鋰電池充電管理裝置製造方法
2023-05-26 13:40:26
鋰電池充電管理裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種鋰電池充電管理裝置，其中，該裝置包括：微控制單元、電壓控制器、充電電流控制器和溫度檢測器，所述電壓控制器、充電電流控制器和溫度檢測器分別於所述微控制器連接。利用該鋰電池充電管理裝置，能夠在充電過程中動態地調整充電電流和充電電壓，確保了整個充電過程的安全，使得充電時間儘可能縮短，提高了充電效率，並且可以避免MCU的響應速度不夠或者MCU死機導致的風險。
【專利說明】
裡電池充電管理裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種鋰電池充電管理裝置。
【背景技術】
[0002]鋰電池已經廣泛應用於手機、電腦、便攜設備、汽車等領域，但鋰電池自身存在的安全隱患，會導致鋰電池發生燃燒、爆炸；帶來重大人身損害和財務損失。因此在鋰電池的應用中，針對鋰電池的安全管理是一個關鍵的問題。針對鋰電池的安全管理，重點在防止擠壓/高溫，已經有不少方案針對鋰電池的安全使用提供保護。
[0003]現有技術中，為了安全管理對鋰電池的充電，可以採用一種軟殼鋰電池過充的斷電安全裝置。該斷電安全裝置包括軟殼鋰電池及斷電裝置，軟殼鋰電池具有正極電柄及負極電柄，並且在其外部包覆有軟性殼體，斷電裝置包含貼接於所述軟殼鋰電池的殼體表面的板片、及連接於板片上方且對應於所述電柄中的任一電柄的分離機構，其中軟殼鋰電池被過度充電後將令殼體產生膨脹，而使板片向軟殼鋰電池之外側移動，並以分離機構對電柄進行分離斷電。如此，不僅可簡化整體結構而大幅降低成本，且能有效的防止軟殼鋰電池爆炸及其所衍生的重大損害。但是，該技術方案使用機械的方法對鋰電池的充電進行保護，通過過衝導致的電池膨脹的特性，來終止充電。因為電池膨脹是緩慢的，所以該方案在應用中會面臨很大的可靠性問題。
[0004]還可以採用一種鋰電池充電管理電路來安全管理對鋰電池的充電。該充電管理電路通過充電接口連接充電器，並與組成鋰電池包的各電池電芯兩極均連接，該電路包括:前端採集單元，用於採集電池各電芯電壓、溫度參數並傳輸給下述的MCU(微控制單元)；MCU，實現系統控制和充電管理；充電控制單元，與上述MCU連接，受控於MCU發出的PWM信號控制外部充電器工作。所述充電管理電路採取單節電芯電壓反饋方式，有效避免了僅以鋰電池包兩極Pack+、Pack-電壓為參考時進行充電管理的弊端；當某節電芯電壓在充電過程中達到限幅值時，MCU即調整指令降低充電電流避免電池電壓超限，確保了鋰電池的安全，同時提高了充電效率。但是，該技術方案由於其整個充電管理是由MCU控制，控制響應的速度比較慢。另外主要依賴MCU控制，軟體出現異常，將可能導致整個充電失控，帶來安全隱串
■/Q1、O
【發明內容】
[0005]針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種鋰電池充電管理裝置，能夠安全可靠地管理鋰電池的充電。
[0006]一種鋰電池充電管理裝置，其中，該裝置包括:微控制單元、電壓控制器、充電電流控制器和溫度檢測器，所述電壓控制器、充電電流控制器和溫度檢測器分別於所述微控制器連接，
[0007]所述電壓控制器用於控制鋰電池的充電電壓，使得充電電壓小於充電電壓閾值；
[0008]所述充電電流控制器用於控制鋰電池的充電電流，使得充電電流小於充電電流閾值；
[0009]所述溫度檢測器用於檢測鋰電池的溫度，並將檢測到的鋰電池的溫度傳輸到所述微控制器；
[0010]所述微控制器用於控制充電的開始和停止，根據從溫度檢測器接收到的鋰電池的溫度來設置鋰電池的充電電壓閾值和充電電流閾值，並將充電電壓閾值傳輸到所述電壓控制器，以及將充電電流閾值傳輸到所述電流控制器。
[0011]利用本發明的鋰電池充電管理裝置，能夠在充電過程中動態地調整充電電流和充電電壓，確保了整個充電過程的安全，使得充電時間儘可能縮短，提高了充電效率，並且可以避免MCU的響應速度不夠或者MCU死機導致的風險。
