CN115313543A - 一种充电器及其充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充电器的充电方法，包括以下步骤：步骤1判断充电电池是否低于设定的最低电压值，是，则跳转到步骤2，否，则跳转到步骤3；步骤2给充电电池进行充电，使得充电电池的电压达到设定的最低电压值后，跳转；步骤3给充电电池进行脉冲充电，计算脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差，当平均电压之差大于设定的电压差时，结束充电或跳转到步骤4；步骤4当电压之差大于设定的电压差时，结束充电，否则跳转到步骤5或充电一段时间后跳转；步骤5给充电电池恒压充电，当条件满足时，跳转到步骤6；步骤6，继续充电一段时间，结束充电。本发明的充电器及其充电方法，充电电池安全充电、提高充电电池寿命。

Description

一种充电器及其充电方法

(一)技术领域

本发明涉及一种充电器。

(二)背景技术

目前市场上铅酸蓄电池的充电器，通常使用三段式充电方法，即恒流恒压涓流的充电模式，目前的充电器一方面不能识别是否可以对该充电电池进行有效充电，从而将充电电池充坏，另一方面在恒压段充电时，由于不能正常跳转，导致充电电池失水严重，对电池造成不利影响。

(三)发明内容

本发明的一种充电器的充电方法，包括以下步骤：

步骤1判断充电电池是否低于设定的最低电压值，是，则跳转到步骤2，否，则跳转到步骤3；

步骤2给充电电池进行充电，使得充电电池的电压达到设定的最低电压值后，跳转到步骤3；

步骤3给充电电池进行脉冲充电，计算脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差，同时检测充电电池的实时电压，充电电池的实时电压达到设定的电压值时，跳转的步骤4；当充电电池的实时电压没有达到设定的电压值时且脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差大于设定的电压差时，结束充电或跳转到步骤4；

步骤4给充电电池进行限压脉冲充电，计算脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差，当电压之差大于设定的电压差时，结束充电，否则跳转到步骤5或充电一段时间后跳转到步骤5；

步骤5给充电电池恒压充电，当充电时间大于设置的时间值或当充电电流小于设置的电流值的其中任意一个条件满足时，跳转到步骤6；

步骤6，继续充电一段时间，结束充电。

进一步地，所述步骤5中，充电电池进行脉冲充电与恒压充电交替进行充电，计算脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差，当平均电压之差大于设置的电压差时、当充电时间大于设置的时间值、当恒压充电的充电电流小于设置的电流值的其中任意一个条件满足时，跳转到步骤6；

本发明还保护了一种判断充电器电池当前荷电态的方法。

本发明还保护了一种充电器。

本发明的充电器及其充电方法，可以对充电电池安全充电。

(四)附图说明

图1是本发明的充电器的结构框图。

(五)具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

本发明的充电器100包括控制单元10、可进行脉冲充电的充电单元1、电压检测单元2、比较单元3、存储单元4，可进行脉冲充电的充电单元1、电压检测单元2、比较单元3、存储单元4均与控制单元10进行电连接，电压检测单元2用于检测充电电池的实时电压，以及测量脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压；可进行脉冲充电的充电单元1用于给充电电池提供脉冲电流，比如脉冲大电流和脉冲小电流交替进行，脉冲小电流的值可以是零；存储单元4用于存储跳转的电压值、电压差值等等；比较单元3用于将检测的实时电压值与设置的电压值进行比较或者是将检测的脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压的电压差值与设置的电压差值进行比较；控制单元10用于根据比较单元的比较结果控制充电单元进行充电；充电器100最好还包括电流检测单元、时间检测单元，存储单元还用于存储跳转的电流值、时间值等等；比较单元用于将检测的电流值与设置的电流值进行比较以及用于将检测的时间值与设置的时间值进行比较，控制单元还用于根据比较单元的比较结果控制充电单元跳转到下一充电阶段或终止充电或以相应的充电程序进行充电。

本发明的充电电池的充电方法如下：

步骤1判断充电电池是否低于设定的最低电压值，是，则跳转到步骤2，否，则跳转到步骤3；

步骤2给充电电池进行充电，使得充电电池的电压达到设定的最低电压值后，跳转到步骤3；

步骤3判断电池的个数是否正确，给充电电池进行脉冲充电，计算脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差，同时检测充电电池的实时电压，充电电池的实时电压达到设定的电压值时，电池个数正确，跳转的步骤4；当充电电池的实时电压没有达到设定的电压值时且脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差大于设定的电压差时，结束充电或跳转到步骤4，；步骤3中，也可以设置多个不同的电压值以及设置相应的不同的电压差，从而可以适合不同电池个数不匹配的情况，比如实际只有2个或3个等等情况,从而实现有效跳转，避免对不匹配的不同电池个数的电池过充电造成损害。

步骤4判断电池是否是已充满电电池，给充电电池进行限压脉冲充电，计算脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差，当电压之差大于设定的电压差时，电池是已充满电电池，结束充电，否则跳转到步骤5或充电一段时间后跳转到步骤5；

