CN102882260B - 一种带温度检测的锂电池充电控制方法及其充电器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带温度检测的锂电池充电控制方法及其充电器，所述锂电池充电控制方法，其步骤包括：检测锂电池的电压、电流、温度值；设定多阶段预设电压，设定多个保护时间，利用PWM调变信号将一电力调变为恒流信号及恒压信号；若检测值大于该恒流阶段预设电压值，则在该恒电流充电保护时间内，利用该恒定电流值对锂电池进行充电，直至该侦测之大于恒压阶段的预设电压；在该恒压充电保护时间内，利用该恒压对该锂电池进行充电，直至该检测值大于该充电完成电压。本发明由于在锂电池充电过程中，进行智能控制，严格控制充电电流、电压、温度等参数，从而提高了充电效率，并实现数字化、智能化等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种带温度检测的锂电池充电控制方法及其充电器。
背景技术
锂电池因具有电压高、循环性能好和无记忆效应等特点正作为移动便携式仪器的核心储能装置被人们所关注，而与之相匹配的锂电池充电器也越来越被人们所重视，因为充电器的好坏会影响仪器设备的性能，电池的使用寿命以及设备的工作效率。目前,市面上的充电器较为典型的一种类型是用一个专用集成IC来控制充电电流、电压的变化，这种充电方式的充电器虽然芯片体积较小，但是也有一些不足之处，如充电效率低、易发热降低电池寿命、控制精度低等。学术论文提出加入温度保护模块，但都是针对IC芯片的发热问题，这也是使用集成IC带来的一个弊端。
中国专利申请号：200610159900.6，专利名称为：“锂电池充电控制方法”，公开日为2008.5.14的发明专利公开了一种锂电池充电控制方法，该控制方法如下：在锂电池充电过程中，利用电压检测电路不断的检测锂电池的电量，来选择锂电池所需要的充电方式，再通过微处理器内的PWM调制功能，将电力信号调节成合适的恒流或恒压值进行充电。但该技术并未提出将锂电池温度及充电电流检测放入系统中，使得对于锂电池的保护做得不够完善。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，充电更加安全又保证充电最佳化的目的带温度检测的锂电池充电控制方法及其充电器。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该带温度检测的锂电池充电控制方法，其特在于：
预设多个阶段的参数，其中包括恒流充电预设电压、恒压充电预设电压、结束充电预设电流、预充电保护时间、恒流充电保护时间、恒压充电保护时间、安全预设温度；
检测锂电池的端电压、流过的电流以及温度，
充电开始时判断锂电池端电压：
1） 若检测到的锂电池电压值大于恒压充电预设电压则停止充电；
2） 若检测到的锂电池电压值小于等于恒流充电预设电压，则进入预充电阶段。
3） 若检测到的锂电池电压值小于恒压充电预设电压并大于恒流充电预设电压,则直接进入恒流充电阶段；
4） 若检测到的锂电池电压值等于恒压充电预设电压,则直接进入恒压充电阶段，
各个充电阶段的控制过程：
a) 在预充电阶段，在预充电保护时间内，对锂电池进行涓流充电，每过一个预充电保护时间再检测一次电压值，若检测到的锂电池电压大于恒流充电预设电压，则预充电阶段完成，进入恒流充电阶段；
b) 在恒流充电阶段，在恒流充电保护时间内，对锂电池进行涓流充电，每过一个恒流充电保护时间再检测一次电压值，检测到的锂电池的温度小于安全预设温度，则持续恒流充电，若检测到的锂电池温度值大于安全预设温度，则暂时停止充电直到温度恢复到小于安全预设温度，若检测到的锂电池电压小于恒压充电预设电压，则持续恒流充电，若检测到的锂电池电压等于恒压充电预设电压，则进入恒压充电阶段；
c) 在恒压充电阶段，在恒压充电保护时间内，对锂电池进行恒压充电，每过一个恒压充电保护时间再检测一次电压值，若检测到的锂电池的温度小于安全预设温度，则持续恒压充电，若检测到的锂电池的温度大于安全预设温度，则暂时停止充电直到温度恢复到小于预设值，若检测到的锂电池电流大于结束充电预设电流，则持续恒压充电，若检测到的锂电池电流小于结束充电预设电流，则充电完成。
本发明所述锂电池充电控制方法，利用脉冲宽度调制信号将充电输入信号调节为恒定电流值和恒定电压值对锂电池进行充电；
