一种电池及电池充电方法与流程

1.本发明涉及但不仅限于充放电技术，尤指一种电池及电池充电方法。


背景技术：

2.受限于电池技术的发展，目前电池的低温充电一直是一个难以解决的问题，尤其锂电池，低温下充电会存在安全风险。
3.目前常规的针对低温充电的策略，可以通过调整充电电流或电压，或者在低温时直接关闭充电。而电池低温充电时，如果调低电压或电流会让充电时长变长，用户体验较差。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种电池，包括：电芯和电池控制模块；
5.所述电池控制模块用于：在充电过程中周期性获取所述电芯的温度，在所述电芯的温度小于预设的第一温度阈值时，控制所述电芯停止充电并对所述电芯进行加热；在加热后且所述电芯的温度大于或等于所述第一温度阈值时，控制所述电芯开始充电。
6.本技术实施例还提供了一种电池充电方法，包括：
7.在充电过程中周期性获取电芯的温度；
8.在所述电芯的温度小于预设的第一温度阈值时，控制所述电芯停止充电并对所述电芯进行加热；
9.在加热后且所述电芯的温度大于或等于所述第一温度阈值时，控制所述电芯开始充电。
10.本技术至少一个实施例提供的电池及电池充电方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：在正常充电过程中，不断的检测电芯的温度，先把低温的电池加热之后再给电池充电，可正常对电池充电，不用采用限制充电电流或电压的方式进行充电，避免电池低温充电时限制电压或电流的方式会让充电时长变长，用户体验较差的问题。以及，在正常充电的过程中不断的检测电芯的温度，可以防止电芯加热之后，会随着时间冷却的问题。
11.本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
12.附图用来提供对本技术技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术的技术方案，并不构成对本技术技术方案的限制。
13.图1为本发明一示例实施例提供的电池的结构框图；
14.图2为本发明另一示例实施例提供的电池的结构框图；
15.图3为本发明一示例实施例提供的充电检测模块的电路原理图；
16.图4为本发明一示例实施例提供的电池充电方法的流程图；
17.图5为本发明另一示例实施例提供的电池充电方法的流程图。
具体实施方式
18.本技术描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本技术所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
19.本技术包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本技术已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本技术中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。
20.此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本技术实施例的精神和范围内。
21.图1为本发明一示例实施例提供的电池的结构框图，如图1所示，电池可以包括：电芯11和电池控制模块12。
22.电池控制模块用于：在充电过程中周期性获取电芯的温度，在电芯的温度小于预设的第一温度阈值时，控制电芯停止充电并对电芯进行加热；在加热后且电芯的温度大于或等于第一温度阈值时，控制电芯开始充电。
23.本发明提出的低温充电加热方案，可以利用现有电池架构，在加热策略上进行优化升级，可以实现超低温快速充电的目的，尤其工业应用领域可以广泛使用。
24.由于电芯的温度低时，电池化学活性低，不能大电流充电，因此，目前低温快速充电主要是相对低温限制电流的方式。
25.本实施例中，在正常充电过程中，不断的检测电芯的温度，在温度低(比如低于第一温度阈值)时停止充电并进行加热，加热后等电芯温度满足(比如大于或等于第一温度阈值)时再进行充电。先把低温的电池加热之后再给电池充电，不用限制充电电流或电压，可正常对电池充电，避免电池低温充电时限制电压或电流的方式会让充电时长变长，用户体验较差的问题。以及，在正常充电的过程中不断的检测电芯的温度，可以防止电芯加热之后，会随着时间冷却的问题。
26.本实施例中，电池可以包括锂电池等充电电池。电池控制模块可以是一个中央处
理器(central processing unit，简称cpu)，或者是特定集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)，或者完成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
27.预设的第一温度阈值的取值可根据实际应用环境或经验值而定，本实施例在此不进行限定和赘述。
28.本发明实施例提供的电池，在正常充电过程中，不断的检测电芯的温度，先把低温的电池加热之后再给电池充电，可正常对电池充电，不用采用限制充电电流或电压的方式进行充电，避免电池低温充电时限制电压或电流的方式会让充电时长变长，用户体验较差的问题。以及，在正常充电的过程中不断的检测电芯的温度，可以防止电芯加热之后，会随着时间冷却的问题。
29.图2为本发明另一示例实施例提供的电池的结构框图，如图2所示，电池控制模块12可以包括：电池管理芯片121、电池微处理器122和加热模块123。电池管理芯片可通过通信端口与电池微处理器通信连接，电池微处理器可与加热模块连接。
30.电池管理芯片，用于监测电芯的温度并发送给电池微处理器，在接收到电池微处理器发送的充电关闭信号时控制电芯停止充电，在接收到电池微处理器发送的充电打开信号时控制电芯开始充电。
31.电池微处理器，用于在充电过程中周期性获取电芯的温度，在电芯的温度小于第一温度阈值时，向电池管理芯片发送充电关闭信号，以及向加热模块发送加热控制信号；在加热后且电芯的温度大于或等于第一温度阈值时，向电池管理芯片发送充电打开信号。
32.加热模块，用于根据加热控制信号进行加热。
33.电池中可设置有电池管理芯片和电池微处理器，电池微处理器可通过通信端口读取电池管理芯片采集的电芯温度。电池微处理器向电池管理芯片发送充电打开信号，使电池正常充电，以及电池微处理器可在充电的过程不断地通过通信端口读取电池管理芯片采集的电芯温度。在电芯的温度小于预设的第一温度阈值时，向电池管理芯片发送充电关闭信号以使电池停止充电，并向加热模块发送加热控制信号以进行加热。之后，电池微处理器通过通信端口读取电池管理芯片采集的电芯温度，根据采集的电芯温度确定继续加热或停止加热后开始充电。
34.本实施例中，电池管理芯片可通过通信端口与电池微处理器通信连接，电池管理芯片可对电芯的温度进行监测和采集，电池微处理器可通过通信端口读取电池管理芯片采集的电芯温度，根据采集的电芯温度确定直接对电芯充电或加热后对电芯充电。
35.本实施例中，电池微处理器可与加热模块连接，电池微处理器可向加热模块发送加热控制信号，以控制加热模块的打开或关闭。电池微处理器根据获取的电芯温度确定需要对电芯加热时，向控制加热模块发送加热控制信号，加热控制信号可以是电平信号，且高电平有效。在加热控制信号为高电平，加热模块可导通进行加热。在加热控制信号为低电平，加热模块不导通不进行加热或停止加热。加热模块可以为加热片或加热丝等。
36.在一示例中，电池管理芯片的型号可以为bq40z50、bq40z80或sh366006等，该类芯片能够检测电芯的温度、电流和电压等参数。
37.在一示例中，如图2所示，电池控制模块还可以包括：温度采集模块124，用于监测电芯的温度并发送给电池管理芯片。
38.在本发明一示例实施例中，如图2所示，电池还可以包括：输入输出端口13，电池控
制模块还可以包括：设置在电芯和输入输出端口之间的开关125。
39.电池管理芯片，还用于在接收到电池微处理器发送的充电关闭信号时，控制开关断开，使电芯停止充电；在接收到电池微处理器发送的充电打开信号时，控制开关闭合，使电芯开始充电。
40.开关也可称为充放电回路开关，开关可以是正极端控制，或者可以是负极端控制。本实施例以开关是正极端控制为例进行阐述，开关是负极端控制与开关是正极端控制的原理类似，本实施例不再一一赘述。
41.电芯正极端通过开关到输入输出端口后流经电芯的负极端，电池管理芯片控制开关的打开或闭合，构成电池的大电流回路。电池管理芯片接收电池微处理器发送的充电打开信号或充电关闭信号，相应控制开关的打开或闭合，以使电芯开始充电或停止充电。开关处于打开状态，电芯开始充电；开关处于闭合状态，电芯停止充电。
42.在本发明一示例实施例中，电池微处理器，还用于向电池管理芯片发送充电关闭信号时获取电芯的电量，在电芯的电量大于或等于预设的电量阈值时，对电芯进行加热；在电芯的电量小于电量阈值时，进行低电量报警。
43.电池管理芯片可以监测并存储电芯的温度，电池微处理器发送充电关闭信号给电池管理芯片时或之后，还可通过通信端口从电池管理芯片中获取电芯的电量，根据电芯的电量确定对电芯加热或低电量报警。预设的电量阈值的取值可根据实际应用环境或经验值而定，本实施例在此不进行限定和赘述。
44.在电芯停止充电后，对电芯加热之前，判断电芯的电量，可以防止低电量的电池过度放电，以致电池过放电保护，甚至损坏电池。
45.在本发明一示例实施例中，如图2所示，电池控制模块还可以包括：电压采样模块126和电流采样模块127。
46.电压采样模块，用于监测电芯的电压并发送给电池管理芯片。
47.电流采样模块，用于监测电芯的电流并发送给电池管理芯片。电流采样模块设置在电芯的充放电回路中，电芯正极端通过开关到输入输出端口，然后经过电流采样模块，最后流经电芯的负极端。
48.电池管理芯片，还用于根据电压和电流确定电芯的电量。
49.电池管理芯片可分别通过电压采样模块和电流采集模块采集电芯的电压和电流，以确定得到电芯的电量。根据电芯的电流和电压确定电芯的电量可采用现有方案，比如电芯的电量可为采集的电芯的电压与电流的乘积，本实施例在此不进行限定和赘述。
50.在本发明一示例实施例中，电池微处理器，还用于确定输入输出端口接入有充电器时，获取电芯的温度，在电芯的温度大于预设的第二温度阈值时，进行过温报警；在电芯的温度小于预设的第三温度阈值时，向控制模块发送加热控制信号；在电芯的温度大于或等于第三温度阈值且小于或等于第二温度阈值时，向电池管理芯片发送充电打开信号。
51.第二温度阈值大于第三温度阈值。预设的第二温度阈值和第三温度阈值的取值可分别根据实际应用环境或经验值而定，本实施例在此不进行限定和赘述。
52.本实施例中，电池微处理器还可在电池接入充电器时获取电芯的温度，根据电芯的温度确定是否是直接对电芯进行充电，或者是对电芯加热后进行充电，或者是进行过温报警。
53.当检测到输入输出端口接入有充电器时，电池微处理器可通过通信端口读取电池管理芯片采集的电芯的温度。可将电芯的温度分别与预设的第二温度阈值和预设的第三温度阈值进行比较，在电芯的温度大于第二温度阈值时，电池微处理器进行充电过温报警。在电芯的温度小于或等于第二温度阈值时，可继续判断电芯的温度是否大于或等于第三温度阈值，在电芯的温度大于或等于第三温度阈值且小于或等于第二温度阈值时，电池微处理器发充电打开信号给电池管理芯片以打开开关，使电芯正常充电；另外，电池微处理器可在充电的过程中周期性地的通过通信端口读取电池管理芯片采集的电芯的温度，根据电芯的温度确定是否在充电的过程中停止充电，对电芯进行加热后再继续充电。
54.在电芯的温度小于或等于第三温度阈值时，电池微处理器发充电关闭信号给电池管理芯片以关闭开关，使电芯关闭充电，并读取电芯的电量。在电芯的电量小于预设的电量阈值，电池微处理器进行低温充电加热且电量低的报警。在电芯的电量大于或预设的电量阈值时，电池微处理器控制加热模块加热电芯。之后，电池微处理器通过通信端口读取电池管理芯片采集的电芯温度，根据采集的电芯温度确定继续加热或停止加热后开始充电。
55.在本发明一示例实施例中，预设的第一温度阈值大于或者等于预设的第三温度阈值同时小于预设的第二温度阈值，充电过程中用于判断是否对电芯加热的第一温度阈值大于或等于充电前用于判断是否对电芯加热的第三温度阈值，可避免电芯温度较低时依然对电芯进行充电。以及，充电过程中用于判断是否对电芯加热的第一温度阈值小于充电前用于判断是否进行过温报警的第二温度阈值，可避免电芯温度较高时却还对电芯进行加热。
56.在本发明一示例实施例中，如图2所示，电池控制模块还可以包括：充电检测模块128，充电检测模块与输入输出端口和电池微处理器连接。
57.充电检测模块，用于检测输入输出端口是否接入有充电器并向电池微处理器发送检测信号；电池微处理器，还用于根据检测信号确定输入输出端口是否接入有充电器。
58.可在输入输出端口与电池微处理器之间设置充电检测模块，通过充电检测模块检测输入输出端口是否接入有充电器。在输入输出端口接入充电器时，充电检测模块检测到有充电器插入，并把检测到有充电器插入的信息反馈给电池微处理器，可通过检测信号指示是否检测到有充电器插入。
59.在本发明一示例实施例中，图3为本发明一示例实施例提供的充电检测模块的电路原理图，如图3所示，充电检测模块可以包括：第一分压电阻r97、第二分压电阻r98和场效应三极管q23。
60.第一分压电阻的一端与场效应三极管的栅极连接，第一分压电阻的另一端作为充电的正向输入端；第二分压电阻的一端与场效应三极管的栅极连接，第二分压电阻的另一端与场效应三极管的源极连接，且两者的连接端作为充电的负向输入端；场效应三级管的漏极与电池微处理器连接。
61.电池微处理器，还用于检测到检测信号chg_in_wake从第一电平(比如高电平)跳变到第二电平(比如电平)，确定输入输出端口接入有充电器。
62.充电检测的模块电路可以采用分压电阻与场效应三极管的组合电路，如图3所示，pack+表示充电的正向输入端电压，dgnd表示充电的负向输入端电压。当pack+有电压加入的时候，由第一分压电阻r97和第二分压电阻r98分压后，导通场效应三级管q23，使检测信号chg_in_wake由高电平转为低电平，从而被电池微处理器检测到有充电器插入。
63.在一示例中，如图3所示，场效应三级管q23的漏极可通过电阻r96接入至高电平vcc，vcc的电压值可为3v。电阻r96、r97和r98的电阻值可分别100kω、100kω和47kω。场效应三级管q23的型号可以但并不仅限于为2n7002w。
64.在本发明一示例实施例中，如图2所示，电池控制模块还可以包括：充文雅电源129，电芯的电压经过稳压电源后给电池微处理器供电。
65.图4为本发明一示例实施例提供的电池充电方法的流程图，如图4所示，电池充电方法可以包括：
66.s401：在充电过程中周期性获取电芯的温度。
67.s402：在电芯的温度小于预设的第一温度阈值时，控制电芯停止充电并对电芯进行加热。
68.s403：在加热后且电芯的温度大于或等于第一温度阈值时，控制电芯开始充电。
69.本发明实施例提供的电池充电方法的执行主体为上述任一实施例所示的电池控制模块，其实现原理和实现效果类似，此处不再赘述。
70.在本发明一示例实施例中，控制电芯停止充电之后，对电芯进行加热之前，还可以包括：
71.获取电芯的电量；在电芯的电量大于或等于预设的电量阈值时，对电芯进行加热；在电芯的电量小于电量阈值时，进行低电量报警。
72.在本发明一示例实施例中，电池充电方法还可以包括：
73.确定接入有充电器时，获取电芯的温度，在电芯的温度大于预设的第二温度阈值时，进行过温报警；在电芯的温度小于预设的第三温度阈值时，对电芯进行加热；在电芯的温度大于或等于第三温度阈值且小于或等于第二温度阈值时，控制电芯开始充电；第二温度阈值大于第三温度阈值。
74.图5为本发明另一示例实施例提供的电池充电方法的流程图，如图5所示，电池充电方法可以包括：
75.s501：输入输出端口接入充电器。
76.s502：充电检测模块检测到充电器插入，并把充电器插入的信息反馈给电池微处理器。
77.s503：电池微处理器通过通信端口读取电池管理芯片采集的电芯的温度。
78.s504：判断电芯的温度是否大于预设的第二温度阈值a。若是，则执行s505；否则，执行s506。
79.s505：电池微处理器进行充电过温报警。
80.s506：判断电芯的温度是否小于预设的第三温度阈值b。若是，则执行s508；否则，执行s507。
81.s507：电池微处理器发充电打开信号给电池管理芯片以打开开关，使电芯正常充电。
82.s508：电池微处理器发充电关闭信号给电池管理芯片以关闭开关，使电芯不充电或停止充电，并读取电芯的电量。
83.s509：判断电芯的电量是否小于预设的电量阈值c。若是，则执行s510；否则，执行s511。
84.s510：电池微处理器进行低温充电且加热电量低的报警。
85.s511：电池微处理器控制加热模块加热电芯，执行s503。
86.当输入输出端口接入充电器时，充电检测模块检测到充电器插入，并把检测到有充电器插入的信息反馈给电池微处理器，电池微处理器通过通信端口读取电池管理芯片采集的电芯的温度。
87.如果电芯的温度大于预设的第二温度阈值a，则电池微处理器进行充电过温报警；否则，继续判断电芯的温度是否小于预设的第三温度阈值b，如果电芯的温度不小于b，则电池微处理器发指令给电池管理芯片打开开关，使电芯正常充电，以及电池微处理器可在充电的过程不断地通过通信端口读取电池管理芯片采集的电芯的温度。
88.如果电芯的温度小于b，则电池微处理器发指令给电池管理芯片使开关关闭，是电池停止充电或不进行充电，并读取电芯的电量。如果电芯的电量小于预设的电量阈值c，则电池微处理器进行低温充电加热电量低的报警。如果电芯的电量大于或等于c，则电池微处理器控制加热模块加热电芯。然后，电池微处理器通过通信端口读取电池管理芯片采集的电芯的温度，继续后面步骤的判断。
89.本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。