CN102570558B - 一种镍氢镍镉电池的智能充电器及其控制方法 - Google Patents

一种镍氢镍镉电池的智能充电器及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102570558B
CN102570558B CN201210081068.8A CN201210081068A CN102570558B CN 102570558 B CN102570558 B CN 102570558B CN 201210081068 A CN201210081068 A CN 201210081068A CN 102570558 B CN102570558 B CN 102570558B
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
nickel
voltage
charging
battery pack
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201210081068.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102570558A (zh
Inventor
蔡成炜
周步新
居敏花
程磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Vocational Institute of Industrial Technology
Original Assignee
Suzhou Vocational Institute of Industrial Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Vocational Institute of Industrial Technology filed Critical Suzhou Vocational Institute of Industrial Technology
Priority to CN201210081068.8A priority Critical patent/CN102570558B/zh
Publication of CN102570558A publication Critical patent/CN102570558A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102570558B publication Critical patent/CN102570558B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明揭示了一种镍氢镍镉电池的智能充电器，包括开关电源电路和单片机控制的DC-DC电源电路，特点为：该DC-DC电源电路通过单片机的AD采样电路输出用于向电池组充电的两极接口，且AD采样电路为单片机用于反馈电池组电压电流信息的自带单元，该单片机的PWM输出端连至所述DC-DC电源电路。通过单片机自带AD采样电路的反馈性能，实时检测电池装配与否、所装配电池的类型及数量，从而使得单片机输出合理的PWM波形，调制充电器在电池的不同状态下切换恒流、恒压或涓流充电模式。本发明技术方案的实施应用，针对镍氢镍镉电池充电通用型的要求，具有系统运行安全、稳定的特点。

