CN108964161B - 充电电路的充电管理方法及充电电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种充电电路的充电管理方法，所述充电电路包括供电端和充电端，所述充电电路的充电过程包括多个周期，每个周期包括一个充电暂停阶段和一个充电运行阶段，所述充电管理方法包括以下步骤：S1、在充电暂停阶段采集充电端电压；S2、根据所述充电端电压确定充电方案；所述充电方案包括涓流充电方案、恒流充电方案、恒压充电方案和充电终止方案；S3、在充电运行阶段执行所述充电方案。本发明还提供了一种能够实现上述充电管理方法的充电电路。本发明通过在充电过程中设置充电暂停阶段采集充电端的电压，能够真实地反映充电端的充电情况。避免了因电压值不真实导致充电方案选择不合理，进而影响电池的使用寿命的情况。

Description

充电电路的充电管理方法及充电电路

技术领域

本发明涉及充电技术领域，具体涉及一种充电电路的充电管理方法及充电电路。

背景技术

目前，电池的充电过程通常分为四个阶段：涓流充电阶段、恒流充电阶段、恒压充电阶段以及充电终止阶段。涓流充电阶段通常是指对完全放电的电池进行恢复性充电的阶段，即采用较小的电流对电池进行充电；恒流充电阶段是在涓流充电阶段完成后，通过提高充电电流来实现电池的快速充电的阶段；当电池的电压上升到接近饱和时，开始恒压充电阶段，即将充电电流又降低至较小值实现对电池的充电的阶段；当电池的电压达到饱和时，进入充电终止阶段，即停止对电池进行充电。

现有技术对电池的充电过程进行管理时，通常是在充电过程中，通过检测输入电池的充电电压，由该电压与电池参数的关系确定充电方案。但在充电过程中检测的输入电池的电压并不能真实的反映电池电压；从而会造成充电方案选择不合理，电池充电虚饱和等的情况，继而影响电池使用寿命。

因此，需要提供一种新的充电电路的充电管理方法及充电电路，在电池充电过程中设置短暂的充电暂停阶段，在充电暂停时采集电池电压，并根据电池电压确定充电过程中的充电方案，从而优化充电管理过程，延长电池使用寿命的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充电电路的充电管理方法及充电电路，以解决现有技术充电方案选择不合理，从而降低充电端使用寿命的问题。

本发明一个目的在于提供一种充电电路的充电管理方法，所述充电电路包括供电端和充电端，所述充电电路的充电过程包括多个周期，每个周期包括一个充电暂停阶段和一个充电运行阶段，所述充电管理方法包括以下步骤：

S1、在充电暂停阶段采集充电端电压；

S2、根据所述充电端电压确定充电方案；所述充电方案包括涓流充电方案、恒流充电方案、恒压充电方案和充电终止方案；

S3、在充电运行阶段执行所述充电方案。

进一步地，所述步骤S2为：

所述充电端电压≥充电端饱和电压时，确定所述充电方案为充电终止方案；

充电端近饱和电压≤充电端电压<充电端饱和电压时，确定所述充电方案为恒压充电方案；

充电端保护电压<充电端电压<充电端近饱和电压时，确定所述充电方案为恒流充电方案；

所述充电端电压≤充电端保护电压时，确定所述充电方案为涓流充电方案；

所述充电端近饱和电压=充电端饱和电压-容差值，所述容差值不大于0.1V。

进一步地，所述充电暂停阶段周期为t秒，所述充电运行阶段周期为T秒；所述t为0.5至3，所述T为120至600。

进一步地，所述充电方案的执行是通过调整向所述充电电路输出PWM脉冲实现的。

进一步地，所述充电运行阶段执行所述充电终止方案时，所述步骤S3为：关闭输出PWM脉冲，返回步骤S1。

进一步地，所述充电运行阶段执行所述涓流充电方案时，所述步骤S3包括以下步骤：

S311、向所述充电电路输出PWM脉冲，获取当前充电电流；

S312、所述当前充电电流大于第一电流阈值时，降低输出PWM占空比，返回步骤S311；所述当前充电电流不大于第一电流阈值时，进入步骤S313；

S313、所述当前充电电流小于第二电流阈值时，升高输出PWM占空比，返回步骤S311；所述当前充电电流不小于第二电流阈值时，按当前充电电流充电，直至充电运行阶段结束；

