CN103078380A - 电池充电装置和电池充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池充电装置，包括：充电电源，连接至目标电池，为目标电池充电；电压记录单元，记录充电电源对目标电池的充电电压；计算处理单元，根据接收到的获取指令，按照预设时间间隔从充电电压中获取参考电压，并根据预设算法对参考电压的变化率曲线进行修正，得到修正曲线，并计算修正曲线的斜率；比较单元，将斜率与设定的值进行比较，若斜率小于设定的值，则向输出控制单元发送指令；输出控制单元，在接收到指令时，将充电电压降至预设电压值。本发明还提出了一种电池充电方法。通过本发明的技术方案，能够对电压变化率进行修正处理，避免因对充电电压变化率的误判而进行误操作，并且能够减少电池失水，延长电池的使用寿命。

Description

电池充电装置和电池充电方法

技术领域

本发明涉及充电器技术领域，具体而言，涉及一种电池充电装置和一种电池充电方法。

背景技术

目前市场上所用的充电器大致可以分为两大类：普通三阶段充电器和带有智能芯片的智能充电器。普通三阶段充电器充电模式简单，但是对电池损伤大，而且如果增加充电器输出线的长度，对电池充电时会导致电池充不饱（比如将充电器放在家中，并将其输出线牵引较长的一段距离直到电动车上进行充电），目前市场基本上已经淘汰这种充电器。智能充电器可以实现的功能很多，比如：正脉冲充电、负脉冲充电、正负脉冲充电、负斜率充电等。

智能充电器中的负斜率充电器是通过判断电压上升的斜率是否为负值，来判定电池是否充满，进而停止充电的方式。但是由于电池电压在充电过程中会有波动，简单采用电压斜率作为判据，容易产生误判或无法及时判定，可能导致电池被过充，而且现有市场负斜率充电器均采用小电流充电（2.5A以下），导致电池在充电高压段时间很长，增加了电池的失水，致使电池寿命缩短。

具体地，负电压斜率快速恒流充电法，充电过程包括快速横流充电和涓流充电，充电电池过充的瞬间,充电电压反而会下降，采用负电压斜率法的充电器将检测到这一微弱的电压下降，并在该检测点将电源切断，避免电池过充。但是采用负电压斜率控制对快速充电进行终止，采用硬件电路实现负电压斜率的检测，其灵活性较差，且检测误动作频繁。

因此，需要一种新的电池充电技术，能够在采用负电压斜率法为电池充电时，避免因对充电电压变化率的误判而进行误操作，并且能够减少电池失水，延长电池的使用寿命。

发明内容

本发明正是基于上述问题，提出了一种电池充电技术，能够在采用负电压斜率法为电池充电时，避免因对充电电压变化率的误判而进行误操作，并且能够减少电池失水，延长电池的使用寿命。

有鉴于此，本发明提出了一种电池充电装置，包括：充电电源，通过输出控制单元连接至目标电池，用于为所述目标电池充电；电压记录单元，用于记录所述充电电源对所述目标电池的充电电压；计算处理单元，用于根据接收到的获取指令，按照预设时间间隔从所述充电电压中获取参考电压，并根据预设算法对所述参考电压的变化率曲线进行修正，得到修正曲线，并计算所述修正曲线的斜率；比较单元，用于将所述斜率与预设数值进行比较，若所述斜率小于所述预设数值，则向所述输出控制单元发送第一指令；所述输出控制单元，用于在接收到所述第一指令时，将所述充电电压降到预设电压值。

在该技术方案中，可以在为电池充电时记录充电电压，并按照用户设置的时间间隔从记录的充电电压中获取参考电压（如果需要判断电池过充的灵敏度较高，可以设置较小的时间间隔），通过对参考电压的变化率曲线进行修正，可以得到平滑度较高的修正曲线（即忽略了充电电压曲线在小范围内的波动），而修正曲线与真实的充电电压曲线上升和下降的趋势是相同的，因此可以通过判断修正曲线的斜率是否小于预设数值，来判断电池是否充满。并且由于修正曲线波动较小，可以通过计算修正曲线的斜率准确地确定电池是否充满，避免了通过负电压斜率控制电池充电时，误判充电电压的斜率而造成的在电池未充满时就降低充电电压，保证了在将电池充满后再降低充电电压对电池进行浮充充电。