步骤5给充电电池恒压充电，当充电时间大于设置的时间值、当充电电流小于设置的电流值的其中任意一个条件满足时，跳转到步骤6；最好是给充电电池进行脉冲充电与恒压充电交替进行充电，计算脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差，当平均电压之差大于设置的电压差时、当充电时间大于设置的时间值、当恒压充电的充电电流小于设置的电流值的其中任意一个条件满足时，跳转到步骤6；脉冲充电通过平均电压之差来进行跳转，可以更好的保证充电电池的充电效果和安全，恒压充电可以保证充电速度。充电时间最好是整个步骤5的充电时间。

步骤6，继续充电一段时间，结束充电。

本发明的充电电池平均电压最好选择该脉冲充电的最后一段时间的平均电压，平均电压之差最好是至少连续两次的平均电压之差达到设置的电压差；脉冲小电流的值包括电流值为零；此外最好步骤3中电池充电量达到0-90％，步骤4中电池充电量最好达到90-95％，步骤5中电池充电量最好达到95-100％，步骤6中电池充电量最好达到100-105％。本发明的充电方法的步骤中，步骤1和步骤2、步骤3以及步骤4可以根据需要进行增减，比如省去步骤1和步骤2，或者是省去步骤3，或者是省去步骤4，或者是全部省去步骤1和步骤2、步骤3以及步骤4，直接从步骤5开始进行充电，都可以实现本发明的目的。此外本发明的步骤3和步骤4之间还可以设置小电流短时间充电，测试最后一段时间的平均电压并与设置值比较，当小于设定值时结束充电，大于等于设定值时跳转到步骤4，这样可以进一步地确保充电器与充电电池不匹配时的充电电池的充电安全。此外步骤3中，当充电电池的实时电压没有达到设定的电压值时且脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差大于设定的电压差时，设置为跳转到步骤4时，步骤3中设置的电压差值应小于步骤4中设置的电压差值，这样可以实现在电池组个数不匹配的情况下，也可以在保证电池安全的前提下，给电池尽可能充入足够的电量。

下面以匹配单只12V20AH电池，5只装串联，进行充电的充电器。充电方法如下：

步骤1：判断充电电池是否低于设定的最低电压值55V，测试电池端电压V0；V0<55V，则跳转到步骤2；V0≥55V，则跳转到步骤3；

步骤2：恒流1.0A充电20分钟，0.10A 20秒交替执行；测试1.0A第20分钟最后5秒平均电压V1，和0.10A最后1秒平均电压V2，计算ΔV1＝V1-V2的值并判定；步骤时间≥2小时跳转到步骤3；或连续三次ΔV1≥4V跳转到步骤3；或者是恒流1.0A充电，测量电池端电压高于55V时，跳转到步骤3；

步骤3：恒流2.8A充电10分钟，0.10A20秒交替执行；测试2.8A第10分钟最后5秒平均电压V3，和0.10A最后1秒平均电压V4，计算ΔV2＝V3-V4的值并判定；测试电池实时电压V5；电压V5≥72V跳转到步骤4，若电压V5未达到72V但连续二次ΔV2≥3.2V跳转到步骤4或结束充电；

步骤4：脉冲2A限压V7＝72V 4秒0.10A4秒交替执行；测试2A第4秒的电压V8，和0.10A第4秒的电压V9，计算ΔV3＝V8-V9的值并判定；连续三次ΔV3≥4.8V结束充电，否则直接跳转到步骤5或者充电时间≥1.0小时时跳转到步骤5；

步骤5：1)脉冲2A限压V10＝72.5V 4秒0.10A4秒交替执行5分钟；测试2A第4秒的电压V11，和0.10A第4秒的电压V12，计算ΔV4＝V11-V12的值并判定；2).限流恒压V13＝72.5V执行2分钟；测试该阶段最后10秒平均电流I；以上两步交替执行；步骤时间≥1.2小时跳转下一步或电流I≤0.7A跳转下一步或连续三次ΔV4≥4.8V跳转下一步；

步骤6：脉冲1A不限压4秒0.10A4秒交替执行；100-105，步骤时间≥1.8小时结束。

此外本发明的步骤3和步骤4之间还可以设置小电流短时间充电，比如0.1A充电30S，测试最后1秒平均电压并与设置值60V比较，当小于设定值时结束充电，大于等于设定值时跳转到步骤4，这样可以进一步地确保充电器与充电电池不匹配时的充电电池的充电安全。

本发明还公开了一种判断电池当前荷电态的方法，通过给充电电池提供脉冲充电，并检测脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差，根据所述平均电压之差判断电池当前荷电态，最好与设定的电压差值进行比较后，判断电池当前荷电态。比如在12V20AH电池，5只装串联的情况下，ΔV≥4.8V时充电电池的当前荷电态达到90％以上，ΔV值越小，充电电池的当前荷电态越低，进而充电器可以根据充电电池当前的荷电态调整相应的充电程序，或者是可以根据充电电池当前的荷电态进行跳转到下一个充电阶段，比如充电电池的荷电态低可以跳转到大电流充电，充电电池的荷电态高时可以跳转到小电流充电等等，这样通过电池当前的荷电态选择合理的充电程序，大大提高的充电电池的充电安全、提高了充电电池的使用寿命。

本发明还公开了一种充电器的充电方法，包括步骤1恒流充电；步骤2恒压充电，恒压充电包括脉冲充电和恒压限流充电交替进行充电；步骤3，涓流充电。当步骤2中的充电时间大于设置的时间值或充电电流小于设置的电流值或者是脉冲充电的脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差大于设定的值时，跳转到步骤3。

本发明还公开了当充电电池个数不匹配或充电电池部分损坏情况下的充电器的充电方法，包括脉冲充电步骤以及在脉冲充电时检测充电电池的实时电压的步骤，当实时电压低于设置的电压并且脉冲充电的脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差大于设定的值时，结束充电或跳转到下一步骤。同样脉冲小电流的值包括零电流值。这样可以避免对充电电池过充电造成充电电池的损害。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (11)

1.一种充电器的充电方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1判断充电电池是否低于设定的最低电压值，是，则跳转到步骤2，否，则跳转到步骤3；

步骤2给充电电池进行充电，使得充电电池的电压达到设定的最低电压值后，跳转到步骤3；

步骤3给充电电池进行脉冲充电，计算脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差，同时检测充电电池的实时电压，充电电池的实时电压达到设定的电压值时，跳转的步骤4；当充电电池的实时电压没有达到设定的电压值时且脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差大于设定的电压差时，结束充电或跳转到步骤4；

步骤4给充电电池进行限压脉冲充电，计算脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差，当电压之差大于设定的电压差时，结束充电，否则跳转到步骤5或充电一段时间后跳转到步骤5；

步骤5给充电电池恒压充电，当充电时间大于设置的时间值或当充电电流小于设置的电流值的其中任意一个条件满足时，跳转到步骤6；

步骤6，继续充电一段时间，结束充电。

2.如权利要求1所述的一种充电器的充电方法，其特征在于，所述步骤5中，充电电池进行脉冲充电与恒压充电交替进行充电，计算脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差，当平均电压之差大于设置的电压差时、当充电时间大于设置的时间值、当恒压充电的充电电流小于设置的电流值的其中任意一个条件满足时，跳转到步骤6。

3.一种充电器的充电方法，包括以下步骤：步骤1恒流充电；步骤2恒压充电，步骤3，涓流充电，其特征在于，所述步骤2中恒压充电包括脉冲充电和恒压充电交替进行充电，当所述步骤2中的充电时间大于设置的时间值或充电电流小于设置的电流值或者是脉冲充电的脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差大于设定的值时，跳转到所述步骤3.

4.一种充电器的充电方法，其特征在于，包括脉冲充电阶段，所述脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差大于设置的电压差值时，跳转到下一充电阶段或终止充电或以相应的充电程序进行充电。

5.一种判断充电器电池当前荷电态的方法，其特征在于，给充电电池提供脉冲充电，并检测脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差，根据所述平均电压之差判断电池当前荷电态。

6.如权利要求1-5任意一项所述的一种充电器的充电方法，其特征在于，所述脉冲大电流充电时的充电电池平均电压为脉冲大电流充电最后一段时间的平均电压，所述脉冲小电流充电时的充电电池平均电压为脉冲小电流充电最后一段时间的平均电压。

7.如权利要求6所述的一种充电器的充电方法，其特征在于，所述平均电压为连续三次的平均电压。

8.一种充电器，包括控制单元、可进行脉冲充电的充电单元、电压检测单元、比较单元、存储单元，可进行脉冲充电的充电单元、电压检测单元、比较单元、存储单元均与控制单元进行电连接，其特征在于，可进行脉冲充电的充电单元用于给充电电池提供脉冲电流；存储单元用于存储跳转的电压差值；所述电压检测单元用于测量脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压；比较单元用于将检测的脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压的电压差值与设置的电压差值进行比较；控制单元用于根据比较单元的比较结果控制充电单元跳转到下一充电阶段或终止充电或以相应的充电程序进行充电。

9.如权利要求8所述的一种充电器，其特征在于，所述电压检测单元还用于检测充电电池的实时电压，比较单元还用于将检测的实时电压值与设置的电压值进行比较，控制单元用于根据比较单元的比较结果控制充电单元跳转到下一充电阶段或终止充电或以相应的充电程序进行充电。

10.如权利要求8或9所述的一种充电器，其特征在于，还包括电流检测单元、时间检测单元，存储单元还用于存储跳转的电流值、时间值，比较单元用于将检测的电流值与设置的电流值进行比较以及用于将检测的时间值与设置的时间值进行比较，控制单元还用于根据比较单元的比较结果控制充电单元跳转到下一充电阶段或终止充电或以相应的充电程序进行充电。

11.一种充电器的充电方法，其特征在于，包括脉冲充电步骤以及在脉冲充电时检测充电电池的实时电压的步骤，当实时电压低于设置的电压值并且脉冲充电的脉冲大电流充电时的充电电池平均电压与脉冲小电流充电时的充电电池平均电压之差大于设定的值时，结束充电或跳转到下一步骤。

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