自適應充電方法及充電器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自適應充電方法及充電器，上述方法首先確定待充電電池的節(jié)數(shù)，然后根據(jù)電池節(jié)數(shù)，配置充電電壓及最大充電電流后，為電池充電；上述充電器包括輸入保護單元、MCU供電單元、MCU、充電單元及電池模組單元。本發(fā)明解決了同一充電器對不同類型電池的充電問題，減少了資源浪費。
【專利說明】自適應充電方法及充電器
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及工業(yè)鋰電池充電領域，尤其涉及一種自適應充電方法及充電器。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)工業(yè)設備的電池大多為單個電池串聯(lián)連接(單串)，多個電池并聯(lián)連接(多并)的方式，但是為了滿足快速充電和大容量電池的需求，越來越多的電池采用了兩串多并、三串多并的方式連接，同一個廠家，要為不同連接方式的電池做不同的充電座及充電電路，不僅通用性差，還造成了極大的浪費。另外，工業(yè)用鋰電，對性能和容量要求高，并且非常忌諱過沖和過放。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是，提供一種自適應充電方法及充電器，以解決現(xiàn)有的電池充電器通用性差的問題。
[0004]本發(fā)明公開了一種自適應充電方法，上述方法包括:
[0005]確定待充電電池的節(jié)數(shù)；
[0006]根據(jù)上述節(jié)數(shù)，配置充電電壓及最大充電電流；
[0007]為上述電池充電。
[0008]優(yōu)選地,上述方法通過ADC (Analog to Digital Converter,模數(shù)變換器)采樣待充電電池電壓的方式確定待充電電池的節(jié)數(shù)。
[0009]優(yōu)選地，若上述待充電電池為智能電池，則上述方法通過I2C (Inter —Integrated Circuit)總線讀取上述待充電電池的信息來確定待充電電池的節(jié)數(shù)。
[0010]優(yōu)選地，上述電池的節(jié)數(shù)為單節(jié)、雙節(jié)或三節(jié)。
[0011]優(yōu)選地，若上述電池的節(jié)數(shù)為單節(jié)，則其充電電壓為4.2V、最大充電電流為IA ；
[0012]若上述電池的節(jié)數(shù)為雙節(jié)，則其充電電壓為8.4V、最大充電電流為IA ；
[0013]若上述電池的節(jié)數(shù)為單節(jié)，則其充電電壓為12.6V、最大充電電流為1A。
[0014]本發(fā)明進一步公開了一種自適應充電器，包括輸入保護單元，用于為充電器提供前端輸入過壓過流保護以及抑制電源的中低頻噪聲；電池模組單元，用于放置待充電電池；充電單元，用于為待充電電池充電；上述充電器還包括微控制單元(Micro Control Unit,MCU)及MCU供電單元，上述
[0015]MCU，用于確定待充電電池的節(jié)數(shù)；以及根據(jù)上述節(jié)數(shù)，控制上述充電單元的充電電壓及最大充電電流；
[0016]MCU供電單元，用于將上述輸入保護單元輸出的電壓轉(zhuǎn)換成上述MCU的工作電壓，為上述MCU供電。
[0017]優(yōu)選地，上述MCU，用于通過ADC采樣待充電電池電壓的方式確定待充電電池的節(jié)數(shù)；或者在待充電電池為智能電池時，通過I2C總線讀取電池信息來確定電池的節(jié)數(shù)。
[0018]優(yōu)選地，上述充電器還包括分壓單元和狀態(tài)指示電路單元，上述[0019]分壓單元，用于將不同節(jié)數(shù)電池的電壓分壓到MCU ADC采樣的量程；
[0020]狀態(tài)指示單元,用于來提示充電狀態(tài)。
[0021]優(yōu)選地，上述充電單元為鋰電池充電芯片；
[0022]上述MCU供電單元為低壓差線性穩(wěn)壓器(low dropout regulator, LD0)。
[0023]優(yōu)選地，上述充電單元，用于將電池的充電狀態(tài)反饋給上述MCU ；
[0024]上述MCU,用于根據(jù)上述充電單元反饋的電池充電狀態(tài),控制上述狀態(tài)指示單元的顯示狀態(tài)。
