CN103078369B - 锂电池亏电激活装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电池亏电激活装置，涉及锂电池充电设备技术领域，包括锂电池充电管理IC，还包括激活电路，所述激活电路包括：MCU，所述MCU的控制输出管脚I/0连接所述锂电池充电管理IC的使能管脚EN，所述MCU的第三模拟量输入管脚AD3连接所述锂电池用于检测所述锂电池的电压；限流浮充电路，所述限流浮充电路的一端连接所述电源Vin，所述限流浮充电路的另一端连接所述锂电池，用于控制所述限流浮充电路输出的电流大小的电流控制端连接所述MCU的模拟量输出管脚DA。本发明解决了现有技术中锂电池亏电后不便激活的技术问题。本发明可对亏电后的锂电池进行激活，安全可靠性高，有利于延长锂电池的使用寿命，且价格低廉。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池充电设备技术领域，特别涉及一种锂电池亏电激活装置。
背景技术
锂电池包括锂金属电池和锂离子电池，其中锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。当用锂离子电池共电的产品长时间闲置后，就会发生电池充不进去电的现象，这就是我们常说的锂电池亏电现象，本说明书中后面所提到的锂电池即指锂离子电池。出现亏电的锂电池存在两种情况：一种是电池电芯损坏，将不能再使用；别一种情况是电池电芯没有损坏，进行激活后还可以继续使用。
目前市场上大多数锂电池充电管理IC（充电管理芯片）均不具备锂电池亏电激活功能；少数的锂电池充电管理IC具备0V充电功能（即电池亏电激活功能），但这类锂电池充电管理IC价格均较昂贵，不适用于大多数消费者的购买能力；还有少数的单纯硬件电路直接浮充来激活锂电池的装置，这种纯硬件电路的装置无法控制充电电流和充电时间，存在严重的安全引患，同时还会缩短锂电池的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种锂电池亏电激活装置，此锂电池亏电激活装置具有锂电池亏电激活功能，且安全可靠性高，价格低廉，有利于延长锂电池的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种锂电池亏电激活装置，包括锂电池充电管理IC，所述锂电池充电管理IC的电源管脚连接电源Vin，所述锂电池充电管理IC的输出端连接锂电池，还包括激活电路，所述激活电路包括：MCU，所述MCU的控制输出管脚I/0连接所述锂电池充电管理IC的使能管脚EN，所述MCU的第三模拟量输入管脚AD3连接所述锂电池用于检测所述锂电池的电压；限流浮充电路，所述限流浮充电路的一端连接所述电源Vin，所述限流浮充电路的另一端连接所述锂电池，用于控制所述限流浮充电路输出的电流大小的电流控制端连接所述MCU的模拟量输出管脚DA。
其中，所述限流浮充电路包括三极管Q1，所述三极管Q1的发射极与所述电源Vin相连接，所述三极管Q1的基极连接有电阻调整电路，所述电阻调整电路连接所述模拟量输出管脚DA，所述三极管的集电极串连有电阻R1，所述电阻R1连接所述锂电池。
其中，所述电阻调整电路包括场效应管Q2，所述场效应管Q2的漏极与所述三极管Q1的基极相连接，所述场效应管Q2的栅极连接有电阻R3，所述电阻R3同时连接有滤波电容C2和电阻R5，所述电阻R5连接所述模拟量输出管脚DA。
其中，所述电阻R1的两端分别连接所述MCU的第一模拟量输入管脚AD1和第二模拟量输入管脚AD2。
其中，所述电阻R1与所述锂电池之间设有二极管D1，所述二极管D1的正极连接所述电阻R1，所述二极管D1的负极连接所述锂电池。
其中，所述二极管D1的正极还连接有滤波电路。
其中，所述MCU包括第一电压测试模块，所述第一电压测试模块连接有限时充电模块，所述限时充电模块连接有第二电压测试模块，所述第二电压测试模块连接有限时激活模块。
其中，所述限时充电模块设有PID运算单元。
本发明的有益效果在于：本发明所述的锂电池亏电激活装置包括锂电池充电管理IC，还包括激活电路，激活电路包括：MCU（单片机），MCU的控制输出管脚I/0连接锂电池充电管理IC的使能管脚EN，MCU的第三模拟量输入管脚AD3连接锂电池用于检测锂电池的电压；限流浮充电路，限流浮充电路的一端连接电源Vin，限流浮充电路的另一端连接所述锂电池，用于控制限流浮充电路输出的电流大小的电流控制端连接MCU的模拟量输出管脚DA。由于本发明包括MCU，MCU首先对待充电锂电池进行电压检测，判断锂电池是否发生了亏电，如果没有亏电则接通锂电池充电管理IC进行正常充电；如果发生了亏电，则接通限流浮充电路对锂电池进行激活，并由MCU控制限流浮充电路的充电电流的大小，和充电的时间。故本发明在具有给锂电池进行正常充电的功能的基础上还具有锂电池亏电激活功能，且激活的电流大小和激活时间均由MCU进行控制，故安全性高，有效的降低了安全引患，同时不会发生过充现象，对锂电池起到了保护作用，有利于延长锂电池的使用寿命；再有本发明的电路结构简单，价格低廉，适合于广大消费者的购买能力。
由于电阻R1的两端分别连接MCU的第一模拟量输入管脚AD1和第二模拟量输入管脚AD2。MCU通过第一模拟量输入管脚AD1和第二模拟量输入管脚AD2对电阻R1两端的电压进行采样，进而能够得出限流浮充电路的实时电流值，通过与设定值比较，并进行PID运算，由模拟量输出管脚DA将运算结果转换成电信号输出给限流浮充电路，使得限流浮充电路的充电电流恒定，进一步的起到了对锂电池的保护功能，延长锂电池的使用寿命。
综上所述，本发明锂电池亏电激活装置解决了现有技术中锂电池亏电后不便激活的技术问题。本发明锂电池亏电激活装置可对亏电后的锂电池进行激活，安全可靠性高，有利于延长锂电池的使用寿命，且价格低廉。
附图说明
图1是本发明锂电池亏电激活装置的电路原理图；
图2是本发明锂电池亏电激活装置的激活程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种锂电池亏电激活装置，包括锂电池充电管理IC，锂电池充电管理IC的电源管脚连接电源Vin，锂电池充电管理IC的输出端连接锂电池Li-BAT，还包括激活电路，激活电路包括：MCU，MCU的控制输出管脚I/0连接锂电池充电管理IC的使能管脚EN，MCU的第三模拟量输入管脚AD3连接锂电池Li-BAT用于检测锂电池Li-BAT的电压；限流浮充电路，限流浮充电路的一端连接电源Vin，限流浮充电路的另一端连接锂电池Li-BAT，用于控制限流浮充电路输出的电流大小的电流控制端连接MCU的模拟量输出管脚DA。由于本发明包括MCU，MCU首先对待充电锂电池Li-BAT进行电压检测，判断锂电池Li-BAT是否发生了亏电，如果没有亏电则接通锂电池充电管理IC进行正常充电；如果发生了亏电，则接通限流浮充电路对锂电池Li-BAT进行激活，并由MCU控制限流浮充电路的充电电流的大小，和充电的时间。故本发明在具有给锂电池Li-BAT进行正常充电的功能的基础上还具有锂电池亏电激活功能，且激活的电流大小和激活时间均由MCU进行控制，故安全性高，有效的降低了安全引患，同时不会发生过充现象，对锂电池起到了保护作用，有利于延长锂电池的使用寿命；再有本发明的电路结构简单，价格低廉，适合于广大消费者的购买能力。
限流浮充电路包括发射极与电源Vin相连接的三极管Q1，三极管Q1的基极通过电阻调整电路连接模拟量输出管脚DA，三极管的集电极串连有电阻R1，电阻R1同时连接有滤波电路和二极管D1的正极，二极管D1的负极连接锂电池Li-BAT。滤波电路包括同时连接电阻R1和二极管D1正极的电阻R4，电阻R4连接电容C1，电容C1接地，用于滤掉电路中的干扰信号。
电阻调整电路包括与三极管Q1的基极相连接的电阻R2，电阻R2连接有场效应管Q2的漏极，场效应管Q2的栅极连接有电阻R3，场效应管Q2的源极接地，且场效应管Q2的源极和漏极之间连接有保护二极管；电阻R3同时连接有滤波电容C2和电阻R5，滤波电容C2接地，电阻R5连接模拟量输出管脚DA。电阻调整电路会在场效应管Q2的栅极电压的驱动下产生一个相应的体电阻，从而给三极管Q1的基极一个相应的电流，三极管Q1的基极的电流可以控制三极管Q1的集电极与发射极之间通过的电流，进而得到一个适合的充电电流对锂电池Li-BAT进行充电，采用以上电阻调整电路的好处是可以避免过度大电流充电，有利于限流浮充电路的工作稳定性，同时也进一步的对锂电池Li-BAT起到了安全保护作用，提高了本发明的安全可靠性。
电阻R1的两端分别连接MCU的第一模拟量输入管脚AD1和第二模拟量输入管脚AD2。MCU通过第一模拟量输入管脚AD1和第二模拟量输入管脚AD2对电阻R1两端的电压进行采样，进而能够得出限流浮充电路的实时电流值，通过与设定值比较，并进行PID运算，由模拟量输出管脚DA将运算结果转换成电信号输出给限流浮充电路，使得限流浮充电路对锂电池Li-BAT的充电电流恒定，进一步的起到了对锂电池Li-BAT的保护功能，延长锂电池Li-BAT的使用寿命。
下面结合MCU的程序流程图进一步的阐述本发明：
如图2所示，程序流程如下：
流程起始于步100，在步100进行程序初始化，初始化之后进入步101；
