一种锂电池充电控制方法及充电控制系统技术方案

本发明专利技术涉及锂电池充电技术，公开了一种锂电池充电控制方法及充电控制系统。锂电池充电控制方法包含，步骤a：设置多个模式切换电压与多个充电模式，于涓流切换电压Vtrkl至截止电压Vreg的电压区间内，设定n-1个电流切换电压与n个充电电流，电流切换电压Vk＝Vchg-2*αk，充电电流Ik+1＝(1/αk)I1；步骤b：检测锂电池的电池电压Vbat；步骤c：根据电池电压Vbat选择一种充电模式；步骤d：于n段驱动管恒功率充电模式中，根据电池电压Vbat选择一种充电电流。从而，使得锂电池的电池电压于固定充电时间前提下，能够有效地控制驱动管耗散功率和温升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂电池充电技术，特别涉及一种应用于线性充电器的锂电池充电控制方法及充电控制系统。
技术介绍
目前，驱动管内置锂电池线性充电方案一般采用恒流恒压充电模式：当电池电压低于涓流恒流切换电压时，采用预充电模式；当电池电压充到涓流恒流切换电压以上时，充电器进入恒流充电模式，充电电流恒定，电池电压快速升高。当电池电压充到接近截止电压时，充电器进入恒压充电模式，电池电压恒定，充电电流逐渐减小。当充电电流减小到充电完成电流，充电器停止充电，进入充电完成状态，此时电池充满为负载供电。直到负载电流将电池电压拉低到再充电电压，充电器进入RC再充电模式，重新开始为电池充电。在整个充电过程中，多种检测和保护模块参与充电。驱动管内置的局限性是芯片支持的输入电压范围不能超过6V，不能实现高压应用。同时内置驱动管支持的电流驱动能力有限，一方面大驱动管占用大量芯片面积，另一方面驱动管长时间大电流充电自身发热会给芯片带来散热问题，导致芯片可靠性下降。驱动管外置锂电池线性充电方案仍然采用恒流恒压充电模式，且无需高压工艺，就将输入电压范围提高到10V以上，同时外置驱动管能够提供更大的充电电流，而无需考虑芯片面积和芯片发热问题。然而，在大功率电源设备中，功率管仍然是电路中最容易损坏的器件。损坏的大部分原因是驱动管的实际耗散功率超过了额定数值，使功率管的管芯发热、结温Tj升高，当Tj超过产品用户手册允许值后，电流将急剧增大使驱动管烧毁。可见驱动管耗散功率P取决于管子内部结温Tj，耗散功率P定义为结温不超过最大允许值时的电流与电压乘积，表示单位时间内功率管所消耗的电能。驱动管消耗的功率越大，结温就越高，要保证结温不超过允许值，就必须对驱动管功率进行限制，否则就会影响到功率管工作性能，从而降低系统工作的可靠性，甚至损坏器件。不管是于驱动管内置锂电池还是驱动管外置锂电池的充电中，都存在功率管的管芯发热带来的驱动管耗散功率和充电电流能力受限问题，同时充电电流受限会带来电池充电时间增长的问题。这使用户需要选择更高耐热性能的功率管，增加了用户的应用成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种锂电池充电控制方法及充电控制系统，使得锂电池的电池电压于固定充电时间前提下，能够有效地控制驱动管耗散功率和温升，从而延长了驱动管的使用寿命。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种锂电池充电控制方法，包含以下步骤：步骤a：设置多个充电模式和多个模式切换电压，各充电模式分别对应一段电压区间，每段电压区间的切换点为模式切换电压。其中，所述多个模式切换电压包含电池激活切换电压Vactive、涓流切换电压Vtrkl与截止电压Vreg，所述多个充电模式包含电池激活模式、涓流充电模式、n段驱动管恒功率充电模式、恒压充电模式。涓流切换电压Vtrkl至截止电压Vreg的电压区间对应n段驱动管恒功率充电模式，将这段电压区间划分成n个电压子区间，每个电压子区间对应一个充电电流，n个电压子区间需要设定n个充电电流和n-1个电流切换电压，其中，电流切换电压Vk＝Vchg-2*αk，k＝1、2、3……n-1，充电电流Ik+1＝(1/αk)I1，Vchg为充电电压，α为驱动管峰值功率比例系数，I1为第一电压子区间的恒功率充电电流；步骤b：检测锂电池的电池电压Vbat；步骤c：判断所述电池电压Vbat所属的电压区间，以选择该电压区间对应的充电模式为所述锂电池充电，其中，当Vbat<Vactive时，选择电池激活模式，当Vactive≤Vbat<Vtrkl时，选择涓流充电模式，当Vtrkl≤Vbat<Vreg时，选择n段驱动管恒功率充电模式，当Vreg≤Vbat时，选择恒压充电模式；步骤d：于n段驱动管恒功率充电模式中，判断所述电池电压Vbat所属的电压子区间，以选择该电压子区间对应的充电电流为所述锂电池充电。本专利技术实施方式相对于现有技术而言，本专利技术提供的锂电池充电控制方法中，以n段驱动管恒功率充电模式替代传统的恒流充电模式。从而，使得锂电池的电池电压于固定充电时间前提下，能够有效地控制驱动管耗散功率和温升，延长驱动管的使用寿命；换言之，在保持和传统恒流充电同等驱动管最大耗散功率前提下，缩短了锂电池的充电时间。优选的，当所述涓流切换电压Vtrkl为3V，所述截止电压Vreg为4.2V时，设定n＝4，α＝0.82。当所述涓流切换电压Vtrkl为3V，所述截止电压Vreg为4.35V时，设定n＝4，α＝0.8。从而，对于常用的锂电池充电时，通过选择适当的恒功率充电段数与最佳的驱动管峰值功率比例系数，不仅有效地控制了驱动管耗散功率和温升，而且降低了用户控制的复杂性和计算难度。本专利技术的实施方式还提供一种锂电池充电控制系统，包含控制模块、电压检测模块以及充电模块。所述电压检测模块连接于锂电池，用于检测锂电池的电池电压Vbat；所述控制模块连接电压检测模块和充电模块，用于设置多个模式切换电压与多个充电模式，并判断电池电压Vbat所属的电压区间，以选择该电压区间对应的充电模式；充电模块根据控制模块选择的充电模式为锂电池充电。附图说明图1是根据本专利技术的第一较佳实施方式的锂电池充电控制方法的流程图；图2是根据本专利技术的第一较佳实施方式的锂电池的包含四段驱动管恒功率充电模式的充电状态图；图3是根据本专利技术的第一较佳实施方式的n段驱动管恒功率充电模式4.2V锂电池充电时间MATLAB建模曲线，其中n为3～6之间的自然数；图4是根据本专利技术的第二较佳实施方式的n段驱动管恒功率充电模式4.35V锂电池充电时间MATLAB建模曲线，其中n为3～6之间的自然数；图5是根据本专利技术的第三实施方式的锂电池充电控制系统的方框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本专利技术各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。本专利技术的第一实施方式涉及一种锂电池充电控制方法，应用于锂电池线性充电器。如图1所示为具体流程图。步骤a：设置多个模式切换电压与多个充电模式，各充电模式分别对应一段电压区间，每段电压区间的切换点为模式切换电压。具体而言，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂电池充电控制方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤a：设置多个充电模式和多个模式切换电压，各充电模式分别对应一段电压区间，每段电压区间的切换点为模式切换电压，其中，所述多个模式切换电压包含电池激活切换电压Vactive、涓流切换电压Vtrkl与截止电压Vreg，所述多个充电模式包含电池激活模式、涓流充电模式、n段驱动管恒功率充电模式、恒压充电模式；涓流切换电压Vtrkl至截止电压Vreg的电压区间对应n段驱动管恒功率充电模式，将这段电压区间划分成n个电压子区间，每个电压子区间对应一个充电电流，n个电压子区间需要设定n个充电电流和n‑1个电流切换电压，其中，电流切换电压Vk＝Vchg‑2*αk，k＝1、2、3……n‑1，充电电流Ik+1＝(1/αk)I1，Vchg为充电电压，α为驱动管峰值功率比例系数，I1为第一电压子区间的恒功率充电电流；步骤b：检测锂电池的电池电压Vbat；步骤c：判断所述电池电压Vbat所属的电压区间，以选择该电压区间对应的充电模式为所述锂电池充电，其中，当Vbat<Vactive时，选择电池激活模式，当Vactive≤Vbat<Vtrkl时，选择涓流充电模式，当Vtrkl≤Vbat<Vreg时，选择n段驱动管恒功率充电模式，当Vreg≤Vbat时，选择恒压充电模式；步骤d：于n段驱动管恒功率充电模式中，判断所述电池电压Vbat所属的电压子区间，以选择该电压子区间对应的充电电流为所述锂电池充电。...

【技术特征摘要】
1.一种锂电池充电控制方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤a：设置多个充电模式和多个模式切换电压，各充电模式分别对应
一段电压区间，每段电压区间的切换点为模式切换电压，其中，所述多个模
式切换电压包含电池激活切换电压Vactive、涓流切换电压Vtrkl与截止电压
Vreg，所述多个充电模式包含电池激活模式、涓流充电模式、n段驱动管恒
功率充电模式、恒压充电模式；
涓流切换电压Vtrkl至截止电压Vreg的电压区间对应n段驱动管恒功率充
电模式，将这段电压区间划分成n个电压子区间，每个电压子区间对应一个
充电电流，n个电压子区间需要设定n个充电电流和n-1个电流切换电压，
其中，电流切换电压Vk＝Vchg-2*αk，k＝1、2、3……n-1，充电电流Ik+1＝(1/αk)
I1，Vchg为充电电压，α为驱动管峰值功率比例系数，I1为第一电压子区间的
恒功率充电电流；
步骤b：检测锂电池的电池电压Vbat；
步骤c：判断所述电池电压Vbat所属的电压区间，以选择该电压区间对
应的充电模式为所述锂电池充电，其中，当Vbat<Vactive时，选择电池激活模
式，当Vactive≤Vbat<Vtrkl时，选择涓流充电模式，当Vtrkl≤Vbat<Vreg时，选
择n段驱动管恒功率充电模式，当Vreg≤Vbat时，选择恒压充电模式；
步骤d：于n段驱动管恒功率充电模式中，判断所述电池电压Vbat所属
的电压子区间，以选择该电压子区间对应的充电电流为所述锂电池充电。
2.根据权利要求1所述的锂电池充电控制方法，其特征在于，所述涓
流切换电压Vtrkl为3V，所述截止电压Vreg为4.2V。
3.根据权利要求2所述的锂电池充电控制方法，其特征在于，其中，
n＝4，0.78≤α≤0.86。
4.根据权利要求1所述的锂电池充电控制方法，其特征在于，所述涓
流切换电压Vtrkl为3V，所述截止电压Vreg为4.35V。
5.根据权利要求4所述的锂电池充电控制方法，其特征在于，其中，
n＝4，0.76≤α≤0.84。
6.根据权利要求4所述的锂电池充电控制方法，其特征在于，于步骤
a中还设定有充电完成电流，所述锂电池充电控制方法还包含：
步骤e：于恒压充...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵祁，
申请(专利权)人：联芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31