CN115954986A - 一种电池过放充电优化装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电池过放充电优化装置、系统和方法。该电池过放充电优化装置包括：充电模块、采集模块、库仑计模块和控制器；其中，采集模块包括电压采集单元和温度采集单元，充电模块、库仑计模块、电压采集单元和温度采集单元均与控制器电连接；充电模块用于为目标电池充电，电压采集单元和温度采集单元分别用于采集目标电池的电压和温度，库仑计模块用于检测目标电池的电压和温度，控制器用于根据采集模块或库仑计模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态，以在目标电池过放后进行充电优化。本发明实施例提供的电池过放充电优化装置、系统和方法，能够达到电池过放充电优化的目的。

Description

一种电池过放充电优化装置、系统和方法

技术领域

本发明实施例涉及电池充电技术，尤其涉及一种电池过放充电优化装置、系统和方法。

背景技术

随着社会的发展，智能化产品越来越普及，且人们对产品的便携特性要求越来越多，这就使得工艺成熟，性价比高，支持多次充放电的锂电池得到广泛的应用，例如智能音箱、智能穿戴等产品均需锂电池作为供电电源。而电池需由充电装置控制其充电过程。

目前，现有的电池充电装置，通常是采用库仑计芯片来实时检测电池电量。库仑计芯片一般是电池直接供电，且要求电压在2.5V以上才能正常工作，若电池处于过放至极低电量情况下，则无法通过库仑计读取到电池电压和温度等信息，若此时电池处于超过要求的高低温环境中，仍为电池充电，则会严重影响电池寿命，并加剧电池鼓胀的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种电池过放充电优化装置、系统和方法，以防止高温或者低温情况下目标电池充电而影响电池寿命以及电池鼓胀的问题，从而达到电池过放充电优化的目的。

第一方面，本发明实施例提供了一种电池过放充电优化装置，包括：充电模块、采集模块、库仑计模块和控制器；

其中，采集模块包括电压采集单元和温度采集单元，充电模块、库仑计模块、电压采集单元和温度采集单元均与控制器电连接；充电模块用于为目标电池充电，电压采集单元和温度采集单元分别用于采集目标电池的电压和温度，库仑计模块用于检测目标电池的电压和温度，控制器用于根据采集模块或库仑计模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态，以在目标电池过放后进行充电优化。

可选的，电压采集单元包括第一电阻、第二电阻和第一MOS管，第一电阻的一端与目标电池电连接，第一电阻的另一端与第二电阻的第一端电连接，第二电阻的第二端与第一MOS管的第一极电连接，第二电阻的第一端和第一MOS管的栅极与控制器的不同端口电连接，第一MOS管的第二极电连接。

可选的，温度采集单元包括第二MOS管、第三电阻和热敏电阻，第二MOS管的第一极与电源电连接，第二MOS管的第二极通过第三电阻与热敏电阻的第一端电连接，第二MOS管的栅极和热敏电阻的第一端与控制器的不同端口电连接，热敏电阻的第二端接地。

可选的，库仑计模块包括库仑计芯片和上拉电阻，库仑计芯片的时钟引脚通过上拉电阻与电源电连接，库仑计芯片的采集引脚与目标电池电连接。

可选的，电池过放充电优化装置还包括稳压器，稳压器与充电模块电连接。

可选的，目标电池为锂电池。

第二方面，本发明实施例提供了一种电池过放充电优化系统，包括如第一方面所述的电池过放充电优化装置，还包括目标电池，目标电池与电池过放充电优化装置中的充电模块、采集模块以及库仑计模块电连接。

第三方面，本发明实施例提供了一种电池过放充电优化方法，电池过放充电优化方法由第一方面所述的控制器执行，电池过放充电优化方法包括：

接收采集模块和库仑计模块采集的电压和温度；

根据采集模块或库仑计模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态，以在目标电池过放后进行充电优化。

