CN107134816A - 一种智能快速充电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种智能快速充电装置，它由电源电路、MCU控制器、电流控制器、充电速度选择器、电流传感器、精密压感器、温度传感器、智控开关、USB接口组成，它采用了渐增充电法、临界充电法、渐减充电法、脉动充电法以及反转充电法的各种充电方式新技术的组合，具有快速、超快速、高速、超高速的不同充电速度选择挡位，MCU控制器中设有多套经过实验室验证过的快速安全充电方案，在不同的充电速度和信息反馈的状态下进行智能选择和方案实施，外部设备通过USB接口能改变对蓄电池的智能充电方案。由于本充电装置对多种充电新技术进行了二次开发，它具有智能化程度高、充电速度快、安全性能好的特点，用于对各种类型蓄电池快速充电的领域。
Description
技术领域
本发明属于蓄电池充电装置技术领域，尤其涉及一种智能快速充电装置。
背景技术
随着时代的进步，移动设备已经成为人们生活和生产中不可缺少的部分，电动车、电动工具、手机、平板电脑、便携式风扇、音响、移动电源等等，各种五花八门的用电设备也越来越重要的出现在各个应用领域，伴随这些使用蓄电池的用电产品，人们对充电速度要求也越来越高。手机充电要2-3小时，平板电脑充电2-5小时，电动车充电动辄就用5-10小时，时间观念越来越重要的现代人，无法承受如此巨大的时间消耗。目前传统的快速充电方法成本高，效率低，产品发热大，用户无法得到可以改变充电速度的快速充电装置，甚至会担心电池爆炸，人身安全等一系列问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种智能快速充电装置，它由电源电路、MCU控制器、电流控制器、充电速度选择器、电流传感器、精密压感器、温度传感器、智控开关、USB接口组成，它采用了渐增充电法、临界充电法、渐减充电法、脉动充电法以及反转充电法的各种智能快速充电方式的组合，具有快速、超快速、高速、超高速的不同充电速度选择挡位。MCU控制器中设有多套经过实验室验证过的快速安全充电方案，在不同的充电速度和信息反馈的状态下进行智能选择和方案实施，MCU控制器通过智能分析电流传感器与精密压感器以及温度传感器的信号，根据蓄电池不同的电量状态，按不同的情况分别向电流控制器发送渐增电流法的渐增电流充电信号、临界充电法的大电流临界充电信号、渐减充电法的渐减电流充电信号、脉动充电法的脉动电流充电信号、反转充电法的反转电流充电信号以及这些充电方法的分段方式与组合方式的控制信号，控制电流控制器完成不同的充电过程，充电完成后向智控开关发送关闭电源电路的信号，在MCU控制器中设有智能进程管理程序，对充电过程的进程进行智能评估判断，随时用优化的充电方案进程去替换正在实施的进程。电流控制器接收MCU控制器的控制信号，对蓄电池执行渐增电流充电、大电流临界充电、渐减电流充电、脉动电流充电、反转电流充电的智能分段式或分段组合式快速充电，外部设备能通过USB接口改变MCU控制器中对蓄电池的智能充电方案。由于本发明对多种充电新技术进行了二次开发，使本智能快速充电装置具有智能化程度高、充电速度快、有多种充电速度选择挡、安全性能好的特点，能广泛应用于对各种类型蓄电池快速充电的领域。
本发明是通过以下技术方案实现：
一种智能快速充电装置由电源电路、MCU控制器、电流控制器、充电速度选择器、电流传感器、精密压感器、温度传感器、智控开关、USB接口组成，它采用了渐增充电法、临界充电法、渐减充电法、脉动充电法以及反转充电法的智能快速充电方式，其特征在于： 所述的充电速度选择器与MCU控制器相连接，设有快速、超快速、高速、超高速的不同充电速度挡位，用于改变MCU控制器智能快速充电的控制方法； 所述的精密压感器与蓄电池两端的充电接口相连接，用于检测蓄电池充电时当前电压以及检测蓄电池充电达到饱和气发时电压出现轻微下降现象的-ΔV的变化，它将检测信息传送到MCU控制器中做为智能控制的参考量，它利用蓄电池空载电压或蓄电池反转放电时的放电电压能精确检测出蓄电池真实的电量状态； 所述的电流传感器串联在蓄电池充电回路中，用于检测充电电流的大小和变化速率，它将检测信息传送到MCU控制器中做为智能控制的参考量；所述的温度传感器与MCU控制器相连接，用于检测蓄电池充电温度的大小和变化速率，它将检测信息传送到MCU控制器中做为智能控制的安全充电参考量；所述的MCU控制器与电流控制器、电流传感器、充电速度选择器、精密压感器、温度传感器、智控开关、USB接口、电源电路相连接，MCU控制器中设有多套经过实验室验证过的快速安全充电方案，能根据充电速度选择器中不同的充电速度档位设定不同的充电方案， MCU控制器通过智能分析电流传感器与精密压感器以及温度传感器的信号，在蓄电池不同的电量状态，按不同的情况分别向电流控制器发送渐增电流法的渐增电流充电信号、临界充电法的大电流临界充电信号、渐减充电法的渐减电流充电信号、脉动充电法的脉动电流充电信号、反转充电法的反转电流充电信号以及这些充电方法的分段方式与组合方式的控制信号，控制电流控制器完成不同的充电过程，充电完成后向智控开关发送关闭电源电路的信号，在MCU控制器中设有智能进程管理程序，对充电过程的进程进行智能评估判断，随时用优化的充电方案进程去替换正在实施的进程；所述的电流控制器输入端与电源电路连接，输出端与蓄电池充电回路相连接，它接收MCU控制器的控制信号，对蓄电池执行渐增电流充电、大电流临界充电、渐减电流充电、脉动电流充电、反转电流充电的智能分段式或分段组合式快速充电；MCU控制器在选用反转充电法时采用饱和大电流充电，在蓄电池充电达到饱和气化点瞬间立即让电流控制器反转放电以吸收产生的饱和过剩气体，电流控制器不断循环饱和大电流充电和反转放电直到蓄电池充满； 