CN115065126A - 便携小家电充放电控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了便携小家电充放电控制方法，包括充电控制方法和放电控制方法，包括如下步骤：初始状态下对输入适配器的电压、电池电压以及电池温度进行检测，选择不同的充电模式，则微处理U2控制充电电路对电池进行充电，充电电压、充电电流、温度异常处于正常状态，则持续对电池充电直至电池充满，通过微处理U2控制充电电路退出充电模式；微处理U2检测电池电压、负载电压及电池温度信息，判断放电输出电压、电流和温度是否异常，若放电输出电压、电流和温度工作异常，退出放电模式；通过微处理器控制充放电电路自动适应调节，满足不同电源适配器输入及负载电压输出的要求，电池可无需内置保护板，整体成本低，实用性强。

Description

便携小家电充放电控制方法
技术领域
本发明属于家用电器电源技术领域，更具体地说，尤其涉及便携小家电充放电控制方法。
背景技术
随着科技的不断发展，生活水平的提高，越来越多便携小电器被开发出来，用来满足人们各种多样化、个性化的需求。例如便携式折叠风扇、移动式消毒器、果蔬消杀机、香薰机等可室内或户外使用的便携移动设备。此类便携移动小电器内置可充电电池工作，当电池电量低时，需接入外部电源适配器由充电电路降压对设备内电池组进行充电；当设备工作时，需把电池电压升压至负载额定电压。
现有技术方案，便携小家电内置充电电路采用充电管理芯片电路设计，对电池进行充电管理，负载所需的工作电压再用升压芯片进行电压变换。整体设计方案由硬件电路实现，而且电池内设置保护板来实现过充、过放、过温等保护。
然而，现有的充电电路采用充电管理芯片设计，充电电路需与外部充电电源适配器及电池组匹配，电池内置的保护板存在影响充电效率，负载所需电压由升压芯片电路转换，整体电路设计复杂，成本较高，且充电输入及输出电压范围相对固定，不能灵活适应市面上不同适配器及各种负载电压的要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的便携小家电充放电控制方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
便携小家电充放电控制方法，包括充电控制方法和放电控制方法，包括如下步骤：
S1、初始状态下对输入适配器的电压、电池电压以及电池温度进行检测，通过充放电控制电路中的微处理U2对输入适配器的电压、电池电压以及电池温度进行检测；
S2、选择不同的充电模式，微处理U2检测输入适配器电压、电池电压及电池温度后，根据电池电压对应选择标准充电和快速充电两种模式，微处理U2通过驱动PWM以占空比80％对电池进行快速充电；
S3、电池充电过程的检测，电池在充电过程中，微处理U2检测充电电压、充电电流、温度等是否异常；
S4、充电电压、充电电流、温度异常处于异常状态，则微处理U2控制充电电路直接退出充电模块；
S5、充电电压、充电电流、温度异常处于正常状态，则持续对电池充电直至电池充满，通过微处理U2控制充电电路退出充电模式；
S6、微处理U2检测电池电压、负载电压及电池温度信息，确定所需放电电压通过PWM控制信号驱动放电电路工作；
S7、判断放电输出电压、电流和温度是否异常，若放电输出电压、电流和温度工作异常，退出放电模式，同时检测电池是否存在过放现象，若也存在异常，则退出放电模式；
优选的，所述S1中微处理U2通过充电控制电路和温度检测电路对输入适配器的电压、电池电压以及电池温度进行检测。
优选的，所述充电控制电路包括降压BUCK电路，降压BUCK电路包括二极管D2、场效应管Q1、电阻R6、电阻R7、三极管Q2、电阻R11、电阻R10、二极管D3、电感L3、电容EC1和电容C1，降压BUCK电路中电阻R10与微处理器U2连接，由微处理U2输出PWM信号控制充电，降压BUCK电路中的电阻R2和电阻R8与输入充电接口正极连接，为输入电压检测单元，降压BUCK电路中的电阻R4和电阻R9与电池BAT+连接，为电池电压检测单元，且电阻R3与电池地连接再与电阻R1、电阻R5构成充放电电流检测单元。
优选的，所述S6中微处理U2通过放电控制电路和温度检测电路对池电压、负载电压及电池温度进行检测。
优选的，所述放电控制电路包括升压BOOST电路，所述升压BOOST电路包括电感L2、二极管D4、场效应管Q3、电阻R13、电阻R15、电容E1和电容C2，所述升压BOOST电路中的电阻R13与微处理U2连接，由微处理U2输出PWM信号控制放电，且电阻R12和电阻R14为放电电压检测单元，且电阻R3、电阻R1、电阻R5构成放电电流检测单元。
