CN107785946B - 充电电流控制方法及其*** - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种充电电流控制方法及其***，能根据电池的温度调整供应至电池的充电电流。充电电流控制***包括充电单元、温度传感器与微控制器。充电单元供应充电电流至电池。温度传感器持续地感测电池的温度。微控制器接收温度传感器所测得的电池的温度，并判断温度传感器所测得的电池的温度是否大于等于一警示温度。若微控制器判断所测得的电池的温度小于警示温度，则微控制器不调整充电单元供应至电池的充电电流；而若微控制器判断所测得的电池的温度大于等于警示温度，则根据默认的查找表或公式控制充电单元调整供应至电池的充电电流。该方法无需因为电池温度过高而暂时停止对电池的充电，能大幅地节省充电时间，进而提高充电效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种充电电流控制方法及其***，并且，还涉及一种于电池的充电过程中能根据电池的温度调整供应至电池的充电电流的充电电流控制方法及其***。
背景技术
一般而言，在对电池进行充电的过程中，电池的温度会逐渐地上升。为了避免电池由于温度过高而受损，当电池的温度达到一个默认的警示温度时，必须暂时停止提供充电电流至电池。等待电池的温度下降至一个默认的安全温度时，再恢复提供充电电流至电池。
因此，于充电过程中，若环境温度偏高，就会使得充电电流不断地被切断再恢复提供。请参照图1，图1为根据现有技术所绘示以表示供应至电池的充电电流、电池温度与充电时间之间关系的曲线图。于图1中，C1为表示充电过程中提供至电池的充电电流的曲线，T1为表示充电过程中电池的温度的曲线。如图1所示，起先电池由约2800毫安的充电电流进行充电，但随着电池温度上升至约摄氏45度(即，达到警示温度)，为了避免电池受损，充电电流便暂时地被切断(即，充电电流降至零)。接着，等到电池的温度下降至约摄氏39.5度(即，下降至安全警示温度)，即恢复提供充电电流至电池，继续以约2800毫安的充电电流对电池进行充电。如此反复循环，使得整个充电过程的时间被延长，充电效率不佳。
发明内容
本发明提供一种充电电流控制方法及其***，以解决现有技术中充电时间被延长导致充电效果不佳的问题。
本发明实施例公开一种充电电流控制方法。电池的充电过程中，此充电电流控制方法会根据电池的温度调整供应至电池的充电电流。此充电电流控制方法包括：持续地感测电池的温度；判断所测得的电池的温度是否大于等于一警示温度；若所测得的电池的温度小于警示温度，则不调整供应至电池的充电电流；以及若所测得的电池的温度大于等于警示温度，则根据默认的查找表或公式调整供应至电池的充电电流。
于本发明一实施例的充电电流控制方法中，所述公式为I(T)＝A*I0*(TMAX-T)/(TMAX-TA)，其中T为所述电池的温度，I(T)为于温度T下提供至所述电池的所述充电电流，A为一调整系数，I0为所述电池的温度小于所述警示温度时未经调整的所述充电电流，TMAX为所述电池的充电过程中所述电池的一最大温度，且TA为所述警示温度。
于本发明一实施例的充电电流控制方法中，此充电电流控制方法还包括：当所述电池电压达到一默认电压时，供应一恒定电压予所述电池进行充电，使得提供至所述电池的所述充电电流逐渐下降；以及直到提供至所述电池的所述充电电流下降至一预设电流时，判断所述电池充电完成并停止供应所述充电电流至所述电池。