所述第一电流阈值=最小充电电流+电流容差值，所述第二电流阈值=最小充电电流-电流容差值，所述最小充电电流为0.05C至0.08C，所述电流容差值不大于0.005C；所述降低或升高PWM占空比的幅度为1%至5%。或，

所述充电运行阶段执行所述恒流充电方案时，所述步骤S3包括以下步骤：

S321、向所述充电电路输出PWM脉冲，获取当前充电电流；

S322、所述充电电流达到第三电流阈值时，降低输出PWM占空比，返回步骤S321；所述充电电流低于第三电流阈值时，采集供电端的输出电压，进入步骤S323；

S323、所述输出电压达到电压阈值时，升高输出PWM占空比，返回步骤S321；所述输出电压小于电压阈值时，按所述当前充电电流充电，直至充电运行阶段结束；

所述第三电流阈值为所述充电电路的保护电流；所述电压阈值为所述供电端的保护电压；所述降低或升高PWM占空比的幅度为1%至5%。

进一步地，所述充电运行阶段执行所述恒流充电方案时，所述步骤S3包括以下步骤：

S321’、向所述充电电路输出调节PWM脉冲，获取当前充电电流；

S322’、所述充电电流达到第三电流阈值时，降低所述输出PWM占空比，返回步骤S321’；所述充电电流低于第三电流阈值时，采集供电端的输出电压，进入步骤S323’；

S323’、所述输出电压达到电压阈值时，升高输出PWM占空比，返回步骤S321’；所述输出电压小于电压阈值时，按当前充电电流充电m秒后，进入步骤S324’；

S324’、降低输出PWM占空比，进入步骤S325’；

S325’、所述当前充电电流达到最小充电电流时，升高输入电压，返回步骤S323’；所述当前充电电流高于最小充电电流时，进入步骤S326’；

S326’、所述降低PWM占空比的次数达到N时，升高输入电压，返回步骤S323’；所述降低PWM占空比的次数小于N时，按所述当前充电电流充电m秒，并进入步骤S324’，直至充电运行阶段结束；

所述第三电流阈值为所述充电电路的保护电流；所述电压阈值为所述供电端的保护电压；所述降低或升高PWM占空比的幅度为1%至5%；所述m为0.5至2；所述最小充电电流为0.05C至0.08C；所述升高输入电压的幅度为0.3V至0.8V；所述N为3至5。

本发明的第二个目的在于提供一种充电电路，包括供电端、充电端、处理器以及存储介质；

所述处理器分别与供电端、充电端连接，并向所述充电电路输出PWM脉冲；

所述存储介质中储存有多条指令，所述指令由所述处理器执行时使所述处理器接收所述供电端的输出电压和充电端电压，并根据上述任一充电电路的充电管理方法的步骤控制向所述充电电路输出的PWM脉冲。

进一步地，所述处理器通过电路与所述供电端连接并调节所述供电端输入电压的大小。

本发明通过在充电过程中设置充电暂停阶段，并在充电暂停阶段采集充电端的电压值，能够真实地反映充电端的充电情况。避免了因电压值不真实导致充电方案选择不合理，进而影响电池的使用寿命的情况。

附图说明

图1为本发明第一实施例中充电管理方法的原理框图。

图2为本发明第一实施例中涓流充电方案的原理框图。

图3为本发明第一实施例中恒流充电方案的原理框图。

图4为本发明一替代实施例中恒流充电方案的原理框图。

图5为本发明第二实施例中充电电路的框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明。

本发明第一实施方式提供了一种充电电路的充电管理方法，所述充电电路包括供电端和充电端，所述充电电路的充电过程包括多个周期，每个周期包括一个充电暂停阶段和一个充电运行阶段，所述充电管理方法包括以下步骤：