优选的，所述温度检测电路包括电阻R16和电容C6，所述电阻R16和电容C6与电池内NTC构成电池测温电路单元。
本发明的技术效果和优点：本发明提供的便携小家电充放电控制方法，与现有技术相比，具有如下优点：
1、通过单片机控制由场效应管、功率电感、电容等分立元件构成充放电管理电路，避免使用充电管理芯片及升压电源芯片等复杂电路设计，该保护点能达到的技术效果是简化电路，实现低成本。
2、电路设计有输入、输出状态实时监测，软件自动调节输入充电电流以及输出电压。该保护点能达到的技术效果是灵活适应市面上不同充电电源适配器输入电压及较宽负载电压输出，实用性强。
3、电路设计系统上有电流、电压、温度检测及保护，内置电池可无需内置保护板。该保护点能达到的技术效果是减低了成本，减少电路损耗，提高效率
附图说明
图1为本发明的便携小家电充放电电路充电控制流程图；
图2为本发明的便携小家电充放电电路放电控制流程图；
图3为本发明的微处理器U2的电路图；
图4为本发明的充电控制电路图；
图5为本发明的放电控制电路图；
图6为本发明的温度检测电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1、图3和图4所示，便携小家电充放电控制方法，包括充电控制方法，包括如下步骤：
S1、初始状态下对输入适配器的电压、电池电压以及电池温度进行检测，通过充放电控制电路中的微处理U2对输入适配器的电压、电池电压以及电池温度进行检测，微处理U2通过充电控制电路和温度检测电路对输入适配器的电压、电池电压以及电池温度进行检测；
S2、选择不同的充电模式，微处理U2检测输入适配器电压、电池电压及电池温度后，根据电池电压对应选择标准充电和快速充电两种模式，微处理U2通过驱动PWM以占空比80％对电池进行快速充电；
S3、电池充电过程的检测，电池在充电过程中，微处理U2检测充电电压、充电电流、温度等是否异常；
S4、充电电压、充电电流、温度异常处于异常状态，则微处理U2控制充电电路直接退出充电模块；
S5、充电电压、充电电流、温度异常处于正常状态，则持续对电池充电直至电池充满，通过微处理U2控制充电电路退出充电模式。
如图4所示，充电控制电路包括降压BUCK电路，降压BUCK电路包括二极管D2、场效应管Q1、电阻R6、电阻R7、三极管Q2、电阻R11、电阻R10、二极管D3、电感L3、电容EC1和电容C1，降压BUCK电路中电阻R10与微处理器U2连接，由微处理U2输出PWM信号控制充电，降压BUCK电路中的电阻R2和电阻R8与输入充电接口正极连接，为输入电压检测单元，降压BUCK电路中的电阻R4和电阻R9与电池BAT+连接，为电池电压检测单元，且电阻R3与电池地连接再与电阻R1、电阻R5构成充放电电流检测单元；
其中，充电接口1、充电电路2、电池3、微处理器5构成充电控制电路，充电接口1外接电源适配器输入，微处理器U2通过充电电路2与电池组信号连接，检测输入电压、电池电压等信息以及驱动充电电路2工作，实现电池充电功能。
如图6所示，温度检测电路包括电阻R16和电容C6，所述电阻R16和电容C6与电池内NTC构成电池测温电路单元。
实施例2
如图2、图3和图5所示，便携小家电充放电控制方法，包括放电控制方法，包括如下步骤：
S1、微处理U2检测电池电压、负载电压及电池温度信息，确定所需放电电压通过PWM控制信号驱动放电控制电路工作，微处理U2通过放电控制电路和温度检测电路对池电压、负载电压及电池温度进行检测；
S2、判断放电输出电压、电流和温度是否异常，若放电输出电压、电流和温度工作异常，退出放电模式，同时检测电池是否存在过放现象，若也存在异常，则退出放电模式。
如图5所示，所述放电控制电路包括升压BOOST电路，所述升压BOOST电路包括电感L2、二极管D4、场效应管Q3、电阻R13、电阻R15、电容E1和电容C2，所述升压BOOST电路中的电阻R13与微处理U2连接，由微处理U2输出PWM信号控制放电，且电阻R12和电阻R14为放电电压检测单元，且电阻R3、电阻R1、电阻R5构成放电电流检测单元；
其中，电池3、放电电路4、微处理器5构成放电控制电路，微处理器5据电池电压、负载所需电压驱动放电电路4工作，实现放电功能。
如图6所示，温度检测电路包括电阻R16和电容C6，所述电阻R16和电容C6与电池内NTC构成电池测温电路单元。
工作原理：当外部接入电源适配器，微处理器U2检测外部输入电压以及电池电压，确定充电模式，充电输出口(ChargeCtrl)输出PWM信号驱动三极管Q2导通或断开进而驱动场效应管Q1导通或断开，输入电流经充电接口正极、二极管D2、场效应管Q1流入电感L1储能、经电容EC1、电容C1滤波，向电池正极、电池负极、电阻R3回到输入电源负极。电阻R1、R5、R3可分压采样电流AD，微处理器U2可通过检测电池电压、充电电路动态调整PWM控制充电电路对电池3进行恒流、恒压充电。
具体充电时，充电方式有标准模式充电、快速充电。例如标准模式充电，对于3.7V/0000mAh锂电池，充电电流以0.2C(2000mA)/CC(恒流)充电至4.2V，再CV(恒压4.2V)充电直至充电电流≤0.02C；快速充电模式0.3CCC(恒流)充电至4.2V，再CV(恒压4.2V)充电直至充电电流≤0.02C。
当负载需要工作时，微处理器输出脚12Vpower输出PWM信号经电阻R13驱动场效应管Q3导通或断开，电池BAT+输出电能经电感L2储能，二极管D4整流、电容E1、C2滤波给负载输出电压，电阻R12、R14实时监测输出电压AD，微处理闭环控制，动态调整PWM控制升压放电回路，保持输出电压稳定，同时防止电池3过放。
微处理器U2通过采样温度检测模块7接收到电池3中的NTC电阻温度，实时监控电池3状态，实现电池3过温保护。例如充电过温保护功能51±2℃，恢复充电45±2℃，放电过温保护功能60±2℃，恢复放电51±2℃
综上所述，整体电路为微处理器U2驱动分立元器件的充放电方式，与传统充放电硬件芯片方案对比，电路简化，减低了成本。通过微处理采样输入电压、电池状态信息，程序软件计算确定充电模式以及输出电压调节，灵活性强。
本发明实施例可输入电压范围为4.5V至80V，输出电压范围为0V至80V，对外部电源适配器、电池组及负载电压有较大范围的适应性、实用性较强。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.便携小家电充放电控制方法，包括充电控制方法和放电控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、初始状态下对输入适配器的电压、电池电压以及电池温度进行检测，通过充放电控制电路中的微处理U2对输入适配器的电压、电池电压以及电池温度进行检测；
S2、选择不同的充电模式，微处理U2检测输入适配器电压、电池电压及电池温度后，根据电池电压对应选择标准充电和快速充电两种模式，微处理U2通过驱动PWM以占空比80％对电池进行快速充电；
S3、电池充电过程的检测，电池在充电过程中，微处理U2检测充电电压、充电电流、温度等是否异常；
S4、充电电压、充电电流、温度异常处于异常状态，则微处理U2控制充电电路直接退出充电模块；
S5、充电电压、充电电流、温度异常处于正常状态，则持续对电池充电直至电池充满，通过微处理U2控制充电电路退出充电模式；
S6、微处理U2检测电池电压、负载电压及电池温度信息，确定所需放电电压通过PWM控制信号驱动放电电路工作；
S7、判断放电输出电压、电流和温度是否异常，若放电输出电压、电流和温度工作异常，退出放电模式，同时检测电池是否存在过放现象，若也存在异常，则退出放电模式。
2.根据权利要求1所述的便携小家电充放电控制方法，其特征在于：所述S1中微处理U2通过充电控制电路和温度检测电路对输入适配器的电压、电池电压以及电池温度进行检测。
3.根据权利要求2所述的便携小家电充放电控制方法，其特征在于：所述充电控制电路包括降压BUCK电路，降压BUCK电路包括二极管D2、场效应管Q1、电阻R6、电阻R7、三极管Q2、电阻R11、电阻R10、二极管D3、电感L3、电容EC1和电容C1，降压BUCK电路中电阻R10与微处理器U2连接，由微处理U2输出PWM信号控制充电，降压BUCK电路中的电阻R2和电阻R8与输入充电接口正极连接，为输入电压检测单元，降压BUCK电路中的电阻R4和电阻R9与电池BAT+连接，为电池电压检测单元，且电阻R3与电池地连接再与电阻R1、电阻R5构成充放电电流检测单元。
4.根据权利要求1所述的便携小家电充放电控制方法，其特征在于：所述S6中微处理U2通过放电控制电路和温度检测电路对池电压、负载电压及电池温度进行检测。
5.根据权利要求4所述的便携小家电充放电控制方法，其特征在于：所述放电控制电路包括升压BOOST电路，所述升压BOOST电路包括电感L2、二极管D4、场效应管Q3、电阻R13、电阻R15、电容E1和电容C2，所述升压BOOST电路中的电阻R13与微处理U2连接，由微处理U2输出PWM信号控制放电，且电阻R12和电阻R14为放电电压检测单元，且电阻R3、电阻R1、电阻R5构成放电电流检测单元。
6.根据权利要求2至5任意一项权要要求所述的便携小家电充放电控制方法，其特征在于：所述温度检测电路包括电阻R16和电容C6，所述电阻R16和电容C6与电池内NTC构成电池测温电路单元。
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