本发明实施例还公开一种充电电流控制***。于电池的充电过程中，此充电电流控制***会根据电池的温度调整供应至电池的充电电流。此充电电流控制***包括充电单元、温度传感器与微控制器。充电单元与温度传感器均连接于电池。充电单元供应充电电流至此电池，且温度传感器持续地感测电池的温度。微控制器连接于充电单元与温度传感器之间。微控制器接收温度传感器所测得的电池的温度，并判断温度传感器所测得的电池的温度是否大于等于一警示温度。若微控制器判断温度传感器所测得的电池的温度小于所述警示温度，则微控制器不调整充电单元供应至电池的充电电流。然而，若微控制器判断温度传感器所测得的电池的温度大于等于警示温度，则根据默认的查找表或公式控制充电单元调整供应至电池的充电电流。
于本发明一实施例的充电电流控制***中，所述公式为I(T)＝A*I0*(TMAX-T)/(TMAX-TA)，其中T为所述电池的温度，I(T)为于温度T下提供至所述电池的所述充电电流，A为一调整系数，I0为所述电池的温度小于所述警示温度时未经调整的所述充电电流，TMAX为所述电池的充电过程中所述电池的一最大温度，且TA为所述警示温度。
于本发明一实施例的充电电流控制***中，此充电电流控制***还包括电压传感器。电压传感器连接于所述电池与所述微控制器之间，用以持续地感测所述电池的电压，并将所测得的所述电池的电压传送至所述微控制器。当所述微控制器判断所述电压传感器所测得的所述电池的电压达到一默认电压时，所述微控制器控制所述充电单元供应一恒定电压予所述电池进行充电，使得提供至所述电池的所述充电电流逐渐下降。直到提供至所述电池的所述充电电流下降至一预设电流时，所述微控制器判断所述电池充电完成并控制所述充电单元停止供应所述充电电流至所述电池。
综上所述，本发明实施例所公开的充电电流控制技术改善了传统充电电流控制技术中电流会随着电池温度反复上升与下降而反复被切断与恢复的情况。本发明所提供的充电电流控制方法与***能随着电池温度的变化调整充电电流。即便电池的温度逐渐上升，也能持续地提供充电电流给电池进行充电而不需要完全地充电电流切断，实能有效地提升充电效率。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与说明书附图仅用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。
附图说明
图1为根据现有技术所绘示以表示供应至电池的充电电流、电池温度与充电时间之间关系的曲线图。
图2为根据本发明一例示性实施例所绘示的充电电流控制方法的流程图。
图3为根据本发明一例示性实施例所绘示的充电电流控制***的方块图。
图4为根据本发明一例示性实施例所绘示以表示供应至电池的充电电流、电池温度与充电时间之间关系的曲线图。
具体实施方式
在下文将参看说明书附图更充分地描述各种例示性实施例，在说明书附图中展示一些例示性实施例。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。确切而言，提供此等例示性实施例使得本发明将为详尽且完整，且将向本领域技术人员充分传达本发明概念的范畴。在各个附图中，类似数字始终指示类似组件。
首先，以下将以多个实施例说明本发明的本发明所提供的充电电流控制方法与***。通过此种充电电流控制方法与***，于电池充电的过程中，充电电流将不会因为电池温度过高而被切断。也就是说，通过此种充电电流控制方法与***，于电池充电的过程中，不会因为电池的温度过高而需要暂停对电池进行的充电动作。
〔充电电流控制方法的实施例〕
本实施例所提供的充电电流控制方法用以充电一电池，如：锂电池、镍氢电池…等，但本发明于此并不限制。于电池的充电过程中，本实施例所提供的充电电流控制方法会根据被充电的电池的温度来调整所供应的充电电流。为了能清楚了解本实施例所提供的充电电流控制方法，请先参照图2，图2为根据本发明例示性实施例所绘示的充电电流控制方法的流程图。如图2所示，充电电流控制方法200主要是通过以下步骤具体实现：步骤S201：持续地感测电池的温度；步骤S202：判断所测得的电池的温度是否大于等于警示温度；步骤S203：若所测得的电池的温度小于警示温度，则不调整供应至电池的充电电流；步骤S204：若所测得的电池的温度大于等于警示温度，则根据默认的查找表或公式调整供应至电池的充电电流；步骤S205：当电池电压达到一默认电压时，供应恒定电压予电池进行充电，使得提供至电池的充电电流逐渐下降；以及步骤S206：直到提供至电池的充电电流下降至一预设电流时，判断电池充电完成并停止供应充电电流至电池。
