智能充电方法与流程 专利技术说明

发电;变电;配电装置的制造技术1.本技术涉及充电技术领域，尤其涉及一种智能充电方法。背景技术：2.利用充电器对连接负载系统的电池模块进行充电时，实际能充入电池模块的电量少于未连接负载系统下能充入的电量，于是电池模块存在无法充饱电的问题。此外，若是将充入电量百分比作为电池模块的容量更新算法的依据时，则容量更新会面临失真的问题。另外，电池模块在连接负载系统的情况下由定电流充电状态转换成定电压充电状态的时间相对于其未连接负载系统的情况下久，造成电池模块在连接负载系统的情况下充电时间较久。3.因此，在现有的方案中，提出由电池模块通过通信方式，主动传输数据向充电器告知改变输出电流或输出电压的大小，以解决连接负载系统的电池模块利用充电器进行充电时，存在无法充饱电、容量计算失真和充电时间较久的问题。然而，上述现有方案中需通过修改充电器和电池模块的电路设计，建立充电器和电池模块之间额外的交握机制，存在整体系统复杂度提高的问题。技术实现要素：4.本技术的主要目的在于提供一种智能充电方法，解决现有技术中，需建立充电器和电池模块之间额外的交握机制，才能解决连接负载系统的电池模块利用充电器进行充电所存在无法充饱电、容量计算失真和充电时间较久的问题。5.为了实现上述目的，本技术是这样实现的：6.提供一种智能充电方法，包括以下步骤：系统负载侦测阶段，是由充电器瞬时切换电池模块中充电端口的开启状态与关闭状态，并于关闭状态下，充电器侦测电池模块是否有抽载电流的存在；实际充电阶段，是当抽载电流的状态存在时，充电器以第一充电模式对电池模块充电，反之，充电器以第二充电模式对电池模块充电。7.因此，充电器可在电性连接电池模块后，通过瞬时切换电池模块中充电端口的开启状态与关闭状态，以主动侦测是否存在抽载电流，来判断电池模块是否电性连接负载系统；及基于抽载电流调整输出电流或输出电压的大小，借此补偿电池模块的电池因电池模块电性连接负载系统而充不满的电量，可确保电池模块的电池饱电。此外，应用本技术实施例的智能充电方法时，由于充电主控权为充电器，电池模块与充电器不需要新增额外的通信交握，直接使用传统式连接拓朴，只需修改充电器的功能，不需要同时修改电池模块的功能，降低系统复杂度。附图说明8.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：9.图1为依据本技术的电池模块电性连接负载系统时利用充电器进行充电的一实施例系统架构示意图；10.图2为依据本技术的智能充电方法的一实施例流程示意图；11.图3为步骤410所述的系统负载侦测阶段的一实施例流程示意图；12.图4为依据本技术的电池模块电性连接负载系统时利用充电器进行充电的另一实施例系统架构示意图；13.图5为在本技术的电池模块未连接负载系统的情况下电池模块的电池处于定电压充电状态时利用充电器进行充电的一实施例模型示意图；及14.图6为在本技术的电池模块连接负载系统的情况下电池模块的电池处于定电压充电状态时利用充电器进行充电的一实施例模型示意图。具体实施方式15.以下将配合相关附图来说明本发明的实施例。在这些附图中，相同的标号表示相同或类似的组件或方法流程。16.必须了解的是，使用在本说明书中的“包含”、“包括”等词，是用于表示存在特定的技术特征、数值、方法步骤、作业处理、组件和/或组件，但并不排除可加上更多的技术特征、数值、方法步骤、作业处理、组件、组件，或以上的任意组合。17.必须了解的是，当组件描述为“连接”或“耦接”至另一组件时，可以是直接连结、或耦接至其他组件，可能出现中间组件。相反地，当组件描述为“直接连接”或“直接耦接”至另一组件时，其中不存在任何中间组件。18.请参阅图1，其为依据本技术的电池模块电性连接负载系统时利用充电器进行充电的一实施例系统架构示意图。在本实施例中，电池模块100连接负载系统200和充电器300，充电器300、电池模块100和负载系统200并联。其中，电池模块100包括充电端口110、电池120和电池管理系统(battery management system，bms)130。充电端口110、电池120和电池管理系统130彼此相互连接，电池120包括单一个电池芯或者多个相互串联和/或并联的电池芯，所述电池芯的数量可依据实际需求进行调整。充电器300包括供电端口310和处理模块320，供电端口310连接处理模块320。当充电器300电性连接电池模块100时，供电端口310电性连接充电端口110。需注意的是，由于电池模块100中充电端口110常态性处于关闭状态，因此，当充电器300电性连接电池模块100时，充电器300无法直接立刻对电池模块100进行充电，充电器300必须先与电池管理系统130完成交握，充电器300才能通过对电池模块100进行充电。19.请参阅图1和图2，图2为依据本技术的智能充电方法的一实施例流程示意图。在本实施例中，智能充电方法包括系统负载侦测阶段及实际充电阶段。系统负载侦测阶段是由充电器300瞬时切换电池模块100中充电端口110的开启状态与关闭状态，并于充电端口110关闭状态下，充电器300侦测电池模块100是否有抽载电流的存在(步骤410)。实际充电阶段是当抽载电流的状态存在时，充电器300以第一充电模式对电池模块100充电，反之，充电器300以第二充电模式对电池模块100充电(步骤420)。20.在一实施例中，请参阅图1和图3，图3为步骤410所述的系统负载侦测阶段的一实施例流程示意图。在本实施例中，于系统负载侦测阶段，且充电器300与电池模块100电性连接时，充电器300会先向电池模块100的电池管理系统130发出充电起始电压准位(步骤510)。电池管理系统130收到充电起始电压准位后会设定电池模块100的充电端口110为开启状态(步骤520)，并通知充电器300可以开始对电池模块100充电，即所谓充电器300与电池管理系统130的交握程序。本技术与习知技术最大差异在于，本技术的充电器300不会直接在首次交握便直接对电池模块100进行充电，因此，当充电器300首次得知充电端口110为开启状态时，充电器300会故意截止(disable)充电起始电压准位，让电池管理系统130重新切换电池模块100的充电端口110回关闭状态(步骤530)。充电器300便会于充电端口110切换的状态下，侦测电池模块100是否有抽载电流的存在；若是，充电器300便会设定为第一充电模式，反之，则设定为第二充电模式(步骤540)。之后，充电器300重新向电池模块100的电池管理系统130发出充电起始电压准位，让电池模块100设定充电端口110为开启状态后，进入实际充电阶段(步骤550)。21.在一实施例中，电池管理系统130包括温度系数控制单元132，温度系数控制单元132连接电池120并用于侦测电池120的温度，以输出对应的温度感测信号给电池管理系统130。在一例子中，温度系数控制单元132可包括分压电路，所述分压电路包括相互串接的热敏电阻和第一电阻，通过温度变化调整所述热敏电阻的电阻大小，以分压方式输出对应电池120的温度的所述温度感测信号给电池管理系统130。在另一例子中，温度系数控制单元132可为温度感测芯片，所述温度感测芯片基于电池120的温度直接输出对应的温度感测信号给电池管理系统130。充电器300还包括温度系数脚位330，温度系数脚位330和处理模块320电性连接。因此，在步骤510中，当充电器300电性连接电池模块100时，温度系数控制单元132连接温度系数脚位330，使得充电器300的处理模块320通过温度系数脚位330向电池模块100的温度系数控制单元132发出所述充电起始电压准位。其中，所述充电起始电压准位可为但不限于5伏特(v)，可依据实际需求进行调整。22.在一实施例中，由于温度系数控制单元132接收到的所述充电起始电压准位后，其输出的所述温度感测信号发生变化，使得步骤520所述的电池管理系统130可根据所述温度感测信号的变化将充电端口110设为开启状态。23.在一实施例中，步骤530所述的充电器300的处理模块320可通过供电端口310感测到充电端口110于开启状态，因此，可停止通过温度系数脚位330向电池模块100的温度系数控制单元132提供所述充电起始电压准位(例如：0伏特)，温度系数控制单元132无法接收到所述充电起始电压准位后，使得电池管理系统130切换电池模块100的充电端口110为关闭状态。24.在一实施例中，步骤540所述的充电器300的处理模块320可于充电端口110为关闭状态下，通过供电端口310侦测电池模块100是否有抽载电流的存在，若是，则意味着处理模块320判断电池模块100连接有负载系统200，将充电器300的充电模式设定为第一充电模式；反之，则代表处理模块320判断电池模块100未连接负载系统200，将充电器300的充电模式设定为第二充电模式。25.在一实施例中，所述第一充电模式是基于抽载电流补偿与调整输出电流或输出电压的大小。其中，基于抽载电流补偿与调整输出电流或输出电压的大小，可包括：充电器300感测到电池模块100的电池120处于定电流充电状态时，充电器300基于抽载电流补偿与调整输出电流的大小；或当充电器300感测到电池120处于定电压充电状态时，充电器300基于抽载电流补偿与调整输出电压的大小。26.换句话说，基于抽载电流补偿与调整输出电流或输出电压的大小，可包括：充电器300将抽载电流的大小加上默认电流的大小的总和设定为输出电流的大小；或充电器300根据抽载电流的大小计算补偿电压，将补偿电压的大小加上默认电压的大小的总和设定为输出电压的大小，其中，补偿电压为抽载电流及等效输出电阻的积，等效输出电阻为电池120处于定电压充电状态时的等效电阻及连接电池模块100和充电器300的连接线的电阻的总和。27.在一实施例中，所述第二充电模式是基于电池模块100的电池120的电压大小设定输出电流或输出电压的大小。也就是说，充电器300于充电端口110为关闭状态下，未侦测到抽载电流的存在(即电池模块100未连接有负载系统200)，充电器300将所述默认电流设定为对电池120充电的输出电流或将所述默认电压设定为对电池120充电的输出电压。28.在一实施例中，步骤550所述的充电器300重新通过温度系数脚位330向温度系数控制单元132发出所述充电起始电压准位，让电池模块100重新设定充电端口110为开启状态，接着，进入所述智能充电方法的所述实际充电阶段。29.在一实施例中，步骤420所述的实际充电阶段，是当抽载电流的状态存在时，充电器300基于电池120处于定电流充电状态，通过供电端口310和充电端口110对电池120以调整后的输出电流(即抽载电流的大小加上所述默认电流的大小的总和)进行定电流充电，或基于电池120处于定电压充电状态，通过供电端口310和充电端口110对电池120以调整后的输出电压(即所述补偿电压的大小加上所述默认电压的大小的总和)进行定电压充电；当抽载电流的状态不存在时，充电器300基于电池120处于定电流充电状态，通过供电端口310和充电端口110对电池120以所述默认电流进行定电流充电，或基于电池120处于定电压充电状态，通过供电端口310和充电端口110对电池120以所述默认电压进行定电压充电。30.在一实施例中，请参阅图1，电池管理系统130还包括电压侦测单元134，用于侦测电池模块100的电池120的电压，电池管理系统130可通过控制温度系数控制单元132所输出的温度感测信号的方式，将电压侦测单元134所侦测到的信息(即电池120的电压)传输给充电器300的处理模块320，使得处理模块320通过温度系数脚位330感测到所述温度感测信号发生变化(即处理模块320通过温度系数脚位330接收到电压侦测单元134所侦测到的信息)后，确定电池模块100的电池120处于定电流充电状态或定电压充电状态，再将默认电流设定为对电池120充电的输出电压或将默认电压设定为对电池120充电的输出电流。31.当电池120的电压小于预定阈电压时，充电器300判断电池120处于定电流充电状态，反之，电池120处于定电压充电状态。其中，所述预定阈电压、所述默认电流和所述默认电压的大小可依据不同的电池120的种类进行调整。但由于电池模块100连接有负载系统200，需补偿电池120因连接负载系统200而充不满的电量，可确保电池120饱电。因此，当确定电池120处于定电流充电状态时，充电器300需要将抽载电流的大小加上所述默认电流的大小的总和设定为对电池120充电的输出电流的大小；或者当确定电池120处于定电压充电状态时，充电器300需要根据抽载电流的大小计算补偿电压，将所述补偿电压的大小加上所述默认电压的大小的总和设定为对电池120充电的输出电压的大小。其中，补偿电压为抽载电流及等效输出电阻的积，所述等效输出电阻为电池120处于定电压充电状态时的等效电阻及连接电池模块100和充电器300的连接线的电阻的总和。32.在一实施例中，请参阅图4，其为依据本技术的电池模块电性连接负载系统时利用充电器进行充电的另一实施例系统架构示意图。在这个实施例中，充电器300还包括侦测模块340，连接处理模块320和电池模块100，侦测模块340用于侦测电池模块100的电池120的电压，以供处理模块320确定电池模块100的电池120处于定电流充电状态或定电压充电状态，再将默认电流设定为对电池120充电的输出电压或将默认电压设定为对电池120充电的输出电流。33.当电池120的电压小于预定阈电压时，充电器300判断电池120处于定电流充电状态，反之，电池120处于定电压充电状态。但由于电池模块100连接有负载系统200，需补偿电池120因电池模块100电性连接负载系统200而充不满的电量，可确保电池120饱电。因此，当确定电池120处于定电流充电状态时，充电器300需要将抽载电流的大小加上所述默认电流的大小的总和设定为对电池120充电的输出电流的大小；或者当确定电池120处于定电压充电状态时，充电器300需要根据抽载电流的大小计算补偿电压，将所述补偿电压的大小加上所述默认电压的大小的总和设定为对电池120充电的输出电压的大小。其中，补偿电压为抽载电流及等效输出电阻的积，所述等效输出电阻为电池120处于定电压充电状态时的等效电阻及连接电池模块100和充电器300的连接线的电阻的总和。34.以下配合图5至图6以实例的方式进行所述补偿电压的电压大小的说明。35.请参阅图5和图6，图5为在本技术的电池模块未连接负载系统的情况下电池模块的电池处于定电压充电状态时利用充电器进行充电的一实施例模型示意图，图6为在本技术的电池模块连接负载系统的情况下电池模块的电池处于定电压充电状态时利用充电器进行充电的一实施例模型示意图。36.在图5中，vchg_1为充电器300输出的电压大小，vbat_1为未连接负载系统200的电池模块100的电压大小，ichg_1为充电器300输出的电流大小，ibat_1为流经未连接负载系统200的电池模块100的电流大小，rcable_1为连接电池模块100和充电器300的连接线400的电阻大小，rchg,cv_1为充电器300在电池模块100的电池120处于定电压充电状态时的等效电阻大小，tcv为未连接负载系统200的电池模块100的电池120处于定电压充电状态时的充电时间，因此，在未连接负载系统200的电池模块100的电池120处于定电压充电状态时，充电器300能充进未连接负载系统200的电池模块100的电池120的电量充电器300能充进未连接负载系统200的电池模块100的电池120的电量37.在图6中，vchg_1为充电器300输出的电压大小，vbat_l为电池模块100的电压大小，ichg_1为充电器300输出的电流大小，ibat_1为流经电池模块100的电流大小，rcable_1为连接电池模块100和充电器300的连接线400的电阻大小，rchg,cv_1为充电器300在电池120处于定电压充电状态时的等效电阻大小，rload为负载系统200的等效电阻大小，iload为所述抽载电流的电流大小，tcv_load为电池120处于定电压充电状态时的充电时间，δv为补偿电压的电压大小，因此，在连接负载系统200的电池模块100处于定电压充电状态时，充电器300能充进电池120的电量38.本技术的电池模块100为了使电性连接负载系统200的电池120所累积的充电电量与未电性连接负载系统200的电池120所累积的充电电量一致(即qcv＝qcv_l)，假设tcv＝tcv_load且vbat_1(t)＝vbat_l，使得δv＝iload×(rchg,cv_1+rcable_1)。其中，rchg,cv_1+rcable_1为所述等效输出电阻。39.综上所述，本技术实施例的智能充电方法，充电器可主动侦测与判断电池模块是否电性连接负载系统，并自动调整输出电流或电压的大小，电池模块与充电器不需要新增额外的通信交握，直接使用传统式连接拓朴，只需修改充电器的功能，不需要同时修改电池模块的功能，降低系统复杂度。40.虽然在本技术的图式中包含了以上描述的组件，但不排除在不违反发明的精神下，使用更多其他的附加组件，已达成更佳的技术效果。41.虽然本发明使用以上实施例进行说明，但需要注意的是，这些描述并非用于限缩本发明。相反地，此发明涵盖了所属技术领域中的技术人员显而易见的修改与相似设置。所以，权利要求范围须以最宽广的方式解释来包含所有显而易见的修改与相似设置。









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