CN104701918B - 一种充电组合及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种充电组合及其控制方法，其中充电组合包括：电池包、充电器和控制系统，电池包包括：电芯组合，充电器包括充电平台；控制系统包括：一个能控制充电平台对电芯组合以恒定的大小等于第一电流值的充电电流进行充电并能在充电电压等于第二电压值停止充电的充电参数控制模块，该方法令控制系统控制充电平台以大小等于第一电流值的恒定电流对电芯组合进行充电，当充电电压等于第二电压值或达到最大充电时长时停止充电，第二电压值大于第一电压值。本发明的有益之处在于：提供了一种能在自动检测的基础上实现快速充电的充电组合以及控制方法，在进一步节约了充电时间的同时也保证了充电安全，使电芯单元不至于被过充。

Description

一种充电组合及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种充电组合及其控制方法，具体涉及一种快速充电的充电组合及其控制方法。
背景技术
电芯作为电工工具中提供动力的来源，其续航能力往往与其电能容量有关。相应的增大电芯的电能容量能提高其续航时间，但也增加的了电芯的重量，与采用电芯为了获得较为灵活的操作的目的相悖。不仅如此，无论如何增加电能容量，也不可能实现无限续航。所以现在解决电芯电量不足的问题方法是提高电芯的充电效率，采用快充的方式，在用户能够等待时间内为电芯补充足够的电量。
一般的充电方法，是以恒定的电流加载电芯上，在开始的阶段，电芯由于电量低，其能快速的接受电能的进入，其表现为在该阶段经过电芯的电流值是恒定的，在经过一段时间后，电芯接受电能的能力下降，其表现为电芯两端的电压趋于稳定，以上的充电方式称为恒流转恒压的方式（CC-CV），恒流阶段（CC）的电流近似恒定，电芯的充电量与电流成正比，此阶段充电速度较快；当充电进入恒压阶段（CV），充电电流随电芯带电量的增加而减小；恒压阶段充电速度较慢，通常当电流减小到一定程度时（比如0.05C）认为电芯充满，并以此电流为停止充电的条件，充电器自动停止充电。
以2.0A为三洋UR18650RX锂电芯充电为例，参照表1和图1所示，其恒流阶段约为45分钟，其恒压阶段约为16分钟，恒压阶段占总充电时间的26%左右，也就是说低效充电的恒压阶段占用了总充电时间的四分之一左右，这显然不符合快充的要求。
恒流阶段 恒压阶段 总充电时间 CV阶段所在百分比
2.0A 45 16 61 26%
4.0A 26 15 41 37%
6.0A 16 14 30 48%
表1
按照一般本领域技术人员的构思，加快充电速度一般采用增加电流的方式，而这也是现有的快充的方式，比如如表1以及图2、图3所示将充电电流分别提高至4.0A和6.0A对之前三洋UR18650RX锂电芯充电，会发现随着充电电流的增大，恒压阶段所占用的时间比例越大，这种快速充电的方法得不偿失。
一般而言，一个电芯在出厂时，电芯生产商会标注以恒流转恒压的方式充电时的推荐的充电电流值以及电芯容量，相应也会提供充电截止电流值以及与对应的截止电压值。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种相比现有的快速充电的装置和方法能更节约时间的充电组合及其控制方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种充电组合，包括：电池包和充电器，电池包包括：一个预设充电电压为第一电压值的电芯组合，电芯组合包括一个以上最高设计电能容量为第一电能值的电芯单元；充电器包括：一个能与电芯组合构成电连接的充电平台；
充电组合还包括：能控制充电平台使与之电连接的电芯组合处于充电、放电、开路并能对该电芯组合进行检测的控制系统；
控制系统包括：一个能控制充电平台对电芯组合以恒定的大小等于第一电流值的充电电流进行充电并能在充电电压等于第二电压值停止充电的充电参数控制模块；第一电压值小于第二电压值。
进一步地，控制系统还包括：一个能检测每个电芯单元的开路电压并筛选出最高开路电压值的第一检测模块，一个能控制充电平台对电芯组合进行恒流充电的时长的充电时长控制模块，一个能控制充电参数控制模块、第一检测模块、充电时长控制模块并接收它们反馈的信息的的主控制器。
进一步地，控制系统还包括：一个能检测电芯组合直流电阻的数值并向主控制器反馈的第二检测模块，一个能检测电芯组合的充电电流和充电电压的数值并向主控制器反馈的第三检测模块。
进一步地，控制系统中的充电参数控制模块、充电时长控制模块、主控制器、第二检测模块、第三检测模块设置在充电器中，第一检测模块设置在电池包中。
进一步地，控制系统还包括设置于电池包中的：储存有记载第一电压值、第一电能值的数据以及开路电压值与剩余能量对应关系数据的第一存储器、用于实现通讯连接的第一通讯模块；
控制系统还包括设置于充电器中的：一个能在主控制器控制下控制充电平台使与之电连接的电芯组合处于充电、放电、开路的切换模块，一个能与第一通讯模块构成有线或/和无线通讯的第二通讯模块，一个能存储数据并向主控制器反馈的第二存储器。
进一步地，控制系统还包括：一个能检测电芯组合处于放电状态下的放电电压、放电电流的放电检测模块，放电检测模块设置于充电器中。
一种充电控制方法，采用如前介绍的充电组合，控制系统检测每个电芯单元的开路电压并筛选出最高开路电压值，进而根据该最高开路电压值以及电芯单元的开路电压和剩余电量的对应关系计算出在第一电流值的充电电流下的最大充电时长；控制系统控制充电平台以大小等于第一电流值的恒定电流对电芯组合进行充电，当充电电压等于第二电压值或达到最大充电时长时停止充电，第二电压值大于第一电压值。
进一步地，第一检测模块依次检测每个电芯单元的开路电压，在对一个电芯单元进行检测时第一检测模块会首先判断电芯单元的开路电压是否达到稳定标准，只有在达到稳定标准后才会将测得电压值作为准确的开路电压；
充电时长控制模块根据最高开路电压值以及电芯单元的开路电压和剩余电量的对应关系计算出在第一电流值的充电电流下的最大充电时长，并在通过向主控制器反馈控制信号对充电过程进行时间控制。
进一步地，控制系统还包括设置于电池包中的：储存有记载第一电压值、第一电能值的充电数据以及开路电压值与剩余电能对应关系数据的第一存储器；第一存储器中还存储有记载第一电流值和第二电压值的数据。
进一步地，该方法包括如下具体步骤：
（1）主控制器控制充电平台检测是否已连接了电池包，如果是，则进行步骤（2），如果否，则保持在步骤（1）；
（2）充电参数控制模块检测所连接的电池包的第一存储器中是否具有第一电压值、第二电压值、第一电流值、第一电能值以及开路电压值与剩余电能对应关系有效数据，如果是，则进行步骤（3）；如果否，则返回步骤（1）；
（3）充电参数控制模块读取第一存储器中存储的数据，并向主控制器反馈所读取数据，然后进行步骤（4）；
（4）主控制器通过切换模块控制充电平台使电池包内的电芯单元均处于开路状态，并通过的第一检测模块检测每个的电芯单元的开路电压，并以最高开路电压值反馈给的主控制器，然后进行步骤（5）；
（5）主控制器根据最高开路电压值以及第一存储器中电芯单元的开路电压与剩余电量的对应关系，结合充电参数控制模块所读取的第一电流值，确定最大充电时长，并将该时长数据发送给的充电时长控制模块，然后进行步骤（6）；
（6）主控制器通过充电参数控制模块控制切换模块和充电平台对电芯组合以恒定的大小等于第一电流值的充电电流进行充电，并且同时分别通过第三检测模块和充电时长控制模块对电芯组合的充电电压和充电时长进行监测，在充电电压值等于第二电压值时或在充电时长等于最大充电时长时，停止充电。
本发明的有益之处在于：
提供了一种能在自动检测的基础上实现快速充电的充电组合，在进一步节约了充电时间的同时也保证了充电安全，使电芯单元不至于被过充。
提供了一种不需要恒压阶段而采取新的充电结束条件的控制方法，该方法不仅提高了充电效率，也保证了充电安全。
附图说明
图1是采用恒流转恒压的方式以2.0A为三洋UR18650RX的锂电芯充电时电芯两端电压与充电时间的对应曲线；
图2是采用恒流转恒压的方式以4.0A为三洋UR18650RX的锂电芯充电时电芯两端电压与充电时间的对应曲线；
图3是采用恒流转恒压的方式以6.0A为三洋UR18650RX的锂电芯充电时电芯两端电压与充电时间的对应曲线；
图4是本发明充电组合的一个优选实施例的结构示意框图，图中虚线框表示控制系统分别设置在电池包和充电器中的部分；
图5是采用恒流转恒压的方式以4.0A为三洋UR18650SA锂电芯充电时电芯两端电压与充电时间的对应曲线；
图6是采用本发明的恒流充电方式以4.0A为三洋UR18650SA锂电芯充电时电芯两端电压与充电时间的对应曲线；
图7是以恒流转恒压的方式以4.0A为三洋UR18650SA锂电芯充电与采用本发明的恒流充电方式以4.0A为三洋UR18650SA锂电芯充电的寿命对比图；
图8是采用本发明的恒流充电方式以4.0A为三洋UR18650SA锂电芯充电一定时间后中止充电后充电电压与时间的曲线关系图；
图9是三洋UR18650SA锂电芯电压与电量的对应关系图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
参照图4所示，本发明的充电组合100主要包括两个部分：电池包10和充电器20。
其中，电池包10包括：一个电芯组合11电芯组合11，电芯组合11电芯组合11由多个电芯单元构成，每个电芯单元均能存储一定的电能，它们通过电连接形成一个用于存储电能的整体，即电芯组合11电芯组合11，该电芯组合11电芯组合11具有一个预设的充电电压，这个预设的充电电压与该电芯组合11以一般的恒流转恒压方式充电时的截止电流相对应，，该预设电压可以根据每个电芯单元的出厂时厂商所标示的充电电压以及具体的电连接连接关系得出。为了方便说明，认为该预设电压值为第一电压值，每个电芯单元的最高设计电能容量为第一电能值。
除以上外，电池包10中还包括有用于充电时构成电连接以及通讯连接的端子。
充电器20包括一个能与电芯组合11电芯组合11构成电连接的充电平台21，该充电平台21应当具有放置电池包10的空间并具有与电池包10构成电连接以及通讯连接的端子，当然充电器20中还包括一些用于控制充电平台的外围电路，这些外围电路能使充电平台21的工作状态发生变化，比如使其处于输出电能的状态、断路的状态以及消耗电能的状态。
电池包10和充电器20是本发明充电组合100中硬件上可以相互分离的两个部分，本发明的充电组合100还包括：一个控制系统30，该控制系统的一部分31设置在电池包10中，另一部分32设置在充电器20中，它们能够在充电时通过通讯构成一个整体以实现本发明的充电过程，该控制系统能能控制上述充电平台使与之电连接的上述电芯组合11处于充电、放电、开路并能对该电芯组合11进行检测。
具体而言，参照图4所示，控制系统30包括：充电参数控制模块301、充电时长控制模块302、第一检测模块303、第二检测模块304、第三检测模块305、放电检测模块306、切换模块307以及主控制模块308。
其中，充电参数控制模块301能控制充电平台21对电芯组合11电芯组合11充电时的参数，比如充电电流、充电电压等电学参数，具体而言，充电参数控制模块301能使充电平台21以恒定的大小等于第一电流值的充电电流对电芯组合11电芯组合11进行充电，并在充电电压等于第二电压值时停止充电。这个用于停止充电的第二电压值大于以上提及的第一电压值。采用这样的充电方法的好处请参见后续关于本发明方法的说明，此处仅先就本发明的装置结构加以介绍。
充电参数控制模块301可以直接控制充电平台21，也可以采用通过向主控制器308反馈信号进而由主控制器308对充电平台21进行控制，当然，也可以综合采用这两种方式。所以，充电参数控制模块301既可以与充电平台21电连接也可以与主控制器308同时构成电连接。
充电时长控制模块302用于控制充电平台21充电的最大时长，当充电时间满足最大充电时长时，其能直接控制或间接控制充电平台21停止充电。与充电参数控制模块301一样，充电时长控制模块302以直接控制充电平台21，也可以采用通过向主控制器308反馈信号进而由主控制器308对充电平台21进行控制，当然，也可以综合采用这两种方式。所以，充电时长控制模块302既可以与充电平台21电连接也可以与主控制器308同时构成电连接。
需要说明的是，充电参数控制模块301和充电时长控制模块302是个相对独立的控制模块，它们中任意一个满足了停止充电的条件时，均会控制充电平台21使其停止充电。
第一检测模块303能检测电芯组合11电芯组合11中每个电芯单元的开路电压，并在所有的开路电压中选择最高的一个作为最高开路电压值，反馈给主控制器308，主控制器308根据最高开路电压值计算出最大充电时长，进而通过充电时长控制模块302来进行时间控制，作为一种优选方案，在主控制器308或充电时长控制模块302中是具有计时器。
第二检测模块304能通过充电平台21检测电芯组合11电芯组合11的的直流内阻，并将该直流内阻的数据反馈给主控制器308；第三检测模块305能通过充电平台21检测加载在电芯组合11电芯组合11的充电电压和充电电流。
第一检测模块303用于检测电芯组合11电芯组合11中电能单元的状态，其与电芯组合11电芯组合11电连接。第二检测模块304、第三检测模块305均与充电平台21和主控制器308分别构成电连接以用来传输电能以及信号。
参照图4所示，控制系统30中的充电参数控制模块301、充电时长控制模块302、主控制器308、第二检测模块304、第三检测模块305设置在充电器20中，第一检测模块303设置在电池包10中。
由于电池包10和充电器20是两个可分离的部分，为了使分置在它们之中的控制系统30的各个部分构成一个能实现统一功能的整体，作为优选方案，控制系统30中还包括：设置于电池包10中的第一通讯模块309，设置在充电器20中的第二通讯模块310，它们之能在需要时构成有线或者无线的通讯连接以传递数据信息。其中有线连接的方式可以通过充电平台21与电池包10的之间的连接端子实现，而无线连接可以采用蓝牙的等无线通讯技术。在采用有线通讯时，第一通讯模块309电连接至充电平台21，第二通讯模块310分别与充电平台21和主控制器308分别电连接。
作为一种优选方案，为了实现本发明的充电方法，控制系统30中还包括：设置于电池包10中的第一存储器311，设置在充电器20中的第二存储器312，其中第一存储器储存有记载第一电压值、第一电能值的数据以及开路电压值与剩余能量对应关系数据。第二存储器312可以用来转存第一存储器311中的数据。
具体而言，第一存储器311与第一检测模块303以及第一通讯模块309分别构成电连接，第一检测模块303能读取第一存储器311的数据信息，主控制器308可以通过构成通讯连接的第一通讯模块309和第二通讯模块310读取第一存储器311中数据，并将其转存至第二存储器中，供控制系统30位于充电器20中的部分31中其他模块调用。
作为一种优选方案，为了获得使用本发明的充电方法所需的数据，控制系统30还包括：一个能检测电池包10中电芯组合11电芯组合11处于放电状态下的放电电压、放电电流的放电检测模块313，放电检测模块313设置于充电器20中。放电检测模块313与充电平台21以及主控制器308分别构成能传输电能和信号的电连接。其用于检测电芯组合1121放电状态下的电参数。
作为一种优选方案，控制系统30还包括：一个能在主控制器308控制下控制充电平台21使与之电连接的电芯组合11电芯组合11处于充电、放电、开路的切换模块314，切换模块314的作用在于切换电芯组合11电芯组合11的电加载状态，以便控制系统30中其他的部分能完成相应的功能。切换模块314与充电平台21以及主控制器308分别构成能传输电能和信号的电连接。
以下介绍本发明的充电控制方法，该方法基于以上介绍的充电组合。
总的来说，在该充电控制方法中，控制系统30检测每个电芯单元的开路电压并筛选出最高开路电压值，进而根据该最高开路电压值以及电芯单元的开路电压和剩余电量的对应关系计算出在第一电流值的充电电流下的最大充电时长；控制系统30控制充电平台21以大小等于第一电流值的恒定电流对电芯组合11进行充电，当充电电压等于第二电压值或达到最大充电时长时停止充电，第二电压值大于第一电压值。
其中电压控制是为了实现快充，而时间控制则是为了在电压控制的基础上保证充电安全。
需要说明的是，第一电压值、第一电能值、电芯单元的开路电压值与电量的关系可以根据电芯厂商所提供的数据或者电芯单元尚未组装成电池包10时测得，并将数据存储在第一存储器311中。
作为优选方案，第二电压值确定的方法如下，其等于第一电压值加上所确定的第一电流值乘以电芯组合11的直流内阻，所以相对而言，不同的第一电流值对应不同的第二电压值，电芯组合11的直流内阻可以根据电芯厂商所提供的数据或检测得出，并将数据存储在第一存储器311中。为了更准确的确定直流内阻，作为一种优选方案，在每次充电之前，主控制器308可以控制第三检测模块通过充电平台21对直流内阻首先进行检测，以确定即时的直流内阻。