[0012]在優選實施方式中，根據本發明的鋰電池充電管理裝置還包括放電電流控制器，從而可以在放電過程中動態地調整放電電流，確保放電過程的安全，而且提高了放電效率。
[0013]本發明的其他特徵和優點將在隨後的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]附圖是用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用於解釋本發明，但並不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0015]圖1是根據本發明的鋰電池充電管理裝置的結構框圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
[0017]圖1示出了根據本發明的鋰電池充電管理裝置的結構框圖。參考圖1，本發明提供了一種鋰電池充電管理裝置，其中，該裝置包括:微控制單元、電壓控制器、充電電流控制器和溫度檢測器，所述電壓控制器、充電電流控制器和溫度檢測器分別於所述微控制器連接，所述電壓控制器用於控制鋰電池的充電電壓，使得充電電壓小於充電電壓閾值；所述充電電流控制器用於控制鋰電池的充電電流，使得充電電流小於充電電流閾值；所述溫度檢測器用於檢測鋰電池的溫度，並將檢測到的鋰電池的溫度傳輸到所述微控制器；所述微控制器用於控制充電的開始和停止，根據從溫度檢測器接收到的鋰電池的溫度來設置鋰電池的充電電壓閾值和充電電流閾值，並將充電電壓閾值傳輸到所述電壓控制器，以及將充電電流閾值傳輸到所述電流控制器。
[0018]其中，MCU進行參數的設置，包括設置鋰電池的充電電壓閾值和充電電流閾值；MCU把充電電壓閾值配置給電壓控制其，利用電壓控制器，控制充電電壓，使得充電電壓不超過充電電壓閾值；MCU還把充電電流閾值配置給充電電流控制器，利用充電電流控制器，控制充電電流，使得充電電流不超過充電電流閾值；利用一個電流控制器，進行輸出電流管控；利用溫度探測器，及時檢測鋰電池的溫度，並及時向MCU反饋，當鋰電池的溫度超過危險溫度時，微控制單元可以使充電停止，從而切斷整個電池的工作。
[0019]優選的，所述微控制器當判斷所述鋰電池的溫度超過警戒溫度(例如，55攝氏度)時，降低所述充電電壓閾值和所述充電電流閾值。這樣，充電電流控制器和電壓控制器可以控制電池的充電電流和充電電壓，使得充電電流和充電電壓降低。
[0020]進一步優選的，所述微控制器當判斷所述鋰電池的溫度低於安全溫度(例如，40攝氏度)時，提高所述充電電壓閾值和所述充電電流閾值。這樣，充電電流控制器和電壓控制器可以控制電池的充電電流和充電電壓，使得充電電流和充電電壓提高。
[0021]利用上述優選的實施方式，通過實時監測電池溫度，可以經由電壓控制器和充電電流控制器來控制充電電壓和充電電流，一方面可以提供靈活而可靠的充電管理，另一方面，MCU只負責設置參數和總體控制，而具體的操作過程由於通過硬體來控制，可以防止軟體的響應速度不夠以及MCU出現死機導致的諸如過衝或短路的危險。
[0022]優選的，所述微控制器還用於獲取電池的電壓，並根據電池的電壓確定鋰電池的充電模式。所述鋰電池的充電模式可以包括涓流充電模式、恆流充電模式和恆壓充電模式中的至少一種。其中，涓流充電模式為對完全放電的鋰電池進行恢復性充電的模式，即預充，恆流充電模式為以恆定電流充電的模式，以及恆壓充電模式為以恆定電壓充電的模式。一般的，在鋰電池電壓低於3V時選擇涓流充電模式，在該涓流充電模式下，充電電流閾值例如可以為0.1C或256mA;當電池電壓上升到涓流充電閾值以上後，開始進入恆流充電模式，恆流充電電流在0.2C?1.5C之間，本移動電源最大可以做到4.5A，相當於5300mAh電池的0.85C ;以及在電池電壓上升到4.2V的情況下，可以選擇恆壓充電模式，在恆壓充電模式下，電池兩端電壓不變，流經電池的電流逐步減小，當電流減小到設定閾值時，恆壓充電結束；本方案中電流閾值為128mA。
