CN113746179A - 针对老化电池的充电系统及充电管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电池技术领域，提供一种针对老化电池的充电系统，该系统包括：采样电路、回路开关、电量计以及微处理器。其中，采样电路采集老化电池组充电中的电池信号；回路开关与老化电池组的正极端连接；电量计的输出端输出电量计根据电池信号生成的循环信号，控制回路开关的开关状态；微处理器与电量计的输出端连接，接收循环信号进行处理，控制老化电池组的充电。这样，根据电池的循环信号，可以反映电池的老化程度，对电池的充电进行动态调整，避免过高的电池电压，大幅降低电池的安全隐患。同时，本发明基于电池的循环信号，对电池进行充电调整，不用调整充电器的电压，从而降低对充电器智能化的要求，实现充电效益最大化。

Description

针对老化电池的充电系统及充电管理方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种针对老化电池的充电系统。
背景技术
随着锂电池的广泛应用，电池老化的问题也随之越来越突出。尤其无人机电池的应用，因为电池的放电倍率较大，多次循环之后电池的衰减老化会比较严重。尤其多串的锂电池，当电池老化之后电芯之间的压差也会累积加大，有时候甚至充电均衡都无法使其均衡。
可以说，电池老化不可避免，但是如何针对老化的电池进行管理，使其充电均衡，延长电池使用寿命，降低电池使用安全风险，是本领域技术人员一直面临的问题。
现有技术中，针对老化电池进行充电管理的技术，主要是通过降低电池的充电器的电压来实现。为了能降低电池充电器的电压，通常需要电池的充电器是智能充电器，该智能充电器能够与电池通信，读取电池的循环信息，最终才能修改充电器的充电电压，达到降低电池充电器的电压的目的。
虽然，现有技术可以对老化电池进行充电管理，但是其依赖充电器必须是智能充电器，不具备通用性，不是一个较为理想的电池充电管理系统，充电管理效益较低。
综上所述，现有技术中，对老化电池充电管理的技术存在通用性低，充电管理效益低的技术问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提出针对老化电池的充电系统，包括：
采样电路，所述采样电路的采集端与所述老化电池组的信号输出端连接，所述采样电路的输出端输出所述采样电路采集到的所述老化电池组充电中的电池信号；
回路开关，所述回路开关的一个连接端与所述老化电池组的正极端连接；
电量计，所述电量计的输入端与所述采样电路的输出端连接，所述电量计的控制端与所述回路开关的受控端连接，所述电量计的输出端输出所述电量计根据所述电池信号生成的循环信号，所述电量计控制所述回路开关的开关状态；
微处理器，与所述电量计的输出端连接，接收所述循环信号进行处理，控制所述老化电池组的充电；
所述循环信号不超过第一阈值，所述电量计保持原满充电压给所述老化电池组充电。
优选地，所述采样电路包括温度采样电路，所述温度采样电路采集所述老化电池组充电中的电池温度信号输送给所述电量计，所述电量计根据所述电池温度信号生成循环信号，输送给所述微处理器处理。
优选地，所采样电路包括电压采样电路，所述电压采样电路采集所述老化电池组充电中的电池电压信号输送给所述电量计，所述电量计根据所述电池电压信号生成循环信号，输送给所述微处理器处理。
优选地，所采样电路包括电流采样电路，所述电流采样电路采集所述老化电池组充电中的电池电流信号输送给所述电量计，所述电量计根据所述电池电流信号生成循环信号，输送给所述微处理器处理。
优选地，所述采样电路包括温度采样电路和电压采样电路；所述温度采样电路采集所述老化电池组充电中的电池温度信号输送给所述电量计，所述电量计根据所述电池温度信号生成循环信号，输送给所述微处理器处理；
所述电压采样电路采集所述老化电池组充电中的电池电压信号输送给所述电量计，所述电量计根据所述电池电压信号生成循环信号，输送给所述微处理器处理。
