本發(fā)明涉及充電控制技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種新型的恒流轉(zhuǎn)恒壓的充電控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

充電電池因具有電壓高、循環(huán)性能好和無記憶效應(yīng)等特點(diǎn)正作為移動(dòng)便攜式儀器的核心儲(chǔ)能裝置被人們所關(guān)注，而與之相匹配的充電器也越來越被人們所重視，因?yàn)槌潆娖鞯暮脡臅?huì)影響儀器設(shè)備的性能，電池的使用壽命以及設(shè)備的工作效率。

然而，充電電池是充電次數(shù)有限的可充電的電池，具有經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。影響充電電池循環(huán)壽命的主要因素是充電電池的充電方式與充電效率。因此，在便攜式電子產(chǎn)品向更高層次集成度發(fā)展的同時(shí)，如何為充電電池提供高效安全的充電方案越來越受到設(shè)計(jì)者的關(guān)注。針對(duì)充電電池的充電特性，通常采用恒流-恒壓模式充電。

而如何在充電過程中從恒流充電模式平滑的切換到恒壓充電模式也成為目前的一個(gè)技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有充電控制方法的問題，本發(fā)明提供了一種新型的恒流轉(zhuǎn)恒壓的充電控制系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明解決技術(shù)問題的方案是提供一種新型的充電控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括：采樣模塊，用于采樣電池電壓和電池電流，同時(shí)，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)；及檢測(cè)模塊，通過判斷電壓端模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器的讀數(shù)來確定是恒流充電還是恒壓充電。

優(yōu)選地，電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器最高位表征電池電壓與基準(zhǔn)電壓的大小關(guān)系:當(dāng)讀數(shù)為小于0表示電池電壓小于基準(zhǔn)電壓，進(jìn)行恒流充電；讀數(shù)為0表示電池電壓等于基準(zhǔn)電壓，開始轉(zhuǎn)為恒壓充電；讀數(shù)為大于0表示電池電壓大于基準(zhǔn)電壓，進(jìn)行恒壓充電。

優(yōu)選地，在檢測(cè)模塊中，恒流充電模式僅由恒流控制環(huán)路參與充電控制，進(jìn)入恒壓充電模式后，則所述恒流控制環(huán)路自動(dòng)退出充電控制，轉(zhuǎn)換為恒壓充電模式。

優(yōu)選地，在檢測(cè)模塊中，恒壓充電模式的條件為電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器讀數(shù)為0或者在一段時(shí)間范圍內(nèi)大部分時(shí)間為0。

優(yōu)選地，進(jìn)一步包括補(bǔ)償模塊，該補(bǔ)償模塊利用PID算法實(shí)現(xiàn)環(huán)路補(bǔ)償。

優(yōu)選地，進(jìn)一步包括調(diào)制模塊，該調(diào)制模塊根據(jù)采集到的不同階段信號(hào)參數(shù)彈性的調(diào)變充電電流和/或電壓，使之變成充電電池充電所希望的恒定電流值或恒定電壓值。

本發(fā)明還提供一種新型的充電控制方法，包括采樣電壓、采樣電流和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，并設(shè)定好基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)電流，其特征在于：采樣點(diǎn)壓與基準(zhǔn)電壓通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)比較其大小關(guān)系，從而確定是恒流充電還是恒壓充電，并且在采樣電壓與基準(zhǔn)電壓相等時(shí)實(shí)現(xiàn)從恒流充電切換到恒壓充電。

優(yōu)選地，如果采樣電壓小于基準(zhǔn)電壓，進(jìn)行恒流充電；一旦采樣電壓等于基準(zhǔn)電壓，恒流充電退出并切換成恒壓充電。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種新型的充電控制系統(tǒng)和方法，首先通過判斷模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的讀數(shù)確定恒流充電模式轉(zhuǎn)換成恒壓充電模式的切換形式，精確度高，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)充電電池進(jìn)行充電時(shí)恒流充電模式可平滑切換到恒壓充電模式，提高了充電電流和電池電壓的穩(wěn)定性。其次，本發(fā)明根據(jù)控制電路來選擇不同的充電環(huán)路對(duì)電池充電，以達(dá)到既安全充電又保證充電最佳化的目的。最后，本發(fā)明在不增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度以及不損耗系統(tǒng)的性能的情況下，使用恒流恒壓自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路控制系統(tǒng)能獲得更高的可靠性，提高了充電電流和電池電壓的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例充電控制系統(tǒng)的模塊示意圖。

圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例充電控制系統(tǒng)的電路模塊示意圖。

圖3是本發(fā)明第三實(shí)施例充電控制方法的步驟過程示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施實(shí)例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明第一實(shí)施例，提出了一種新型的充電控制系統(tǒng)10，該系統(tǒng)包括：

輸入模塊101，用于給充電電池提供輸入電壓和/或輸入電流；

采樣模塊102，用于采樣電池電壓和電池電流；同時(shí)，

在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）組成中，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，以及電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的讀數(shù)表征電池電壓與基準(zhǔn)電壓的大小關(guān)系，當(dāng)讀數(shù)為0時(shí)表示電池電壓與基準(zhǔn)電壓相等；

判斷模塊103，用于確定是恒流充電還是恒壓充電，根據(jù)電壓端模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器的讀數(shù)控制恒流充電到恒壓充電的切換，同時(shí)控制電流回路和電壓回路的切換，從而可以平穩(wěn)的從恒流充電切換到恒壓充電；

補(bǔ)償模塊104，利用PID算法實(shí)現(xiàn)反饋控制電路，接著借助PID電路來實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)路的補(bǔ)償；

調(diào)制模塊105，用于脈沖寬度調(diào)制來彈性的調(diào)變開關(guān)模塊；

驅(qū)動(dòng)模塊106，用于驅(qū)動(dòng)整體的電路；

開關(guān)電路模塊107，用于根據(jù)脈沖寬度調(diào)節(jié)其中開關(guān)管的導(dǎo)通，從而彈性調(diào)度輸入電壓和/或輸入電流；及

充電電池108，用于接收電量。

在輸入模塊101中，通常是利用市電或其他供電電源給充電電池提供輸入電壓和/或輸入電流。

在采樣模塊102中，首先設(shè)定基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)電壓，在模塊中還包括一采樣電壓與一采樣電流，采樣電壓是對(duì)所述電池電壓進(jìn)行采樣獲得的電壓，即所述采樣電壓跟隨所述電池電壓變化。基準(zhǔn)電壓是根據(jù)充電電池的標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓進(jìn)行設(shè)置，例如：手機(jī)充電電池的恒定電壓通常設(shè)置為4.2V。比較器用于比較電池電壓和基準(zhǔn)電壓。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器用于把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。當(dāng)采樣電壓所述的基準(zhǔn)電壓時(shí)，表示電池電壓小于所述恒定電壓，模擬數(shù)字的轉(zhuǎn)化器的讀數(shù)小于0；當(dāng)采樣電壓等于所述的基準(zhǔn)電壓時(shí)，表示表示電池電壓等于所述恒定電壓，模擬數(shù)字的轉(zhuǎn)化器的讀數(shù)等于0；當(dāng)采樣電壓大于于所述的基準(zhǔn)電壓時(shí)，表示表示電池電壓等大于所述恒定電壓，模擬數(shù)字的轉(zhuǎn)化器的讀數(shù)大于0。

判斷模塊103中，在系統(tǒng)工作時(shí)，電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和電流端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器同時(shí)工作。通過判斷電壓端模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器的讀數(shù)來確定是把電流端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器還是電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器接入環(huán)路。當(dāng)電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器讀數(shù)小于0時(shí)，表明電池電壓小于基準(zhǔn)電壓，此時(shí)判斷模塊把開關(guān)接到電流端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，這樣就把電流端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器接入環(huán)路，進(jìn)入恒流充電模式；一旦檢測(cè)到電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器為0或者在一段時(shí)間范圍內(nèi)大部分時(shí)間為0，表明電池電壓等于基準(zhǔn)電壓，此時(shí)判斷模塊把開關(guān)接到電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，這樣就把電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器接入環(huán)路，進(jìn)入恒壓充電模式。

在恒流充電模式時(shí)，判斷模塊103把開關(guān)接到電流端模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，把電流端模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器接入環(huán)路，系統(tǒng)僅由恒流控制環(huán)路參與充電控制，一旦檢測(cè)到電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器為0或者在一段時(shí)間范圍內(nèi)大部分時(shí)間為0，表明采樣電壓與基準(zhǔn)電壓相同或者在一段時(shí)間范圍內(nèi)電池電壓的平均值與基準(zhǔn)電壓相同，控制模塊把開關(guān)接到電壓端模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，把電壓端模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器接入環(huán)路，所述恒流控制環(huán)路自動(dòng)退出充電控制。這種充電控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了恒流充電模式與恒壓充電模式之間的自動(dòng)平滑切換，提高了充電電流和電池電壓的穩(wěn)定性。在恒流充電時(shí)，充電電流恒定，電池電量繼續(xù)增加，電池電壓上升；在恒壓充電時(shí)，充電電壓恒定，電池電量繼續(xù)增加，充電電流下降。

在補(bǔ)償模塊104中，利用PID算法實(shí)現(xiàn)反饋控制電路，接著借助PID電路來實(shí)現(xiàn)環(huán)路補(bǔ)償。

在調(diào)制模塊105中，可根據(jù)采集到的不同階段信號(hào)參數(shù)彈性的調(diào)變開關(guān)模塊，使之變成充電電池充電所希望的恒定電流值或恒定電壓值。

在驅(qū)動(dòng)模塊106中，用于驅(qū)動(dòng)整體的電路。

在開關(guān)電路模塊107中，根據(jù)脈沖寬度調(diào)節(jié)其中開關(guān)管的導(dǎo)通，從而彈性調(diào)度輸入電壓和/或輸入電流。

在接收模塊108中，用于充電電池接收電量，使得電池電量逐漸增加。

請(qǐng)參閱圖2，為本發(fā)明第二實(shí)施例，一種新型的充電控制系統(tǒng)的電路模塊示意圖。其中，采樣電路、控制電路、補(bǔ)償電路、調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路、開關(guān)電路和充電電池形成一個(gè)環(huán)路。采樣電路隨時(shí)檢測(cè)充電電池的電流及電壓，即采樣電流和采樣電壓。此外，也設(shè)定好基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)電壓，利用控制電路做了環(huán)路選擇。系統(tǒng)工作時(shí)，電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和電流端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器同時(shí)工作。通過判斷電壓端模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器的讀數(shù)來確定是把電流端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器還是電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器接入環(huán)路。當(dāng)電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器讀數(shù)小于0時(shí)，表明電池電壓小于基準(zhǔn)電壓，此時(shí)判斷模塊把開關(guān)接到電流端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，這樣就把電流端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器接入環(huán)路，進(jìn)入恒流充電模式；一旦檢測(cè)到電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器為0或者在一段時(shí)間范圍內(nèi)大部分時(shí)間為0，表明電池電壓等于基準(zhǔn)電壓，此時(shí)判斷模塊把開關(guān)接到電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，這樣就把電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器接入環(huán)路，進(jìn)入恒壓充電模式。接著借助補(bǔ)償電路來實(shí)現(xiàn)環(huán)路的補(bǔ)償。然后根據(jù)采集到的不同階段信號(hào)參數(shù)彈性的調(diào)變開關(guān)模塊，使之變成充電電池充電所希望的恒定電流值或恒定電壓值。接著再經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路和開關(guān)電路，最終到達(dá)充電電池從而實(shí)現(xiàn)對(duì)充電電池的充電，使其電量的逐漸增加。

請(qǐng)參閱圖3，為本發(fā)明第三實(shí)施例，提出了一種新型的充電控制方法，該方法包括：

步驟S1，提供輸入；

步驟S2，采樣電壓與基準(zhǔn)電壓相減并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；

步驟S3，確定是恒流充電還是恒壓充電；

步驟S4，環(huán)路補(bǔ)償；

步驟S5，脈沖寬度調(diào)制；

步驟S6，驅(qū)動(dòng)其電路的啟動(dòng)運(yùn)行；

步驟S7，用于根據(jù)脈沖寬度調(diào)節(jié)其中開關(guān)管的導(dǎo)通，從而彈性調(diào)度輸入電壓和/或輸入電流；及

步驟S8，充電電池接收電量。

其中，步驟S2進(jìn)一步包括：

步驟S21，在采樣電路中，檢測(cè)采樣電壓是否大于或等于基準(zhǔn)電壓；及

步驟S22，當(dāng)采樣電壓小于基準(zhǔn)電壓時(shí)，采用恒流充電，一旦采樣電壓大于或等于基準(zhǔn)電壓，則退出恒流充電，切換到恒壓充電。

