CN112072725A - 适用于充电器的充电控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提出了适用于充电器的充电控制方法及装置，对充电器与电池之间的充电过程进行控制，所述充电控制方法包括实时获取电池的电压值和充电器输出的当前电流值；如果电压值升至预设门槛，则控制充电器停止充电；在预设时长后控制充电器输出目标电流进行恒流充电；重复前述操作，在每次重复后更新预设门槛，直至充电完成。通过利用电流下跌后停顿一段时间导致电池电压下跌的累计方式来进行充电，与现有的充电模式相比在同等电流关断的情况下所充的容量更满，或在同等充电容量前提下缩短充电时间。

Description

适用于充电器的充电控制方法及装置

技术领域

本申请属于充电控制领域，尤其涉及适用于充电器的充电控制方法及装置。

背景技术

市面上的充电器在充电过程中，当充电电压达到预设值时，处于保护电池的目的会将充电电流从当前值下调至更低的水平，甚至会将充电电流进行持续下调直至充电结束。这样处理虽然可以起到保护电池容量、延长电池寿命的作用，但在一定程度上也延长的充电时间，影响了正常使用。

申请内容

为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本申请提出了适用于充电器的充电控制方法及装置，通过对充电器进行重复式的预设时长的恒流充电，从而缩短相对于现有技术的充电时间。

具体的，一方面，本申请实施例提出的适用于充电器的充电控制方法，对充电器与电池之间的充电过程进行控制，所述充电控制方法包括：

步骤一，实时获取电池的电压值和充电器输出的当前电流值；

步骤二，如果电压值升至预设门槛，则控制充电器停止充电；

步骤三，在预设时长后控制充电器输出目标电流进行恒流充电；

重复前述操作，在每次重复后更新预设门槛，直至充电完成。

可选的，所述如果电压值升至预设门槛，则控制充电器停止充电，包括：

当电压值升至预设门槛，控制充电器将当前电流值直接归零。

可选的，所述控制充电器将当前电流值直接归零包括：

通过电阻R3到MCU的端口来检测电池包电压；

如果检测到电池包电压达到预设电压，则通过MCU对电流控制端口进行控制并让其电流达到下一个预设电流值，同时通过控制Q1，Q2的关闭与导通对电流跌落的停顿时间进行控制；

充电器不断重复此过程直至充电器MCU检测到电池包的充电电压和充电电流达到预设值，则充电器停止充电，充电过程及电池包电压和电流的波形如图所示。

可选的，所述步骤二与步骤三之间还设有计算预设时长的持续时间的步骤，所述计算预设时长的持续时间的步骤，包括：

根据实测充电器能让电池包充满后的电压和电池包充满截止电流所能达到电池包充满后能释放出更大容量以及影响充电时间所得。

可选的，还包括：

限定目标电流的电流值低于当前电流值，在电流跌落停顿后再次导通Q1，Q2，同时经MCU控制电流端口维持之前的电流大小，并且减少Q1，Q2关闭时间以减少停顿持续时间。

另一方面，本申请实施例提出的适用于充电器的充电控制装置，对充电器与电池之间的充电过程进行控制，所述充电控制装置包括：

数值获取单元，用于实时获取电池的电压值和充电器输出的当前电流值；

充电控制单元，用于如果电压值升至预设门槛，则控制充电器停止充电；

恒流充电单元，用于在预设时长后控制充电器输出目标电流进行恒流充电；

重复前述操作，在每次重复后更新预设门槛，直至充电完成。

可选的，所述充电控制单元，具体用于：

当电压值升至预设门槛，控制充电器将当前电流值直接归零。

可选的，所述充电控制单元，还具体用于：

通过电阻R3到MCU的端口来检测电池包电压；

如果检测到电池包电压达到预设电压，则通过MCU对电流控制端口进行控制并让其电流达到下一个预设电流值，同时通过控制Q1，Q2的关闭与导通对电流跌落的停顿时间进行控制；

充电器不断重复此过程直至充电器MCU检测到电池包的充电电压和充电电流达到预设值，则充电器停止充电，充电过程及电池包电压和电流的波形如图所示。

可选的，所述充电控制单元与恒流充电单元之间还设有时长计算模块，所述时长计算模块，用于：

根据实测充电器能让电池包充满后的电压和电池包充满截止电流所能达到电池包充满后能释放出更大容量以及影响充电时间所得。

可选的，还包括电流控制单元，用于：

限定目标电流的电流值低于当前电流值，在电流跌落停顿后再次导通Q1，Q2，同时经MCU控制电流端口维持之前的电流大小，并且减少Q1，Q2关闭时间以减少停顿持续时间。

本申请提供的技术方案带来的有益效果是：

通过利用电流下跌后停顿一段时间导致电池电压下跌的累计方式来进行充电，与现有的充电模式相比在同等电流关断的情况下所充的容量更满，或在同等充电容量前提下缩短充电时间。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提出的适用于充电器的充电控制方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提出的间断式充电曲线示意图；

图3为本申请实施例提出的控制充电电流的电路结构示意图；

图4为本申请实施例提出的适用于充电器的充电控制装置的结构示意图；

图5为本申请实施例提出的现有充电方法的充电曲线示意图。

具体实施方式

为使本申请的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的结构作进一步地描述。

实施例一：

现有的充电器充电模式采取的是当充电电压达到某一值时充电电流持续下降直至电池充饱，充电过程中没有停顿。而本申请实施例提出的充电模式在充电电压达到某一值时电流先下降为零并停顿某一时间后再次开启并以另一电流开始充电。

具体的，本申请实施例提出的适用于充电器的充电控制方法，对充电器与电池之间的充电过程进行控制，如图1所示，所述充电控制方法包括：

步骤一，实时获取电池的电压值和充电器输出的当前电流值；

步骤二，如果电压值升至预设门槛，则控制充电器停止充电；

步骤三，在预设时长后控制充电器输出目标电流进行恒流充电；

重复前述操作，在每次重复后更新预设门槛，直至充电完成。

在实施中，本申请实施例提出的技术方案的主要思想为，在充电过程中当处于充电状态的电池的电压值达到预设门槛前，控制充电电流不变；当电池的电压值达到预设门槛时，切断充电器输出至电池的充电电流，停止充电；间隔预设时长后，再次控制充电器以低于前一周期电流值的充电电流向电池进行恒流充电，直至再次满足截止条件。

详细的充电曲线如图2所示，当充电器在充电过程中电池电压达到预设值V1，充电器将从原来以I1的电流下跌到某一电流值I，并且关闭充电持续一段时间T，当时间超过设定值T时充电电流将上升到I2阶段继续充电，当电压再次达到电池的某一设定值时V2，充电器将从原来以I2的充电电流下跌到某一电流值I，并且关闭充电持续一段时间T，当时间超过设定值T时充电电流将上升到I3阶段继续充电，充电器重复以上充电过程中电流间断性关断和开启的模式进行充电，直到电池达到充满状态充电电流关闭。此充电模式主要是利用电流下跌后停顿一段时间导致电池电压下跌的累计来增加电池包的充电容量(也可以称为充的更饱)。

此充电模式与现有的充电模式在同等电流关断的情况下所充的容量更满，但是时间会长些(多出的时间主要是电流下跌停顿时间累积)。此模式与现有的充电模式相比，同一电池充到相同容量，此新的充电模式则充电时间会要短。

当充电器在充电过程中电池电压达到预设值V1，充电器将从原来以I1的电流下跌到某一电流值I，并且关闭充电持续一段时间T，当时间超过设定值T时充电电流将上升到I2阶段继续充电，当电压再次达到电池的某一设定值时V2，充电器将从原来以I2的充电电流下跌到某一电流值I，并且关闭充电持续一段时间T，当时间超过设定值T时充电电流将上升到I3阶段继续充电，充电器重复以上充电过程中电流间断性关断和开启的模式进行充电，直到电池达到充满状态充电电流关闭。

此模式下采取的是与现有模式对比试验，主要是利用电流下跌停顿的时间累积(停顿的过程中电池电压会下落，再次充电会从下落的电压开始充电，例如充电电压到20V电流从6A下跌到4A，停顿5S过程中电压可能会跌落到18V，再次开启充电将会从18V以4A开始充电，后面的每次电流下跌以此类推，下跌的时间累积最终会使电池的充电容量比现有的模式充的更饱)。

可选的，所述如果电压值升至预设门槛，则控制充电器停止充电，包括：

当电压值升至预设门槛，控制充电器将当前电流值直接归零。

在实施中，当电压值提升至预设门槛时，有两种处理方案，控制充电器将当前电流值缓慢归零，或将当前电流值直接归零。考虑到本申请提出的充电方法主要是利用电流下跌停顿一段时间导致电池电压下跌的累计来增加电池包的充电容量，因此这里舍弃了控制电流值缓慢归零的方法。

为了实现控制充电器将当前电流值直接归零的方法，如图3所示，通过电阻R3到MCU的端口来检测电池包电压；如果检测到电池包电压达到预设电压，则通过MCU对电流控制端口进行控制并让其电流达到下一个预设电流值，同时通过控制Q1，Q2的关闭与导通对电流跌落的停顿时间进行控制；充电器不断重复此过程直至充电器MCU检测到电池包的充电电压和充电电流达到预设值，则充电器停止充电。

可选的，所述步骤二与步骤三之间还设有计算预设时长的持续时间的步骤，所述计算预设时长的持续时间的步骤，包括：

根据实测充电器能让电池包充满后的电压和电池包充满截止电流所能达到电池包充满后能释放出更大容量以及影响充电时间所得。

在实施中，考虑到电流归零的时长会对整体充电时长造成影响，因此这里的预设时长的计算过程需要综合考虑充电电压、截止电流的影响，对预设时长进行综合计算。

可选的，还包括：

限定目标电流的电流值低于当前电流值，在电流跌落停顿后再次导通Q1，Q2，同时经MCU控制电流端口维持之前的电流大小，并且减少Q1，Q2关闭时间以减少停顿持续时间。

在实施中，当进行如前述实施例提出的充电控制方法时，出于电池寿命的考虑，需要确保目标电流的电流值低于当前电流值，即图2中可知，In+2的值始终要小于In+1的值。为了实现该设定目标，基于图3提出的电路，在电流跌落停顿后再次导通Q1，Q2，同时经MCU控制电流端口维持之前的电流大小，并且减少Q1，Q2关闭时间以减少停顿持续时间，从而确保目标电流值小于当前电流值的效果。

实施例二

现有的充电器充电模式采取的是当充电电压达到某一值时充电电流持续下降直至电池充饱，充电过程中没有停顿。而本申请实施例提出的充电模式在充电电压达到某一值时电流先下降为零并停顿某一时间后再次开启并以另一电流开始充电。

本申请实施例提出的适用于充电器的充电控制装置，对充电器与电池之间的充电过程进行控制，如图4所示，所述充电控制装置包括：

数值获取单元41，用于实时获取电池的电压值和充电器输出的当前电流值；

充电控制单元42，用于如果电压值升至预设门槛，则控制充电器停止充电；

恒流充电单元43，用于在预设时长后控制充电器输出目标电流进行恒流充电；

重复前述操作，在每次重复后更新预设门槛，直至充电完成。

在实施中，本申请实施例提出的技术方案的主要思想为，在充电过程中当处于充电状态的电池的电压值达到预设门槛前，控制充电电流不变；当电池的电压值达到预设门槛时，切断充电器输出至电池的充电电流，停止充电；间隔预设时长后，再次控制充电器以低于前一周期电流值的充电电流向电池进行恒流充电，直至再次满足截止条件。

详细的充电曲线如图2所示，当充电器在充电过程中电池电压达到预设值V1，充电器将从原来以I1的电流下跌到某一电流值I，并且关闭充电持续一段时间T，当时间超过设定值T时充电电流将上升到I2阶段继续充电，当电压再次达到电池的某一设定值时V2，充电器将从原来以I2的充电电流下跌到某一电流值I，并且关闭充电持续一段时间T，当时间超过设定值T时充电电流将上升到I3阶段继续充电，充电器重复以上充电过程中电流间断性关断和开启的模式进行充电，直到电池达到充满状态充电电流关闭。此充电模式主要是利用电流下跌后停顿一段时间导致电池电压下跌的累计来增加电池包的充电容量(也可以称为充的更饱)。

此充电模式与现有的充电模式在同等电流关断的情况下所充的容量更满，但是时间会长些(多出的时间主要是电流下跌停顿时间累积)。此模式与现有的充电模式相比，同一电池充到相同容量，此新的充电模式则充电时间会要短。

当充电器在充电过程中电池电压达到预设值V1，充电器将从原来以I1的电流下跌到某一电流值I，并且关闭充电持续一段时间T，当时间超过设定值T时充电电流将上升到I2阶段继续充电，当电压再次达到电池的某一设定值时V2，充电器将从原来以I2的充电电流下跌到某一电流值I，并且关闭充电持续一段时间T，当时间超过设定值T时充电电流将上升到I3阶段继续充电，充电器重复以上充电过程中电流间断性关断和开启的模式进行充电，直到电池达到充满状态充电电流关闭。

此模式下采取的是与现有模式对比试验，主要是利用电流下跌停顿的时间累积(停顿的过程中电池电压会下落，再次充电会从下落的电压开始充电，例如充电电压到20V电流从6A下跌到4A，停顿5S过程中电压可能会跌落到18V，再次开启充电将会从18V以4A开始充电，后面的每次电流下跌以此类推，下跌的时间累积最终会使电池的充电容量比现有的模式充的更饱)。

可选的，所述充电控制单元，具体用于：

当电压值升至预设门槛，控制充电器将当前电流值直接归零。

在实施中，当电压值提升至预设门槛时，有两种处理方案，控制充电器将当前电流值缓慢归零，或将当前电流值直接归零。考虑到本申请提出的充电方法主要是利用电流下跌停顿一段时间导致电池电压下跌的累计来增加电池包的充电容量，因此这里舍弃了控制电流值缓慢归零的方法。

为了实现控制充电器将当前电流值直接归零的方法，如图3所示，通过电阻R3到MCU的端口来检测电池包电压；如果检测到电池包电压达到预设电压，则通过MCU对电流控制端口进行控制并让其电流达到下一个预设电流值，同时通过控制Q1，Q2的关闭与导通对电流跌落的停顿时间进行控制；充电器不断重复此过程直至充电器MCU检测到电池包的充电电压和充电电流达到预设值，则充电器停止充电。

可选的，所述充电控制单元与恒流充电单元之间还设有时长计算模块，所述时长计算模块44，用于：

根据实测充电器能让电池包充满后的电压和电池包充满截止电流所能达到电池包充满后能释放出更大容量以及影响充电时间所得。

在实施中，考虑到电流归零的时长会对整体充电时长造成影响，因此这里的预设时长的计算过程需要综合考虑充电电压、截止电流的影响，对预设时长进行综合计算。

可选的，还包括电流控制单元，用于：

限定目标电流的电流值低于当前电流值，在电流跌落停顿后再次导通Q1，Q2，同时经MCU控制电流端口维持之前的电流大小，并且减少Q1，Q2关闭时间以减少停顿持续时间。

在实施中，当进行如前述实施例提出的充电控制方法时，出于电池寿命的考虑，需要确保目标电流的电流值低于当前电流值，即图2中可知，In+2的值始终要小于In+1的值。为了实现该设定目标，基于图3提出的电路，在电流跌落停顿后再次导通Q1，Q2，同时经MCU控制电流端口维持之前的电流大小，并且减少Q1，Q2关闭时间以减少停顿持续时间，从而确保目标电流值小于当前电流值的效果。

根据实测使用现有的充电模式对18650电芯12V 2AH电池包充放电进行比较，充电器在充电前期一直以4A充电，当充电器在充电过程中充电器检测充电端口两端电池电压达到预设值12.6V时，充电器将从原来以预设电流4A的电流直接下跌到预设电流3A(中间没有停顿)，此时由于电流从4A下跌到预设电流3A导致充电器检测到端口两端电池包电压会有所下降(也即低于12.6V)，此时充电器将会以预设电流3A继续充电，当电池电压再次达到电池的设定值时12.6V时，充电器将从原来预设电流3A的充电电流直接下跌到预设电流2A阶段继续充电，当充电器再次检测到充电端口的电压导到预设电压12.6V时，充电器将关闭充电MOS完成充电过程。整个充电过程为27.5min，此时我们静止10min后使用1C进行放电，放完后的电池容量为1.722AH,放电容量百分比为86.1％。充电效果如下图5所示。

根据实测使用新的充电模式对18650电芯12V 2AH电池包充放电进行比较，充电器在充电前期一直以4A充电，当充电器在充电过程中充电器检测充电端口两端电池电压达到预设值12.6V时，充电器的充电电流将下跌到预设电流0A持续一段时间5S,当时间超过设定值5S时充电器将以预设电流值3A继续充电，当充电器检测充电端口两端电池电压达到预设值12.6V时，充电器的充电电流将从预设电流3A下跌到预设电流0A持续一段时间5S,当时间超过设定值5S时充电器将从原来以预设电流值2A继续充电，当充电器检测充电端口两端电池电压达到预设值12.6V时，充电器将关闭MOS完成充电过程。整个充电过程为28.0min，此时我们静止10min后使用1C进行放电，放完后的电池容量为1.787AH,放电容量百分比为89.4％。充电效果如下图2所示。