以下将进一步说明前述充电电流控制方法200中的各步骤。为了便于说明前述充电电流控制方法200中的各步骤，除了图2之外，请同时参照图4，图4为根据本发明例示性实施例所绘示以表示供应至电池的充电电流、电池温度与充电时间之间关系的曲线图。
当开始对电池进行充电时，首先于步骤S201中会持续地感测电池的温度，以于后续步骤中能够根据所感测得知的电池温度变化来调整充电电流的大小。于电池充电过程之初，随着充电时间增加，电池的温度会随之升高。于图4中，C2为表示充电过程中提供至电池的充电电流的曲线，T2为表示充电过程中电池的温度的曲线。如图4所示，起初提供至电池的充电电流约为2800毫安，于充电时间约0～1000秒期间，电池的温度随着充电时间增加至约摄氏40度。
因此，于步骤S202中会判断所测得的电池的温度是否大于等于预先设定的警示温度。于此举例中，假设警示温度被预先设定为摄氏40度。当所测得的电池的温度小于摄氏40度时，便进入步骤S203，不对充电电流进行调整。于是复如图4所示，于充电时间约0～1000秒期间，充电电流均保持为约2800毫安以对电池进行充电。另一方面，当电池持续地被充电且电池的温度不断上升，使得所测得的电池的温度达到摄氏40度时，便进入步骤S204，调降供应至电池的充电电流。于是复如图4所示，于电池充电时间约1000～4000秒期间，供应至电池的充电电流随着电池温度的变化被调整。须说明地是，于步骤S204中，充电电流根据默认的电池温度与充电电流的关系来被调整。于本实施例中，默认的电池温度与充电电流的关系可以查找表或公式的形式来描述。也就是说，当所测得的电池温度达到警示温度时，本实施例中所提供的充电电流控制方法200便会根据预设的查找表或预设的公式得到调整后的充电电流，并接着将当前的充电电流调整成前述得到的调整后的充电电流，以供应至电池。
进一步说明，当所测得的电池温度达到警示温度时，充电电流便会根据预设的查找表或预设的公式被调降或调升。举例来说，如图4所示，在电池充电时间约4000～6000秒期间，由于电池温度达到警示温度后继续地升高，根据预设的查找表或将电池温度代入默认的公式，便会得到被调降的充电电流。于是，在电池充电时间约4000～6000秒期间，充电电流会随着电池温度的升高而被调降。接着，由于充电电流被调降，在电池充电时间约6000～8000秒期间，电池温度转而微幅下降。此时，根据预设的查找表或将电池温度代入默认的公式，则会得到被调升的充电电流。于是，在电池充电时间约6000～8000秒期间，充电电流会随着电池温度的下降而被调升。然而，充电电流被调升又会再度使得电池温度升高，于是在电池充电时间约8000～12000秒期间，又会得到被调降的充电电流。因此，在电池充电时间约8000～12000秒期间，充电电流在度随着电池温度的升高而被调降。
须说明地是，于一较佳的实施例中，默认的电池温度与充电电流的关系由以下方程序来描述：I(T)＝A*I0*(TMAX-T)/(TMAX-TA)。须说明地是，于此公式中，T为电池的温度，I(T)为于温度T下提供至电池的充电电流，A为一调整系数，I0为电池的温度小于警示温度时未经调整的充电电流，TMAX为电池的充电过程中电池的最大温度，且TA为警示温度。由此公式中的(TMAX-T)/(TMAX-TA)可以看出，1/(TMAX-TA)为一定值，若电池温度高出警示温度越多(即T的值越大，TMAX-T的值越小)，充电电流被调降的幅度也就越大；另一方面，若电池温度高出警示温度较少(即T的值越小，TMAX-T的值越大)，充电电流被调降的幅度也就比较小。