专利名称：电子负载仿真充电器操作方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明关于 一种仿真充电器对电池充电的方法及其装置，特别关于 一种 以电子负载仿真充电器对电池充电的操作方法及其装置。
背景技术：
现今以电子负载(electronic load)测试充电器对电池充电，皆以定电 压模式(CV Mode, Constant Voltage Mode)进行操作。也就是通过改变充 电电流，使待测的充电器达到定电流输出，同时使待测的充电器依照电子负 载所设定的电压工作。请参照图1所示，为一典型以电子负栽仿真充电器对电池充电行为的装 置的方块示意图。图中虚线内为一待测充电器IO,电子负栽单元20为连接此 待测充电器10而形成一充电回路。微控制单元(MPU) 30为通过电路连接至 电子负载单元20的电压量测端，以量测其电压值Vo。图2为以图1的装置仿真充电器对电池充电行为的流程图。如图中所示， 在设定电子负栽的预设电压值之后(见步骤120 ),启动电子负栽(见步骤130 )。 随后，量测电压量测端的电压值Vo(见步骤140)。接下来，如步骤150所示， 比较电压值Vo与电子负栽所设定的电压值是否相同。若不相同，如步骤160 所示，当量测到的电压值Vo比电子负载所设定的电压高时，微控制单元30 通过数字模拟转换器(DAC)控制电子负载单元20增加回路上的电流Io，以 使电压值Vo下降。反之，则微控制单元30通过数字模拟转换器控制电子负 载单元20减少电流l0,使电压值Vo上升。经过重复调整，可使量测到的电 压值Vo与设定的电压相同而达到平衡(见步骤170)。基本上，以电子负载对充电器进行测试前，都会设定在定电压模式下的 电压值、负载的电流限制及其反应速度。其中负栽的电流限制为保护待测充电器，使电子负载在不按照待测充电器的特性以定电压模式动作时(在定电 压模式下，有可能产生过大的充电电流而危及待测充电器)，待测充电器仍能 获得基本的保护。而反应速度设定持测充电器由开始启动至达到设定电压值 所需的时间。业界目前应用于电子负载仿真的定电压模式(即图1与图2所示的测试 过程)，以调整待测充电器的充电电压值的方式，使其符合电子负载所预设的 电压值。不过，却未考虑在此充电电压下所产生的充电电流是否符合待测充 电器实际充电时的电流。其次，电池的充电的行为是充电器和电池两方面特性相互作用的结果。 前述的仿真方式以电子负载单方面的运作来决定、驱使或强迫待测充电器动 作。即使稳定后的充电电压值与充电电流值符合实际充电状态，依然无法正 确仿真由开始充电直到达到稳定状态的过程。因此，本发明提出一种以电子 负载仿真充电器操作的装置与方法，以得到更接近真实的充电仿真过程。 发明内容本发明的主要目的是利用阻抗(impedance)形式仿真充电器的操作，以 得到更接近真实的仿真过程。本发明提供一种以电子负栽仿真充电器操作的装置，此装置包括一 电子 负载单元与一微控制单元。此电子负栽单元连接至一待测充电器，并与其形 成一回路。微控制单元输入有至少一预设电压值与一预设电流限制，并依据 此预设电压值与此预设电流限制计算出 一相对应的预设阻抗值，以控制电子 负载单元产生充电电流。此孩t控制单元中具有一补偿单元，此补偿单元于电子负载单元与待测充电器达到稳定时，量测待测充电器的充电电压值与充电 电流值至少其中之一，并与预设电压值及预设电流限制相比较。若是充电电 流值异于预设电流限制或是充电电压值异于预设电压值，则对预设阻抗值进 行补偿。此补偿步骤一直进行至补偿后的充电电压值等同于预设电压值。 依据前述装置，本发明并提供一种以电子负载仿真充电器操作的方法。首先，将一待测充电器连接一电子负载以构成一充电回路。随后，设定此电 子负载的至少一预设电压值与一预设电流限制。