專利名稱:無需采樣即可實現(xiàn)電池預(yù)充電的充電控制方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池充電的控制方法。具體說是針對電池在過放電情況和充電結(jié)束后充電過程的一種控制方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前在對電池的充電控制中一般包括以下幾個過程電池預(yù)充電過程-快速充電過程-恒壓或脈沖充電過程-充電結(jié)束。電池預(yù)充電過程主要是針對電池過放電，沒有輸出或輸出過低而不能達到系統(tǒng)工作所需的最低要求時而進行的充電動作。很多情況下充電控制電路所用的電源和系統(tǒng)的主工作電源是同一個電源，而系統(tǒng)的工作電源又與電池輸出有著直接的依賴關(guān)系，因而控制電路的工作電源就與電池的輸出電壓就有了直接聯(lián)系，正常情況下這兩個電源節(jié)點可以是同一個，而在電池過放電而沒有輸出或輸出很低時，會由于工作電源受到電池電壓的影響而低于系統(tǒng)的正常工作電壓，影響充電控制電路工作電源的正常提供，從而使系統(tǒng)失控，甚至造成系統(tǒng)損壞。充電結(jié)束后為避免對電池的長時間充電而影響電池使用壽命，通常需要在充電結(jié)束后將電池輸出和充電控制電路斷開。這就需要針對在電池過放電或者損壞情況下的充電過程進行相應(yīng)控制，增加相應(yīng)的控制和保護電路。同時在電池充電結(jié)束后也要能對充電過程進行控制。
業(yè)界目前的充電方案中常用的做法A、直接將系統(tǒng)工作電源與電池輸出連接，在系統(tǒng)中設(shè)置最低電壓斷電檢測，盡量避免電池的過放電。
這種方法的電路和控制都比較簡單，但有以下缺點首先，一旦電池出現(xiàn)過放電或因為損壞而使輸出為很低甚至為零，直接連接的方法就可能給系統(tǒng)造成致命的傷害。其次，當充電結(jié)束后如果繼續(xù)長期插上充電器，會造成對電池的長期充電，從而影響電池的使用壽命。
B、電池輸出端和充電控制電路的電源間直接用一個保護電路隔開，正常情況下該電路可通過一個開關(guān)控制使其與系統(tǒng)主電源(即充電控制電路電源)直接短接，通過充電控制電路的輸出直接給電池充電。當檢測到電池輸出電壓低于某個值，可能會影響到系統(tǒng)正常工作時，該保護電路中的開關(guān)器件斷開，通過限流和升壓電路(涓流充電電路)用小電流給電池充電。
這種方案既可保證在電池電壓過低的情況下系統(tǒng)的正常工作，也保證了電池的正常充電，當電池電壓很快上升到正常范圍后閉合電路中的開關(guān)器件，開始對電池的快速充電過程。既便是在極端情況下，電池電壓過低或者與地短路，也不會對系統(tǒng)造成傷害。同時也可以避免對電池的長時間充電造成的影響。
但是，這種方案中由于電池電源和系統(tǒng)工作電源在電路中沒有直接連接，而系統(tǒng)需要實時掌握系統(tǒng)工作電源和電池輸出電壓的實際情況，從而根據(jù)實際情況采取相應(yīng)的控制，相對第一種方案來講就多了一個電壓采樣和判斷電路，由于鋰離子電池對充電電壓要求比較苛刻，過充電壓不能大于電池電壓的1％，這樣就對電池電壓采樣電路有了較高要求，控制過程也需要增加相應(yīng)的換算、判斷和控制。既增加了系統(tǒng)成本，也增加了控制電路和控制過程的復雜度，降低了控制過程的可靠性和精度，從而增加了系統(tǒng)的故障機率，增加了研發(fā)、測試和維護成本。
綜上所述，需要一種實現(xiàn)電池充電控制的電路和方法，既能保證充電過程的完全控制和安全保護，保證控制的精度和可靠性，又能夠不增加成本和系統(tǒng)復雜度，同時又不影響系統(tǒng)的可維護性和功能實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種無需采樣即可實現(xiàn)電池預(yù)充電的充電控制方法，能實現(xiàn)電池充電過程的安全、可靠控制，且控制過程簡單、成本低。本發(fā)明還要提供一種可實現(xiàn)該方法的裝置。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種無需采樣即可實現(xiàn)電池預(yù)充電的充電控制方法，應(yīng)用于充電電源和系統(tǒng)工作電源共用一個電源，且系統(tǒng)工作電源與電池輸出間通過一個充電控制開關(guān)相連接的系統(tǒng)，該方法包括以下步驟(a)系統(tǒng)檢測到充電器已插上時，自動上電復位并開始工作，此時充電開關(guān)電路斷開，電池輸出與系統(tǒng)工作電源斷開；(b)系統(tǒng)初始化時，將所述充電開關(guān)電路閉合，將充電回路導通，給電池充電；(c)如果此時電池電壓低于系統(tǒng)正常工作電壓，系統(tǒng)掉電關(guān)機，轉(zhuǎn)入步驟(a)；如果電池電壓已達到系統(tǒng)正常工作電壓，轉(zhuǎn)入步驟(d)；(d)電池的預(yù)充電過程完成，進入正常充電過程。