可选的，根据采集模块或库仑计模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态，包括：

当接收到库仑计模块采集的电压和温度时，根据库仑计模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态；

当未接收到库仑计模块采集的电压和温度时，根据采集模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态。

可选的，根据采集模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态，包括：

当采集模块采集的温度低于预设最低温度阈值或高于预设最高温度阈值时，确定并控制充电模块在非工作状态；

当采集模块采集的温度高于预设最低温度阈值且低于预设最高温度阈值时，根据采集模块采集的电压，确定并控制充电模块在不同的工作状态。

本发明实施例提供的电池过放充电优化装置、系统和方法，包括：充电模块、采集模块、库仑计模块和控制器；其中，采集模块包括电压采集单元和温度采集单元，充电模块、库仑计模块、电压采集单元和温度采集单元均与控制器电连接；充电模块用于为目标电池充电，电压采集单元和温度采集单元分别用于采集目标电池的电压和温度，库仑计模块用于检测目标电池的电压和温度，控制器用于根据采集模块或库仑计模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态，以在目标电池过放后进行充电优化。本发明实施例提供的电池过放充电优化装置、系统和方法，控制器根据采集模块或库仑计模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态，当目标电池处于过放库仑计模块无法采集电压和温度时，控制器可根据采集模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态，若此时温度过高或过低，控制器均可控制充电模块不对目标电池进行充电，防止高温或者低温情况下目标电池充电而影响电池寿命以及电池鼓胀的问题，从而达到电池过放充电优化的目的。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种电池过放充电优化装置的结构框图；

图2是本发明实施例提供的一种电池过放充电优化装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种电池过放充电优化方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的一种电池过放充电优化装置的结构框图。参考图1，电池过放充电优化装置包括：充电模块10、采集模块20、库仑计模块30和控制器40。

其中，采集模块20包括电压采集单元21和温度采集单元22，充电模块10、库仑计模块30、电压采集单元21和温度采集单元22均与控制器40电连接；充电模块10用于为目标电池充电，电压采集单元21和温度采集单元22分别用于采集目标电池的电压和温度，库仑计模块30用于检测目标电池的电压和温度，控制器40用于根据采集模块20或库仑计模块30采集的电压和温度，确定并控制充电模块10的工作状态，以在目标电池过放后进行充电优化。

具体的，以目标电池应用在电子设备等产品为例，当目标电池电量正常时，库仑计模块30可正常工作并采集目标电池的电压和温度，控制器40可根据库仑计模块30采集的电压和温度，确定并控制充电模块10的工作状态，如控制充电模块10为目标电池充电。当目标电池的电压随着产品工作消耗到关断电压时，目标电池不再输出电压，产品掉电进入关机状态，若用户之后将产品长时间放置不充电，目标电池本身存在的自放电仍会继续消耗电量，长时间后会使得目标电池的电压低于2V甚至更低，低于库仑计模块30的最低工作电压时库仑计模块30不能正常工作，而采集模块20的工作状态与目标电池的电压无法，采集模块20可实时采集目标电池的电压和温度。即在目标电池过放时，库仑计模块30无法正常工作，此时库仑计模块30无信息传输至控制器40，控制器40需根据采集模块20采集的电压和温度，确定并控制充电模块10的工作状态，如温度低于预设最低温度阈值或高于预设最高温度阈值时，目标电池禁止充电，确定并控制充电模块在非工作状态，此时充电模块不对目标电池进行充电，可防止高温或者低温情况下目标电池充电而影响电池寿命。

本实施例提供的电池过放充电优化装置，包括：充电模块、采集模块、库仑计模块和控制器；其中，采集模块包括电压采集单元和温度采集单元，充电模块、库仑计模块、电压采集单元和温度采集单元均与控制器电连接；充电模块用于为目标电池充电，电压采集单元和温度采集单元分别用于采集目标电池的电压和温度，库仑计模块用于检测目标电池的电压和温度，控制器用于根据采集模块或库仑计模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态，以在目标电池过放后进行充电优化。本实施例提供的电池过放充电优化装置，控制器可根据采集模块或库仑计模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态，当目标电池处于过放库仑计模块无法采集电压和温度时，控制器可根据采集模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态，若此时温度过高或过低，控制器均可控制充电模块不对目标电池进行充电，防止高温或者低温情况下目标电池充电而影响电池寿命以及电池鼓胀的问题，从而达到电池过放充电优化的目的。

可选的，电压采集单元21包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一MOS管Q1，第一电阻R1的一端与目标电池电连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的第一端电连接，第二电阻R2的第二端与第一MOS管Q1的第一极电连接，第二电阻R2的第一端和第一MOS管Q1的栅极与控制器40的不同端口电连接，第一MOS管Q1的第二极电连接。

示例性地，图2是本发明实施例提供的一种电池过放充电优化装置的结构示意图。参考图1和图2，控制器40为单片机U1，充电模块10包括充电芯片U2。第一电阻R1和第二电阻R2组成分压电路，若为分压电路施加3.3V直流电压，可得到分压后的BAT_ADC值为3.3/(R1+R2)*R2。以R1＝1MΩ，R2＝390KΩ为例，可得到BAT_ADC值为3.3/(1+0.39)*0.39＝0.926V。控制器40可控制第一MOS管Q1的通断，当控制第一MOS管Q1导通时，根据上述分压得到的电压值确定目标电池的电压。

可选的，温度采集单元22包括第二MOS管Q2、第三电阻R3和热敏电阻R4，第二MOS管Q2的第一极与电源电连接，第二MOS管Q2的第二极通过第三电阻R3与热敏电阻R4的第一端电连接，第二MOS管Q2的栅极和热敏电阻R4的第一端与控制器40的不同端口电连接，热敏电阻R4的第二端接地。

其中，热敏电阻R4可设置在靠近目标电池的位置。具体的，参考图1和图2，第三电阻R3和热敏电阻R4组成分压电路，控制器40可控制第二MOS管Q2的通断，当控制器40控制第二MOS管Q2导通时，若分压电路施加3.3V直流电压，控制器40可以通过采集到的电压TEMP_ADC值，根据公式TEMP_ADC*R1/(3.3-TEMP_ADC)得到热敏电阻R4的实时阻值，从而确定阻值对应的温度。

可选的，库仑计模块30包括库仑计芯片U3和上拉电阻R5，库仑计芯片U3的时钟引脚通过上拉电阻R5与电源LDO电连接，库仑计芯片U3的采集引脚与目标电池J1电连接。

具体的，参考图2，电源LDO提供的电压可以是3.3V，库仑计芯片U3的多个引脚与目标电池J1电连接，库仑计芯片U3由目标电池J1供电。库仑计芯片U3连接有多个电阻，库仑计芯片U3可读取目标电池J1的电压和温度，并根据读取的电压确定电量。其中，库仑计芯片U3的数据引脚SDA和时钟引脚SCL分别与单片机U1的数据引脚SDA和时钟引脚SCL连接，进行信号传输，图2中所示的各信号如TEMP_ADC所标示的两个位置连接进行信号传输，其他信号类似，在此不再赘述。

可选的，电池过放充电优化装置还包括稳压器U4，稳压器U4与充电模块10电连接。

具体的，参考图2，稳压器U4与充电芯片U2电连接，稳压器U4还连接有电阻电容等器件，充电芯片U2向稳压器U4传输电压，稳压器U4输出电压至库仑计芯片U3，为库仑计芯片U3提供上拉电源即电源LDO，保证库仑计芯片U3能够输出高电平信号。

可选的，目标电池为锂电池。其中，锂电池的容量大、使用方便，可多次充放电，广泛应用在手机、平板等电子产品中，锂电池过放后的状态可由本实施例的电池过放充电优化装置对其进行充电优化控制。

本实施例还提供了一种电池过放充电优化系统，参考图1和图2，电池过放充电优化系统包括如本发明任意实施例所述的电池过放充电优化装置，还包括目标电池J1，目标电池J1与电池过放充电优化装置中的充电模块10、采集模块20以及库仑计模块30电连接。

具体的，目标电池J1与充电模块10中的充电芯片U2电连接，目标电池J1与采集模块20中的各个采集单元电连接，还与库仑计模块30中的库仑计芯片U3电连接，单片机U1即控制器40可根据采集模块20或库仑计模块30传输的电压和温度，确定目标电池J1的状态，从而控制充电模块10的工作状态，以在目标电池J1过放后进行充电优化。

本实施例提供的电池过放充电优化系统与本发明任意实施例提供的电池过放充电优化装置属于相同的发明构思，具备相应的有益效果，未在本实施例详尽的技术细节详见本发明任意实施例提供的电池过放充电优化装置。

图3是本发明实施例提供的一种电池过放充电优化方法的流程图。参考图3，电池过放充电优化方法由本发明任意实施例所述的控制器执行，电池过放充电优化方法包括：

步骤110、接收采集模块和库仑计模块采集的电压和温度。

步骤120、根据采集模块或库仑计模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态，以在目标电池过放后进行充电优化。

具体的，当接收到库仑计模块采集的电压和温度时，根据库仑计模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态；当未接收到库仑计模块采集的电压和温度时，根据采集模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态。如当采集模块采集的温度低于预设最低温度阈值或高于预设最高温度阈值时，确定并控制充电模块在非工作状态；当采集模块采集的温度高于预设最低温度阈值且低于预设最高温度阈值时，根据采集模块采集的电压，确定并控制充电模块在不同的工作状态。

示例性地，接收到库仑计模块采集的电压V1和温度T1，可控制充电模块的工作状态如表1。

表1电压和温度对应的工作状态

其中，Vbat为充电模块20的满充电压，Vth为恒流充电门槛电压，Ip为预充充电电流，Ic为恒流充电电流，Is为充电截止电流，Tmax和Tmin分别为电池允许充电的温度上限和温度下限。

当未接收到库仑计模块采集的电压和温度时，根据采集模块采集的电压V2和温度T2，可控制充电模块的工作状态如表2。

表2电压和温度对应的工作状态

从以上工作流程可以看出，当整个电路系统仅有库仑计芯片U3可以检测目标电池J1的电压和温度信息时，系统存在缺陷。库仑计芯片U3发生异常，或目标电池J1过放至低于库仑计芯片U3的供电要求下限Vmin时，库仑计芯片U3无法正常工作也就无法检测电压和温度信息，从而单片机U1也无法获取库仑计芯片U3的信息。例如，目标电池J1的电压处于Vth至Vbat范围内，但目标电池J1的温度大于Tmax，库仑计芯片U3通讯出错无法获得准确温度信息，此时单片机U1使能充电将会严重损伤电池寿命，甚至导致电池本体发生鼓胀。电池电压BAT_ADC采集电路和电池温度TEMP_ADC采集电路，在库仑计芯片U3失效情况下，作为一种补充措施，很好弥补了设计上的风险和缺陷，可提高产品可靠性。

本实施例提供的电池过放充电优化方法与本发明任意实施例提供的电池过放充电优化装置属于相同的发明构思，具备相应的有益效果，未在本实施例详尽的技术细节详见本发明任意实施例提供的电池过放充电优化装置。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电池过放充电优化装置，其特征在于，包括：充电模块、采集模块、库仑计模块和控制器；

其中，所述采集模块包括电压采集单元和温度采集单元，所述充电模块、所述库仑计模块、所述电压采集单元和所述温度采集单元均与所述控制器电连接；所述充电模块用于为目标电池充电，所述电压采集单元和所述温度采集单元分别用于采集所述目标电池的电压和温度，所述库仑计模块用于检测所述目标电池的电压和温度，所述控制器用于根据所述采集模块或所述库仑计模块采集的电压和温度，确定并控制所述充电模块的工作状态，以在所述目标电池过放后进行充电优化。

2.根据权利要求1所述的电池过放充电优化装置，其特征在于，所述电压采集单元包括第一电阻、第二电阻和第一MOS管，所述第一电阻的一端与所述目标电池电连接，所述第一电阻的另一端与第二电阻的第一端电连接，所述第二电阻的第二端与所述第一MOS管的第一极电连接，所述第二电阻的第一端和所述第一MOS管的栅极与所述控制器的不同端口电连接，所述第一MOS管的第二极电连接。

3.根据权利要求1所述的电池过放充电优化装置，其特征在于，所述温度采集单元包括第二MOS管、第三电阻和热敏电阻，所述第二MOS管的第一极与电源电连接，所述第二MOS管的第二极通过所述第三电阻与所述热敏电阻的第一端电连接，所述第二MOS管的栅极和所述热敏电阻的第一端与所述控制器的不同端口电连接，所述热敏电阻的第二端接地。

4.根据权利要求1所述的电池过放充电优化装置，其特征在于，所述库仑计模块包括库仑计芯片和上拉电阻，所述库仑计芯片的电源引脚通过所述上拉电阻与电源电连接，所述库仑计芯片的采集引脚与所述目标电池电连接。

5.根据权利要求1所述的电池过放充电优化装置，其特征在于，还包括稳压器，所述稳压器与所述充电模块电连接。

6.根据权利要求1所述的电池过放充电优化装置，其特征在于，所述目标电池为锂电池。

7.一种电池过放充电优化系统，其特征在于，包括如权利要求1-6任一所述的电池过放充电优化装置，还包括目标电池，所述目标电池与所述电池过放充电优化装置中的充电模块、采集模块以及库仑计模块电连接。

8.一种电池过放充电优化方法，其特征在于，所述电池过放充电优化方法由如权利要求1-6任一所述的控制器执行，所述电池过放充电优化方法包括：

接收采集模块和库仑计模块采集的电压和温度；

根据所述采集模块或所述库仑计模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态，以在所述目标电池过放后进行充电优化。

9.根据权利要求8所述的电池过放充电优化方法，其特征在于，根据所述采集模块或所述库仑计模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态，包括：

当接收到所述库仑计模块采集的电压和温度时，根据所述库仑计模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态；

当未接收到所述库仑计模块采集的电压和温度时，根据所述采集模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态。

10.根据权利要求9所述的电池过放充电优化方法，其特征在于，所述根据所述采集模块采集的电压和温度，确定并控制充电模块的工作状态，包括：

当所述采集模块采集的温度低于预设最低温度阈值或高于预设最高温度阈值时，确定并控制充电模块在非工作状态；

当所述采集模块采集的温度高于预设最低温度阈值且低于预设最高温度阈值时，根据采集模块采集的电压，确定并控制充电模块在不同的工作状态。

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