发明内容
本发明实施例提供充电方法和充电器,可以避免充电电池过充或充不满,提高充电电池的寿命。
本发明实施例第一方面提供一种充电方法,可以应用于充电器,包括:
获取初始接入充电电池时所述充电电池的初始电池电压;
输出第一预设电流以使充电回路中的继电器吸合,并获取所述继电器吸合时所述充电电池的吸合电池电压以及所述继电器的吸合电阻;
根据所述初始电池电压、所述吸合电池电压、所述第一预设电流以及所述吸合电阻确定所述充电电池的电池内阻;
根据所述电池内阻确定初始充电电流;
向所述充电电池输出所述初始充电电流。
在一种可能的设计中,所述向所述充电电池输出所述初始充电电流之后还包括:确定所述充电电池的电池电压上升速率以及参考充电电流,所述参考充电电流为当前输出的充电电流或者初始充电电流;根据所述电池电压上升速率以及参考充电电流确定目标充电电流,并向所述充电电池调整输出所述目标充电电流。
在一种可能的设计中,所述确定所述充电电池的电池电压上升速率包括:获取所述充电电池的第一电池电压,并在预设间隔之后获取所述充电电池的第二电池电压;根据所述第一电池电压、所述预设间隔以及所述第二电池电压确定所述充电电池的电压上升速率。
在一种可能的设计中,所述根据所述电压上升速率以及参考充电电流确定目标充电电流包括:根据预设的电压上升速率与充电电流百分比的对应关系以及所述电压上升速率确定充电电流百分比;根据所述参考电流以及所述充电电流百分比确定目标充电电流。
在一种可能的设计中,所述根据所述初始电池电压、所述吸合电池电压、所述第一预设电流以及所述吸合电阻确定所述充电电池的电池内阻包括:确定所述初始电池电压与所述吸合电池电压的电压差;根据所述电压差与所述第一预设电流确定所述充电回路的总电阻;将所述总电阻与所述吸合电阻之差确定为所述充电电池的电池内阻。
本发明实施例第二方面提供一种充电器,包括:
初始电压获取模块,用于获取初始接入充电电池时所述充电电池的初始电池电压;
吸合电压获取模块,用于输出第一预设电流以使充电回路中的继电器吸合,并获取所述继电器吸合时所述充电电池的吸合电池电压以及所述继电器的吸合电阻;
电池内阻确定模块,用于根据所述初始电池电压、所述吸合电池电压、所述第一预设电流以及所述吸合电阻确定所述充电电池的电池内阻;
电流确定模块,用于根据所述电池内阻确定初始充电电流;
电流输出模块,用于向所述充电电池输出所述初始充电电流。
本发明实施例中,通过获取当前接入的充电电池的初始充电电压和吸合充电电压确定充电电池的电池内阻,进而确定初始充电电流并输出充电电流,由于初始充电电流是根据充电电池的实际情况确定的,输出的充电电流与电池电压匹配,避免出现过充或充不满的情况,提高充电电池的寿命。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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他实施例,都属于本发明保护的范围。
参见图1,图1是本发明实施例提供的一种充电方法的流程示意图,该方法可以应用于充电器上,如图所示,所述方法包括:
S101,获取初始接入充电电池时所述充电电池的初始电池电压。
其中,可以在检测到充电电池接入的情况下检测该充电电池的初始电池电压。
具体实现中,可以通过电压检测电路获取初始接入充电电池时该充电电池的初始电池电压。充电器内部的部分电路可以如图2所示,在充电电池接入之前,充电器与充电电池之间还未形成充电回路,继电器处于断开状态,电压检测电路检测到的充电器两个输出端极两端的电压一直等于零;当充电电池接入时,充电器与充电电池形成充电回路,继电器还未导通,电压检测电路检测到的充电器两个输出端极两端的电压等于充电电池两端的电压,也即充电电池的初始电池电压。
在可选实施方式中,电压检测电路将获取到的初始电池电压发送给充电器的控制电路,控制电路保存该初始电池电压。该控制电路可以为运行计算机指令以及数据运算的集成电路,在一些实施方式中,控制电路可以是中央处理器(Center Processor Unit,CPU)、嵌入式微控制器(Micro Controller Unit,MCU)、嵌入式微处理器(Micro ProcessorUnit,MPU)、嵌入式片上系统(System on Chip,SoC)等等。
S102,输出第一预设电流以使充电回路中的继电器吸合,并获取所述继电器吸合时所述充电电池的吸合电池电压以及所述继电器的吸合电阻。