作为优选方案，在具体充电时，可以先对电芯组合11电芯组合11以第一电流值进行恒流充电直至该电芯组合11电芯组合11的充电电压达到第一电压值，此时，控制系统30暂停对电芯组合11电芯组合11的充电，并检测电芯组合11电芯组合11的实时的开路电压以计算出压降，由于直流内阻的存在，在充电中止后，电芯组合11电芯组合11的开路电压会出现一定程度的下降，下降的这部分压降如果除以第一电流值即能得出电芯组合11电芯组合11此时动态的直流内阻，从而确定第二电压值，或者直接以该压降加上第一电压值以确定第二电压值。进一步地，参照图8所示由于在停止充电后开路电压并不是很快就稳定的，而是一个动态变化的过程，往往需要持续10分钟以上，如果要等待完全稳定后再确压降进而确定第二电压值，会浪费很多时间，参照图8的曲线可知，在充电中止后，压降的大部分是在短时间内就产生的，而后下降的趋势变缓慢且变化很小，因此为了快速获得压降，可以设置一个下降速率的阈值，一旦下降速率小于该阈值即可认为电压达到稳定状态，作为优选阈值为40mV/min。需要说明的是，针对那些并没有预设的第二电压值或直流内阻值的情况，可以采用以上方案；另外，直流内阻在充电的过程中是不断变化的，因此想要获得更精确的第二电压值也可以采用如上的优选方案，进一步的，为了不断趋近最符合实际的第二电压值，可以采用在第一电压值之后，反复进行中止充电，确定压降，在中止充电时电压基础上加上压降确定第二电压值的过程，具体中止充电次数，可以通过设定中止充电检测压降的时间周期以及停止检测的压降阈值来实现，比如设定到达第一电压值时即开始第一次中止充电检测压降确定第二电压值的过程，并记录下压降，设定时间周期为2分钟，则2分钟后重复以上过程，无论那次检测，当压降满足一定阈值时，则停止以上确定压降的过程，以最后一次计算出的第二电压值为最终目标电压值进行恒流充电直至达到该最终目标电压值；或者通过设定中止充电时的开路电压值来确定，即到达某些电压值时即进行以上中止充电检测压降确定第二电压值的过程，在到达这些电压值中最大的一个时进行的检测得出第二电压值为最终目标电压值进行恒流充电直至达到该最终目标电压值。
作为优选，出于安全的考虑，第一电流值可以采用电芯厂商推荐的充电电流充电时长控制模块31根据最高开路电压值以及电芯单元的开路电压和剩余电量的对应关系计算出在第一电流值的充电电流下的最大充电时长，并在通过向主控制器反馈控制信号对充电过程进行时间控制。
作为一种优选方案，在没有预存电芯单元的开路电压值与电量的关系的数据时，第一检测模块303对所有的电芯单元进行检测，然后选择出开路电压最高的一个，记录下电芯单元此时的电压值U1，并将信息反馈给主控制器308。随后，主控制器308控制充电平台21以第一电流值对电芯组合11电芯组合11试充一段时间，试充结束后，主控制器308能够根据试充的充电电流以及试充时间以及电芯组合11电芯组合11的组成方式计算出分配给每个电芯单元的电量为△C，然后，第一检测模块303再次检测刚才所选择的电芯单元此时的电压值U2，我们可以根据该电芯单元的标称电压（也就是第一电压值）U3以及其标称电能值（也就是第一点能值）C3来推算电压与电量的关系。
如果认为电芯单元的开路电压与容量具有一个系数关系，即U=kC，其中k为系数，那么U1=kC1，U2=kC2，将两式相减，U2-U1=k（C2-C1），即为U2-U1=k△C，所以我们能计算出系数k，在根据该系数k以及U3、C3我们能计算出当前电芯单元尚有多少电能容量，从而结合恒流充电的电流可以计算出最大的充电时间。
然而实际上，参照图9所示，电芯单元的电压和电量的对应的关系并不是不变的，也就说系数k是变化的，所以如果选择检测k值的试充阶段在低电量阶段，这个k值则十分不准确，所以作为进一步的优选，先以第一电流值进行恒流充电至电芯组合11电芯组合11的充电电压达到第一电压值后再进行试充阶段的检测，从而确定较为准确的电芯单元11的在接近满电时电压与电量的关系，然后再计算出剩余电量继而结合充电电流进行时间控制。
作为优选方案，采用以上方法计算出的关于直流内阻、第二电压值、电压与电量关系的数据可以由控制系统30存储在第一存储器309或/和第二存储器312中，继而在下次进行充电时能够调用而不必再次测量和计算，作为进一步的优选，当数据仅存储在第二存储器312中时，控制系统30会根据电池包10的区别分配其一个数据标签，以便在充电时根据该数据标签调用不同的相关数据，在数据存储在第一存储器309时，电池包10可以在不同的充电器20通过读取第一存储器309实现充电，而不必再次进行测量和计算。
作为优选，第一检测模块303会依次检测每个电芯单元的开路电压，在对一个电芯单元进行检测时第一检测模块303会首先判断电芯单元的开路电压是否达到稳定标准，只有在达到稳定标准后才会将测得电压值作为准确的开路电压。
具体而言，在进行充电时，包括如下的步骤：
（1）主控制器308控制充电平台21检测是否已连接了电池包，如果是，则进行步骤（2），如果否，则保持在步骤（1）；
（2）充电参数控制模块31检测所连接的电池包10的第一存储器311中是否具有第一电压值、第二电压值、第一电流值、第一电能值以及开路电压值与剩余电能对应关系有效数据，如果是，则进行步骤（3）；如果否，则返回步骤（1）；
（3）充电参数控制模块31读取第一存储器311中存储的数据，并向主控制器308反馈所读取数据，然后进行步骤（4）；
（4）主控制器308通过切换模块控制充电平台21使电池包10内的电芯单元均处于开路状态，并通过的第一检测模块33检测每个的电芯单元的开路电压，并以最高开路电压值反馈给的主控制器308，然后进行步骤（5）；
（5）主控制器308根据最高开路电压值以及第一存储器311中电芯单元的开路电压与剩余电量的对应关系，结合充电参数控制模块301所读取的第一电流值，确定最大充电时长，并将该时长数据发送给的充电时长控制模块302，然后进行步骤（6）；
（6）主控制器通308过充电参数控制模块301控制切换模块37和充电平台21对电芯组合1121以恒定的大小等于第一电流值的充电电流进行充电，并且同时分别通过第三检测模块35和充电时长控制模块32对电芯组合1121的充电电压和充电时长进行监测，在充电电压值等于第二电压值时或在充电时长等于最大充电时长时，停止充电。
参照图5至图6所示，以下以三洋UR18650SA锂电芯作为检测的实例，三洋UR18650SA锂电芯的标称容量1250mAh，快速充电电流（可作为第一电流值）为4A，截止电压(即第一电压值)为4.2V，采用恒流转恒压的方式以4.0A为三洋UR18650SA锂电芯充电时电芯两端电压与充电时间的对应曲线如图5所示，其充电时长为26分钟，测得其充电量为103%即1282mAh。
采用本发明的恒流充电方式以4.0A为三洋UR18650SA锂电芯充电时电芯两端电压与充电时间的对应曲线如图6所示，经测得其直流电阻为0.04Ω，以4A作为恒流充电的第一电流值，计算得出其截止电压（即第二电压值）为4.2V+4A×0.04Ω=4.36V，其充电时长为19分钟，测得其充电量为101%即1267mAh。
可见本发明的方法能够节约相当比例的时间。
用以上两种方法反复充电，来比较它们对寿命的影响，具体参照图7所示，横坐标起点处位于上方的一条曲线为恒流转恒压的方法，下方一条为本发明的充电方法，可以看出在充电次数超过200次以上的时候，本发明的充电方法相较现有的方法，并没有明显差距并且有更加改善的趋势。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种充电组合，包括：电池包和充电器，其特征在于，所述电池包包括：一个预设充电电压为第一电压值的电芯组合，所述电芯组合包括一个以上最高设计电能容量为第一电能值的电芯单元；所述充电器包括：一个能与所述电芯组合构成电连接的充电平台；
所述充电组合还包括：能控制所述充电平台使与之电连接的所述电芯组合处于充电、放电、开路并能对该电芯组合进行检测的控制系统；
所述控制系统包括：一个能控制所述充电平台对所述电芯组合以恒定的大小等于第一电流值的充电电流进行充电并能在充电电压等于第二电压值停止充电的充电参数控制模块；所述第一电压值小于所述第二电压值；
一个能检测每个所述电芯单元的开路电压并筛选出最高开路电压值的第一检测模块，一个能控制所述充电平台对所述电芯组合进行恒流充电的时长的充电时长控制模块，一个能控制所述充电参数控制模块、第一检测模块、充电时长控制模块并接收它们反馈的信息的的主控制器。
2.根据权利要求1所述的充电组合，其特征在于，所述控制系统还包括：一个能检测所述电芯组合直流电阻的数值并向所述主控制器反馈的第二检测模块，一个能检测所述电芯组合的充电电流和充电电压的数值并向所述主控制器反馈的第三检测模块。
3.根据权利要求2所述的充电组合，其特征在于，所述控制系统中的充电参数控制模块、充电时长控制模块、主控制器、第二检测模块、第三检测模块设置在所述充电器中，所述第一检测模块设置在所述电池包中。
4.根据权利要求3所述的充电组合，其特征在于，所述控制系统还包括设置于所述电池包中的：储存有记载所述第一电压值、第一电能值的数据以及开路电压值与剩余能量对应关系数据的第一存储器、用于实现通讯连接的第一通讯模块；
所述控制系统还包括设置于所述充电器中的：一个能在所述主控制器控制下控制所述充电平台使与之电连接的所述电芯组合处于充电、放电、开路的切换模块，一个能与所述第一通讯模块构成有线或/和无线通讯的第二通讯模块，一个能存储数据并向所述主控制器反馈的第二存储器。
5.根据权利要求4所述的充电组合，其特征在于，所述控制系统还包括：一个能检测所述电芯组合处于放电状态下的放电电压、放电电流的放电检测模块，所述放电检测模块设置于所述充电器中。
6.一种如权利要求1至5中任意一项的所述电池包。
7.一种如权利要求1至5中任意一项所述的充电器。
8.一种充电控制方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的充电组合，所述控制系统检测每个所述电芯单元的开路电压并筛选出最高开路电压值，进而根据该最高开路电压值以及所述电芯单元的开路电压和剩余电量的对应关系计算出在第一电流值的充电电流下的最大充电时长；所述控制系统控制所述充电平台以大小等于第一电流值的恒定电流对所述电芯组合进行充电，当充电电压等于第二电压值或达到最大充电时长时停止充电，所述第二电压值大于所述第一电压值。
9.根据权利要求8所述的充电控制方法，其特征在于，所述控制系统还包括：一个能检测每个所述电芯单元的开路电压并筛选出最高开路电压值的第一检测模块，一个能控制所述充电平台对所述电芯组合进行恒流充电的时长的充电时长控制模块，一个能控制所述充电参数控制模块、第一检测模块、充电时长控制模块并接收它们反馈的信息的主控制器；
所述第一检测模块依次检测每个所述电芯单元的开路电压，在对一个所述电芯单元进行检测时所述第一检测模块会首先判断所述电芯单元的开路电压是否达到稳定标准，只有在达到稳定标准后才会将测得电压值作为准确的开路电压；
所述充电时长控制模块根据最高开路电压值以及所述电芯单元的开路电压和剩余电量的对应关系计算出在第一电流值的充电电流下的最大充电时长，并在通过向所述主控制器反馈控制信号对充电过程进行时间控制。
10.根据权利要求9所述的充电控制方法，其特征在于，所述控制系统还包括设置于所述电池包中的：储存有记载所述第一电压值、第一电能值的充电数据以及开路电压值与剩余电能对应关系数据的第一存储器；所述第一存储器中还存储有记载所述第一电流值和第二电压值的数据，以及一个能在所述主控制器控制下控制所述充电平台使与之电连接的所述电芯组合处于充电、放电、开路的切换模块。
11.根据权利要求10所述的充电方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
（1）所述主控制器控制所述充电平台检测是否已连接了所述电池包，如果是，则进行步骤（2），如果否，则保持在步骤（1）；
（2）所述充电参数控制模块检测所连接的电池包的第一存储器中是否具有所述第一电压值、第二电压值、第一电流值、第一电能值以及开路电压值与剩余电能对应关系有效数据，如果是，则进行步骤（3）；如果否，则返回步骤（1）；
（3）所述充电参数控制模块读取所述第一存储器中存储的数据，并向所述主控制器反馈所读取数据，然后进行步骤（4）；
（4）所述主控制器通过所述切换模块控制所述充电平台使所述电池包内的电芯单元均处于开路状态，并通过所述的第一检测模块检测每个所述的电芯单元的开路电压，并以最高开路电压值反馈给所述的主控制器，然后进行步骤（5）；
（5）所述主控制器根据最高开路电压值以及第一存储器中所述电芯单元的开路电压与剩余电量的对应关系，结合所述充电参数控制模块所读取的第一电流值，确定最大充电时长，并将该时长数据发送给所述的充电时长控制模块，然后进行步骤（6）；
（6）所述主控制器通过所述充电参数控制模块控制所述切换模块和充电平台对所述电芯组合以恒定的大小等于第一电流值的充电电流进行充电，并且同时分别通过第三检测模块和所述充电时长控制模块对电芯组合的充电电压和充电时长进行监测，在充电电压值等于第二电压值时或在充电时长等于最大充电时长时，停止充电。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160020618A1 (en) * 2014-07-21 2016-01-21 Ford Global Technologies, Llc Fast Charge Algorithms for Lithium-Ion Batteries
CN106410303B (zh) * 2015-07-27 2019-02-19 小米科技有限责任公司 充电方法及装置
WO2017143546A1 (zh) * 2016-02-24 2017-08-31 战炜 一种充电系统及充电方法
CN105939040A (zh) * 2016-06-20 2016-09-14 深圳天珑无线科技有限公司 一种电池的充电电路、充电方法及电子设备
CN106356955A (zh) * 2016-11-08 2017-01-25 唐志海 智能底座控制电子设备充电的方法及其智能底座
CN107332303A (zh) * 2017-07-12 2017-11-07 广东小天才科技有限公司 一种电子设备的充电控制方法及电子设备
US10549649B2 (en) * 2017-11-10 2020-02-04 GM Global Technology Operations LLC Maximum current calculation and power prediction for a battery pack
CN110620406A (zh) * 2018-06-18 2019-12-27 Oppo广东移动通信有限公司 电池的快速充电方法、充电装置、待充电设备和充电系统
CN111712985A (zh) * 2018-09-06 2020-09-25 Oppo广东移动通信有限公司 一种充电方法、终端及计算机存储介质
CN109870660B (zh) * 2019-03-25 2024-03-01 广西电网有限责任公司钦州供电局 一种电池组的开路检测系统及方法
CN111082487B (zh) * 2019-12-25 2024-02-02 Oppo广东移动通信有限公司 充电控制方法及装置、电子设备
CN112895976B (zh) * 2021-02-01 2022-06-24 重庆峘能电动车科技有限公司 电芯预警保护方法及系统
US11791639B2 (en) * 2021-06-17 2023-10-17 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Discharge control method of a battery pack for portable electronic devices

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101636872A (zh) * 2007-03-07 2010-01-27 松下电器产业株式会社 锂系列二次电池的快速充电方法和使用该方法的电子设备

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001224139A (ja) * 2000-02-08 2001-08-17 Sony Corp 充電装置，電池パック及び二次電池充電方法
CN100392943C (zh) * 2006-04-11 2008-06-04 广州市番禺丰江电池制造有限公司 快速充电方法及充电装置
CN200956520Y (zh) * 2006-09-30 2007-10-03 深圳市比克电池有限公司 锂离子电池预充电电路
CN101388477B (zh) * 2008-09-28 2010-12-29 广州丰江电池新技术有限公司 一种快速充电方法
CN202651835U (zh) * 2012-06-04 2013-01-02 凡甲电子(苏州)有限公司 充电器及其充电组合

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101636872A (zh) * 2007-03-07 2010-01-27 松下电器产业株式会社 锂系列二次电池的快速充电方法和使用该方法的电子设备

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