專利名稱：充電電源中恒壓控制和恒流控制的無(wú)縫切換方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字控制的充電電源，特別涉及數(shù)控充電電源中恒壓控制和恒流控制之間的無(wú)縫切換方法。
背景技術(shù)：
蓄電池充電電源需要進(jìn)行精確的恒壓控制和恒流控制，但是恒壓控制狀態(tài)和恒流控制狀態(tài)之間切換是一個(gè)一直沒(méi)有很好解決的問(wèn)題。吳金，黃晶生，謝凌寒，樂(lè)忠明，陳思韜在《電子器件》2008年第5期中，所著文章“一種鋰離子電池線性充電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”中，公開(kāi)了一種在恒壓控制和恒流控制之間自動(dòng)切換的方法。該方法的流程是上電后先檢測(cè)電池電壓范圍，當(dāng)電池電壓小于2. 9V時(shí)，采用涓流充電，否則開(kāi)始恒流充電。涓流充電過(guò)程中，電池電壓緩慢增加，當(dāng)檢測(cè)到電池電壓上升到大于2. 9V后則轉(zhuǎn)為恒流充電，并以設(shè)定的恒定電流充電，電池電壓以較高的速率增長(zhǎng)。當(dāng)充到接近4. 2V時(shí)，恒流充電結(jié)束。接著以4. 2V 恒壓充電，在恒壓充電時(shí)，電壓幾乎不變，充電電流則不斷下降。當(dāng)下降到額定恒流充電電流的1/10時(shí)，電池充滿，終止充電。終止充電后系統(tǒng)不斷監(jiān)測(cè)電池電壓，當(dāng)電池電壓下降到
4.05V時(shí)，充電循環(huán)再次啟動(dòng)。但是該方法一方面在恒壓控制和恒流控制之間切換時(shí)，是直接由恒壓控制結(jié)果直接跳變至恒流控制結(jié)果，或是由恒流控制結(jié)果直接跳變至恒壓控制結(jié)果，是一個(gè)硬切換的過(guò)程，而不是一個(gè)平滑的過(guò)渡過(guò)程，會(huì)使充電電壓或電流發(fā)生跳變。另一方面，當(dāng)充電電源負(fù)載狀態(tài)處于切換臨界點(diǎn)時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)在恒壓控制和恒流控制之間頻繁切換的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)振蕩，影響電池的充電效果和壽命。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述不足，本發(fā)明提供一種充電電源中恒壓控制和恒流控制的無(wú)縫切換方法和裝置，采用該方法和裝置可以有效的解決充電電壓或電流發(fā)生跳變，恒壓控制和恒流控制之間頻繁切換的問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種充電電源中恒壓控制和恒流控制的無(wú)縫切換方法，包括如下步驟—電壓、電流檢測(cè)模塊檢測(cè)充電電源當(dāng)前電壓和電流數(shù)值，并將所述當(dāng)前電壓和電流數(shù)值傳輸給一加權(quán)系數(shù)控制模塊；所述加權(quán)系數(shù)控制模塊的一當(dāng)前充電狀態(tài)判斷子單元模塊，根據(jù)接收的所述當(dāng)前電壓、電流數(shù)值判斷所述充電電源當(dāng)前充電狀態(tài)；所述加權(quán)系數(shù)控制模塊的一加權(quán)系數(shù)計(jì)算子單元模塊，從一存儲(chǔ)模塊中提取電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n上一時(shí)刻數(shù)值m(t-l)和n(t-l)以及所述電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n每一周期的變化量Am和A n，根據(jù)所述當(dāng)前充電狀態(tài)，在保持所述電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n變化速率一致且二者之和在任意時(shí)刻為I的情況下，逐步增加或減小電壓加權(quán)系數(shù)m，同時(shí)逐步減小或增加電流加權(quán)系數(shù)n，計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻電壓加權(quán)系數(shù)m(t)和當(dāng)前時(shí)刻電流加權(quán)系數(shù)n(t)并將其存入所述存儲(chǔ)模塊；將當(dāng)前恒壓控制結(jié)果與所述當(dāng)前時(shí)刻電壓加權(quán)系數(shù)m(t)相乘得出恒壓加權(quán)計(jì)算結(jié)果，將當(dāng)前恒流控制結(jié)果與所述當(dāng)前時(shí)刻電流加權(quán)系數(shù)n(t)相乘得出恒流加權(quán)計(jì)算結(jié)果，再將所述恒壓加權(quán)計(jì)算結(jié)果和恒流加權(quán)計(jì)算結(jié)果通過(guò)加法器運(yùn)算，得到切換合成結(jié)果;將所述切換合成結(jié)果輸出給一驅(qū)動(dòng)脈沖生成單元，生成驅(qū)動(dòng)脈沖從而驅(qū)動(dòng)數(shù)控充電電源中的功率開(kāi)關(guān)器件。
當(dāng)所述電壓、電流檢測(cè)模塊檢測(cè)到所述充電電源的充電電流恒定且電壓小于一定域值時(shí)，當(dāng)前充電狀態(tài)判斷子單元模塊確定所述充電電源的當(dāng)前狀態(tài)為恒流狀態(tài)，此時(shí)m=0, n = I。在所述恒流狀態(tài)下，如果檢測(cè)到所述充電電源的電壓大于一定域值時(shí)，則確定所述充電電源的當(dāng)前狀態(tài)為恒流狀態(tài)向恒壓狀態(tài)切換，則m由0逐步增加為1，此時(shí)m(t)=m(t-l) +Am ;同時(shí)n由I逐步減少為0,此時(shí)n(t) = n(t_l)_ An。當(dāng)所述電壓、電流檢測(cè)模塊檢測(cè)到所述充電電源充電電壓恒定且電流小于一定域值時(shí)，當(dāng)前充電狀態(tài)判斷子單元模塊確定所述充電電源的當(dāng)前狀態(tài)為恒壓狀態(tài)，此時(shí)m =
I,n = O。在所述恒壓狀態(tài)下，如果檢測(cè)到所述充電電源的電流大于一定域值時(shí)，確定所述充電電源的當(dāng)前狀態(tài)為恒壓狀態(tài)向恒流狀態(tài)切換，則m由I逐步減少為0，此時(shí)m(t)=m(t-l)-Am ;同時(shí)n由0逐步增加為1，此時(shí)n(t) = n(t_l) +An。所述電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n每一周期的變化量Am=An =切換持續(xù)時(shí)間/控制周期。一種充電電源中恒壓控制和恒流控制的無(wú)縫切換裝置，包括一恒壓控制單元，用來(lái)恒壓控制，并產(chǎn)生恒壓控制結(jié)果；一恒流控制單元，用來(lái)恒流控制，并產(chǎn)生恒流控制結(jié)果；驅(qū)動(dòng)脈沖生成單元，用來(lái)生成驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)數(shù)控充電電源中的功率開(kāi)關(guān)器件；其特征在于還包括一切換合成控制單元，用來(lái)將所述恒壓控制結(jié)果和恒流控制結(jié)果切換合成輸出給所述驅(qū)動(dòng)脈沖生成單元；所述切換合成控制單元包括一電壓、電流檢測(cè)模塊，一加權(quán)系數(shù)控制模塊，一存儲(chǔ)模塊和一切換合成計(jì)算模塊；其中，所述電壓、電流檢測(cè)模塊用來(lái)檢測(cè)充電電源當(dāng)前電壓和電流數(shù)值，并將所述當(dāng)前電壓和電流數(shù)值傳輸給所述加權(quán)系數(shù)控制模塊；所述存儲(chǔ)模塊用來(lái)存儲(chǔ)電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n當(dāng)前時(shí)刻m(t)和n(t)及上一時(shí)刻的數(shù)值m (t-1)和n (t-1)，以及所述電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n每一周期的變化量Am和An ;所述加權(quán)系數(shù)控制模塊包括一當(dāng)前充電狀態(tài)判斷子單元模塊，用來(lái)根據(jù)接收的所述當(dāng)前電壓、電流數(shù)值判斷所述充電電源當(dāng)前充電狀態(tài)；一加權(quán)系數(shù)計(jì)算子單元模塊，用來(lái)從所述存儲(chǔ)模塊中提取所述電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n上一時(shí)刻數(shù)值m(t-1)和n(t-l),根據(jù)所述當(dāng)前充電狀態(tài),逐步增加或減小電壓加權(quán)系數(shù)m,同時(shí)相應(yīng)的逐步減小或增加電流加權(quán)系數(shù)n，計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻電壓加權(quán)系數(shù)m(t)和當(dāng)前時(shí)刻電流加權(quán)系數(shù)n(t)并將其存入所述存儲(chǔ)模塊；
所述切換合成計(jì)算模塊，用來(lái)將當(dāng)前恒壓控制結(jié)果與所述當(dāng)前時(shí)刻電壓加權(quán)系數(shù)m(t)相乘得出恒壓加權(quán)計(jì)算結(jié)果，將當(dāng)前恒流控制結(jié)果與所述當(dāng)前時(shí)刻電流加權(quán)系數(shù)n (t)相乘得出恒 流加權(quán)計(jì)算結(jié)果，再將所述恒壓加權(quán)計(jì)算結(jié)果和恒流加權(quán)計(jì)算結(jié)果通過(guò)加法器運(yùn)算，得到切換合成結(jié)果；所述驅(qū)動(dòng)脈沖生成單元接收所述切換合成計(jì)算模塊輸出的切換合成結(jié)果，生成驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)數(shù)控充電電源中的功率開(kāi)關(guān)器件。所述切換合成模塊包括乘法器和加法器，所述恒壓控制結(jié)果與所述電壓加權(quán)系數(shù)通過(guò)乘法器運(yùn)算得出所述恒壓加權(quán)結(jié)果，所述恒流控制結(jié)果與所述電流加權(quán)系數(shù)通過(guò)乘法器運(yùn)算得出所述恒流加權(quán)結(jié)果，所述恒壓加權(quán)結(jié)果與所述恒流加權(quán)結(jié)果通過(guò)加法器得到切換合成結(jié)果傳輸給所述驅(qū)動(dòng)脈沖生成模塊。本發(fā)明中充電電源主要是數(shù)控充電電電源。有益效果本發(fā)明通過(guò)在充電電源的控制中增加一個(gè)切換合成控制單元，當(dāng)充電電源需要由恒壓狀態(tài)切換至恒流狀態(tài)、或是從恒流狀態(tài)切換到恒壓狀態(tài)時(shí)，通過(guò)加權(quán)系數(shù)控制模塊控制電壓、電流加權(quán)系數(shù)在切換合成結(jié)果中的比重，從而使切換合成結(jié)果產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖，用來(lái)控制充電電源，使切換過(guò)程實(shí)現(xiàn)平滑的無(wú)縫過(guò)渡，并且完全可以避免振蕩現(xiàn)象的發(fā)生，以保證充電過(guò)程的穩(wěn)定。


本發(fā)明所包括的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步的理解，其構(gòu)成了說(shuō)明書的一部分，用于例示本發(fā)明的實(shí)施例，并與文字描述一起來(lái)闡釋本發(fā)明的原理。顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I充電電源中恒壓控制和恒流控制的無(wú)縫切換方法流程圖；......圖2充電電源中恒壓控制和恒流控制的無(wú)縫切換裝置構(gòu)成圖；圖3切換合成控制單元構(gòu)成圖； 圖4加權(quán)系數(shù)控制模塊構(gòu)成圖；圖5切換合成計(jì)算模塊構(gòu)成圖；圖6加權(quán)系數(shù)控制模塊工作流程圖；圖7恒壓控制狀態(tài)下電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n變化曲線圖；圖8恒壓控制狀態(tài)向恒流控制狀態(tài)切換過(guò)程中電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n變化曲線圖；圖9恒流控制狀態(tài)下電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n變化曲線圖；圖10恒流控制狀態(tài)向恒壓控制狀態(tài)切換過(guò)程中電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n變化曲線圖
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在下面的描述中，出于解釋而非限制性的目的，闡述了具體細(xì)節(jié)，以幫助全面地理解本發(fā)明。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，也可以在脫離了這些具體細(xì)節(jié)的其它實(shí)施例中實(shí)踐本發(fā)明。在此需要說(shuō)明的是，為了避免因不必要的細(xì)節(jié)而模糊了本發(fā)明，在附圖中僅僅示出了與根據(jù)本發(fā)明的方案密切相關(guān)的設(shè)備結(jié)構(gòu)和/或處理步驟，而省略了與本發(fā)明關(guān)系不大的其他細(xì)節(jié)。下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例I如圖I所示，一種充電電源中恒壓控制和恒流控制的無(wú)縫切換方法的流程圖，步驟SI，電壓、電流檢測(cè)模塊301檢測(cè)當(dāng)前充電電源電壓和電流數(shù)值，并將所述數(shù)值充電電源電壓和電流數(shù)值傳輸給加權(quán)系數(shù)控制模塊303。步驟S2，所述加權(quán)系數(shù)控制模塊303的當(dāng)前充電狀態(tài)判斷子單元模塊401，根據(jù)接收的所述當(dāng)前電壓、電流數(shù)值判斷所述充電電源當(dāng)前充電狀態(tài)。步驟S3，所述加權(quán)系數(shù)控制模塊303的一加權(quán)系數(shù)計(jì)算子單元模塊402，從存儲(chǔ)模塊302中提取電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n上一時(shí)刻數(shù)值m(t-l)和n(t_l)以及 所述電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n每一周期的變化量Am和An，根據(jù)所述當(dāng)前充電狀態(tài)，計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻電壓加權(quán)系數(shù)m(t)和當(dāng)前時(shí)刻電流加權(quán)系數(shù)n(t)。