CN106160081A - 一种电池的充电方法、充电电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电池的充电方法，包括：对电池进行分段式恒流充电，其中分段式恒流充电至少包括一次对电池进行恒流放电的过程；如此循环直到到达电池的充电截止电压后，对电池转入恒压充电。通过这种方式，本发明利用恒流放电来将电池充电时产生的极化消除，去极化效果明显，使电池的电压到达充电截止电压的时间延长，更多地处于分段式恒流充电阶段，提高充电效率，从而能够缩短电池满充的时间，同时由于极化得到及时消除，电池发热现象有所降低，有利于保护电池的安全性能。

Description

一种电池的充电方法、充电电路及电子设备

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种电池的充电方法、充电电路及电子设备。

背景技术

电池在充电时，电极电位会偏离平衡电位，这种现象就是极化。充电电流越大，电位偏离平衡电位也越多，即极化越大。充电极化造成的原因主要是正极脱出的电荷在负极来不及嵌入造成的。

目前，为了缩短充电时间，提高用户体验，很多手机设计都采用快充电池，对电池进行大电流充电。但是，在大电流充电时，比如1.5C，电池极化很大，如果直接采用传统的恒流恒压充电，电池恒流时间会很短，而后转入小电流的恒压充电，如图1所示，影响电池的充电效率；由于电池极化很大，极化产生的能量不能及时转化为电池的化学能，会导致电池发热明显，影响电池的安全性能。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种电池的充电方法、充电电路及电子设备，能够解决由于电池极化造成的电池的充电效率低及安全性能不好的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案是：提供一种电池的充电方法，包括：

对电池进行分段式恒流充电，其中分段式恒流充电至少包括一次对电池进行恒流放电的过程；

如此循环直到到达电池的充电截止电压后，对电池转入恒压充电。

其中，对电池进行分段式恒流充电包括：

以第一电流对电池进行恒流充电，充电时间为第一时间；

以第二电流对电池进行恒流放电，放电时间为第二时间；

其中，第一电流大于第二电流，第一时间大于第二时间。

其中，第一电流为电池的电池容量的K倍，K为大于1的正数。

其中，第二电流为电池的电池容量的M倍，M为小于0.05的正数。

其中，第一时间为10-30s，第二时间为1-10s。

其中，充电截止电压为4.2-4.4V。

其中，对电池进行分段式恒流充电包括：

以第一电流对电池进行恒流充电，充电时间为第一时间；

以第二电流对电池进行恒流充电，充电时间为第二时间；

以第三电流对电池进行恒流放电，放电时间为第三时间；

其中，第一电流大于第二电流、第三电流，第三电流大于或等于第二电流；

第一时间大于第二时间、第三时间，第三时间大于或等于第二时间。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案是：提供一种电池的充电电路，包括：

充电模块，充电模块用于对电池进行分段恒流充电，以及恒压充电；

控制模块，控制模块用于控制分段式恒流充电的具体分段，使分段至少包括一次对电池进行恒流放电的过程；

电压检测模块，电压检测模块用于检测电池的电压，并将电池的电压反馈至控制模块，当电池的电压到达充电截止电压后使控制模块控制电池转入恒压充电。

其中，控制模块具体用于控制以第一电流对电池进行持续第一时间的恒流充电，以第二电流对电池进行持续第二时间的恒流放电；

其中，第一电流大于第二电流，第一时间大于第二时间。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一种技术方案是：提供一种电子设备，包括上述电池的充电电路。

有益效益：区别于现有技术的情况，本发明通过对电池进行分段式恒流充电，其中分段式恒流充电至少包括一次对电池进行恒流放电的过程；如此循环直到到达电池的充电截止电压后，对电池转入恒压充电。通过这种方式，本发明利用恒流放电来将电池充电时产生的极化消除，去极化效果明显，使电池的电压到达充电截止电压的时间延长，更多地处于分段式恒流充电阶段，提高充电效率，从而能够缩短电池满充的时间，同时由于极化得到及时消除，电池发热现象有所降低，有利于保护电池的安全性能。

