CN113708436A - 多节可拆卸电池检测、充电、放电方法 - Google Patents

多节可拆卸电池检测、充电、放电方法 Download PDF

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Abstract

本发明多节可拆卸电池检测、充电、放电方法，步骤1，插入电池，系统及外设初始化；步骤2，T1时间间隔是否到，如果是，则下一步，如果否，则转步骤6；步骤3，对多节电池AD采集；步骤4，控制指示灯显示；步骤5，当多节电池插入或者拔出时，进行电池并联管控分配；步骤6，T2时间间隔是否到，如果是，则下一步，如果否，则转步骤8；步骤7，对电池反插识别；步骤8，T3时间间隔是否到，如果是，则下一步，如果否，则转步骤10；步骤9，对电池AD过温检测；步骤10，T4时间间隔是否到，如果是，则下一步，如果否，则转步骤14；步骤11，每隔T4时间，电源芯片充放电信息获取；步骤12，电源芯片充放电配置；步骤13，电源芯片状态异常识别。

Description

多节可拆卸电池检测、充电、放电方法
技术领域
本发明涉及充电技术领域，尤其涉及多节可拆卸电池检测、充电、放电方法。
背景技术
现有移动电源,电池单体是封闭不可拆取的，并且多节直接并列焊住，无法做到电池单体安全管控，与灵活的容量需求，敞开式可插入拔出的电池，直接并联如无保护，将会冲击损伤电池单体。单节电池充电电流比较小，而且充完一节才能充下一节，总体的充电时间较长，两路电源芯片分别充电池时损耗比较大，且占用多余器件与PCB空间。
可见现有的电池充电方法，存在以下缺陷：
(1)多节电池并联充电无保护，会冲击损伤电池单体；
(2)单节电池轮换充电，总体的充电时间较长、效率低；
(3)两路电源芯片分别充两节电池，损耗比较大，且占用多余器件与PCB空间。
为了克服上述不足，我们发明了多节可拆卸电池检测、充电、放电方法。
发明内容
本发明的发明目的在于解决现有的电池充电方法，存在多节电池并联充电无保护，会冲击损伤电池单体，单节电池轮换充电，总体的充电时间较长、效率低，两路电源芯片分别充两节电池，损耗比较大，且占用多余器件与PCB空间的问题。具体解决方案如下：
多节可拆卸电池检测方法，按以下步骤进行：
步骤1，插入充电电池，系统及外设初始化；
步骤2，T1时间间隔是否到，如果是，则下一步，如果否，则转步骤6；
步骤3，对多节电池AD采集；
步骤4，控制指示灯显示；
步骤5，当多节电池插入或者拔出充电槽时，进行电池并联管控分配；
步骤6，T2时间间隔是否到，如果是，则下一步，如果否，则转步骤8；
步骤7，对电池进行反插识别，如果电池反接了，则控制禁止能量传递；
步骤8，T3时间间隔是否到，如果是，则下一步，如果否，则转步骤10；
步骤9，对电池进行AD过温检测，如果温度异常，则调控充放电参数或者停止充放电；
步骤10，T4时间间隔是否到，如果是，则下一步，如果否，则转步骤14；
步骤11，每隔T4时间，电源芯片充放电信息获取；
步骤12，电源芯片充放电配置；
步骤13，电源芯片状态异常识别；
步骤14，放电阶段按键识别；
步骤15，放电阶段休眠唤醒；
步骤16，结束或者循环步骤2。
进一步地，所述T1时间间隔设为10ms。
进一步地，所述T2时间间隔设为500ms。
进一步地，所述T3时间间隔设为1s。
进一步地，所述T4时间间隔设为2s。
进一步地，所述控制指示灯显示包括电池充放电状态及电量的显示。
基于上述多节可拆卸电池检测方法的多节可拆卸电池充电方法，按照以下步骤进行：
步骤1，在充电阶段，设备控制芯片在无电池时每间隔T4时间获取充电芯片的阶段及相关信息；
步骤2，通过多个双电位识别电路，检测电池是否插入充电槽，当插入一节电池后，被系统识别并获取电池电压；
步骤3，系统将电池电压值经过换算后，控制指示灯显示电池电量、充电阶段、系统状态信息；
步骤4，当再插入另一节电池后，同样执行步骤2、3，系统对多节电池进行分配，先断开多节电池的开关MOS管，当多节电池之间的电压差大于0.2V以上，则不进行电池并联操作；
步骤5，对高低不同电压的电池，系统分配先对低压电池进行2A充电，并显示充电运行阶段，高压电池暂不充电，并显示不充电阶段，当低压电池电压快速上来后，多节电池之间压差小于0.2V，则启动高压电池的开关MOS管，并联连接多节电池；
步骤6，系统在并联多节电池后，使充电芯片最大充电电流3A，给多节电池充电，同时，启动多节充电阶段的电量显示，直至多节电池满电终止，显示为满电；
步骤7，当在充电过程中拔出电池，系统获得电池被取出，则指示灯显示立即关闭；当系统在获得只剩一节电池后，会重新限制充电电流，确保电池不能太大电流充电，并回到步骤3；当最后一节电池拔出后，指示灯显示关闭，回到步骤1；
步骤8，当有电池拔出充电线时，系统切为电池供电，系统转入放电阶段，指示灯显示为放电阶段；当无电池在充电槽时，拔出充电线即掉电。
进一步地，所述T4时间间隔设为2s。
基于上述多节可拆卸电池检测方法的多节可拆卸电池放电方法，按照以下步骤进行：
步骤1，在放电阶段，需要至少一节电池维持系统运行，如无电池则刚插入电池系统会初始化设定，然后每间隔T4时间设备控制芯片获取放电芯片的阶段及各种信息；
步骤2，通过多个双电位识别电路，检测电池是否插入充电槽，当插入一节电池后，被系统识别并获取电池电压；
步骤3，系统将电池电压值经过换算后，控制指示灯显示电池电量、充电阶段、系统状态信息；
步骤4，当再插入另一节电池后，同样执行步骤2、3，系统对多节电池进行分配，先断开多节电池的开关MOS管，当多节电池之间的电压差大于0.2V以上，则不进行电池并联操作；
步骤5，对高低不同电压的电池，系统先对高压电池进行2A放电限制，并显示放电运行阶段，低压电池暂不放电，并显示不放电阶段，当高压电池电压快速下来后，多节电池之间压差小于0.2V，则启动低压电池的开关MOS管，并联连接多节电池；
步骤6，系统在并联多节电池后，放开放电芯片最大放电电流3A，给与多节电池放电，同时，启动多节放电阶段的电量显示，直至多节电池消耗完电压到欠压警告，之后休眠；
步骤7，当在放电过程中拔出电池，系统获得电池被取出，则指示灯显示立即会被关闭，系统在获得只剩一节电池后，会重新限制放电电流，确保电池不能太大电流放电，并回到步骤1，当最后一节电池拔出，指示灯显示关闭，系统直接掉电；
步骤8，当插入充电线时，系统转为充电阶段，指示灯显示切为充电阶段，系统根据电池数量，进行电池并联管控分配。
进一步地，所述T4时间间隔设为2s。所述放电阶段，设有一个按键，用于多模式选择及电量阶段显示，在短时间显示后进入休眠，在带载或者按键按下时可唤醒。
综上所述，采用本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明解决了现有的电池充电方法，存在多节电池并联充电无保护，会冲击损伤电池单体，单节电池轮换充电，总体的充电时间较长、效率低，两路电源芯片分别充两节电池，损耗比较大，且占用多余器件与PCB空间的问题。本方案通过双电位识别电路，控制串联在电池上的开关MOS管来实现多节电池的并联充放电问题。通过检测插入或者拔出充电槽的电池电压，智能开关MOS管分配并联接入电路，实行充放电管制，并对不同数量电池实行功率输入输出限制，确保电池的循环使用寿命，提高灵活度以及充放电效率。本方案可满足同时多节电池充放电需求，只有一路电源充放电线路，线路损耗小，充电效率高及缩短充电时间，节省布局布线空间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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发明的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还能够根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明多节可拆卸电池检测方法的流程图；
图2为本发明的双电位识别电路图；
图3为本发明的开关MOS管电路图；
图4为本发明的控制芯片的电路图；
图5为本发明的锂电池保护电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，多节可拆卸电池检测方法，按以下步骤进行：
步骤1，插入充电电池，系统及外设初始化；
步骤2，T1时间间隔是否到，如果是，则下一步，如果否，则转步骤6；
步骤3，对多节电池AD(指原始模拟数据量)采集；
步骤4，控制指示灯(比如可由多个LED灯组成)显示；
步骤5，当多节电池插入或者拔出充电槽时，进行电池并联管控分配；
步骤6，T2时间间隔是否到，如果是，则下一步，如果否，则转步骤8；
步骤7，对电池进行反插识别，如果电池反接了，则控制禁止能量传递；
步骤8，T3时间间隔是否到，如果是，则下一步，如果否，则转步骤10；
步骤9，对电池进行AD过温检测，如果温度异常，则调控充放电参数或者停止充放电；
步骤10，T4时间间隔是否到，如果是，则下一步，如果否，则转步骤14；
步骤11，每隔T4时间，电源芯片充放电信息获取；
步骤12，电源芯片充放电配置；
步骤13，电源芯片状态异常识别；
步骤14，放电阶段按键识别；
步骤15，放电阶段休眠唤醒；
步骤16，结束或者循环步骤2。
进一步地，T1时间间隔设为10ms。T2时间间隔设为500ms。T3时间间隔设为1s。T4时间间隔设为2s。T1、T2、T3、T4的参数还可根据具体情况进行调整，这里所列出的具体时间间隔数值仅是其中一个最优的值之一，并不是对本发明的限定。
进一步地，控制指示灯显示包括电池充放电状态及电量的显示。
基于上述多节可拆卸电池检测方法的多节可拆卸电池充电方法，按照以下步骤进行：
步骤1，在充电阶段，设备控制芯片在无电池时每间隔T4时间获取充电芯片的阶段及相关信息；
步骤2，通过多个双电位识别电路，检测电池是否插入充电槽，当插入一节电池后，被系统识别并获取电池电压；
步骤3，系统将电池电压值经过换算后，控制指示灯显示电池电量、充电阶段、系统状态信息；
步骤4，当再插入另一节电池后，同样执行步骤2、3，系统对多节电池进行分配，先断开多节电池的开关MOS管，当多节电池之间的电压差大于0.2V以上，则不进行电池并联操作；
步骤5，对高低不同电压的电池，系统分配先对低压电池进行2A充电，并显示充电运行阶段，高压电池暂不充电，并显示不充电阶段，当低压电池电压快速上来后，多节电池之间压差小于0.2V，则启动高压电池的开关MOS管，并联连接多节电池；
步骤6，系统在并联多节电池后，使充电芯片最大充电电流3A，给多节电池充电，同时，启动多节充电阶段的电量显示，直至多节电池满电终止，显示为满电；
步骤7，当在充电过程中拔出电池，系统获得电池被取出，则指示灯显示立即关闭；当系统在获得只剩一节电池后，会重新限制充电电流，确保电池不能太大电流充电，并回到步骤3；当最后一节电池拔出后，指示灯显示关闭，回到步骤1；
步骤8，当有电池拔出充电线时，系统切为电池供电，系统转入放电阶段，指示灯显示为放电阶段；当无电池在充电槽时，拔出充电线即掉电。
进一步地，T4时间间隔设为2s。
基于上述多节可拆卸电池检测方法的多节可拆卸电池放电方法，按照以下步骤进行：
步骤1，在放电阶段，需要至少一节电池维持系统运行，如无电池则刚插入电池系统会初始化设定，然后每间隔T4时间设备控制芯片获取放电芯片的阶段及各种信息；
步骤2，通过多个双电位识别电路，检测电池是否插入充电槽，当插入一节电池后，被系统识别并获取电池电压；
步骤3，系统将电池电压值经过换算后，控制指示灯显示电池电量、充电阶段、系统状态信息；
步骤4，当再插入另一节电池后，同样执行步骤2、3，系统对多节电池进行分配，先断开多节电池的开关MOS管，当多节电池之间的电压差大于0.2V以上，则不进行电池并联操作；
步骤5，对高低不同电压的电池，系统先对高压电池进行2A放电限制，并显示放电运行阶段，低压电池暂不放电，并显示不放电阶段，当高压电池电压快速下来后，多节电池之间压差小于0.2V，则启动低压电池的开关MOS管，并联连接多节电池；
步骤6，系统在并联多节电池后，放开放电芯片最大放电电流3A，给与多节电池放电，同时，启动多节放电阶段的电量显示，直至多节电池消耗完电压到欠压警告，之后休眠；
步骤7，当在放电过程中拔出电池，系统获得电池被取出，则指示灯显示立即会被关闭，系统在获得只剩一节电池后，会重新限制放电电流，确保电池不能太大电流放电，并回到步骤1，当最后一节电池拔出，指示灯显示关闭，系统直接掉电；
步骤8，当插入充电线时，系统转为充电阶段，指示灯显示切为充电阶段，系统根据电池数量，进行电池并联管控分配。
优选地，T4时间间隔设为2s。放电阶段，设有一个按键(如图4中S1)，用于多模式选择及电量阶段显示，在短时间显示后进入休眠，在带载或者按键(S1)按下时可唤醒。
特别说明，本发明中系统主要由控制芯片、电源芯片(电源芯片集成了充电芯片和放电芯片)反插识别电路、多个双电位识别电路、多个开关MOS管电路、LED灯显示电路(图中未画出)、过温检测电路等组成，控制芯片的型号为：HT50F53(MCU芯片)，属于现有技术，具体工作原理在此不作详述，控制芯片的电路图如图4所示。电源芯片的型号为：SW6008(电源多合一芯片)，属于现有技术，具体工作原理在此不作详述。反插识别电路(也就是防反接电路)与充电管理电路合为锂电池保护电路，如图5所示，具体工作原理本发明中不作讨论。双电位识别电路如图2所示，每节电池的正极为一个电位测试点比如：VBAT1+、VBAT2+，每个充电槽中设置的正极顶针为另一个电位测试点，比如：VBAT1+A、VBAT2+A，只有同时VBAT1+与VBAT1+A电位(或者VBAT2+与VBAT2+A)相等时才判定电池1(或者电池2)插入了充电槽中。开关MOS管电路如图3所示，具体工作原理本发明中不作讨论。过温检测电路为图4中的R32、R35，本发明中的附图2至5中只画出了两节电池的情形，多节电池在此基础上扩充即可。本发明中的电池均为可拆卸电池，可用于充电或者放电之用。
综上所述，采用本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明解决了现有的电池充电方法，存在多节电池并联充电无保护，会冲击损伤电池单体，单节电池轮换充电，总体的充电时间较长、效率低，两路电源芯片分别充两节电池，损耗比较大，且占用多余器件与PCB空间的问题。本方案通过双电位识别电路，控制串联在电池上的开关MOS管来实现多节电池的并联充放电问题。通过检测插入或者拔出充电槽的电池电压，智能开关MOS管分配并联接入电路，实行充放电管制，并对不同数量电池实行功率输入输出限制，确保电池的循环使用寿命，提高灵活度以及充放电效率。本方案可满足同时多节电池充放电需求，只有一路电源充放电线路，线路损耗小，充电效率高及缩短充电时间，节省布局布线空间。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.多节可拆卸电池检测方法，其特征在于，按以下步骤进行：
步骤1，插入充电电池，系统及外设初始化；
步骤2，T1时间间隔是否到，如果是，则下一步，如果否，则转步骤6；
步骤3，对多节电池AD采集；
步骤4，控制指示灯显示；
步骤5，当多节电池插入或者拔出充电槽时，进行电池并联管控分配；
步骤6，T2时间间隔是否到，如果是，则下一步，如果否，则转步骤8；
步骤7，对电池进行反插识别，如果电池反接了，则控制禁止能量传递；
步骤8，T3时间间隔是否到，如果是，则下一步，如果否，则转步骤10；
步骤9，对电池进行AD过温检测，如果温度异常，则调控充放电参数或者停止充放电；
步骤10，T4时间间隔是否到，如果是，则下一步，如果否，则转步骤14；
步骤11，每隔T4时间，电源芯片充放电信息获取；
步骤12，电源芯片充放电配置；
步骤13，电源芯片状态异常识别；
步骤14，放电阶段按键识别；
步骤15，放电阶段休眠唤醒；
步骤16，结束或者循环步骤2。
2.根据权利要求1所述多节可拆卸电池检测方法，其特征在于：所述T1时间间隔设为10ms。
3.根据权利要求1所述多节可拆卸电池检测方法，其特征在于：所述T2时间间隔设为500ms。
