CN111953057A - 一种基于线路电流变化的智能充电电路及控制方法 - Google Patents

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CN111953057A CN202010811414.8A CN202010811414A CN111953057A CN 111953057 A CN111953057 A CN 111953057A CN 202010811414 A CN202010811414 A CN 202010811414A CN 111953057 A CN111953057 A CN 111953057A
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丁明轩
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朱硕
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Abstract

本申请提供了一种基于线路电流变化的智能充电电路及控制方法。该电路包括电池充电电路、控制单元；电池充电电路还包括：数字电位器；控制单元用于对输电线路的电流进行采样，得到输电线路的当前一次侧电流采样值，并对电池的电压进行采样，得到电池的当前电压采样值；控制单元用于根据当前一次侧电流采样值、当前电压采样值，确定数字电位器的电阻值；电池充电电路与控制单元连接，以在输电线路感应取电的电流不同时，通过控制数字电位器的不同电阻值，使电池恒流充电。本申请实现了多级恒流充电，防止配电监测装置因配电线路电流较小，感应取能不足而导致充电芯片频繁的关断、开通。

Description

一种基于线路电流变化的智能充电电路及控制方法
技术领域
本发明主要涉及输电线路在线监测设备取电领域，具体涉及一种基于线路电流变化的智能充电电路及控制方法。
背景技术
现有的在线监测装置在输电线路上进行感应充电时，由于输电线路电流较小，输入端提供的能量有限，通常采用单一限流处理，例如直接设定在线监测装置的充电启动电流。一般在电流大于等于20A时，电源系统才开始工作。
由于输电线路在线监测装置感应充电采用单一限流处理，在线路中电流较大时，本可以提供更多的能量，却因为单一限流处理导致充电效率相对较低。只能通过延长在线监测装置的工作周期来解决问题，而工作周期的延长会给输电线路监测带来一定的监测盲区，增加了电网的运行风险。
此外，由于单一限流处理往往会把充电启动电流设置的较大，会导致电流达不到限流额时无法开始为在线监测装置充电，导致在线监测装置的电池无法获得充足的能量，进而导致电池充电芯片处于断续间隔的工作状态，轻则影响充电效率，重则出现充电芯片烧坏的情况，致使在线监测装置无法正常工作，给输电线路的运行带来很大的隐患。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于线路电流变化的智能充电电路及控制方法，解决了现有的配电线路检测装置因配电线路电流较小，感应取能不足而导致充电芯片频繁关断、开通的问题。
一方面，本申请提供了一种基于线路电流变化的智能充电电路。该基于线路电流变化的智能充电电路，包括电池充电电路、控制单元；所述电池充电电路还包括：数字电位器；所述控制单元用于对输电线路的电流进行采样，得到输电线路的当前一次侧电流采样值，并对电池的电压进行采样，得到所述电池的当前电压采样值；所述控制单元还用于根据所述当前一次侧电流采样值、所述当前电压采样值，确定所述数字电位器的电阻值；其中，所述数字电位器的电阻值与所述输电线路当前一次侧电流值负相关；所述电池充电电路与所述控制单元连接，以在所述输电线路感应取电的电流不同时，通过控制所述数字电位器的不同电阻值，使所述电池恒流充电。
本申请实施例实现了多级恒流充电。本申请实施例通过控制数字电位器的阻值，保证配电监测装置可以不间断地从输电线路感应取能并进行充电，防止配电监测装置因输电线路电流较小，感应取能不足而导致充电芯片频繁的关断、开通，不仅保护了配电监测装置的充电芯片，延长了配电监测装置的使用寿命，还保证了配电监测装置不会发生因为输电线路电流较小而无法充电从而导致关机的情况，保证了配电监测装置实时运行，保证了配电监测装置能够实时监测输电线路。