其中,继电器的吸合电阻指继电器在导通情况下的电阻。在可选实施方式中,可将继电器的吸合电阻的阻值预设在控制电路的存储介质中。
其中,第一预设电流可以为一个较小的且能使充电回路中的继电器导通的电流。
具体实现中,充电器通过将交流电源输出的交流电转化为直流电,再通过图2所示的功率转换电路在充电器与充电电池形成的充电回路中输出第一预设电流以使充电回路中的继电器导通,进而使整个充电回路导通。在继电器导通前,电压检测电路检测到的充电电池的电池电压一直等于初始电池电压,当继电器导通时,整个充电回路导通,充电电池的电池电压与继电器的电压之和等于充电回路的总电压,此时电压检测电路检测到的充电电池的电池电压为吸合电池电压。
在可选实施例中,电压检测电路将检测到的吸合电池电压发送给控制电路,控制电路保存该吸合电池电压。
S103,根据所述初始电池电压、所述吸合电池电压、所述第一预设电流以及所述吸合电阻确定所述充电电池的电池内阻。
其中,可以通过控制电路确定充电电池的电池内阻,首先,控制电路可以根据保存的初始电池电压和吸合电池电压确定充电回路导通前充电电池的电池电压与充电回路导通时充电电池的电池电压之间的电压差;然后,控制电路根据该电压差与第一预设电流确定充电回路的总电阻,即充电电池的电池内阻与继电器导通时的吸合电阻之和;最后,控制电路将总电阻与继电器的吸合电阻之差确定为充电电池的电池内阻。
例如,电压检测电路检测到的初始电池电压为11.5V,吸合电池电压为11.71V,第一预设电流I为6A,继电器的吸合电阻R1为30mΩ,则根据计算公式总电阻R=△V/I=(11.71-11.5)/6=35mΩ,充电电池的电池内阻R2=R-R1=35mΩ-30mΩ=5mΩ。
S104,根据所述电池内阻确定初始充电电流。
其中,初始充电电流等于预设阈值与电池电阻之商,该预设阈值为一个常数。
S105,向所述充电电池输出所述初始充电电流。
具体实现中,可以通过图2中的功率转换电路向充电电池输出初始充电电流。
在一种可能的实现方式中,可以通过脉冲宽度调制(Pulse-Width Modulation,PWM)来控制功率转换电路输出初始充电电流,控制电路在计算得到初始充电电流后,确定该初始充电电流对应的PWM占空比,然后向该功率转换电路输出与该PWM占空比对应的PWM信号,以使该功率转换电路输出的充电电流等于初始充电电流。
本发明实施例中,通过获取充电电池的初始充电电流以及继电器吸合时的充电电池的吸合电池电压,计算得到充电电池的电池内阻,确定并输出与充电电池的电池内阻匹配的充电电流,避免因输出的电流过大或过小而导致充电电池过充或者充不满的情况,提高充电电池的寿命。
参见图3,图3是本发明实施例提供的另一种充电方法的流程示意图,如图所示,所述方法包括:
S201,获取初始接入充电电池时所述充电电池的初始电池电压。
S202,输出第一预设电流以使充电回路中的继电器吸合,并获取所述继电器吸合时所述充电电池的吸合电池电压以及所述继电器的吸合电阻。
S203,根据所述初始电池电压、所述吸合电池电压、所述第一预设电流以及所述吸合电阻确定所述充电电池的电池内阻。
S204,根据所述电池内阻确定初始充电电流。
S205,向所述充电电池输出所述初始充电电流。
其中,步骤S201~步骤205的具体实现方式可参考图1对应的实施例中步骤S101~S105的描述,此处不再赘述。
S206,确定所述充电电池的电池电压上升速率以及参考充电电流,所述参考充电电流为当前输出的充电电流或者初始充电电流。
其中,在给充电电池充电过程中,可以通过周期性地获取充电电池的电池电压确定充电电池的电压上升速率,每个时间周期采集一次充电电池的电池电压,再根据时间周期的时间长度以及充电电池在两个时间周期内的电压差确定充电电池的电压上升速率。
在具体实现方式中,可通过电压检测电路获取充电电池当前的第一电池电压,然后在预设间隔之后通过电压检测电路获取充电电池的第二电池电压,电压检测电路将获取到的第一电池电压和第二电池电压发送给控制电路,通过控制电路计算得到第一电池电压和第二电池电压的电压差值,进一步通过控制电路根据该电压差值和预设间隔计算得到充电电池的电压上升速率,充电电池的电压上升速率等于该电压差值与预设间隔之商。
其中,控制电路可以保存每次输出的充电电流,进而确定参考电流,在将当前输出的充电电流作为参考电流的情况下,则获取当前输出的充电电流并将其确定为参考电流,在将初始充电电流作为参考电流的情况下,则获取初始充电电流并将其确定为参考电流。
S207,根据所述电池电压上升速率以及参考充电电流确定目标充电电流,并向所述充电电池调整输出所述目标充电电流。