進一步地，上述充電控制方法還可具有以下特點所述步驟(d)中，當系統(tǒng)根據(jù)實際檢測到的系統(tǒng)工作電壓判斷電池已充滿時，斷開所述充電開關(guān)電路，防止過充或反復充電。
進一步地，上述充電控制方法還可具有以下特點所述步驟(c)中，當電池電壓低于系統(tǒng)正常工作電壓，系統(tǒng)是因為硬件本身特性而掉電的，由于器件速度和電路慣性的作用，在掉電前電池已經(jīng)獲得了一定能量。
本發(fā)明提供的無需采樣即可實現(xiàn)電池預(yù)充電的充電控制系統(tǒng)包括充電電源接口、充電電路、充電及電源管理電路、主工作電路和用于斷開和閉合電池和充電電路之間連接的充電開關(guān)電路，其中所述充電電路連接到所述充電及電源管理電路、充電開關(guān)電路，其輸出同時作為系統(tǒng)主電源和充電電源；所述主工作電路在初始化的過程中，輸出開關(guān)控制信號到所述充電開關(guān)電路使其閉合；所述充電開關(guān)電路在有充電器的情況下，掉電后的狀態(tài)為斷開。
進一步地，上述充電控制系統(tǒng)還可具有以下特點所述充電及電源管理電路用于實現(xiàn)系統(tǒng)的電源管理，包括檢測充電電源接口是否插上充電器，將主電源轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)工作電源，對系統(tǒng)工作電壓采樣；同時，負責充電過程的實時監(jiān)控和狀態(tài)判斷，輸出控制信號到所述充電電路，在電池電壓低于系統(tǒng)的正常工作電壓，電源管理電路會自動掉電。
進一步地，上述充電控制系統(tǒng)還可具有以下特點所述充電電路接收充電電源接口輸出的電源信號，向充電及電源管理電路輸出主電源信號并作為電池的充電電源，同時接收所述充電及電源管理電路的控制信號，通過狀態(tài)變化完成對電池充電的控制過程。
由上可知，本發(fā)明方法及系統(tǒng)與其它同類產(chǎn)品相比有如下優(yōu)點A、電路簡單。只需要在電池與工作電源間增加一個能夠控制通斷的開關(guān)電路就可以，無需特殊器件。電池電壓和系統(tǒng)工作電源共用一組采樣電路。
B、電路成本低?？刂齐娐泛唵危ぷ麟妷号c電池電壓采樣共用一組采樣電路，減少了電路的材料成本。
C、控制過程實現(xiàn)簡單、可靠。只需要根據(jù)需要對開關(guān)電路進行開關(guān)控制即可實現(xiàn)。系統(tǒng)工作電壓跟電池電壓采樣電路共用一個，減少了測試環(huán)節(jié)，簡化了控制流程。提高了控制可靠性。
本發(fā)明的系統(tǒng)可以用于手機、數(shù)碼相機等各種可直接充電的終端。
圖1是本發(fā)明實施例的電路結(jié)構(gòu)方框圖。
圖2是本發(fā)明實施例方法和控制過程。
具體實施方式本發(fā)明是在電池和主電源輸入端之間加隔離開關(guān)器件，通過控制該器件的通斷實現(xiàn)過放電情況下對系統(tǒng)的保護和充電結(jié)束后對電池的保護。
圖1示出了本發(fā)明實施例系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)方框圖。包括
充電電源接口101，與充電器或其他電源連接，供給系統(tǒng)工作和充電所需的電源。
充電電路102，接收充電電源接口輸出的電源信號，輸出充電及電源管理電路103所需的主電源信號并作為充電電源，接收充電及電源管理電路的控制信號，通過狀態(tài)變化完成對電池充電的控制過程。
充電及電源管理電路103，用于實現(xiàn)系統(tǒng)的電源管理，如檢測充電電源接口是否插上充電器，將主電源轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)工作電源，對系統(tǒng)工作電壓采樣等。同時，負責充電過程的實時監(jiān)控和狀態(tài)判斷，輸出控制信號到充電電路102。如果電池電壓低于系統(tǒng)的正常工作電壓，電源管理電路會自動掉電。