[0025]本發(fā)明采用低功耗的MCU，現(xiàn)場測試待充電電池的節(jié)數(shù)，從而設置相應的充電參數(shù)給電池充電，在確保充電接口定義一致的情況下，實現(xiàn)同一個充電器對不同類型電池的充電，減少了資源浪費。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0027]圖1是本發(fā)明自適應充電方法流程圖；
[0028]圖2是本發(fā)明自適應充電器的原理框圖；
[0029]圖3是圖2中輸入保護單元01優(yōu)選實施例的電路原理圖；
[0030]圖4是圖2中分壓單元03優(yōu)選實施例的電路原理圖；
[0031]圖5是圖2中狀態(tài)指示單元07優(yōu)選實施例的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0032]為了使本發(fā)明所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚、明白，以下結合附圖和實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0033]如圖1所示，是本發(fā)明自適應充電方法流程圖，具體包括以下步驟:
[0034]步驟SOl:確定待充電電池的節(jié)數(shù)N ；
[0035]本發(fā)明中，電池的節(jié)數(shù)N可選為單節(jié)、雙節(jié)或三節(jié)，即N的取值可以為1、2或3。
[0036]由于不同節(jié)數(shù)的電池的放電電壓(單節(jié)電池為3.0V?4.2V、兩節(jié)電池為6.0V?8.4V、三節(jié)電池為9.0V?12.6V)不同，故本發(fā)明無論待充電電池是智能電池還是非智能電池，都可通過ADC采樣電池電壓的方式來確定其節(jié)數(shù)；若待充電電池為智能電池，則本發(fā)明還可以通過I2C總線讀取電池信息來確定其節(jié)數(shù)；也就是說，對于非智能電池，本發(fā)明只有一種方式確定其節(jié)數(shù)，對于智能電池，本發(fā)明有兩種方式確定其節(jié)數(shù)。
[0037]步驟S02:根據(jù)節(jié)數(shù)N，配置充電電壓及最大充電電流；
[0038]當N=I，即為單節(jié)電池時，充電電壓配置為4.2V，最大充電電流設置為IA ;當N=2,即為雙節(jié)電池時，充電電壓配置為8.4V，最大充電電流設置為IA ;當N=3，即為三節(jié)電池時，充電電壓配置為12.6V，最大充電電流設置為IA ；
[0039]步驟S03:充電電壓及最大充電電流配置成功后，即開始為電池充電。
[0040]如圖2所示，是本發(fā)明自適應充電器的原理框圖，包括輸入保護單元01、MCU供電單元02、分壓單元03、MCU04、充電單元05、電池模組單元06以及狀態(tài)指示單元07，其中[0041 ] 輸入保護單元OI，用于為充電器提供前端輸入過壓過流保護以及抑制電源的中低
頻噪聲；
[0042]如圖3所示,是圖2中輸入保護單元01優(yōu)選實施例的電路原理圖,包括靜電保護管CR1、肖特基二極管D1、自恢復保險絲Fl以及由電容C1、C2，電感LI組成的π型濾波器；DU Fl及Ji型濾波器依次連接，CRl 一端與D正極連接，一端接地；CR1用于防止靜電對電路的損壞；D1用于對電路進行反向保護；F1用于防止大電流對電路的損壞，具有過流過熱保護，自動恢復功能；η型濾波器用于減少輸入的交流分量和中低頻噪聲。
[0043]MCU供電單元02，用于將輸入保護單元01輸出的電壓轉(zhuǎn)換成MCU04的工作電壓，為MCU04供電；
[0044]優(yōu)選實施例中，MCU供電單元02采用XC6216系列的LDO為MCU04供電，XC6216系列的LDO具有:聞精度，低噪聲，可為MCU04提供良好的供電環(huán)境；且內(nèi)置過流保護電路和熱關斷電路，為MCU04的安全提供良好的保障。
[0045]分壓單元03，用于將不同節(jié)數(shù)電池的電壓分壓到MCU04ADC采樣的量程；
[0046]如圖4所示，是圖2中分壓單元03優(yōu)選實施例的電路原理圖，包括分壓電阻R1、R2以及電容C3，Rl 一端與電池模組單元06連接；R2與C3并聯(lián)連接后，一端分別與Rl及MCU04連接，另一端接地；由于MCU04的工作電壓為3.3V，而單節(jié)鋰電池的放電電壓為3V?