所述的反转充电法能与渐增充电法，临界充电法，渐减充电法、脉动充电法中某一项或多项进行组合使用，以适用不同的充电速度的需要； 所述的智控开关设置在外电源与电源电路之间，它是感应智能开关或触摸智能开关能开启和关闭电源电路，在充电结束时，能接收MCU控制器的充电结束信号关闭电源电路，进入几乎无耗电的待机状态。
其中，所述的渐增充电法是对蓄电池逐渐增加充电电流的充电方法，在渐增电流充电过程中也分为慢速渐增电流充电、中速渐增电流充电、快速渐增电流充电这三种方案；电流控制器接收到MCU控制器发送的渐增电流充电信号，对蓄电池逐步增加充电电压加大充电电流，直到检测到蓄电池充电达到饱和气发时电压出现轻微下降现象的-ΔV的变化，MCU控制器将饱和气发时的充电电压值或充电电流值都下调一点数值作为临界充电电压值和临界充电电流值，为下一步再充电作为依据， 充电电压值和充电电流值都下调的多一些时的方式为远临界法，下调的少一些时的方式为近临界法，下调的最少时的方式为临界法，渐增充电法能用于各种充电法的初始充电过程，渐增充电法的渐增原理也被用于其他充电法中；所述的反转充电法具有慢速饱和反转充电、中速饱和反转充电、快速饱和反转充电三种方案，区别在于反转充电时充电饱和电流的大小与时间的多少，在于执行反转放电时的放电电流大小和时间的多少；所述的临界充电法是用临界充电电压或临界充电电流对蓄电池进行快速充电的过程，其临界方式也分为远临界法、近临界法、临界法三种，这个过程中充电电压或电流都接近峰值，即保证了蓄电池充电安全又使充电时间达到快速值，温度传感器始终检测蓄电池的充电温度，若有异常时MCU控制器会进入温度预案处理程序，充分保证安全温度充电的进行，精密压感器始终检测充电饱和时的-ΔV下降的变化出现，出现时MCU控制器进行充电电压和充电电流的下调处理，使得临界充电持续到蓄电池电量充满为止； 所述的渐减充电法是采用恒压或恒流充电并逐渐减少电压或电流值对蓄电池进行安全充电，直到蓄电池电量充满为止的过程，渐减充电过程中也分为慢速渐减充电、中速渐减充电、快速渐减充电这三种方案，渐减充电法能用于各种充电法的后期充电过程中，渐减充电法的渐减原理也被用于其它充电法或温度异常时的处理方案中； 所述的脉动充电法充电，是用临界充电电压或临界充电电流对蓄电池进行脉动充电，此时的脉动波形按设定的规律进行变化有多种波形组合，受充电温度和充电速度挡位的控制，其电流的充电时间和间歇时间比值在9:1~1:9之间，直到蓄电池电量充满而向智控开关发出信号关闭电源电路为止，在脉动充电期间它的充电电压、充电电流、脉动间歇比以及不同的脉动波形组合都在按MCU控制器智能充电的方案进行调节和变化，脉动充电法具有渐增脉动充电、恒波脉动充电、渐减脉动充电三种脉动充电方案。
其中，所述的温度传感器始终检测蓄电池的充电温度，MCU控制器对温度变化不同的速率设有多个安全充电预案，能根据蓄电池在渐增充电法、临界充电法、渐减充电法、反转充电法、脉动充电法的不同充电阶段的温度变化异常采取不同的减少电流的安全充电的多种方法。
其中，所述的渐增充电法、临界充电法、渐减充电法、脉动充电法以及反转充电法能根据自身的特点相互组合使用，以形成不同的充电速度， 所述的充电速度选择器的快速、超快速、高速、超高速的不同充电速度挡位，就是运用这几种充电方法的特点进行不同方式的组合，从而形成了对蓄电池不同的充电速度。
其中，所述的USB接口与MCU控制器相连接，外部设备能通过USB接口改变MCU控制器中对蓄电池的智能充电方案。
其中，所述的充电速度选择器上不限于设有快速、超快速、高速、超高速的四个档位，能多于四个充电速度档位，也能少于四个充电速度档位，甚至只有其中一个充电速度档位。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1．本发明的充电装置具有快速、超快速、高速、超高速的不同充电速度选择挡位以适应不同的充电要求。
2. 本发明的渐增充电法具有慢速渐增电流充电、中速渐增电流充电、快速渐增电流充电这三种方案，渐增充电法的渐增原理也被用于其它充电法中。
3. 本发明的反转充电法通过MCU控制器使电流控制器不断循环饱和大电流充电和反转放电过程直到蓄电池充满，反转充电法具有慢速饱和反转充电、中速饱和反转充电、快速饱和反转充电三种方案。
4. 本发明的临界充电法是用临界充电电压或临界充电电流对蓄电池进行快速充电的过程，其临界方式也分为远临界法、近临界法、临界法三种，这个过程中充电电压或电流都接近峰值，即保证了蓄电池充电安全又使充电时间达到快速值。
