CN112994189A - 一种基于环境温度实时调整电池充电电流的方法和装置 - Google Patents

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吴辉
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Abstract

本发明涉及温度传感领域，具体公开了一种基于环境温度实时调整电池充电电流的方法和装置，方法为，按照采样时间间隔，采集热敏电阻两端的电压，同时获取流经热敏电阻的电流，根据所述电压和电流计算热敏电阻阻值，通过热敏电阻阻值温度关系函数，得到环境的开氏温度；环境的开氏温度转换为环境的摄氏温度，判断环境的摄氏温度所在温度区间，根据所在温度区间设置相应的充电模式。装置包括电源、电池、电源管理模块，采集控制模块和温度传感模块，温度传感模块采用热敏电阻。通过探测环境温度和对环境温度的监控，动态调节锂电池充电模式，使电池得到实时保护，让电池使用寿命更长、运行更安全。

Description

一种基于环境温度实时调整电池充电电流的方法和装置
技术领域
本发明涉及温度传感器领域，特别涉及一种基于环境温度实时调整电池充电电流的方法和装置。
背景技术
环境温度对锂电池的影响非常大。电池电极和电解液上的化学反应与环境温度相关，随着环境温度下降，电池的充电速度会大大降低，0℃以下过低的环境温度可能使锂电池在电源开关打开的瞬间烧毁。而在过高的环境中充电尤其快充会使电池容量降低。一般温度高于45℃后电池材料的性能会退化，寿命也会缩短。为有效充电，环境温度最好保持在5 ~ 30 ℃之间。目前电池充电策略一般未考虑温度对电池的影响，这样按电池固有的容量进行充电，容易损坏电池，缩短其寿命和容量，因此亟待一种能够根据环境温度自动地实时调整电池充电电流的方法和装置。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述按电池固有的容量进行充电、容易损坏电池、缩短其寿命和容量的问题，提供一种可有效保护电池、提高电池使用寿命和容量的、基于环境温度实时调整电池充电电流的方法和装置。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种基于环境温度实时调整电池充电电流的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，按照采样时间间隔，采集热敏电阻两端的电压，同时获取流经热敏电阻的电流，根据所述电压和电流计算热敏电阻阻值，通过热敏电阻阻值温度关系函数，得到环境的开氏温度；
步骤S2，环境的开氏温度转换为环境的摄氏温度t，判断环境的摄氏温度t所在温度区间，根据所在温度区间设置相应的充电模式。
进一步的，所述温度区间分为如下几种：
t＜0℃或t＞45℃时，对应的充电模式为停止充电模式；
0℃≤t＜5℃时，对应的充电模式为慢充模式；
30℃＜t≤45℃时，对应的充电模式为慢充模式；
5℃≤t≤30℃时，对应的充电模式为快充模式。
优选的，步骤S1循环执行达到预设次数，得到多个环境的开氏温度以后，对多个环境的开氏温度求平均值，再对所述平均值执行步骤S2。
优选的，所述预设次数设置为6次。
进一步的，所述获取流经热敏电阻的电流的方法为，将热敏电阻通过已知阻值的上拉电阻上拉至直流电压源，用直流电压源的电压减去所述热敏电阻两端的电压，得到上拉电阻两端的电压，用上拉电阻两端的电压除以上拉电阻阻值，得到流经上拉电阻的电流，即所述流经热敏电阻的电流。
进一步的，热敏电阻阻值温度关系函数为：
T1=1/(ln(Rt/R)/B+1/T2)，
其中，Rt是热敏电阻阻值，T1为待求解的环境的开氏温度，T2是常温的开氏温度；R是热敏电阻在常温T2下的标称阻值；B是所述热敏电阻的参数B值。
优选的，所述采样时间间隔设置为500毫秒。
基于本发明的相同构思，还提出了一种基于环境温度实时调整电池充电电流的装置，包括电源、电池，还包括电源管理模块，采集控制模块和热敏电阻，采集控制模块连接所述热敏电阻，并执行上述任一项所述的方法，设置电源管理模块的充电模式为电池充电。