优选地，所述采样电路包括温度采样电路、电压采样电路以及电流采样电路；所述温度采样电路采集所述老化电池组充电中的电池温度信号输送给所述电量计，所述电量计根据所述电池温度信号生成循环信号，输送给所述微处理器处理；
所述电压采样电路采集所述老化电池组充电中的电池电压信号输送给所述电量计，所述电量计根据所述电池电压信号生成循环信号，输送给所述微处理器处理；
所述电流采样电路采集所述老化电池组充电中的电池电流信号输送给所述电量计，所述电量计根据所述电池电流信号生成循环信号，输送给所述微处理器处理。
优选地，所述采样电路包括温度采样电路和电流采样电路；所述温度采样电路采集所述老化电池组充电中的电池温度信号输送给所述电量计，所述电量计根据所述电池温度信号生成循环信号，输送给所述微处理器处理；所述电流采样电路采集所述老化电池组充电中的电池电流信号输送给所述电量计，所述电量计根据所述电池电流信号生成循环信号，输送给所述微处理器处理。
具体地，所述回路开关包括充电MOS和放电MOS；所述充电MOS和所述放电MOS在所述电量计的控制信号下开启或者关断。
进一步地，针对老化电池的充电系统还包括逻辑控制电路，所述逻辑控制电路与所述微处理器电连接，用于供用户与所述微处理器交互，对所述循环信号的处理结果进行管理。
进一步地，针对老化电池的充电系统还包括显示电路，所述显示电路与所述微处理器电连接，用于显示所述微处理器对所述循环信号的处理结果。
另外，本发明提供一种针对老化电池的充电管理方法，其特征在于，所述充电管理方法运行在上述任一项所述的充电系统中；所述充电管理方法包括：
判断充电状态下电量计的循环次数；
如果到循环次数不大于第一阈值，则维持原参数充电。
优选地，所述充电管理方法还包括：
如果循环次数大于第一阈值小于第二阈值；
控制电量计修改满充电压为第一参数值；
使用所述第一参数值，控制后续电池充电。
优选地，所述充电管理方法还包括：
如果循环次数大于第二阈值；
控制电量计修改满充电压为第二参数值；
使用所述第二参数值，控制后续电池充电。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过提出一种针对老化电池的充电系统，该系统包括：采样电路、回路开关、电量计以及微处理器。其中，采样电路采集老化电池组充电中的电池信号；回路开关与老化电池组的正极端连接；电量计的输出端输出电量计根据电池信号生成的循环信号，控制回路开关的开关状态；微处理器与电量计的输出端连接，接收循环信号进行处理，控制老化电池组的充电。这样，根据电池的循环信号，可以反映电池的老化程度，对电池的充电进行动态调整，避免过高的电池电压，大幅降低电池的安全隐患。同时，本发明基于电池的循环信号，对电池进行充电调整，不用调整充电器的电压，从而降低对充电器智能化的要求，实现充电效益最大化。
附图说明
图1为针对老化电池的充电系统的一个电路结构示意图；
图2为针对老化电池的充电系统的另一个电路结构示意图；
图3为针对老化电池的充电系统的另一个电路结构示意图；
图4为针对老化电池的充电系统的另一个电路结构示意图；
图5为针对老化电池的充电系统的另一个电路结构示意图；
图6为针对老化电池的充电系统的另一个电路结构示意图；
图7为针对老化电池的充电系统的另一个电路结构示意图；
图8为针对老化电池的充电系统的另一个电路结构示意图；
图9为针对老化电池的充电系统的另一个电路结构示意图；
图10为针对老化电池的充电管理方法的一个电路结构示意图；
图11为针对老化电池的充电管理方法的一个电路结构示意图；
图12为针对老化电池的充电管理方法的一个电路结构示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
实施例一
参见图1，本实施例提出一种针对老化电池的充电系统，包括：
采样电路，采样电路的采集端与老化电池组的信号输出端连接，采样电路的输出端输出采样电路采集到的老化电池组充电中的电池信号；
回路开关，回路开关的一个连接端与老化电池组的正极端连接；
电量计，电量计的输入端与采样电路的输出端连接，电量计的控制端与回路开关的受控端连接，电量计的输出端输出电量计根据电池信号生成的循环信号，电量计控制回路开关的开关状态；
微处理器，与电量计的输出端连接，接收循环信号进行处理，控制老化电池组的充电；
其中，循环信号不超过第一阈值，电量计保持原满充电压给老化电池组充电。
需要说明的是，本实施例中，采样电路、回路开关、电量计以及微处理器都是本领域普通技术人员知悉的单元电路，本实施例的创造性贡献不是开发全新的上述单元电路，因此在本实施例不说明上述各单元电路的内部结构的情况下，不影响本领域普通技术人员知道每个单元电路的内部结构，不影响本领域普通技术人员实施本实施例提出的技术方案。
还需要说明的是，电池的循环信号，可以反映电池的老化程度，本实施例创造性地组合采样电路、回路开关、电量计以及微处理器，通过采样电路采集老化电池组充电中的电池信号传输给电量计，电量计统计出对应电池信号电池的循环信号发送给微处理器，经由微处理器进行充电调整，例如，对满充电压的调整，从而适应性控制开关回路关闭，避免过高的电池电压，大幅降低电池的安全隐患。
还需要说明的是，本实施例基于电池的循环信号，对电池进行充电调整，不用调整充电器的电压，从而降低对充电器智能化的要求，实现充电效益最大化。
还需要说明的是，电量计运用在本实施例中，可进行充电保护，电量计量以及充电控制。
还需要说明的是，电池组可以通过稳压电源电路给微处理器供电，由于此部分为惯用技术，本实施例不做累述。
在一个优选实施例中，参见图2，所采样电路包括温度采样电路，温度采样电路采集老化电池组充电中的电池温度信号输送给电量计，电量计根据电池温度信号生成循环信号，输送给微处理器处理。
需要说明的是，电池的温度可以客观反映电池的循环信号，对应电池的老化程度，从而可以有针对性管理老化电池组的充电。
在一个优选实施例中，参见图3，所采样电路包括电压采样电路，电压采样电路采集老化电池组充电中的电池电压信号输送给电量计，电量计根据电池电压信号生成循环信号，输送给微处理器处理。
需要说明的是，电池的电压可以客观反映电池的循环信号，对应电池的老化程度，从而可以有针对性管理老化电池组的充电。
在一个优选实施例中，参见图4，所采样电路包括电流采样电路，电流采样电路采集老化电池组充电中的电池电流信号输送给电量计，电量计根据电池电流信号生成循环信号，输送给微处理器处理。
需要说明的是，电池的电流可以客观反映电池的循环信号，对应电池的老化程度，从而可以有针对性管理老化电池组的充电。
在一个优选实施例中，参见图5，所采样电路包括温度采样电路和电压采样电路；温度采样电路采集老化电池组充电中的电池温度信号输送给电量计，电量计根据电池温度信号生成循环信号，输送给微处理器处理；
电压采样电路采集老化电池组充电中的电池电压信号输送给电量计，电量计根据电池电压信号生成循环信号，输送给微处理器处理。
需要说明的是，电池的电压和温度组合起来，可以共同用于更为准确反映电池的循环信号，对应电池的老化程度，从而可以有针对性管理老化电池组的充电。
在一个优选实施例中，参见图6，所采样电路包括温度采样电路、电压采样电路以及电流采样电路；温度采样电路采集老化电池组充电中的电池温度信号输送给电量计，电量计根据电池温度信号生成循环信号，输送给微处理器处理；
电压采样电路采集老化电池组充电中的电池电压信号输送给电量计，电量计根据电池电压信号生成循环信号，输送给微处理器处理；
电流采样电路采集老化电池组充电中的电池电流信号输送给电量计，电量计根据电池电流信号生成循环信号，输送给微处理器处理。
需要说明的是，电池的电压、电流以及温度组合起来，可以共同用于更为准确反映电池的循环信号，对应电池的老化程度，从而可以有针对性管理老化电池组的充电。