在一种可能的实现方式中,电池电压上升速率与充电电流百分比存在对应关系,可预设电池电压上升速率与充电电流百分的对应关系。
具体实现中,可根据预设的电压上升速率与充电电流百分比的对应关系以及电池电压上升速率确定充电电流百分比,根据参考电流以及充电电流百分比确定目标充电电流,其中,目标充电电流等于参考电流与充电电流百分比之积。
在可选实施方式中,可用一个连续函数来表示电压上升速率与充电电流百分比的对应关系,例如可以为一次函数、抛物线函数,等等。
例如,电池电压上升速率与充电电流百分比的对应关系如表1所示,计算得到的电池电压上升速率为0.02V/S。
电池电压上升速率 |
充电电流百分比 |
0.03V/S |
90% |
0.02V/S |
80% |
0.01V/S |
70% |
则根据表1可知,0.02V/S的电池电压升上速率对应的充电电流百分比为80%,目标充电电流为参考电流的80%,然后确定参考电流则可以确定目标充电电流的电流数值。
具体实现中,可通过PWM来控制功率转换电路调整输出目标充电电流,即确定目标充电电流对应的PWM占空比,然后向功率转换电路输出与该PWM占空比对应的PWM信号,以使功率转换电路输出的充电电流等于目标充电电流。
本发明实施例中,在给充电电池充电的过程中,周期性地获取充电电池的电池电压,得到充电电池的电压上升速率,再根据充电电池的电压上升速率确定目标充电电流,及时调整输出目标充电电流,以使输出的充电电流适应电池电压上升速率的变化规律,避免出现过充或者充不满的情况。
上述详细阐述了本发明实施例的方法,为了便于更好地实施本发明实施例的上述方案,本发明实施例还提供了相应的装置。
参见图4,图4是本发明实施例提供的一种充电器的组成结构示意图,如图所示,所述充电器包括:
初始电压获取模块410,用于获取初始接入充电电池时所述充电电池的初始电池电压;
吸合电压获取模块420,用于输出第一预设电流以使充电回路中的继电器吸合,并获取所述继电器吸合时所述充电电池的吸合电池电压以及所述继电器的吸合电阻;
电池内阻确定模块430,用于根据所述初始电池电压、所述吸合电池电压、所述第一预设电流以及所述吸合电阻确定所述充电电池的电池内阻;
电流确定模块440,用于根据所述电池内阻确定初始充电电流;
电流输出模块450,用于向所述充电电池输出所述初始充电电流。
在可选实施方式中,所述充电器还包括:
上升速率确定模块460,用于确定所述充电电池的电池电压上升速率以及参考充电电流,所述参考充电电流为当前输出的充电电流或者初始充电电流;
所述电流确定模块440还用于根据所述电池电压上升速率以及参考充电电流确定目标充电电流,所述电流输出模块450还用于向所述充电电池调整输出所述目标充电电流。
在可选实施方式中,如图5所示,所述上升速率确定模块460包括:
电压获取子模块461,用于获取所述充电电池的第一电池电压,并在预设间隔之后获取所述充电电池的第二电池电压;
上升速率确定子模块462,用于根据所述第一电池电压、所述预设间隔以及所述第二电池电压确定所述充电电池的电压上升速率。
在可选实施方式中,如图6所示,所述电流确定模块440包括:
百分比确定子模块441,用于根据预设的电压上升速率与充电电流百分比的对应关系以及所述电压上升速率确定充电电流百分比;
电流确定子模块442,用于根据所述参考电流以及所述充电电流百分比确定目标充电电流。
在可选实施方式中,如图7所示,所述电池内阻确定模块430包括:
电压差确定子模块431,用于确定所述初始电池电压与所述吸合电池电压的电压差;
总电阻确定子模块432,用于根据所述电压差与所述第一预设电流确定所述充电回路的总电阻;
内阻确定子模块433,用于将所述总电阻与所述吸合电阻之差确定为所述充电电池的电池内阻。
需要说明的是,图4对应的实施例中未提及的内容以及各个模块执行步骤的具体实现方式可参见图1或图3所示实施例的描述,这里不再赘述。
在一种可能的实现方式中,图4各个模块或子模块所实现的相关功能可以结合充电器的硬件电路来实现,充电器的一种可能的硬件电路的结构框图可以如图8所示,充电器80包括控制电路801、功率转换电路802、继电器803、充电电流调整电路804、电压检测电路805以及电源输入电路806,其中:
所述电源输入电路806的一端与电源连接,所述电源输入电路806的另一端与所述功率转换电路802的第一端连接,所述功率转换电路802的第二端与所述充电电流调整电路804的一端连接,所述充电电流调整电路804的另一端与所述控制电路801的一端连接,所述控制电路801的另一端与所述电压检测电路805的第一端连接,所述电压检测电路805的第二端与所述继电器803的一端连接,所述继电器803的另一端与所述功率转换电路802的第三端连接。