本发明所述锂电池充电控制方法中，恒流充电预设电压值设为2.9V、恒压充电预设电压值设为4.2V、结束充电预设电流值为200mA，安全预设温度为50℃。
本发明所述锂电池充电控制方法中，所述预充电保护时间、恒流充电保护时间、恒压充电保护时间均为5秒。
本发明所述充电器，其特在于：包括PFC电路模块、DC/DC变换器、处理器和电参数检测单元，所述电参数检测单元包括充电器输出端设有电压检测单元、电流检测单元、温度检测单元，电压检测单元、电流检测单元、温度检测单元设置在充电器输出端，所述处理器和DC/DC变换器均与电压检测单元、电流检测单元、温度检测单元连接，处理器和DC/DC变换器均连接PFC电路模块。
本发明所述PFC电路模块采用BUCK型。
本发明所述处理器采用LM3S9B96处理器。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：由于在锂电池充电过程中，进行智能控制，严格控制充电电流、电压、温度等参数，从而提高了充电效率，并实现数字化、智能化等特点。虽然锂电池的使用温度范围比较宽，但环境温度对电池的放电容量有很大影响，经过实践证明，充电的引起的高温会降低电池的容量，通过温度的监控，将温度对电池容量的影响控制在一定范围内，利用新型的嵌入式处理器LM3S9B96为主控制器，克服了通常采用集成IC所带来易发热的问题。
附图说明
图1是本发明带温度检测的锂电池充电控制方法的控制过程示意图。
图2是本发明充电器的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
本实施例带温度检测的锂电池充电控制方法根据锂电池的端电压、流过的电流以及电池温度来选择不同的充电模式对锂电池进行充电，以达到既安全充电又保证充电最佳化的目的，具体采用如下原理：预设多个阶段的参数，其中包括恒流充电预设电压、恒压充电预设电压、结束充电预设电流、预充电保护时间、恒流充电保护时间、恒压充电保护时间、安全预设温度；利用脉冲宽度调制信号将充电输入信号调节为恒定电流值和恒定电压值对锂电池进行充电；检测锂电池的端电压、流过的电流以及温度；本实施例中恒流充电预设电压值设为2.9V、恒压充电预设电压值设为4.2V、结束充电预设电流值为200mA，安全预设温度为50℃、涓流充电电流值为500mA、恒流充电电流值的500mA。预充电保护时间、恒流充电保护时间、恒压充电保护时间均为5秒。
参见图1，本实施例的充电过程，充电开始时判断锂电池端电压：
1) 若检测到的锂电池电压值大于恒压充电预设电压则停止充电；
2) 若检测到的锂电池电压值小于等于恒流充电预设电压，则进入预充电阶段。
3) 若检测到的锂电池电压值小于恒压充电预设电压并大于恒流充电预设电压,则直接进入恒流充电阶段；
4) 若检测到的锂电池电压值等于恒压充电预设电压,则直接进入恒压充电阶段，
各个充电阶段的控制过程：
a) 在预充电阶段，在预充电保护时间内，对锂电池进行涓流充电，保护时间5秒，每过5秒再检测一次电压值，若检测到的锂电池电压大于恒流充电预设电压，则预充电阶段完成，进入恒流充电阶段；
a) 在恒流充电阶段，在恒流充电保护时间内，对锂电池进行涓流充电，保护时间5秒，每过5秒再检测一次电压值，检测到的锂电池的温度小于安全预设温度，则持续恒流充电，若检测到的锂电池温度值大于安全预设温度，则暂时停止充电直到温度恢复到小于安全预设温度，若检测到的锂电池电压小于恒压充电预设电压，则持续恒流充电，若检测到的锂电池电压等于恒压充电预设电压，则进入恒压充电阶段；
b) 在恒压充电阶段，在恒压充电保护时间内，对锂电池进行恒压充电，保护时间5秒，每过5秒再检测一次电压值，若检测到的锂电池的温度小于安全预设温度，则持续恒压充电，若检测到的锂电池的温度大于安全预设温度，则暂时停止充电直到温度恢复到小于预设值，若检测到的锂电池电流大于结束充电预设电流，则持续恒压充电，若检测到的锂电池电流小于结束充电预设电流，则充电完成。
经过实践证明，采用0.2C放电速率，当环境温度为25℃时，可以放出额定容量；当环境温度为-10℃时，电池容量下降约5%，当环境温度为-20℃时，电池容量下降约10%；温度高了亦是如此，本实施例由于在锂电池充电过程中，进行智能控制，严格控制充电电流、电压、温度等参数，从而提高了充电效率，并实现数字化、智能化等特点。虽然锂电池的使用温度范围比较宽，但环境温度对电池的放电容量有很大影响，经过实践证明，充电的引起的高温会降低电池的容量，通过温度的监控，将温度对电池容量的影响控制在一定范围内。