[0023]為了還能夠對鋰電池的放電過程進行安全控制，優選的，該裝置還可以包括放電電流控制器，所述放電電流控制器與所述微控制單元相連，用於控制鋰電池的放電電流，使得放電電流小於放電電流閾值；所述微控制器還用於根據從溫度檢測器接收到的鋰電池的溫度來設置鋰電池的放電電流閾值，並將放電電流閾值傳輸到所述電流控制器。
[0024]優選的，MCU設置鋰電池的放電電流閾值，當MCU獲取到的鋰電池的溫度超過警戒溫度(例如，55攝氏度)時，降低所述放電電流閾值，這樣，放電電流控制器可以控制電池的放電電流，使得放電電流降低。
[0025]進一步優選的，所述微控制器當判斷所述鋰電池的溫度低於安全溫度(例如，40攝氏度)時，提高所述放電電流閾值。這樣，放電電流控制器可以控制電池的放電電流，使得放電電流提高。
[0026]通過上述優選的實施方式，還可以根據電池的溫度自動控制電池的放電電流，保證電池放電過程的安全。
[0027]利用本發明提供的鋰電池充電管理裝置，綜合考慮了影響鋰電池充放電的安全的各種因素，通過MCU設置充電電流閾值、放電電流閾值和充電電壓閾值等，並通過硬體來直接控制電池的電流和電壓，可以安全有效地控制電池的充電和放電，實現對電池充放電過程的精細管理，同時，可以避免MCU的響應速度不夠或者MCU死機導致的各種風險。
[0028]以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。
[0029]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0030]此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。
【權利要求】
1.一種鋰電池充電管理裝置，其中，該裝置包括:微控制單元、電壓控制器、充電電流控制器和溫度檢測器，所述電壓控制器、充電電流控制器和溫度檢測器分別於所述微控制器連接， 所述電壓控制器用於控制鋰電池的充電電壓，使得充電電壓小於充電電壓閾值； 所述充電電流控制器用於控制鋰電池的充電電流，使得充電電流小於充電電流閾值； 所述溫度檢測器用於檢測鋰電池的溫度，並將檢測到的鋰電池的溫度傳輸到所述微控制器； 所述微控制器用於控制充電的開始和停止，根據從溫度檢測器接收到的鋰電池的溫度來設置鋰電池的充電電壓閾值和充電電流閾值，並將充電電壓閾值傳輸到所述電壓控制器，以及將充電電流閾值傳輸到所述電流控制器。
2.根據權利要求1所述的鋰電池充電管理裝置，其中，所述微控制器當判斷所述鋰電池的溫度超過警戒溫度時，降低所述充電電壓閾值和所述充電電流閾值。
3.根據權利要求1所述的鋰電池充電管理裝置，其中，所述微控制器還用於獲取電池的電壓，並根據電池的電壓確定鋰電池的充電模式。
4.根據權利要求2所述的鋰電池充電管理裝置，其中，所述鋰電池的充電模式包括涓流充電模式、恆流充電模式、恆壓充電模式和脈衝充電模式中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的鋰電池充電管理裝置，其中，該裝置還包括:放電電流控制器，所述放電電流控制器與所述微控制器相連， 所述放電電流控制器用於控制鋰電池的放電電流，使得放電電流小於放電電流閾值； 所述微控制器還用於根據從溫度檢測器接收到的鋰電池的溫度來設置鋰電池的放電電流閾值，並將放電電流閾值傳輸到所述電流控制器。
6.根據權利要求5所述的鋰電池充電管理裝置，其中，所述微控制器當判斷所述鋰電池的溫度超過警戒溫度時，降低所述放電電流閾值。
【文檔編號】H02J7/00GK104319841SQ201410589769
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月28日 優先權日:2014年7月8日
【發明者】衛亞東, 田學紅, 李仕勝, 李仕熾, 張海霞 申請人:北京鴻智電通科技有限公司