5. 本发明的渐减充电法是采用恒压或恒流充电并逐渐减少电压或电流值对蓄电池进行安全充电，直到蓄电池电量充满为止的过程，渐减充电过程分为慢速渐减充电、中速渐减充电、快速渐减充电这三种方案，渐减充电法的渐减原理也被用于其它充电法或温度异常时的处理方案中。
6. 本发明的脉动充电法充电，是用临界充电电压或临界充电电流对蓄电池进行脉动充电，此时的脉动波形按设定的规律进行变化有多种脉动波形组合，其电流的充电时间和间歇时间比值在9:1~1:9之间，脉动充电法具有渐增脉动充电、恒波脉动充电、渐减脉动充电三种脉动充电方案。
7. 本发明的充电装置具有渐增充电法、临界充电法、渐减充电法、脉动充电法以及反转充电法的各种智能快速充电方式的不同组合，以适用不同的充电速度的需要。
8. 本发明的精密压感器不但能检测充电时的即时电压，而且能够检测蓄电池充电达到饱和气发时电压出现轻微下降现象的-ΔV的变化，它利用蓄电池空载电压或蓄电池反转放电时的放电电压能精确检测出蓄电池真实的电量状态。
9. 本发明的温度传感器始终检测蓄电池的充电温度，MCU控制器对温度变化不同的速率设有多个安全充电预案，能根据蓄电池在渐增充电法、临界充电法、渐减充电法、反转充电法、脉动充电法的不同充电阶段的温度变化异常采取不同的减少电流的安全充电的多种方法。
10. 本发明的充电装置的外部设备能通过USB接口改变MCU控制器中对蓄电池的智能充电方案，用于新技术对本充电装置的改造，使本充电装置总是处在先进技术的前列，使本充电装置能按蓄电池的种类改变对蓄电池的智能充电方案。
附图说明
图1为本发明的电路原理和结构示意图实施例；
图2为本发明的脉动充电法的部分充电波形示意图实施例；
其中：图2(a)为充电时间和间歇时间比值为9:1充电波形的示意图实施例；
图2(b)为充电时间和间歇时间比值为1:9充电波形的示意图实施例；
图2(c)为不同脉动波形组合充电的充电波形示意图实施例；
图2(d)为不同脉动波形组合的小电流脉动充电的示意图实施例；
图2(e)为不同脉动波形组合的微电流脉动充电的示意图实施例。
具体实施方式
为了使本发明的目的和技术方案以及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明做进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以对本发明的解释，并不用于限定所述求的权利要求。
见示意图实施例的图1所示，一种智能快速充电装置由电源电路、MCU控制器、电流控制器、充电速度选择器、电流传感器、精密压感器、温度传感器、智控开关、USB接口组成，它采用了渐增充电法、临界充电法、渐减充电法、脉动充电法以及反转充电法的智能快速充电方式。所述的充电速度选择器与MCU控制器相连接，在充电速度选择器上设有快速、超快速、高速、超高速的不同充电速度挡位，用于改变MCU控制器智能快速充电的控制方法。
见示意图实施例的图1所示，所述的精密压感器与蓄电池的两端的充电接口相连接，用于检测蓄电池充电时当前电压以及检测蓄电池充电达到饱和气发时电压出现轻微下降现象的-ΔV的变化，它将检测信息传送到MCU控制器中做为智能控制的参考量，它利用蓄电池空载电压或蓄电池反转放电时的放电电压能检测确定蓄电池真实的电量。在需要时，它运用蓄电池反转放电时的即时电压与蓄电池空载电压进行比较，能精确检测出蓄电池真实的电量状态。精密压感器始终检测蓄电池当前的即时电压，向MCU控制器提供蓄电池当前已有电量的多少，精密压感器始终检测充电饱和时的-ΔV下降的变化出现，出现时MCU控制器根据不同的充电方法智能的做出相应的技术处理。精密压感器与其他电压传感器检测方法不同点在于它能够运用反转蓄电池放电时的即时电压与蓄电池空载电压进行比较，能精确检测出蓄电池真实的电量状态，并将真实的电量信息发送到MCU控制器中做为智能处理的基本依据。
见示意图实施例的图1所示，所述的电流传感器串联在蓄电池充电回路中，用于检测充电电流的大小和变化速率，它将检测信息传送到MCU控制器中做为智能控制的参考量，本电流传感器的特点在于它能够对单位时间内的电流变化速率进行检测，并将真实的电流变化速率信息发送到MCU控制器中做为智能处理的基本依据。
见示意图实施例的图1所示，所述的温度传感器与MCU控制器相连接，用于检测蓄电池充电温度的大小和变化速率，它将检测信息传送到MCU控制器中做为智能控制的安全充电参考量，本温度传感器的特点在于它能够对单位时间内的温度变化速率进行检测，并将真实的温度变化速率信息发送到MCU控制器中做为智能处理的基本依据。
