CN103475054B - 一种智能控制的锂电池充电器及充电控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种智能控制的锂电池充电器及充电控制方法，充电器包括充电模块、用于检测连接的锂电池的串数的电池串数检测模块、用于检测连接的锂电池的电量的电池电量检测模块、综合运算模块和智能控制模块，电池串数检测模块和电池电量检测模块同时将检测结果数据输出给综合运算模块，综合运算模块将运算结果输出给智能控制模块，智能控制模块输出控制信号给充电模块，控制充电模块给锂电池充电。本发明通过针对锂电池组的串数、剩余电量的检测及结合内部综合的运算，自动选择适档的充电电压及充电电流为锂电池组进行充电。而且能够通过自动对电池组充电时温升的监控自动调节锂电池的温度补偿系数，有效的保护电池，提高其使用寿命。
Description
技术领域
本发明公开一种充电器，特别是一种智能控制的锂电池充电器及充电控制方法。
背景技术
目前广大消费者普遍使用的充电器大多都是以恒流的方式对电池进行充电，这种方式具有较强的适应性，不管电池的电压高低均可以使用，但它充电的时间较长。另外也有以快速去极化、快速充电方式的充电器，由于它不能准确地判断电池的即时状态，在充电过程中，虽然充电的速度较快，但电池温升很高，容易造成电池损伤，严重地会直接影响电池的寿命，甚至会产生安全隐患。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的锂电池充电器要么充电速度慢、要么会使电池温升过高的缺点，为了克服上述的缺陷，本发明提供一种智能控制的锂电池充电器，其通过针对锂电池组的串数、电池内剩余电量的检测及结合内部综合的运算，自动选择适当的充电电压及充电电流为锂电池组进行充电。且能够通过自动对电池组充电时温升的监控自动调节锂电池的温度补偿系数，有效的保护电池，提高其使用寿命。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种智能控制的锂电池充电器，充电器包括充电模块、用于检测连接的锂电池的串数的电池串数检测模块、用于检测连接的锂电池的电量的电池电量检测模块、综合运算模块和智能控制模块，电池串数检测模块和电池电量检测模块同时将检测结果数据输出给综合运算模块，综合运算模块将运算结果输出给智能控制模块，智能控制模块输出控制信号给充电模块，控制充电模块给锂电池充电。
一种如上述的智能控制的锂电池充电器的充电控制方法，该方法为将待充电锂电池连接在充电器上，电池串数检测模块首先检测锂电池是否接通，并通过电池串数检测模块对连接的锂电池组现有电压的检测确定电池串数，并将信息反馈至综合运算模块通过微积分计算后确定合适的充电电压，再由智能控制模块控制充电器以正确的电压对锂电池充电，充电器正常开始充电后，电池电量检测模块通过对电池组电量的检测，并将电池组电量信息反馈至综合运算模块通过微积分计算后确定合适的充电电流，再由智能控制模块控制充电器以正确的电压流对电池组充电。
本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：
所述的电器还包括用于采集锂电池温度的温度采集器，温度采集器输出温度信息给温度补偿模块，经温度补偿模块进行温度补偿后，将信号传输给电压调整模块，电压调整模块根据温度信息输出电压调整信息给充电模块。
所述的电池电量检测模块对电池组电量检测时，当检测到电池组电量低于5%时，采用涓流充电模式，充电电流设定在100mA；当检测到电池组电量高于5%而低于30%时，采用预充电模式，充电电流设定在500mA；当检测到电池组电量高于30%而低于90%时，采用恒流充电模式，充电电流设定在1500mA；当检测到电池组电量高于90%而低于98%时，采用恒电压充电模式，充电电流从200mA开始随电池电量的不断增多而降低充电电流，当充电电流下降到设定的截止充电电流IEOC时，智能控制模块控制结束充电。
所述的温度采集器对电池在充电过程中的锂电池温度侦测，将侦测信息反馈至温度补偿模块，温度补偿模块通过对反馈的电池温度信息的分析，调整合适的充电电压通过电压调整模块调节充电器的充电电压。
本发明的有益效果是：本发明通过针对锂电池组的串数、剩余电量的检测及结合内部综合的运算，自动选择适档的充电电压及充电电流为锂电池组进行充电。而且能够通过自动对电池组充电时温升的监控自动调节锂电池的温度补偿系数，有效的保护电池，提高其使用寿命。
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明电路方框图。
图2为本发明系统流程图。
具体实施方式
本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。
请参看附图1，本发明的充电器除了包括有常规的充电模块之外，还包括有电池串数检测模块和电池电量检测模块，电池串数检测模块用于检测连接的锂电池的串数，电池电量检测模块用于检测连接的锂电池的剩余电量，电池串数检测模块和电池电量检测模块同时将检测结果数据输出给综合运算模块，本实施例中，综合运算模块由微分计算模块和积分计算模块构成，微分计算模块和积分计算分别接收自所述电池电流及电池串数检测模块输入的电压和电流信号，并将上述电压和电流分别对时间进行微分和积分计算，得出锂电池的串数及电量，本实施例中，综合运算模块采用MCU，可以对电池串数检测模块和电池电量检测模块的输出数据进行运算，综合运算模块将运算结果输出给智能控制模块，本实施例中，智能控制模块的充电控制指令输出端与所述充电器的控制指令输入端相连接，并实时接收自所述综合运算模块输出的锂电池的串数及电量，以更新所述智能控制模块内已存储的充电参数，由智能控制模块输出控制信号给充电模块，对其进行控制。
本实施例中，充电器还包括温度采集器，用于采集充电器内的温度，防止温度过高对锂电池造成损坏，温度采集器输出温度信息给温度补偿模块，经温度补偿模块进行温度补偿后，将信号传输给电压调整模块，电压调整模块根据温度信息输出电压调整信息给充电模块，对其进行控制。
本发明在使用时，将待充电锂电池连接在充电器上，充电器接通电源及电池组后，电池串数检测模块首先检测锂电池是否接通，并通过电池串数检测模块对连接的锂电池组现有电压的检测确定电池串数，本实施例中，检测方法为电池组内置有识别电阻，通常三串的电池内置电阻为50千欧、四串的电池内置电阻为100千欧、五串的电池内置电阻为150千欧，电池串数检测模块通过这些识别电阻确定电池的串数，并将信息反馈至综合运算模块通过微积分计算后确定合适的充电电压，通常三串的电池充电电压为12.50~12.75V、四串的电池充电电压为16.68～17V、五串的电池充电电压为20.85～21.25V，再由智能控制模块控制充电器以正确的电压对电池组充电。
充电器正常开始充电后，电池电量检测模块通过对电池组电量的检测，并将电池组电量信息反馈至综合运算模块通过微积分计算后确定合适的充电电流，通常三串的电池总电压为7.50~9V时，充电电流为100mA；总电压为9~10.8V时，充电电流为500mA；总电压为10.8~12.3V时，充电电流为1500mA；总电压为12.30~12.45V时，充电电流为200mA以内；总电压为12.60~12.75V时，采用方形充电模式，即每充电2S后关闭28S，充电电流为100mA以内；总电压大于12.75V时，充电器关闭，充电停止。通常四串的电池总电压为10~12V时，充电电流为100mA；总电压为12~14.4V时，充电电流为500mA；总电压为14.4~16.4V时，充电电流为1500mA；总电压为16.4~16.6V时，充电电流为200mA以内；总电压为16.8~17V时，采用方形充电模式，即每充电2S后关闭28S，充电电流为100mA以内；总电压大于17V时，充电器关闭，充电停止。通常五串的电池总电压为12.5~15V时，充电电流为100mA；总电压为15~18V时，充电电流为500mA；总电压为18~20.5V时，充电电流为1500mA；总电压为20.5~20.75V时，充电电流为200mA以内；总电压为21~21.25V时，采用方形充电模式，即每充电2S后关闭28S，充电电流为100mA以内；总电压大于21.25V时，充电器关闭，充电停止。再由智能控制模块控制充电器以正确的电流对电池组充电。当检测到电池组电量低于5%时，采用涓流充电模式，充电电流设定在100mA；当检测到电池组电量高于5%而低于30%时，采用预充电模式，充电电流设定在500mA；当检测到电池组电量高于30%而低于90%时，采用恒流充电模式，充电电流设定在1500mA；当检测到电池组电量高于90%而低于98%时，采用恒电压充电模式，充电电流从200mA开始随电池电量的不断增多而降低充电电流，当充电电流下降到设定的截止充电电流IEOC时（IEOC通常设定为50mA），智能控制模块给出“end-of-charge”(EOC)信号，结束充电。通过以上充电电流电流的控制，保证电池组能够真正充分充满电量，延长电池组充满电后的使用时间，并且提高电池使用寿命。
为了使充电器能够按照温度的不同，调整充电电压，来保护电池不受损坏，提高电池的使用寿命。本发明中的充电器还具有温度补偿功能，通过自动对电池组充电时温升的监控自动调节锂电池的温度补偿系数，有效的保护电池，提高其使用寿命。在电池放置盒中设置温度采集器NTC（NTC通过对电池在充电过程中的温度侦测，自身的阻值会随电池温度的升高而减小），并通过NTC阻值变化的方式将侦测到的电池温度变化信息反馈至温度补偿模块，温度补偿模块通过对反馈的电池温度信息的分析，转化为相应的取样电压输入给电压调整模块，电压调整模块通过取样电压的变化调整合适的输出电压，并通过充电器为电池安全充电，从而保证电池安全使用，提高电池使用寿命。
本发明通过针对锂电池组的串数、剩余电量的检测及结合内部综合的运算，自动选择适档的充电电压及充电电流为锂电池组进行充电。而且能够通过自动对电池组充电时温升的监控自动调节锂电池的温度补偿系数，有效的保护电池，提高其使用寿命。
Claims (4)
1.一种智能控制的锂电池充电器的充电控制方法，充电器包括充电模块、用于检测连接的锂电池的串数的电池串数检测模块、用于检测连接的锂电池的电量的电池电量检测模块、综合运算模块和智能控制模块，电池串数检测模块和电池电量检测模块同时将检测结果数据输出给综合运算模块，综合运算模块将运算结果输出给智能控制模块，智能控制模块输出控制信号给充电模块，控制充电模块给锂电池充电，其特征是：所述的方法为将待充电锂电池连接在充电器上，电池串数检测模块首先检测锂电池是否接通，并通过电池串数检测模块对连接的锂电池组现有电压的检测确定锂电池串数，并将锂电池串数信息反馈至综合运算模块通过微积分计算后确定合适的充电电压，再由智能控制模块控制充电器以正确的电压对锂电池充电，充电器正常开始充电后，电池电量检测模块通过对锂电池组电量的检测，并将锂电池组电量信息反馈至综合运算模块通过微积分计算后确定合适的充电电流，再由智能控制模块控制充电器以正确的电压和电流对锂电池组充电。
2.根据权利要求1所述的充电控制方法，其特征是：所述的电池电量检测模块对锂电池组电量检测时，当检测到锂电池组电量低于5%时，采用涓流充电模式，充电电流设定在100mA；当检测到锂电池组电量高于5%而低于30%时，采用预充电模式，充电电流设定在500mA；当检测到锂电池组电量高于30%而低于90%时，采用恒流充电模式，充电电流设定在1500mA；当检测到锂电池组电量高于90%而低于98%时，采用恒电压充电模式，充电电流从200mA开始随锂电池电量的不断增多而降低充电电流，当充电电流下降到设定的截止充电电流IEOC时，智能控制模块控制结束充电。
3.根据权利要求1所述的充电控制方法，其特征是：所述的充电器还包括用于采集锂电池温度的温度采集器，温度采集器输出温度信息给温度补偿模块，经温度补偿模块进行温度补偿后，将相应的取样电压信号传输给电压调整模块，电压调整模块根据温度信息输出电压调整信息给充电模块。
4.根据权利要求3所述的充电控制方法，其特征是：所述的温度采集器对锂电池在充电过程中的锂电池温度侦测，将侦测信息反馈至温度补偿模块，温度补偿模块通过对反馈的锂电池温度信息的分析，调整合适的充电电压信号输出给电压调整模块，通过电压调整模块调节充电器的充电电压。
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