换句话说，充电电流被调降的幅度取决于电池温度高出警示温度的多寡。举例来说，如图4所示，在电池充电时间约2000～6000秒期间，电池温度约由摄氏40度升高到摄氏43.4度，充电电流便约由2800毫安被调降到1000毫安；相较之下，在电池充电时间约6000～8000秒期间，电池温度约由摄氏43.4度降低到摄氏43度，充电电流便约由1000毫安被调升到1100毫安；且在电池充电时间约8000～12000秒期间，电池温度约由摄氏43度升高到摄氏43.2度，充电电流便约由1100毫安被调降到1050毫安。
接下来，由于电池持续地被充电时，电池电压会上升。当电池电压达到一默认电压时，便进入步骤S205。于步骤S205中，会供应恒定电压予电池进行充电。电池在恒定电压下进行充电时，当电池的当前电压与电池被充饱的电压之间的电压差渐小时，电池的充电电流便会逐渐下降。由图4中可见，当充电时间约超过12000秒时，充电电流逐渐下降，即表示在充电时间约为12000秒时，电池电压达到前述的默认电压，于是开始提供一定电压对电池进行充电，使得电池的充电电流由约1000毫安开始逐渐下降。于此同时，由于电池的充电电流开始逐渐下降，电池温度亦随之下降。
最后，当电池的充电电流下降至一预设电流时，便进入步骤S206。于步骤S206中，由于电池的充电电流已下降至预设电流，便可判断电池充电完成并停止供应充电电流至电池。假设于本实施例中前述的预设电流为450毫安，则由图4中可见，在充电时间约为14000秒时，电池的充电电流下降至450毫安。于是，即可判断电池充电完成，并同时停止供应充电电流至电池，使得电池的充电电流直接地下降至零，此即为利用本实施例所提供的充电电流控制方法所完成的电池的整个充电过程。
仍须说明地是，虽然此较佳实施例中默认的电池温度与充电电流的关系由I(T)＝A*I0*(TMAX-T)/(TMAX-TA)来描述，但于其他实施例中，默认的电池温度与充电电流的关系亦可由查找表描述或是表示成其他的预设调整机制(简言之，如：部阶调降充电电流，直到温度下降，再部阶调升充电电流，若温度上升，再调降充电电流…等)。也就是说，本发明并不对默认的电池温度与充电电流的关系的描述方式或表示方式加以限制。
〔充电电流控制***的一实施例〕
请参见图3，图3为根据本发明例示性实施例所绘示的充电电流控制***的方块图。本实施例所提供的充电电流控制***3用以执行前述实施例所提供的充电电流控制方法200，故请一并参见图2以利理解。
本实施例所提供的充电电流控制***3用以对一电池进行充电，并于此电池的充电过程中，根据电池的温度调整供应至此电池的充电电流。如图3所示，充电电流控制***3包括充电单元30、温度传感器34、电压传感器35与微控制器32。于实际使用上，充电电流控制***3可视为一个电池组B，其连接上一外接电源CP来对电池组B中的电池36进行充电。举例来说，此外接电源CP可为市电，但本发明于此并不限制。
进一步说明，复如图3所示，充电单元30连接于电池36，微控制器32连接于充电单元30。温度传感器34与电压传感器35均连接于微控制器32与电池36之间。充电单元30连接上一外接电源CP来以供应充电电流至电池36。温度传感器34持续地感测电池36的温度。微控制器32接收温度传感器34所测得的电池36的温度，并判断温度传感器34所测得的电池36的温度是否大于等于一警示温度。
若微控制器32判断温度传感器34所测得的电池36的温度小于警示温度(举例来说，为图4所示的摄氏40度)，则微控制器32不调整充电单元30供应至电池36的充电电流。然而，若微控制器32判断温度传感器34所测得的36电池的温度大于等于警示温度，则根据默认的查找表或公式控制充电单元30调整供应至电池36的充电电流。
