CN107437642A - 一种智能充电方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及充电领域，具体涉及一种智能充电方法及装置，包括：实时检测待充电电池的电池温度值和电池电压值；根据获得的所述电池温度值和所述电池电压值动态调整充电电压值和充电电流值。本发明通过智能充电装置与智能电池的配合，通过SMBUS/I2C通讯获取电池端实时的电压和温度数据，灵活的设置输出的恒流值以及充电限制电压值，从而更优化的在低温、高温情况下安全有效的对锂电池充电。

Description

一种智能充电方法及装置
技术领域
本发明涉及充电领域，具体涉及一种智能充电方法及装置。
背景技术
蓄电池在其能量经放电消耗后，通过充电恢复，又能重新放电，构成充放循环。一般用直流电流充电。不同情况下，采用不同的充电方法如恒流充电、恒电压充电、浮充电、涓流充电、急充电或这些方法的组合式充电等。
根据电量＝电压*电流*时间的公式，在电量固定的情况下，只有通过增加电压或者增加电流的方式来缩短充电时间。
高压充电：高电压低电流模式，增加电压，需要在充电电路中设计多重降压电路。充电时，充电装置会发热，电池也会发热，并影响电池的安全性。
低压充电：低电压高电流模式，增加电流，在充电装置电路和电池电路中都引入MCU单片微型计算机来代替降压电路。在低电压高电流的前提下，通过开电压环实现分段横流的电流的输出。
目前锂电池充电过程多为CC-CV模式，具体原因如下：1、因为刚开始充时电池的电压很低，如果不恒流充电，则充电电流很大电池和充电装置的寿命将受到影响。比如：设定充电装置输出电压U0＝4V,电池电压U1＝1V,电池内阻R0设为30mohm,则电流I＝U0-U1/R0＝100A.2、待到电池快充满时，改用恒压充电，这个电压的恒压值，就是电池充满时的端电压值——达到了这个电压，电池的端电压与充电装置的输出电压完全相等，你就是再继续充电，也充不进电了。这样做的目的，是为了防止电池被过充电。3、电池的内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力,一般分为交流内阻和直流内阻,由于充电电池内阻很小,测直流内阻时由于电极容量极化,产生极化内阻,故无法测出其真实值,而测其交流内阻可免除极化内阻的影响,得出真实的内值。交流内阻测试方法为:利用电池等效于一个有源电阻的特点,给电池一个1000HZ,50mA的恒定电流,对其电压采样整流滤波等一系列处理从而精确地测量其阻值。4、对锂离子电池而言,电池内阻分为欧姆内阻和极化内阻。欧姆内阻由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成。极化内阻是指电化学反应时由极化引起的电阻，包括电化学极极化和浓差极化引起的电阻。锂离子电池的实际内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。电池内阻大，会产生大量焦耳热引起电池温度升高，导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短，对电池性能、寿命等造成严重影响。5、电池内阻大小的精确计算相当复杂，而且在电池使用过程中会不断变化。根据经验表明，锂离子电池的体积越大，内阻越小；反之亦然。
但是，有些特殊的应用场景，例如水下，电子器件上锂电池充电环境往往复杂多变，如果采用传统的CC-CV模式充电，一方面对电池寿命有很大的影响，另一方面，电池充电效果也很难保证，同时会存在很大的安全隐患。
因此，开发一种能够根据电池的温度、电压状态来动态智能调节输出电压、电流的充电方案，就变得非常迫切。
发明内容
本发明实施例提供了一种智能充电方法及装置，以解决现有充电装置不能根据电池的温度、电压状态动态智能调节充电的技术问题。
本发明实施例提供的一种智能充电方法，包括：
实时检测待充电电池的电池温度值和电池电压值；
根据获得的所述电池温度值和所述电池电压值动态调整充电电压值和充电电流值。
进一步的，所述“实时检测待充电电池的电池温度值和电池电压值”包括：
通过SMBUS/I2C获取待充电电池相应寄存器的温度值和电压值，从而获得待充电电池的电池温度值和电池电压值。
进一步的，所述“根据获得的所述电池温度值和所述电池电压值动态调整充电电压值和充电电流值”包括：
根据获得的不同的所述电池温度值，设定不同的最高充电电压值；
同时根据获得的电池的所述电池电压值，调整当前的充电电流值。
