CN1905309A - 一种锂电池充电控制方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电子产品，特别公开一种电子产品中对锂电池进行充电的控制方法和控制系统，以解决现有充电控制方法影响锂电池使用寿命的问题。一种充电控制方法，包括如下步骤：A1、检测锂电池容量，当锂电池容量等于或小于第一下限值时开始对锂电池进行充电并执行步骤A2；A2、实时检测充电过程中的锂电池容量，当锂电池容量等于或大于第一上限值时停止充电并返回步骤A1。还可以将上述方法和现有技术结合使用，提供一种可以在两种充电模式之间进行选择的充电控制方法和系统，分别应用与经常使用移动电源系统还是经常在市电下使用的场合，满足不同需求场景。充电系统包括锂电池模块、充电模块、检测模块和存储模块，还包括两个控制模块以及充电模式管理模块。

Description

一种锂电池充电控制方法和系统
技术领域
本发明涉及电子产品，特别涉及一种对电子设备中对锂电池进行充电的控制方法和系统。
背景技术
随着电子技术的发展，越来越多的便携式电子产品开始进入日常生活，例如手机、便携式计算机和随身听等，现在，高端电子产品一般都使用储能性能较好的锂电池进行供电。现有电子产品控制锂电池充电时，始终保持锂电池为满充电容量的95％以上。以便携式计算机为例，便携式计算机的锂电池模块中包括一组串、并联的锂电池组，现有充电系统结构如图1所示，包括：
1、对锂电池组进行充电的充电模块；
2、检测锂电池组容量的检测模块和保存锂电池组容量检测结果的存储模块；
3、充电控制模块，充电控制模块中预先设置充电容量门限值，一般为满充电容量95％，当电源接通后，充电过程的控制包括如下步骤：
1、检测模块实时检测锂电池组容量并存储到存储模块中；
2、充电控制模块从存储模块中读取锂电池组容量，并判断锂电池组容量是否小于或等于充电容量门限值，即满充电容量95％时继续步骤3，否则循环判断电池组容量；
3、启动充电模块开始充电，一直将锂电池组充到满充电容量；
是否到达满充电容量的判断方法是：根据充电电流进行判断，当充电电流小于设定值时说明锂电池组已经充满，充电电流设定值根据锂电池组初始标称容量确定，通常为0.01C5A；
4、然后，返回步骤1进行循环控制、充电。
通过上述循环控制，可以使锂电池组的电池容量始终保持在大于等于满充电容量95％以上，接近满容量的状态。
但是，如果锂电池一直处于接近满容量的状态，会加快锂电池组的自损耗，直接影响锂电池的使用寿命，并且持续充电的方法也造成了能源的浪费，随着电子产品的普及性应用，每年有大量的手机、计算机和耗材、录音机等家电产品开始报废，移动电源系统储能锂电池组的寿命周期较电子产品更短，对报废锂电池的回收和处理技术并没有非常成熟，因此对环境的潜在破坏很大。延长移动电源系统使用寿命，不仅对环境保护有重大意义，同时也降低了用户开支。锂电池使用寿命延长还节约了不可再生资源的消耗，其间接社会意义重大。尽管每块移动电源系统每天消耗的电能不大，但其保有量巨大，如果新增移动电源系统每块节能30％～40％，则每年节能效益超过3亿元。
发明内容
本发明提供一种充电控制方法和控制系统，以解决现有充电控制方法影响锂电池使用寿命的问题。
一种锂电池充电控制方法，包括如下步骤：
A1、检测锂电池容量，当锂电池容量等于或小于第一下限值时开始对锂电池进行充电并执行步骤A2；
A2、实时检测充电过程中的锂电池容量，当锂电池容量等于或大于第一上限值时停止充电并返回步骤A1。
所述步骤A1中，检测锂电池容量的方法为实时检测和/或每间隔设定的第一等待时间检测一次。
所述第一上限值为锂电池满充电容量的30％～60％；
所述第一下限值为锂电池标称容量的5％～10％；
所述第一等待时间为24～48小时。
一种锂电池充电控制方法，包括如下步骤：
B1、接收充电模式选择指令，并判所述指令为执行第一充电模式还是执行第二充电模式，若为第一充电模式则继续步骤B2；否则转入步骤B4；
B2、检测锂电池容量，当锂电池容量等于或小于第一下限值时开始对锂电池进行充电并执行步骤B3；
B3、实时检测充电过程中的锂电池容量，当锂电池容量等于或大于第一上限值时停止充电并返回步骤B2；
B4、检测锂电池容量，当锂电池容量等于或小于第二门限值时开始对锂电池进行充电并执行步骤B5；
B5、实时检测充电过程中的锂电池容量，当锂电池容量等于满充电容量时停止充电并返回步骤B4。
一种锂电池充电控制系统，包括：锂电池模块、对锂电池模块进行充电的充电模块、检测锂电池容量的检测模块，所述控制系统还包括：
连接充电模块的第一控制模块，根据检测模块的检测结果，在锂电池容量小于等于第一下限值时，控制充电模块对锂电池进行充电，并在锂电池容量大于等于第一上限值时，控制充电模块停止充电。
所述控制系统还包括：连接充电模块的第二控制模块，控制充电模块对锂电池进行充电并保持锂电池容量在设定的第二门限值以上；以及分别连接第一控制模块和第二控制模块的充电模式管理模块，接收充电模式选择指令，并根据该指令启动第一控制模块或第二控制模块控制锂电池充电。
所述锂电池模块包括多只串联和/或并联的锂电池。
所述的控制系统还包括连接检测模块并保存检测结果的存储模块。
本发明的有益效果如下：
1、本发明首先提供一种根据最佳容量和最低下限值控制充电的方法，将锂电池的较长期存储最高容量保持在最佳的满充电容量的40％～50％，减少了锂电池的自损耗并延长了锂电池的使用寿命，同时，根据设定的最低锂电池标称容量5％～10％启动充电，避免了锂电池总是处于充电过程，同样减少了充电对锂电池造成的损害，并节约了能源；
2、本发明在上述技术方案的基础上，提供一种可以在两种充电模式之间进行选择的充电控制方法和系统，分别应用与有无市电电源的场合，满足不同需求场景；
3、本发明所述方法和系统可以延长锂电池寿命达25％～30％；可以减少废旧锂电池对生态环境的污染，从而保护了生态环境，并节约了锂电池生产中所利用的不可再生资源；
4、本发明所述方法实现简单，可靠性高。
附图说明
图1为现有充电系统结构示意图；
图2为本发明所述可以在两种充电模式之间进行选择的控制方法流程图；
图3为应用本发明所述在两种充电模式之间进行选择的控制方法的控制系统结构框图。
具体实施方式
锂电池的最佳存储容量是在40％～50％荷电状态，而目前移动电源系统中控制充电的方法几乎总是将锂电池的容量保持为满充电容量的95％以上，这不仅加快了锂电池的自损耗，没有达到预期的循环使用寿命，还浪费了充电电能。
为解决这一问题，本发明首先提供一种充电控制方法，如图2中步骤S3～S6所示，将锂电池的较佳充电容量作为充电容量上限值，设定能够维持电子产品正常工作一定时间的最低容量作为下限值，当检测到锂电池容量低于下限值时开始充电，充电到较佳容量时停止充电，如此循环控制，这样，能够将将锂电池的充电容量控制在较佳存储容量内，有效避免现有技术中，始终保持锂电池为满充电容量的95％以上造成寿命缩短的问题，同时也避免了锂电池长期处于充电状态下造成的损伤和电能损耗。
其中：锂电池的较佳存储容量一般为满充电容量的30％～60％，最佳容量为40％～50％，可以在最佳容量范围内任意选择一个作为上限值，锂电池的最低容量一般选择在标称容量的5％～10％之间。
上述充电方法虽然延长了锂电池寿命，节约了电能损耗，但是在需要长时间使用移动电源时，会因锂电池容量较低缩短了使用时间，这时，最好使用现有技术的充电方法将锂电池的容量充电到尽可能满容量，基于以上情况，本发明还提供一种可以在两种充电方法之间进行选择使用的锂电池控制方法，当需要长期在市电电源下使用时，采用本发明所述方法进行充电控制，当需要长时间使用移动电源供电时，为尽可能延长使用时间，切换到现有技术的方法进行充电控制，以满足两种使用场景下的不同需求，下面结合附图详细说明。
如图2所示，本发明所述的可以在两种充电方法之间进行选择使用的充电控制方法包括如下步骤：
S1、在充电系统中增加充电模式选择界面，由用户通过该选择界面向充电控制系统输入模式选择指令；
S2、充电控制系统接收到充电模式选择指令后，判用户选择执行第一充电模式还是执行第二充电模式，若为第一充电模式则转入步骤S3；否则转入步骤S7；
其中：第一充电模式是指本发明提供的将锂电池容量充到满充电容量的40％～50％的控制方法，用于较长期工作在有市电电源的环境中，第二充电模式是指现有技术中，将锂电池容量充到满充电容量的95％以上的控制方法，用于需要使用储能锂电池供电之前对锂电池进行充电。
S3、如果选择的是第一种充电模式，由于该模式中设定了开始充电的最低容量下限值，下限值一般为标称容量的5％～10％，因此在决定是否开始充电之前，先检测锂电池容量并判断锂电池容量是否等于或小于标称容量的5％～10％，当锂电池容量等于或小于标称容量的5％～10％时执行步骤S4开始充电；
S4、充电；
S5、在充电过程中，需要实时检测充电过程中的锂电池容量变化，当锂电池容量等于或大于设定上限值：满充电容量的40％～50％时，执行步骤S6；
S6、停止充电，并接着检测锂电池容量进行循环控制，等锂电池容量再等于或小于标称容量的5％～10％时再开始充电；
由于锂电池容量的下降需要一定的时间，因此可以每隔一定等待时间检测并判断一次，可以一定程度降低中央处理单元的占用率，间隔时间可以在24～48小时之间任意选择设定。
而且，在步骤S3～S6中，如果收到用户输入的充电选择指令时，立即返回步骤S2重新判断用户具体选择的充电模式重新进行控制。
S7、如果用户选择的是第二种充电模式，则检测锂电池容量，当锂电池容量等于或小于满充电容量的95％时，执行步骤S8对锂电池进行充电；
S8、充电；
S9、在充电过程中，需要实时检测充电过程中的锂电池容量变化，当锂电池容量等于满充电容量时执行步骤S10；
S10、停止充电，并检测检测锂电池容量返回步骤S7进行循环控制；当锂电池容量再次等于或小于满充电容量的95％时开始下一轮充电。
95％满充电容量只是常用的限定值，还可以在满充电容量的80％～95％之间进行选择。
同样，在步骤S10中，考虑到电量下降需要一定的时间，可以每间隔设定的等待时间检测并判断一次，同样可以一定程度降低中央处理单元的占用率，但是间隔时间不能太长，一般设定在8～24小时以内较为合适。
同样，在步骤S7～S10之间，如果收到用户输入的充电选择指令时，立即返回步骤S2重新判断用户具体选择的充电模式重新进行控制。
通过上述控制方法，可以在两种充电模式之间进行选择，第一种充电模式用于电子产品有市电供电的场合，将锂电池的充电容量保持在最佳存储容量40％～50％荷电状态之间，第二种充电模式为现有技术中的控制方法，用于需要使用移动电源系统供电之前将锂电池充电到满容量。
本发明还提供一种应用上述方法的充电控制系统，如图3所示，包括如下结构：
1、锂电池模块，一般包括多只串、并联的锂电池；
2、对锂电池模块进行充电的充电模块，充电模块连接充电电源，当充电回路接通后，对锂电池模块进行充电；
3、检测锂电池容量的检测模块，检测模块在充电电源接通后，开始检测锂电池容量并输入存储模块保存检测结果；
4、保存锂电池容量检测结果的存储模块，存储模块中保存有最新的锂电池容量检测结果，为控制充电提供依据；
5、第一种充电模式控制模块，控制充电模块对锂电池进行充电并保持锂电池容量在满充电容量的40％～50％和标称容量的5％～10％荷电状态之间；
6、第二种充电模式控制模块，可以控制充电模块将锂电池充电到满容量并将电池容量保持在满充电容量的95％以上；
7、充电模式管理模块，接收充电模式选择指令，并根据该指令启动第一种充电模式控制模块或第二种充电模式控制模块对锂电池进行充电。
充电模式管理模块可以通过一个用户界面实现，也可以通过键盘或按键实现，根据具体的电子产品可以有很多种实现方法，为本领域技术人员熟知，这里不再赘述。
当用户接通充电电源后，充电模式管理模块检测用户是否输入了模式选择指令，如果检测到选择指令，则按照用户选择的模式启动第一种充电模式控制模块或第二种充电模式控制模块读取存储模块中保存的当前容量，根据当前容量按照设定的流程控制充电模块充电。
充电模式管理模块如果没有检测到用户输入模式选择指令，按照设定的等待时间和次数提示用户，或者按照缺省状态启动第一充电模式控制模块进行节能模式充电。
本发明的有益效果如下：
1、本发明首先提供一种根据最佳容量和最低下限值控制充电的方法，将锂电池的较长期存储最高容量保持在最佳的满充电容量的40％～50％，减少了锂电池的自损耗并延长了锂电池的使用寿命，同时，根据设定的最低锂电池标称容量5％～10％启动充电，避免了锂电池总是处于充电过程，同样减少了充电对锂电池造成的损害，并节约了能源；
2、本发明在上述技术方案的基础上，提供一种可以在两种充电模式之间进行选择的充电控制方法和系统，分别应用与有无市电电源的场合，满足不同需求场景；
3、本发明所述方法和系统可以延长锂电池寿命达25％～30％；可以减少废旧锂电池对生态环境的污染，从而保护了生态环境，并节约了锂电池生产中所利用的不可再生资源；
4、本发明所述方法实现简单，可靠性高。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1、一种锂电池充电控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
A1、检测锂电池容量，当锂电池容量等于或小于第一下限值时开始对锂电池进行充电并执行步骤A2；
A2、实时检测充电过程中的锂电池容量，当锂电池容量等于或大于第一上限值时停止充电并返回步骤A1。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A1中，检测锂电池容量的方法为实时检测和/或每间隔设定的等待时间检测一次。
3、如权利要求2所述的方法，其特征在于：
所述第一上限值为锂电池满充电容量的40％～50％；
所述第一下限值为锂电池标称容量的5％～10％；
所述等待时间为24～48小时。
4、一种锂电池充电控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
B1、接收充电模式选择指令，并判所述指令为执行第一充电模式还是执行第二充电模式，若为第一充电模式则继续步骤B2；否则转入步骤B4；
B2、检测锂电池容量，当锂电池容量等于或小于第一下限值时开始对锂电池进行充电并执行步骤B3；
B3、实时检测充电过程中的锂电池容量，当锂电池容量等于或大于第一上限值时停止充电并返回步骤B2；
B4、检测锂电池容量，当锂电池容量等于或小于第二门限值时开始对锂电池进行充电并执行步骤B5；
B5、实时检测充电过程中的锂电池容量，当锂电池容量等于满充电容量时停止充电并返回步骤B4。
5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤B2中，检测锂电池容量的方法为实时检测和/或每间隔设定的等待时间检测一次。
6、如权利要求5所述的方法，其特征在于：
所述第一上限值为锂电池满充电容量的30％～60％；
所述第一下限值为锂电池标称容量的5％～10％；
所述第二门限值为锂电池满充电容量的80％～95％；
所述等待时间为24～48小时。
7、一种锂电池充电控制系统，包括锂电池模块、对锂电池模块进行充电的充电模块、检测锂电池容量的检测模块，其特征在于，所述控制系统还包括：
连接充电模块的第一控制模块，根据检测模块的检测结果，在锂电池容量小于等于第一下限值时，控制充电模块对锂电池进行充电，并在锂电池容量大于等于第一上限值时，控制充电模块停止充电。
8、如权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：
连接充电模块的第二控制模块，控制充电模块对锂电池进行充电并保持锂电池容量在设定的第二门限值以上；以及
分别连接第一控制模块和第二控制模块的充电模式管理模块，接收充电模式选择指令，并根据该指令启动第一控制模块或第二控制模块控制锂电池充电。
9、如权利要求7或8所述的控制系统，其特征在于，所述锂电池模块包括多只串联和/或并联的锂电池。
10、如权利要求9所述的控制系统，其特征在于，还包括连接检测模块并保存检测结果的存储模块。
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