见示意图实施例的图1所示，所述的MCU控制器与电流控制器、电流传感器、充电速度选择器、精密压感器、温度传感器、智控开关、USB接口、电源电路相连接，MCU控制器中设有多套经过实验室验证过的快速安全充电方案，能根据充电速度选择器中不同的充电速度档位设定不同的充电方案， MCU控制器通过智能分析电流传感器与精密压感器以及温度传感器的信息，在蓄电池不同的电量状态，按不同的情况分别向电流控制器发送渐增电流法的渐增电流充电信号、临界充电法的大电流临界充电信号、渐减充电法的渐减电流充电信号、脉动充电法的脉动电流充电信号、反转充电法的反转电流充电信号以及这些充电方法的分段方式与组合方式的控制信号，控制电流控制器完成不同的充电过程，充电完成后向智控开关发送关闭电源电路的信号。优选地，在MCU控制器中设有充电程序存储器，充电程序存储器中设有充电初始化进程、充电方案选择进程、充电实施进程，在充电实施进程中设有各种初充程序、各种快充程序、各种尾充程序以及各种传感器信息的处理程序，充电程序存储器中还存储有渐增充电法、临界充电法、渐减充电法、反转充电法、脉动充电法的不同方案以及不同充电方法的分段组合程序方案，供蓄电池充电时根据需要进行智能选择实施。尤其关键的是在MCU控制器中设有智能进程管理程序，对充电过程的进程进行智能评估判断，随时用优化的充电方案进程去替换正在实施的充电进程。
见示意图实施例的图1所示，所述的电流控制器输入端与电源电路连接，输出端与蓄电池充电回路相连接，它接收MCU控制器的控制信号，对蓄电池执行渐增电流充电、大电流临界充电、渐减电流充电、脉动电流充电、反转电流充电的智能分段式或分段组合式快速充电。例如，电流控制器在MCU控制器的控制下，对蓄电池分别进行初期充电、中期充电、尾期充电的过程中，在初期充电中分别采用了渐增电流充电的慢速渐增电流充电、中速渐增电流充电、快速渐增电流充电这三个分段；在中期充电中分别采用了临界充电法的远临界电流充电和近临界电流充电这两个分段；在尾期充电中分别采用了渐减电流充电和脉动小电流充电这两个组合式充电。例如，电流控制器在MCU控制器的控制下，在初期充电中分别采用了渐增电流充电法的中速渐增电流充电、快速渐增电流充电这两个分段充电；在中期充电中分别采用了反转充电法的慢速饱和反转充电和脉动大电流充电这两个分段组合充电；在尾期充电中分别采用了远临界电流充电和脉动小电流充电这两个分段组合式充电。象这种智能分段式或分段组合式快速充电的各种方案在本智能快速充电装置中的应用变化是多种多样的。
见示意图实施例的图1所示，所述的电源电路为电流控制器提供稳定的直流电源用于对蓄电池进行充电，它能为MCU控制器以及智能快速充电装置上的其他电路提供稳定的工作电源。
优选地，MCU控制器在选用反转充电法时采用饱和大电流充电，在蓄电池充电达到饱和气化点瞬间立即让电流控制器反转放电以吸收产生的饱和过剩气体，电流控制器不断循环饱和大电流充电和反转放电直到蓄电池充满。优选地，所述的反转充电法能与渐增充电法，临界充电法，渐减充电法、脉动充电法中某一项或多项进行组合使用，以适用不同的充电速度的需要。例如，在充电速度选在超快速挡时，先采用渐增充电法的快速渐增电流充电方案使蓄电池达到饱和充电状态，然后采用反转充电法充电至蓄电池电量的80%，最后采用渐减充电法对蓄电池充满电完成，象这样分段式组合不同的充电方式不仅适用于反转充电法，也适用于临界充电法、脉动充电法、渐增充电法。
见示意图实施例的图1所示，所述的智控开关设置在外电源与电源电路之间，它是感应智能开关或触摸智能开关能开启和关闭电源电路，在充电结束时，能接收MCU控制器的充电结束信号关闭电源电路，进入几乎无耗电的待机状态。
优选地，所述的渐增充电法是对蓄电池逐渐增加充电电流的充电方法，在这个渐增电流充电过程中也分为慢速渐增电流充电、中速渐增电流充电、快速渐增电流充电这三种方案。电流控制器接收到MCU控制器发送的渐增电流充电信号，对蓄电池逐步增加充电电压加大充电电流，直到检测到蓄电池充电达到饱和气发时电压出现轻微下降现象的-ΔV的变化， MCU控制器将饱和气发时的充电电压值或充电电流值都下调一点数值作为临界充电电压值和临界充电电流值，为下一步再充电作为依据，充电电压值和充电电流值都下调的多一些时的方式为远临界法，下调的少一些时的方式为近临界法，下调的最少时的方式为临界法，渐增充电法能用于各种充电法的初始充电过程。渐增充电过程中在增加电流的幅度一定时用时较长的为慢速渐增充电，用时适中的为中速渐增充电，用时较短的为快速渐增充电，比如充电电流从1A自动逐渐增加到5A，用时60秒为慢速渐增充电，用时40秒为中速渐增充电，用时20秒为快速渐增充电。渐增充电法的渐增原理也被用于其他充电法中，例如采用间歇式渐增充电时，每充一段时间就间歇几秒钟进行检测充电效果，然后再增加充电电流，如此这样反复进行渐增充电；例如采用脉动式渐增充电时，先用脉动微电流充电，再用脉动小电流充电，然后采用脉动大电流充电，以及脉动临界电流充电、脉动饱和电流充电，如此连续渐进的渐增充电；例如采用临界式渐增充电时，先采用远临界电流充电，然后采用近临界电流充电，最后采用临界电流充电；例如采用反转渐增充电时，先采用慢速饱和反转充电、然后采用中速饱和反转充电、最后采用快速饱和反转充电。象渐增充电法的这些多种实施方案在本智能快速充电装置中还有更多的应用方式。
优选地，所述的反转充电法具有慢速饱和反转充电、中速饱和反转充电、快速饱和反转充电三种方案，区别在于反转充电时充电饱和电流的大小与时间的多少，在于执行反转放电时的放电电流大小和时间的多少。例如，对某种蓄电池进行反转充电法时，所设定的慢速饱和反转充电的饱和充电电流为4A，饱和充电时间为60秒，反转放电电流0.8A，反转放电时间为12秒；所设定的中速饱和反转充电的饱和充电电流为4.5A，饱和充电时间为45秒，反转放电电流1.2A，反转放电时间为8秒；所设定的快速饱和反转充电的饱和充电电流为5A，饱和充电时间为30秒，反转放电电流1.6A，反转放电时间为5秒。对不同的蓄电池由于容量不同，种类不同，对充电时间要求不同，所设定的饱和电流饱充时间以及放电电流放电时间都有所不同，主要是用实验室验证过的优选充电数据进行设定。
