CN106972557A - 汽车模块用ni‑mh电池智能充电电路及充电实现方法 - Google Patents

汽车模块用ni‑mh电池智能充电电路及充电实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车模块用NI‑MH电池智能充电电路及充电实现方法，其设置在供电电源和所充电池之间，该电路包括两节点间的充电及监测通道，由三部分组成；所述的三部分分比为：在监测通道上设有作为监测电池当前电压值的电路I、作为监测电池当前温度的电路II以及作为PWM充电回路的电路III；电路I一端连接单片机监测电压端，电路I另一端与所充电池正极连接；电路II一端连接单片机监测温度端，电路II另一端与所充电池正极连接，电路III一端连接控制电路，电路III另一端与所充电池正极连接。本发明实现了以较少的电路元件实现了自动充电功能，以准确且不数量不多的参数进行判断实现了便于进行智能化的控制的效果。

Description

汽车模块用NI-MH电池智能充电电路及充电实现方法
技术领域
本发明涉及一种智能充电电路，具体的说是汽车模块用NI-MH电池智能充电电路及充电实现方法。
背景技术
随着汽车的日益普及以及对汽车安全的要求，车载防盗报警模块的使用也越来越广泛，在防盗报警模块中，所带小容量NI-MH电池的充放电管理也成为设计时的重要考量之一。在汽车电子模块设计的要求中，一般未涉及对对此功能的描述及要求，特别是NI-MH电池的恒流充电及其监测方面，传统方法采用简单的单一模式充电方法，对电池的充放电判断采用单纯的电压判断方法，容易对电池过充，导致产品寿命变短甚至引起安全事故。
发明内容
本发明的目的就是为了解决目前缺少车载报警用NI-MH电池智能充电的有效方法，有诸多缺陷、不能满足实际应用需要等问题，从而提供一种具有原理简洁、应用方便、监测准确率高等优点的充电用智能电路及其方法，即一种汽车模块用NI-MH电池智能充电电路及充电实现方法。
汽车模块用NI-MH电池智能充电电路，其设置在供电电源和所充电池之间，该电路包括两节点间的充电及监测通道，由三部分组成；所述的三部分分比为：在监测通道上设有作为监测电池当前电压值的电路I、作为监测电池当前温度的电路II以及作为PWM充电回路的电路III；电路I一端连接单片机监测电压端，电路I另一端与所充电池正极连接；电路II一端连接单片机监测温度端，电路II另一端与所充电池正极连接，电路III一端连接控制电路，电路III另一端与所充电池正极连接。
所述电路I是由三号电阻以及与三号电阻串联的四号电阻组成，三号电阻与四号电阻的串联点与单片机连接，三号电阻另一端与所充电池正极连接，四号电阻另一端与电源负极连接。
电路I包括五号电阻以及与五号电阻串联的六号电阻，五号电阻与六号电阻的阻串联点与单片机连接，五号电阻另一端与所充电池正极连接，六号电阻另一端与电源负极连接。
所述电路III包括一号开关管及与一号开关管串联的一号电阻，一号开关管另一端与单片机控制端连接，一号电阻另一端连接二号开关管控制端，二号开关管一端与所充电池正极连接，二号开关管另一端以串联方式连接有限流电阻的二号电阻，二号电阻另一端连接电源正极，在二号开关管控制端与电源正极之间并联一稳压管。
所述一号开关管的开关为NPN型三极管，二号开关管的开关为PNP型三极管；所述一号电阻、二号电阻依据充电电流值设置；所述三号电阻与四号电阻取值相同。
本发明实现的电池智能充电实现方法为：
1)引入参数Vmax1及Vmax2，其中Vmax1>Vmax1。引入参数电压负斜率(-ΔV)，电池在充满电时，会有一个低幅度的压降，导致在时间轴上产生一个电压负斜率。引入参数温度变化率(ΔT/Δt)，电池在充满电时，如果继续大电流充电，电池温度短时间内会有较大的温升，故引入温度变化率概念。引入参数电池充电电压阀值Vmax3；
2)单片机通过电压监测电路I对电池当前电压值进行采样检测，如果电压值大于阀值Vmax1，则不进入充电，如果小于阀值Vmax1且大于阀值Vmax2，则系统进入涓流充电模式；如果小于阀值Vmax2，则系统进入3)步管理方式；