4.根据权利要求1所述多节可拆卸电池检测方法，其特征在于：所述T3时间间隔设为1s。
5.根据权利要求1所述多节可拆卸电池检测方法，其特征在于：所述T4时间间隔设为2s。
6.根据权利要求1所述多节可拆卸电池检测方法，其特征在于：所述控制指示灯显示包括电池充放电状态及电量的显示。
7.基于权利要求1至6中任一项所述多节可拆卸电池检测方法的多节可拆卸电池充电方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
步骤1，在充电阶段，设备控制芯片在无电池时每间隔T4时间获取充电芯片的阶段及相关信息；
步骤2，通过多个双电位识别电路，检测电池是否插入充电槽，当插入一节电池后，被系统识别并获取电池电压；
步骤3，系统将电池电压值经过换算后，控制指示灯显示电池电量、充电阶段、系统状态信息；
步骤4，当再插入另一节电池后，同样执行步骤2、3，系统对多节电池进行分配，先断开多节电池的开关MOS管，当多节电池之间的电压差大于0.2V以上，则不进行电池并联操作；
步骤5，对高低不同电压的电池，系统分配先对低压电池进行2A充电，并显示充电运行阶段，高压电池暂不充电，并显示不充电阶段，当低压电池电压快速上来后，多节电池之间压差小于0.2V，则启动高压电池的开关MOS管，并联连接多节电池；
步骤6，系统在并联多节电池后，使充电芯片最大充电电流3A，给多节电池充电，同时，启动多节充电阶段的电量显示，直至多节电池满电终止，显示为满电；
步骤7，当在充电过程中拔出电池，系统获得电池被取出，则指示灯显示立即关闭；当系统在获得只剩一节电池后，会重新限制充电电流，确保电池不能太大电流充电，并回到步骤3；当最后一节电池拔出后，指示灯显示关闭，回到步骤1；
步骤8，当有电池拔出充电线时，系统切为电池供电，系统转入放电阶段，指示灯显示为放电阶段；当无电池在充电槽时，拔出充电线即掉电。
8.根据权利要求7所述多节可拆卸电池充电方法，其特征在于：所述T4时间间隔设为2s。
9.基于权利要求1至6中任一项所述多节可拆卸电池检测方法的多节可拆卸电池放电方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
步骤1，在放电阶段，需要至少一节电池维持系统运行，如无电池则刚插入电池系统会初始化设定，然后每间隔T4时间设备控制芯片获取放电芯片的阶段及各种信息；
步骤2，通过多个双电位识别电路，检测电池是否插入充电槽，当插入一节电池后，被系统识别并获取电池电压；
步骤3，系统将电池电压值经过换算后，控制指示灯显示电池电量、充电阶段、系统状态信息；
步骤4，当再插入另一节电池后，同样执行步骤2、3，系统对多节电池进行分配，先断开多节电池的开关MOS管，当多节电池之间的电压差大于0.2V以上，则不进行电池并联操作；
步骤5，对高低不同电压的电池，系统先对高压电池进行2A放电限制，并显示放电运行阶段，低压电池暂不放电，并显示不放电阶段，当高压电池电压快速下来后，多节电池之间压差小于0.2V，则启动低压电池的开关MOS管，并联连接多节电池；
步骤6，系统在并联多节电池后，放开放电芯片最大放电电流3A，给与多节电池放电，同时，启动多节放电阶段的电量显示，直至多节电池消耗完电压到欠压警告，之后休眠；
步骤7，当在放电过程中拔出电池，系统获得电池被取出，则指示灯显示立即会被关闭，系统在获得只剩一节电池后，会重新限制放电电流，确保电池不能太大电流放电，并回到步骤1，当最后一节电池拔出，指示灯显示关闭，系统直接掉电；
步骤8，当插入充电线时，系统转为充电阶段，指示灯显示切为充电阶段，系统根据电池数量，进行电池并联管控分配。
10.根据权利要求9所述多节可拆卸电池放电方法，其特征在于：所述T4时间间隔设为2s；所述放电阶段，设有一个按键，用于多模式选择及电量阶段显示，在短时间显示后进入休眠，在带载或者按键按下时可唤醒。
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