[發明專利]一種鋰電池充電控制方法及充電控制系統

在審

• 申請號: 201410625619.1
• 申請日: 2014-11-09
• 公開（公告）號: CN105656088A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 趙祁
• 申請（專利權）人: 聯芯科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 上海晨皓知識產權代理事務所(普通合伙) 31260
• 代理人: 成麗杰

技術領域

本發明涉及鋰電池充電技術，特別涉及一種應用于線性充電器的鋰電池 充電控制方法及充電控制系統。

背景技術

目前，驅動管內置鋰電池線性充電方案一般采用恒流恒壓充電模式：當 電池電壓低于涓流恒流切換電壓時，采用預充電模式；當電池電壓充到涓流 恒流切換電壓以上時，充電器進入恒流充電模式，充電電流恒定，電池電壓 快速升高。當電池電壓充到接近截止電壓時，充電器進入恒壓充電模式，電 池電壓恒定，充電電流逐漸減小。當充電電流減小到充電完成電流，充電器 停止充電，進入充電完成狀態，此時電池充滿為負載供電。直到負載電流將 電池電壓拉低到再充電電壓，充電器進入RC再充電模式，重新開始為電池 充電。在整個充電過程中，多種檢測和保護模塊參與充電。驅動管內置的局 限性是芯片支持的輸入電壓范圍不能超過6V，不能實現高壓應用。同時內置 驅動管支持的電流驅動能力有限，一方面大驅動管占用大量芯片面積，另一 方面驅動管長時間大電流充電自身發熱會給芯片帶來散熱問題，導致芯片可 靠性下降。

驅動管外置鋰電池線性充電方案仍然采用恒流恒壓充電模式，且無需高 壓工藝，就將輸入電壓范圍提高到10V以上，同時外置驅動管能夠提供更大 的充電電流，而無需考慮芯片面積和芯片發熱問題。然而，在大功率電源設 備中，功率管仍然是電路中最容易損壞的器件。損壞的大部分原因是驅動管 的實際耗散功率超過了額定數值，使功率管的管芯發熱、結溫T_j升高，當T_j超 過產品用戶手冊允許值后，電流將急劇增大使驅動管燒毀。可見驅動管耗散 功率P取決于管子內部結溫T_j，耗散功率P定義為結溫不超過最大允許值時 的電流與電壓乘積，表示單位時間內功率管所消耗的電能。驅動管消耗的功 率越大，結溫就越高，要保證結溫不超過允許值，就必須對驅動管功率進行 限制，否則就會影響到功率管工作性能，從而降低系統工作的可靠性，甚至 損壞器件。

不管是于驅動管內置鋰電池還是驅動管外置鋰電池的充電中，都存在功 率管的管芯發熱帶來的驅動管耗散功率和充電電流能力受限問題，同時充電 電流受限會帶來電池充電時間增長的問題。這使用戶需要選擇更高耐熱性能 的功率管，增加了用戶的應用成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鋰電池充電控制方法及充電控制系統，使得 鋰電池的電池電壓于固定充電時間前提下，能夠有效地控制驅動管耗散功率 和溫升，從而延長了驅動管的使用壽命。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種鋰電池充電控制方 法，包含以下步驟：

步驟a：設置多個充電模式和多個模式切換電壓，各充電模式分別對應 一段電壓區間，每段電壓區間的切換點為模式切換電壓。其中，所述多個模 式切換電壓包含電池激活切換電壓V_active、涓流切換電壓V_trkl與截止電壓V_reg， 所述多個充電模式包含電池激活模式、涓流充電模式、n段驅動管恒功率充 電模式、恒壓充電模式。

涓流切換電壓V_trkl至截止電壓V_reg的電壓區間對應n段驅動管恒功率充 電模式，將這段電壓區間劃分成n個電壓子區間，每個電壓子區間對應一個 充電電流，n個電壓子區間需要設定n個充電電流和n-1個電流切換電壓， 其中，電流切換電壓V_k＝V_chg-2*α^k，k＝1、2、3……n-1，充電電流I_k+1＝(1/α^k) I₁，V_chg為充電電壓，α為驅動管峰值功率比例系數，I₁為第一電壓子區間的 恒功率充電電流；

步驟b：檢測鋰電池的電池電壓V_bat；