在一个示例中，所述电池充电电路还用于监测所述电池的当前电压，并在所述电池的当前电压值在第一电压阈值与第二电压阈值之间时，进入恒流充电模式；其中，所述第一电压阈值小于所述第二电压阈值。
本申请实施例通过电池充电电路实现了电池的恒流充电模式充电，既可以缩短充电时间，也提高了电池的使用寿命。
在一个示例中，所述控制单元还用于根据所述当前一次侧电流采样值、所述当前电压采样值，确定所述数字电位器的电阻值，具体为：所述控制单元根据所述当前一次侧电流采样值，得到所述输电线路的二次侧所能获取的总功率；根据所述二次侧所能获取的总功率以及所述当前电压采样值，得到所述电池充电电路对所述电池的充电电流值；根据所述充电电流值，得到所述数字电位器的电阻值。
在一个示例中，所述根据所述当前一次侧电流采样值，得到所述输电线路的二次侧所能获取的总功率，具体为：根据
Figure BDA0002631094920000031
得到所述输电线路的二次侧所能获取的总功率；所述根据所述二次侧所能获取的总功率以及所述当前电压采样值，得到所述电池充电电路对所述电池的充电电流值，具体为：根据IBAT＝P2η/VBAT得到所述充电电流值；所述根据所述充电电流值，得到数字电位器的电阻值，具体为：根据RL＝1200VPROG/IBAT得到所述数字电位器的电阻值；其中，P2为输电线路的二次侧所能获取的总功率值；f为输电线路交流电频率；B为输电线路的交流电磁感应强度；S为输电线路的磁芯截面积；I1当前一次侧电流采样值；IBAT为充电电流值；VBAT为当前电压采样值；η为能量传递效率；RL为数字电位器的电阻值，VPROG为预设的恒流充电电压。本申请实施例的控制单元基于上述式子计算数字电位器的电阻值，以使电池充电电路在接收到电流变化的恒压直流电时，通过数字电位器提供的不同阻值，实现恒流充电。
在一个示例中，所述电池充电电路还用于在监测到所述电池的当前电压值低于或者等于所述第一电压阈值时，进入涓流充电模式；以及在监测到所述电池的当前电压值高于或等于所述第二电压阈值时，进入恒压充电模式。
本申请实施例的电池充电电路设置了几种不同的充电模式，缩短电池的充电时间，提高充电效率，同时提高了电池的使用寿命。
在一个示例中，所述的一种基于线路电流变化的智能充电电路，还包括：取能电路、电流采样电路；所述取能电路包括取能线圈、整流电路、滤波电路、稳压电路；所述整流电路、滤波电路、稳压电路，分别用于对所述取能线圈从输电线路获取的电能进行整流、滤波、稳压处理，以得到恒压直流电；所述电流采样电路包括罗氏线圈、积分电路、放大电路、采样输出电路；所述罗氏线圈用于感应所述输电线路的电流变化，得到电流变化信号；所述积分电路和放大电路分别用于对所述电流变化信号进行积分及放大；所述采样输出电路用于调整所述电流变化信号的幅值，使所述电流变化信号进入所述控制单元的测量范围。
本申请实施例提供的取能电路，为电池充电电路提供恒压直流电，且电流采样电路使得控制单元获取输电线路的当前电流采样值，便于进一步计算数字电位器的电阻值。
在一个示例中，所述的一种基于线路电流变化的智能充电电路，所述电池充电电路还包括：充电管理芯片HM4056、恒压直流电源VBUS、第二电阻R2、第三电阻R3、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电容C10、第十一电容C11；其中：所述恒压直流电源VBUS与所述充电管理芯片HM4056的第四引脚与第八引脚相连，通过所述第二电阻R2与所述充电管理芯片HM4056的第七引脚相连，通过所述第三电阻R3与所述充电管理芯片HM4056的第六引脚相连；所述电池BAT与所述充电管理芯片HM4056的第五引脚相连；所述第十电容C10和第十一电容C11并联，并连接在所述电池BAT与所述充电管理芯片HM4056之间；所述和充电管理芯片HM4056的第二引脚与所述数字电位器ISL23318的第七引脚相连，所述恒压直流电源VBUS所述数字电位器ISL23318的第九引脚相连；所述数字电位器ISL23318的第一引脚连接所述控制单元MCU；所述数字电位器ISL23318的第二引脚通过所述第九电阻R9与所述控制单元MCU连接；所述数字电位器ISL23318的第三引脚通过所述第八电阻R8与所述控制单元MCU连接。