在上述技术方案中，优选地，所述计算处理单元包括：差值计算子单元，用于计算所有所述参考电压中相邻参考电压的差值；平均值计算子单元，用于计算所述差值中每预设个数的相邻的差值的平均值；曲线生成子单元，用于根据所述平均值生成所述修正曲线。

在上述技术方案中，优选地，所述计算处理单元还用于对所述修正曲线的幅值进行放大处理。

在该技术方案中，通过放大修正曲线的幅值，可以更加准确地确定修正曲线上升和下降的趋势，从而更加准确地判断修正曲线的斜率是否小于预设数值，提高了判断电池是否充满的准确率。

在上述技术方案中，优选地，还包括：电流获取单元，用于获取所述目标电池的额定充电电流；充电控制单元，用于控制所述充电电源提供与所述额定充电电流相等的电流为所述目标电池充电。

在该技术方案中，通过提供与电池的额定充电电流大小相等的电流为该电池充电，能够在保证充电过程安全的前提下，以较大的电流为电池充电，从而减少电池在高电压区的停留时间，进而减少电池的失水程度。

在上述任一技术方案中，优选地，所述计算处理单元还用于计算所述斜率的极大值；所述比较单元还用于将所述极大值与预设极大值进行比较，若所述极大值小于所述预设极大值，则向所述输出控制单元发送第二指令；所述输出控制单元还用于在接收到所述第二指令时，发出提示信息。

在该技术方案中，当斜率与极大值小于预设极大值时，说明电池发生了热失控，此时通过发出警报或通过指示灯提示用户需要进行维护处理。

根据本发明的又一方面，还提出了一种电池充电方法，包括：步骤202，记录充电电源对目标电池的充电电压，并根据接收到的获取指令，按照预设时间间隔从所述充电电压中获取参考电压；步骤204，根据预设算法对所述参考电压的变化率曲线进行修正，得到修正曲线；步骤206，计算所述修正曲线的斜率，将所述斜率与预设数值进行比较，若所述斜率小于所述预设数值，将所述充电电压降到预设电压值。

在该技术方案中，可以在为电池充电时记录充电电压，并按照用户设置的时间间隔从记录的充电电压中获取参考电压（如果需要判断电池过充的灵敏度较高，可以设置较小的时间间隔），通过对参考电压的变化率曲线进行修正，可以得到平滑度较高的修正曲线（即忽略了充电电压曲线在小范围内的波动），而修正曲线与真实的充电电压曲线上升和下降的趋势是相同的，因此可以通过判断修正曲线的斜率是否小于预设数值，来判断电池是否充满。并且由于修正曲线波动较小，可以通过计算修正曲线的斜率准确地确定电池是否充满，避免了通过负电压斜率法为电池充电时，误判充电电压的斜率而造成的在电池未充满时就降低充电电压，保证了在将电池充满后再降低充电电压对电池进行浮充充电。

在上述技术方案中，优选地，所述步骤202包括：步骤2022，用于计算所有所述参考电压中相邻参考电压的差值；步骤2024，计算所述差值中每预设个数的相邻差值的平均值；步骤2026，根据所述平均值生成所述修正曲线。

在上述技术方案中，优选地，所述步骤202还包括：对所述修正曲线的幅值进行放大处理。

在该技术方案中，通过放大修正曲线的幅值，可以更加准确地确定修正曲线上升和下降的趋势，从而更加准确地判断修正曲线的斜率是否小于预设数值，提高了判断电池是否充满的准确率。

