本发明涉及充电,特别涉及一种镍氢电池快速充电方法及电路。
背景技术:
1、tbox、安全网关等车载终端一般都内置镍氢电池,在主电断开之后,车载终端改为由内置电池供电,使车载终端仍能持续工作一段时间。目前,镍氢电池充电一般采用充电管理芯片实现的慢充方案,充电过程一般分为三个阶段:小电流充电、恒流充电、维持充电。其中,小电流充电在电池低于特定值才会进行,避免充电过程中损伤过放的电池;恒流充电阶段的电流最大,充电速度最快,但为了避免电池过充,在电池电压未达到电池峰值电压时就要切换到维持充电阶段;维持充电的电流较小,利用镍氢电池在小电流充电状态下不容易过充的特性,在持续一段时间的维持充电后,保证电池电量能够充满。
2、现有的充电管理芯片实现的慢充方案的缺点在于恒流充电时间较短,在电池电压达到峰值充电电压的90%左右时,就切换到维持充电模式。因此,在恒流充电阶段只能给电池充一部分电量,剩余电量的充电需要在维持充电阶段完成。而维持充电的过程需要持续数个小时,在车辆启动时间较短的情况下,充电电路给镍氢电池充电的电量有限,电池电量无法维持在一个较高的水平,导致电池的续航能力受限。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足,提出一种镍氢电池快速充电方法及模型参数萃取方法,延长了恒流充电时间,使得电池在恒流充电阶段完成绝大部分电量的充电,在车辆上电时间较短的情况下,也能保证镍氢电池的续航能力。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
3、一方面,一种镍氢电池快速充电方法,包括:
4、s101,获取镍氢电池当前的开路电压和当前温度;
5、s102,判断所述开路电压是否小于电池过放电压;如果开路电压小于电池过放电压,转s103,如果开路电压大于等于电池过放电压,转s104;
6、s103,控制以第一电池容量的电流给镍氢电池充电,直至充电电压达到预设的充电电压谷值,转s104;
7、s104,获取预存储的与当前温度所在区间对应的充电电压峰值;控制以第二电池容量的电流给镍氢电池充电,直至充电电压达到充电电压峰值;所述第二电池容量大于第一电池容量。
8、优选的,所述s103,具体包括:
9、控制以第一电池容量的电流给镍氢电池充电第一预设时间,判断充电电压是否达到预设的充电电压谷值,如果达到,转s104;如果未达到,停止充电。
10、优选的,所述s102中,如果开路电压大于等于电池过放电压,判断开路电压是否小于电池充电电压阈值,如果否,不对电池进行充电。
11、优选的,所述s104,控具体包括:获取预存储的与当前温度所在区间对应的充电电压峰值;控制以第二电池容量的电流给镍氢电池充电,直至充电电压达到充电电压峰值或充电时间达到第二预设时间。
12、优选的,所述控制以第二电池容量的电流给镍氢电池充电,直至充电电压达到充电电压峰值之后,还包括:
13、s105,控制以第三电池容量的电流给镍氢电池充电第三预设时间;所述第三电池容量小于第二电池容量。
14、优选的,温度区间对应的充电电压峰值的获取方法包括:
15、将电池充电温度范围均分为n个充电温度区间(t1,t1+δt)、(t1+δt,t1+2δt)、...、(t1+(n-1)δt,t2),其中,t1和t2分别表示电池最低充电温度和最高充电温度,δt=(t2-t1)/n;
16、获取电池温度在t1+δt、t1+2δt、...、t2时的第二电池容量的恒流充电曲线,记录充电电压峰值vm1、vm2、...vmn,将这n个电压vm1~vmn分别作为n个充电温度区间的充电电压峰值,并保存温度区间与充电电压峰值的对应数据。
17、另一方面,一种镍氢电池快速充电电路,包括:dc-dc转换器、充电开关、充电ic芯片、限流电阻切换模块、mcu模块、电池电压采集模块和电池温度采集模块;所述dc-dc转换器、充电开关和充电ic芯片依次连接;所述dc-dc转换器与汽车电瓶相连接,所述充电ic芯片与镍氢电池相连接;所述电池电压采集模块与所述镍氢电池相连接以采集电池电压;所述电池温度采集模块与所述镍氢电池相连接以采集当前温度;所述mcu模块根据开路电压的大小控制充电开关的通断以控制充电或停止充电,同时在充电开关接通时,调节限流电阻切换模块的电阻,以控制充电ic芯片输出第一充电容量电流将镍氢电池充电至充电电压谷值或输出第二充电容量电流将镍氢电池充电至与当前温度所在区间对应的充电电压峰值。