在一个示例中，所述的一种基于线路电流变化的智能充电电路，还包括，电池电压采样电路，所述电池电压采样电路包括第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十二电容C12；所述第十三电阻R13与所述第十二电容C12连接；所述第十二电阻R12与所述第十二电容C12并联；所述第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十二电容C12的连接处与所述控制单元MCU的第二十二引脚相连。
在一个示例中，所述的一种基于线路电流变化的智能充电电路，还包括：静电阻抗器D5；所述静电阻抗器D5与所述电池BAT连接，用于所述电池BAT的静电防护。
另一方面，本申请提供了一种基于线路电流变化的智能充电控制方法。
一种基于线路电流变化的智能充电控制方法，所述方法包括：控制单元对输电线路的电流进行采样，得到所述输电线路的当前一次侧电流采样值，并对电池的电压进行采样，得到所述电池的当前电压采样值；所述控制单元根据所述当前一次侧电流采样值、所述当前电压采样值，确定数字电位器的电阻值，其中，所述数字电位器的电阻值与所述输电线路当前一次侧电流负相关；所述控制单元与所述电池充电电路连接，以使所述输电线路感应取电的电流不同时，通过控制所述数字电位器的不同电阻值，使所述电池恒流充电，其中，所述电池充电电路包括数字电位器。
本申请提出的技术方案保证了配电监测装置实现多级恒流充电，即通过控制数字电位器的阻值，保证配电监测装置可以不间断地从输电线路感应取能并进行充电，防止配电监测装置因输电线路电流较小，感应取能不足而导致充电芯片频繁的关断、开通，不仅保护了配电监测装置的充电芯片，延长了配电监测装置的使用寿命，还保证了配电监测装置不会发生因为输电线路电流较小而无法充电从而导致关机的情况，保证了配电监测装置实时运行，保证了配电监测装置能够实时监测输电线路。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例提供的一种基于线路电流变化的智能充电电路的原理图；
图2为本申请实施例提供的一种充电管理芯片的示意图；
图3为本申请实施例提供的一种数字电位器的示意图；
图4为本申请实施例提供的一种控制单元的示意图；
图5为本申请实施例提供的一种基于线路电流变化的智能充电电路的电路图；
图6为本申请实施例提供的一种基于线路电流变化的智能充电控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
如图1所示，本申请实施例提供了一种基于线路电流变化的智能充电电路的原理图。
本施例的一种基于线路电流变化的智能充电电路，包括输电线路101、电流采样电路201、取能电路301、电池充电电路401、电池501、控制单元601
本实施例中的电流采样电路201包括：罗氏线圈202、积分电路203、放大电路204、采样输出电路205。
罗氏线圈202安装在输电线路101的一次侧，依据法拉第电磁感应定律和安培环路定律感应出电动势，输出微分形式的电流变化信号、
积分电路203接收由罗氏线圈202输出的微分形式电流变化信号，并对该电流变化信号进行积分运算，得到积分形式的电流变化信号。
放大电路204接收由积分电路203输出的积分形式的电流变化信号，并对该电流变化信号进行放大运算，得到放大形式的电流变化信号。
采样输出电路205接收由放大电路204输出的放大形式的电流变化信号，并调整该电流变化信号的幅值，使得该电流变化信号进入控制单元601的测量范围。
控制单元601用于对输电线路101的电流进行采样，得到输电线路101的当前一次侧电流采样值。具体地，控制单元与采样输出电路205连接，得到由采样输出电路205输出的电流变化信号。
控制单元对电池501的电压进行采样，根据电池501的当前电压，得到电池501的当前电压采样值。
本实施例中的取能电路301包括取能线圈302、整流滤波稳压电路303。