Description

一种镍氢镍镉电池的智能充电器及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种针对镍氢镍镉电池的智能充电方案，尤其涉及一种具体的镍氢镍镉电池充电装置及其控制实现方法，属于电子设备控制领域。
背景技术
目前充电电池已广泛应用于各种仪器、仪表等手持设备中，镍氢镍镉电池由于价格低、通用性强、电流大等特性一直没有被锂电池所取代，但是在充电设备上，由于镍氢镍镉电池内部没有锂电池内部的控制芯片，对外部充电器的设计要求要复杂很多。目前市面上已有比较成熟的镍氢镍镉电池智能充电器的设计方案，多数采取的是利用单片机作为控制芯片，充电过程中根据采样的AD值进行判断，从而决定充电方式。这种所谓的智能充电器对于多个单节并联情况下或者对于固定节数电池串联情况下是可行的，但是对于不固定节数电池串联的设备就行不通了。举例来说，一种设备有4种型号，供电所对应电池串联节数分别为2节、3节、4节、5节，需要一款通用性较高的充电设备，能够自判断镍氢镍镉电池节数，且能够保证充电的稳定性。在这方面要求上，现有技术的充电设备是很难做到的。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种镍氢镍镉电池的智能充电器及其控制方法，解决智能充电器对镍氢镍镉电池不同充电配置的自适应、稳定充电问题。
本发明的上述第一个目的，将通过以下技术方案得以实现：一种镍氢镍镉电池的智能充电器，包括开关电源电路和单片机控制的DC-DC电源电路，所述开关电源电路输出连接DC-DC电源电路，同时通过对应于单片机工作电压的稳压电路输出连接单片机，其特征在于：所述DC-DC电源电路通过单片机的AD采样电路输出用于向电池组充电的两极接口，且AD采样电路为单片机用于反馈电池组电压电流信息的自带单元，所述单片机的PWM输出端连至所述DC-DC电源电路。
进一步地，其中单片机包括：电池检测模块，用于检测智能充电器是否装配电池组；电池类型及数量检测模块，用于检测所装配的电池是否为可充电的电池组，并判断电池组中所含电池的数量；充电模式控制模块，用于根据AD采样电路反馈的电池组电压电流信息，切换恒流、恒压、涓流的充电模式；充电时间控制模块，用于设定充电时间阀值并在超出充电时间阀值时终断充电器工作。
更进一步地，所述电池组中的复数节电池相串联，且电池组的两极与所述两极接口相连。
进一步地，所述AD采样电路与两极接口之间设有用于防止电池组电流倒灌的二极管。
进一步地，所述智能充电器设有正常充电指示灯和/或故障报警指示灯。
本发明的上述第二个目的，将通过以下技术方案得以实现：一种镍氢镍镉电池的智能充电方法，通过开关电源电路和单片机控制的DC-DC电源电路构成的智能充电器实现，其特征在于：通过单片机的AD采样电路实时反馈电池组的充电状态，并由单片机根据AD采样电路反馈的电池组电压电流信息，通过改变PWM输出端输出波形的占空比，顺序切换充电器的恒流、恒压、涓流的充电模式。
包括步骤：初始化步骤，单片机I/O接口、AD采样电路、PWM输出端初始化；电池检测步骤，单片机通过AD采样电路检测智能充电器是否装配电池组；电池类型及数量检测步骤，单片机通过AD采样电路检测所装配的电池是否为可充电的电池组，并判断电池组中所含电池的数量；充电模式控制步骤，用于根据AD采样电路1Ω电阻两端的电压差以反馈电池组电压电流信息，当单片机在判断串联电池的数量时，如果1Ω电阻两端电压差小于设定值，控制PWM输出端输出波形的占空比进行恒流模式充电，当电池电压充到接近标称电压时则控制PWM输出端输出波形的占空比改为恒压模式充电，当电池电压达到充满电压设定值时，为了弥补电池在充满电后由于自放电而造成的容量损失，控制PWM输出端输出波形的占空比进行涓流模式充电；充电时间控制步骤，预设定充电时间阀值，并在超出充电时间阀值时终断充电器工作。
进一步地，在AD采样电路与两极接口之间设置二极管，当电池组异常时截断倒灌的电流。
进一步地，所述智能充电器设有正常充电指示灯和故障报警指示灯，电池类型及数量检测步骤中，当检测到所装配的电池为不可充电池时，单片机接通故障报警指示灯报警；当智能充电器正常充电时，单片机接通正常充电指示灯指示状态。
进一步地，所述电池类型及数量检测步骤中，仅当所安装的电池全部为可充电的电池组后，再判断电池组中所含电池的数量，当所安装的电池为部分可充电的电池组，则电池类型判断结构为非可充电池，单片机控制关断PWM输出、中断检测过流。
本发明的技术方案较之于现有技术在实施应用后，体现了较为显著的优点：一方面能对不同节数配置的电池组进行自适应充电，另一方面能对电池是否为可充电的属性进行检测识别；针对镍氢镍镉电池充电通用型的要求，本发明的智能充电器及其控制方法具有系统运行安全、稳定的特点。
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
图1是本发明智能充电器的模块结构示意图。
图2是本发明智能充电器的电路示意图。
图3是本发明智能充电方法的流程示意图。
具体实施方式