在一个优选实施例中，参见图7，所采样电路包括温度采样电路和电流采样电路；温度采样电路采集老化电池组充电中的电池温度信号输送给电量计，电量计根据电池温度信号生成循环信号，输送给微处理器处理；电流采样电路采集老化电池组充电中的电池电流信号输送给电量计，电量计根据电池电流信号生成循环信号，输送给微处理器处理。
需要说明的是，电池的电流以及温度组合起来，可以共同用于更为准确反映电池的循环信号，对应电池的老化程度，从而可以有针对性管理老化电池组的充电。
在一个具体实施例中，回路开关包括充电MOS和放电MOS；充电MOS和放电MOS在电量计的控制信号下开启或者关断。
在一个改进实施例中，参见图8，针对老化电池的充电系统还包括逻辑控制电路，逻辑控制电路与微处理器电连接，用于供用户与微处理器交互，对循环信号的处理结果进行管理。
需要说明的是，逻辑控制电路有利于用户与微处理器交互，便于老化电池的充电管理。
在一个改进实施例中，参见图9，针对老化电池的充电系统还包括显示电路，显示电路与微处理器电连接，用于显示微处理器对循环信号的处理结果。
需要说明的是，显示电路显示微处理器对循环信号的处理结果，便于老化电池的充电管理。
实施例二
参见图10，在以上实施例的基础上，本实施例提供一种针对老化电池的充电管理方法，该充电管理方法运行在上述任一实施例的充电系统中；充电管理方法包括步骤：
S1、判断充电状态下电量计的循环次数；
S2、如果到循环次数不大于第一阈值，则维持原参数充电。
需要说明的是，以上实施例是硬件电路的创新，本实施例是在硬件电路的基础上进一步结合计算机程序，除了具备以上实施例中的技术效果，还能实现对老化电池更为经济、有效的充电管理。
还需要说明的是，充电器插入后，电池进入充电状态，微处理器通过与电量计的连接端口读取电量计的循环次数。如果到循环次数不大于第一阈值，则维持原参数充电，例如不大于N，其中，N可以是自然数。这样，电池在安全电压下充电，不需调整满充电压，节约处理资源，提升充电效率。
在一个改进实施例中，参见图11，充电管理方法还包括步骤：
S3、如果循环次数大于第一阈值小于第二阈值；
S4、控制电量计修改满充电压为第一参数值；
S5、使用第一参数值，控制后续电池充电。
需要说明的是，在本改进实施例中，如果微处理器读到循环次数大于第一阈值(例如第一阈值为N，N可以是自然数)小于第二阈值(例如第二阈值为M，M可以是自然数)，控制电量计修改满充电压为第一参数值，使用第一参数值，控制后续电池充电。这样，可以实现安全电压的阶梯性管理，避免老化电池组在危险电压中充电。
还需要说明的是，基于对电池循环次数的实时获取，阶梯性管理老化电池充电，可延长老化电池的使用寿命。
在一个改进实施例中，参见图12，充电管理方法还包括：
S6、如果循环次数大于第二阈值；
S7、控制电量计修改满充电压为第二参数值；
S8、使用第二参数值，控制后续电池充电。
需要说明的是，在本改进实施例中，如果循环次数大于第二阈值；控制电量计修改满充电压为第二参数值；使用第二参数值，控制后续电池充电。
这样，可以实现安全电压的阶梯性管理，避免老化电池组在危险电压中充电。
还需要说明的是，基于对电池循环次数的实时获取，阶梯性管理老化电池充电，可延长老化电池的使用寿命。
还需要总体说明的是，以上实施例中，电池的循环次数，是电池总的充放电循环数据，可以反映电池的老化程度，以此数据为基础调整电池的满充电截止电压。满充电截止电压一般是降低调整，降低之后电量会提前满充，满充之后电量计关闭回路开关(例如，关闭充电MOS)，这样，可避免过高的电池电压，大幅降低电池的安全隐患。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种针对老化电池的充电系统，用于管理老化电池组充电，其特征在于，包括：
采样电路，所述采样电路的采集端与所述老化电池组的信号输出端连接，所述采样电路的输出端输出所述采样电路采集到的所述老化电池组充电中的电池信号；
回路开关，所述回路开关的一个连接端与所述老化电池组的正极端连接；