优选地，所述的临界充电法是用临界充电电压或临界充电电流对蓄电池进行快速充电的过程，其临界方式也分为远临界法、近临界法、临界法三种，这个过程中充电电压或电流都接近峰值，即保证了蓄电池充电安全又使充电时间达到快速值。例如在某蓄电池充电饱和时的饱和电流为5A， 远临界法充电选4A充电，近临界法选4.3A充电，临界法选4.7A充电。例如在某手机蓄电池充电饱和时的饱和电压为9.5V， 远临界法充电选8.5V充电，近临界法选8.8V充电，临界法选9.1V充电。对不同的蓄电池由于容量不同，种类不同，对充电时间要求不同，所设定的远临界法、近临界法、临界法的充电电流和充电电压都有所不同，主要是用实验室验证过的优选充电数据进行设定。用临界充电法充电时，精密压感器始终检测充电饱和时的-ΔV下降的变化出现，出现时MCU控制器进行充电电压或充电电流的下调处理，使得临界充电持续到蓄电池电量充满为止。
优选地，所述的渐减充电法是采用恒压或恒流充电并逐渐减少电压或电流值对蓄电池进行安全充电，直到蓄电池电量充满为止的过程，渐减充电过程中分为慢速渐减充电、中速渐减充电、快速渐减充电这三种方案。渐减充电过程中在减少电流的幅度一定时用时较长的为慢速渐减充电，用时适中的为中速渐减充电，用时较短的为快速渐减充电，比如充电电流从5A自动渐减到1A，用时60秒为慢速渐减充电，用时40秒为中速渐减充电，用时20秒为快速渐减充电。渐减充电法能用于各种充电法的后期充电过程中。渐减充电法的渐减原理也被用于其他充电法或温度异常处理方案中，比如某蓄电池尾后期渐减充电过程依次为1A恒电流充电、0.8A恒电流充电、0.6A、0.4A、0.2A、0.1A、0. 05A恒电流渐减充电，直到蓄电池充满为止。比如手机后期恒压渐减充电过程依次为5V恒电压充电、4.8V恒电压充电、4.6V、4.4V、4.2V、4.0V、3. 9V恒电压渐减充电，直到蓄电池充满为止。渐减充电法有很多种实施方法，例如采用渐减间歇式充电时，每充一段时间就间歇几秒钟进行检测充电效果，然后再减少充电电流，如此这样反复进行渐减充电；例如采用渐减脉动充电时，先用脉动饱和电流充电，再用脉动大电流充电，然后采用脉动小电流充电，以及脉动微电流充电，如此连续渐进的渐减充电；例如采用渐减临界式充电时，先采用临界电流充电，然后采用近临界电流充电，最后采用远临界电流充电；例如采用反转充电时，先采用快速饱和反转充电、然后采用中速饱和反转充电、最后采用慢速饱和反转充电。象渐减充电法的这些多种实施方案在本智能快速充电装置中还有更多的应用方式。
见示意图实施例的图2所示，所述的脉动充电法充电，是用临界充电电压或临界充电电流对蓄电池进行脉动充电，此时的脉动波形按设定的规律进行变化有多种波形组合，受充电温度和充电速度挡位的控制，其电流的充电时间和间歇时间比值在9:1~1:9之间，直到蓄电池电量充满而向智控开关发出信号关闭电源电路为止，在脉动充电期间它的充电电压、充电电流、脉动间歇比以及不同的脉动波形组合都在按MCU控制器智能充电的方案进行调节和变化，脉动充电法具有渐增脉动充电、恒波脉动充电、渐减脉动充电三种脉动充电方案。脉动充电法的渐增脉动充电是利用充电时间和间歇时间比值在1:9~9:1中的某一段逐渐增加充电时间减少间歇时间的自动渐增脉动充电方法。脉动充电法的渐减脉动充电是利用充电时间和间歇时间比值在9:1~1:9中的某一段逐渐减少充电时间增加间歇时间的自动渐减脉动充电方法。脉动充电法的恒波脉动充电是用恒定不变的某种脉动波形以增加或减少电流的方法进行充电。图2(a) 脉动充电波形图所示就是用临界充电电压或临界充电电流对蓄电池进行脉动快速充电的方式，此时充电时间和间歇时间的比值为9:1，用于充电速度选择器置于超高速档位的充电。图2(c) 充电波形图所示就是用宽脉动波形和窄脉动波形的组合充电方式，用于充电速度选择器置于高速档位的充电。很多种不同的脉动波形的组合都在按MCU控制器根据充电温度的变化和充电速度的选择变化所设定的。例如在实施图2(c)的充电波形方案中，如果充电温度变化率太快时或频繁出现饱和-ΔV现象时 MCU控制器就采取调减预案，此时会选用图2 (d) 不同脉动波形组合的小电流充电方式进行调减，图2(d)脉动小电流充电方式也用于充电速度选择器置于快速档位的充电。图2(b)和图2(e)脉动微电流充电方式用于在蓄电池充电初期或充电终期的脉动微电流充电，其中图2(b)的充电时间和间歇时间比值为1:9，在各种脉动充电的间歇时间中精密压感器能准确获得蓄电池的电量信息传送给MCU控制器。在用其他充电法充电时也可以使用间歇时间的方法从精密压感器准确获得蓄电池的电量信息。
优选地，所述的温度传感器始终检测蓄电池的充电温度，MCU控制器对温度变化不同的速率设有多个安全充电预案，能根据蓄电池在渐增充电法、临界充电法、渐减充电法、反转充电法、脉动充电法的不同充电阶段的异常变化采取不同的减少电流的安全充电的多种方法。
