值的上限电压后，进行恒压充电，截止电流为第三电流值±20mA，
在所述恒压充电截至后进行第三电流值±20mA的恒流充电，截止电压为第三电压值±0.15V，限时为第一时长；
充电模式改变单元，用于定时或不定时根据所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块采集到的铁电池电压、电流、温度信息以及所述充电模式执行模块中的充电阶段条件来决定是否要改变充电模式，决定要改变时命令所述充电模式执行模块执行相应充电阶段的充电方式。
2.根据权利要求1所述的铁电池充电电路，其特征在于：包括连接所述处理器的发声单元或蜂鸣单元，用于根据异常判断模块、充电与否判断模块、充电模式执行模块以及充电模式改变单元动作时发出相应声音或蜂鸣。
3.根据权利要求2所述的铁电池充电电路，其特征在于：包括连接所述处理器的语音提示单元，用于在充电模式执行模块开始动作时判断所处充电阶段并计算本阶段剩余时间，并发出语音提示所述剩余时间。
4.根据权利要求1至3任一项所述的铁电池充电电路，其特征在于：
所述第一电压值、第二电压值、第三电压值分别为24V、41.8V、48V；
所述第一电流值、第二电流值、第三电流值分别为1A、5A、100mA；
所述第一时长为20小时。
5.根据权利要求4所述的铁电池充电电路，其特征在于：包括连接所述处理器的充电模式指示单元，用于提供给指示灯相应的显示信息，在异常判断模块判断有异常时提供红灯闪烁信息，在所述充电与否判断模块判断出不允许充电时提供黄灯闪烁信息，在所处充电阶段为进行1A±100mA预充、进行1A恒流充电、进行5A恒流充电时提供亮黄灯信息，在所处充电阶段为截止电压48±0.15V、超时20小时时提供绿灯常亮信息。
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