在上述技术方案中，优选地，在所述步骤202之前还包括：获取所述目标电池的额定充电电流，控制所述充电电源提供与所述额定充电电流相等的电流为所述目标电池充电。

在该技术方案中，通过提供与电池的额定充电电流大小相等的电流为该电池充电，能够在保证充电过程安全的前提下，以较大的电流为电池充电，从而减少电池在高电压区的停留时间，进而减少电池的失水程度。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括：计算所述斜率的极大值，将所述极大值与预设极大值进行比较，若所述极大值小于所述预设极大值，发出提示信息。

在该技术方案中，当斜率与极大值小于预设极大值时，说明电池发生了热失控，此时通过发出警报或通过指示灯提示用户需要进行维护处理。

通过以上技术方案，能够在采用负电压斜率法为电池充电时，避免因对充电电压变化率的误判而进行误操作，并且能够减少电池失水，延长电池的使用寿命。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的电池充电装置的框图；

图2示出了根据本发明的实施例的电池充电方法的流程图；

图3示出了根据本发明的实施例的生成修正曲线的流程图；

图4示出了根据本发明的实施例的电池充电装置的结构图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本发明的实施例的电池充电装置的框图。

如图1所示，根据本发明的实施例的电池充电装置100包括：充电电源102，通过输出控制单元110连接至目标电池，用于为目标电池充电；电压记录单元104，用于记录充电电源102对目标电池的充电电压；计算处理单元106，用于根据接收到的获取指令，按照预设时间间隔从充电电压中获取参考电压，并根据预设算法对参考电压的变化率曲线进行修正，得到修正曲线，并计算修正曲线的斜率；比较单元108，用于将斜率与预设数值进行比较，若斜率小于预设数值，则向输出控制单元110发送第一指令；输出控制单元110，用于在接收到第一指令时，将充电电压降到预设电压值。

可以在为电池充电时记录充电电压，并按照用户设置的时间间隔从记录的充电电压中获取参考电压（如果需要判断电池过充的灵敏度较高，可以设置较小的时间间隔），通过对参考电压的变化率曲线进行修正，可以得到平滑度较高的修正曲线（即忽略了充电电压曲线在小范围内的波动），而修正曲线与真实的充电电压曲线上升和下降的趋势是相同的，因此可以通过判断修正曲线的斜率是否小于预设数值，来判断电池是否过充。并且由于修正曲线波动较小，可以通过计算修正曲线的斜率准确地确定电池是否充满，避免了通过负电压斜率控制电池充电时，误判充电电压的斜率而造成的在电池未充满时就降低充电电压，保证了在将电池充满后再降低充电电压对电池进行浮充充电。

优选地，计算处理单元106包括：差值计算子单元1062，用于计算所有参考电压中相邻参考电压的差值；平均值计算子单元1064，用于计算差值中每预设个数的相邻的差值的平均值；曲线生成子单元1066，用于根据平均值生成修正曲线。

优选地，计算处理单元106还用于对修正曲线的幅值进行放大处理。

通过放大修正曲线的幅值，可以更加准确地确定修正曲线上升和下降的趋势，从而更加准确地判断修正曲线的斜率是否小于预设数值，提高了判断电池是否充满的准确率。

优选地，根据本发明的实施例的电池充电装置100还包括：电流获取单元112，用于获取目标电池的额定充电电流；充电控制单元114，用于控制充电电源102提供与额定充电电流相等的电流为目标电池充电。

通过提供与电池的额定充电电流大小相等的电流为该电池充电，能够在保证充电过程安全的前提下，以较大的电流为电池充电，从而减少电池在高电压区的停留时间，进而减少电池的失水程度。

优选地，计算处理单元106还用于计算斜率的极大值；比较单元108还用于将极大值与预设极大值进行比较，若极大值小于预设极大值，则向输出控制单元110发送第二指令；输出控制单元110还用于在接收到第二指令时，发出提示信息。

当斜率与极大值小于预设极大值时，说明电池发生了热失控，此时通过发出警报或通过指示灯提示用户需要进行维护处理。

图2示出了根据本发明的实施例的电池充电方法的流程图。

如图2所示，根据本发明的实施例的电池充电方法包括：步骤202，记录充电电源对目标电池的充电电压，并根据接收到的获取指令，按照预设时间间隔从充电电压中获取参考电压；步骤204，根据预设算法对参考电压的变化率曲线进行修正，得到修正曲线；步骤206，计算修正曲线的斜率，将斜率与预设数值进行比较，若斜率小于所述预设数值，将所述充电电压降到预设电压值。

可以在为电池充电时记录充电电压，并按照用户设置的时间间隔从记录的充电电压中获取参考电压（如果需要判断电池过充的灵敏度较高，可以设置较小的时间间隔），通过对参考电压的变化率曲线进行修正，可以得到平滑度较高的修正曲线（即忽略了充电电压曲线在小范围内的波动），而修正曲线与真实的充电电压曲线上升和下降的趋势是相同的，因此可以通过判断修正曲线的斜率是否小于预设数值，来判断电池是否充满。并且由于修正曲线波动较小，可以通过计算修正曲线的斜率准确地确定电池是否充满，避免了通过负电压斜率法为电池充电时，误判充电电压的斜率而造成的在电池未充满时就降低充电电压，保证了在将电池充满后再降低充电电压对电池进行浮充充电。

优选地，步骤202包括：步骤2022，用于计算所有参考电压中相邻参考电压的差值；步骤2024，计算差值中每预设个数的相邻差值的平均值；步骤2026，根据平均值生成修正曲线。

优选地，步骤202还包括：对修正曲线的幅值进行放大处理。

通过放大修正曲线的幅值，可以更加准确地确定修正曲线上升和下降的趋势，从而更加准确地判断修正曲线的斜率是否小于预设数值，提高了判断电池是否充满的准确率。

优选地，在步骤202之前还包括：获取目标电池的额定充电电流，控制充电电源提供与额定充电电流相等的电流为目标电池充电。

通过提供与电池的额定充电电流大小相等的电流为该电池充电，能够在保证充电过程安全的前提下，以较大的电流为电池充电，从而减少电池在高电压区的停留时间，进而减少电池的失水程度。

优选地，根据本发明的实施例的电池充电装置100还包括：计算斜率的极大值，将所述极大值与预设极大值进行比较，若所述极大值小于所述预设极大值，发出提示信息。

当斜率与极大值小于预设极大值时，说明电池发生了热失控，此时通过发出警报或通过指示灯提示用户需要对充电装置进行维护处理。

图3示出了根据本发明的实施例的生成修正曲线的流程图。

如图3所示，根据本发明的实施例的生成修正曲线的流程包括：

步骤302，计算处理单元按照预设时间间隔从电压记录单元记录的充电电压中获取参考电压，并将参考电压存放在一个数组内；

步骤304，计算处理单元计算参考电压数组中相邻参考电压的差值，并根据得到的差值生成差值数组；

步骤306，计算处理单元在差值数组中，计算每若干个连续的差值的平均值，并根据得到的平均值生成平均值数组；

步骤308，计算处理单元将平均值数组中的平均值绘制成一个随时间变化的曲线（即修正曲线）；

步骤310，比较单元将上述曲线的斜率与一个预设值进行比较，若斜率小于该预设值时，向输出控制单元发出指令，输出控制单元控制电池充电装置进入恒压定时充电区，并在定时完毕后，进入浮充充电阶段。

图4示出了根据本发明的实施例的电池充电装置的结构图。

如图4所示，根据本发明的实施例的电池充电装置100包括：充电电源102、电压记录单元104、计算处理单元106、比较单元108、输出控制单元110、电流获取单元112和充电控制单元114。

当电池充电装置100为开始目标电池402充电时，首先电流获取单元112获取目标电池402的额定充电电流，并将额定充电电流发送至充电控制单元114，充电控制单元114控制充电电源102提供与额定充电电流相等的电流为目标电池402充电，具体可采用4A以上电流，还可采用10A以上电流对电池快速充电（在安全范围内），并且对目标电池402进行修复时，也可以采用大电流进行充电，保证快速修复目标电池402。