进一步的，所述电池温度值位于不同的预定区间范围时，设定不同的最高充电电压值；所述充电电流值在第一电池电压值范围内实现最大化，所述第一电池电压值范围处于正常电池电压值范围的中间区间。
进一步的，所述电池温度值位于大于0℃小于60℃时用于给电池正常充电，所述电池温度值处于大于0℃小于60℃之间的不同的预定区间范围时，最大充电电流为1C，其中C为充电电池的容量。
本发明实施例提供的一种智能充电装置，包括：
检测装置，实时检测待充电电池的电池温度值和电池电压值；
控制装置，根据获得的所述电池温度值和所述电池电压值动态控制充电电压值和充电电流值。
进一步的，所述检测装置通过SMBUS/I2C获取待充电电池相应寄存器的温度值和电压值，从而获得待充电电池的电池温度值和电池电压值。
进一步的，所述控制装置，根据获得的不同的所述电池温度值，设定不同的最高充电电压值；同时根据获得的电池的所述电池电压值，调整当前的充电电流值。
进一步的，所述电池温度值位于不同的预定区间范围时，设定不同的最高充电电压值；所述充电电流值在第一电池电压值范围内实现最大化，所述第一电池电压值范围处于正常电池电压值范围的中间区间。
进一步的，所述电池温度值位于大于0℃小于60℃时用于给电池正常充电，所述电池温度值位于处于大于0℃小于60℃之间的不同的预定区间范围时，最大充电电流为1C，其中C为充电电池的容量。
与现有技术相比，本发明实施例提出的一种智能充电方法及装置，通过智能充电装置与智能电池的配合，通过SMBUS/I2C通讯获取电池端实时的电压和温度数据，灵活的设置输出的恒流值以及充电限制电压值，从而更优化的在低温、高温情况下安全有效的对锂电池充电。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例所述充电方法的流程图；
图2是本发明一个实施例所述充电装置结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过智能充电装置与智能电池的配合，通过SMBUS/I2C通讯获取电池端实时的电压和温度数据，灵活的设置输出的恒流值以及充电限制电压值，从而更优化的在低温、高温情况下安全有效的对锂电池充电。
智能电池实时获取电池的电压和温度数据，充电时，充电装置可以通过SMBUS/I2C等方式获取电池相应寄存器的电压温度数据，并根据附图中给出的一种高级充电算法，在不同的温度下，设置不同的最高充电电压，同时根据目前电池的电压值，调整当前的充电电流值。
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供的一种智能充电方法，包括：实时检测待充电电池的电池温度值和电池电压值；根据获得的所述电池温度值和所述电池电压值动态调整充电电压值和充电电流值。
具体的，当水下电子产品显示需要充电时，智能充电装置开始对智能电池检测，通过SMBUS/I2C获取待充电电池相应寄存器的温度值和电压值，所述检测需要经过一定的时间段，以保证检测温度和电压恒定准确，从而获得待充电电池的电池温度值和电池电压值，并将所述电池温度值和电池电压值存储到充电装置的寄存器。
进一步的，智能充电装置根据获得的智能电池的不同的所述电池温度值，设定不同的最高充电电压值；同时根据获得的电池的所述电池电压值，调整当前的充电电流值。
其中，当检测到所述电池温度值小于0℃或大于60℃时，禁止充电，并显示警告信号，因为，此时电池处于温度过低或者过高的不稳定状态，再给其充电会导致电池***等危险状况的发生。
而此时，若检测的所述电池温度值大于等于0℃小于10℃时，可以设定最高充电电压为(3.95-4.05)V*N，特别是4.0V*N，其中N表示所述电池的节数，N为自然数，4.0V表示每一节电池的电压，4.0V*N表示N节电池并联后形成的总的电压，可以根据实际待测智能电池的状况设定最高充电电压；设定完最高充电电压后，同时当检测到所述电池电压值较低时，例如电压值为3.0-3.5V时，可以设定充电电流为0.1C；当检测到所述电池电压值适中时，例如电压值为3.6-4.1V时，可以设定充电电流为0.2C；当检测到所述电池电压值较高时，例如电压值为4.2-4.4V时，可以设定充电电流为0.1C。
