CN104753093A - 充电器和充电控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种充电器以及相应充电控制方法，充电器包括：控制模块和充电模块；电池包包括电芯组合，本发明的方法主通过检测输出电压和输出电流，然后根据输出电压和输出电流计算出电芯组合上真实的电压值，并将该电压值与预设的充电电压值进行比较，然后在比较的基础上进行补偿，本发明的有益之处在于：通过控制模块的实时监测和反馈并及时进行补偿的方法，从而在充电的动态过程中，保证以恒定的预设电压加载在电芯组合上进行充电，从而达到预设的充电时间，保证了充电效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种充电器和一种充电控制方法，具体涉及一种能实现恒压充电的充电器和充电控制方法。
背景技术
随着市场上充电器种类增多，产品竞争加剧，相同功率的充电器，充电时间的长短直接关系到用户体验，因此提高充电效率成为迫切的需求。
一般的充电器在进行充电时包括：恒流和恒压两个阶段，一般的充电器使用的控制方法，由于检测和补偿的方法不精确，在充电的恒压阶段并不能准确的在电芯组合上施加恒定的预设充电电压，使电芯组合一直以小于预设充电电压进行充电，从而与预设时间相比降低了充电效率。
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通过实时监测和反馈并及时进行补偿的充电控制方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种充电控制方法，采用充电器对电池包进行充电，充电器包括：控制模块、充电模块、电压检测模块、电流检测模块，充电模块包括：充电正极线路和充电负极线路，充电正极线路和充电负极线路分别包括充电正极端子和充电负极端子；电池包的额定充电电流的电流值为I，电池包包括：电芯组合，电芯组合包括用于充电时与充电正极端子和充电负极端子构成电连接的电池正极和电池负极；在充电时，充电模块的充电正极端子和充电负极端子分别电连接至电芯组的电池正极和电池负极；其特征在于，控制模块与充电模块构成电连接，电压检测模块与控制模块构成电连接，电压检测模块采集充电模块的充电电压，电流采集模块与控制模块构成电连接，电流检测模块采集充电模块的充电电流；
充电控制方法包括如下步骤：
S1、控制模块采集充电模块中的充电电流值I1和充电电压值U1；
S2、控制模块根据U2=U1-I1×R计算出电芯组合上的实际电压值U2，其中R为使充电正极线路和充电负极线路分别连接至电池正极和电池负极所构成的充电线路的等效电阻的电阻值；
S3、控制模块判断实际电压值U2是否大于预设充电电压值U，若是则进入步骤S4，若否则进入步骤S5；
S4、控制模块控制充电模块减小充电电流，然后返回步骤S1；
S5、控制模块判断电压值U2是否等于预设充电电压值U，若是则返回步骤S1，若否则进行步骤S6；
S6、控制模块控制充电模块增大充电电流，然后返回步骤S1。
进一步地，电芯组合为锂电电芯组成。
进一步地，在步骤S4中，充电电流的减小量为额定充电电流的电流值的0.3~10%。
进一步地，在步骤S6中，增大量为额定充电电流的电流值的0.3~10%。
进一步地，控制模块包括一个MCU芯片。
进一步地，MCU芯片的运行时钟频率范围为32KHz-24MHz。
进一步地，步骤S3在判断结果为否时直接回到步骤S1。
进一步地，控制模块设有电阻自检模式，在该模式下，首先将充电正极端子和充电负极端子电连接，控制模块控制充电模块输出检测电压，电流检测模块通过检测回路电流计算出充电正极线路和充电负极线路的电阻之和，并将其反馈给控制模块，控制模块对该数据加以存储以备调用。
本发明还包括另一种充电控制方法，该方法采用充电器对电池包进行充电，充电器包括：控制模块、充电模块、电压检测模块、电流检测模块，充电模块包括：充电正极线路和充电负极线路，充电正极线路和充电负极线路分别包括充电正极端子和充电负极端子；电池包的额定充电电流的电流值为I，电池包包括：电芯组合，电芯组合包括用于充电时与充电正极端子和充电负极端子构成电连接的电池正极和电池负极；在充电时，充电模块的充电正极端子和充电负极端子分别电连接至电芯组的电池正极和电池负极；其特征在于，控制模块与充电模块构成电连接，电压检测模块与控制模块构成电连接，电压检测模块采集充电模块的充电电压，电流采集模块与控制模块构成电连接，电流检测模块采集充电模块的充电电流；
充电控制方法包括如下步骤：
S1、控制模块采集充电模块中的充电电流值I1和充电电压值U1；
S2、控制模块根据U2=U1-I1×R计算出电芯组合上的实际电压值U2，其中R为使充电正极线路和充电负极线路分别连接至电池正极和电池负极所构成的充电线路的等效电阻的电阻值；
S3、控制模块判断实际电压值U2是否大于预设充电电压值U，若是则进入步骤S4，若否则回到步骤S1；
S4、控制模块控制充电模块减小充电电流，然后返回步骤S1。
一种充电器，包括：控制模块、充电模块、电压检测模块、电流检测模块，充电模块包括：充电正极线路和充电负极线路，充电正极线路和充电负极线路分别包括充电正极端子和充电负极端子；其特征在于，控制模块与充电模块构成电连接，电压检测模块与控制模块构成电连接，电压检测模块采集充电模块的充电电压，电流采集模块与控制模块构成电连接，电流检测模块采集充电模块的充电电流；充电器还包括一个能将充电正极端子和充电负极端子电连接的检测插口；控制模块设有电阻自检模式，在该模式下，首先将充电正极端子和充电负极端子电连接，控制模块控制充电模块输出检测电压，电流检测模块通过检测回路电流计算出充电正极线路和充电负极线路的电阻之和，并将其反馈给控制模块，控制模块对该数据加以存储以备调用。
本发明的有益之处在于：通过控制模块的实时监测和反馈并及时进行补偿的方法，从而在充电的动态过程中，保证以恒定的预设电压加载在电芯组合上进行充电，从而达到预设的充电时间，保证了充电效率。
附图说明
图1是本发明的充电控制方法中的电路原理图；
图2是本发明的控制方法一个优选实施例的步骤流程框图；
图3是本发明的控制方法另一个优选实施例的步骤流程框图;
图4是本发明的充电器一个优选实施例的结构示意图。
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1所示，本发明的控制方法采用充电器100对电池包200进行充电。
充电器100包括：充电模块101、控制模块102、电压检测模块103、电流检测模块104。
其中，充电模块101包括：充电正极线路105和充电负极线路106，充电正极线路105和充电负极线路106分别包括充电正极端子105a和充电负极端子106a。
电池包200包括电芯组合201，该电芯组合201由一个或一个以上的电连接在一起的电芯单元组成；该电芯组合201包括电池正极202和电池负极203，它们在充电时分别与充电模块101的电正极端子105a和充电负极端子106a构成电连接。
控制模块102与充电模块101电连接，具体而言，作为优选，控制模块102包括一个MCU芯片。
电压检测模块103与控制模块102构成电连接，电压检测模块103采集充电模块101的充电电压；具体而言，电压检测模块103设有一个电压采集线路103a通过与充电正极线路105和充电负极线路106中的一个电连接和一个接地线路103b，这样一来即能采集充电模块101的输出的充电电压。
电流采集模块104与控制模块102构成电连接，电流检测模块104采集充电模块的充电电流。
需要说明的是，电池包200的额定充电电流的电流值（该电流值也为恒流充电阶段的充电电流值）为I。
本发明的充电控制方法具体包括如下步骤：
S1：控制模块102采集充电模块101中的充电电流值I1和充电电压值U1；需要说明的是，充电电压值U1,是充电模块101所输出电压的电压值。
S2：控制模块102根据U2=U1-I1×R计算出电芯组合201上的实际电压值U2，其中R为使充电正极线路和充电负极线路分别连接至电池正极和电池负极所构成的充电线路的等效电阻的电阻值，即图中等效电阻105b、106b上的电压值；因为充电正极线路105和充电负极线路106是具有一定电阻的，所以要准确的得知实际电压值U2，则需排除线路所造成的分压的影响。