优选地，所述的渐增充电法、临界充电法、渐减充电法、脉动充电法以及反转充电法能根据自身的特点相互组合使用，以形成不同的充电速度， 所述的充电速度选择器的快速、超快速、高速、超高速的不同充电速度挡位，就是运用这几种充电方法的特点进行不同方式的组合，从而形成了对蓄电池不同的充电速度。比如A方案的实施例：1.在充电速度选择器设置为快速挡时，充电组合为低速渐增电流充电→脉动充电法； 2.在充电速度选择器设置为超快速挡时，充电组合为中速渐增电流充电→临界充电法→渐减充电法；3.在充电速度选择器设置为高速挡时，充电组合为高速渐增电流充电→慢速饱和反转充电→渐减充电法；4.在充电速度选择器设置为超高速挡时，充电组合为高速渐增电流充电→慢速饱和反转充电。 比如B方案的实施例： 1.在充电速度选择器设置为快速挡时，充电组合为低速渐增电流充电→临界电法→渐减充电法；2.在充电速度选择器设置为超快速挡时，充电组合为中速渐增电流充电→临界充电法；3.在充电速度选择器设置为高速挡时，充电组合为中速渐增电流充电→中速饱和反转充电→渐减充电法；4.在充电速度选择器设置为超高速挡时，充电组合为高速渐增电流充电→中速饱和反转充电。 比如C方案的实施例：1.在充电速度选择器设置为快速挡时，充电组合为高速增电流充电→临界电法→渐减充电法；2.在充电速度选择器设置为超快速挡时，充电组合为高速渐增电流充电→临界充电法；3.在充电速度选择器设置为高速挡时，充电组合为高速渐增电流充电→中速饱和反转充电；4.在充电速度选择器设置为超高速挡时，充电组合为高速渐增电流充电→高速饱和反转充电。以上述A、B、C实施方案的方法为例，还可以根据不同的需要组成D方案、E方案、F方案等很多种充电组合实施案例。以上几种实施方案以手机充电为例最长35分钟，最短只需在10分钟，而手机常用锂电池的充电器采用的是恒流限压充电制，充电电流一般采用C2方式 (即采用两小时充电率)，比如500mah电池采用250ma充电大约两小时达到4.2V后再恒压充电，这样就需要2~3小时以上的时间，两者相比较节省了大量的充电时间。
优选地，温度传感器始终检测蓄电池的充电温度，若有异常时MCU控制器会进入温度预案处理程序，充分保证安全温度充电的进行，MCU控制器对温度变化不同的速率设有多个安全充电预案，能根据蓄电池在渐增充电法、临界充电法、渐减充电法、反转充电法、脉动充电法的不同充电阶段的温度变化异常采取不同的减少电流的安全充电的多种方法。比如在实施渐增充电法时如果温度增加变化速率很快，MCU控制器中的相应的安全预案立即对渐增充电法的充电电流进行减少，电流减少的比例与温度增加变化速率成正比。比如在实施临界充电法时如果温度增加的变化速率很快，MCU控制器中的相应的安全预案立即对临界充电法的充电电流进行减少，电流减少的比例与温度增加变化速率成正比。比如在实施反转充电法时如果温度增加变化速率很快，MCU控制器中的相应的安全预案立即对反转充电法的充电电流进行减少，电流减少的比例与温度增加变化速率成正比。比如在实施脉动充电法时如果温度增加变化速率很快，MCU控制器中的相应的安全预案立即对脉动充电法的充电电流进行减少，电流减少的比例与温度增加变化速率成正比。
优选地，所述的USB接口与MCU控制器相连接，外部设备能通过USB接口改变MCU控制器中对蓄电池的智能充电方案，比如从实验室得到一种更好的充电算法和充电方案时，只需要通过USB接口把它的控制程序添加或更新到MCU控制器中就能完成新技术对产品的改造，使本充电装置总是处在先进技术的前列。比如使用本充电装置能按蓄电池的种类改变对蓄电池的智能快速充电方案，对于象镉镍蓄电池、铁镍蓄电池、金属氧化物蓄电池、锌银蓄电池、锌镍蓄电池、氢镍蓄电池、锂离子蓄电池等这些不同种类的蓄电池，通过USB接口安装不同种类的快速充电程序，使本智能快速充电器能适用于各种不同类型的蓄电池的快速充电，使它的应用范围更加广泛。
优选地，所述的充电速度选择器上不限于设有快速、超快速、高速、超高速的四个档位，能多于四个充电速度档位，也能少于四个充电速度档位，甚至只有其中一个充电速度档位。根据充电方式的需要，根据控制生产成本的需要，根据品种型号系列化的需要以及市场需求的变化，本智能快速充电装置可以只有快速、超快速、高速、超高速档位中的其中一个充电速度档位，或有其中两个或三个或多于4个充电速度档位，充电速度选择器的多样性是为了适用各种不同的需求。
本装置的快速充电由各种新技术的二次开发而实现，能够对常用的恒流恒压（CC/CV）方式做进一步的技术开发，比如临界充电法就是恒流或恒压的临界技术开发的运用；本装置具备高级充电器的高速充电能力，充电时间有的只需要25分钟甚至10分钟，（比如对四驱车模比赛用的蓄电池进行超高速充电），其原理是对-ΔV方式做进一步技术开发的低速饱和反转充电、中速饱和反转充电、高速饱和反转充电，在蓄电池充电达到饱和气化点瞬间立即反转放电以吸收产生的气体，这样不断循环直到电池充满，这时监测采样和计算控制都必须采用精密压感器进行。本充电装置的脉动充电法就是对Qnovo充电方式做了进一步的技术开发，其做法是在充电的同时检测蓄电池的反应来调整充电速度，并反复执行这一过程，具体做法是先充入少量电量，间歇时检测蓄电池的各传感器数据信息，然后再充入更多电量，如此调整充电速度反复充电，比如渐增脉动充电方式就是这种技术的二次开发。如果说对于手机正常5V适配器充15分钟可通话1.5小时的话，那么相同的充电时间用本装置的Qnovo新方式的脉动充电法却可以将通话时长延长至3个小时以上，同时还可以延缓电池老化。本装置具有对检测蓄电池达到过充时温升增长率的dT/dt方式所做的进一步技术开发，比如MCU控制器在渐增充电法、临界充电法、反转充电法中采用的各种智能温度控制方案就是这种技术的二次开发的应用。