取能线圈302安装在输电线路101的一次侧，利用电磁感应原理获取电能。
取能线圈302将其从输电线路101中获取的电能输送至整流滤波稳压电路303，整流滤波稳压电路303对该电能进行整流、滤波、稳压处理，得到恒压直流电，并将该恒压直流电输送至电池充电电路401。其中，电池充电电路401还包括数字电位器(图中未展示)。
控制单元601根据当前一次侧电流采样值、当前电压采样值，确定数字电位器的电阻值。
具体地，控制单元601根据当前一次侧电流采样值，根据
Figure BDA0002631094920000071
得到输电线路101的二次侧所能获取的总功率；控制单元601根据输电线路101的二次侧所能获取的总功率以及当前电压采样值，根据IBAT＝P2η/VBAT得到电池充电电路401对电池的501充电电流值，这里的η取定值95％；控制单元601根据当前电压采样值以及充电电流值，根据RL＝1200VPROG/IBAT得到数字电位器的电阻值，这里的VPROG取定值1V。其中，P2为输电线路101的二次侧所能获取的总功率值；f为输电线路101的交流电频率；B为输电线路101的交流电磁感应强度；S为输电线路101的磁芯截面积；I1当前一次侧电流采样值；IBAT为充电电流值；VBAT为当前电压采样值；η为能量传递效率；RL为数字电位器的电阻值，VPROG为预设的恒流充电电压。通过上述公式可以看出，数字电位器的电阻值与输电线路101的当前一次侧电流值负相关。
电池充电电路401与控制单元601连接，以使取能电路301在输电线路101感应取电的电流不同时，通过控制数字电位器的不同电阻值，使电池501恒流充电。
具体地，控制单元601在计算出数字电位器的电阻值之后，通过I2C与数字电位器进行通讯，使得数字电位器调整出相应的电阻，进而实现了电池充电电路401对电池501进行多级恒流充电，本申请实施例中的智能充电电路，主要用于取能电路301从输电线路101一次侧取能相对不足的场景，控制单元601通过控制数字电位器的电阻值，从而使得电池充电电路401对电池501进行多级恒流充电，解决了因输电线路101供能不足而导致电池充电电路401频繁关断、开通的问题，增加了电池充电电路401的稳定性。
在一个实施例中，本申请的电池充电电路包括充电管理芯片。充电管理芯片预设有三种充电模式，分别为：涓流充电模式、恒流充电模式、恒压充电模式。充电管理芯片内置有监测模块，用于实时监测电池的当前电压，根据电池的当前电压值调整充电模式。充电管理芯片根据预设的电压阈值来控制充电所要采用的模式。预设的电压阈值包括：第一电压阈值、第二电压阈值，其中第二电压阈值大于第一电压阈值。当充电管理芯片监测到电池的当前电压值低于或等于第一电压阈值时，进入涓流充电模式；当充电管理芯片监测到电池的当前电压值高于或等于第二电压阈值时，进入恒压充电模式。当充电管理芯片监测到电池的当前电压在第一电压阈值与第二电压阈值之间时，进入恒流充电模式。
在一个实施例中，电池501为锂电池。
可选地，本申请实施例中以HM4056型号的充电管理芯片为例进行解释说明。HM4056的第一电压阈值为2.9V，第二电压阈值为4.2V，当HM4056监测到电池的当前电压小于等于2.9V时，进入涓流充电模式；当HM4056监测到电池的当前电压大于2.9V并小于4.2V时，进入恒流充电模式；当HM4056监测到电池的当前电压大于等于4.2V时，进入恒压充电模式。
如图2所示，HM4056一共有八个引脚，其中第一引脚TEMP为电池温度检测输入端，用于检测电池温度，若电池温度过低或过高，则充电暂停，如果TEMP直接接GND，则电池温度检测功能取消，其他充电功能正常；第二引脚PROG为恒流充电电流设置端，用于连接一个外部电阻，可以对充电电流进行调节，在恒流充电阶段，此引脚的电压被固定在1V；第三引脚GND为接地端；第四引脚VCC为输入电压正输入端，用于连接外部恒压直流电源；第五引脚BAT为电池连接端，用于连接电池的正端；第六引脚
Figure BDA0002631094920000091
漏极开路输出的电池充电完成指示端，用于当电池充电完成时，该引脚被内部开关拉至低电平，表示充电完成，除此之外，该引脚将处于高阻态；第七引脚
