CN1933277B - 一种充电器对电池种类的识别方法及其充电器电路 - Google Patents

Abstract

一种充电器对电池种类的识别方法，在充电开始后，充电器测量充电电流I和即时的电池电压V1，然后暂停充电并测量无充电电流时的电池电压并以此循环，再根据电池内阻R＝(V1-V2)/I的公式计算并记录电池内阻值的变化，并根据电池内阻R的变化情况判定在充电电池是充电电池或是普通干电池，是则继续充电，否则停止充电。本发明能准确地测量电池内部电阻及其充电时的变化情况，借此识别干电池和充电电池，解决了电压判定法的缺点，能准确地把不饱和碱性和锌碳干电池识别为非可充电电池，避免对其进行长时间充电，从而消除因对碱性和锌碳电池进行长时间充电带来的安全隐患。

Description

一种充电器对电池种类的识别方法及其充电器电路

技术领域

本发明涉及一种充电器对电池种类的识别方法，特别是指一种通过测量及计算电池的内部电阻，并根据电池内部电阻及其充电时的变化规律来识别电池种类的方法。

背景技术

目前在充电器行业中，中高档充电器一般都是带有微型控制器MCU(也叫单片机)作为控制单元的，MCU通过内置模数转换器或外接模数转换器可以测量得到电池的电压，并且一般都可以识别作为干电池的碱性电池、锌碳电池和短路电池。对碱性电池、锌碳电池和短路电池的识别方法是电压判定法，此判定法的理论依据是，当对碱性电池、锌碳电池进行充电的时候，碱性电池、锌碳电池的电压会很快升至1.65V以上，当对短路电池进行充电时，电池电压是0V。在实际应用中，对于饱和的碱性电池和锌碳电池，此方法非常有效，不管是碱性电池还是锌碳电池，在1C充电电流强度下，10分钟内电池电压都会至1.65V以上；但是在对放空的一次电池进行充电时，此方法的有效性就不高了，常常发生直到把电池充漏液了，电池电压也没有达到1.65V以上。所以，在充电器中，用于识别碱性电池、锌碳电池和短路电池的电压判定法有无法可靠识别不饱和碱性电池和锌碳电池的局限性。申请号为200510020699.9的发明专利申请《一种电池充电方法和装置》，提供了一种能准确区别电池尚未充满电、即将充满电或已经充满电状态的电池充电方法和充电装置，这种装置通过电池内阻测量电路测得电池内阻，然后根据电池的内阻来判断电池所处的状态，即：尚未充满电、即将充满电或已经充满电状态。那么是否可以根据电池的内电阻及其充电后的变化情况来判断电池是属于碱性电池、锌碳电池、镍氢电池等那一种电池呢？

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种根据电池内部电阻及其充电时的变化规律来识别电池种类的方法。

根据上述所要解决的问题设计了一种充电器对电池种类的识别方法，该方法的执行步骤是首先，将待充电电池装入充电器后接通电源开始充电；其次，充电器测量充电电流I和即时的电池电压V1；第三，充电器暂停对待充电电池的充电并测量无充电电流时的电池电压V2；第四，充电器以继续充电并测量充电时的电池电压、电流和暂停充电并测量无充电电流时的电池电压的循环方式获得电压V1和V2，并根据电池内阻R＝(V1-V2)/I的公式计算并记录电池内阻值的变化；第五，根据电池内阻R的变化情况判定在充电电池是充电电池或是干电池；第六，是充电电池则继续对电池充电，是干电池则停止充电。对待充电电池类型的判定原则是，待充电电池充电时，内阻快速上升并大于350毫欧的电池是普通电池。

根据前述的识别方法设计了一种充电器电路，该电路由相互联接的直流电源电路和控制电路组成，其控制电路包括相互相依次联接的恒流控制电路、脉冲恒流发生电路、电池仓、模数转换器、微控制器，微控制器与脉冲恒流发生电路联接并发出控制信号.电池仓还与电流大小采样电路联接，电流大小采样电路与恒流控制电路联接形成反馈.

本发明能准确地测量电池内部电阻及其充电时的变化情况，借此识别互相有差别的电池，解决了电压判定法对不饱和碱性电池和锌碳电池无法可靠识别的缺点；能准确地把不饱和碱性电池和锌碳电池识别为非可充电电池即普通干电池，避免对碱性电池和锌碳电池进行长时间充电，从而消除因对碱性和锌碳等于电池进行长时间充电带来的安全隐患。

附图说明

附图1是本发明识别方法的执行步骤框图；附图2是应用本发明识别方法之充电器的电路原理框图；附图3是实施本发明方法的充电器实施例的电路原理图。

具体实施方式

本发明提出了一种充电器识别电池种类的方法，创造思路是根据电池的内电阻及其充电后的变化情况来判断电池是属于碱性电池、锌碳电池、还是镍氢电池等等。本发明并没有电池内阻识别电路，电池内阻的获取是通过模数转换单元把电池的电压转换成数字信号，然后微型控制器内的软件对此数字信号记录并处理，从而得到需要的结果，步骤流程如图1所示。

