CN103794831A - 一种电池充电方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池充电方法，所述方法至少包括：步骤一，监控模块监测到电池正确放置在充电位置及连接是否正确；步骤二，所述监控模块控制充电电路的开关闭合，控制启动电源模块输出充电电压，对所述电池进行充电；步骤三，充电完成后，所述监控模块控制结束所述电源模块输出电压，控制所述充电电路的开关开路。本发明还包括一种实现该方法的电池充电系统。根据输出电池连接正确之后，充电系统才启动，可以避免了因电池接反造成电池及充电装置的损坏的问题，也防止了因电池接反或无电池情况下系统输出能量。同時本发明的充电系统中的切换开关可以在电流低于预设值情況下进行切换，延长切换开关寿命。

Description

一种电池充电方法及系统
技术领域
本发明涉及一种充电领域，特别是涉及一种电池充电方法及系统。
背景技术
随着电子技术的发展，电池的应用越来越广泛。电池包括原电池（亦称：一次电池）在放电完毕后即报废，比如常见的干电池；蓄电池（亦称：二次电池）放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用，比如常见的锂离子电池。在化学电池中，化学能直接转变为电能是靠电池内部自发进行氧化、还原等化学反应的结果，这种反应分别在两个电极上进行。负极活性物质由电位较负并在电解质中稳定的还原剂组成，如锌、镉、铅等活泼金属和氢或碳氢化合物等。正极活性物质由电位较正并在电解质中稳定的氧化剂组成，如二氧化锰、二氧化铅、氧化镍等金属氧化物，氧或空气，卤素及其盐类，含氧酸及其盐类等。电解质则是具有良好离子导电性的材料，如酸、碱、盐的水溶液，有机或无机非水溶液、熔融盐或固体电解质等。当外电路断开时，两极之间虽然有电位差(开路电压)，但没有电流，存储在电池中的化学能并不转换为电能。当外电路闭合时，在两电极电位差的作用下即有电流流过外电路。同时在电池内部，由于电解质中不存在自由电子，电荷的传递必然伴随两极活性物质与电解质界面的氧化或还原反应，以及反应物和反应产物的物质迁移。电荷在电解质中的传递也要由离子的迁移来完成。因此，电池内部正常的电荷传递和物质传递过程是保证正常输出电能的必要条件。充电时，电池内部的传电和传质过程的方向恰与放电相反；电极反应必须是可逆的，才能保证反方向传质与传电过程的正常进行。因此，电极反应可逆是构成蓄电池的必要条件。为了节省电池使用的成本，提供电池的利用率，充电越来越多的走进人们的生活。充电是指电池从外电路接受电能，转化为电池的化学能的工作过程。电池在其能量经放电消耗后，通过充电恢复，又能重新放电，构成充放循环。
通常情况下，充电装置会在输出端连接一个开关作为控制部件。开关是指一个可以使电路开路、使电流中断或使其流到其他电路的电子元件。开关的“闭合”（closed）表示电子接点导通，允许电流流过；开关的“开路”（open）表示电子接点不导通形成开路，不允许电流流过。开关应用在各种电子设备，家用电器中。当电池在充电位置连接好时将开关进行闭合，此时充电装置为电池供电；当电池充电完成后断开供电回路，充电装置停止为电池供电。对电池的充电必须将电池在充电位置正确的放置，如果不小心将电池接反的话，则可能造成电池及充电装置的损坏，后果是很严重的。同时，充电系统的开关也有一定的寿命，当开关开路时，由于电路上有电流，显然会对开关产生一定的能量冲击，从而降低开关的使用寿命。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电池充电方法及系统，用于解决现有技术中如何避免不小心将电池接反时造成电池及充电装置的损坏以及如何提高充电系统中开关的寿命的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电池充电方法，所述方法至少包括：步骤一，监控模块监测到电池正确放置在充电位置及连接是否正确；步骤二，所述监控模块控制充电电路的开关闭合，控制启动电源模块输出充电电压，对所述电池进行充电；步骤三，充电完成后，所述监控模块控制结束所述电源模块输出电压，控制所述充电电路的开关开路。