进一步的，所述电池温度值大于等于10℃小于45℃时，设定最高充电电压为(4.35-4.45)V*N，特别是4.4V*N；其中N表示所述电池的节数，N为自然数，4.4V表示每一节电池的电压，4.4V*N表示N节电池并联后形成的总的电压，可以根据实际待测智能电池的状况设定最高充电电压；设定完最高充电电压后，同时所述电池电压值较低时，例如电压值为3.0-3.5V时，可以设定充电电流为0.5C；当检测到所述电池电压值适中时，例如电压值为3.6-4.1V时，可以设定充电电流为0.1C；当检测到所述电池电压值较高时，例如电压值为4.2-4.4V时，可以设定充电电流为0.3C。
进一步的，所述电池温度值大于等于45℃小于60℃时，设定最高充电电压为(4.15-4.25)，特别是4.2V*N；其中N表示所述电池的节数，N为自然数，4.2V表示每一节电池的电压，4.2V*N表示N节电池并联后形成的总的电压，可以根据实际待测智能电池的状况设定最高充电电压；设定完最高充电电压后，同时所述电池电压值较低时，例如电压值为3.0-3.5V时，可以设定充电电流为0.2C；当检测到所述电池电压值适中时，例如电压值为3.6-4.1V时，可以设定充电电流为0.3C；当检测到所述电池电压值较高时，例如电压值为4.2-4.4V时，可以设定充电电流为0.1C。
具体充电电流与电池材料和容量有关(本实施例以锂电池为例，也可以以铅酸蓄电池正、镍镉电池、镍金属氢为例进行演算),锂电池有一个标称容量,为Ch。例如,某只电池标称容量1000mAh,那么C＝1000mA,你充电的电流就应当是0.5-0.8C＝500-800mA；但如果标称容量是1800mAh,那么C＝1800mA,0.5-0.8C＝900mA-1440mA。本发明对所述电池的容量不做限定，可以为常规的任何容量值。
实验证明，上述数值范围是比较优越的数值范围，当设置在上述数值范围内时，能够最优的保证电池的充电效果，同时保持电池的使用寿命，而在上述数值范围之外的充电效果就会显著变差，因此，本发明的数据方法具有不可替代性的有益技术效果。
实施例2
如图2所示，本发明实施例提供了一种智能充电装置，包括：检测装置，实时检测待充电电池的电池温度值和电池电压值；控制装置，根据获得的所述电池温度值和所述电池电压值动态控制充电电压值和充电电流值。
具体的，所述智能充电装置包括变压电路、稳压电路、过充保护电路、检测电路、控制电路，所述变压电路根据所需充电电压，实现电压变换，以达到所述的稳定的输出电压；而过充保护电路用于当待充电池充满时，及时停止充电，以保证充电电池的安全。而检测电路，用于通过SMBUS/I2C检测待充电电池，获取待充电电池相应寄存器的温度值和电压值，从而获得待充电电池的电池温度值和电池电压值，并将所述电池温度值和电池电压值反馈给控制电路，控制电路根据实际检测值输出充电电压和充电电流。
具体的，所述控制装置，根据获得的不同的所述电池温度值，设定不同的最高充电电压值；同时根据获得的电池的所述电池电压值，调整当前的充电电流值。
其中，当检测到所述电池温度值小于0℃或大于60℃时，禁止充电，因为，此时电池处于温度过低或者过高的不稳定状态，再给其充电会导致电池***等危险状况的发生。
而此时，若检测的所述电池温度值大于0℃小于10℃时，可以设定最高充电电压为(3.95-4.05)V*N，特别是4.0V*N，其中N表示所述电池的节数，N为自然数，4.0V表示每一节电池的电压，4.0V*N表示N节电池并联后形成的总的电压，可以根据实际待测智能电池的状况设定最高充电电压；设定完最高充电电压后，同时当检测到所述电池电压值较低时，例如电压值为3.0-3.5V时，可以设定充电电流为0.1C；当检测到所述电池电压值适中时，例如电压值为3.6-4.1V时，可以设定充电电流为0.2C；当检测到所述电池电压值较高时，例如电压值为4.2-4.4V时，可以设定充电电流为0.1C。
进一步的，所述电池温度值大于等于10℃小于45℃时，设定最高充电电压为(4.35-4.45)V*N，特别是4.4V*N；其中N表示所述电池的节数，N为自然数，4.4V表示每一节电池的电压，4.4V*N表示N节电池并联后形成的总的电压，可以根据实际待测智能电池的状况设定最高充电电压；设定完最高充电电压后，同时所述电池电压值较低时，例如电压值为3.0-3.5V时，可以设定充电电流为0.5C；当检测到所述电池电压值适中时，例如电压值为3.6-4.1V时，可以设定充电电流为0.1C；当检测到所述电池电压值较高时，例如电压值为4.2-4.4V时，可以设定充电电流为0.3C。