优选的，所述电源管理模块采用的芯片型号是BQ24725A。
优选的，所述采集控制模块采用嵌入式处理器，嵌入式处理器的型号是IT8528E。
与现有技术相比，本发明的有益效果：。
1、由于在锂电池充电过程中，本发明所述的方法通过探测环境温度和对环境温度的监控，动态调节锂电池充电模式，使电池得到实时保护，让电池使用寿命更长、运行更安全、用户体验更好；
2、连续多次获取环境温度并取平均值后再判断对应充电模式的方法，或，设置预设的迟滞时间且在预设的迟滞时间超时后才通将充电模式写入充电管理模块的方法，排除了环境温度不稳定、温度变化剧烈时频繁切换充电电流对电池造成不良影响；
3、采集控制模块使用嵌入式控制器，克服了常用集成 IC 所带来易发热的问题，减小了对环境温度的影响，有利于锂电池充电的稳定性。
附图说明
图1为实施例1中基于环境温度实时调整电池充电电流的方法的流程图；
图2为实施例2中基于环境温度实时调整电池充电电流的装置方框图；
图3为实施例3中基于环境温度实时调整电池充电电流的装置的电路原理图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种基于环境温度实时调整电池充电电流的方法，如图1所示，具体包括如下步骤：
步骤S1，按照采样时间间隔，采集热敏电阻两端的电压，同时获取流经热敏电阻的电流，根据所述电压和电流计算热敏电阻阻值，通过热敏电阻阻值温度关系函数，得到环境的开氏温度；
其中，采集热敏电阻的电压，通过ADC，即图3中采集控制模块U2的ADC0接口，按照预设的时间间隔500毫秒对热敏电阻R8两端的电压值进行采样，得到采样电压V；
获取流经热敏电阻R8的电流的方法为，将热敏电阻R8通过已知阻值10KΩ的上拉电阻R16上拉至直流电压源Vref_3V3，用直流电压源的电压3.3V减去所述热敏电阻两端的电压V，得到上拉电阻两端的电压，用上拉电阻R16两端的电压除以上拉电阻R16阻值，得到流经上拉电阻R16的电流，即所述流经热敏电阻R8的电流。
通过公式Rt=V×R0/(V0-V)计算得到热敏电阻R8的阻值Rt.
根据热敏电阻阻值温度关系函数，将采集热敏电阻R8的阻值Rt带入所述热敏电阻阻值温度关系函数，所述热敏电阻阻值温度关系函数为：
T1=1/(ln(Rt/R)/B+1/T2)，
其中，Rt是热敏电阻阻值，T1为待求解的环境的开氏温度，T2是常温的开氏温度；R是热敏电阻在常温T2下的标称阻值，常温的开氏温度T2取,273.15+25，本实施例中选用热敏电阻R8为10KΩ，在25℃时标称阻值为10KΩ，即R等于10KΩ；B是所述热敏电阻的参数B值，B取值3950；
热敏电阻阻值温度关系函数，可以由热敏电阻温度计算公式推导而来，热敏电阻温度计算公式为：
Rt=R×EXP(B×(1/T1-1/T2))
其中， EXP指是e的n次方；
步骤S2，环境的开氏温度T1转换为环境的摄氏温度t，判断环境的摄氏温度t所在温度区间，根据所在温度区间设置相应的充电模式，温度区间分为如下几种：
t＜0℃或t＞45℃时，对应的充电模式为停止充电模式；
0℃≤t＜5℃时，对应的充电模式为慢充模式；
30℃＜t≤45℃时，对应的充电模式为慢充模式；
5℃≤t≤30℃时，对应的充电模式为快充模式。
为了防止当环境温度不稳定、温度变化剧烈时频繁切换充电电流对电池造成不良影响，步骤S1循环执行达到预设次数，得到多个环境的开氏温度以后，对多个环境的开氏温度求平均值，再对所述平均值执行步骤S2；本实施例中设置预设次数为6次。
实施例2
一种基于环境温度实时调整电池充电电流的装置，如图2所示，包括电源、电池，其特征在于，还包括电源管理模块，采集控制模块和热敏电阻，
采集控制模块连接有热敏电阻，热敏电阻根据环境温度的改变其阻值发生变化，所述采集控制模块执行实施例1所述的方法，采集热敏电阻两端的电压，将其转换为当前环境温度，根据环境温度所在的温度区间判断对应的充电模式，设置电源管理模块的充电模式对电池充电。
实施例3
