CN102195299A - 电池充电系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种电池充电系统，用于对电池充电，其包括相互电连接的温度感测器、处理器及充电器。温度感测器感测电池温度；处理器用于将电池温度分别与其内部存储的第一、第二温度阈值(第一温度阈值小于第二温度阈值)比较，并根据比较结果给充电器输出控制信号；充电器根据该控制信号，给电池提供充电电流，充电器还监控电池的电压，其内部存储第一、第二电压阈值(第一电压阈值大于第二电压阈值)；当电池温度在第一、第二温度阈值之间时，给电池提供正常充电电流，且当电池电压达到第一电压阈值时停止充电；电池温度小于第一温度阈值或者大于第二温度阈值时，降低充电电流，且当电池电压达到第二电压阈值时停止充电。另，本发明还提供一种电池充电方法。

Description

电池充电系统及方法
技术领域
本发明涉及一种电池充电系统及方法。
背景技术
移动电话、数码相机、笔记本电脑等手持设备一般都需要一个能够反复进行充电的电池，由于电池在充电时是将电能转换成化学能及热能，这部分热能会导致电池发热。若充电的电流比较大，电池的温度升高会很快；随着电池电量的增大，电能转换成热能的比例也会增大，而电池的温度过高，会对电池造成较大的损坏，比如使锂电池被烧毁，甚至使锂电池发生爆炸。同时在电池的温度低的情况下对电池进行充电时，由于电池内部的物质(比如锂离子)的活性不高，若充电的电压或者电流比较大，会对电池造成一定的损坏，为此必须对电池在高温或者低温的条件下进行充电保护。
目前的电池充电系统一般只是对充电电流进行控制，当电池温度过高或者过低时，将充电电流降低，以保护电池。但是在日本电器信息科技工业协会JEITA(Japan Electronics and Information Technology Industries Association)及日本电池协会BAJ(Battery Association of Japan)于2007年4月20日发表的《锂电池充电的新规范》中，指明为了使锂电池在充电过程中更加安全，在温度过高或者过低时，必须同时降低充电电流(即在充电过程中，充电器给电池提供的电流)及充电截止电压(即充电结束时，电池两端的电压)。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种确保电池充电安全的电池充电系统及方法。
一种电池充电系统，用于对一个电池进行充电，其包括相互电连接的一个温度感测器、一个处理器及一个充电器。所述温度感测器贴附在所述电池上，用于感测所述电池的温度。所述处理器内存储有第一温度阈值及第二温度阈值，且第一温度阈值小于第二温度阈值，其用于将电池的温度与第一温度阈值、第二温度阈值进行比较，并根据比较结果给所述充电器输出的相应的控制信号。所述充电器与一个外接电源电连接，用于根据所述处理器所发出的控制信号，给所述电池提供不同等级的充电电流。所述充电器还用于监控电池两端的电压，其内部存储有第一电压阈值及第二电压阈值，第一电压阈值大于第二电压阈值；当电池温度在第一温度阈值与第二温度阈值之间时，所述充电器给电池提供正常充电电流，且当所述电池两端的电压达到第一电压阈值时停止对电池充电；当电池温度小于第一温度阈值或者大于第二温度阈值时，所述充电器降低充电电流，且当所述电池两端的电压达到第二电压阈值时停止对电池充电。
一种电池充电方法，其包括如下步骤：感测所述电池的温度；将所述电池的温度与第一温度阈值及第二温度阈值进行比较，并根据比较结果输出控制信号，其中所述第一温度阈值小于所述第二温度阈值；根据该控制信号，对所述电池进行充电，并检测电池两端的电压，将电池两端的电压分别与第一电压阈值、第二电压阈值进行比较，其中所述第一电压阈值大于第二电压阈值，当电池温度位于第一温度阈值与第二温度阈值之间时，以正常充电电流对所述电池进行充电，且电池两端的电压达到第一电压阈值时停止对电池进行充电；当电池温度小于第一温度阈值或者大于第二温度阈值时，降低充电电流，且电池两端的电压达到第二电压阈值时停止对电池进行充电。
本发明的电池充电系统及方法，通过温度感测器感测电池的温度，然后处理器根据该电池的温度给所述充电器发出相应的控制信号，充电器根据该控制信号给所述电池输出相应的充电电流，且监控所述电池两端的电压，使得在电池温度过高(大于第二温度阈值)或者过低(低于第一温度阈值)，充电电流降低，且电池的充电截止电压降低，确保电池的充电安全。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式的电池充电系统的示意图；
图2是图1的电池充电系统的充电电流随电池温度变化的曲线图；
图3是图1的电池充电系统的充电截止电压随电池温度变化的曲线图；
图4是本发明较佳实施方式的电池充电方法的流程图。
主要元件符号说明
电池充电系统                1
电池                        2
温度感测器                  30
处理器                      50
存储模块                    51
温度比较模块                52
充电器                      70
计数模块                    71
电压监控模块                72
充电模块                    73
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1，为本发明实施方式提供的一种电池充电系统1，用于对一个电池2充电，其包括相互电连接的一个温度感测器30、一个处理器50及一个充电器70。在本实施方式中，所述电池2为锂电池。
所述温度感测器30用于感测所述电池2的温度。
所述处理器50包括相互电连接的一个存储模块51及一个温度比较模块52。所述存储模块51内存储有第一温度阈值T1、第二温度阈值T2、第三温度阈值T3及第四温度阈值T4，且T3＜T1＜T2＜T4。所述温度比较模块52用于将所述电池2的温度T分别与第一、第二、第三、第四温度阈值进行比较，根据比较结果，给所述充电器70输出的相应的控制信号。在本实施方式中，T1为10℃，T2为45℃，T3为0℃，T4为60℃。若T1＜T＜T2，则输出两个连续的脉冲信号；若T3＜T＜T1或者T2＜T＜T4，则输出一个脉冲信号；若T＜T3或者T＞T4，则不输出脉冲信号。
可以理解，在本实施方式中，所述处理器50为数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)，由于数字信号处理器只能够处理数字信号，因此所述数字信号处理器内还设置有一个模数转换器，用于将所述温度感测器30所采集到的温度信号转换成相应的数字信号。
所述充电器70与一个外接电源(图未示)电连接，其包括相互电连接的一个计数模块71、一个电压监控模块72及一个充电模块73。所述计数模块71用于计算所述处理器50发出的脉冲信号的个数，并根据该脉冲信号的个数给所述充电模块73发出控制信号。所述电压监控模块72内存储有第一电压阈值U1及第二电压阈值U2，且第一电压阈值U1大于所述第二电压阈值U2，其用于检测电池2两端的电压，并将电池2两端的电压U与所述第一电压阈值U1及第二电压阈值U2进行比较，将比较结果传递给所述充电模块73。所述充电模块73用于根据所述计数模块71的控制信号，给所述电池2提供相应的充电电流，且根据所述电压监控模块72的比较结果，决定是否继续对所述电池2进行充电。如图2及图3所示，当T1＜T＜T2时，所述充电模块73以正常充电电流I1对所述电池2进行充电，且所述电池2两端的电压U达到第一电压阈值U1时，所述充电模块73停止对所述电池2进行充电；当T3＜T＜T1或者T2＜T＜T4时，所述充电模块73将充电电流降低为I2，且所述电池2两端的电压U达到第二电压阈值U2时，所述充电模块73停止对所述电池2进行充电；当T＜T3或者T＞T4时，所述充电模块73给所述电池2提供的充电电流为零，即停止对所述电池2充电。在本实施方式中，I2为I1的50％，且U1为4.2V，U2为4.05V。
所述电池充电系统1的工作过程如下：所述温度感测器30感测所述电池2的温度，所述温度比较模块52将所述电池2两端的温度T与第一、第二、第三、第四温度阈值进行比较，确定应该输出何种脉冲信号给所述充电器70；所述计数模块71计算该脉冲信号的个数，并根据该脉冲信号的个数，发出控制信号给所述充电模块73；所述充电模块73根据该控制信号对所述电池2提供相应的充电电流；所述电压监控模块72检测所述电池2两端的电压，使得当T1＜T＜T2时，所述充电模块73以正常充电电流I1对所述电池2进行充电，且所述电池2两端的电压U达到第一电压阈值U1时，所述充电模块73停止对所述电池2进行充电；当T3＜T＜T1或者T2＜T＜T4时，所述充电模块73将充电电流降低为I2，且所述电池2两端的电压U达到第二电压阈值U2时，所述充电模块73停止对所述电池2进行充电；当T＜T3或者T＞T4时，所述充电模块73给所述电池2提供的充电电流为零，即停止对所述电池2进行充电。
如图4所示，为一种电池充电方法，其包括如下步骤：
S1：感测所述电池的温度。
S2：将所述电池的温度T与第一温度阈值T1、第二温度阈值T2、第三温度阈值T3及第四温度阈值T4(T3＜T1＜T2＜T4)进行比较，确定应该输出何种脉冲信号。
S3：计算输出的连续脉冲信号的个数，并发出控制信号。
S4：根据该控制信号，对所述电池进行充电，使得电池在不同的温度范围时的充电电流不相同，同时检测电池两端的电压U，并将电池两端的电压U与第一电压阈值U1、第二电压阈值U2(U1＞U2)进行比较，使得电池在不同温度范围时的充电截止电压不同，即当T1＜T＜T2时，以正常充电电流I1对所述电池进行充电，且当电池两端的电压U达到第一电压阈值U1时，停止对电池进行充电；当T3＜T＜T1或者T2＜T＜T4时，将充电电流降低为I2，且当电池两端的电压U达到第二电压阈值U2时，停止对电池充电。当T＜T3或者T＞T4时，充电电流为零，停止对电池充电。
本发明的电池充电系统及方法，通过温度感测器感测电池的温度，然后处理器根据该电池的温度给所述充电器发出相应的控制信号，充电器根据该控制信号给所述电池输出相应的充电电流，且监控所述电池两端的电压，使得在电池温度过高(大于第二温度阈值)或者过低(低于第一温度阈值)，充电电流降低，且电池两端的充电截止电压降低，保证所述电池在充电过程中更加安全。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种电池充电系统，用于对一个电池进行充电，其包括相互电连接的一个温度感测器、一个处理器及一个充电器；所述温度感测器贴附在所述电池上，用于感测所述电池的温度；所述处理器内存储有第一温度阈值及第二温度阈值，且第一温度阈值小于第二温度阈值，其用于将电池的温度与第一温度阈值、第二温度阈值进行比较，并根据比较结果给所述充电器输出的相应的控制信号；所述充电器与一个外接电源电连接，用于根据所述处理器所发出的控制信号，给所述电池提供不同等级的充电电流；所述充电器还用于监控电池两端的电压，其内部存储有第一电压阈值及第二电压阈值，第一电压阈值大于第二电压阈值；当电池温度在第一温度阈值与第二温度阈值之间时，所述充电器给电池提供正常充电电流，且当所述电池两端的电压达到第一电压阈值时停止对电池充电；当电池温度小于第一温度阈值或者大于第二温度阈值时，所述充电器降低充电电流，且当所述电池两端的电压达到第二电压阈值时停止对电池充电。
2.如权利要求1所述的电池充电系统，其特征在于，当电池温度小于第一温度阈值或者大于第二温度阈值时，所述充电器给所述电池提供的充电电流降低为正常充电电流的50％。
3.如权利要求1所述的电池充电系统，其特征在于，所述存储模块内还存储有第三温度阈值及第四温度阈值，且第三温度阈值小于第一温度阈值，第四温度阈值大于第二温度阈值，使得电池温度小于第三温度阈值或者大于第四温度阈值时，所述充电器对电池停止充电；电池温度在第三温度阈值与第一温度阈值之间或者第二温度阈值与第四温度阈值之间时，所述充电器给所述电池提供的充电电流降低，当所述电池两端的电压达到第二电压阈值时停止充电。
4.如权利要求1所述的电池充电系统，其特征在于，所述处理器所发出的控制信号为连续的脉冲信号。
5.如权利要求4所述的电池充电系统，其特征在于，所述充电器包括一个计数模块及一个充电模块，所述计数模块用于计算所述处理器所发出的连续脉冲信号的个数，所述充电模块用于根据该脉冲信号的个数给所述充电模块提供相应的充电电流。
6.如权利要求5所述的电池充电系统，其特征在于，所述充电器还包括一个电压监控模块，所述电压监控模块内部存储有第一电压阈值及第二电压阈值，其中第一电压阈值大于第二电压阈值，其用于监控电池两端的电压，将电池两端的电压与第一电压阈值及第二电压阈值进行比较，并将比较结果传递给所述充电模块，所述充电模块还用于根据所述电压监控模块的比较结果，决定是否继续对所述电池进行充电，使得所述电池在不同温度范围时的充电截止电压不同。
7.如权利要求1所述的电池充电系统，其特征在于，所述电池为锂电池。
8.一种电池充电方法，其包括如下步骤：感测所述电池的温度；将所述电池的温度与第一温度阈值及第二温度阈值进行比较，并根据比较结果输出控制信号，其中所述第一温度阈值小于所述第二温度阈值；根据该控制信号，对所述电池进行充电，并检测电池两端的电压，将电池两端的电压与第一电压阈值、第二电压阈值进行比较，所述第一电压阈值大于第二电压阈值，当电池温度位于第一温度阈值与第二温度阈值之间时，以正常充电电流对所述电池进行充电，且电池两端的电压达到第一电压阈值时停止对电池进行充电；当电池温度小于第一温度阈值或者大于第二温度阈值时，降低充电电流，且电池两端的电压达到第二电压阈值时停止对电池进行充电。
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