在步101对MCU的第三模拟量输入管脚AD3采样回来的锂电池Li-BAT的电压信号进行判断，如果锂电池Li-BAT未发生亏电则进入步110，如果锂电池Li-BAT发生亏电则进入步102；
在步102进入锂电池激活程序，关闭锂电池充电管理IC,打开限时充电功能，通过限流浮充电路开始对锂电池Li-BAT进行充电，然后进入步103；
在步103对充电时间与设定时间进行比较，判断时否到了设定时间，如果答案为是，则进入步104；如果答案为否，则返回步102；
在步104第二次对第三模拟量输入管脚AD3采样回来的锂电池Li-BAT的电压信号进行判断，如果锂电池Li-BAT的电压没有升高，既不满足电压条件，则进入步111；如果锂电池Li-BAT的电压有升高，则进入步105；
在步105启动限时激活程序，停止对锂电池Li-BAT充电，进入步106；
在步106定时检测并判断停止充电后的锂电池Li-BAT的电压是否能够保持；如果能够保持，既满足电压条件，则进入步113；如果不能保持，则进入步107；
在步107判断限时时间是否到了设定时间，如果答案为是，则进入步108；如果答案为否，则返回步105；
在步108判断对锂电池激活程序的循环次数是否到了设定次数，如果答案为是，则进入步109；如果答案为否，则返回步102；
在步109进行锂电池损坏提示，然后进入步115；
在步110进入正常充电模式，给锂电池充电管理IC进行使能，由锂电池充电管理IC对锂电池Li-BAT进行正常充电，然后进入步115；
在步111退出锂电池激活程序，进入步112；
在步112进行锂电池损坏提示，然后进入步115；
在步113退出锂电池激活程序，进入步114；
在步114进入正常充电模式，给锂电池充电管理IC进行使能，由锂电池充电管理IC对锂电池Li-BAT进行正常充电，然后进入步115；
在步115退出锂电池激活程序。
在整个程序流程中，对于锂电池Li-BAT电压数据的采集及对电阻R1两端的电压数据的采集均使用的是“中值滤波算法”即：多次采集电压数据，按升/降序排列后去掉最大值和最小值，求和再求平均值所得的数据为所使用的数据。
对于激活电路中反馈式控制充电电流所用的是“PID算法”即：依中值滤波所得数据做为微分变化量，再取以时间积分单元进行电压点数积分，超过设定电压点数即可发出所对应的电压控制量去控制充电电流；以上过程反复自动调整即完成了浮充充电电流的精确控制。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.锂电池亏电激活装置，包括锂电池充电管理IC，所述锂电池充电管理IC的电源管脚连接电源Vin，所述锂电池充电管理IC的输出端连接锂电池，其特征在于，还包括激活电路，所述激活电路包括：
MCU，所述MCU的控制输出管脚I/0连接所述锂电池充电管理IC的使能管脚EN，所述MCU的第三模拟量输入管脚AD3连接所述锂电池用于检测所述锂电池的电压；
所述MCU包括第一电压测试模块，所述第一电压测试模块连接有限时充电模块，所述限时充电模块连接有第二电压测试模块，所述第二电压测试模块连接有限时激活模块；所述限时充电模块设有PID运算单元；
限流浮充电路，所述限流浮充电路的一端连接所述电源Vin，所述限流浮充电路的另一端连接所述锂电池，用于控制所述限流浮充电路输出的电流大小的电流控制端连接所述MCU的模拟量输出管脚DA；
所述限流浮充电路包括发射极与所述电源Vin相连接的三极管Q1，所述三极管Q1的基极连接所述模拟量输出管脚DA，所述三极管的集电极串连有电阻R1，所述电阻R1连接所述锂电池；
电阻调整电路，所述电阻调整电路包括与所述三极管Q1的基极相连接的电阻R2，所述电阻R2连接有场效应管Q2的漏极，所述场效应管Q2的栅极连接有电阻R3，所述场效应管Q2的源极接地，且所述场效应管Q2的源极和漏极之间连接有保护二极管；所述电阻R3同时连接有滤波电容C2和电阻R5，所述滤波电容C2接地，所述电阻R5连接所述模拟量输出管脚DA。
2.根据权利要求1所述的锂电池亏电激活装置，其特征在于，所述电阻R1的两端分别连接所述MCU的第一模拟量输入管脚AD1和第二模拟量输入管脚AD2。
3.根据权利要求2所述的锂电池亏电激活装置，其特征在于，所述电阻R1与所述锂电池之间设有二极管D1，所述二极管D1的正极连接所述电阻R1，所述二极管D1的负极连接所述锂电池。
4.根据权利要求3所述的锂电池亏电激活装置，其特征在于，所述二极管D1的正极还连接有滤波电路。
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