电量计，所述电量计的输入端与所述采样电路的输出端连接，所述电量计的控制端与所述回路开关的受控端连接，所述电量计的输出端输出所述电量计根据所述电池信号生成的循环信号，所述电量计控制所述回路开关的开关状态；
微处理器，与所述电量计的输出端连接，接收所述循环信号进行处理，控制所述老化电池组的充电；
所述循环信号不超过第一阈值，所述电量计保持原满充电压给所述老化电池组充电。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采样电路包括温度采样电路，所述温度采样电路采集所述老化电池组充电中的电池温度信号输送给所述电量计，所述电量计根据所述电池温度信号生成循环信号，输送给所述微处理器处理。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所采样电路包括电压采样电路，所述电压采样电路采集所述老化电池组充电中的电池电压信号输送给所述电量计，所述电量计根据所述电池电压信号生成循环信号，输送给所述微处理器处理。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所采样电路包括电流采样电路，所述电流采样电路采集所述老化电池组充电中的电池电流信号输送给所述电量计，所述电量计根据所述电池电流信号生成循环信号，输送给所述微处理器处理。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采样电路包括温度采样电路和电压采样电路；所述温度采样电路采集所述老化电池组充电中的电池温度信号输送给所述电量计，所述电量计根据所述电池温度信号生成循环信号，输送给所述微处理器处理；
所述电压采样电路采集所述老化电池组充电中的电池电压信号输送给所述电量计，所述电量计根据所述电池电压信号生成循环信号，输送给所述微处理器处理。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采样电路包括温度采样电路、电压采样电路以及电流采样电路；所述温度采样电路采集所述老化电池组充电中的电池温度信号输送给所述电量计，所述电量计根据所述电池温度信号生成循环信号，输送给所述微处理器处理；
所述电压采样电路采集所述老化电池组充电中的电池电压信号输送给所述电量计，所述电量计根据所述电池电压信号生成循环信号，输送给所述微处理器处理；
所述电流采样电路采集所述老化电池组充电中的电池电流信号输送给所述电量计，所述电量计根据所述电池电流信号生成循环信号，输送给所述微处理器处理。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采样电路包括温度采样电路和电流采样电路；所述温度采样电路采集所述老化电池组充电中的电池温度信号输送给所述电量计，所述电量计根据所述电池温度信号生成循环信号，输送给所述微处理器处理；所述电流采样电路采集所述老化电池组充电中的电池电流信号输送给所述电量计，所述电量计根据所述电池电流信号生成循环信号，输送给所述微处理器处理。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述回路开关包括充电MOS和放电MOS；所述充电MOS和所述放电MOS在所述电量计的控制信号下开启或者关断。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括逻辑控制电路，所述逻辑控制电路与所述微处理器电连接，用于供用户与所述微处理器交互，对所述循环信号的处理结果进行管理。
10.一种针对老化电池的充电管理方法，其特征在于，所述充电管理方法运行在如权利要求1-9任一项所述的充电系统中；所述充电管理方法包括：
判断充电状态下电量计的循环次数；
如果到循环次数不大于第一阈值，则维持原参数充电。
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