首先，給充電電池充電時(shí)，可以是輸入電壓和/或輸入電流，根據(jù)電壓端模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器的讀數(shù)，確定是以恒定電流模式還是恒定電壓模式，其具體步驟是設(shè)定基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)電壓，而采樣電壓是對(duì)所述電池電壓進(jìn)行采樣獲得的電壓，即所述采樣電壓跟隨所述電池電壓變化?；鶞?zhǔn)電壓是根據(jù)充電電池的電池容量進(jìn)行設(shè)置，例如：手機(jī)充電電池的恒定電壓通常設(shè)置為4.2V。當(dāng)采樣電壓小于所述的基準(zhǔn)電壓時(shí)，表示電池電壓小于所述恒定電壓；當(dāng)采樣電壓等于所述的基準(zhǔn)電壓時(shí)，表示電池電壓與所述恒定電壓相等；當(dāng)采樣電壓大于所述的基準(zhǔn)電壓時(shí)，表示電池電壓大于所述恒定電壓。在系統(tǒng)工作時(shí)，電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和電流端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器同時(shí)工作。通過判斷電壓端模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器的讀數(shù)來確定是把電流端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器還是電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器接入環(huán)路。當(dāng)電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器讀數(shù)小于0時(shí)，表明電池電壓小于基準(zhǔn)電壓，此時(shí)判斷模塊把開關(guān)接到電流端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，這樣就把電流端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器接入環(huán)路，進(jìn)入恒流充電模式；一旦檢測(cè)到電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器為0或者在一段時(shí)間范圍內(nèi)大部分時(shí)間為0，表明電池電壓等于基準(zhǔn)電壓，此時(shí)判斷模塊把開關(guān)接到電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，這樣就把電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器接入環(huán)路，進(jìn)入恒壓充電模式，所述恒流控制環(huán)路自動(dòng)退出充電控制，同時(shí)充電控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了恒流充電模式與恒壓充電模式之間的自動(dòng)平滑切換，轉(zhuǎn)換成恒壓充電，提高了充電電流和電池電壓的穩(wěn)定性。在恒流充電時(shí)，充電電流恒定，電池電量繼續(xù)增加，電池電壓上升；在恒壓充電時(shí)，充電電壓恒定，電池電量繼續(xù)增加，充電電流下降。當(dāng)然，如果充電電池一開始就滿足恒壓充電模式的條件，即電壓端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的讀書大于或等于0，那么就不需要進(jìn)行恒流充電并且跳轉(zhuǎn)到恒壓充電模式這樣的過程了，而是直接就進(jìn)行恒壓充電。在進(jìn)行充電的同時(shí)需要將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，接著借助反饋控制電路來實(shí)現(xiàn)提高增益的穩(wěn)定性并且減少充電信號(hào)的失真。然后根據(jù)采集到的不同階段信號(hào)參數(shù)彈性的調(diào)變充電電流、電壓，使之變成充電電池充電所希望的恒定電流值或恒定電壓值。接著再經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路和開關(guān)電路，最終到達(dá)充電電池從而實(shí)現(xiàn)對(duì)充電電池的充電，使其電量的逐漸增加。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種新型的充電控制系統(tǒng)和方法，首先通過判斷模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的讀數(shù)確定恒流充電模式轉(zhuǎn)換成恒壓充電模式的切換形式，精確度高，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)充電電池進(jìn)行充電時(shí)恒流充電模式可平滑切換到恒壓充電模式，提高了充電電流和電池電壓的穩(wěn)定性。其次，本發(fā)明根據(jù)控制電路來選擇不同的充電環(huán)路對(duì)電池充電，以達(dá)到既安全充電又保證充電最佳化的目的。最后，本發(fā)明在不增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度以及不損耗系統(tǒng)的性能的情況下，使用恒流恒壓自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路控制系統(tǒng)能獲得更高的可靠性，提高了充電電流和電池電壓的穩(wěn)定性。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則之內(nèi)所作的任何修改，等同替換和改進(jìn)等均應(yīng)包含本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。