充電開關(guān)電路104，用于根據(jù)主工作電路的開關(guān)控制信號，閉合或斷開電池106和充電電路102之間的連接，實現(xiàn)電池過放電情況下的預(yù)充電過程，并在充電結(jié)束后斷開該連接。該開關(guān)電路在有充電器的情況下，掉電后的狀態(tài)為斷開。
主工作電路105，用于實現(xiàn)系統(tǒng)功能，本實施例中還通過軟件配置，使它在初始化的過程中，輸出開關(guān)控制信號使充電開關(guān)電路閉合。
電池106，是本發(fā)明最終服務(wù)的對象。
與背景技術(shù)中提到方案A相比，本發(fā)明在電池和充電電路中增加了一個充電開關(guān)電路，并在主工作電路中系統(tǒng)中增加了在初始化過程對該開關(guān)器件導通的控制。除預(yù)充電過程外，其它充電過程的控制與該方案相同。
基于上述系統(tǒng)，圖2給出本實施例方法的控制流程圖，包括以下步驟步驟201，系統(tǒng)檢測到充電器已插上時，自動上電復位并開始工作，此時充電開關(guān)電路處于默認的斷開狀態(tài)，電池輸出與系統(tǒng)主工作電源斷開，系統(tǒng)由充電器供電；在該過程中，充電及電源管理電路103檢測到充電器的存在后，控制充電電路102的輸出在正常的輸入范圍給充電及電源管理電路103上的電源管理主電源供電，該電路103將電源管理主電源轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)需要的各種系統(tǒng)電源。主工作電路105在為其提供了需要的電源后會上電復位，然后開始工作，而此時充電開關(guān)電路104處于斷開狀態(tài)，充電電路104與電池106間處于隔斷狀態(tài)，沒有開始給電池106充電，這時既便是電池106電壓過低也不會導致系統(tǒng)主電源電壓過低而關(guān)機。上電時也不對電池電壓進行采樣和判斷。
步驟202，系統(tǒng)初始化時，直接將充電開關(guān)電路閉合，使充電回路導通給電池充電；該過程中，主工作電路105上電進行初始化時，將充電開關(guān)電路104閉合，使充電器提供的充電電源101通過充電電路102對電池106充電。
步驟203，如果此時電池電壓低于系統(tǒng)正常工作電壓，因系統(tǒng)硬件本身的特性會轉(zhuǎn)入步驟204；如果電池電壓已達到系統(tǒng)正常工作電壓，則轉(zhuǎn)入步驟205；步驟204，系統(tǒng)掉電關(guān)機，轉(zhuǎn)入步驟210；如果電池處于過放電狀態(tài)，當充電開關(guān)電路104閉合后，系統(tǒng)主電源會由于電池電壓過低而被拉低，此時電源管理電路由于電壓過低會掉電，保護系統(tǒng)免受損傷。但由于器件速度和電路慣性的作用，在系統(tǒng)掉電前電池已經(jīng)獲得了一定能量。由于充電器的存在又會自動上電開機，重復上面的動作。
由于電池在低電壓情況下容量很小，幾乎可以不記，所以從低電壓充電到能保證系統(tǒng)正常工作的電壓所用的充電量很小，而且目前所用的電池基本上都有低電壓保護電路，在電池電壓低于某個安全電壓時會自動保護，斷開給外部的供電，當再次喚醒后輸出電壓會直接從斷開時的電壓開始輸出。所以通過前面反復的上電、充電、掉電的循環(huán)過程反復的給電池充電，過放電的電池會很快的實現(xiàn)預(yù)充達到系統(tǒng)需要的工作電壓，替代了涓流充電電路，實現(xiàn)了涓流充電同樣的功能。
步驟205，電池的預(yù)充電過程完成，進入正常充電過程，當系統(tǒng)根據(jù)實際檢測到的系統(tǒng)電壓判斷電池已充滿時，斷開充電開關(guān)電路，防止過充或反復充電。
從上述流程可以看出，該過程中，在插上充電器開機后，需要控制的只是在初始化時將充電開關(guān)電路閉合給電池充電即可，不需要預(yù)先對電池電壓進行檢測來判斷充電所應(yīng)處的狀態(tài)，而電池電壓過低時是通過硬件本身特性導致的掉電、自動開機、預(yù)充電來完成對電池的預(yù)充電過程，從而簡化了硬件電路和控制過程。綜上所述，本發(fā)明所提出的充電池預(yù)充電的方法和裝置實現(xiàn)裝置簡單、成本低廉，控制方法簡單可靠。能夠以最低的成本和最簡單的控制方法實現(xiàn)對電池的過放電的預(yù)充電過程，與同類系統(tǒng)相比有明顯的先進之處和優(yōu)勢。