S3：控制模块102判断实际电压值U2是否大于预设充电电压值U，若是则进入步骤S4，若否则进入步骤S5；
S4：控制模块102控制充电模块101减小充电电流，充电电流的减小量为额定充电电流的电流值的0.3%，然后返回步骤S1；
S5：控制模块102判断电压值U2是否等于预设充电电压值U，若是则返回步骤S1，若否则进行步骤S6；
S6：控制模块102控制充电模块101增大充电电流，其中充电电流的增大量为额定充电电流的电流值的0.3%，然后返回步骤S1。
按照以上的步骤，即使在动态的充电过程中，也能够准确实现以预设充电电压进行充电的效果。
作为优选方案，电芯组合201为锂电电芯组成，MCU芯片的运行时钟频率范围为32KHz-24MHz，具体为30KHz。
对多组同样的充电器和电池包作为实验对象，以同样的电量标准作为满电标准，将以预设充电电压值U的一般充电方法和以上实施例的方法作比较，本发明的方法节省的时间约占一般充电方法的总时间的20%。因此，本发明的方法能够有效的降低充电时间，提高充电效率。
在恒压阶段，充电电流值是逐步减小的，这是因为随着充电时间的增加，电芯组合201的容纳电量的能力降低；所以在不出现意外的情况下，在恒压控制阶段，一般不会出现实际电压值U2小于等于预设充电电压值U的情况，或者说，在恒压阶段，需要控制的是将随电流降低的实际电压值U2调整回预设充电电压值U，所以作为一种优选方案，参照图3所示，本发明的方法可以简化，在图1所示的实施例中，省略步骤S5和S6，在步骤S3在判断结果为否时直接回到步骤S1。
为了更准确的确定充电正极线路105和充电负极线路106的电阻值，或者对于那些可以插接不同充电连线的充电器而言，作为优选方案，控制模块102设有电阻自检模式，在该模式下，首先将充电正极端子105a和充电负极端子106a电连接，控制模块102控制充电模块101输出检测电压，电流检测模块104通过检测回路电流计算出充电正极线路105和充电负极线路106的电阻之和，并将其反馈给控制模块102，控制模块102对该数据加以存储以备调用。
为了为以上方案提供硬件基础，参照图4所示，本发明还提供一种充电器300，该充电器300具有以上介绍充电器100的各个组成部分，除此之外，其包括外壳301，用于接入外界电源的插头302以及用于为电池充电的充电线303和接头端子304，其中，充电线303为以上电正极线路和充电负极线路的硬件载体，端子304a为充电正极端子105a和充电负极端子106a的硬件载体，该充电器300还包括：一个能将充电正极端子105a和充电负极端子106a电连接的检测插口305，在需要检测时，将接头端子304插入检测插口305即可使端子304a中作为充电正极端子105a和充电负极端子106a的硬件触点电连接从而实现对电阻的检测。对于可更换充电线303也可以采用同样的方案。
作为优选，为了供用户选择检测模式以及指示检测状态，充电器300还设有控制按钮306和指示灯307。
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 (10)
1.一种充电控制方法，采用充电器对电池包进行充电，所述充电器包括：控制模块、充电模块、电压检测模块、电流检测模块，所述充电模块包括：充电正极线路和充电负极线路，所述充电正极线路和充电负极线路分别包括充电正极端子和充电负极端子；所述电池包的额定充电电流的电流值为I，所述电池包包括：电芯组合，所述电芯组合包括用于充电时与所述充电正极端子和充电负极端子构成电连接的电池正极和电池负极；在充电时，所述充电模块的充电正极端子和充电负极端子分别电连接至所述电芯组的电池正极和电池负极；其特征在于，所述控制模块与所述充电模块构成电连接，所述电压检测模块与所述控制模块构成电连接，所述电压检测模块采集所述充电模块的充电电压，所述电流采集模块与所述控制模块构成电连接，所述电流检测模块采集所述充电模块的充电电流；
所述充电控制方法包括如下步骤：
S1、所述控制模块采集充电模块中的充电电流值I1和充电电压值U1；
S2、所述控制模块根据U2=U1-I1×R计算出所述电芯组合上的实际电压值U2，其中R为使所述充电正极线路和充电负极线路分别连接至所述电池正极和电池负极所构成的充电线路的等效电阻的电阻值；
S3、所述控制模块判断实际电压值U2是否大于预设充电电压值U，若是则进入步骤S4，若否则进入步骤S5；
S4、所述控制模块控制所述充电模块减小充电电流，然后返回步骤S1；
S5、所述控制模块判断所述电压值U2是否等于预设充电电压值U，若是则返回步骤S1，若否则进行步骤S6；
S6、所述控制模块控制所述充电模块增大充电电流，然后返回步骤S1。
2.根据权利要求1所述的充电控制方法，其特征在于，所述电芯组合为锂电电芯组成。
3.根据权利要求1所述的充电控制方法，其特征在于，在所述步骤S4中，充电电流的减小量为所述额定充电电流的电流值的0.3~10%。
4.根据权利要求1所述的充电控制方法，其特征在于，在所述步骤S6中，增大量为所述额定充电电流的电流值的0.3~10%。
5.根据权利要求1所述的充电控制方法，其特征在于，所述控制模块包括一个MCU芯片。
6.根据权利要求5所述的充电控制方法，其特征在于，所述MCU芯片的运行时钟频率范围为32KHz-24MHz。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的充电控制方法，其特征在于，所述步骤S3在判断结果为否时直接回到步骤S1。
8.根据权利要求1所述的充电控制方法，其特征在于，所述控制模块设有电阻自检模式，在该模式下，首先将所述充电正极端子和充电负极端子电连接，所述控制模块控制所述充电模块输出检测电压，所述电流检测模块通过检测回路电流计算出所述充电正极线路和充电负极线路的电阻之和，并将其反馈给所述控制模块，所述控制模块对该数据加以存储以备调用。
9.一种充电控制方法，采用充电器对电池包进行充电，所述充电器包括：控制模块、充电模块、电压检测模块、电流检测模块，所述充电模块包括：充电正极线路和充电负极线路，所述充电正极线路和充电负极线路分别包括充电正极端子和充电负极端子；所述电池包的额定充电电流的电流值为I，所述电池包包括：电芯组合，所述电芯组合包括用于充电时与所述充电正极端子和充电负极端子构成电连接的电池正极和电池负极；在充电时，所述充电模块的充电正极端子和充电负极端子分别电连接至所述电芯组的电池正极和电池负极；其特征在于，所述控制模块与所述充电模块构成电连接，所述电压检测模块与所述控制模块构成电连接，所述电压检测模块采集所述充电模块的充电电压，所述电流采集模块与所述控制模块构成电连接，所述电流检测模块采集所述充电模块的充电电流；
所述充电控制方法包括如下步骤：
S1、所述控制模块采集充电模块中的充电电流值I1和充电电压值U1；
S2、所述控制模块根据U2=U1-I1×R计算出所述电芯组合上的实际电压值U2，其中R为使所述充电正极线路和充电负极线路分别连接至所述电池正极和电池负极所构成的充电线路的等效电阻的电阻值；
S3、所述控制模块判断实际电压值U2是否大于预设充电电压值U，若是则进入步骤S4，若否则回到步骤S1；
S4、所述控制模块控制所述充电模块减小充电电流，然后返回步骤S1。
10.一种充电器，包括：控制模块、充电模块、电压检测模块、电流检测模块，所述充电模块包括：充电正极线路和充电负极线路，所述充电正极线路和充电负极线路分别包括充电正极端子和充电负极端子；其特征在于，所述控制模块与所述充电模块构成电连接，所述电压检测模块与所述控制模块构成电连接，所述电压检测模块采集所述充电模块的充电电压，所述电流采集模块与所述控制模块构成电连接，所述电流检测模块采集所述充电模块的充电电流；所述充电器还包括一个能将所述充电正极端子和充电负极端子电连接的检测插口；所述控制模块设有电阻自检模式，在该模式下，首先将所述充电正极端子和充电负极端子电连接，所述控制模块控制所述充电模块输出检测电压，所述电流检测模块通过检测回路电流计算出所述充电正极线路和充电负极线路的电阻之和，并将其反馈给所述控制模块，所述控制模块对该数据加以存储以备调用。
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