本发明的技术方案是：根据电池的电化学特性——不同种类的电池拥有不同的内部电阻以及在接受充电时内部电阻的变化情况也不同，充电器可以根据电池的内部电阻及其变化情况来识别电池。例如：根据大量测量数据统计发现，正常镍氢电池的内部电阻小于30毫欧，部分品质低劣的镍氢电池和使用寿命即将结束的镍氢电池的内电阻在30毫欧以上但小于350毫欧，使用寿命结束或因其他因数导致损坏的镍氢电池的内电阻在300毫欧以上，碱性电池的内电阻在150毫欧以上，锌碳电池的内电阻在300毫欧以上。在对电池进行充电时，电池会产生极化电压，导致电池内电阻上升，根据实验数据统计发现，在用1C的充电电流充电10分钟后，镍氢电池的内电阻上升不明显，碱性电池的内电阻大于350毫欧以上，锌碳电池的内电阻在400毫欧以上。故应用本发明方法的镍氢充电器对充电时内电阻大于350毫欧的电池识别为非可充电电池即干电池，不给予充电，从而消除对一次电池进行充电带来的安全隐患，如电池漏夜、爆炸、起火等。

本发明中的电池内部电阻计算方法是：设电池的内部电阻为R，充电器的充电电流为I，充电器采用脉冲恒流间歇性对电池进行充电，当有电流经过电池时，充电器通过模数转换器测量得到电池电压V1，当没有电流经过电池时，充电器通过模数转换器测量得到电池电压V2，则充电时的电池的内部电阻等于V1减去V2得到的差再除以充电电流I，即：R＝(V1-V2)/I。充电器内部的微型控制器MCU根据模数转换器得到的V1和V2计算得到R，再根据的值及其变化情况即可判断电池是否为非可充电电池，然后根据判断结果决定是否继续充电。

本发明方法电信号的运作过程是：直流电源电路输出直流电，此直流电进入恒流控制电路，恒流控制电路根据电流大小采样电路反馈的电流大小信号将电流的大小控制在设定范围内并输出至脉冲恒流发生电路，脉冲恒流发生电路根据微控制器的控制信号产生脉冲恒流间歇性地对电池充电，充电电流从电池出来后进入电流大小采样电路并产生电流大小信号反馈至恒流控制电路，最后充电电流进入地线；模数转换器把电池的电压模拟信号转换成微控制器可以识别的数字信号并发送给微控制器，微控制器的内部软件根据电压数字信号对电池的种类作出判断并根据实际情况决定是否继续充电，如果停止充电，则发送控制信号给脉冲恒流发生电路让其停止输出脉冲恒流.

如图3所示，本发明的一个实施例，应用本发明所述的对电池种类的识别方法的充电器电路，其中市电电源经接口ACIN接入，接口一端联接有保险管F1，交流电源经整流器D1、电解电容C2、C3、电感L1整流滤波处理后，经变压器T1输出直流电源，变压器T1的次级绕组N4经二极管D4、D4A、电解电容C11、C12整流滤波处理后，与电池Battery联接。运算放大器U4A及其外围电路、光耦IC U4及其外围电路、集成电路U1及其外围电路、光耦IC U4及其外围电路、电阻R37组成恒流控制电路，电阻R37与电池Battery联接，流经电池Battery的电流经电阻R37产生电压信号，从网络点P与运算放大器U4A及其外围电路联接，经光耦IC U4及其外围电路和光耦IC U4及其外围电路将电压信号反馈给集成电路U1及其外围电路，集成电路U1调整变压器的输出恒定。微处理器MCU通过三极管Q5、二极管D9、三极管Q1与电池Battery联接，通过直接控制三极管Q5进而间接控制三极管Q1来使经过三极管Q1的恒定电流变成脉冲电流，微处理器的4脚Test端口为一个自检程序触发接口，微处理器MCU的13脚通过三极管Q9与蜂鸣器B1联接。上述各电路均采用成熟的经典电路，在此不对其联接关系进行描述。

图3只给出了本发明的一个实施例，图中所示的具体元器件及其联接关系仅是示例而非限定，产品电路可根据实际情况确定。

Claims (3)

1.一种充电器对电池种类的识别方法，该方法的执行步骤是

首先，将待充电电池装入充电器后接通电源开始充电；

其次，充电器测量充电电流I和实时的电池电压V1；

第三，充电器暂停对待充电电池的充电并测量无充电电流时的电池电压V2；

第四，充电器以继续充电并测量充电时的电池电压和暂停充电并测量无充电电流时的电池电压的循环方式获得电压V1和V2，并根据电池内阻R＝(V1-V2)/I的公式计算并纪录电池内阻值的变化；

第五，根据电池内阻R及其变化情况判定在充电电池是充电电池或是干电池；

第六，是充电电池则继续对电池充电，是干电池则停止充电。

2.一种应用权利要求1所述的充电器对电池种类的识别方法的充电器电路，由相互连接的直流电源电路和控制电路组成，其特征是

所述的控制电路包括互相依次连接的恒流控制电路、脉冲恒流发生电路、电池仓、模数转换器、微控制器，微控制器与脉冲恒流发生电路连接并发出控制信号，微控制器通过电池内阻R及其变化判断电池是充电电池还是干电池，若是充电电池则控制继续充电，若是干电池则控制停止充电。

3.根据权利要求2所述的充电器对电池种类的识别方法的充电器电路，其特征是电池仓还与电流大小采样电路连接，电流大小采样电路与恒流控制电路连接形成回馈。

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