基于双变式间歇脉冲算法的多功能电源系统及其充电方法与流程

文档序号:11958011阅读:来源:国知局

技术特征:

1.基于双变式间歇脉冲算法的多功能电源系统,其特征在于,包括:控制器、充电模块、传感器模块、显示模块、报警模块、锂电池和放电升降压保护模块、电压电流检测模块,并且所述控制器分别与充电模块、传感器模块、显示模块、报警模块、电压电流检测模块相连接;所述锂电池分别与充电模块、传感器模块、放电升降压保护模块、电压电流检测模块、外接直流电源相连接。

2.根据权利要求1所述的基于双变式间歇脉冲算法的多功能电源系统,其特征在于,所述传感器模块包括:温度传感器和压力传感器,都与所述控制器、锂电池相连接。

3.根据权利要求1所述的基于双变式间歇脉冲算法的多功能电源系统,其特征在于,所述充电模块还包括:无线充电模块和有线充电模块,都与所述控制器、锂电池相连接。

4.根据权利要求3所述的基于双变式间歇脉冲算法的多功能电源系统,其特征在于,所述无线充电模块还包括:电磁感应无线充电模块和WiFi感应无线充电模块,都与所述控制器、锂电池相连接。

5.根据权利要求4所述的基于双变式间歇脉冲算法的多功能电源系统,其特征在于,所述电磁感应无线充电模块还包括:电磁感应式无线电能输入端和第一整流斩波电路,并且所述第一整流斩波电路分别与电磁感应式无线电能输入端、控制器、锂电池相连接;所述WiFi感应无线充电模块还包括:WiFi感应式无线电能输入端和第二整流斩波电路,并且所述第二整流斩波电路分别与WiFi感应式无线电能输入端、控制器、锂电池相连接;所述有线充电模块还包括:市电输入端和第三整流斩波电路,并且所述第三整流斩波电路分别与市电输入端、控制器、锂电池相连接;所述控制器为STM32控制器,所述显示模块为LCD显示设备,所述报警模块为声光报警器。

6.基于双变式间歇脉冲算法的多功能电源系统的充电方法,包括如下步骤:

步骤一,首先在控制器上安装双变式间歇脉冲算法程序,通过电压电流检测模块检测锂电池的电压、电流,同时通过温度传感器和压力传感器检测锂电池的温度和压力;然后控制器判断该锂电池是否具备充电条件;如果不具备充电条件,则控制器命令报警模块进行报警,同时将状态显示在显示模块上;如果具备充电条件则执行步骤二;

步骤二,控制器命令充电模块开始充电,充电模块对充电模式进行判断和选定,选择有线或者无线充电模式,当锂电池电压低于1.0V时,首先对锂电池的温度进行判断,如果温度大于等于45°时,则控制器命令报警模块进行报警,同时将状态显示在显示模块上,同时控制器命令充电模块停止工作,直至温度小于45°时,控制器命令充电模块采用渐变式的小电流预充电模式对锂电池进行充电;

步骤三,当电压电流检测模块检测到锂电池的电压处于1.0V-3.0V之间时,首先对锂电池的温度进行判断,如果温度大于等于45°时,则控制器命令报警模块进行报警,同时将状态显示在显示模块上,同时控制器命令充电模块停止工作,直至温度小于45°时,控制器命令充电模块采用0.4A小电流恒流充电模式对锂电池进行充电;

步骤四,当电压电流检测模块检测到锂电池的电压处于3.0V-4.0V之间时,首先对锂电池的温度进行判断,如果温度大于等于45°时,则控制器命令报警模块进行报警,同时将状态显示在显示模块上,同时控制器命令充电模块停止工作,直至温度小于45°时,控制器命令充电模块采用变电流间歇充电法,即快速充电模式对锂电池进行充电;

步骤五,当电压电流检测模块检测到锂电池的电压处于4.0V-4.3V之间时,首先对锂电池的温度进行判断,如果温度大于等于45°时,则控制器命令报警模块进行报警,同时将状态显示在显示模块上,同时控制器命令充电模块停止工作,直至温度小于45°时,控制器命令充电模块采用变电压间歇充电法对锂电池进行充电;

步骤六,当锂电池的电流小于0.1A时,停止充电,然后控制器对锂电池的温度进行判断,如果温度大于等于45°时,则控制器命令报警模块进行报警,同时将状态显示在显示模块上;同时控制器命令电压电流检测模块和传感器模块等对锂电池电量进行检测,当电压电流检测模块和传感器模块等检测到锂电池的自行放电量达到5%时,控制器命令充电模块采用变电压间歇充电法对锂电池进行充电,重复步骤五和步骤六的步骤,直至充电器电源移除,充电系统停止工作。