上述步驟S2和步驟S3，當(dāng)前充電狀態(tài)判斷和加權(quán)系數(shù)計(jì)算具體過(guò)程如下如圖5所示的當(dāng)前狀態(tài)判斷和m、n計(jì)算流程圖，當(dāng)所述電壓、電流檢測(cè)模塊301檢測(cè)到所述充電電源的充電電流恒定且電壓小于一定域值(被充電電池額定電壓的I. I倍)時(shí)，當(dāng)前充電狀態(tài)判斷子單元模塊401確定所述充電電源的當(dāng)前狀態(tài)為恒流狀態(tài)，此時(shí)電壓加權(quán)系數(shù)m = 0，電流加權(quán)系數(shù)n = I ;在所述恒流狀態(tài)下，如果檢測(cè)到所述充電電源的電壓大于一定域值(被充電電池額定電壓的I. I倍)時(shí)，則確定所述充電電源的當(dāng)前狀態(tài)為恒流狀態(tài)向恒壓狀態(tài)切換，則所述電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n在保證相同速率，且在任意時(shí)刻兩者之和為I的條件下，m由0逐步增加為I,此時(shí)m(t) = m(t-l) +Am ;同時(shí)n由I逐步減少為0,此時(shí)n (t) = n (t-1) -An0當(dāng)所述電壓、電流檢測(cè)模塊301檢測(cè)到所述充電電源充電電壓恒定且電流小于一定域值(被充電電池伏安數(shù)的0. I倍)時(shí)，當(dāng)前充電狀態(tài)判斷子單元模塊401確定所述充電電源的當(dāng)前狀態(tài)為恒壓狀態(tài)，此時(shí)m = l,n = O。在所述恒壓狀態(tài)下，如果檢測(cè)到所述充電電源的電流大于一定域值(被充電電池伏安數(shù)的0.1倍)時(shí)，確定所述充電電源的當(dāng)前狀態(tài)為恒壓狀態(tài)向恒流狀態(tài)切換，則所述電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n在保證相同速率，且在任意時(shí)刻兩者之和為I的條件下，m由I逐步減少為0,此時(shí)m(t) = m(t-l)-Am ；同時(shí)n由0逐步增加為1，此時(shí)n(t) = n(t_l)+ An。所述恒流狀態(tài)向恒壓狀態(tài)切換和恒壓狀態(tài)向恒流狀態(tài)切換兩種切換過(guò)程中，所述電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n每一周期的變化量Am = An=切換持續(xù)時(shí)間/控制周期，本實(shí)施例中，切換持續(xù)時(shí)間=I秒，控制周期=50微秒。所述加權(quán)系數(shù)計(jì)算子單元模塊402將計(jì)算的得到的當(dāng)前m(t)和n(t)數(shù)值傳輸給所述存儲(chǔ)模塊302。步驟S4，切換合成控制單元203將當(dāng)前恒壓控制結(jié)果與所述當(dāng)前時(shí)刻電壓加權(quán)系數(shù)m(t)相乘得出恒壓加權(quán)計(jì)算結(jié)果，將當(dāng)前恒流控制結(jié)果與所述當(dāng)前時(shí)刻電流加權(quán)系數(shù)n(t)相乘得出恒流加權(quán)計(jì)算結(jié)果。再將所述恒壓加權(quán)計(jì)算結(jié)果和恒流加權(quán)計(jì)算結(jié)果通過(guò)加法器503運(yùn)算，得到切換合成結(jié)果傳輸給所述驅(qū)動(dòng)脈沖生成單元204。步驟S5，所述驅(qū)動(dòng)脈沖生成單元204將接收的所述切換合成結(jié)果生成驅(qū)動(dòng)脈沖，從而驅(qū)動(dòng)數(shù)控充電電源中的功率開(kāi)關(guān)器件。在所述步驟S4中，當(dāng)所述數(shù)控充電電源在恒壓控制狀態(tài)下，如圖7所示，為恒壓控制狀態(tài)下所述電壓加權(quán)系數(shù)m和所述電流加權(quán)系數(shù)n變化曲線圖，從圖中可以看出，所述電壓加權(quán)系數(shù)m數(shù)值始終保持為“ I ”，而所述電流加權(quán)系數(shù)n數(shù)值始終保持為“O”。在這種狀態(tài)下，圖5所示的切換合成控制單元中所述恒壓加權(quán)計(jì)算結(jié)果在數(shù)值上等所述于恒壓控制結(jié)果，而所述恒流加權(quán)計(jì)算結(jié)果為“O”。所述恒壓加權(quán)計(jì)算結(jié)果與所述恒流加權(quán)計(jì)算結(jié)果通過(guò)加法器503運(yùn)算后，得到切換合成結(jié)果，在數(shù)值上也就等于所述恒壓控制結(jié)果，即最終的效果為，恒壓控制結(jié)果進(jìn)入驅(qū)動(dòng)脈沖生成單元204，生成驅(qū)動(dòng)脈沖。由此可知所述數(shù)控充電電源在所述恒壓控制工作狀態(tài)下，完全可由切換合成控制單元203實(shí)現(xiàn)控制目的。當(dāng)所述數(shù)控充電電源在恒壓控制狀態(tài)往恒流控制狀態(tài)切換過(guò)程中，所述電壓加權(quán) 系數(shù)m和所述電流加權(quán)系數(shù)n變化曲線圖如8所示，所述電壓加權(quán)系數(shù)m的初始數(shù)值為“ I ”，而所述電流加權(quán)系數(shù)n的初始數(shù)值為“0”，此時(shí)所述數(shù)控充電電源工作在如圖7所示的恒壓控制工作狀態(tài)下。由初始時(shí)刻起至切換時(shí)間t這段時(shí)間內(nèi)，所述電壓加權(quán)系數(shù)m的數(shù)值以固定斜率由“I”逐步變化為“0”，而所述電流加權(quán)系數(shù)n的數(shù)值以相同的固定斜率由“0”逐步變化為“ I ”，且在變化過(guò)程中所述電壓加權(quán)系數(shù)m和所述電流加權(quán)系數(shù)n在任何時(shí)刻兩者相加之和為“ I ”。在這段切換時(shí)間內(nèi)，所述切換合成結(jié)果的數(shù)值中的恒壓控制結(jié)果的權(quán)重逐漸降低，而恒流控制結(jié)果的權(quán)重逐漸增加。實(shí)際的控制效果為，驅(qū)動(dòng)脈沖生成單元204生成的驅(qū)動(dòng)脈沖中恒壓控制結(jié)果所占權(quán)重平滑降低，恒流控制結(jié)果所占權(quán)重平滑增加。當(dāng)?shù)竭_(dá)切換時(shí)間t后，所述電壓加權(quán)系數(shù)m數(shù)值達(dá)到“0”，而所述電流加權(quán)系數(shù)n數(shù)值達(dá)到“ 1”，此時(shí)所述數(shù)控充電電源工作在如圖9所示的恒流控制工作狀態(tài)下，完成所述恒壓控制狀態(tài)向所述恒流控制狀態(tài)的切換，整個(gè)切換過(guò)程中，所述切換合成結(jié)果不會(huì)出現(xiàn)突變現(xiàn)象，可以保證整個(gè)切換過(guò)程平滑過(guò)渡。圖9為恒流控制狀態(tài)下所述電壓加權(quán)系數(shù)m和所述電流加權(quán)系數(shù)n變化曲線圖，從圖中可以看出，所述數(shù)控充電電源在恒流控制狀態(tài)下，所述電壓加權(quán)系數(shù)m數(shù)值始終保持為“0”，而所述電流加權(quán)系數(shù)n數(shù)值始終保持為“I”。在這種狀態(tài)下，圖5所示的切換合成控制單元中所述恒壓加權(quán)結(jié)果為“0”，而所述恒流加權(quán)結(jié)果在數(shù)值上等于所述恒流控制結(jié)果。所述恒壓加權(quán)結(jié)果與所述恒流加權(quán)計(jì)通過(guò)加法器503運(yùn)算后，得到切換合成結(jié)果在數(shù)值上也就等于所述恒流控制結(jié)果，即最終的效果為，所述恒流控制結(jié)果進(jìn)入所述驅(qū)動(dòng)脈沖生成單元204，生成驅(qū)動(dòng)脈沖，從而達(dá)到控制目的。由此可知在所述數(shù)控充電電源在恒流控制工作狀態(tài)下，完全可由切換合成控制單元203實(shí)現(xiàn)控制目的。當(dāng)所述數(shù)控充電電源在恒流控制狀態(tài)往恒壓控制狀態(tài)切換過(guò)程中，如圖10所示，為恒流控制狀態(tài)往恒壓控制狀態(tài)切換過(guò)程中所述電壓加權(quán)系數(shù)m和所述電流加權(quán)系數(shù)n變化曲線圖，從圖中可以看出，所述電壓加權(quán)系數(shù)m的初始數(shù)值為“0”，而所述電流加權(quán)系數(shù)n的初始數(shù)值為“1”，此時(shí)所述數(shù)控充電電源工作在如圖9所示的恒流控制工作狀態(tài)下。由初始時(shí)刻起至切換時(shí)間t這段時(shí)間內(nèi)，所述電壓加權(quán)系數(shù)m的數(shù)值以固定斜率由“0”逐步變化為“1”，而所述電流加權(quán)系數(shù)n的數(shù)值以相同的固定斜率由“I”逐步變化為“0”，且在變化過(guò)程中所述電壓加權(quán)系數(shù)m和所述電流加權(quán)系數(shù)n在任何時(shí)刻兩者相加之和為“ I ”。在這段切換時(shí)間內(nèi)，所述切換合成結(jié)果的數(shù)值中的所述恒壓控制結(jié)果的權(quán)重逐漸增加，而所述恒流控制結(jié)果的權(quán)重逐漸降低。實(shí)際的控制效果為，所述驅(qū)動(dòng)脈沖生成單元204生成的驅(qū)動(dòng)脈沖中所述恒壓控制結(jié)果所占權(quán)重平滑增加，所述恒流控制結(jié)果所占權(quán)重平滑減小。當(dāng)?shù)竭_(dá)切換時(shí)間t后，所述電壓加權(quán)系數(shù)m數(shù)值達(dá)到“ I ”，而所述電流加權(quán)系數(shù)n數(shù)值達(dá)到“O”，此時(shí)所述數(shù)控充電電源工作在如圖7所示的恒壓控制工作狀態(tài)下，完成恒流控制狀態(tài)往恒壓控制狀態(tài)的切換，整個(gè)切換過(guò)程中，所述切換合成結(jié)果不會(huì)出現(xiàn)突變現(xiàn)象，可以保證整個(gè)切換過(guò)程平滑過(guò)渡。