进一步的，所述电池温度值大于等于45℃小于60℃时，设定最高充电电压为(4.15-4.25)，特别是4.2V*N；其中N表示所述电池的节数，N为自然数，4.2V表示每一节电池的电压，4.2V*N表示N节电池并联后形成的总的电压，可以根据实际待测智能电池的状况设定最高充电电压；设定完最高充电电压后，同时所述电池电压值较低时，例如电压值为3.0-3.5V时，可以设定充电电流为0.2C；当检测到所述电池电压值适中时，例如电压值为3.6-4.1V时，可以设定充电电流为0.3C；当检测到所述电池电压值较高时，例如电压值为4.2-4.4V时，可以设定充电电流为0.1C。
具体充电电流与电池材料和容量有关(本实施例以锂电池为例，也可以以铅酸蓄电池正、镍镉电池、镍金属氢为例进行演算),锂电池有一个标称容量,为Ch。例如,某只电池标称容量1000mAh,那么C＝1000mA,你充电的电流就应当是0.5-0.8C＝500-800mA；但如果标称容量是1800mAh,那么C＝1800mA,0.5-0.8C＝900mA-1440mA。本发明对所述电池的容量不做限定，可以为常规的任何容量值。
实验证明，上述数值范围是比较优越的数值范围，当设置在上述数值范围内时，能够最优的保证电池的充电效果，同时保持电池的使用寿命，而在上述数值范围之外的充电效果就会显著变差，因此，本发明的数据方法具有不可替代性的有益技术效果。
与现有技术相比，本发明实施例提出的一种智能充电方法及装置，通过智能充电装置与智能电池的配合，通过SMBUS/I2C通讯获取电池端实时的电压和温度数据，灵活的设置输出的恒流值以及充电限制电压值，从而更优化的在低温，高温情况下安全有效的对锂电池充电。
上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的方法。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种智能充电方法，其特征在于，包括：
实时检测待充电电池的电池温度值和电池电压值；
根据获得的所述电池温度值和所述电池电压值动态调整充电电压值和充电电流值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述“实时检测待充电电池的电池温度值和电池电压值”包括：
通过SMBUS/I2C获取待充电电池相应寄存器的温度值和电压值，从而获得待充电电池的电池温度值和电池电压值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述“根据获得的所述电池温度值和所述电池电压值动态调整充电电压值和充电电流值”包括：
根据获得的不同的所述电池温度值，设定不同的最高充电电压值；
同时根据获得的电池的所述电池电压值，调整当前的充电电流值。
4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于：所述电池温度值位于不同的预定区间范围时，设定不同的最高充电电压值；所述充电电流值在第一电池电压值范围内实现最大化，所述第一电池电压值范围处于正常电池电压值范围的中间区间。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述电池温度值位于大于0℃小于60℃时用于给电池正常充电，所述电池温度值处于大于0℃小于60℃之间的不同的预定区间范围时，最大充电电流为1C，其中C为充电电池的容量。
6.一种智能充电装置，其特征在于，包括：
检测装置，实时检测待充电电池的电池温度值和电池电压值；
控制装置，根据获得的所述电池温度值和所述电池电压值动态控制充电电压值和充电电流值。
7.如权利要求6所述的智能充电装置，其特征在于：所述检测装置通过SMBUS/I2C获取待充电电池相应寄存器的温度值和电压值，从而获得待充电电池的电池温度值和电池电压值。
8.如权利要求6所述的智能充电装置，其特征在于：所述控制装置，根据获得的不同的所述电池温度值，设定不同的最高充电电压值；同时根据获得的电池的所述电池电压值，调整当前的充电电流值。
9.如权利要求6-8之一所述的智能充电装置，其特征在于：所述电池温度值位于不同的预定区间范围时，设定不同的最高充电电压值；所述充电电流值在第一电池电压值范围内实现最大化，所述第一电池电压值范围处于正常电池电压值范围的中间区间。
10.如权利要求9所述的智能充电装置，其特征在于：所述电池温度值位于大于0℃小于60℃时用于给电池正常充电，所述电池温度值处于大于0℃小于60℃之间的不同的预定区间范围时，最大充电电流为1C，其中C为充电电池的容量。
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