优选地，所述步骤一的具体实现包括：监控模块监测到充电位置两端的输出电压为正值，表明电池正确放置在充电位置且连接正确。
优选地，所述步骤二的具体实现包括：所述监控模块控制启动电源模块输出电压，并监测所述电源模块的输出电压；直到所述电源模块输出电压符合充电电压要求时，所述监控模块控制所述开关闭合。
优选地，所述步骤三的具体实现包括：充电完成后，所述监控模块控制结束所述电源模块输出电压，并监测充电回路的电流；当监测到所述充电回路的电流低于预设值时，所述监控模块控制所述充电电路的开关开路。
优选地，所述方法还包括，所述监控模块监测到电池放置不正确或未放置电池时，保持所述电源模块处于无输出电压状态，以及保持所述充电电路的开关处于开路状态。
本发明还提供一种电池充电系统，所述电池充电系统包括：电源模块，用于输出充电电压；电路开关模块，与电源模块相连，用于开路和闭合充电电路；电池放置模块，与电路开关模块相连，用于放置充电电池；监控模块，与电源模块、电路开关模块以及电池放置模块相连，包括控制单元，用于所述控制电源模块的启动与停止以及控制所述电路开关模块的开路和闭合；电池电压监测单元，用于监测所述电池放置模块两端的电压。
优选地，所述电路开关模块中的开关位于所述充电电路的正端或负端或正负两端。
优选地，所述监控模块还包括电源输出电压监测单元，用于监测所述电源模块的输出电压。
优选地，所述监控模块还包电路电流监测单元，用于监测所述充电电路的电流。
优选地，所述电源模块有多个。
如上所述，本发明的一种电池充电方法及系统，具有以下有益效果：使用本电池充电方法或本充电系统可以实现充电电路开关在充电电路的电流很小的情况下进行切换，降低了对开关接触点的能量冲击，从而延长了切换开关的寿命。同时保证了输出电池连接正确之后，充电系统才启动，可以避免了因电池接反造成电池及充电装置的损坏的问题，也防止了因电池接反或无电池情况下系统输出能量的问题。
附图说明
图1显示为本发明的一种电池充电方法的流程示意图A；
图2显示为本发明的一种电池充电方法的流程示意图B；
图3显示为本发明的一种电池充电系统的模块示意图；
图4显示为本发明的一种电池充电系统的原理示意图A；
图5显示为本发明的一种电池充电系统的原理示意图B；
图6显示为本发明的一种电池充电系统的原理示意图C。
元件标号说明
1         电池充电系统
11        电源模块
12        电路开关模块
13        电池放置模块
14        监控模块
141       控制单元
142       电池电压监测单元
143       电源输出电压监测单元
144       电路电流监测单元
S1～S8    步骤
S13-S14   步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种电池充电方法，所述方法至少包括：步骤一，监控模块监测到电池正确放置在充电位置；步骤二，所述监控模块控制控制充电电路的开关闭合，启动电源模块输出充电电压，对所述电池进行充电；步骤三，充电完成后，所述监控模块控制结束所述电源模块输出电压，控制所述充电电路的开关开路。本发明中的电池是指蓄电池，也称为充电电池。
所述步骤二中，可以是所述监控模块先控制启动电源模块输出充电电压，然后控制充电电路的开关闭合，对所述电池进行充电；也可以是所述监控模块先控制充电电路的开关闭合，然后控制启动电源模块输出充电电压，对所述电池进行充电。在第一种实施方式中，所述监控模块先控制充电电路的开关闭合，然后控制启动电源模块输出充电电压，对所述电池进行充电。采用这种实施方式，充电电路的开关闭合时充电电路上几乎没有电流，对充电电路的开关接触点的能量冲击很低，可以提高充电电路上开关的使用寿命。在第二种实施方式中，先控制启动电源模块输出充电电压，然后控制充电电路的开关闭合，对所述电池进行充电。在这种实施方式中，可以进一步通过监测电源模块的输出电压，确定电源模块输出的电压为充电电压，然后闭合充电电路的开关，对充电电池进行充电。这种方式保证了充电工作的稳定进行。
以下参见图1，详细说明所述电池充电方法的一种具体实施过程。
开始充电系统处于充电系统未工作状态，此时电源模块处于待机状态，即不输出电压状态；充电电路的开关处于开路状态，即充电电路不形成回路的状态。当电源模块处于待机状态时，电源模块处于无输出状态。充电电路的开关处于开路状态，即充电电路处于断开状态，不形成电路回路。