S1、在充电暂停阶段采集充电端电压；

S2、根据所述充电端电压数据确定充电方案；所述充电方案包括涓流充电方案、恒流充电方案、恒压充电方案和充电终止方案；

S3、在充电运行阶段执行所述充电方案。

本实施例在充电过程中设置充电暂停阶段，通过在充电暂停阶段采集充电端的电压值，与在充电运行阶段采集充电端电压值的方案相比，能够更真实地反映充电端的充电情况。本实施例避免了因电压值不真实导致充电方案选择不合理，进而影响电池的使用寿命的情况。

进一步地，根据充电端电压确定充电方案，具体如下：

所述充电端电压≥充电端饱和电压时，确定所述充电方案为充电终止方案；

充电端近饱和电压≤充电端电压<充电端饱和电压时，确定所述充电方案为恒压充电方案；

充电端保护电压<充电端电压<充电端近饱和电压时，确定所述充电方案为恒流充电方案；

所述充电端电压≤充电端保护电压时，确定所述充电方案为涓流充电方案；

需要说明的是，本实施例中，充电端饱和电压是指充电端实际能够允许充到的电压值；所述充电端近饱和电压是指充电端电压接近充电端饱和电压，通常所述充电端近饱和电压=充电端饱和电压-容差值，所述容差值不大于0.1V；所述充电端保护电压为维持充电端性能稳定的最低电压。

针对不同的充电方案，需要说明的是：所述涓流充电方案和恒压充电方案均是指以较小的充电电流对充电端进行充电，较佳的，所述涓流充电方案和恒压充电方案的充电电流为0.05C至0.08C；所述恒流充电方案是指以一个较大的充电电流对充电端进行快速充电的过程，较佳的，所述恒流充电方案的充电电流为0.5C至0.8C；所述充电终止方案即停止对充电端进行充电。

针对充电暂停阶段和充电运行阶段的周期，较佳地，所述充电暂停阶段周期为0.5秒至3秒，本方案不会因为充电暂停阶段时间过长而影响充电过程的总时长，同时还能够获得较稳定的充电端电压数据；所述充电运行阶段周期为2分钟至10分钟，本方案经过充电运行阶段后重新返回充电暂停阶段对当前充电方案进行调整，提高了充电方案选择的合理性。

需要说明的是，本实施例中在充电暂停阶段对充电端电压数据的采集可以是任意时刻进行一次采集，也可以是连续采集。较佳的，本实施方式中，对所述充电端电压的采集方法是在充电暂停阶段按一定时间间隔连续采集，所述充电端电压数据是将采集的所有充电端电压数据进行滤波去噪处理后计算平均值后获得。

所述充电方案的执行是通过调整向所述充电电路输出PWM脉冲实现的。本方案对充电电流的控制简单，易于操作。

图1为本发明第一具体实施例中的充电管理方法。

最初，在步骤S11中，设置充电电路处于充电暂停阶段，本实施例充电暂停时间t为2秒。本方案可以通过关闭向充电电路中输出的PWM脉冲实现。

在步骤S12中，在充电暂停阶段，以每10毫秒的周期采集一次充电端电压，每500毫秒对采集的50个充电端电压数据进行滤波去噪处理后计算平均值；在充电暂停的2秒内共获得4个充电端电压平均值，再取4个充电端电压平均值的平均值，获得该周期内的充电端电压。

在步骤S13中，实时确定充电暂停阶段等待时间是否达到2秒。当充电时间未达2秒时，即充电暂停阶段还未结束，此时进入步骤S0，即持续关闭向充电电路输出的PWM脉冲；当充电时间达2秒时，充电暂停阶段结束，进入步骤S21。