權(quán)利要求
1.一種無需采樣即可實現(xiàn)電池預(yù)充電的充電控制方法，應(yīng)用于充電電源和系統(tǒng)工作電源共用一個電源，且系統(tǒng)工作電源與電池輸出間通過一個充電控制開關(guān)相連接的系統(tǒng)，該方法包括以下步驟(a)系統(tǒng)檢測到充電器已插上時，自動上電復位并開始工作，此時充電開關(guān)電路斷開，電池輸出與系統(tǒng)工作電源斷開；(b)系統(tǒng)初始化時，將所述充電開關(guān)電路閉合，將充電回路導通，給電池充電；(c)如果此時電池電壓低于系統(tǒng)正常工作電壓，系統(tǒng)掉電關(guān)機，轉(zhuǎn)入步驟(a)；如果電池電壓已達到系統(tǒng)正常工作電壓，轉(zhuǎn)入步驟(d)；(d)電池的預(yù)充電過程完成，進入正常充電過程。
2.如權(quán)利要求
1所述的充電控制方法，其特征在于，所述步驟(d)中，當系統(tǒng)根據(jù)實際檢測到的系統(tǒng)工作電壓判斷電池已充滿時，斷開所述充電開關(guān)電路，防止過充或反復充電。
3.如權(quán)利要求
1所述的充電控制方法，其特征在于，所述步驟(c)中，當電池電壓低于系統(tǒng)正常工作電壓，系統(tǒng)是因為硬件本身特性而掉電的，由于器件速度和電路慣性的作用，在掉電前電池已經(jīng)獲得了一定能量。
4.一種無需采樣即可實現(xiàn)電池預(yù)充電的充電控制系統(tǒng)，包括充電電源接口、充電電路、充電及電源管理電路和主工作電路，其特征在于，還包括一個用于斷開和閉合電池和充電電路之間連接的充電開關(guān)電路，其中所述充電電路連接到所述充電及電源管理電路、充電開關(guān)電路，其輸出同時作為系統(tǒng)主電源和充電電源；所述主工作電路在初始化的過程中，輸出開關(guān)控制信號到所述充電開關(guān)電路使其閉合；所述充電開關(guān)電路在有充電器的情況下，掉電后的狀態(tài)為斷開。
5.如權(quán)利要求
1所述的充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述充電及電源管理電路用于實現(xiàn)系統(tǒng)的電源管理，包括檢測充電電源接口是否插上充電器，將主電源轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)工作電源，對系統(tǒng)工作電壓采樣；同時，負責充電過程的實時監(jiān)控和狀態(tài)判斷，輸出控制信號到所述充電電路，在電池電壓低于系統(tǒng)的正常工作電壓，電源管理電路會自動掉電。
6.如權(quán)利要求
1所述的充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述充電電路接收充電電源接口輸出的電源信號，向充電及電源管理電路輸出主電源信號并作為電池的充電電源，同時接收所述充電及電源管理電路的控制信號，通過狀態(tài)變化完成對電池充電的控制過程。
專利摘要
一種無需采樣即可實現(xiàn)電池預(yù)充電的充電控制方法，應(yīng)用于充電電源和系統(tǒng)工作電源共用一個電源，且系統(tǒng)工作電源與電池輸出間通過一個充電控制開關(guān)相連接的系統(tǒng)，包括步驟(a)系統(tǒng)檢測到充電器已插上時，自動上電復位并開始工作，此時充電開關(guān)電路斷開，電池輸出與系統(tǒng)工作電源斷開；(b)系統(tǒng)初始化時，將所述充電開關(guān)電路閉合，將充電回路導通，給電池充電；(c)如果此時電池電壓低于系統(tǒng)正常工作電壓，系統(tǒng)掉電關(guān)機，轉(zhuǎn)入步驟(a)；如果電池電壓已達到系統(tǒng)正常工作電壓，轉(zhuǎn)入步驟(d)；(d)電池的預(yù)充電過程完成，進入正常充電過程。本發(fā)明方法能實現(xiàn)電池充電過程的安全、可靠控制，且控制過程簡單、裝置成本低。
文檔編號H02J7/04GK1992466SQ200510136585
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月30日
發(fā)明者左向民, 張金, 郭青 申請人:中興通訊股份有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan