锂电池快速充电及电量管理系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种锂电池快速充电及电量管理系统。所述锂电池快速充电及电量管理系统包括充放电电路、电量管理电路及微控制电路，微控制电路通过I2C协议控制电量管理电路，同时电量管理电路将充放电过程中的情况实时反馈给微控制电路；电量管理电路通过监测锂电池输出电流值实时计算锂电池内部动态阻抗进而判断出锂电池电压和容量值，得到锂电池的充放电动态参数图，再通过I2C协议控制充放电电路决定充放电进程。本实用新型专利技术提供的所述系统具有精确预测电池充放电曲线模型、缩短充电时间、自动调整电池老化优化电池寿命等功能，支持电量检测，可提供诸如剩余电池容量(mAh)、充电状态(％)、续航时间(分钟)、电池电压(mV)、温度(℃)等信息。

Quick charge and power management system for lithium battery

The utility model provides a lithium battery quick charging and power management system. The lithium battery fast charging and battery management system includes charge and discharge circuit, power management circuit and micro control circuit, micro control circuit controls the power management circuit through the I2C protocol, and power management circuit in the charging and discharging process of real-time feedback to the micro control circuit; power management circuit by monitoring the output current value of the internal dynamic lithium battery the real-time calculation of impedance of lithium battery and judge the voltage of the battery and the charge discharge capacity, dynamic parameters by lithium battery, and the charging and discharging circuit decided to charge and discharge through the I2C process control protocol. The utility model provides the system with accurate prediction of battery discharge curve model, shorten the charging time, automatically adjust the battery aging optimize battery life and other functions, support power detection, can provide services such as the remaining battery capacity (mAh), the state of charge (%), duration (minutes), battery voltage, temperature (mV) (c) information.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种锂电池快速充电及电量管理系统，属于智能化设备领域。
技术介绍
随着手机、平板电脑等智能化设备的功能不断强大，锂电池的应用也越来越广泛，对电池管理的要求也明显提高，而目前锂电池的应用存在以下不足：1、锂电池充电时间长、续航能力差；2、不合理的充电电压、电流及工作温度影响电池使用寿命甚至引发爆炸；3、受电池老化等因素影响，电量检测精度差导致锂电池电量没有得到充分使用，同时电量显示不准确。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术充电时间长、电量显示不准确及锂电池使用效率低的技术问题，提供一种充电速度快、充电电压电流可控，精确预测锂电池充放电曲线模型、自动调整电池老化、延长电池运行时间、改善再充电阈值、电量精确显示、成本低、简单易用的锂电池快速充电及电量管理系统。一种锂电池快速充电及电量管理系统，包括相互电连接的充放电电路、电量管理电路及微控制电路；所述微控制电路通过I2C协议控制所述电量管理电路，同时所述电量管理电路将充放电过程中的情况通过片上集成状态中断输出实时反馈给所述微控制电路；所述电量管理电路通过监测锂电池输出电流值实时计算锂电池内部动态阻抗进而判断出锂电池电压和容量值，得到锂电池的充放电动态参数图，再通过I2C协议控制所述充放电电路决定充放电进程。在本技术提供的锂电池快速充电及电量管理系统的一种较佳实施例中，所述充放电电路采用芯片BQ24195，所述芯片BQ24195包含可读可写寄存器REG00～REG07；所述芯片BQ24195支持DC3.9V～17V适配器或USB输入供电，在输入电压低于3.9V或高于17V时，所述芯片BQ24195将自动停止工作；所述充放电电路输入电流大小根据所述芯片BQ24195的所述可读可写寄存器REG00和所述芯片BQ24195外围连接的不同阻值电阻共同决定，电流大小在100mA至3A间可调。在本技术提供的锂电池快速充电及电量管理系统的一种较佳实施例中，所述充放电电路可通过设置所述芯片BQ24195的所述可读可写寄存器REG06，使工作温度达到60℃～120℃时开始降低充放电电流，具体温度值可设置；所述充放电电路可通过设置所述芯片BQ24195的所述可读可写寄存器REG05，在锂电池充电时间达到5h～20h时即自动停止充电，具体充电时间可设置。在本技术提供的锂电池快速充电及电量管理系统的一种较佳实施例中，所述充放电电路包含电路监测指示灯，所述电路监测指示灯连接至所述芯片BQ24195的充电状态引脚，所述充电状态引脚输出低电平时所述电路监测指示灯点亮，表示锂电池正在充电；所述充电状态引脚输出高电平时所述电路监测指示灯灭，表示锂电池充电完成或充电禁止；所述充电状态引脚输出1Hz高低电平时所述电路监测指示灯闪烁，表示锂电池充电异常。在本技术提供的锂电池快速充电及电量管理系统的一种较佳实施例中，所述充放电电路在锂电池电压低于2.2V时强制以100mA充电，达到2.2V时开始预充电，通过设置所述芯片BQ24195的所述可读可写寄存器REG03使电流在128mA～2048mA间可调，达到2.8V或3.0V时恒流充电，通过设置所述芯片BQ24195的所述可读可写寄存器REG02使电流在512mA～4544mA间可调，电压充至4.208V时恒压充电，电流降至128mA～2048mA时结束充电，具体电流值通过所述芯片BQ24195的所述可读可写寄存器REG03可设置，锂电池电压降低于电池管理电压100mV或300mV时再充电，具体电压值通过所述芯片BQ24195的所述可读可写寄存器REG04设置。在本技术提供的锂电池快速充电及电量管理系统的一种较佳实施例中，所述充放电电路在锂电池放电时通过控制所述芯片BQ24195的内部Mos管通断可保持放电电流达9A，输出电压高于锂电池电压150mV，但不低于3.5V；通过设置所述芯片BQ24195的所述可读可写寄存器REG02，可使所述充放电电路最大充电电流达4.5A。在本技术提供的锂电池快速充电及电量管理系统的一种较佳实施例中，所述电量管理电路采用芯片BQ27531-G1，所述芯片BQ27531-G1通过实时测量外围低阻值电阻上流过的电流对锂电池电量使用情况进行监测。相较于现有技术，本技术提供的所述锂电池快速充电及电量管理系统具有以下有益效果：一、所述电量管理电路实时监测锂电池内部动态阻抗进而计算出锂电池电压、容量值，得到锂电池的充放电动态参数图，由于采用的是实时测试锂电池的动态阻抗来对容量值进行判断，因而电池老化对电量值的计算影响很小，所以可以精确的判断出锂电池的电量使用情况，进而实现电量的精确显示、延长电池使用时间、增强续航能力。二、所述充放电电路采用DC3.9V～17V适配器或USB输入供电，电源输入方式多样、支持多种类型适配器，电流输入值可在100mA至3A之间设置，可限制输入电流大小以防电路烧坏，同时所述充放电电路在输入电压电流过低或过高时将自动停止工作，可防止误操作、对电路有很好的自我保护作用。三、所述充放电电路可通过设置所述芯片BQ24195的所述可读可写寄存器REG06，使工作温度达到60℃～120℃时开始降低充放电电流，具体温度值可设置，可防止温度过高时充放电电流过大烧坏电池进而引发爆炸；所述充放电电路可通过设置所述芯片BQ24195的所述可读可写寄存器REG05，在锂电池充电时间达到5h～20h时即自动停止充电，具体充电时间可设置，可防止因电路本身异常而使电池不停的充电带来的危险，具备较好的自我安全调节功能。四、所述充放电电路包含电路监测指示灯，可查看锂电池充放电是否完成，便于发现系统异常情况，起到很好的警示作用。五、所述充放电电路充电过程中的电压电流值都可通过控制所述芯片BQ24195的所述可读可写寄存器REG00～REG07来精确控制，电池自放电和再充电阈值可得到改善，最大充电电流可达4.5A，因此可根据不同型号规格的锂电池来具体设置，达到快速充电的最优化配置，同时充电过程可控，进而实现锂电池快速充电的目的。六、所述充放电电路在锂电池放电时可保持输出电压高于锂电池电压150mV，但不会低于3.5V，因此可在锂电池电量耗尽或移除的情况下任然工作一段时间，提高电量使用效率。七、所述电量管理电路采用芯片BQ27531-G1，可实时测量外围低阻值电阻上流过的电流对锂电池电量使用情况进行监测，可监测容量达8000mAH，精度可达1％，另外所述电量管理电路可提供诸如剩余电池容量(mAh)、充电状态(％)、续航时间(分钟)、电池电压(mV)以及温度(℃)等信息，可准确了解锂电池各方面使用情况。八、所述充放电电路的放电电流可达9A，因此系统的带负载能力较强，可保持负载电路的正常稳定工作。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1是本技术提供的锂电池快速充电及电量管理系统整体控制示意图；图2是图1所示锂电池快速充电及电量管理系统的电量管理电路图；图3是图1所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂电池快速充电及电量管理系统，其特征在于：所述锂电池快速充电及电量管理系统包括相互电连接的充放电电路、电量管理电路及微控制电路；所述微控制电路通过I2C协议控制所述电量管理电路，同时所述电量管理电路将充放电过程中的情况通过片上集成状态中断输出实时反馈给所述微控制电路；所述电量管理电路通过监测锂电池输出电流值实时计算锂电池内部动态阻抗进而判断出锂电池电压和容量值，得到锂电池的充放电动态参数图，再通过I2C协议控制所述充放电电路决定充放电进程。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池快速充电及电量管理系统，其特征在于：所述锂电池快速充电及电量管理系统包括相互电连接的充放电电路、电量管理电路及微控制电路；所述微控制电路通过I2C协议控制所述电量管理电路，同时所述电量管理电路将充放电过程中的情况通过片上集成状态中断输出实时反馈给所述微控制电路；所述电量管理电路通过监测锂电池输出电流值实时计算锂电池内部动态阻抗进而判断出锂电池电压和容量值，得到锂电池的充放电动态参数图，再通过I2C协议控制所述充放电电路决定充放电进程。2.根据权利要求1所述的锂电池快速充电及电量管理系统，其特征在于：所述充放电电路采用芯片BQ24195，所述芯片BQ24195包含可读可写寄存器REG00～REG07；所述芯片BQ24195支持DC3.9V～17V适配器或USB输入供电，在输入电压低于3.9V或高于17V时，所述芯片BQ24195将自动停止工作；所述充放电电路输入电流大小根据所述芯片BQ24195的所述可读可写寄存器REG00和所述芯片BQ24195外围连接的不同阻值电阻共同决定，电流大小在100mA至3A间可调。3.根据权利要求2所述的锂电池快速充电及电量管理系统，其特征在于：所述充放电电路可通过设置所述芯片BQ24195的所述可读可写寄存器REG06，使工作温度达到60℃～120℃时开始降低充放电电流，具体温度值可设置；所述充放电电路可通过设置所述芯片BQ24195的所述可读可写寄存器REG05，在锂电池充电时间达到5h～20h时即自动停止充电，具体充电时间可设置。4.根据权利要求2所述的锂电池快速充电及电量管理系统，其特征在于：所述充放电电路包含电路监测指示灯，所述电路监测指示灯连接至所述芯片BQ24195...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱罡，高军，胡特，黄波，刘智臣，陈婷婷，
申请(专利权)人：湖南安澜信息系统研究有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43