接下来，依据此预设电压值 与预设电流限制，计算出相对应的一预设阻抗值。然后，启动此电子负栽， 并依据前述预设阻抗值开始产生充电电流进行仿真。经过一补偿时间，于电 子负载与待测充电器达到稳定时，量测待测充电器的充电电压值与充电电流 值至少其中之一。若是充电电压值异于预设电压值或是充电电流值异于预设 电流限制，则对预设阻抗值进行补偿，以改变待测充电器的充电电压值与充 电电流值。此补偿步骤一直进行至补偿后的充电电压值等同于预设电压值。 综上所述，相较于传统以定电压模式仿真充电器的操作，本发明利用阻抗(impedance)形式仿真充电器的操作，可以避免传统方式以电子负栽单方 面的运作来决定、驱使或强迫待测充电器动作所产生的缺点，以使仿真的结 果更接近真实。同时，通过适当的参数设定，本发明更可以正确仿真由开始 充电直到达到稳定状态的过程。
图1为一典型以电子负载仿真充电器对电池充电行为的装置的方块示意图；图2为利用图1的装置仿真充电器操作的方法的流程图； 图3为本发明以电子负载仿真充电器对电池充电行为的装置一较佳实施 例的方块示意图；图4为利用本发明图3的装置仿真充电器操作的方法一较佳实施利的流 程图；图5为举例说明本发明的4H尝程序的运作下充电电流值与充电电压值变 化的过程的一曲线图；图6为本发明以电子负载仿真充电器操作的方法一较佳实施例所仿真出 来的曲线图。主要元件符号说明待测充电器10 电子负栽单元40微控制单元50 补偿单元具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明。请参照图3所示，为本发明以电子负载仿真充电器对电池充电行为的装 置一争支佳实施例的方块示意图。如图中所示，此装置主要由一电子负裁单元 40与一微控制单元50所构成。此微控制单元50并具有一补偿单元52于其中。其中，电子负栽单元40连接至一待测充电器10,并与其形成一充电回路。 樣支控制单元50输入有至少一预i殳电压值Vp与一预i殳电流限制Ip,并依据此 预设电压值Vp与此预设电流限制Ip计算出一相对应的预设阻抗值Rp。然后， 孩吏控制单元50再依据此预设阻抗值Rp，通过一数字4莫拟转换器(DAC)控制 电子负载单元40产生充电电流。补偿单元52于电子负载单元40与待测充电 器10达到稳定时，通过一模拟数字转换器(ADC)量测待测充电器10的充电 电压值Vo与充电电流值Io至少其中之一，并与预设电压值Vp及预设电流限 制Ip相比较。若是充电电流值Io异于预设电流限制Ip或是充电电压值Vo 异于预设电压值Vp，则对预设阻抗值Rp进行补偿。此补偿步骤一直进行至补 偿后的充电电压值Vo，等同于预设电压值Vp。同时请参照图4所示，利用本发明图3的装置仿真充电器操作的方法， 一较佳实施例的流程图。首先，如步骤210所示，将待测充电器连接电子负 载以开始进行此仿真程序。随后，如步骤220所示，设定此电子负载的至少 一预设电压值Vp与一预设电流限制Ip。接下来，如步骤230所示，再依据此 预设电压值Vp与预设电流限制Ip计算出相对应的一预设阻抗值Rp。基本上， 此预设阻抗值Rp等于预设电压值Vp除以预设电流限制Ip (Rp-Vp/Ip )。然后，如步骤240所示，启动此电子负栽，并依据前述预i殳阻抗值Rp开 始产生充电电流以进行仿真。在此情况下，电子负栽采用定阻抗^f莫式进行仿 真。而对待测充电器而言，如同连接至一具有此预设阻抗值的阻抗(Impedance )。接下来，如步骤250所示，经过一定时间使电子负载与待测充电器达到 稳定后(通常待测充电器处于定电流且定电压输出时)，量测待测充电器当前 的充电电压值Vo与充电电流值Io至少其中之一。然后，如步骤260所示，比较量测所得的充电电压值Vo与预设电压值Vp， 以及充电电流值Io与预设电流限制Ip。若是充电电压值异于预设电压值(Vo *Vp)或是充电电流值异于预设电流限制(Io^Ip),则对预设阻抗值Rp进 4亍步骤270以下的补偿程序，以改变待测充电器的充电电压值Vo与充电电流 值Io。若是相同，如步骤280所示，则表示此预设阻抗值Rp已是正确的仿真 参数，而不需进行补偿程序。基本上，此补偿程序一直进行至补偿后的充电 电压值Vo等同于预设电压值Vp为止。图4也显示有本发明补偿程序一较佳实施例。首先，如步骤270所示， 依据步骤220输入的预设电压值Vp与补偿前量测所得的充电电流值Io，设定 补偿后的阻抗值Ro'，以改变电子负载的设定。基本上，此补偿后的阻抗值Ro， 即等于预i殳电压值Vp除以充电电流值Io (Ro，=Vp/Io)。然后，重复步骤250与步骤260,于电子负栽与待测充电器达到稳定时， 量测待测充电器补偿后的充电电压值Vo，与补偿后的充电电流值Io，至少其中 之一。接下来，比较量测所得的充电电压值(即补偿后的充电电压值Vo，)与 预设电压值Vp,以及量测所得的充电电流值(即补偿后的充电电流值Io，)与 补偿前的充电电流值Io (异于原仿真流程中预设电流限制Ip)。若是此补偿 后的充电电压值Vo，异于预设电压值Vp，则重复前述补偿程序，若相同，则经 此补偿后的阻抗值Ro，即为正确的仿真参数。请参照图5所示，为举例说明前述净H尝程序的运作下，充电电流值Io与 充电电压值Vo变化的过程。假定待测充电器实际上的充电电压为14V，实际 上的电流限制为3A。但电子负载所设定的预设电流限制为2A、预设电压值为 12V。依据此预设电流限制与预设电压值所估算出来的预设阻抗值为6欧姆。因此，电子负栽为仿真6欧姆的阻抗。以此电子负载进行操作，势必无法使待测充电器达到12V的稳态电压。 以此6欧姆的阻抗进4于操作，配合持测充电器实际上的充电电压(14V)，所 量测到的充电电流值为2. 33A (即待测充电器实际上的充电电压(14V)除以 6欧姆的阻抗)。此充电电流值2. 33A为作为后续补偿程序设定阻抗值的4^据。 即利用此量测到的充电电流值2. 33A与预设电压值12V,估算出补偿后的阻抗 值为5. 15欧姆(即以预设电压值12V除以充电电流值2. 33A)。而以此5， 15 欧姆的阻抗配合待测充电器实际上的充电电压(14V),所量测到的充电电流 值为2. 71A。此充电电流值2. 71A再作为后续补偿程序设定阻抗值的依据。即 利用此量测到的充电电流值2. 71A与预设电压值12V,估算出补偿后的阻抗值 为4. 42欧姆(即以预设电压值12V除以充电电流值2， 71A)。而以此4,42欧 姆的阻抗配合待测充电器实际上的充电电压(14V),本应产生3. 17A的充电 电流，不过，受限于待测充电器实际上的电流限制3A,所量测到的充电电流 值为3A。此充电电流值3A再作为后续补偿程序设定阻抗值的依据。在预设电 流限制为3A、预设电压值为12V的情况下，估算出补偿后的阻抗值为4欧姆。 以此4欧姆的阻抗进行操作，所量测到的充电电压值(4欧姆的阻抗乘上3A 的充电电流)将与预设电压值12V—致。值得注意的是，通过前述补偿程序，可获知待测充电器实际上的电流限 制。为了正确仿真实际的操作，应该于步骤120中将电子负载的预设电流值 I p设定为此正确的电流限制，以正确的设定仿真待测充电器的实际操作。请参照图6所示，为本发明以电子负载仿真充电器操作的方法一较佳实 施例所仿真出来的曲线图。为了正确仿真充电器的运作，本实施例对电子负 载设定有一预设电压值Vp、 一预设电流限制Ip、 一反应时间Tr与一启动电 压值Vs。其中，预设电压值Vp与预设电流限制Ip用以计算出电子负栽所欲 仿真的预设阻抗值Rp。启动电压值Vs必须小于预设电压值Vp。图中t。为表示电子负载启动的时刻。在电子负载启动后，通过启动电压值Vp的设定，微控制单元得以控制电子负栽在待测充电器的充电电压V超过 启动电压值Vs时，才开始拉栽产生充电电流I。此外，通过反应时间Tr的设 定，孩i控制单元得以控制电子负栽，4吏其于充电电流开始产生后的反应时间 Tr内达到预i殳阻抗值Rp。除了前述四个与充电曲线的仿真有关的参数外，图中另可见补偿时间Tc 的设定。补偿时间Tc为由开始产生充电电流一直到对待测充电器的充电电压 值Vo与充电电流值Io进行量测所经过的时间。因此，补偿时间Tc的设定必 须足以^使电子负载与充电器达到稳定状态。相较于传统以定电压模式仿真充电器的操作，本发明利用阻抗 (impedance)形式仿真充电器的操作，可以避免传统方式以电子负载单方面 的运作来决定、驱使或强迫待测充电器动作所产生的缺点，以^f吏仿真的结果 更接近真实。同时，通过适当的参数设定，本发明更可以正确仿真由开始充 电直到达到稳定状态的过程。以上所述利用较佳实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围，而 且熟知此类技艺人士皆能明了，适当而作些微的改变及调整，仍将不失本发 明的要义所在，也不脱离本发明的精神和范围。
权利要求
1. 一种以电子负载仿真充电器操作的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤将一待测充电器连接一电子负载以构成一充电回路；设定所述电子负载的至少一预设电压值与一预设电流限制；依据所述预设电压值与所述预设电流限制，计算出相对应的一预设阻抗值；启动所述电子负载，并依据所述预设阻抗值开始产生充电电流；于所述电子负载与所述待测充电器达到稳定时，量测所述待测充电器的充电电压值与充电电流值至少其中之一；以及若是所述充电电压值异于所述预设电压值或是所述充电电流值异于所述预设电流限制，则对所述预设阻抗值进行补偿，以改变所述待测充电器的充电电压值与充电电流值，直至补偿后的充电电压值等同于所述预设电压值。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，补偿所述预设阻抗值的步 骤包括依据所述预设电压值与补偿前的充电电流值设定补偿后的阻抗值，以改 变所述电子负栽的设定；于所述电子负载单元与所述待测充电器达到稳定时，量测所述待测充电 器的补偿后的充电电压值与补偿后的充电电流值至少其中之一；以及若是所述补偿后的充电电压值异于所述预i殳电压值，则设定补偿后的阻 抗值等于所述预设电压值除以所述补偿后的充电电流值，重复所述补偿步骤， 若相同，则所述补偿后的阻抗值即为正确的阻抗值。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，于启动所迷电子负栽前， 还包括设定所述电子负载的一启动电压值，所述启动电压值小于所述预设电压值时，才开始产生充电电流。
4. 才艮据权利要求1所述的方法，其特征在于，于启动所述电子负载前， 还包括设定所述电子负栽的一反应时间，使所述电子负栽于开始产生充电电 流后于所述反应时间内达到所述预设阻抗值。
5. 才艮据权利要求1所述的方法，其特征在于，于启动所述电子负载前， 还包括设定所述电子负载的一补偿时间，所述补偿时间由所述充电电流开始 产生至量测所述待测充电器的充电电压值与充电电流值所经过的时间。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电子负载与所述待测 充电器达到稳定时，所述待测充电器处于定电流与定电压输出。
7. —种以电子负载仿真充电器操作的方法，其特征在于，所述方法包括 如下步骤将一待测充电器连接一 电子负载以构成一 充电回路；设定所述电子负载的一预设电压值、 一预设电流限制、 一启动电压值与 一反应时间，所述启动电压值小于所述预设电压值；依据所述预设电压值与所述预设电流限制，计算出相对应的一预设阻抗 值；以及依据所述启动电压值、所述反应时间与所述预i殳阻抗值启动所述电子负 载，所述电子负载在所述待测充电器的电压超过所述启动电压值后才开始产 生充电电流，并且，所述电子负载在开始产生充电电流后所述反应时间内达 到所述预设阻抗值。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在启动所述电子负栽后， 还包括于所述电子负载与所述待测充电器达到稳定时，即所述待测充电器处 于定电流与定电压输出时，量测所述待测充电器的充电电压值与充电电流值 至少其中之一。
9. 根椐权利要求8所述的方法，其特征在于，于启动所述电子负栽前， 还包括设定所述电子负载的一补偿时间，所述补偿时间由所述充电电流开始产生至量测所述待测充电器的充电电压值与充电电流值所经过的时间。
10. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，若是所 述充电电压值异于所述预设电压值或是所述充电电流值异于所述预设电流限 制，则对所述预设阻抗值进行补偿，以改变所述待测充电器的充电电压值与 充电电流值，直至补偿后的充电电压值等同于所述预设电压值。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，补偿所述预设阻抗值的 步骤包括依据所述预设电压值与补偿前的充电电流值设定补偿后的阻抗值，以改 变所述电子负载的设定；于所述电子负载单元与所述待测充电器达到稳定时，量测所述待测充电 器的补偿后的充电电压值与补偿后的充电电流值至少其中之一；以及若是所述补偿后的充电电压值异于所述预设电压值，则设定补偿后的阻 抗值等于所述预设电压值除以所述充电电流值，重复所述补偿步骤，若相同， 则所述补偿后的阻抗值即为正确的阻抗值。
12. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，若已知所述待测充电器正 确的电流限制，则设定所述电子负栽的预设电流限制为所述正确的电流限制。
13. —种以电子负载仿真充电器操作的装置，其特征在于，所述装置包括 一电子负栽单元，连接至一待测充电器，并与其形成一充电回路；以及 一孩t控制单元，输入有至少一预设电压值与一预设电流限制，并依据所述预设电压值与所述预设电流限制计算出 一相对应的预设阻抗值，以控制所 述电子负载单元产生充电电流，所述微控制单元包括一补偿单元，于所述电子负载单元与所述待测充电器达到穗定时，量测 所述待测充电器的充电电压值与充电电流值至少其中之一，并与所述预"^殳电 压值及所述预设电流限制相比较，若是所述充电电流值异子所迷预设电流限 制或是所述充电电压值异于所述预设电压值，则对所述预设阻抗值进行补偿， 直至补偿后的充电电压值等同于所述预设电压值。
全文摘要
本发明提供一种电子负载仿真充电器操作方法及其装置。该方法包括如下步骤首先，将一待测充电器连接一电子负载以构成一充电回路；随后，设定此电子负载的至少一预设电压值与一预设电流限制；接下来，依据此预设电压值与预设电流限制，计算出相对应的一预设阻抗值；然后，启动此电子负载，并依据前述预设阻抗值开始产生充电电流进行仿真；于电子负载与待测充电器达到稳定时，量测待测充电器的充电电压值与充电电流值至少其中之一；若是充电电压值异于预设电压值或是充电电流值异于预设电流限制，则对预设阻抗值进行补偿，以改变待测充电器的充电电压值与充电电流值；此补偿步骤一直进行至补偿后的充电电压值等同于预设电压值。
文档编号H01M10/44GK101232107SQ200710004378
公开日2008年7月30日 申请日期2007年1月24日 优先权日2007年1月24日
发明者杨文鑫, 郭贝仓 申请人:中茂电子(深圳)有限公司