CN112202219A - 对讲机大容量电池充电装置及充电方法 - Google Patents

对讲机大容量电池充电装置及充电方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电池充电技术领域，具体公开了一种对讲机大容量电池充电装置及充电方法，该装置包括代替独立电池的多块子电池、温度检测单元、控制单元和开关单元，温度检测单元检测每块子电池的温度，控制单元计算每块子电池对应不同温度的内阻、最大充电电压，最大充电电流；控制单元控制开关单元动作，对每个子电池分别输入电流独立充电。采用本技术方案，按照充电方法飞步骤，操作充电装置，实现对讲机大容量电池的快速充电，同时避免电池过冲。

Description

对讲机大容量电池充电装置及充电方法
技术领域
本发明属于电池充电技术领域，涉及一种对讲机大容量电池充电装置及充电方法。
背景技术
现有的对讲机，一般包括机身及设于机身上的电池，机身上设有用于对该电池进行充电的接口，所使用的电池一般为锂电池、镍氢电池、镍镉电池等。现有技术中，对讲机的待机时间一般为3天左右，在使用频繁的时候，对讲机使用一天就没电了。而为了增加对讲机的使用时长，将对讲机现有的电池替换为其他更大容量的电池，但容量大的电池的充电时长同样也增加了，充电效率慢。同时现有的电池在充电过程中，大多无法自动判别是否需要充电，多为人工手动判别是否需要充电，人为把握充电时间比较困难，容易充电时间过长而导致过冲等不良现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对讲机大容量电池充电装置及充电方法，实现对讲机大容量电池的快速充电。
为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种对讲机大容量电池充电装置，包括代替独立电池的多块子电池、温度检测单元和控制单元；
所述温度检测单元检测每块子电池的温度；
所述控制单元计算每块子电池对应不同温度的内阻、最大充电电压和最大充电电流；
控制单元控制充电器对每个子电池分别输入电流独立充电，控制单元总的输出电流为每块子电池的最大充电电流之和。
本基础方案的工作原理和有益效果在于：将大容量的电池替换为若干的子电池为对讲机进行供电，供电效果相同，且充电时充电器能够对各子电池进行独立充电，且充电可同时进行，加快充电效率。而温度检测单元检测每块子电池的温度，并将该温度信号传输至控制单元，控制单元根据该温度信号提取该子电池对应的信息，同时根据这些子电池的信息调控输出的电流，使充入子电池的电流符合子电池上温度对应的自身特性。
进一步，还包括充电器检测单元和开关单元，电池上设有外接充电器的接口，充电器检测单元设置在接口处，用于检测充电器与接口的连接状态，充电器检测单元的输出端与控制单元连接，开关单元设置在子电池间连接的电路上，开关单元的控制端与控制单元连接。
充电器检测单元检测充电器是否插入预备充电，从而控制各子电池的连接状态，充电时，开关单元断开，使各子电池断开连接，从而进行单独充电。无需充电时，开关单元保证各子电池处于连接状态，共同向对讲机供电。
进一步，还包括过冲保护单元，过冲保护单元包括端电压检测单元；
端电压采集单元包括与子电池端部连接的电阻和与电阻连接的电压信号采集单元，电压信号采集单元用于采集电阻的电压，电压信号采集单元的输出端与控制单元的输入端连接。
电压信号采集单元能采集电阻上的电压信息，并传输至控制单元，加之电阻的阻值为安装时已知的数值，控制单元能够计算出电阻上的电流，电阻串联在子电池的线路上，即子电池上的电流与电阻的电流相等。控制单元根据各子电池的电流的数值信号，控制充电器进行充电或停止充电，避免过冲。
本发明还提供一种用于本发明所述对讲机大容量电池充电装置的充电方法，包括如下步骤：
当充电器未插入充电接口时，充电器检测单元未检测到充电器，开关单元处于常闭状态，子电池间并联进行供电；
当充电器插入充电接口时，充电器检测单元检测到充电器并将检测信号发送至控制单元，控制单元控制开关单元断开，各子电池分开，充电器同时向单个的电池进行充电，具体充电方法为：
S1，温度检测单元检测每块子电池的温度；
S2，控制单元计算每块子电池对应不同温度的内阻、最大充电电压和最大充电电流；
S3，控制单元控制充电器对每个子电池分别输入电流独立充电，控制单元总的输出电流为每块子电池的最大充电电流之和。
根据充电方法，先进行充电器的检测，确保充电器插入后再进行后续充电操作。控制单元根据温度检测单元传输的子电池的温度信号，将子电池对应的信息进行提取，再传输至控制单元内的输出电流控制端，控制输出电流的总量。
进一步，控制单元检测电池的电压信号，并将各子电池的电压信号进行比对；
当各子电池间的电压信号数值差距大于额定数值时，控制单元控制开关单元闭合，各子电池并联，进行合并充电。
在充电过程中，子电池间的电压可能存在较大的数值差异，这样的差异使电池的饱和时间不一致而导致电池过冲等不良情况发生，当这样的差异超过额定数值时，控制单元能够控制子电池恢复连接状态，进行合并充电，平衡差异。
进一步，本发明中充电方法的步骤S3还包括以下步骤：
电压信息采集单元分别采集连接子电池两端的电阻上的电压，结合电阻的阻值计算电阻的电流；
当各子电池进行独立充电时，将各子电池连接的电阻的电流与对应的子电池的最大充电电流进行比较，当子电池连接的电阻的实际电流大于对应电池的最大充电电流时，控制单元控制充电器停止充电，重新返回步骤S1，重新计算总的输出电流，具体为：
当各子电池合并充电时，将各子电池连接的电阻的电流相加得到总的实际充电电流，总的实际充电电流与子电池的最大充电电流进行比较，若总的实际充电电流大于最大充电电流，重新计算总的输出电流，保证电池不会有出现过充的情况。
利用额外设置的电阻检测电池的电流，操作简单，具有较高的可靠性。根据子电池的连接状态，设置不同的比较流程，保证子电池的各个状态都受到过冲保护单元的保护。
附图说明
图1是本发明对讲机大容量电池充电装置的流程框图；
图2是本发明对讲机大容量电池充电装置的子电池的结构示意图；
图3是本发明用于对讲机大容量电池充电装置的充电方法的电路结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1所示，本发明公开了一种对讲机大容量电池充电装置，包括代替独立电池的多块子电池、温度检测单元和控制单元。如图2所示，各子电池并联设置，本实施方案中选用两块子电池并联代替大容量电池。温度检测单元检测每块子电池的温度，温度检测单元优选用温度传感器，如PT100。控制单元包括PMU(电源管理单元)系统和与PMU系统电性连接的CPU控制系统，PMU系统内设置有EEPROM存储器，EEPROM存储器内存储有不同温度的电池对应的电池内阻、最大充电电压和最大充电电流。温度检测单元的输出端与PMU系统电性连接，温度检测单元将检测的温度信号传输至PMU系统，PMU系统根据温度信号，提取对应温度的电池的信息，并将对应的电池信息传输至PMU系统的输出电流控制端。PMU系统控制充电器对每个子电池分别输入电流独立充电，PMU系统总的输出电流为每块子电池的最大充电电流之和。
本实施方案的一种优选方式中，该对讲机大容量电池充电装置还包括充电器检测单元和开关单元，电池上设有外接充电器的接口，充电器检测单元设置在接口处，用于检测充电器与接口的连接状态。充电器检测单元的输出端与CPU系统的输入端电性连接，CPU系统内设有SWT编程框架，根据充电器与接口的插入状态，控制开关单元的开、闭。开关单元设置在子电池间连接的电路上，开关单元的控制端与CPU系统的输出端电性连接。
本实施方案的一种优选方式中，该对讲机大容量电池充电装置还包括过冲保护单元，过冲保护单元包括端电压检测单元，端电压采集单元包括与子电池端部连接的电阻和与电阻连接的电压信号采集单元，电阻与对应的子电池串联，电阻的阻值为10毫欧。电压信号采集单元用于采集电阻的电压，电压信号采集单元的输出端与PMU系统电性连接，PMU系统根据电阻的电压和电阻的阻值，能够计算电阻的电流。电压信号采集单元优选用电压传感器，如MIK-DZV单相直流电压传感器等。
如图3所示，本发明还提供一种用于本发明的对讲机大容量电池充电装置的充电方法，包括如下步骤：
当充电器未插入充电接口时，充电器检测单元未检测到充电器，CPU系统未接收到充电器插入的信号，CPU系统通过SWT控制开关单元处于闭合状态，子电池间并联为对讲机进行供电；
当充电器插入充电接口时，充电器检测单元检测到充电器并将检测信号发送至CPU系统，CPU系统控制开关单元断开，各子电池分开，充电器同时向单个的电池进行充电，具体充电方法为：
S1，温度检测单元检测每块子电池的温度；
S2，PMU系统接收温度检测单元的温度信号，将对应温度信号的子电池的内阻、最大充电电压和最大充电电流自EEPROM存储器中进行提取，并发送至PMU系统的输出电流控制端；
S3，PMU系统控制充电器对每个子电池分别输入电流独立充电，PMU系统总的输出电流为每块子电池的最大充电电流之和。
在充电过程中，PMU系统检测电池的电压信号，并将各子电池的电压信号进行比对；
当各子电池间的电压信号数值差距大于额定数值时，PMU系统通过CPU系统控制开关单元闭合，各子电池并联，进行合并充电，平衡子电池间的电压差异。
本发明中充电方法的步骤S3还包括以下步骤：
电压信息采集单元分别采集连接子电池两端的电阻上的电压，结合电阻的阻值计算电阻的电流，电阻与相邻的子电池串联，电阻的电流即等于子电池的电流；
当各子电池进行独立充电时，将各子电池连接的电阻的电流与对应的子电池的最大充电电流进行比较，当子电池连接的电阻的电流大于对应电池的最大充电电流时，PMU系统控制充电器停止充电，重新返回步骤S1，重新计算总的输出电流；
当各子电池合并充电时，以两块子电池为例(代号A和B)，同时读取两块电池的温度TA和TB，获取该温度下的内阻RT-A和RT-B,以及每块电池的最大充电电压UT-Max，以及最大充电电流IAT-Max，IBT-Max从而计算得出子电池的最大充电电流IAll：
IAll＝IAT-Max+IBT-Max，
Figure BDA0002691978700000081
将各子电池连接的电阻的电流相加得到总的实际充电电流，若总的实际充电电流大于最大充电电流，则重新计算总的输出电流，调整IAll，保证电池不会有出现过充的情况。
根据子电池的连接状态，设置不同的比较流程，保证子电池的各个状态都受到过冲保护单元的保护。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种对讲机大容量电池充电装置，其特征在于，包括代替独立电池的多块子电池、温度检测单元和控制单元；
所述温度检测单元检测每块子电池的温度；
所述控制单元计算每块子电池对应不同温度的内阻、最大充电电压和最大充电电流；
控制单元控制充电器对每个子电池分别输入电流独立充电，控制单元总的输出电流为每块子电池的最大充电电流之和。
2.如权利要求1所述的对讲机大容量电池充电装置，其特征在于，还包括充电器检测单元和开关单元，电池上设有外接充电器的接口，充电器检测单元设置在接口处，用于检测充电器与接口的连接状态，充电器检测单元的输出端与控制单元连接，开关单元设置在子电池间连接的电路上，开关单元的控制端与控制单元连接。
3.如权利要求1所述的对讲机大容量电池充电装置，其特征在于，还包括过冲保护单元，过冲保护单元包括端电压检测单元；
端电压采集单元包括与子电池端部连接的电阻和与电阻连接的电压信号采集单元，电压信号采集单元用于采集电阻的电压，电压信号采集单元的输出端与控制单元的输入端连接。
4.一种用于权利要求1-3之一所述对讲机大容量电池充电装置的充电方法，其特征在于，包括如下步骤：
当充电器未插入充电接口时，充电器检测单元未检测到充电器，开关单元处于常闭状态，电池间并联进行供电；
当充电器插入充电接口时，充电器检测单元检测到充电器并将检测信号发送至控制单元，控制单元控制开关单元断开，并联的电池分开，充电器同时向单个的电池进行充电，具体充电方法为：
S1，温度检测单元检测每块子电池的温度；
S2，控制单元计算每块子电池对应不同温度的内阻、最大充电电压，最大充电电流；
S3，控制单元控制充电器对每个子电池分别输入电流独立充电，控制单元总的输出电流为每块子电池的最大充电电流之和。
5.如权利要求4所述的充电方法，其特征在于，控制单元检测电池的电压信号，并将各子电池的电压信号进行比对；
当各子电池间的电压信号数值差距大于额定数值时，控制单元控制开关单元闭合，各子电池并联，进行合并充电。
6.如权利要求5所述的充电方法，其特征在于，步骤S3还包括以下步骤：
电压信息采集单元分别采集连接子电池两端的电阻上的电压，结合电阻的阻值计算电阻的电流；
当各子电池进行独立充电时，将各子电池连接的电阻的电流与对应的子电池的最大充电电流进行比较，当子电池连接的电阻的实际电流大于对应电池的最大充电电流时，控制单元控制充电器停止充电，重新返回步骤S1，重新计算总的输出电流，具体为：
当各子电池合并充电时，将各子电池连接的电阻的电流相加得到总的实际充电电流，总的实际充电电流与子电池的最大充电电流进行比较，若总的实际充电电流大于最大充电电流，重新计算总的输出电流，保证电池不会有出现过充的情况。
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