从以上两种新老模式的数据对比中我们可以发现新的充电模式对相同容量的电池包，充电过程完成后放电容量会更大，充电时间多出30S左右，此多出来的时间主要是我们设置的停顿时间所致，而新的充电导致模式主要是利用电流下跌后停顿一段时间导致电池电压下跌的累计来增加电池包的充电容量(充的更饱)。

上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。

以上所述仅为本申请的实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.适用于充电器的充电控制方法，对充电器与电池之间的充电过程进行控制，其特征在于，所述充电控制方法包括：

步骤一，实时获取电池的电压值和充电器输出的当前电流值；

步骤二，如果电压值升至预设门槛，则控制充电器停止充电；

步骤三，在预设时长后控制充电器输出目标电流进行恒流充电；

重复前述操作，在每次重复后更新预设门槛，直至充电完成。

2.根据权利要求1所述的适用于充电器的充电控制方法，其特征在于，所述如果电压值升至预设门槛，则控制充电器停止充电，包括：

当电压值升至预设门槛，控制充电器将当前电流值直接归零。

3.根据权利要求2所述的适用于充电器的充电控制方法，其特征在于，所述控制充电器将当前电流值直接归零包括：

通过电阻R3到MCU的端口来检测电池包电压；

如果检测到电池包电压达到预设电压，则通过MCU对电流控制端口进行控制并让其电流达到下一个预设电流值，同时通过控制Q1，Q2的关闭与导通对电流跌落的停顿时间进行控制；

充电器不断重复此过程直至充电器MCU检测到电池包的充电电压和充电电流达到预设值，则充电器停止充电，充电过程及电池包电压和电流的波形如图所示。

4.根据权利要求1所述的适用于充电器的充电控制方法，其特征在于，所述步骤二与步骤三之间还设有计算预设时长的持续时间的步骤，所述计算预设时长的持续时间的步骤，包括：

根据实测充电器能让电池包充满后的电压和电池包充满截止电流所能达到电池包充满后能释放出更大容量以及影响充电时间所得。

5.根据权利要求1所述的适用于充电器的充电控制方法，其特征在于，还包括：

限定目标电流的电流值低于当前电流值，在电流跌落停顿后再次导通Q1，Q2，同时经MCU控制电流端口维持之前的电流大小，并且减少Q1，Q2关闭时间以减少停顿持续时间。

6.适用于充电器的充电控制装置，对充电器与电池之间的充电过程进行控制，其特征在于，所述充电控制装置包括：

数值获取单元，用于实时获取电池的电压值和充电器输出的当前电流值；

充电控制单元，用于如果电压值升至预设门槛，则控制充电器停止充电；

恒流充电单元，用于在预设时长后控制充电器输出目标电流进行恒流充电；

重复前述操作，在每次重复后更新预设门槛，直至充电完成。

7.根据权利要求6所述的适用于充电器的充电控制装置，其特征在于，所述充电控制单元，具体用于：

当电压值升至预设门槛，控制充电器将当前电流值直接归零。

8.根据权利要求7所述的适用于充电器的充电控制装置，其特征在于，所述充电控制单元，还具体用于：

通过电阻R3到MCU的端口来检测电池包电压；

如果检测到电池包电压达到预设电压，则通过MCU对电流控制端口进行控制并让其电流达到下一个预设电流值，同时通过控制Q1，Q2的关闭与导通对电流跌落的停顿时间进行控制；

充电器不断重复此过程直至充电器MCU检测到电池包的充电电压和充电电流达到预设值，则充电器停止充电，充电过程及电池包电压和电流的波形如图所示。

9.根据权利要求6所述的适用于充电器的充电控制装置，其特征在于，所述充电控制单元与恒流充电单元之间还设有时长计算模块，所述时长计算模块，用于：

根据实测充电器能让电池包充满后的电压和电池包充满截止电流所能达到电池包充满后能释放出更大容量以及影响充电时间所得。

10.根据权利要求6所述的适用于充电器的充电控制装置，其特征在于，还包括电流控制单元，用于：

限定目标电流的电流值低于当前电流值，在电流跌落停顿后再次导通Q1，Q2，同时经MCU控制电流端口维持之前的电流大小，并且减少Q1，Q2关闭时间以减少停顿持续时间。

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