详细地说，当微控制器32判断温度传感器34所测得的36电池的温度大于等于警示温度，进而根据默认的查找表或公式控制充电单元30调整供应至电池36的充电电流供应至电池的充电电流时，充电电流根据默认的电池36的温度与充电电流的关系来被调整。于本实施例中，默认的电池36的温度与充电电流的关系可以查找表或公式的形式来描述。也就是说，微控制器32能通过预设的查找表或预设的公式得到调整后的充电电流，并接着控制充电单元30将当前的充电电流调整成前述得到的调整后的充电电流，以供应至电池36。
仔细地说，当微控制器32判断温度传感器34所测得的电池36的温度达到警示温度时(举例来说，为图4所示的摄氏40度)，微控制器32根据预设的查找表或将电池温度代入默认的公式，便可得到被调降的充电电流(举例来说，于图4中，在电池充电时间约2000～6000秒期间，充电电流便约由2800毫安被调降到1000毫安)，并控制充电单元30调降供应至电池36的充电电流。然而，随着供应至电池36的充电电流被调降，电池温度也就随的微幅下降，于是微控制器32将温度传感器34所测得的微幅下降的电池36的温度代入默认的公式，则可得到被调升的充电电流(举例来说，于图4中，在电池充电时间约6000～8000秒期间，充电电流便约由1000毫安被调降到1100毫安)。再度地，随着供应至电池36的充电电流被调升，电池温度又会再随的上升，于是微控制器32将温度传感器34所测得的再度上升的电池36的温度代入默认的公式，便又可得到被调降的充电电流(举例来说，于图4中，在电池充电时间约8000～12000秒期间，充电电流便约由1100毫安被调降到1050毫安)。
由于在电池的充电过程中，电池的电压会随着充电时间逐渐上升。因此，本实施例所提供的充电电流控制***3除了设置有温度传感器34来持续地感测电池36得温度外，另设置有电压传感器35来持续地感测电池36的电压，并将所测得的电池36的电压传送至微控制器32。
于本实施例中，当电池电压被充达一默认电压时，微控制器32会控制充电单元30供应恒定电压予电池进行充电。于此须说明地是，此默认电压为对电池经预先测试所得到的，不同种类的电池具有不同种类的电芯，故对不同种类的电池来说，测试得到地的默认电压将不同。举例来说，于本实施例中所测试的电池为韩国三星SDI出产的型号为ICR18650-28A的锂电池，对于此种电池来说，默认电压与电池被充饱的电压的百分比为82％，但本发明于此并不限制。另外，当电池电压被充达此默认电压后即以恒定电压继续对其进行充电的原因在于，电池由定电压充电时，当电池当前电压与电池被充饱的电压之间的电压差渐小，电池的充电电流便会逐渐下降，于是根据逐渐减小的充电电流便可判断出电池是否充电完成。因此，于本实施例中，当供应至电池36的充电电流下降至一预设电流时(举例来说，为图4所示的450毫安)，微控制器32判断电池36充电完成并控制充电单元30停止供应充电电流至电池36，此即为本实施例所提供的充电电流控制***3对电池36进行充电的整个过程。
〔实施例的可能功效〕
综上所述，本发明所提供的充电电流控制方法与***能够于电池充电的过程充不间断地提供充电电流至电池。也就是说，本发明所提供的充电电流控制方法与统能够根据电池的温度来调整供应至电池的充电电流的大小，无需因为电池温度过高而暂时停止对电池的充电。如此一来，便能大幅地节省充电时间，进而提高充电效率。
通过图1与图4可以更清楚地得知，以传统的充电电流控制技术对电池充电的过程中，当电池温度过高时，需暂时停止对电池的充电，因此用以等待电池温度降低的时间使得整个电池的充电过程被拉长。如图1所示，传统的充电电流控制技术需要约18000秒(实验值为17771秒)才能将电池充电完成(此处用以实验的电池为韩国三星SDI出产的型号为ICR18650-28A的锂电池)。相较之下，对于本发明所提供的充电电流控制方法与***而言，虽然于电池充电的过程中，充电电流会随着电池温度上升而被调降，但却能够在整个电池充电的过程中不间断地提供充电电流至电池(即，无须暂时停止对电池的充电)。因此，如图4所示，本发明所提供的充电电流控制方法与***仅需约14000秒(实验值为13506秒)便能将前述电池充电完成。也就是说，和传统的充电电流控制技术相比，本发明所提供的充电电流控制方法与***缩短了34％的充电时间。
以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种充电电流控制方法，用以充电一电池，并于所述电池的充电过程中，根据所述电池的温度调整供应至所述电池的一充电电流，其特征在于，所述充电电流控制方法包括：
持续地感测所述电池的温度；
判断所测得的所述电池的温度是否大于等于一警示温度；
若所测得的所述电池的温度小于所述警示温度，则不调整供应至所述电池的所述充电电流；以及
若所测得的所述电池的温度大于等于所述警示温度，则根据默认的一公式调整供应至所述电池的所述充电电流；
其中，所述公式为I(T)＝A*I0*(TMAX-T)/(TMAX-TA)，其中T为所述电池的温度，I(T)为于温度T下提供至所述电池的所述充电电流，A为一调整系数，I0为所述电池的温度小于所述警示温度时未经调整的所述充电电流，TMAX为所述电池的充电过程中所述电池的一最大温度，且TA为所述警示温度。
2.如权利要求1所述的充电电流控制方法，其特征在于，所述充电电流控制方法还包括：
当所述电池电压达到一默认电压时，供应一恒定电压予所述电池进行充电，使得提供至所述电池的所述充电电流逐渐下降；以及
直到提供至所述电池的所述充电电流下降至一预设电流时，判断所述电池充电完成并停止供应所述充电电流至所述电池。
3.一种充电电流控制***，用以充电一电池，并于所述电池的充电过程中，根据所述电池的温度调整供应至所述电池的一充电电流，其特征在于，所述充电电流控制***包括：
一充电单元，连接于所述电池，用以供应所述充电电流至所述电池；
一温度传感器，连接于所述电池，用以持续地感测所述电池的温度；以及
一微控制器，连接于所述充电单元与所述温度传感器之间，用以接收所述温度传感器所测得的所述电池的温度，并判断所述温度传感器所测得的所述电池的温度是否大于等于一警示温度；
其中，若所述微控制器判断所述温度传感器所测得的所述电池的温度小于所述警示温度，则所述微控制器不调整所述充电单元供应至所述电池的所述充电电流，而若所述微控制器判断所述温度传感器所测得的所述电池的温度大于等于所述警示温度，则根据默认的一公式控制所述充电单元调整供应至所述电池的所述充电电流；
其中，所述公式为I(T)＝A*I0*(TMAX-T)/(TMAX-TA)，其中T为所述电池的温度，I(T)为于温度T下提供至所述电池的所述充电电流，A为一调整系数，I0为所述电池的温度小于所述警示温度时未经调整的所述充电电流，TMAX为所述电池的充电过程中所述电池的一最大温度，且TA为所述警示温度。
4.如权利要求3所述的充电电流控制***，其特征在于，所述充电电流控制***还包括：
一电压传感器，连接于所述电池与所述微控制器之间，用以持续地感测所述电池的电压，并将所测得的所述电池的电压传送至所述微控制器；
其中当所述微控制器判断所述电压传感器所测得的所述电池的电压达到一默认电压时，所述微控制器控制所述充电单元供应一恒定电压予所述电池进行充电，使得提供至所述电池的所述充电电流逐渐下降，直到提供至所述电池的所述充电电流下降至一预设电流时，所述微控制器判断所述电池充电完成并控制所述充电单元停止供应所述充电电流至所述电池。
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