本发明的一种智能快速充电装置，综合了多方面的新技术对其进行了进一步的二次技术开发，以下是它的十大创新方面：
1．本发明的充电装置具有快速、超快速、高速、超高速的不同充电速度选择挡位以适应不同的充电要求。
2. 本发明的渐增充电法具有慢速渐增电流充电、中速渐增电流充电、快速渐增电流充电这三种方案，渐增充电法的渐增原理也被用于其它充电法中。
3. 本发明的反转充电法通过MCU控制器使电流控制器不断循环饱和大电流充电和反转放电过程直到蓄电池充满，反转充电法具有慢速饱和反转充电、中速饱和反转充电、快速饱和反转充电三种方案。
4. 本发明的临界充电法是用临界充电电压或临界充电电流对蓄电池进行快速充电的过程，其临界方式也分为远临界法、近临界法、临界法三种，这个过程中充电电压和电流都接近饱和峰值，即保证了蓄电池充电安全又使充电时间达到快速值。
5. 本发明的渐减充电法是采用恒压或恒流充电并逐渐减少电压或电流值对蓄电池进行安全充电，直到蓄电池电量充满为止的过程，渐减充电过程分为慢速渐减充电、中速渐减充电、快速渐减充电这三种方案，渐减充电法的渐减原理也被用于其它充电法或温度异常时的处理方案中。
6. 本发明的脉动充电法充电，是用临界充电电压或临界充电电流对蓄电池进行脉动充电，此时的脉动波形按设定的规律进行变化有多种脉动波形组合，其电流的充电时间和间歇时间比值在9:1~1:9之间，脉动充电法具有渐增脉动充电、恒波脉动充电、渐减脉动充电三种脉动充电方案。
7. 本发明的充电装置具有渐增充电法、临界充电法、渐减充电法、脉动充电法以及反转充电法的各种智能快速充电方式的不同组合，以适用不同的充电速度的需要。
8. 本发明的精密压感器不但能检测充电时的即时电压，而且能够检测蓄电池充电达到饱和气发时电压出现轻微下降现象的-ΔV的变化，它利用蓄电池空载电压或蓄电池反转放电时的放电电压能精确检测出蓄电池真实的电量状态。
9. 本发明的温度传感器始终检测蓄电池的充电温度，MCU控制器对温度变化不同的速率设有多个安全充电预案，能根据蓄电池在渐增充电法、临界充电法、渐减充电法、反转充电法、脉动充电法的不同充电阶段的温度变化异常采取不同的减少电流的安全充电的多种方法。
10. 本发明的充电装置的外部设备能通过USB接口改变MCU控制器中对蓄电池的智能充电方案，用于新技术对本充电装置的改造，使本充电装置总是处在先进技术的前列，使本充电装置能按蓄电池的种类改变对蓄电池的智能充电方案。
通过以上设计的一种智能化程度高、充电速度快、充电安全性能好、有多种充电速度选择的智能快速充电装置，它的产品具有很高的应用价值和广泛的应用范围。
尽管上述图文已经描述了本发明的优选实施例的说明，但本领域内的技术人员一旦得知了本创造性地概念，则可以对这些实施例和方法做另外的变更和修改，所以，所附的权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更及修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的思想和范围，这样，尚若对本发明的这些修改和变形属于本发明权利要求及其等同技术范围之内，则本发明意图包含这些改动和变形在内。
Claims (6)
1.一种智能快速充电装置由电源电路、MCU控制器、电流控制器、充电速度选择器、电流传感器、精密压感器、温度传感器、智控开关、USB接口组成，它采用了渐增充电法、临界充电法、渐减充电法、脉动充电法以及反转充电法的智能快速充电方式，其特征在于： 所述的充电速度选择器与MCU控制器相连接，设有快速、超快速、高速、超高速的不同充电速度挡位，用于改变MCU控制器智能快速充电的控制方法； 所述的精密压感器与蓄电池两端的充电接口相连接，用于检测蓄电池充电时当前电压以及检测蓄电池充电达到饱和气发时电压出现轻微下降现象的-ΔV的变化，它将检测信息传送到MCU控制器中做为智能控制的参考量，它利用蓄电池空载电压或蓄电池反转放电时的放电电压能精确检测出蓄电池真实的电量；所述的电流传感器串联在蓄电池充电回路中，用于检测充电电流的大小和变化速率，它将检测信息传送到MCU控制器中做为智能控制的参考量； 所述的温度传感器与MCU控制器相连接，用于检测蓄电池充电温度的大小和变化速率，它将检测信息传送到MCU控制器中做为智能控制的安全充电参考量； 所述的MCU控制器与电流控制器、电流传感器、充电速度选择器、精密压感器、温度传感器、智控开关、USB接口、电源电路相连接，MCU控制器中设有多套经过实验室验证过的快速安全充电方案，能根据充电速度选择器中不同的充电速度档位设定不同的充电方案，MCU控制器通过智能分析电流传感器与精密压感器以及温度传感器的信号，在蓄电池不同的电量状态，按不同的情况分别向电流控制器发送渐增电流法的渐增电流充电信号、临界充电法的大电流临界充电信号、渐减充电法的渐减电流充电信号、脉动充电法的脉动电流充电信号、反转充电法的反转电流充电信号以及这些充电方法的分段方式与组合方式的控制信号，控制电流控制器完成不同的充电过程，充电完成后向智控开关发送关闭电源电路的信号，在MCU控制器中设有智能进程管理程序，对充电过程的进程进行智能评估判断，随时用优化的充电方案进程去替换正在实施的充电进程； 所述的电流控制器输入端与电源电路连接，输出端与蓄电池充电回路相连接，它接收MCU控制器的控制信号，对蓄电池执行渐增电流充电、大电流临界充电、渐减电流充电、脉动电流充电、反转电流充电的智能分段式或分段组合式快速充电； MCU控制器在选用反转充电法时采用饱和大电流充电，在蓄电池充电达到饱和气化点瞬间立即让电流控制器反转放电以吸收产生的饱和过剩气体，电流控制器不断循环饱和大电流充电和反转放电直到蓄电池充满； 所述的反转充电法能与渐增充电法，临界充电法，渐减充电法、脉动充电法中某一项或多项进行组合使用，以适用不同的充电速度的需要； 所述的智控开关设置在外电源与电源电路之间，它是感应智能开关或触摸智能开关能开启和关闭电源电路，在充电结束时，能接收MCU控制器的充电结束信号关闭电源电路，进入几乎无耗电的待机状态。
2.如权利要求1所述的一种智能快速充电装置，其特征在于：所述的渐增充电法是对蓄电池逐渐增加充电电流的充电方法，在渐增电流充电过程中也分为慢速渐增电流充电、中速渐增电流充电、快速渐增电流充电这三种方案；电流控制器接收到MCU控制器发送的渐增电流充电信号，对蓄电池逐步增加充电电压加大充电电流，直到检测到蓄电池充电达到饱和气发时电压出现轻微下降现象的-ΔV的变化， MCU控制器将饱和气发时的充电电压值或充电电流值都下调一点数值作为临界充电电压值和临界充电电流值，为下一步再充电作为依据， 充电电压值和充电电流值都下调的多一些时的方式为远临界法，下调的少一些时的方式为近临界法，下调的最少时的方式为临界法，渐增充电法能用于各种充电法的初始充电过程，渐增充电法的渐增原理也被用于其他充电法中； 所述的反转充电法具有慢速饱和反转充电、中速饱和反转充电、快速饱和反转充电三种方案，区别在于反转充电时充电饱和电流的大小与时间的多少，在于执行反转放电时的放电电流大小和时间的多少； 所述的临界充电法是用临界充电电压或临界充电电流对蓄电池进行快速充电的过程，其临界方式也分为远临界法、近临界法、临界法三种，这个过程中充电电压或电流都接近峰值，即保证了蓄电池充电安全又使充电时间达到快速值，温度传感器始终检测蓄电池的充电温度，若有异常时MCU控制器会进入温度预案处理程序，充分保证安全温度充电的进行，精密压感器始终检测充电饱和时的-ΔV下降的变化出现，出现时MCU控制器进行充电电压和充电电流的下调处理，使得临界充电持续到蓄电池电量充满为止； 所述的渐减充电法是采用恒压或恒流充电并逐渐减少电压或电流值对蓄电池进行安全充电，渐减充电过程中分为慢速渐减充电、中速渐减充电、快速渐减充电这三种方案，渐减充电法能用于各种充电法的后期充电过程中，渐减充电法的渐减原理也被用于其它充电法或温度异常时的处理方案中； 所述的脉动充电法充电，是用临界充电电压或临界充电电流对蓄电池进行脉动充电，此时的脉动波形按设定的规律进行变化有多种波形组合，受充电温度和充电速度挡位的控制，其电流的充电时间和间歇时间比值在9:1~1:9之间，直到蓄电池电量充满而向智控开关发出信号关闭电源电路为止，在脉动充电期间它的充电电压、充电电流、脉动间歇比以及不同的脉动波形组合都在按MCU控制器智能充电的方案进行调节和变化，脉动充电法具有渐增脉动充电、恒波脉动充电、渐减脉动充电三种脉动充电方案。
3.如权利要求1所述的一种智能快速充电装置，其特征在于：所述的温度传感器始终检测蓄电池的充电温度，MCU控制器对温度变化不同的速率设有多个安全充电预案，能根据蓄电池在渐增充电法、临界充电法、渐减充电法、反转充电法、脉动充电法的不同充电阶段的温度变化异常采取不同的减少电流的安全充电的多种方法。
4.如权利要求1所述的一种智能快速充电装置，其特征在于：所述的渐增充电法、临界充电法、渐减充电法、脉动充电法以及反转充电法能根据自身的特点相互组合使用，以形成不同的充电速度， 所述的充电速度选择器的快速、超快速、高速、超高速的不同充电速度挡位，就是运用这几种充电方法的特点进行不同方式的组合，从而形成了对蓄电池不同的充电速度。
5.如权利要求1所述的一种智能快速充电装置，其特征在于：所述的USB接口与MCU控制器相连接，外部设备能通过USB接口改变MCU控制器中对蓄电池的智能充电方案。
6.如权利要求1所述的一种智能快速充电装置，其特征在于：所述的充电速度选择器上不限于设有快速、超快速、高速、超高速的四个档位，能多于四个充电速度档位，也能少于四个充电速度档位，甚至只有其中一个充电速度档位。
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