在步骤S21中，根据步骤S12中获得的充电端电压确定充电方案，并在充电运行阶段执行充电方案。

所述充电端电压≥充电端饱和电压时，确定所述充电方案为充电终止方案；

充电端近饱和电压≤充电端电压<充电端饱和电压时，确定所述充电方案为恒压充电方案；

充电端保护电压<充电端电压<充电端近饱和电压时，确定所述充电方案为恒流充电方案；

所述充电端电压≤充电端保护电压时，确定所述充电方案为涓流充电方案。

当充电端电压达到饱和电压时，确定采用充电终止技术方案，即充电暂停阶段结束后，其向充电电路输出的PWM脉冲依然处于关闭状态。当确定充电方案为涓流充电方案、恒流充电方案或恒压充电方案时，则向充电电路输出PWM脉冲。

本实施例中，步骤S21结束后，先进入步骤S22判断是否采用充电终止方案，当采用充电终止方案时，进入步骤S0；当不采用充电终止方案时，进入步骤S3，根据充电方案向充电电路输出的PWM脉冲，充电电路进入充电状态。

在步骤S4中，确定充电运行阶段是否结束，本实施例中，设置充电运行阶段周期为5分钟，当充电运行阶段等待未达到5分钟时，返回步骤S3；当充电运行阶段达到5分钟时，进入步骤S0，关闭输出的PWM脉冲，并进入下一个周期的充电暂停阶段。

针对充电方案，进一步地，如图2所示，所述充电运行阶段执行所述涓流充电方案时，所述步骤S3包括以下步骤：

S311、向所述充电电路输出PWM脉冲，获取当前充电电流；

S312、所述当前充电电流大于第一电流阈值时，进入步骤S3121，降低输出PWM占空比，并返回步骤S311；所述当前充电电流不大于第一电流阈值时，进入步骤S313；

S313、所述当前充电电流小于第二电流阈值时，进入步骤S3131，升高输出PWM占空比，并返回步骤S311；所述当前充电电流不小于第二电流阈值时，进入步骤S3132，按当前充电电流充电；

S4、当充电运行阶段等待时间未达到5分钟时，返回步骤S3132；当充电运行阶段等待时间达到5分钟时，充电运行阶段结束，进入步骤S0，关闭输出PWM脉冲，并进入下一个周期的充电暂停阶段。

其中，所述第一电流阈值=最小充电电流+电流容差值，所述第二电流阈值=最小充电电流-电流容差值，所述最小充电电流为0.05C至0.08C，所述电流容差值不大于0.005C；所述降低或升高PWM占空比的幅度为1%至5%。本方案将充电电流控制在第一电流阈值和第二电流阈值之间，是由于当充电端电压≤充电端保护电压时，充电端性能通常不稳定，因此在涓流充电方案的充电过程中，通常需要使用较小的电流来激活充电端。

针对恒压充电方案，其充电过程与涓流充电方案相同，在此不再赘述。

进一步地，如图3所示，所述充电运行阶段执行所述恒流充电方案时，所述步骤S3包括以下步骤：

S321、向所述充电电路输出PWM脉冲，获取当前充电电流；

S322、所述充电电流达到第三电流阈值时，进入步骤S3221，降低输出PWM占空比，并返回步骤S321；所述充电电流低于第三电流阈值时，进入步骤S3222，采集供电端的输出电压后进入步骤S323；

S323、所述输出电压达到电压阈值时，进入步骤S3231，升高输出PWM占空比，并返回步骤S321；所述输出电压小于电压阈值时，进入步骤S3232，按当前充电电流充电；

S4、当充电运行阶段等待时间未达5分钟时，持续按当前充电电流充电；当充电运行阶段等待时间达到5分钟时，充电运行阶段结束，进入步骤S0，关闭输出PWM脉冲，并进入下一个周期的充电暂停阶段。

其中，所述第三电流阈值为所述充电电路的保护电流；所述电压阈值为所述供电端的保护电压；所述降低或升高PWM占空比的幅度为1%至5%。

较佳的，第一次当前充电电流控制在0.5C至0.8C范围内。由于进入恒流充电阶段，充电电流越大，充电时间越短，但充电电路中的元件通常还会对电流产生一定限制，因此仍需要控制恒流充电方案的充电电流，本方案能够有效缩短恒流充电阶段的充电时间。

针对恒流充电方案，本发明还提供了一替代实施例，如图4所示，所述步骤S3包括以下步骤：

S321’、向所述充电电路输出调节PWM脉冲，获取当前充电电流；

S322’、所述充电电流达到第三电流阈值时，进入步骤S3211’，降低所述输出PWM占空比，返回步骤S321’；所述充电电流低于第三电流阈值时，进入步骤S3212’，采集供电端的输出电压，并进入步骤S323’；

S323’、所述输出电压达到电压阈值时，进入步骤S3231’，升高输出PWM占空比，返回步骤S321’；所述输出电压小于电压阈值时，按当前充电电流充电m秒后，进入步骤S324’；

S324’、降低输出PWM占空比，进入步骤S325’；

S325’、所述当前充电电流达到最小充电电流时，进入步骤S3251’，升高输入电压，返回步骤S323’；所述当前充电电流高于最小充电电流时，进入步骤S326’；

S326’、所述降低PWM占空比的次数达到N时，进入步骤S3251’，升高输入电压，返回步骤S323’；所述降低PWM占空比的次数小于N时，返回步骤S3232’，直至充电运行阶段结束。

需要说明的是，本实施例中，在所述充电运行阶段，对所述供电端的输出电压和所述充电端电压的采集均是间隔m秒采集一次，并通过采集的数据实时调整充电电流。

此外，本发明还包括实时确定充电运行阶段是否结束的步骤S4，本实施例中，在步骤S3232’进行的同时还包括步骤S4，确定当充电运行阶段等待时间未达到5分钟时，重复后续步骤；当充电运行阶段等待时间达到5分钟时，充电运行阶段结束，进入步骤S0，关闭输出PWM脉冲，并进入下一个周期。

所述第三电流阈值为所述充电电路的保护电流；所述电压阈值为所述供电端的保护电压；所述降低或升高PWM占空比的幅度为1%至10%；所述m为0.5至2；所述最小充电电流为0.05C至0.08C；所述升高输入电压的幅度为0.3V至0.8V；所述N为3至5。

较佳的，第一次当前充电电流控制在0.5C至0.8C范围内。由于进入恒流充电阶段，充电电流越大，充电时间越短，但充电电路中的元件通常还会对电流产生一定限制，因此仍需要控制恒流充电方案的充电电流，本方案能够有效缩短恒流充电阶段的充电时间。

本方案与上一方案相比，本方案能够根据电路参数实时调整充电电流，在保证充电电路安全运行的同时，有效缩短了充电时间。

本发明第二实施例还提供了一种充电电路，如图5所示，包括供电端、充电端、处理器以及存储介质；

所述处理器分别与供电端、充电端连接，并向所述充电电路输出PWM脉冲；

所述存储介质中储存有多条指令，所述指令由所述处理器执行时使所述处理器接收所述供电端的输出电压和充电端电压，并根据上述任一实施例所述的充电电路的充电管理方法的步骤控制向所述充电电路输出的PWM脉冲。

本实施例的充电电路结构简单，所检测的充电端电压能够真实反应充电端的充电情况，从而能够根据充电端电压选择合理的充电方案，优化了充电管理过程，延长了电池的使用寿命。

进一步地，如图5所示，所述充电电路还包括将充电电流从供电终端输送至充电终端的调节电路，所述处理器通过控制向所述调节电路输出PWM脉冲实现对充电电流的调整。

本实施例的充电电路在恒流充电过程中，需要根据检测的实际情况调整供电端的输出电压。针对供电端输出电压的调节，可以是手动调节，也可以通过处理器自动调节。

较佳的，所述处理器通过电路与所述供电端连接，并通过电路自动调节所述供电端输出电压的大小。本方案能够根据电路实际情况自动调整供电端的输出电压，进一步优化了充电管理过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种充电电路的充电管理方法，所述充电电路包括供电端和充电端，其特征在于，所述充电电路的充电过程包括多个周期，每个周期包括一个充电暂停阶段和一个充电运行阶段，所述充电管理方法包括以下步骤：

S1、在充电暂停阶段采集充电端电压；所述充电暂停阶段周期为t秒，所述充电运行阶段周期为T秒；所述t为0.5至3，所述T为120至600；

S2、根据所述充电端电压确定充电方案；所述充电方案包括涓流充电方案、恒流充电方案、恒压充电方案和充电终止方案；

所述充电端电压≥充电端饱和电压时，确定所述充电方案为充电终止方案；

充电端近饱和电压≤充电端电压<充电端饱和电压时，确定所述充电方案为恒压充电方案；

充电端保护电压<充电端电压<充电端近饱和电压时，确定所述充电方案为恒流充电方案；

所述充电端电压≤充电端保护电压时，确定所述充电方案为涓流充电方案；

所述充电端近饱和电压＝充电端饱和电压-容差值，所述容差值不大于0.1V；

所述充电方案的执行是通过调整向所述充电电路输出PWM脉冲实现的；

S3、在充电运行阶段执行所述充电方案；

所述充电运行阶段执行所述恒流充电方案时，执行以下步骤：

S321’、向所述充电电路输出调节PWM脉冲，获取当前充电电流；

S322’、所述充电电流达到第三电流阈值时，降低所述输出PWM占空比，返回步骤S321’；所述充电电流低于第三电流阈值时，采集供电端的输出电压，进入步骤S323’；

S323’、所述输出电压达到电压阈值时，升高输出PWM占空比，返回步骤S321’；所述输出电压小于电压阈值时，按当前充电电流充电m秒后，进入步骤S324’；

S324’、降低输出PWM占空比，进入步骤S325’；

S325’、所述当前充电电流达到最小充电电流时，升高输入电压，返回步骤S323’；所述当前充电电流高于最小充电电流时，进入步骤S326’；

S326’、所述降低PWM占空比的次数达到N时，升高输入电压，返回步骤S323’；所述降低PWM占空比的次数小于N时，按所述当前充电电流充电m秒，并进入步骤S324’，直至充电运行阶段结束；

所述第三电流阈值为所述充电电路的保护电流；所述电压阈值为所述供电端的保护电压；所述降低或升高PWM占空比的幅度为1％至10％；所述m为0.5至2；所述最小充电电流为0.05C至0.08C；所述升高输入电压的幅度为0.3V至0.8V；所述N为3至5。

2.根据权利要求1所述的充电电路的充电管理方法，其特征在于，所述充电运行阶段执行所述充电终止方案时，所述步骤S3为：关闭输出PWM脉冲，返回步骤S1。

3.根据权利要求1所述的充电电路的充电管理方法，其特征在于，所述充电运行阶段执行所述涓流充电方案时，所述步骤S3包括以下步骤：

S311、向所述充电电路输出PWM脉冲，获取当前充电电流；

S312、所述当前充电电流大于第一电流阈值时，降低输出PWM占空比，返回步骤S311；所述当前充电电流不大于第一电流阈值时，进入步骤S313；

S313、所述当前充电电流小于第二电流阈值时，升高输出PWM占空比，返回步骤S311；所述当前充电电流不小于第二电流阈值时，按当前充电电流充电，直至充电运行阶段结束；

所述第一电流阈值＝最小充电电流+电流容差值，所述第二电流阈值＝最小充电电流-电流容差值，所述最小充电电流为0.05C至0.08C，所述电流容差值不大于0.005C；所述降低或升高PWM占空比的幅度为1％至5％。

4.一种充电电路，其特征在于，包括供电端、充电端、处理器以及存储介质；

所述处理器分别与供电端、充电端连接，并向所述充电电路输出PWM脉冲；

所述存储介质中储存有多条指令，所述指令由所述处理器执行时使所述处理器接收所述供电端的输出电压和充电端电压，并根据权利要求1至3中任一项所述的充电电路的充电管理方法的步骤控制向所述充电电路输出的PWM脉冲。

5.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，所述处理器通过电路与所述供电端连接并调节所述供电端输入电压的大小。

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