實(shí)施例2如圖2所示的一種充電電源中恒壓控制和恒流控制的無(wú)縫切換裝置，包括恒壓控制單元201，用以恒壓控制；恒流控制單元202，用來(lái)恒流控制；所述恒壓控制單兀201和所述恒流控制單兀202分別給切換合成控制單兀203輸出恒壓控制結(jié)果和恒流控制結(jié)果；所述切換合成控制單元203包括電壓、電流檢測(cè)模塊301，加權(quán)系數(shù)控制模塊303，存儲(chǔ)模塊302和切換合成計(jì)算模塊304，其中，所述電壓、電流檢測(cè)模塊301用來(lái)檢測(cè)充電電源當(dāng)前電壓和電流數(shù)值，并將所述當(dāng)前電壓和電流數(shù)值傳輸給所述加權(quán)系數(shù)控制模塊303 ;所述存儲(chǔ)模塊302用來(lái)存儲(chǔ)電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n當(dāng)前時(shí)刻m(t)和n(t)及上一時(shí)刻的數(shù)值m (t-1)和n (t-1)，以及所述電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n每一周期的變化量Am和An;如圖4所示所述加權(quán)系數(shù)控制模塊303包括當(dāng)前充電狀態(tài)判斷子單元模塊401，用來(lái)根據(jù)接收的所述當(dāng)前電壓、電流數(shù)值判斷所述充電電源當(dāng)前充電狀態(tài)；力口權(quán)系數(shù)計(jì)算子單元模塊402，用來(lái)從所述存儲(chǔ)模塊302中提取所述電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n上一時(shí)刻數(shù)值m (t-1)和n (t-1)，根據(jù)所述當(dāng)前充電狀態(tài)，逐步增加或減小電壓加權(quán)系數(shù)m,同時(shí)相應(yīng)的逐步減小或增加電流加權(quán)系數(shù)n,計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻電壓加權(quán)系數(shù)m(t)和當(dāng)前時(shí)刻電流加權(quán)系數(shù)n(t)并將其存入所述存儲(chǔ)模塊302 ;所述切換合成計(jì)算模塊304，用來(lái)將當(dāng)前恒壓控制結(jié)果與所述當(dāng)前時(shí)刻電壓加權(quán)系數(shù)m(t)相乘得出恒壓加權(quán)計(jì)算結(jié)果，將當(dāng)前恒流控制結(jié)果與所述當(dāng)前時(shí)刻電流加權(quán)系數(shù)n(t)相乘得出恒流加權(quán)計(jì)算結(jié)果，再將所述恒壓加權(quán)計(jì)算結(jié)果和恒流加權(quán)計(jì)算結(jié)果通過(guò)加法器運(yùn)算，得到切換合成結(jié)果；驅(qū)動(dòng)脈沖生成單元204，接收所述切換合成計(jì)算模塊304輸出的切換合成結(jié)果，生成驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)數(shù)控充電電源中的功率器件。如上針對(duì)一種實(shí)施例描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個(gè)或更多個(gè)其它實(shí)施例中使用，和/或與其它實(shí)施例中的特征相結(jié)合或替代其它實(shí)施例中的特征使用。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，術(shù)語(yǔ)“包括/包含”在本文使用時(shí)指特征、整件、步驟或組件的存在，但并不排除一個(gè)或更多個(gè)其它特征、整件、步驟、組件或其組合的存在或附加。本發(fā)明以上的裝置和方法可以由硬件實(shí)現(xiàn)，也可以由硬件結(jié)合軟件實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明涉及這樣的計(jì)算機(jī)可讀程序，當(dāng)該程序被邏輯部件所執(zhí)行時(shí)，能夠使該邏輯部件實(shí)現(xiàn)上文所述的裝置或構(gòu)成部件，或使該邏輯部件實(shí)現(xiàn)上文所述的各種方法或步驟。這些實(shí)施例的許多特征和優(yōu)點(diǎn)根據(jù)該詳細(xì)描述是清楚的，因此所附權(quán)利要求旨在覆蓋這些實(shí)施例的落入其真實(shí)精神和范圍內(nèi)的所有這些特征和優(yōu)點(diǎn)。此外，由于本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易想到很多修改和改變，因此不是要將本發(fā)明的實(shí)施例限于所例示和描述的精確結(jié)構(gòu)和操作，而是可以涵蓋落入其范圍內(nèi)的所有合適修改和等同物。
權(quán)利要求