4.2V，兩節(jié)鋰電池的放電電壓為6V?8.4V，三節(jié)鋰電池的放電電壓為:9V?12.6V，故其ADC采樣得到的電壓不能直接使用，本實施例令R1=30K，R2=10K, C3=0.1 μ F，對采樣電壓進行分壓量化，單節(jié)鋰電池的放電電壓為3V?4.2V，經(jīng)分壓單元03分壓后，得到的量化電壓為0.75?1.05V ;兩節(jié)鋰電池的放電電壓為6V?8.4V，經(jīng)分壓單元03分壓后，得到的量化電壓為1.5?2.1V ;三節(jié)鋰電池的放電電壓為:9V?12.6V，經(jīng)分壓單元03分壓后，得到的量化電壓為2.25?3.15V ;分壓量化后的采樣電壓均在MCU04的工作電壓范圍內(nèi)，MCU04即可根據(jù)采樣得到的量化電壓范圍，判斷待充電電池的節(jié)數(shù)。
[0047]MCU04,用于通過ADC采樣電池電壓的方式確定待充電電池的節(jié)數(shù)，或者在待充電電池為智能電池時，還可通過I2C總線讀取電池的ID信息來確定其節(jié)數(shù)；根據(jù)上述節(jié)數(shù)，控制充電單元05的充電電壓及最大充電電流并控制充電單元05的使能；以及根據(jù)充電單元05反饋的電池充電狀態(tài)，控制狀態(tài)指示單元07的顯示狀態(tài)；
[0048]優(yōu)選實施例中，MCU04采用飛思卡爾Cortex-MO+系列超低功耗單片機，其具有12bit的ADC，能提供0.8mV的電壓采樣精度，可對待充電電池進行電壓采樣，以確定電池節(jié)數(shù)；
[0049]充電單元05，用于為待充電電池充電，并將電池的充電狀態(tài)反饋給MCU04 ；
[0050]優(yōu)選實施例中，充電單元05采用TI (德州儀器)公司型號為BQ24133的鋰電池充電芯片，該芯片適用于單節(jié)，雙節(jié)，三節(jié)鋰電池充電，具有過流、過壓欠壓保護功能。
[0051]電池模組單元06，用來放置待充電電池；
[0052]狀態(tài)指示單元07，用來提示充電狀態(tài)；
[0053]如圖5所示,是圖2中狀態(tài)指示單元07優(yōu)選實施例的電路原理圖,包括限流電阻R3、R4，紅色發(fā)光二極管D3、綠色發(fā)光二極管D2 ；D3 一端與R4連接，一端與MCU04連接；D2一端與R3連接，一端與MCU04連接；MCU通過IO端口控制D2、D3發(fā)光，從而指示不同狀態(tài)，比如充電中令D2常亮，充滿電時令D3常亮，異常報警時令D3閃亮。[0054]上述說明示出并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但如前所述，應當理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構想范圍內(nèi)，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應在本發(fā)明所附權利要求的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種自適應充電方法，其特征在于，所述方法包括: 確定待充電電池的節(jié)數(shù)； 根據(jù)所述節(jié)數(shù)，配置充電電壓及最大充電電流； 為所述電池充電。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法通過模數(shù)變換器ADC采樣待充電電池電壓的方式確定待充電電池的節(jié)數(shù)。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，若所述待充電電池為智能電池，則所述方法通過I2C總線讀取所述待充電電池的信息來確定待充電電池的節(jié)數(shù)。
4.如權利要求3所述方法，其特征在于，所述電池的節(jié)數(shù)為單節(jié)、雙節(jié)或三節(jié)。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于， 若所述電池的節(jié)數(shù)為單節(jié)，則其充電電壓4.2V、最大充電電流為IA ； 若所述電池的節(jié)數(shù)為雙節(jié)，則其充電電壓8.4V、最大充電電流為IA ； 若所述電池的節(jié)數(shù)為單節(jié)，則其充電電壓12.6V、最大充電電流為1A。
6.一種自適應充電器，包括輸入保護單元，用于為充電器提供前端輸入過壓過流保護以及抑制電源的中低頻噪聲；電池模組單元，用于放置待充電電池；充電單元，用于為待充電電池充電；其特征在于，所述充電器還包括微控制單元MCU及MCU供電單元，所述 MCU，用于確定待充電電池的節(jié)數(shù)；以及根據(jù)所述節(jié)數(shù)，控制所述充電單元的充電電壓及最大充電電流； MCU供電單元，用于將所述輸入保護單元輸出的電壓轉(zhuǎn)換成所述MCU的工作電壓，為所述MCU供電。
7.如權利要求6所述的充電器，其特征在于，所述MCU，用于通過ADC采樣待充電電池電壓的方式確定待充電電池的節(jié)數(shù)；或者在待充電電池為智能電池時，通過I2C總線讀取電池的信息來確定電池的節(jié)數(shù)。
8.如權利要求6或7所述的充電器，其特征在于，所述充電器還包括分壓單元和狀態(tài)指示電路單元，所述 分壓單元，用于將不同節(jié)數(shù)電池的電壓分壓到所述MCU ADC采樣的量程； 狀態(tài)指示單元，用于來提示充電狀態(tài)。
9.如權利要求6所述的充電器，其特征在于， 所述充電單元為鋰電池充電芯片； 所述MCU供電單元為低壓差線性穩(wěn)壓器LDO。
10.如權利要求8所示的充電器，其特征在于， 所述充電單元，用于將電池的充電狀態(tài)反饋給所述MCU ； 所述MCU,用于根據(jù)所述充電單元反饋的電池充電狀態(tài),控制所述狀態(tài)指示單元的顯示狀態(tài)。
【文檔編號】H02J7/00GK103618361SQ201310656798
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權日:2013年12月6日
【發(fā)明者】趙翔, 李仁德, 江澤良 申請人:廣州吉歐電子科技有限公司