附图说明

图1是现有技术中电池的充电方法的过程示意图；

图2是本发明电池的充电方法第一实施方式的流程示意图；

图3是本发明电池的充电方法第二实施方式的流程示意图；

图4是本发明电池的充电方法第二实施方式的过程示意图；

图5是本发明电池的充电方法第三实施方式的流程示意图；

图6是本发明电池的充电方法第三实施方式的过程示意图；

图7是本发明电池的充电电路一实施方式的原理示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明所提供的一种电池的充电方法、充电电路及电子设备做进一步详细描述。

如图2所示，本发明电池的充电方法第一实施方式，包括：

步骤S101：对电池进行分段式恒流充电，其中分段式恒流充电至少包括一次对电池进行恒流放电的过程；

在步骤S101中，电池可为锂离子电池、铅酸电池、镍氢电池、或镍镉电池等。

对电池进行分段式恒流充电，分段式恒流充电是指恒流充电的过程中并不是如图1所示的以同一恒定电流对电池进行持续充电，而是将整个恒流充电过程分成若干个周期，每一周期包括至少一次对电池进行恒流充电和恒流放电的过程，每一周期的恒流充电可以采用对电池进行同一恒定电流的充电方式，也可以采用对电池进行不同恒定电流结合的充电方式，比如恒定电流I1和I2(I1远远大于I2)结合的充电方式，其中不同恒定电流的个数不受限制；

每一周期的恒流放电可以采用对电池进行同一恒定电流的放电方式，也可以采用对电池进行不同恒定电流结合的放电方式，其中不同恒定电流的个数不受限制；

每一周期的恒流充电的大小、时间、不同恒流充电之间的切换，恒流充电与恒流放电之间的切换、恒流放电的大小、时间、不同恒流放电之间的切换，均以能够提高充电效率、消除极化为准，在此不做具体限定。

每一周期包括至少一次对电池进行恒流充电和恒流放电的过程，恒流充电的过程主要实现对电池进行快速充电的过程，快速充电采用的恒定电流通常较大，恒定电流越大，电位偏离平衡电位也越多，极化越大，利用检测电路检测到的电池的电压要高于电池的实际电压，出现虚高现象；利用恒流放电的过程将恒流充电时产生的极化消除，同时放电的过程也可进一步消耗积聚在电池负极表面的电荷，去极化效果明显，电池的电压下降，虚高现象得以缓解。

步骤S102：如此循环直到到达电池的充电截止电压后，对电池转入恒压充电。

对上述每一周期的恒流充放电过程进行循环，直到到达电池的充电截止电压后对电池转入恒压充电，对单节锂电池而言，这一充电截止电压通常可选4.2V-4.4V，恒压充电时电压恒定，电流逐渐减小，当到达充电截止电流后停止充电。

在步骤S101中，由于恒流充电的极化得以及时消除，电池的电压出现的虚高现象得以缓解，使得电池的电压到达充电截止电压的时间变长，电池处于恒流充电阶段的时间变长，充电效率变高，从而能够缩短电池满充的时间，同时由于极化得以及时消除，电池发热现象有所降低，有利于提高电池的安全性能。

图3是本发明电池的充电方法第二实施方式的流程示意图，图4是本发明电池的充电方法第二实施方式的过程示意图，请一起参阅图3和图4，该方法包括：

步骤S201：以第一电流I1对电池进行恒流充电，充电时间为第一时间t1；

步骤S202：以第二电流I2对电池进行恒流放电，放电时间为第二时间t2，其中，I1＞I2，t1＞t2；

具体地，本实施方式的恒流充电过程分为若干个周期，每一周期包括一次I1恒流充电即步骤S201和I2恒流放电即步骤S202的过程。

利用I1对电池进行持续t1时长的恒流充电，实现对电池进行大电流快速充电的过程，大电流快速充电时，电荷从电池正极快速向电池负极移动，电池负极积累的电荷来不及嵌入，极化现象明显，使电池的电压上升的趋势远远大于电池的实际电压，出现虚高现象；

利用I2对电池进行持续t2时长的恒流放电，实现对电池去极化的过程，I2远远小于I1，利用小电流缓慢放电，电荷从电池负极向电池正极移动，没有新的电荷在电池负极积累，可以消耗掉大电流快速充电时积累在电池负极的电荷，再加上电池负极自身的极化消除，去极化效果明显。

本实施方式中，I1可选为电池容量C的K倍，K为大于1的正数，即I1＞1C；I2可选为电池容量C的M倍，M为小于0.05的正数，即I2＜0.05C，举例来说，电池容量C为3000mAh时，I1为大于3000mA的电流值，I2为小于150mA的电流值，可以看出，I2远远小于I1；

t1可选为10-30s，t2可选为1-10s，t2＜t1可避免恒流放电的时间过长而影响充电效率，t2的时长选择以能消除极化为宜。

步骤S203：如此循环直到到达电池的充电截止电压后，对电池转入恒压充电。

对步骤S201和步骤S202进行周期循环，当检测到电池的电压到达电池的充电截止电压后，充电电源对电池转入恒压充电阶段，恒压充电阶段的电压恒定，电流不断下降，当到达充电截止电流后停止充电。

从图4可以看出，由于步骤S202的去极化，这一过程的电压下降明显，电压虚高现象得以缓解，再次利用I1对电池进行大电流快速充电时，电池的电压相比前一周期的I1充电结束时的电压下降，电池的电压到达充电截止电压的时间变长，电池处于恒流充电阶段的时间变长，充电效率变高，从而能够缩短电池满充的时间，同时由于极化得以及时消除，电池发热现象有所降低，有利于提高电池的安全性能。

图5是本发明电池的充电方法第三实施方式的流程示意图，图6是本发明电池的充电方法第三实施方式的过程示意图，请一起参阅图5和图6，该方法包括：

步骤S301：以第一电流I3对电池进行恒流充电，充电时间为第一时间t3；

步骤S302：以第二电流I4对电池进行恒流充电，充电时间为第二时间t4；

步骤S303：以第三电流I5对电池进行恒流放电，放电时间为第三时间t5，其中，I3＞I4，I3＞I5，I4≤I5；t3＞t4，t3＞t5，t4≤t5；

具体地，本实施方式的恒流充电过程包含若干个周期，每一周期包括一次I3恒流充电即步骤S301、一次I4恒流充电即步骤S302和一次I5恒流放电即步骤S303的过程。

在步骤S301中，利用I3恒流充电，I3的数值通常较大，可选为1C-3C之间，利用宽(t3)的大电流快速充电，有利于缩短充电时间，但是大电流快速充电会使电池极化明显，电池发热；因此在步骤S302中，搭配一个窄(t4)的小电流I4充电，I4远远小于I3，可选为0.01C-0.05C之间，电池充电放缓，使得积累在电池负极的电荷嵌入到电池负极，减缓电池极化的产生；在步骤S303中，再利用一个窄(t5)的小电流I5放电，I5远远小于I3，可选稍大于I4，从而可以将I4充电时产生的极化消除后，还可进一步将I3充电时产生的极化消除。

步骤S304：如此循环直到到达电池的充电截止电压后，对电池转入恒压充电。

对步骤S301、步骤S302和步骤S303进行周期循环，当检测到电池的电压到达电池的充电截止电压后，充电电源对电池转入恒压充电阶段，恒压充电阶段的电压恒定，电流不断下降，当到达充电截止电流后停止充电。

利用步骤S302和步骤S303对恒流充电时产生的极化进行消除，使得由于极化产生的电压虚高现象得以缓解，电池的电压到达充电截止电压的时间变长，电池处于恒流充电阶段的时间变长，充电效率变高，从而能够缩短电池满充的时间，同时极化得以及时消除，电池发热现象有所降低，有利于提高电池的安全性能。

请参阅图7，本发明电池的充电电路一实施方式，包括充电模块401、控制模块402及电压检测模块403，各模块之间的连接方式如图7所示，应当可以理解，图7中所示仅是电路连接的一种示意图，相互之间的连接可以是直接连接，或者通过一些接口等实现间接耦合，各模块之间的划分也可有其他方式，以实际需求为准。

充电模块401用于对电池404进行分段恒流充电，以及恒压充电；控制模块402用于控制分段式恒流充电的具体分段，使分段至少包括一次对电池404进行恒流放电的过程；电压检测模块403用于检测电池404的电压，并将电池404的电压反馈至控制模块402，当电池404的电压到达充电截止电压后使控制模块402控制电池404转入恒压充电。