1.一種充電電源中恒壓控制和恒流控制的無(wú)縫切換方法，其特征在于包括如下步驟 ー電壓、電流檢測(cè)模塊檢測(cè)充電電源當(dāng)前電壓和電流數(shù)值，并將所述當(dāng)前電壓和電流數(shù)值傳輸給ー加權(quán)系數(shù)控制模塊； 所述加權(quán)系數(shù)控制模塊的ー當(dāng)前充電狀態(tài)判斷子単元模塊，根據(jù)接收的所述當(dāng)前電壓、電流數(shù)值判斷所述充電電源當(dāng)前充電狀態(tài)；所述加權(quán)系數(shù)控制模塊的ー加權(quán)系數(shù)計(jì)算子単元模塊，從一存儲(chǔ)模塊中提取電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n上ー時(shí)刻數(shù)值m(t-l)和n(t-l)以及所述電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n每一周期的變化量Am和An，根據(jù)所述當(dāng)前充電狀態(tài)，在保持所述電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n變化速率一致且二者之和在任意時(shí)刻為I的情況下，逐步增加或減小電壓加權(quán)系數(shù)m，同時(shí)逐步減小或增加電流加權(quán)系數(shù)n，計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻電壓加權(quán)系數(shù)m(t)和當(dāng)前時(shí)刻電流加權(quán)系數(shù)n(t)并將其存入所述存儲(chǔ)模塊； 將當(dāng)前恒壓控制結(jié)果與所述當(dāng)前時(shí)刻電壓加權(quán)系數(shù)m(t)相乘得出恒壓加權(quán)計(jì)算結(jié) 果，將當(dāng)前恒流控制結(jié)果與所述當(dāng)前時(shí)刻電流加權(quán)系數(shù)n(t)相乘得出恒流加權(quán)計(jì)算結(jié)果，再將所述恒壓加權(quán)計(jì)算結(jié)果和恒流加權(quán)計(jì)算結(jié)果通過(guò)加法器運(yùn)算，得到切換合成結(jié)果； 將所述切換合成結(jié)果輸出給ー驅(qū)動(dòng)脈沖生成単元，生成驅(qū)動(dòng)脈沖從而驅(qū)動(dòng)數(shù)控充電電源中的功率開(kāi)關(guān)器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)縫切換方法，其特征在于當(dāng)所述電壓、電流檢測(cè)模塊檢測(cè)到所述充電電源的充電電流恒定且電壓小于一定域值時(shí)，當(dāng)前充電狀態(tài)判斷子単元模塊確定所述充電電源的當(dāng)前狀態(tài)為恒流狀態(tài)，此時(shí)m = 0, n = I。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)縫切換方法，其特征在于在所述恒流狀態(tài)下，如果檢測(cè)到所述充電電源的電壓大于一定域值時(shí)，則確定所述充電電源的當(dāng)前狀態(tài)為恒流狀態(tài)向恒壓狀態(tài)切換，則m由0逐步增加為I,此時(shí)m(t) = m(t-l) +Am ;同時(shí)n由I逐步減少為0,此時(shí) n(t) = n (t-1) -An0
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)縫切換方法，其特征在于當(dāng)所述電壓、電流檢測(cè)模塊檢測(cè)到所述充電電源充電電壓恒定且電流小于一定域值時(shí)，當(dāng)前充電狀態(tài)判斷子單元模塊確定所述充電電源的當(dāng)前狀態(tài)為恒壓狀態(tài)，此時(shí)m = I, n = O。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)縫切換方法，其特征在于在所述恒壓狀態(tài)下，如果檢測(cè)到所述充電電源的電流大于一定域值時(shí)，確定所述充電電源的當(dāng)前狀態(tài)為恒壓狀態(tài)向恒流狀態(tài)切換，則m由I逐步減少為0,此時(shí)m(t) = m(t-l)-Am ;同時(shí)n由0逐步增加為I,此時(shí)n (t) = n (t-1) + An。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的無(wú)縫切換方法，其特征在于所述電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n每一周期的變化量Am= An=切換持續(xù)時(shí)間/控制周期。