其中,控制电路801中存储有程序代码,控制电路801可以调用所述程序代码执行运算、发送指令等操作。
采用图8所示的硬件电路的充电器实现上述图1或图3所示的方法实施例的过程如下:
当充电电池的负极接入功率转换电路802的第四端、充电电池的正极接入继电器803的一端时,电压检测电路805检测充电电池两端的电池电压,并告知控制电路801,电源输入电路806连接电源,将电源输出的交流电转换为直流电传输给功率转换电路802,控制电路801使电流调整电路804输出PWM占空比等于第一预设电流对应的PWM占空比的PWM信号,以使功率转换电路802输出的充电电流等于第一预设电流,第一预设电流流经第一继电器803时,使第一继电器803导通,电压检测电路805检测此时充电电池的电池电压,即吸合电池电压,电压检测电路805将吸合电池电压传告知给控制电路801,控制电路801根据初始电池电压、吸合电池电压、第一预设电流以及继电器的吸合电阻确定充电电池的电池内阻,进一步计算得到初始充电电流,控制电路801使电流调整电路804输出PWM占空比等于初始充电电流对应的PWM占空比的PWM信号,以使功率转换电路802输出的充电电流等于初始充电电流。
在后续充电过程中,电压检测电路805周期性地检测充电电池的电池电压并将其告知给控制电路801,控制电路801计算得到充电电池的电压上升速率,再计算得到目标充电电流,使电流调整电路804输出PWM占空比等于目标充电电流对应的PWM占空比的PWM信号,以使功率转换电路802输出的充电电流等于目标充电电流。
充电器的另一种可能的硬件电路的结构框图可以如图9所示,充电器90包括控制电路901、第一功率转换电路902、第一继电器903、第一充电电流调整电路904、电压检测电路905、电源输入电路906、第二功率转换电路907、第二继电器908、第三继电器909以及第二充电电流调整电路910,其中:
所述电源输入电路906的一端与电源连接,所述电源输入电路906的另一端分别与所述第一功率转换电路902的第一端、所述第二功率转换电路907的第一端连接,所述第一功率转换电路902的第二端与所述第一充电电流调整电路904的一端连接,所述第一充电电流调整电路904的另一端与所述控制电路901的第一端连接,所述控制电路901的第二端与所述电压检测电路905的第一端连接,所述电压检测电路905的第二端与所述第一继电器903的一端连接,所述第一继电器903的另一端与所述第一功率转换电路902的第三端连接,所述第二功率转换电路907的第二端与所述第二充电电流调整电路910的一端连接,所述第二充电电流调整电路910的另一端与所述控制电路901的第三端连接,所述电压检测电路905的第三端与所述第二继电器908的一端连接,所述第二继电器908的另一端与所述第二功率转换电路907的第三端连接,所述第二功率转换电路的908的第四端与所述第三继电器909连接。
采用图9所示的硬件电路的充电器实现上述图1或图3所示的方法实施例的过程可参考上述图8的充电器的过程,其中,图9所示的充电器可用于同时给两个充电电池充电,若采用图9中包含第二功率转换电路的充电电路给充电电池充电,则充电回路中的继电器的吸合电阻为第二继电器的吸合电阻与第三继电器的吸合电阻之和。
应当理解的是,图8和图9所示的硬件电路仅作为一种示例,在可选实施方式中,还可以采用其他的硬件电路结构来实现本发明实施例中电池电压的采集、充电电流的输出等操作。
本发明实施例中,充电器获取充电电池的初始充电电流以及继电器吸合时的充电电池的吸合电池电压,计算得到充电电池的电池内阻,确定并输出与充电电池的电池内阻的充电电流,在充电过程中,充电器根据获取到的充电电池的电压不断地调整充电电流,以使输出的充电电流与充电电池的具体情况匹配,避免因输出的电流过大或过小而导致充电电池过充或者充不满的情况,提高充电电池的寿命。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory,RAM)等。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
本发明实施例装置中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。