本实施方式中，控制模块402具体用于控制以第一电流对电池404进行持续第一时间的恒流充电，以第二电流对电池404进行持续第二时间的恒流放电，其中，第一电流大于第二电流，第一时间大于第二时间，充电的过程类似图4所示。

整个电路的工作过程为：控制模块402控制充电模块401以第一电流对电池404进行快速充电，这一过程电池404产生极化，再控制充电模块401以第二电流对电池404进行放电，消除前一过程中产生的极化，以此循环，在循环过程中利用电压检测模块403实时检测电池404的电压，并将电池404的电压反馈至控制模块402，当电池404的电压等于充电截止电压时，控制模块402控制充电模块401对电池404的充电转入恒压充电，继续充电到达到充电截止电流时停止充电。

可以看出，在分段恒流充电时，电池404的极化得以及时消除，可使得电池404的电压到达充电截止电压的时间延长，更多地停留在恒流充电阶段，提高电池404的充电效率，从而能够缩短电池404满充的时间，而且由于电池404的极化得以及时消除，电池404发热现象有所降低，有利于提高电池404的安全性能。

在实际应用中，充电模块401及控制模块402可选集成在同一芯片中，如电源管理芯片，对电源管理芯片写入上述方法对应的程序，电压检测模块403独立于电源管理芯片，其直接连接在电池404两端，电压检测模块403到电池404的线路阻抗很小，检测到的电池404的电压非常接近电池404中电芯的实际电压，相比现有技术中直接利用电源管理芯片检测到的电压值偏小，使得到达充电截止电压的时间延长，可进一步提高充电效率。

本发明电子设备一实施方式，电子设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、智能可穿戴设备或电动玩具等，这些电子设备包括有上述实施方式中电池的充电电路。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种电池的充电方法，其特征在于，包括：

对所述电池进行分段式恒流充电，其中所述分段式恒流充电至少包括一次对所述电池进行恒流放电的过程；

如此循环直到到达所述电池的充电截止电压后，对所述电池转入恒压充电。

2.根据权利要求1所述的电池的充电方法，其特征在于，所述对所述电池进行分段式恒流充电包括：

以第一电流对所述电池进行恒流充电，充电时间为第一时间；

以第二电流对所述电池进行恒流放电，放电时间为第二时间；

其中，所述第一电流大于所述第二电流，所述第一时间大于所述第二时间。

3.根据权利要求2所述的电池的充电方法，其特征在于，

所述第一电流为所述电池的电池容量的K倍，所述K为大于1的正数。

4.根据权利要求2所述的电池的充电方法，其特征在于，

所述第二电流为所述电池的电池容量的M倍，所述M为小于0.05的正数。

5.根据权利要求2所述的电池的充电方法，其特征在于，

所述第一时间为10-30s，所述第二时间为1-10s。

6.根据权利要求1所述的电池的充电方法，其特征在于，

所述充电截止电压为4.2-4.4V。

7.根据权利要求1所述的电池的充电方法，其特征在于，所述对所述电池进行分段式恒流充电包括：

以第一电流对所述电池进行恒流充电，充电时间为第一时间；

以第二电流对所述电池进行恒流充电，充电时间为第二时间；

以第三电流对所述电池进行恒流放电，放电时间为第三时间；

其中，所述第一电流大于所述第二电流、所述第三电流，所述第三电流大于或等于所述第二电流；

所述第一时间大于所述第二时间、所述第三时间，所述第三时间大于或等于所述第二时间。

8.一种电池的充电电路，其特征在于，包括：

充电模块，所述充电模块用于对所述电池进行分段恒流充电，以及恒压充电；

控制模块，所述控制模块用于控制所述分段式恒流充电的具体分段，使所述分段至少包括一次对所述电池进行恒流放电的过程；

电压检测模块，所述电压检测模块用于检测所述电池的电压，并将所述电池的电压反馈至所述控制模块，当所述电池的电压到达充电截止电压后使所述控制模块控制所述电池转入恒压充电。

9.根据权利要求8所述的电池的充电电路，其特征在于，所述控制模块具体用于控制以第一电流对所述电池进行持续第一时间的恒流充电，以第二电流对所述电池进行持续第二时间的恒流放电；

其中，所述第一电流大于所述第二电流，所述第一时间大于所述第二时间。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求8-9任一项所述的电池的充电电路。