3)单片机通过温度监测电路II对电池当前温度值进行采样检测，如果温度值大于10摄氏度，则进入大电流模式；如果温度值小于10摄氏度，则进入4)中管理方式；
4)温度值小于10摄氏度，进入预充模式，待温度值大于此值，进入大电流模式；
5)大电流模式下，结合对电池电压及温度的监测，当产生电压负斜率、温度变化率突然增大、电池温度增至45度以及电池电压大于Vmax3，此四种任何一种情况发生时，停止大电流工作模式，转入涓流工作模式。
本发明的有益效果是：
本发明结合通过以上的工作电路以及充电智能化管理，实现了以较少的电路元件实现了自动充电功能，以准确且不数量不多的参数进行判断实现了便于进行智能化的控制的效果，因此本发明电路结构简洁且使用方法简单。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的电路示意图；
图2为本发明的充电部分流程图。
图中，Vsup：供电电压(供电电源)。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1所示，汽车模块用NI-MH电池智能充电电路，其设置在供电电源和所充电池之间，该电路包括两节点间的充电及监测通道，由三部分组成；所述的三部分分比为：在监测通道上设有作为监测电池当前电压值的电路I、作为监测电池当前温度的电路II以及作为PWM充电回路的电路III；电路I一端连接单片机监测电压端，电路I另一端与所充电池正极连接；电路II一端连接单片机监测温度端，电路II另一端与所充电池正极连接，电路III一端连接控制电路，电路III另一端与所充电池正极连接。
所述电路I是由三号电阻R3以及与三号电阻R3串联的四号电阻R4组成，三号电阻R3与四号电阻R4的串联点与单片机连接，三号电阻R3另一端与所充电池正极连接，四号电阻R4另一端与电源负极连接。
电路I包括五号电阻R5以及与五号电阻R5串联的六号电阻R6，五号电阻R5与六号电阻R6的阻串联点与单片机连接，五号电阻R5另一端与所充电池正极连接，六号电阻R6另一端与电源负极连接。
所述电路III包括一号开关管S1及与一号开关管S1串联的一号电阻R1，一号开关管S1另一端与单片机控制端连接，一号电阻R1另一端连接二号开关管S2控制端，二号开关管S2一端与所充电池正极连接，二号开关管S2另一端以串联方式连接有限流电阻的二号电阻R2，二号电阻R2另一端连接电源正极，在二号开关管S2控制端与电源正极之间并联一稳压管D1。
所述一号开关管S1的开关为NPN型三极管，二号开关管S2的开关为PNP型三极管；所述一号电阻R1、二号电阻R2依据充电电流值设置；所述三号电阻R3与四号电阻R4取值相同。
本发明实现的电路实现方法为:
1)单片机通过电压监测通道，电压监测电路I对所充电池当前电压值进行采样检测，单片机采样后对电池的当前电压进行计算；
2)单片机通过温度监测通道，温度监测电路II对所充电池的温度值进行采样检测，由于热敏电阻的非线性关系，单片机会以查表的方式计算电池温度值；
3)需要充电时，电路III电路中一号开关管S1被打开时，二号开关管S2被打开，开关通道导通，充电回路开始工作，由于稳压管D1的稳定作用，稳压管D1两端Vcb稳定，充电电流值由稳压管D1之稳压值、二号电阻R2阻值及二号开关管S2参数Vbe值共同确定。
如图2所示，本发明实现的电池智能充电实现方法为：
1)引入参数Vmax1及Vmax2，其中Vmax1>Vmax1。引入参数电压负斜率(-ΔV)，电池在充满电时，会有一个低幅度的压降，导致在时间轴上产生一个电压负斜率。引入参数温度变化率(ΔT/Δt)，电池在充满电时，如果继续大电流充电，电池温度短时间内会有较大的温升，故引入温度变化率概念。引入参数电池充电电压阀值Vmax3；
2)单片机通过电压监测电路I对电池当前电压值进行采样检测，如果电压值大于阀值Vmax1，则不进入充电，如果小于阀值Vmax1且大于阀值Vmax2，则系统进入涓流充电模式；如果小于阀值Vmax2，则系统进入3)步管理方式；
3)单片机通过温度监测电路II对电池当前温度值进行采样检测，如果温度值大于10摄氏度，则进入大电流模式；如果温度值小于10摄氏度，则进入4)中管理方式；
4)温度值小于10摄氏度，进入预充模式，待温度值大于此值，进入大电流模式；
5)大电流模式下，结合对电池电压及温度的监测，当产生电压负斜率、温度变化率突然增大、电池温度增至45度以及电池电压大于Vmax3，此四种任何一种情况发生时，停止大电流工作模式，转入涓流工作模式。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.汽车模块用NI-MH电池智能充电电路，其特征在于：其设置在供电电源和所充电池之间，该电路包括两节点间的充电及监测通道，由三部分组成；所述的三部分分比为：在监测通道上设有作为监测电池当前电压值的电路I、作为监测电池当前温度的电路II以及作为PWM充电回路的电路III；电路I一端连接单片机监测电压端，电路I另一端与所充电池正极连接；电路II一端连接单片机监测温度端，电路II另一端与所充电池正极连接，电路III一端连接控制电路，电路III另一端与所充电池正极连接。
2.根据权利要求1所述的汽车模块用NI-MH电池智能充电电路，其特征在于：所述电路I是由三号电阻(R3)以及与三号电阻(R3)串联的四号电阻(R4)组成，三号电阻(R3)与四号电阻(R4)的串联点与单片机连接，三号电阻(R3)另一端与所充电池正极连接，四号电阻(R4)另一端与电源负极连接。
3.根据权利要求1所述的汽车模块用NI-MH电池智能充电电路，其特征在于：电路I包括五号电阻(R5)以及与五号电阻(R5)串联的六号电阻(R6)，五号电阻(R5)与六号电阻(R6)的阻串联点与单片机连接，五号电阻(R5)另一端与所充电池正极连接，六号电阻(R6)另一端与电源负极连接。
4.根据权利要求1所述的汽车模块用NI-MH电池智能充电电路，其特征在于：所述电路III包括一号开关管(S1)及与一号开关管(S1)串联的一号电阻(R1)，一号开关管(S1)另一端与单片机控制端连接，一号电阻(R1)另一端连接二号开关管(S2)控制端，二号开关管(S2)一端与所充电池正极连接，二号开关管(S2)另一端以串联方式连接有限流电阻的二号电阻(R2)，二号电阻(R2)另一端连接电源正极，在二号开关管(S2)控制端与电源正极之间并联一稳压管(D1)。
5.根据权利要求2或4所述的汽车模块用NI-MH电池智能充电电路，其特征在于：所述一号开关管(S1)的开关为NPN型三极管，二号开关管(S2)的开关为PNP型三极管；所述一号电阻(R1)、二号电阻(R2)依据充电电流值设置；所述三号电阻(R3)与四号电阻(R4)取值相同。
6.汽车模块用NI-MH电池智能充电电路的充电实现方法，利用权利要求1至5中任一项所述的一种汽车模块用NI-MH电池智能充电电路，其特征在于：依次包括以下五个步骤；
1)引入参数Vmax1及Vmax2，其中Vmax1>Vmax1。引入参数电压负斜率(-ΔV)，电池在充满电时，会有一个低幅度的压降，导致在时间轴上产生一个电压负斜率。引入参数温度变化率(ΔT/Δt)，电池在充满电时，如果继续大电流充电，电池温度短时间内会有较大的温升，故引入温度变化率概念，引入参数电池充电电压阀值Vmax3；
2)单片机通过电压监测电路I对电池当前电压值进行采样检测，如果电压值大于阀值Vmax1，则不进入充电，如果小于阀值Vmax1且大于阀值Vmax2，则系统进入涓流充电模式；如果小于阀值Vmax2，则系统进入3)步管理方式；
3)单片机通过温度监测电路II对电池当前温度值进行采样检测，如果温度值大于10摄氏度，则进入大电流模式；如果温度值小于10摄氏度，则进入4)中管理方式；
4)温度值小于10摄氏度，进入预充模式，待温度值大于此值，进入大电流模式；
5)大电流模式下，结合对电池电压及温度的监测，当产生电压负斜率、温度变化率突然增大、电池温度增至45度以及电池电压大于Vmax3，此四种任何一种情况发生时，停止大电流工作模式，转入涓流工作模式。
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