参见图2，本实施例锂电池充电器，包括PFC电路模块1、DC/DC变换器2、处理器3和电参数检测单元，电参数检测单元包括电压检测单元41、电流检测单元42、温度检测单元43，电压检测单元41、电流检测单元42、温度检测单元43设置在充电器输出端，处理器3和DC/DC变换器2均与电压检测单元41、电流检测单元42、温度检测单元43连接，处理器3和DC/DC变换器2均连接PFC电路模块1。本实施例中PFC电路模块1采用BUCK型，处理器3采用LM3S9B96处理器3。利用新型的嵌入式处理器3LM3S9B96为主控制器，克服了通常采用集成IC所带来易发热的问题。
本实施例利用LM3S9B96处理器3的脉冲宽度调制功能，可依据采集的不同阶段信号参数弹性地调变充电电流、电压，使之变成锂电池充电所希望的恒定电流值或恒定电压值。本实施例针对锂电池的充放电特性及实际使用中的需求，利用嵌入式处理器3LM3S9B96为主控制器，克服了通常采用集成IC所带来易发热的问题，同时由于在锂电池充电过程中，进行智能控制，严格控制充电电流、电压、温度等参数，从而提高了充电效率，并实现数字化、智能化等特点。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种带温度检测的锂电池充电控制方法，其特在于：预设多个阶段的参数，其中包括恒流充电预设电压、恒压充电预设电压、结束充电预设电流、预充电保护时间、恒流充电保护时间、恒压充电保护时间、安全预设温度；利用脉冲宽度调制信号将充电输入信号调节为恒定电流值和恒定电压值对锂电池进行充电；检测锂电池的端电压、流过的电流以及温度，充电开始时判断锂电池端电压：
若检测到的锂电池电压值大于恒压充电预设电压则停止充电；
若检测到的锂电池电压值小于等于恒流充电预设电压，则进入预充电阶段, 若检测到的锂电池电压值小于恒压充电预设电压并大于恒流充电预设电压, 则直接进入恒流充电阶段；
若检测到的锂电池电压值等于恒压充电预设电压, 则直接进入恒压充电阶段，各个充电阶段的控制过程 ：
在预充电阶段，在预充电保护时间内，对锂电池进行涓流充电，每过一个预充电保护时间再检测一次电压值，若检测到的锂电池电压大于恒流充电预设电压，则预充电阶段完成，进入恒流充电阶段；
在恒流充电阶段，在恒流充电保护时间内，对锂电池进行涓流充电，每过一个恒流充电保护时间再检测一次电压值，检测到的锂电池的温度小于安全预设温度，则持续恒流充电，若检测到的锂电池温度值大于安全预设温度，则暂时停止充电直到温度恢复到小于安全预设温度，若检测到的锂电池电压小于恒压充电预设电压，则持续恒流充电，若检测到的锂电池电压等于恒压充电预设电压，则进入恒压充电阶段；
在恒压充电阶段，在恒压充电保护时间内，对锂电池进行恒压充电，每过一个恒压充电保护时间再检测一次电压值，若检测到的锂电池的温度小于安全预设温度，则持续恒压充电，若检测到的锂电池的温度大于安全预设温度，则暂时停止充电直到温度恢复到小于预设值，若检测到的锂电池电流大于结束充电预设电流，则持续恒压充电，若检测到的锂电池电流小于结束充电预设电流，则充电完成。
2.根据权利要求1 所述的带温度检测的锂电池充电控制方法，其特征在于：恒流充电预设电压值设为2.9V 、恒压充电预设电压值设为4.2V 、结束充电预设电流值为200mA ，安全预设温度为50℃。
3.根据权利要求1 所述的带温度检测的锂电池充电控制方法，其特征在于：所述预充电保护时间、恒流充电保护时间、恒压充电保护时间均为5 秒。
4.一种实现权利要求1 所述的带温度检测的锂电池充电控制方法的充电器，其特征在于：包括PFC 电路模块、DC/DC 变换器、处理器和电参数检测单元，所述电参数检测单元包括电压检测单元、电流检测单元和温度检测单元，电压检测单元、电流检测单元、温度检测单元设置在充电器输出端，所述处理器和DC/DC 变换器均与电压检测单元、电流检测单元、温度检测单元连接，处理器和DC/DC 变换器均连接PFC 电路模块；所述PFC 电路模块采用BUCK 型；所述处理器采用LM3S9B96 处理器。
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