在电池充电装置100为目标电池402充电的过程中，电压记录单元104可以按照预设时间间隔获取充电电源102输出的充电电压，并将获取到的充电电压传输至计算处理单元106，计算处理单元106计算充电电压的变化率，并按照一定的算法对充电电压的变化率曲线进行修正，从而得到较为平滑的变化率充电电压变化率曲线，然后计算处理单元106将修正后的曲线发送至比较单元108，比较单元108判断曲线修正后的曲线的斜率是否小于预设数值，若小于预设数值，说明目标电池402已充满，则控制输出控制单元110将充电电压降到预设电压值，以浮充充电方式为目标电池402继续充电。

同时，还可以在不增加输出线线径的前提下，加长输出线，保证将目标电池402充满。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到相关技术中，采用负电压斜率法为电池充电时，通过硬件电路实现负电压斜率的检测，其灵活性较差，且检测误动作频繁。通过本发明的技术方案，能够在采用负电压斜率法为电池充电时，避免因对充电电压变化率的误判而进行误操作，并且能够减少电池失水，延长电池的使用寿命。

在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池充电装置，其特征在于，包括：

充电电源，通过输出控制单元连接至目标电池，用于为所述目标电池充电；

电压记录单元，用于记录所述充电电源对所述目标电池的充电电压；

计算处理单元，用于根据接收到的获取指令，按照预设时间间隔从所述充电电压中获取参考电压，并根据预设算法对所述参考电压的变化率曲线进行修正，得到修正曲线，并计算所述修正曲线的斜率；

比较单元，用于将所述斜率与预设数值进行比较，若所述斜率小于所述预设数值，则向所述输出控制单元发送第一指令；

所述输出控制单元，用于在接收到所述第一指令时，将所述充电电压降至预设电压值。

2.根据权利要求1所述的电池充电装置，其特征在于，所述计算处理单元包括：

差值计算子单元，用于计算所有所述参考电压中相邻参考电压的差值；

平均值计算子单元，用于计算所述差值中每预设个数的相邻的差值的平均值；

曲线生成子单元，用于根据所述平均值生成所述修正曲线。

3.根据权利要求1所述的电池充电装置，其特征在于，所述计算处理单元还用于对所述修正曲线的幅值进行放大处理。

4.根据权利要求1所述的电池充电装置，其特征在于，还包括：

电流获取单元，用于获取所述目标电池的额定充电电流；

充电控制单元，用于控制所述充电电源提供与所述额定充电电流相等的电流为所述目标电池充电。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池充电装置，其特征在于，所述计算处理单元还用于计算所述斜率的极大值；

所述比较单元还用于将所述极大值与预设极大值进行比较，若所述极大值小于所述预设极大值，则向所述输出控制单元发送第二指令；

所述输出控制单元还用于在接收到所述第二指令时，发出提示信息。

6.一种电池充电方法，其特征在于，包括：

步骤202，记录充电电源对目标电池的充电电压，并根据接收到的获取指令，按照预设时间间隔从所述充电电压中获取参考电压；

步骤204，根据预设算法对所述参考电压的变化率曲线进行修正，得到修正曲线；

步骤206，计算所述修正曲线的斜率，将所述斜率与预设数值进行比较，若所述斜率小于所述预设数值，将所述充电电压降至预设电压值。

7.根据权利要求6所述的电池充电方法，其特征在于，所述步骤202包括：

步骤2022，用于计算所有所述参考电压中相邻参考电压的差值；

步骤2024，计算所述差值中每预设个数的相邻差值的平均值；

步骤2026，根据所述平均值生成所述修正曲线。

8.根据权利要求6所述的电池充电方法，其特征在于，所述步骤202还包括：对所述修正曲线的幅值进行放大处理。

9.根据权利要求6所述的电池充电方法，其特征在于，在所述步骤202之前还包括：获取所述目标电池的额定充电电流，控制所述充电电源提供与所述额定充电电流相等的电流为所述目标电池充电。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的电池充电方法，其特征在于，还包括：计算所述斜率的极大值，将所述极大值与预设极大值进行比较，若所述极大值小于所述预设极大值，发出提示信息。

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