18、优选的,所述限流电阻切换模块包括:第一三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻;所述mcu模块的第一输出端通过第三电阻与第一三极管的基极相连接;所述第一三极管的集电极通过第一电阻与充电ic芯片的电流控制端相连接;所述第一三极管的基极通过第四电阻和第二电阻与充电ic芯片的电流控制端相连接;所述第一三极管的发射极接地。
19、优选的,所述的镍氢电池快速充电电路,还包括参考电平电路;所述参考电平电路包括第五电阻、第六电阻和第一电容;所述第五电阻和第六电阻串接在直流电源和地之间;所述第五电阻和第六电阻的连接点与充电ic芯片的参考电压端相连接;所述第一电容设置在第五电阻和第六电阻的连接点和地之间。
20、优选的,所述mcu模块的第二输出端与所述充电开关的控制端相连接。
21、本发明具有如下有益效果:
22、(1)本发明通过检测镍氢电池的温度来获取电池的充电电压峰值,然后控制恒流充电过程持续到电池充电电压达到充电电压峰值vmx,从而使恒流充电时间显著延长,保证电池在恒流充电阶段完成绝大部分电量的充电,从而在车辆上电时间较短的情况下,也能保证车载设备内置镍氢电池的电量能维持在一个较高的水平,有效地保证了镍氢电池的续航能力;
23、(2)本发明通过限流电阻切换模块控制充电ic芯片来实现切换给镍氢电池充电的第一电池容量电流和第二容量电流,具体的通过mcu模块调节限流电阻切换模块的输出电阻来实现,限流电阻切换模块的电路简单易实现。
24、以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明,但本发明的一种镍氢电池快速充电方法及模型参数萃取方法不局限于实施例。
1.一种镍氢电池快速充电方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的镍氢电池快速充电方法,其特征在于,所述s103,具体包括:
3.根据权利要求1所述的镍氢电池快速充电方法,其特征在于,所述s102中,如果开路电压大于等于电池过放电压,判断开路电压是否小于电池充电电压阈值,如果否,不对电池进行充电。
4.根据权利要求1所述的镍氢电池快速充电方法,其特征在于,所述s104,控具体包括:获取预存储的与当前温度所在区间对应的充电电压峰值;控制以第二电池容量的电流给镍氢电池充电,直至充电电压达到充电电压峰值或充电时间达到第二预设时间。
5.根据权利要求1所述的镍氢电池快速充电方法,其特征在于,所述控制以第二电池容量的电流给镍氢电池充电,直至充电电压达到充电电压峰值之后,还包括:
6.根据权利要求1所述的镍氢电池快速充电方法,其特征在于,温度区间对应的充电电压峰值的获取方法包括:
7.一种镍氢电池快速充电电路,其特征在于,包括:dc-dc转换器、充电开关、充电ic芯片、限流电阻切换模块、mcu模块、电池电压采集模块和电池温度采集模块;所述dc-dc转换器、充电开关和充电ic芯片依次连接;所述dc-dc转换器与汽车电瓶相连接,所述充电ic芯片与镍氢电池相连接;所述电池电压采集模块与所述镍氢电池相连接以采集电池电压;所述电池温度采集模块与所述镍氢电池相连接以采集当前温度;所述mcu模块根据开路电压的大小控制充电开关的通断以控制充电或停止充电,同时在充电开关接通时,调节限流电阻切换模块的电阻,以控制充电ic芯片输出第一充电容量电流将镍氢电池充电至充电电压谷值或输出第二充电容量电流将镍氢电池充电至与当前温度所在区间对应的充电电压峰值。
8.根据权利要求7所述的镍氢电池快速充电电路,其特征在于,所述限流电阻切换模块包括:第一三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻;所述mcu模块的第一输出端通过第三电阻与第一三极管的基极相连接;所述第一三极管的集电极通过第一电阻与充电ic芯片的电流控制端相连接;所述第一三极管的基极通过第四电阻和第二电阻与充电ic芯片的电流控制端相连接;所述第一三极管的发射极接地。
9.根据权利要求7所述的镍氢电池快速充电电路,其特征在于,还包括参考电平电路;所述参考电平电路包括第五电阻、第六电阻和第一电容;所述第五电阻和第六电阻串接在直流电源和地之间;所述第五电阻和第六电阻的连接点与充电ic芯片的参考电压端相连接;所述第一电容设置在第五电阻和第六电阻的连接点和地之间。
10.根据权利要求7所述的镍氢电池快速充电电路,其特征在于,所述mcu模块的第二输出端与所述充电开关的控制端相连接。