[發(fā)明專利]一種鋰離子電池快速充電方法與裝置

有效

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• 申請日: 2012-10-30
• 公開（公告）號: CN103794828A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜翀;何亮明
• 申請（專利權(quán)）人: 上海中科智能控制技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H02J7/00
• 代理公司: 隆天國際知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 張龍哺;馮志云

1.一種鋰離子電池快速充電的裝置，包括：

直流電流恒流源，與待充電的鋰離子電池相連接，直流電流恒流源提供恒定充電電流；

可控開關(guān)，與所述鋰離子電池以及所述直流電流恒流源串聯(lián)形成串聯(lián)電路，可控開關(guān)接通或者切斷所述串聯(lián)電路；

其特征在于，所述鋰離子電池快速充電的裝置還包括：

控制模塊，所述控制模塊連接鋰離子電池和所述可控開關(guān)，所述控制模塊檢測鋰離子電池的端電壓和端電壓變化率，測得的端電壓低于充電閾值，所述控制模塊控制所述可控開關(guān)接通所述串聯(lián)電路對鋰離子電池充電；測得的端電壓高于充電閾值且測得端電壓變化率曲線出現(xiàn)明顯下降，控制模塊控制可控開關(guān)切斷所述串聯(lián)電路停止對鋰離子電池充電。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池快速充電的裝置，其特征在于，所述控制模塊包括一單片機(jī)，所述單片機(jī)與鋰離子電池并接，其中，所述單片機(jī)的第一端連接鋰離子電池正極的一端，其第二端連接鋰離子電池負(fù)極的一端，所述單片機(jī)檢測并記錄鋰離子電池的端電壓和端電壓變化率，根據(jù)不同時刻的端電壓變化率生成電壓變化率曲線，并對電壓變化率序列曲線進(jìn)行平滑濾波，消除電壓測量過程中產(chǎn)生的毛刺，判斷端電壓值與充電閾值的大小，端電壓值小于充電閾值則生成接通所述串聯(lián)電路的指令，根據(jù)端電壓變化率的曲線搜尋端電壓變化率曲線的拐點，端電壓變化率曲線出線拐點則生成切斷所述串聯(lián)電路的指令。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池快速充電的裝置，其特征在于，所述控制模塊還包括一指令發(fā)送元件，所述指令發(fā)送元件的一端與所述單片機(jī)的第三端相連接，所述指令發(fā)送元件的另一端與所述可控開關(guān)的控制端相連接，根據(jù)所述單片機(jī)生成的指令向所述可控開關(guān)發(fā)送接通或切斷所述串聯(lián)電路的指令。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池快速充電的裝置，其特征在于，所述鋰離子電池為如下電池中的任一種：

鋰離子單體電池；以及

鋰離子聚合物電池。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池快速充電的裝置，其特征在于，所述可控開關(guān)為如下裝置中的任一種：

金屬氧化物場效應(yīng)管；

繼電器；以及

三極管。

6.一種鋰離子電池快速充電的方法，包括如下步驟：

步驟A.將鋰離子電池與直流電流恒流源以及可控開關(guān)串聯(lián)，形成一串聯(lián)電路，將控制模塊與鋰離子電池和所述可控開關(guān)相連接；

步驟B.控制模塊包括單片機(jī)以及指令發(fā)送元件，所述單片機(jī)檢測所述鋰離子電池兩端的端電壓，判斷鋰離子電池的端電壓是否低于充電閾值；

步驟C.若端電壓低于充電閾值，則通過指令發(fā)送元件向可控開關(guān)發(fā)出接通所述串聯(lián)電路的指令，觸發(fā)可控開關(guān)閉合；

步驟D.單片機(jī)對鋰離子電池的端電壓進(jìn)行檢測，并運行充電截止時刻搜尋算法；

步驟E.判斷單片機(jī)是否已生成切斷所述串聯(lián)電路的指令；

步驟F.當(dāng)單片機(jī)生成切斷所述串聯(lián)電路的指令時，指令發(fā)送元件向可控開關(guān)發(fā)出該指令，觸發(fā)所述可控開關(guān)斷開。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子電池快速充電的方法，其特征在于，所述充電截止時刻搜尋算法包括如下步驟：

步驟a.單片機(jī)實時監(jiān)測鋰離子電池的端電壓，并記錄端電壓值；

步驟b.判斷鋰離子電池的端電壓是否高于運算閾值；

步驟c.當(dāng)鋰離子電池達(dá)到一運算閾值時，開始計算每一時刻的端電壓變化率，并記錄一定時間內(nèi)的端電壓變化率；

步驟d.根據(jù)不同時刻的端電壓變化率生成電壓變化率曲線，并對電壓變化率序列曲線進(jìn)行平滑濾波，消除電壓測量過程中產(chǎn)生的毛刺；

步驟e.搜尋電壓變化率曲線，判斷該電壓變化率曲線是否出現(xiàn)拐點；

步驟f.當(dāng)電壓變化率曲線出現(xiàn)拐點時，生成切斷所述串聯(lián)電路的指令。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池快速充電的方法，其特征在于，記錄所述鋰離子電池端電壓的頻率為每秒采集一次所述鋰離子電池的端電壓樣本值。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池快速充電的方法，其特征在于，所述端電壓變化率為所述鋰離子電池的當(dāng)前時刻記錄的端電壓值減去前一時刻的端電壓值。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋰離子電池快速充電的方法，其特征在于，記錄所述鋰離子電池端電壓變化率的頻率為每分鐘內(nèi)60個瞬間的端電壓變化率值。