一种基于环境温度实时调整电池充电电流的装置，本实施例所采用的具体电路的原理图如图3所示，电源由Adapter+、Adapter-两个引脚接入；电池由Pack+、Pack-两个引脚接入；温度传感模块为热敏电阻R8；电源管理模块U1采用电源管理芯片，型号BQ24725A，采集控制模块U2使用嵌入式处理器，型号为IT8528E；
所述电源管理模块U1的第1端口为Adapter+、Adapter-，第2端口为SDA、SDL，通过SMBus总线连接采集控制模块U2，接收采集控制模块U2发送的指令来设置充电模式，第3端口为Pack+、Pack-连接电池充电模块，为电池充电模块提供充电电流；所述电源管理模块U1还有第4端口，为装置的负载提供电源；
热敏电阻R8通过上拉电阻R16上拉至恒定的直流电压Vref_3V3，电压值为3.3V，上拉电阻R16的阻值为10KΩ；热敏电阻R8根据环境温度的改变其阻值发生变化，所述采集控制模块U2执行实施例1所述的方法，采集热敏电阻两端的电压，将其转换为当前环境温度，根据环境温度所在的温度区间判断对应的充电模式，通过电源管理模块U1的第2端口SDA、SDL，设置电源管理模块对电池充电模块的充电模式。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于环境温度实时调整电池充电电流的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，按照采样时间间隔，采集热敏电阻两端的电压，同时获取流经热敏电阻的电流，根据所述电压和电流计算热敏电阻阻值，通过热敏电阻阻值温度关系函数，得到环境的开氏温度；
步骤S2，环境的开氏温度转换为环境的摄氏温度t，判断环境的摄氏温度t所在温度区间，根据所在温度区间设置相应的充电模式。
2.如权利要求1所述的一种基于环境温度实时调整电池充电电流的方法，其特征在于，所述温度区间分为如下几种：
t＜0℃或t＞45℃时，对应的充电模式为停止充电模式；
0℃≤t＜5℃时，对应的充电模式为慢充模式；
30℃＜t≤45℃时，对应的充电模式为慢充模式；
5℃≤t≤30℃时，对应的充电模式为快充模式。
3.如权利要求1所述的一种基于环境温度实时调整电池充电电流的方法，其特征在于，步骤S1循环执行达到预设次数，得到多个环境的开氏温度以后，对多个环境的开氏温度求平均值，再对所述平均值执行步骤S2。
4.如权利要求3所述的一种基于环境温度实时调整电池充电电流的方法，其特征在于，所述预设次数设置为6次。
5.如权利要求1所述的一种基于环境温度实时调整电池充电电流的方法，其特征在于，所述获取流经热敏电阻的电流的方法为，将热敏电阻通过已知阻值的上拉电阻上拉至直流电压源，用直流电压源的电压减去所述热敏电阻两端的电压，得到上拉电阻两端的电压，用上拉电阻两端的电压除以上拉电阻阻值，得到流经上拉电阻的电流，即所述流经热敏电阻的电流。
6.如权利要求1所述的一种基于环境温度实时调整电池充电电流的方法，其特征在于，热敏电阻阻值温度关系函数为：
T1=1/(ln(Rt/R)/B+1/T2)，
其中，Rt是热敏电阻阻值，T1为待求解的环境的开氏温度，T2是常温的开氏温度；R是热敏电阻在常温T2下的标称阻值；B是所述热敏电阻的参数B值。
7.如权利要求1所述的一种基于环境温度实时调整电池充电电流的方法，其特征在于，所述采样时间间隔设置为500毫秒。
8.一种基于环境温度实时调整电池充电电流的装置，包括电源、电池，其特征在于，还包括电源管理模块，采集控制模块和热敏电阻，采集控制模块连接所述热敏电阻，并执行如权利要求1~7任一项所述的方法，设置电源管理模块的充电模式为电池充电。
9.如权利要求8所述的一种基于环境温度实时调整电池充电电流的装置，其特征在于，所述电源管理模块采用的芯片型号是BQ24725A。
10.如权利要求9所述的一种基于环境温度实时调整电池充电电流的装置，其特征在于，所述采集控制模块采用嵌入式处理器，嵌入式处理器的型号是IT8528E。
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