首先执行步骤S1，监控模块监测充电位置两端电压。即监测模块监测充电电池放置的位置两端的电压，当充电位置两端电压为负值时，此时表明充电电池在充电位置上放置不正确，充电电池放置反了。当充电位置两端电压为零时，表明电池放置位置上没有放置充电电池，或者连线不正确。当充电位置两端电压为正值时，此时表明充电电池正确地放置在充电位置且连线正确。接着执行步骤S2。
在步骤S2中，判断监控模块监测到的充电位置两端电压是否大于0。如果充电位置两端电压大于0，则表明在充电位置正确的放置了充电电池，接着执行步骤S3。如果充电位置两端电压不大于0，表明所述监控模块监测到电池放置不正确或未放置电池，此时操作结束，不进行后续操作，保持所述电源模块处于无电压输出状态，以及保持所述充电电路的开关处于开路状态。这样就避免了充电电池意外反接对充电电池和充电系统的损坏。
在步骤S3中，监控模块控制启动所述电源模块输出电压。也就是说，在监测模块的控制下，电源模块启动，开始输出电压。接着执行步骤S4。
在步骤S4中，监控模块监测电源模块输出电压，判断电源模块输出电压是否符合要求。具体地，监测模块对电源模块输出的电压进行监测，得到电源模块输出的电压值，判断电源模块输出的电压是否符合对电池进行充电的电压要求。如果判断电源模块输出电压符合所述充电电压要求，则接着执行步骤S5。否则，继续监测电源模块输出电压是否符合充电电压要求。所述监测可以是连续监测，也可以是设定单位时间段监测离散监测。
在步骤S5中，监控模块控制充电电路的开关闭合。具体地，监控模块控制充电电路上的开关闭合，所述充电电路形成回路，电源模块输出的电压传递到充电位置的两端，开始对充电电池进行充电。接着执行步骤S6。
在步骤S6中，判断电池充电是否完成。具体地，监测并判断充电电池是否已经充满电，此时已无法再对充电电池充电。如果充电电池充电完成，执行步骤S7。否则，继续判断电池充电是否完成。
在步骤S7中，监控模块控制电源模块结束输出电压。具体地，监控模块控制电源模块结束输出电压，进入待机状态。此时电源模块不再输出电压。接着执行步骤S8。
在步骤S8中，监控模块控制充电电路的开关开路。具体地，监控模块监测充电回路上的电流，如果电流很小，接近零时，则控制充电电路的开关开路，充电电路的开关开路后充电电路处于断开状态。当充电回路上的电流低于预设值时，控制充电电路的开关开路，所述预设值是一个接近零的很小值，可以根据具体的情况进行设置。这样可以降低充电电路上的电流对充电电路的开关接触点的能量冲击，从而提高充电电路的开关的使用寿命。
参见图2，图中揭示了本方法的另一种实施方式，在这种实施方法中，步骤S1-S2，步骤S6-S8与上一实施方法基本相同，唯一不同的是：在步骤S2判断当充电位置两端电压为零时，表明电池放置位置上没有放置充电电池。当充电位置两端电压为正值时，此时表明充电电池正确地放置在充电位置。接着执行步骤S13。
在步骤S13中，监控模块控制充电电路的开关闭合。具体地，监控模块控制充电电路上的开关闭合，所述充电电路形成回路。接着执行步骤S14。
在步骤S14中，监控模块控制启动所述电源模块输出电压，监控模块监测电源模块输出电压。也就是说，在监测模块的控制下，电源模块启动，开始输出电压；此时，监测模块对电源模块输出的电压进行监测，得到电源模块输出的电压值。电源模块输出的电压传递到充电位置的两端，开始对充电电池进行充电。接着执行步骤S6。
步骤S6-S8参见图1的具体实施方式的具体说明。
本发明还提供一种电池充电系统，如图2所示，所述电池充电系统1包括：电源模块11，电路开关模块12，电池放置模块13，监控模块14。电源模块11，电路开关模块12，电池放置模块13共同组成完整的充电电路。
电源模块11，与电路开关模块12以及监控模块14相连，受监控模块14的控制，用于输出充电电压。具体地，参见图3-5，PSM代表电源模块11，电源模块11可以有一个或多个。CSU代表监控模块14，监控模块14通过PSMC控制接口对电源模块11进行控制。同时监控模块14还可以通过VS控制接口对电源模块11的输出电压进行监测。
电路开关模块12，与电源模块11、电池放置模块13以及监控模块14相连，受监控模块14的控制，用于开路和闭合充电电路。所述电路开关模块12的开关可以位于充电电路的正端，负端或者正负两端。参见图3-5，图中的SW代表开关，CSU代表监控模块14，监控模块14通过O/I控制接口对开关模块12的开关进行开路（open）和闭合（close）控制。
电池放置模块13，与电路开关模块12以及监控模块14相连，用于放置充电电池。参见图3-5，CSU代表监控模块14，监控模块14通过VB控制接口对电池放置模块13两端的电压进行监测。
监控模块14，与电源模块11、电路开关模块12以及电池放置模块13相连，包括控制单元141，电池电压监测单元142，电池电压监测单元143，电源输出电压监测单元144。其中，控制单元141用于所述控制电源模块11的启动与停止以及控制所述电路开关模块12的开路和闭合；电池电压监测单元142用于监测所述电池放置模块两端的电压；电池电压监测单元143用于对电池放置模块13两端的电压进行监测；电源输出电压监测单元144用于对电源模块11的输出电压进行监测。
综上所述，本发明一种电池充电方法及系统，根据输出电池连接正确之后，充电系统才启动，可以避免了因电池接反造成电池及充电装置的损坏的问题，也防止了因电池接反或无电池情况下系统输出能量。同時本发明的充电系统中的切换开关可以在电流低于预设值的情況下进行切换，延长切换开关寿命。。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种电池充电方法，其特征在于，所述电池充电方法至少包括：
步骤一，监控模块监测到电池正确放置在充电位置及连接是否正确；
步骤二，所述监控模块控制充电电路的开关闭合，控制启动电源模块输出充电电压，对所述电池进行充电；
步骤三，充电完成后，所述监控模块控制结束所述电源模块输出电压，控制所述充电电路的开关开路。
2.根据权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于：所述步骤一的具体实现包括：监控模块监测到充电位置两端的输出电压为正值，表明电池正确放置在充电位置且连接正确。
3.根据权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于：所述步骤二的具体实现包括：所述监控模块控制启动电源模块输出电压，并监测所述电源模块的输出电压；直到所述电源模块输出电压符合充电电压要求时，所述监控模块控制所述开关闭合。
4.根据权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于：所述步骤三的具体实现包括：充电完成后，所述监控模块控制结束所述电源模块输出电压，并监测充电回路的电流；当监测到所述充电回路的电流低于预设值时，所述监控模块控制所述充电电路的开关开路。
5.根据权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于，所述方法还包括：所述监控模块监测到电池放置不正确或未放置电池时，保持所述电源模块处于无输出电压状态，以及保持所述充电电路的开关处于开路状态。
6.一种电池充电系统，其特征在于，所述电池充电系统包括：
电源模块，用于输出充电电压；
电路开关模块，与电源模块相连，用于开路和闭合充电电路；
电池放置模块，与电路开关模块相连，用于放置充电电池；
监控模块，与电源模块、电路开关模块以及电池放置模块相连，包括：
控制单元，用于所述控制电源模块的启动与停止以及控制所述电路开关模块的开路和闭合；
电池电压监测单元，用于监测所述电池放置模块两端的电压。
7.根据权利要求6所述的电池充电系统，其特征在于：所述电路开关模块中的开关位于所述充电电路的正端或负端或正负两端。
8.根据权利要求6所述的电池充电系统，其特征在于：所述监控模块还包括电源输出电压监测单元，用于监测所述电源模块的输出电压。
9.根据权利要求6所述的电池充电系统，其特征在于：所述监控模块还包电路电流监测单元，用于监测所述充电电路的电流。
10.根据权利要求6所述的电池充电系统，其特征在于：所述电源模块有多个。
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