一種充電組合及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種充電組合及其控制方法，具體涉及一種快速充電的充電組合及其 控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電芯作為電工工具中提供動力的來源，其續(xù)航能力往往與其電能容量有關(guān)。相應(yīng) 的增大電芯的電能容量能提高其續(xù)航時間，但也增加的了電芯的重量，與采用電芯為了獲 得較為靈活的操作的目的相惇。不僅如此，無論如何增加電能容量，也不可能實現(xiàn)無限續(xù) 航。所W現(xiàn)在解決電芯電量不足的問題方法是提高電芯的充電效率，采用快充的方式，在用 戶能夠等待時間內(nèi)為電芯補充足夠的電量。
[0003] -般的充電方法，是從直定的電流加載電芯上，在開始的階段，電芯由于電量低， 其能快速的接受電能的進(jìn)入，其表現(xiàn)為在該階段經(jīng)過電芯的電流值是恒定的，在經(jīng)過一段 時間后，電芯接受電能的能力下降，其表現(xiàn)為電芯兩端的電壓趨于穩(wěn)定，W上的充電方式稱 為恒流轉(zhuǎn)恒壓的方式（CC-CV)，恒流階段（CC)的電流近似恒定，電芯的充電量與電流成正 比，此階段充電速度較快；當(dāng)充電進(jìn)入恒壓階段（CV)，充電電流隨電芯帶電量的增加而減 ?。缓銐弘A段充電速度較慢，通常當(dāng)電流減小到一定程度時（比如0. 05C)認(rèn)為電芯充滿，并 W此電流為停止充電的條件，充電器自動停止充電。
[0004]W2. 0A為立洋UR18650RX裡電芯充電為例，參照表1和圖1所示，其恒流階段約 為45分鐘，其恒壓階段約為16分鐘，恒壓階段占總充電時間的26%左右，也就是說低效充 電的恒壓階段占用了總充電時間的四分之一左右，該顯然不符合快充的要求。
[0005] 表1
【主權(quán)項】
1. 一種充電組合，包括：電池包和充電器，其特征在于，所述電池包包括：一個預(yù)設(shè)充 電電壓為第一電壓值的電芯組合，所述電芯組合包括一個以上最高設(shè)計電能容量為第一電 能值的電芯單元；所述充電器包括：一個能與所述電芯組合構(gòu)成電連接的充電平臺； 所述充電組合還包括：能控制所述充電平臺使與之電連接的所述電芯組合處于充電、 放電、開路并能對該電芯組合進(jìn)行檢測的控制系統(tǒng)； 所述控制系統(tǒng)包括：一個能控制所述充電平臺對所述電芯組合以恒定的大小等于第一 電流值的充電電流進(jìn)行充電并能在充電電壓等于第二電壓值停止充電的充電參數(shù)控制模 塊；所述第一電壓值小于所述第二電壓值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電組合，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括：一個能檢測每 個所述電芯單元的開路電壓并篩選出最高開路電壓值的第一檢測模塊，一個能控制所述充 電平臺對所述電芯組合進(jìn)行恒流充電的時長的充電時長控制模塊，一個能控制所述充電參 數(shù)控制模塊、第一檢測模塊、充電時長控制模塊并接收它們反饋的信息的的主控制器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電組合，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括：一個能檢測所 述電芯組合直流電阻的數(shù)值并向所述主控制器反饋的第二檢測模塊，一個能檢測所述電芯 組合的充電電流和充電電壓的數(shù)值并向所述主控制器反饋的第三檢測模塊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的充電組合，其特征在于，所述控制系統(tǒng)中的充電參數(shù)控制模 塊、充電時長控制模塊、主控制器、第二檢測模塊、第三檢測模塊設(shè)置在所述充電器中，所述 第一檢測模塊設(shè)置在所述電池包中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的充電組合，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述電 池包中的：儲存有記載所述第一電壓值、第一電能值的數(shù)據(jù)以及開路電壓值與剩余能量對 應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)的第一存儲器、用于實現(xiàn)通訊連接的第一通訊模塊； 所述控制系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述充電器中的：一個能在所述主控制器控制下控制所述 充電平臺使與之電連接的所述電芯組合處于充電、放電、開路的切換模塊，一個能與所述第 一通訊模塊構(gòu)成有線或/和無線通訊的第二通訊模塊，一個能存儲數(shù)據(jù)并向所述主控制器 反饋的第二存儲器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的充電組合，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括：一個能檢測所 述電芯組合處于放電狀態(tài)下的放電電壓、放電電流的放電檢測模塊，所述放電檢測模塊設(shè) 置于所述充電器中。
7. -種如權(quán)利要求1至6中任意一項的所述電池包。
8. -種如權(quán)利要求1至6中任意一項所述的充電器。
9. 一種充電控制方法，其特征在于，采用如權(quán)1所述的充電組合，所述控制系統(tǒng)檢測每 個所述電芯單元的開路電壓并篩選出最高開路電壓值，進(jìn)而根據(jù)該最高開路電壓值以及所 述電芯單元的開路電壓和剩余電量的對應(yīng)關(guān)系計算出在第一電流值的充電電流下的最大 充電時長；所述控制系統(tǒng)控制所述充電平臺以大小等于第一電流值的恒定電流對所述電芯 組合進(jìn)行充電，當(dāng)充電電壓等于第二電壓值或達(dá)到最大充電時長時停止充電，所述第二電 壓值大于所述第一電壓值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的充電控制方法，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括：一個能 檢測每個所述電芯單元的開路電壓并篩選出最高開路電壓值的第一檢測模塊，一個能控制 所述充電平臺對所述電芯組合進(jìn)行恒流充電的時長的充電時長控制模塊，一個能控制所述 充電參數(shù)控制模塊、第一檢測模塊、充電時長控制模塊并接收它們反饋的信息的的主控制 器； 所述第一檢測模塊依次檢測每個所述電芯單元的開路電壓，在對一個所述電芯單元進(jìn) 行檢測時所述第一檢測模塊會首先判斷所述電芯單元的開路電壓是否達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，只有 在達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)后才會將測得電壓值作為準(zhǔn)確的開路電壓； 所述充電時長控制模塊根據(jù)最高開路電壓值以及所述電芯單元的開路電壓和剩余電 量的對應(yīng)關(guān)系計算出在第一電流值的充電電流下的最大充電時長，并在通過向所述主控制 器反饋控制信號對充電過程進(jìn)行時間控制。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的充電方法，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述 電池包中的：儲存有記載所述第一電壓值、第一電能值的充電數(shù)據(jù)以及開路電壓值與剩余 電能對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)的第一存儲器；所述第一存儲器中還存儲有記載所述第一電流值和第二 電壓值的數(shù)據(jù)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的充電方法，其特征在于，包括如下具體步驟： (1) 所述主控制器控制所述充電平臺檢測是否已連接了所述電池包，如果是，則進(jìn)行步 驟（2)，如果否，則保持在步驟（1); (2) 所述充電參數(shù)控制模塊檢測所連接的電池包的第一存儲器中是否具有所述第一 電壓值、第二電壓值、第一電流值、第一電能值以及開路電壓值與剩余電能對應(yīng)關(guān)系有效數(shù) 據(jù)，如果是，則進(jìn)行步驟（3);如果否，則返回步驟（1); (3) 所述充電參數(shù)控制模塊讀取所述第一存儲器中存儲的數(shù)據(jù)，并向所述主控制器反 饋所讀取數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行步驟（4); (4) 所述主控制器通過所述切換模塊控制所述充電平臺使所述電池包內(nèi)的電芯單元均 處于開路狀態(tài)，并通過所述的第一檢測模塊檢測每個所述的電芯單元的開路電壓，并以最 高開路電壓值反饋給所述的主控制器，然后進(jìn)行步驟（5); (5) 所述主控制器根據(jù)最高開路電壓值以及第一存儲器中所述電芯單元的開路電壓與 剩余電量的對應(yīng)關(guān)系，結(jié)合所述充電參數(shù)控制模塊所讀取的第一電流值，確定最大充電時 長，并將該時長數(shù)據(jù)發(fā)送給所述的充電時長控制模塊，然后進(jìn)行步驟（6); (6 )所述主控制器通過所述充電參數(shù)控制模塊控制所述切換模塊和充電平臺對所述電 芯組合以恒定的大小等于第一電流值的充電電流進(jìn)行充電，并且同時分別通過所述第三檢 測模塊和充電時長控制模塊對電芯組合的充電電壓和充電時長進(jìn)行監(jiān)測，在充電電壓值等 于第二電壓值時或在充電時長等于最大充電時長時，停止充電。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種充電組合及其控制方法，其中充電組合包括：電池包、充電器和控制系統(tǒng)，電池包包括：電芯組合，充電器包括充電平臺；控制系統(tǒng)包括：一個能控制充電平臺對電芯組合以恒定的大小等于第一電流值的充電電流進(jìn)行充電并能在充電電壓等于第二電壓值停止充電的充電參數(shù)控制模塊，該方法令控制系統(tǒng)控制充電平臺以大小等于第一電流值的恒定電流對電芯組合進(jìn)行充電，當(dāng)充電電壓等于第二電壓值或達(dá)到最大充電時長時停止充電，第二電壓值大于第一電壓值。本發(fā)明的有益之處在于：提供了一種能在自動檢測的基礎(chǔ)上實現(xiàn)快速充電的充電組合以及控制方法，在進(jìn)一步節(jié)約了充電時間的同時也保證了充電安全，使電芯單元不至于被過充。
【IPC分類】H02J7-00
【公開號】CN104701918
【申請?zhí)枴緾N201310666634
【發(fā)明人】董志軍
【申請人】南京德朔實業(yè)有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月10日
【公告號】US20150162758