基于背景技术中所介绍的传统针对镍氢镍镉电池充电器在稳定性和自适应性不足的缺陷，本发明提出了一种镍氢镍镉电池的智能充电器及其控制方法，有效。
如图1和图2所示，从智能充电器的硬件结构来看：该种镍氢镍镉电池的智能充电器，包括开关电源电路和单片机控制的DC-DC电源电路。该开关电源电路较为简单，直接采用专用的开关电源芯片产生一个10V的直流电压作为SFR9034 MOS管的驱动电压。另外，一般单片机都是5V的工作电压，故此处单片机STC12C5204AD的5V供电也是通过这个10V的直流电压由5V稳压电路78L05产生的。作为该智能充电器的创新结构：该DC-DC电源电路通过单片机的AD采样电路输出用于向电池组充电的两极接口，且AD采样电路为单片机用于反馈电池组电压电流信息的自带单元，该单片机的PWM输出端连至该DC-DC电源电路。
上述技术方案进一步细化为：其中单片机包括：电池检测模块，用于检测智能充电器是否装配电池组；电池类型及数量检测模块，用于检测所装配的电池是否为可充电的电池组，并判断电池组中所含电池的数量；充电模式控制模块，用于根据AD采样电路反馈的电池组电压电流信息，切换恒流、恒压、涓流的充电模式；充电时间控制模块，用于设定充电时间阀值并在超出充电时间阀值时终断充电器工作。
而且，上述电池组中的复数节电池相串联，且电池组的两极与所述两极接口相连，电池组可能同时并联负载，以便在脉冲压电的间歇向负载放电，用来消除镍氢镍镉电池记忆效应，达到更好的充电效果。
此外，该智能充电器中AD采样电路与两极接口之间设有用于防止电池组电流倒灌的二极管。还设有正常充电指示灯和/或故障报警指示灯，用于指示智能充电器的工作状态。
从一种镍氢镍镉电池的智能充电方法来看：通过开关电源电路和单片机控制的DC-DC电源电路构成的智能充电器实现，其创新特点体现在：通过单片机的AD采样电路实时反馈电池组的充电状态，并由单片机根据AD采样电路反馈的电池组电压电流信息，通过改变PWM输出端输出波形的占空比，顺序切换充电器的恒流、恒压、涓流的充电模式。
结合图2和图3所示的充电方法流程示意图可见，其步骤包括：初始化步骤，单片机I/O接口、AD采样电路、PWM输出端初始化；电池检测步骤，单片机通过AD采样电路检测智能充电器是否装配电池组；电池类型及数量检测步骤，单片机通过AD采样电路检测所装配的电池是否为可充电的电池组，并判断电池组中所含电池的数量；充电模式控制步骤，根据AD采样电路1Ω电阻（图2中R13）两端的电压差以反馈电池组电压电流信息，当单片机在判断串联电池的数量时，如果1Ω电阻两端电压差小于设定值，控制PWM输出端输出波形的占空比进行恒流模式充电，当电池电压充到接近标称电压时则控制PWM输出端输出波形的占空比改为恒压模式充电，当电池电压达到充满电压设定值时，为了弥补电池在充满电后由于自放电而造成的容量损失，控制PWM输出端输出波形的占空比进行涓流模式充电；充电时间控制步骤，预设定充电时间阀值，并在超出充电时间阀值时终断充电器工作。
具体来看：当智能充电器插入待充电的电池时，单片机的AD3先采样电池两端的电压，将得到的电压值作为参考值U，打开单片机的PWM脚，调节脉冲占空比使得AD2的电压值稳定在U+△U，考虑到二极管D2的压降差（约为0.3V），选取△U=0.8V，实际上给电池两端电压提高0.5V电压进行充电。简而言之，AD2与AD3组合检测是为了加△U，而AD2与AD1组合检测是为了监控电流，可以做恒流充电同时也可以做过流保护。仪器内部的电池组是向仪器直接供电的，充电时接负载充电，整个过程采用脉冲充电方式，间隙期正好让电池对负载放电，用来消除镍氢镍镉电池记忆效应，达到更好的充电效果。
上述电池类型及数量检测步骤中，仅当所安装的电池全部为可充电的电池组后，再判断电池组中所含电池的数量，当所安装的电池为部分可充电的电池组，则电池类型判断结构为非可充电池，单片机控制关断PWM输出、中断检测过流。
当确定了电池充电的节数后，根据电池充电电压特性，设计时将充电过程分为3个阶段，每个阶段采取不同的控制方式。第一阶段电池内的电量较空，为了节省时间，应采用恒定的大电流充电；第二阶段为充电电池的敏感阶段，为防止充电过多会损坏电池，应采用恒压充电；第三阶段电池已充电满，为了防止电池自行放电。应进行涓流充电。充电过程中为了安全起见，设定充电时间不能超过10小时，还要不停地检测是否出现过流。另外当检测到中途电池被取的时候，单片机需要重新开始程序。
为进一步提高安全、稳定性能，在AD采样电路与两极接口之间设置二极管，当电池组异常时截断倒灌的电流。同时智能充电器还设有正常充电指示灯和故障报警指示灯，电池类型及数量检测步骤中，当检测到所装配的电池为不可充电池时，单片机接通故障报警指示灯报警；当智能充电器正常充电时，单片机接通正常充电指示灯指示状态。
本发明的技术方案较之于现有技术在实施应用后，体现了较为显著的优点：一方面能对不同节数配置的电池组进行自适应充电，另一方面能对电池是否为可充电的属性进行检测识别；针对镍氢镍镉电池充电通用型的要求，本发明的智能充电器及其控制方法具有系统运行安全、稳定的特点。

Claims (4)

1.一种镍氢镍镉电池的智能充电方法，通过开关电源电路和单片机控制的DC-DC电源电路构成的智能充电器实现，其特征在于：通过单片机的AD采样电路实时反馈电池组的充电状态，并由单片机根据AD采样电路反馈的电池组电压电流信息，通过改变PWM输出端输出波形的占空比，顺序切换充电器的恒流、恒压、涓流的充电模式，包括步骤：
初始化步骤，单片机I/O接口、AD采样电路、PWM输出端初始化；
电池检测步骤，单片机通过AD采样电路检测智能充电器是否装配电池组；
电池类型及数量检测步骤，单片机通过AD采样电路检测所装配的电池是否为可充电的电池组，并判断电池组中所含电池的数量；
充电模式控制步骤，用于根据AD采样电路反馈电池组电压电流信息，当单片机在判断串联电池的数量后，如果采样的电压差小于设定值，则控制PWM输出端输出波形的占空比进行恒流模式充电，当电池电压充到标称电压时，则控制PWM输出端输出波形的占空比改为恒压模式充电，当电池电压达到充满电压设定值时，则控制PWM输出端输出波形的占空比进行涓流模式充电；
充电时间控制步骤，预设定充电时间阀值，并在超出充电时间阀值时终断充电器工作。
2.根据权利要求1所述的一种镍氢镍镉电池的智能充电方法，其特征在于：在AD采样电路与两极接口之间设置二极管，当电池组异常时截断倒灌的电流。
3. 根据权利要求1所述的一种镍氢镍镉电池的智能充电方法，其特征在于：所述智能充电器设有正常充电指示灯和故障报警指示灯，电池类型及数量检测步骤中，当检测到所装配的电池为不可充电池时，单片机接通故障报警指示灯报警；当智能充电器正常充电时，单片机接通正常充电指示灯指示状态。
4. 根据权利要求1所述的一种镍氢镍镉电池的智能充电方法，其特征在于：所述电池类型及数量检测步骤中，仅当所安装的电池全部为可充电的电池组后，再判断电池组中所含电池的数量，当所安装的电池为部分可充电的电池组，则电池类型判断结构为非可充电池，单片机控制关断PWM输出、中断检测过流。
 
CN201210081068.8A 2012-03-26 2012-03-26 一种镍氢镍镉电池的智能充电器及其控制方法 Expired - Fee Related CN102570558B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210081068.8A CN102570558B (zh) 2012-03-26 2012-03-26 一种镍氢镍镉电池的智能充电器及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210081068.8A CN102570558B (zh) 2012-03-26 2012-03-26 一种镍氢镍镉电池的智能充电器及其控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102570558A CN102570558A (zh) 2012-07-11
CN102570558B true CN102570558B (zh) 2014-03-12

Family

ID=46415267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210081068.8A Expired - Fee Related CN102570558B (zh) 2012-03-26 2012-03-26 一种镍氢镍镉电池的智能充电器及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102570558B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103001302A (zh) * 2012-11-05 2013-03-27 广州市君盘实业有限公司 基于top24x集成芯片的单片机智能控制系统电池充电器
CN203119517U (zh) * 2013-01-04 2013-08-07 中兴通讯股份有限公司 一种移动终端及其充电装置
CN103985916A (zh) * 2014-06-05 2014-08-13 北京纽曼腾飞科技有限公司 一种电池充电方法
CN104158272B (zh) * 2014-07-25 2016-10-19 中国民航大学 一种自适应双间歇pwm快速充电系统
CN105093123B (zh) * 2015-07-20 2018-07-03 华为技术有限公司 一种蓄电池组中蓄电池数量的确定方法及装置
CN108574323B (zh) * 2018-03-23 2021-03-19 加码技术有限公司 一种电池充电控制电路
CN108988412A (zh) * 2018-06-20 2018-12-11 国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司 一种蓄电池充放电控制方法
CN109066940A (zh) * 2018-09-18 2018-12-21 深圳和而泰智能控制股份有限公司 一种充电控制方法、电路、充电器及电动工具
CN109802456B (zh) * 2019-01-15 2022-06-14 惠州市安宝科技有限公司 一种电池自动识别方法
CN109870962A (zh) * 2019-04-08 2019-06-11 深圳市搏世通用科技开发有限公司 一种吹风机的控制系统及其控制方法
CN110838747B (zh) * 2019-11-28 2021-07-23 珠海格力电器股份有限公司 移动电源的供电控制方法、移动电源
CN111756093A (zh) * 2020-07-06 2020-10-09 惠州市天宝创能科技有限公司 一种基于pid控制充电电压电流的方法
TWI789131B (zh) * 2021-11-24 2023-01-01 嘉強電子股份有限公司 用於電池的充放電保護裝置與充放電保護方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101110521A (zh) * 2007-08-20 2008-01-23 中兴通讯股份有限公司 一种镍氢电池的充电装置及方法
CN201393328Y (zh) * 2009-04-23 2010-01-27 青海新能源(集团)有限公司 一种高寒地区太阳能路灯控制器
CN102013722A (zh) * 2010-07-14 2011-04-13 陈赖容 铅酸蓄电池的充电优化管理器

Also Published As

Publication number Publication date
CN102570558A (zh) 2012-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102570558B (zh) 一种镍氢镍镉电池的智能充电器及其控制方法
CN102709980B (zh) 一种基于电池保护芯片的串联锂电池组保护板
CN102709882B (zh) 具有预充电功能的直流电源的短路保护电路
CN102957173B (zh) 一种多节串联锂电池组均衡及保护系统
CN1967966A (zh) 用于电动工具的可充电电池组件
EP3787145A1 (en) Multi-battery power system
CN104425793A (zh) 电池组、电动工具和电池充电器
WO2019218316A1 (zh) 蓄电池维护器、方法及电子设备
CN101826744B (zh) 铁电池充电电路
CN102842945A (zh) 智能蓄电池充电器
CN102608371B (zh) 蓄电池检测装置及其欠压保护方法
CN104810872A (zh) 一种电池充电电路及电池充电方法
KR102433599B1 (ko) 모션 센서가 있는 재충전 배터리 시스템
CN202772619U (zh) 一种具有自动充放电保护功能的电路
CN209046337U (zh) 一种低成本的无刷吸尘器电池包保护板控制系统
CN102957175B (zh) 一种多节串联锂电池组均衡及保护系统
CN202749803U (zh) 具有预充电功能的直流电源的短路保护电路
CN102282736B (zh) 一种电源的开关控制电路及一种供电电路
CN204879473U (zh) 多功能手电筒
CN108512283A (zh) 一种多功能充电系统
CN105006849A (zh) 电池充电器智能关断控制系统
CN207283222U (zh) 一种多功能铅酸电池管理器
CN113937865A (zh) 一种电池管理系统及供电系统
CN201781295U (zh) 智能充电机
CN110636673A (zh) 一种太阳能路灯用控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140312

Termination date: 20190326

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee