CN1302107A - 有环境温差补偿功能的温控型充电装置及控制方法 - Google Patents

有环境温差补偿功能的温控型充电装置及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有环境温差补偿功能的温控型充电装置及控制方法,可提高检测二次电池充电饱和状态的准确度。其装置包括与电池串接的直流充电电源与主动控制元件,还包括二次充电电池温度检测装置、环境温度检测装置和驱动控制电路。其控制方法是由驱动控制电路同时接受电池温度检测装置与环境温度检测装置的检测值并作温差补偿,在环境温度较低时,使反映充电饱和状态的温度检测点降低;当环境温度较高时,又使该检测点提升。

Description

有环境温差补偿功能的温控型充电装置及控制方法
本发明涉及一种充电装置及充电控制方法，更确切地说是涉及一种具有环境温差补偿功能的温度控制型充电装置及充电控制方法。
传统的对二次充电电池充电饱和状态的检测方法，包括检测被充电二次电池的端电压内阻、瞬间负电压效应或温升，通过检测结果来控制二次充电电池的充电状态，其中以温度检测型的最为普遍，但是，充电环境的温度范围是比较大的，如可高达40至50℃或低于0℃，此时，用于反映二次充电电池充电状态的温度检测点的温度值将受到影响，从而不能准确反映并控制二次充电电池的充电状态。
本发明的目的是设计一种有环境温差补偿功能的温控型充电装置及控制方法，将环境温度对二次充电电池充电状态温度检测点温度的影响考虑在内，从而能准确反映并控制二次充电电池的充电状态。
本发明的目的是这样实现的：一种有环境温差补偿功能的温控型充电装置，包括直流充电电源、与二次充电电池一起串接在直流充电电源回路中的主动控制元件和与二次充电电池耦合连接的二次充电电池温度检测装置，其特征在于：还包括有环境温度检测装置和驱动控制电路；所述二次充电电池温度检测装置与所述环境温度检测装置的输出分别连接所述的驱动控制电路，所述驱动控制电路的输出连接所述的主动控制元件。
所述的直流充电电源是含直流或脉动直流的充电电源；所述的主动控制元件是机电元件或固态线性功率元件，在驱动控制电路的控制下对充电电流作开、关或线性操作控制；所述的驱动控制电路包括有机电元件或固态电子元件，用于比较二次充电电池温度检测装置与环境温度检测装置的温度检测值，作环境温差补偿后与设定的控制值作比较，并按设定条件控制所述的主动控制元件；所述的二次充电电池温度检测装置，包括正温度系数电阻性检测元件(PTC)或负温度系数电阻性检测元件(NTC)或热动开关元件，用于检测二次无电电池的温度，与二次无电电池作直接或间接耦合；所述的环境温度检测装置，包括正温度系数电阻性检测元件(PTC)或负温度系数电阻性检测元件(NTC)，用于检测充电装置的环境温度。
所述的二次充电电池温度检测装置是由常闭型(NC)热动开关元件构成，所述的环境温度检测装置是由负温度系数电阻性温度检测元件(NTC)构成。
所述的二次充电电池温度检测装置是由常开型(NO)热动开关元件构成，所述的环境温度检测装置是由负温度系数电阻性温度检测元件(NTC)构成。
所述的二次充电电池温度检测装置是由常闭型(NC)热动开关元件构成，所述的环境温度检测装置是由正温度系数电阻性温度检测元件(PTC)构成。
所述的二次充电电池温度检测装置是由常开型(NO)热动开关元件构成，所述的环境温度检测装置是由正温度系数电阻性温度检测元件(PTC)构成。
所述的直流充电电源、主动控制元件、二次充电电池温度检测装置、环境温度检测装置和驱动控制电路是组合成一体式的温控型充电装置；或与二次充电电池组合成一体式的温控型充电装置；或部分组合成一体，另一部分与二次充电电池组合成一体，中间以导电联结装置或接点或插头插座互相连接的温控型充电装置。
本发明的一种有环境温差补偿功能的温控型充电装置的控制方法，其特征在于包括：将环境温度检测装置所检测的外部环境温度检测值与由二次充电电池温度检测装置所检测的二次充电电池本身的温度检测值同时输送给驱动控制电路；由驱动控制电路作环境温差补偿，在环境温度较低时使与二次充电电池的充电饱和状态相对应的温度检测点随之降低，在环境温度较高时使与二次充电电池的充电饱和状态相对应的温度检测点随之提升；将环境温差补偿值与设定的控制值比较，并按设定条件控制主动控制元件，由主动控制元件对充电电流作开、关或线性操作控制。
所述的随环境温度补偿是在二次充电电池接近饱和而电池温度上升至临界温度时，操作控制所述的主动控制元件，减少或切断充电电流，以及在环境温度上升时，提高主动控制元件的临界温度和在环境温度下降时，降低主动控制元件的临界温度。
所述的随环境温度补偿是由含正温度系数电阻性温度检测元件(PTC)构成的环境温度检测装置和二次充电电池温度检测装置，匹配驱动控制电路在二次充电电池接近饱和而电池温度上升至临界温度时，操作控制主动控制元件减少或切断充电电流，以及在环境温度上升时，提高主动控制元件的临界温度和在环境温度下降时，降低主动控制元件的临界温度。
所述的随环境温度补偿是由含正温度系数电阻性温度检测元件(PTC)构成的二次充电电池温度检测装置，由含负温度系数电阻性温度检测元件(NTC)构成的环境温度检测装置，匹配驱动控制电路在二次充电电池接近饱和而电池温度上升至临界温度时，操作控制主动控制元件减少或切断充电电流，以及在环境温度上升时，提高主动控制元件的临界温度和在环境温度下降时，降低主动控制元件的临界温度。
所述的随环境温度补偿是由含负温度系数电阻性温度检测元件(NTC)构成的二次充电电池温度检测装置，由含正温度系数电阻温度检测元件(PTC)构成的环境温度检测装置，匹配驱动控制电路在二次充电电池接近饱和而电池温度上升至临界温度时，操作控制主动控制元件减少或切断充电电流，以及在环境温度上升时，提高主动控制元件的临界温度和在环境温度下降时，降低主动控制元件的临界温度。
所述的随环境温度补偿是由机电式常闭型(NC)热动开关元件构成二次充电电池温度检测装置，于其侧边设置预热电阻元件，预热电阻元件与负温度系数电阻性温度检测元件(NTC)串联并与直流充电电源并联，使预热电阻元件的发热量与环境温度成反比。
所述的随环境温度补偿是由常开型(NO)热动开关元件构成二次充电电池温度检测装置，于其侧边设置预热电阻元件，预热电阻元件与负温度系数电阻性温度检测元件(NTC)串联并与直流充电电源并联，使预热电阻元件的发热量与环境温度成反比。
所述的随环境温度补偿是由机电式常闭型(NC)热动开关元件或常开型(NO)热动开关元件构成二次充电电池温度检测装置，于其侧边设置正温度系数电阻性温度检测元件(PTC)，使该正温度系数电阻性温度检测元件(PTC)与预热电阻元件并联再与调节电阻串联后与直流充电电源并联，使预热电阻元件的发热量与环境温度成反比。
所述的热动开关元件包括常闭型(NC)热动开关元件或常开型(NO)热动开关元件，是由热动开关元件间接操作控制机电式或固态电子式主动控制元件，或由热动开关元件直接作为主动开关与二次充电电池串联，操作控制充电电流的导通或切断。
本发明的一种有环境温差补偿功能的温控型充电装置及控制方法，通过设置外部环境温度检测装置，并将其检测的环境温度值与二次充电电池温度检测装置根据本身充电状态检测的温度值同时提供给驱动控制电路，在环境温度较低时，使与二次充电电池充电状态对应的温度检测点随之降低，而在环境温度较高时，使与二次充电电池充电状态对应的温度检测点随之提升，提高检测二次充电电池饱和状态的准确度。
下面结合实施例及附图进一步说明本发明的技术。
图1是本发明具有环境温差补偿功能的温控型充电装置原理性结构框图
图2是图1所示的具有环境温差补偿功能的温控型充电装置第一实施例结构示意图
图3是图1所示的具有环境温差补偿功能的温控型充电装置第二实施例结构示意图
图4是图1所示的具有环境温差补偿功能的温控型充电装置第三实施例结构示意图
图5是图1所示的具有环境温差补偿功能的温控型充电装置第四实施例结构示意图
参见图1，本发明具有环境温差补偿功能的温控型充电装置，包括直流充电电源DCS100，二次充电电池B100，主动控制元件Q100，驱动控制电路CD100，二次充电电池温度检测装置TD100和环境温度检测装置TD200。
直流充电电源DCS100是含直流或脉动直流的充电电源。
二次充电电池B100，是可随其饱和状态而具有温度变化特性的各种充放电二次电池。
主动控制元件Q100，由机电元件或固态线性功率元件构成，与二次充电电池B100串联连接并与直流充电电源DCS100串连连接。
驱动控制电路CD100，由机电元件或固态电子元件构成，供与二次充电电池B100耦合的二次充电电池温度检测装置TD100及环境温度检测装置TD200的两温度检测值作环境温差补偿，以及与设定的操作控制值作比较，按设定条件控制主动控制元件Q100，使之作二次充电电池充电电流开或关或线性操作控制。
二次充电电池温度检测装置TD100，可由正温度系数的电阻性检测元件(PTC)或负温度系数的电阻性检测元件(NTC)或热动开关元件构成，可直接或间接耦合于二次充电电池B100，以检测二次充电电池B100的温度值，并通过驱动控制电路CD100操作控制主动控制元件Q100。
环境温度检测装置TD200，可由正温度系数的电阻性检测元件(PTC)或负温度系数的电阻性检测元件(NTC)构成，以感测充电装置周围的环境温度，并输入驱动控制装置CD100，作环境温差补偿，进而操作控制主动控制元件Q100。
本发明具有环境温差补偿功能的温控型充电装置，在环境温度较低时，可使代表二次充电电池充电饱和状态的温度检测点随之降低，而在环境温度较高时，可使代表二次充电电池充电饱和状态的温度检测点随之提升，提高了检测二次电池充电饱和状态的准确性。
本发明具有环境温差补偿功能的温控型充电装置可有多种实施例的匹配组合，包括：
(1)由负温度系数电阻性温度检测元件(NTC)构成二次充电电池温度检测装置TD100和环境温度检测装置TD200，与之匹配的驱动控制电路CD100在二次充电电池B100接近饱而电池温度上升至临界温度时，控制主动控制元件Q100减少或切断充电电流，以及在环境温度上升时，提高二次电池控制主动控制元件Q100的临界温度，而在环境温度下降时，降低二次电池控制主动控制元件Q100的临界温度。
(2)由正温度系数电阻性温度检测元件(PTC)构成二次充电电池温度检测装置TD100和环境温度检测装置TD200，与之匹配的驱动控制电路CD100在二次充电电池B100接近饱而电池温度上升至临界温度时，控制主动控制元件Q100减少或切断充电电流，以及在环境温度上升时，提高二次电池控制主动控制元件Q100的临界温度，而在环境温度下降时，降低二次电池控制主动控制元件Q100的临界温度。
(3)由正温度系数电阻性温度检测元件(PTC)构成二次充电电池温度检测装置TD100，由负温度系数电阻性温度检测元件(NTC)构成环境温度检测装置TD200，与之匹配的驱动控制电路CD100在二次充电电池B100接近饱而电池温度上升至临界温度时，控制主动控制元件Q100减少或切断充电电流，以及在环境温度上升时，提高二次电池控制主动控制元件Q100的临界温度，而在环境温度下降时，降低二次电池控制主动控制元件Q100的临界温度。
(4)由负温度系数电阻性温度检测元件(NTC)构成二次充电电池温度检测装置TD100，由正温度系数电阻性温度检测元件(PTC)构成环境温度检测装置TD200，与之匹配的驱动控制电路CD100在二次充电电池B100接近饱而电池温度上升至临界温度时，控制主动控制元件Q100减少或切断充电电流，以及在环境温度上升时，提高二次电池控制主动控制元件Q100的临界温度，而在环境温度下降时，降低二次电池控制主动控制元件Q100的临界温度。
参见图2，图中所示是由机电式常闭型(NC)热动开关元件THSW100构成二次充电电池温度检测装置TD100，而在其侧边设置预热电阻元件HR100及与之串联的负温度系数电阻性温度检测元件(NTC)，然后再与直流充电电源DCS100并联的电路。预热电阻元件HR100的发热量与环境温度成反比趋势，构成随环境温度作温差补偿的电路。
参见图3，图中所示是由常开型(NO)热动开关元件THSW200构成二次充电电池温度检测装置TD100，而在其侧边设置预热电阻元件HR100及与之串联的负温度系数电阻性温度检测元件(NTC)，然后再与直流充电电源DCS100并联的电路。预热电阻元件HR100的发热量与环境温度成反比趋势，构成随环境温度作温差补偿的电路。
参见图4，图中所示是由机电式常闭型(NC)热动开关元件THSW100构成二次充电电池温度检测装置TD100，而在其侧边设置预热电阻元件HR100及与之并联的正温度系数电阻性温度检测元件(PTC)，然后串联调节电阻R100后再与直流充电电源DCS100并联的电路。预热电阻元件HR100的发热量与环境温度成反比趋势，构成随环境温度作温差补偿的电路。
参见图5，图中所示是由机电式常开型(NO)热动开关元件THSW200构成二次充电电池温度检测装置TD100，而在其侧边设置预热电阻元件HR100及与之并联的正温度系数电阻性温度检测元件(PTC)，然后串联调节电阻R100后再与直流充电电源DCS100并联的电路。预热电阻元件HR100的发热量与环境温度成反比趋势，构成随环境温度作温差补偿的电路。
以上所示的具有环境温差补偿功能的温控型充电装置，是由热动开关元件作为二次充电电池的温度检测装置，再配合作为环境温度检测装置的正温度系数电阻性温度检测元件(PTC)或负温度系数电阻性温度检测元件(NTC)，在环境温度上升时提高二次充电电池操作控制热动开关元件的临界温度，而在环境温度下降时，降低二次充电电池操作控制热动开关元件的临界温度。热动开关元件包括有常闭型(NC)热动开关元件THSW100或常开型(NO)热动开关元件THSW200，热动开关元件可直接操作控制机电式或固态电子式主动控制元件，或本身直接作为主动开关与二次充电电池串联，并操作控制其充电电流的导通或切断。
以下所述是以热动开关元件构成具有环境温差补偿功能的温控型充电装置时，所采用的二次充电电池温度检测装置TD100和环境温度检测装置TD200的各种组合结构。
(5)以常闭型(NC)热动开关元件THSW100构成二次充电电池温度检测装置，而以负温度系数电阻性温度检测元件(NTC)构成环境温度检测装置。
(6)以常开型(NO)热动开关元件THSW200构成二次充电电池温度检测装置，而以负温度系数电阻性温度检测元件(NTC)构成环境温度检测装置。
(7)以常闭型(NC)热动开关元件THSW100构成二次充电电池温度检测装置，而以正温度系数电阻性温度检测元件(PTC)构成环境温度检测装置。
(8)以常开型(NO)热动开关元件THSW200构成二次充电电池温度检测装置，而以正温度系数电阻性温度检测元件(NTC)构成环境温度检测装置。
本发明的具有环境温差补偿功能的温控型充电装置，在实施时可按需要将充电电路元件，特别是负温度系数电阻元件组合制作在一个充电器内，或将充电电路元件与可充电电池组合制作在一个充电器内，或将一部分充电电路元件制作在充电器内而将另一部分充电电路元件与可充电电池组合制作在一起，中间以导电联结装置或接点或插头插座互联。
综上所述，本发明的具有环境温差补偿功能的温控型充电装置及充电控制方法，可随着环境温度的变化进行温控自动补偿，在环境温度较低时使温度检测点降低，而在环境温度较高时使温度检测点提升，提高检测二次电池充电饱和状态的准确度。

Claims (16)

1、一种有环境温差补偿功能的温控型充电装置，包括直流充电电源、与二次充电电池一起串接在直流充电电源回路中的主动控制元件和与二次充电电池耦合连接的二次充电电池温度检测装置，其特征在于：还包括有环境温度检测装置和驱动控制电路；所述二次充电电池温度检测装置与所述环境温度检测装置的输出分别连接所述的驱动控制电路，所述驱动控制电路的输出连接所述的主动控制元件。
2、根据权利要求1所述的一种有环境温差补偿功能的温控型充电装置，其特征在于：所述的直流充电电源是含直流或脉动直流的充电电源；所述的主动控制元件是机电元件或固态线性功率元件，在驱动控制电路的控制下对充电电流作开、关或线性操作控制；所述的驱动控制电路包括有机电元件或固态电子元件，用于比较二次充电电池温度检测装置与环境温度检测装置的温度检测值，作环境温差补偿后与设定的控制值作比较，并按设定条件控制所述的主动控制元件；所述的二次充电电池温度检测装置，包括正温度系数电阻性检测元件(PTC)或负温度系数电阻性检测元件(NTC)或热动开关元件，用于检测二次充电电池的温度，与二次充电电池作直接或间接耦合；所述的环境温度检测装置，包括正温度系数电阻性检测元件(PTC)或负温度系数电阻性检测元件(NTC)，用于检测充电装置的环境温度。
3、根据权利要求1或2所述的一种有环境温差补偿功能的温控型充电装置，其特征在于：所述的二次充电电池温度检测装置是由常闭型(NC)热动开关元件构成，所述的环境温度检测装置是由负温度系数电阻性温度检测元件(NTC)构成。
4、根据权利要求1或2所述的一种有环境温差补偿功能的温控型充电装置，其特征在于：所述的二次充电电池温度检测装置是由常开型(NO)热动开关元件构成，所述的环境温度检测装置是由负温度系数电阻性温度检测元件(NTC)构成。
5、根据权利要求1或2所述的一种有环境温差补偿功能的温控型充电装置，其特征在于：所述的二次充电电池温度检测装置是由常闭型(NC)热动开关元件构成，所述的环境温度检测装置是由正温度系数电阻性温度检测元件(PTC)构成。
6、根据权利要求1或2所述的一种有环境温差补偿功能的温控型充电装置，其特征在于：所述的二次充电电池温度检测装置是由常开型(NO)热动开关元件构成，所述的环境温度检测装置是由正温度系数电阻性温度检测元件(PTC)构成。
7、根据权利要求1或2所述的一种有环境温差补偿功能的温控型充电装置，其特征在于：所述的直流充电电源、主动控制元件、二次充电电池温度检测装置、环境温度检测装置和驱动控制电路是组合成一体式的温控型充电装置；或与二次充电电池组合成一体式的温控型充电装置；或部分组合成一体，另一部分与二次充电电池组合成一体，中间以导电联结装置或接点或插头插座互相连接的温控型充电装置。
8、一种有环境温差补偿功能的温控型充电装置的控制方法，其特征在于包括：将环境温度检测装置所检测的外部环境温度检测值与由二次充电电池温度检测装置所检测的二次充电电池本身的温度检测值同时输送给驱动控制电路；由驱动控制电路作环境温差补偿，在环境温度较低时使与二次充电电池的充电饱和状态相对应的温度检测点随之降低，在环境温度较高时使与二次充电电池的充电饱和状态相对应的温度检测点随之提升；将环境温差补偿值与设定的控制值比较，并按设定条件控制主动控制元件，由主动控制元件对充电电流作开、关或线性操作控制。
9、根据权利要求8所述的一种有环境温差补偿功能的温控型充电装置的控制方法，其特征在于：所述的随环境温度补偿是在二次充电电池接近饱和而电池温度上升至临界温度时，操作控制所述的主动控制元件，减少或切断充电电流，以及在环境温度上升时，提高主动控制元件的临界温度和在环境温度下降时，降低主动控制元件的临界温度。
10、根据权利要求8或9所述的一种有环境温差补偿功能的温控型充电装置的控制方法，其特征在于：所述的随环境温度补偿是由含正温度系数电阻性温度检测元件(PTC)构成的环境温度检测装置和二次充电电池温度检测装置，匹配驱动控制电路在二次充电电池接近饱和而电池温度上升至临界温度时，操作控制主动控制元件减少或切断充电电流，以及在环境温度上升时，提高主动控制元件的临界温度和在环境温度下降时，降低主动控制元件的临界温度。
11、根据权利要求8或9所述的一种有环境温差补偿功能的温控型充电装置的控制方法，其特征在于：所述的随环境温度补偿是由含正温度系数电阻性温度检测元件(PTC)构成的二次充电电池温度检测装置，由含负温度系数电阻性温度检测元件(NTC)构成的环境温度检测装置，匹配驱动控制电路在二次充电电池接近饱和而电池温度上升至临界温度时，操作控制主动控制元件减少或切断充电电流，以及在环境温度上升时，提高主动控制元件的临界温度和在环境温度下降时，降低主动控制元件的临界温度。
12、根据权利要求8或9所述的一种有环境温差补偿功能的温控型充电装置的控制方法，其特征在于：所述的随环境温度补偿是由含负温度系数电阻性温度检测元件(NTC)构成的二次充电电池温度检测装置，由含正温度系数电阻温度检测元件(PTC)构成的环境温度检测装置，匹配驱动控制电路在二次充电电池接近饱和而电池温度上升至临界温度时，操作控制主动控制元件减少或切断充电电流，以及在环境温度上升时，提高主动控制元件的临界温度和在环境温度下降时，降低主动控制元件的临界温度。
13、根据权利要求8或9所述的一种有环境温差补偿功能的温控型充电装置的控制方法，其特征在于：所述的随环境温度补偿是由机电式常闭型(NC)热动开关元件构成二次充电电池温度检测装置，于其侧边设置预热电阻元件，预热电阻元件与负温度系数电阻性温度检测元件(NTC)串联并与直流充电电源并联，使预热电阻元件的发热量与环境温度成反比。
14、根据权利要求8或9所述的一种有环境温差补偿功能的温控型充电装置的控制方法，其特征在于：所述的随环境温度补偿是由常开型(NO)热动开关元件构成二次充电电池温度检测装置，于其侧边设置预热电阻元件，预热电阻元件与负温度系数电阻性温度检测元件(NTC)串联并与直流充电电源并联，使预热电阻元件的发热量与环境温度成反比。
15、根据权利要求8或9所述的一种有环境温差补偿功能的温控型充电装置的控制方法，其特征在于：所述的随环境温度补偿是由机电式常闭型(NC)热动开关元件或常开型(NO)热动开关元件构成二次充电电池温度检测装置，于其侧边设置正温度系数电阻性温度检测元件(PTC)，使该正温度系数电阻性温度检测元件(PTC)与预热电阻元件并联再与调节电阻串联后与直流充电电源并联，使预热电阻元件的发热量与环境温度成反比。
16、根据权利要求8或9所述的一种有环境温差补偿功能的温控型充电装置的控制方法，其特征在于：所述的热动开关元件包括常闭型(NC)热动开关元件或常开型(NO)热动开关元件，是由热动开关元件间接操作控制机电式或固态电子式主动控制元件，或由热动开关元件直接作为主动开关与二次充电电池串联，操作控制充电电流的导通或切断。
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