[發(fā)明專利]充電電源中恒壓控制和恒流控制的無縫切換方法及其裝置

無效

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• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102738863A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設計）人: 謝孟;施曉勇
• 申請（專利權）人: 北京機電工程研究所
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及數字控制的充電電源，特別涉及數控充電電源中恒壓控制和恒流控制之間的無縫切換方法。

背景技術

蓄電池充電電源需要進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)之間切換是一個一直沒有很好解決的問題。吳金，黃晶生，謝凌寒，樂忠明，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設計”中，公開了一種在恒壓控制和恒流控制之間自動切換的方法。該方法的流程是上電后先檢測電池電壓范圍，當電池電壓小于2.9V時，采用涓流充電，否則開始恒流充電。涓流充電過程中，電池電壓緩慢增加，當檢測到電池電壓上升到大于2.9V后則轉為恒流充電，并以設定的恒定電流充電，電池電壓以較高的速率增長。當充到接近4.2V時，恒流充電結束。接著以4.2V恒壓充電，在恒壓充電時，電壓幾乎不變，充電電流則不斷下降。當下降到額定恒流充電電流的1/10時，電池充滿，終止充電。終止充電后系統不斷監(jiān)測電池電壓，當電池電壓下降到4.05V時，充電循環(huán)再次啟動。

但是該方法一方面在恒壓控制和恒流控制之間切換時，是直接由恒壓控制結果直接跳變至恒流控制結果，或是由恒流控制結果直接跳變至恒壓控制結果，是一個硬切換的過程，而不是一個平滑的過渡過程，會使充電電壓或電流發(fā)生跳變。另一方面，當充電電源負載狀態(tài)處于切換臨界點時，還會出現在恒壓控制和恒流控制之間頻繁切換的現象，嚴重時還會出現振蕩，影響電池的充電效果和壽命。

發(fā)明內容

針對上述不足，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題。

本發(fā)明的技術解決方案：

一種充電電源中恒壓控制和恒流控制的無縫切換方法，包括如下步驟：

一電壓、電流檢測模塊檢測充電電源當前電壓和電流數值，并將所述當前電壓和電流數值傳輸給一加權系數控制模塊；

所述加權系數控制模塊的一當前充電狀態(tài)判斷子單元模塊，根據接收的所述當前電壓、電流數值判斷所述充電電源當前充電狀態(tài)；所述加權系數控制模塊的一加權系數計算子單元模塊，從一存儲模塊中提取電壓加權系數m和電流加權系數n上一時刻數值m(t-1)和n(t-1)以及所述電壓加權系數m和電流加權系數n每一周期的變化量Δm和Δn，根據所述當前充電狀態(tài)，在保持所述電壓加權系數m和電流加權系數n變化速率一致且二者之和在任意時刻為1的情況下，逐步增加或減小電壓加權系數m，同時逐步減小或增加電流加權系數n，計算出當前時刻電壓加權系數m(t)和當前時刻電流加權系數n(t)并將其存入所述存儲模塊；

將當前恒壓控制結果與所述當前時刻電壓加權系數m(t)相乘得出恒壓加權計算結果，將當前恒流控制結果與所述當前時刻電流加權系數n(t)相乘得出恒流加權計算結果，再將所述恒壓加權計算結果和恒流加權計算結果通過加法器運算，得到切換合成結果；

將所述切換合成結果輸出給一驅動脈沖生成單元，生成驅動脈沖從而驅動數控充電電源中的功率開關器件。

當所述電壓、電流檢測模塊檢測到所述充電電源的充電電流恒定且電壓小于一定域值時，當前充電狀態(tài)判斷子單元模塊確定所述充電電源的當前狀態(tài)為恒流狀態(tài)，此時m＝0，n＝1。

在所述恒流狀態(tài)下，如果檢測到所述充電電源的電壓大于一定域值時，則確定所述充電電源的當前狀態(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m(t)＝m(t-1)+Δm；同時n由1逐步減少為0，此時n(t)＝n(t-1)-Δn。

當所述電壓、電流檢測模塊檢測到所述充電電源充電電壓恒定且電流小于一定域值時，當前充電狀態(tài)判斷子單元模塊確定所述充電電源的當前狀態(tài)為恒壓狀態(tài)，此時m＝1，n＝0。

在所述恒壓狀態(tài)下，如果檢測到所述充電電源的電流大于一定域值時，確定所述充電電源的當前狀態(tài)為恒壓狀態(tài)向恒流狀態(tài)切換，則m由1逐步減少為0，此時m(t)＝m(t-1)-Δm；同時n由0逐步增加為1，此時n(t)＝n(t-1)+Δn。

所述電壓加權系數m和電流加權系數n每一周期的變化量Δm＝Δn＝切換持續(xù)時間/控制周期。

一種充電電源中恒壓控制和恒流控制的無縫切換裝置，包括：一恒壓控制單元，用來恒壓控制，并產生恒壓控制結果；一恒流控制單元，用來恒流控制，并產生恒流控制結果；驅動脈沖生成單元，用來生成驅動脈沖驅動數控充電電源中的功率開關器件；其特征在于還包括一切換合成控制單元，用來將所述恒壓控制結果和恒流控制結果切換合成輸出給所述驅動脈沖生成單元；