Figure BDA0002631094920000092
漏极开路输出的充电状态指示端，用于当HM4056向电池充电时，该引脚被内部开关拉至低电平，表示正在充电，除此之外，该引脚将处于高阻态；第八引脚CE芯片始能输入端，用于驱动HM4056的正常工作状态。
在一个实施例中，本申请的电池充电电路包括数字电位器。在电池充电电路进入恒流充电模式时，通过调整数字电位器的电阻值来确保充电电流是一个恒定的值。具体地，根据IBAT＝P2η/VBAT可知，由于输电线路的二次侧所能获取的功率P2和电池的当前电压采样值VBAT是不断变化的，因此充电电流IBAT也是不断变化的，若想保证恒流充电，则需要保证充电电流IBAT恒定不变，因此，将充电电流IBAT预设为一个定值，同时，电流充电电路预设恒流充电电压VPROG为1V，通过RL＝1200VPROG/IBAT，调整数字电位器的电阻值可以实现充电电流IBAT能够维持上述的定值，实现电池充电电路对电池的恒流充电。上述计算过程在控制单元中完成，控制单元根据计算得到的数字电位器的电阻值RL，控制该数字电位器调整出相应的电阻值。
数字电位器亦称数控可编程电阻器，是一种代替传统机械电位器(模拟电位器)的新型CMOS数字、模拟混合信号处理的集成电路，数字电位器由数字输入控制，产生一个模拟量的输出，根据数字电位器的不同，抽头电流最大值可以从几百微安到几毫安，数字电位器采用数控的方式调节电阻值，具有使用灵活、调节精度高、无触点、低噪声、不易污损、抗震动、抗干扰、体积小、寿命长等显著优点，可以在很多领域取代机械电位器。
可选地，本申请实施例中以ISL23318型号的数字电位器为例进行解释说明。ISL23318可实现128级抽头的电阻调节，如图3所示，ISL23318一共有十个引脚，其中第一引脚V1逻辑电平端，用于连接控制单元；第二引脚SCL串行总线时钟输入端，用于通过I2C时钟线与控制单元连接；第三引脚SDA串行总线数据输入端，用于通过I2C数据线与控制单元连接；第四引脚A0从机地址；第五引脚A1从机地址；第六引脚RL低阻值端口；第七引脚RW抽头电阻端口；用于输出变化的电阻值；第八引脚(RH)高阻值端口；第九引脚VCC电源端，用于接入恒压直流电；第十引脚GND接地端。
在一个实施例中，本申请的控制单元可选为MCU，本申请实施例通过型号为STM8L151的MCU进行解释说明。如图4所示，其中，X1为高频晶振12M，主要为STM8L151提供主时钟，高速晶振可以提高STM8L151的运行速度和响应速度，C1、C2为晶振X1的匹配负载电容，容值为20pF；X2为低频32K晶振，用于给运行速度较慢的逻辑运算提供时钟，C5和C6为X2匹配负载电容，容值为12pF；R1为程序下载端口的上拉电阻，阻值为4.7KΩ，STM8L151的第二引脚连接复位电路，用于进行复位；C3、C4为MCU电源滤波电容，C3的容值为10μF，C4的容值为100nF；LED2为STM8L151的运行指示灯，用于表示STM8L151的运行状态，R10为限流电阻，阻值为2.2KΩ；LED1为电池欠压指示灯，当电池电量低于3.6V时，欠压指示灯闪烁，R11为欠压指示灯限流电阻，阻值为2.2KΩ防止流过指示灯的电流过大而烧坏，阻值；STM8L151的第二十三引脚连接电池电压采样电路；STM8L151的第三十四引脚连接电流采样电路；STM8L151的第三十七引脚和第三十八引脚接数字电位器的I2C通讯端口，其中第三十七引脚连接数字电位器的串行总线数据输入端，第三十八引脚连接数字电位器的串行总线时钟输入端，第三十九引脚连接数字电位器的逻辑电平端。
如图5所示，本申请实施例提供了基于线路电流变化的智能充电电路的电路图。
电池充电电路包括：充电管理芯片HM4056、恒压直流电源VBUS、数字电位器ISL23318、第二电阻R2、第三电阻R3、红色发光二极管D2、绿色发光二极管D3、瞬态抑制二极管D1、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电容C10、第十一电容C11。
其中，瞬态抑制二极管D1选用PKA16CA型号，用于对电池充电电路进行快速的电压保护；恒压直流电源VBUS为取能电路最终输出恒压直流电，限定电压大小为5V，用于为电池充电电路供电；绿色发光二极管D3在电池电量充满时点亮，用于指示电池充电完毕；第二电阻R2阻值为2.2KΩ，用于限制流过绿色发光二极管D3的电流，保证绿色发光二极管D3不被烧毁；红色发光二极管D2在电池BAT充电时点亮，用于指示电池BAT处于充电状态；第三电阻R3阻值为2.2KΩ，用于限制流过红色发光二极管D2的电流，保护红色发光二极管D2不被烧毁；第八电阻R8和第九电阻R9阻值都为4.7KΩ，用于作为数字电位器IS23318与控制单元MCU通过I2C进行通讯的上拉电阻；第十电容C10的容值为100nF，用于作为滤波电容滤除从充电管理芯片HM4056输出的高频电压；第十一电容C11的容值为10μF，用于作为滤波电容滤除从充电管理芯片HM4056输出的低频电压。
恒压直流电源VBUS与充电管理芯片HM4056的第四引脚与第八引脚连接；恒压直流电源VBUS通过绿色发光二极管D3和第二电阻R2之后与充电管理芯片HM4056的第七引脚连接；恒压直流电源VBUS通过红色发光二极管D2和第三电阻R3之后与充电管理芯片HM4056的第八引脚连接；瞬态抑制二极管D1一端与恒压直流电源VBUS连接，另一端接地；电池BAT与充电管理芯片HM4056的第五引脚连接；第十电容C10和第十一电容C11并联之后，一端连接在电池BAT与充电管理芯片HM4056之间，一端接地；充电管理芯片HM4056的第一引脚、第三引脚、第九引脚接地；数字电位器ISL23318的第七引脚和充电管理芯片HM4056的第二引脚连接；数字电位器ISL23318的第九引脚与恒压直流电源VBUS连接；数字电位器ISL23318的第一引脚连接控制单元的第三十九引脚；数字电位器ISL23318的第二引脚通过第九电阻R9与控制单元的第三十九引脚连接；数字电位器ISL23318的第三引脚通过第八电阻R8与控制单元的第三十九引脚连接；所述数字电位器ISL23318的第二引脚通过所述第九电阻R9与控制单元的第三十九引脚连接；数字电位器ISL23318的第四引脚、第五引脚、第六引脚接地；数字电位器ISL23318的第八引脚空接。
智能充电电路包括电池电压采样电路，电池电压采样电路包括第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十二电容C12。
第十二电阻R12的阻值为1MΩ，第十三电阻R13的阻值为1.8MΩ，第十二电阻R12和第十三电阻R13为分压电阻，用于将电池BAT的实时电压转换为控制单元MCU的可测量范围；第十二电容C12的容值为100nF，用于作为滤波电容滤除电池电压采样电路的高频电压。
第十三电阻R13与第十二电容C12连接；第十二电阻R12与第十二电容C12并联；第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十二电容C12的连接处与控制单元MCU的第二十二引脚相连。
智能充电电路还包括经静电阻抗器D5，静电阻抗器D5一端与电池BAT连接，一端接地，用于电池BAT的静电防护。
如图6所示，本申请实施例提供了一种基于线路电流变化的智能充电控制方法的流程图。
S101、控制单元对输电线路的电流进行采样，得到所述输电线路的当前一次侧电流采样值，并对电池的电压进行采样，得到所述电池的当前电压采样值。
具体地，智能充电电路还包括电流采样电路，该电流采样电路包括：罗氏线圈、积分电路、放大电路、采样输出电路。罗氏线圈安装在输电线路的一次侧，依据法拉第电磁感应定律和安培环路定律感应出电动势，输出微分形式的电流变化信号，积分电路接收由罗氏线圈输出的微分形式电流变化信号，并对该电流变化信号进行积分运算，得到积分形式的电流变化信号；放大电路接收由积分电路输出的积分形式的电流变化信号，并对该电流变化信号进行放大运算，得到放大形式的电流变化信号；采样输出电路接收由放大电路输出的放大形式的电流变化信号，并调整该电流变化信号的幅值，使得该电流变化信号进入控制单元的测量范围；控制单元用于对输电线路的电路进行采样，得到输电线路的当前一次侧电流采样值，具体为控制单元与采样输出电路连接，得到由采样输出电路输出的电流变化信号；控制单元对电池的电压进行采样，根据电池的当前电压，得到电池的当前电压采样值。
S102、所述控制单元根据所述当前一次侧电流采样值、所述当前电压采样值，确定数字电位器的电阻值，其中，所述数字电位器的电阻值与所述输电线路当前一次侧电流负相关；
具体地，控制单元根据当前一次侧电流采样值、当前电压采样值，确定数字电位器的电阻值。具体为：控制单元根据当前一次侧电流采样值，根据
Figure BDA0002631094920000131
得到所述输电线路的二次侧所能获取的总功率；控制单元根据输电线路的二次侧所能获取的总功率以及当前电压采样值，根据IBAT＝P2η/VBAT得到电池充电电路对电池的充电电流值，这里的η取定值95％；控制单元根据当前电压采样值以及充电电流值，根据RL＝1200VPROG/IBAT得到数字电位器的电阻值，这里的VPROG取定值1V。其中，P2为输电线路的二次侧所能获取的总功率值；f为输电线路交流电频率；B为输电线路的交流电磁感应强度；S为输电线路的磁芯截面积；I1当前一次侧电流采样值；IBAT为充电电流值；VBAT为当前电压采样值；η为能量传递效率；RL为数字电位器的电阻值，VPROG为预设的恒流充电电压。通过上述公式可以看出，数字电位器的电阻值与输电线路当前一次侧电流值负相关。
S103、所述控制单元与所述电池充电电路连接，以使所述输电线路感应取电的电流不同时，通过控制所述数字电位器的不同电阻值，使所述电池恒流充电，其中，所述电池充电电路包括数字电位器。
具体地，控制单元在计算出数字电位器的电阻值之后，通过I2C与数字电位器进行通讯，使得数字电位器调整出相应的电阻，进而实现了电池充电电路对电池进行多级恒流充电。本申请实施例中的智能充电电路，主要用于取能电路从输电线路一次侧取能相对不足的场景，控制单元通过控制数字电位器的电阻值，从而使得电池充电电路对电池进行多级恒流充电，解决了因输电线路供能不足而导致电池充电电路频繁关断、开通的问题，增加了电池充电电路的稳定性。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进，这些改进也应视为本申请的保护范围。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于线路电流变化的智能充电电路，其特征在于，包括电池充电电路、控制单元；所述电池充电电路还包括：数字电位器；
所述控制单元用于对输电线路的电流进行采样，得到输电线路的当前一次侧电流采样值，并对电池的电压进行采样，得到所述电池的当前电压采样值；
所述控制单元还用于根据所述当前一次侧电流采样值、所述当前电压采样值，确定所述数字电位器的电阻值；其中，所述数字电位器的电阻值与所述输电线路当前一次侧电流值负相关；
所述电池充电电路与所述控制单元连接，以在所述输电线路感应取电的电流不同时，通过控制所述数字电位器的不同电阻值，使所述电池恒流充电。
2.如权利要求1所述的一种基于线路电流变化的智能充电电路，其特征在于，所述电池充电电路还用于监测所述电池的当前电压，并在所述电池的当前电压值在第一电压阈值与第二电压阈值之间时，进入恒流充电模式；其中，所述第一电压阈值小于所述第二电压阈值。
3.如权利要求1所述的一种基于线路电流变化的智能充电电路，其特征在于，所述控制单元还用于根据所述当前一次侧电流采样值、所述当前电压采样值，确定所述数字电位器的电阻值，具体为：
所述控制单元根据所述当前一次侧电流采样值，得到所述输电线路的二次侧所能获取的总功率；
根据所述二次侧所能获取的总功率以及所述当前电压采样值，得到所述电池充电电路对所述电池的充电电流值；
根据所述充电电流值，得到所述数字电位器的电阻值。
4.如权利要求3所述一种基于线路电流变化的智能充电电路，其特征在于：
所述根据所述当前一次侧电流采样值，得到所述输电线路的二次侧所能获取的总功率，具体为：根据
Figure FDA0002631094910000021
得到所述输电线路的二次侧所能获取的总功率；
所述根据所述二次侧所能获取的总功率以及所述当前电压采样值，得到所述电池充电电路对所述电池的充电电流值，具体为：根据IBAT＝P2η/VBAT得到所述充电电流值；
所述根据所述充电电流值，得到数字电位器的电阻值，具体为：根据RL＝1200VPROG/IBAT得到所述数字电位器的电阻值；
其中，P2为输电线路的二次侧所能获取的总功率值；f为输电线路交流电频率；B为输电线路的交流电磁感应强度；S为输电线路的磁芯截面积；I1当前一次侧电流采样值；IBAT为充电电流值；VBAT为当前电压采样值；η为能量传递效率；RL为数字电位器的电阻值；VPROG为预设的恒流充电电压。
5.如权利要求2所述的一种基于线路电流变化的智能充电电路，其特征在于，所述电池充电电路还用于在监测到所述电池的当前电压值低于或者等于所述第一电压阈值时，进入涓流充电模式；以及在监测到所述电池的当前电压值高于或等于所述第二电压阈值时，进入恒压充电模式。
6.如权利要求1所述的一种基于线路电流变化的智能充电电路，其特征在于，还包括：取能电路、电流采样电路；
所述取能电路包括取能线圈、整流电路、滤波电路、稳压电路；所述整流电路、滤波电路、稳压电路，分别用于对所述取能线圈从输电线路获取的电能进行整流、滤波、稳压处理，以得到恒压直流电；
所述电流采样电路包括罗氏线圈、积分电路、放大电路、采样输出电路；所述罗氏线圈用于感应所述输电线路的电流变化，得到电流变化信号；所述积分电路和放大电路分别用于对所述电流变化信号进行积分及放大；所述采样输出电路用于调整所述电流变化信号的幅值，使所述电流变化信号进入所述控制单元的测量范围。
7.如权利要求1所述的一种基于线路电流变化的智能充电电路，其特征在于：
所述电池充电电路还包括：充电管理芯片(HM4056)、恒压直流电源(VBUS)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第十电容(C10)、第十一电容(C11)；
所述恒压直流电源(VBUS)与所述充电管理芯片(HM4056)的第四引脚与第八引脚相连，通过所述第二电阻(R2)与所述充电管理芯片(HM4056)的第七引脚相连，通过所述第三电阻(R3)与所述充电管理芯片(HM4056)的第六引脚相连；
所述电池(BAT)与所述充电管理芯片(HM4056)的第五引脚相连；
所述第十电容(C10)和第十一电容(C11)并联，并连接在所述电池(BAT)与所述充电管理芯片(HM4056)之间；
所述充电管理芯片(HM4056)的第二引脚与所述数字电位器(ISL23318)的第七引脚相连，所述恒压直流电源(VBUS)所述数字电位器(ISL23318)的第九引脚相连；
所述数字电位器(ISL23318)的第一引脚连接所述控制单元(MCU)；
所述数字电位器(ISL23318)的第二引脚通过所述第九电阻(R9)与所述控制单元(MCU)连接；
所述数字电位器(ISL23318)的第三引脚通过所述第八电阻(R8)与所述控制单元(MCU)连接。
8.如权利要求1所述的一种基于线路电流变化的智能充电电路，其特征在于，还包括，电池电压采样电路；
所述电池电压采样电路包括第十二电阻(R12)、第十三电阻(R13)、第十二电容(C12)；
所述第十三电阻(R13)与所述第十二电容(C12)连接；
所述第十二电阻(R12)与所述第十二电容(C12)并联；
所述第十二电阻(R12)、第十三电阻(R13)、第十二电容(C12)的连接处与所述控制单元(MCU)相连。
9.如权利要求1所述的一种基于线路电流变化的智能充电电路，其特征在于，还包括：静电阻抗器(D5)；
所述静电阻抗器(D5)与所述电池(BAT)连接，用于所述电池(BAT)的静电防护。
10.一种基于线路电流变化的智能充电控制方法，其特征在于，所述方法包括：
控制单元对输电线路的电流进行采样，得到所述输电线路的当前一次侧电流采样值，并对电池的电压进行采样，得到所述电池的当前电压采样值；
所述控制单元根据所述当前一次侧电流采样值、所述当前电压采样值，确定数字电位器的电阻值，其中，所述数字电位器的电阻值与所述输电线路当前一次侧电流负相关；
所述控制单元与所述电池充电电路连接，以使所述输电线路感应取电的电流不同时，通过控制所述数字电位器的不同电阻值，使所述电池恒流充电，其中，所述电池充电电路包括数字电位器。
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