7.一種充電電源中恒壓控制和恒流控制的無(wú)縫切換裝置，包括一恒壓控制単元，用來(lái)恒壓控制，并產(chǎn)生恒壓控制結(jié)果；一恒流控制単元，用來(lái)恒流控制，并產(chǎn)生恒流控制結(jié)果；驅(qū)動(dòng)脈沖生成単元，用來(lái)生成驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)數(shù)控充電電源中的功率開(kāi)關(guān)器件；其特征在于還包括一切換合成控制單元，用來(lái)將所述恒壓控制結(jié)果和恒流控制結(jié)果切換合成輸出給所述驅(qū)動(dòng)脈沖生成単元； 所述切換合成控制單兀包括一電壓、電流檢測(cè)模塊，一加權(quán)系數(shù)控制模塊，一存儲(chǔ)模塊和一切換合成計(jì)算模塊；其中，所述電壓、電流檢測(cè)模塊用來(lái)檢測(cè)充電電源當(dāng)前電壓和電流數(shù)值，并將所述當(dāng)前電壓和電流數(shù)值傳輸給所述加權(quán)系數(shù)控制模塊； 所述存儲(chǔ)模塊用來(lái)存儲(chǔ)電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n當(dāng)前時(shí)刻m(t)和n(t)及上一時(shí)刻的數(shù)值m(t-l)和n(t-l)，以及所述電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n每一周期的變化量A m和An; 所述加權(quán)系數(shù)控制模塊包括一當(dāng)前充電狀態(tài)判斷子單元模塊，用來(lái)根據(jù)接收的所述當(dāng)前電壓、電流數(shù)值判斷所述充電電源當(dāng)前充電狀態(tài)；一加權(quán)系數(shù)計(jì)算子單元模塊，用來(lái)從所述存儲(chǔ)模塊中提取所述電壓加權(quán)系數(shù)m和電流加權(quán)系數(shù)n上一時(shí)刻數(shù)值m(t-l)和n(t_l)，根據(jù)所述當(dāng)前充電狀態(tài)，逐步增加或減小電壓加權(quán)系數(shù)m，同時(shí)相應(yīng)的逐步減小或增加電流加權(quán)系數(shù)n，計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻電壓加權(quán)系數(shù)m(t)和當(dāng)前時(shí)刻電流加權(quán)系數(shù)n(t)并將其存入所述存儲(chǔ)模塊； 所述切換合成計(jì)算模塊，用來(lái)將當(dāng)前恒壓控制結(jié)果與所述當(dāng)前時(shí)刻電壓加權(quán)系數(shù)m(t) 相乘得出恒壓加權(quán)計(jì)算結(jié)果，將當(dāng)前恒流控制結(jié)果與所述當(dāng)前時(shí)刻電流加權(quán)系數(shù)n(t)相乘得出恒流加權(quán)計(jì)算結(jié)果，再將所述恒壓加權(quán)計(jì)算結(jié)果和恒流加權(quán)計(jì)算結(jié)果通過(guò)加法器運(yùn)算，得到切換合成結(jié)果； 所述驅(qū)動(dòng)脈沖生成單元接收所述切換合成計(jì)算模塊輸出的切換合成結(jié)果，生成驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)數(shù)控充電電源中的功率開(kāi)關(guān)器件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的切換裝置，其特征在于所述切換合成模塊包括乘法器和加法器，所述恒壓控制結(jié)果與所述電壓加權(quán)系數(shù)通過(guò)乘法器運(yùn)算得出所述恒壓加權(quán)結(jié)果，所述恒流控制結(jié)果與所述電流加權(quán)系數(shù)通過(guò)乘法器運(yùn)算得出所述恒流加權(quán)結(jié)果，所述恒壓加權(quán) 結(jié)果與所述恒流加權(quán)結(jié)果通過(guò)加法器得到切換合成結(jié)果傳輸給所述驅(qū)動(dòng)脈沖生成模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種充電電源中恒壓控制和恒流控制的無(wú)縫切換方法及其裝置。本發(fā)明在充電電源的控制中增加一個(gè)切換合成控制單元，包括一電壓、電流檢測(cè)模塊，一加權(quán)系數(shù)控制模塊，一存儲(chǔ)模塊和一切換合成計(jì)算模塊。加權(quán)系數(shù)控制模塊根據(jù)電壓、電流檢測(cè)模塊檢測(cè)的當(dāng)前電壓、電流數(shù)值判斷當(dāng)前充電狀態(tài)，計(jì)算電壓、電流加權(quán)系數(shù)得到切換合成結(jié)果，用切換合成結(jié)果產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖，用來(lái)驅(qū)動(dòng)充電電源功率開(kāi)關(guān)器件。通過(guò)控制加權(quán)系數(shù)的數(shù)值，從而控制電壓和電流在切換合成結(jié)果中的比重，使恒壓和恒流之間緩慢變化，可以使切換過(guò)程實(shí)現(xiàn)平滑的無(wú)縫過(guò)渡，并且完全可以避免振蕩現(xiàn)象的發(fā)生，以保證充電過(guò)程的穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102738863SQ20121019717
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者施曉勇, 謝孟 申請(qǐng)人:北京機(jī)電工程研究所