7.根据权利要求6所述的基于双变式间歇脉冲算法的多功能电源系统的充电方法,其特征在于,所述步骤一中双变式间歇脉冲算法包括五个子算法:(1)渐变式预充电;(2)小电流恒流充电;(3)变电流间歇脉冲充电;(4)变电压间歇脉冲充电;(5)监测式间歇补偿充电;

(1)渐变式预充电是根据实时采集反馈来的电压值进行预充电电流的选择,具体详见表1,在充电过程中,实时监测电压变化,根据电压变化情况分级改变充电电流等级,具体详见表1,直至采集的电压值为1.0V为止,本充电子算法结束;

表1

初始电压等级0.2-0.4V(包括)0.4-0.6V(包括)0.6-0.8V(包括)0.8-1.0V(包括)充电电流等级0.1A0.2A0.3A0.4A

(2)小电流恒流充电,当检测电压值在1.0-3.0V电压之间时,采用0.4A小电流恒流充电,直至电池检测电压值至3.0V为止,本充电子算法结束;

(3)变电流间歇脉冲充电是采用脉冲充电方式,将电流脉冲等级进行多级划分,从1.0A开始到0.4A,以0.15A为一个等级梯度分为5个等级;紧接于小电流恒流充电之后,本子算法的起始阶段,根据实时采集反馈的电压值,对脉冲电流等级进行选择,具体详见表2;充电过程中对电压进行实时监测,当电压上升至4.2V时,停止充电2s,此时电压值会迅速下降,对电压值进行检测,在电压下降至固定值时反馈此时电压,并根据表2选择对应的脉冲电流进行下一轮脉冲充电,如此反复,直至最后下降后的稳定电压值在4.0V以上,则停止本充电子算法;

表2

电压等级3.0-3.2V3.2-3.4V3.4-3.6V3.6-3.8V3.8-4.0V电流等级1A0.85A0.7A0.55A0.4A

(4)变电压间歇脉冲充电是将电压脉冲等级进行3级划分,从4.3V到4.1V,以0.1V为梯度;紧接变电流间歇脉冲充电之后,本子算法的起始阶段,检测到电压值在4.0V以上,以4.3V的脉冲电压充电,对充电电压和电流进行检测反馈,直至电流值小于0.3A时,将脉冲电压降级至4.2V进行充电,对充电电压和电流进行检测反馈,直至电流值小于0.2A时,将脉冲电压降级至4.1V进行充电,对充电电压和电流进行检测反馈,直至电流值小于0.1A时,停止该充电子算法;

(5)监测式间歇补偿充电主要用来补充蓄电池自放电所消耗的能量;紧接变电压间歇脉冲充电之后,当电池充满,充电结束时,未必会刚好拔下充电电源,此时充电器将自行断电,电能会慢慢消耗流失;当系统监测到自行放电量达到5%以上时,充电器会自行开启,并以变电压间歇充电方法,对电池进行电能补充,重复(4)变电压间歇脉冲充电和(5)监测式间歇补偿充电的步骤,直至充电器电源移除,充电系统停止工作。

8.根据权利要求7所述的基于双变式间歇脉冲算法的多功能电源系统的充电方法,其特征在于,所述步骤二中采用的渐进式小电流充电模式的具体充电方法为:首先,使用一个稳定的小电流充电一段时间,当电压上升到一定阶段后,小幅抬升电流等级,继续恒流充电一段时间后,仍小幅提高电流等级,,具体按照表1执行,继续充电,如此反复,直至电压等级上升至1.0V。

9.根据权利要求7所述的基于双变式间歇脉冲算法的多功能电源系统的充电方法,其特征在于,所述步骤四中采用的变电流间歇充电法是建立在恒流充电和脉冲充电的基础上,再将恒流充电段改为变电流间歇充电段,实现大电流充电。

10.根据权利要求7所述的基于双变式间歇脉冲算法的多功能电源系统的充电方法,其特征在于,所述步骤五中采用的变电压间歇充电法的具体方法为:

采用间歇恒压的方式将充电等级分为3级,由于是恒压充电,充电电流按照指数规律下降,在每级恒压充电过程中,会实时监测充电电流的变化,以电流变化量作为分级标准,当电流变化量达到0.1A时,进行降级处理,同样的,降级不仅仅是电压等级的降低,电压下降0.1V,也是脉冲电压宽度和间歇时间的降级,脉冲宽度缩短5%,间歇时间缩短10%,直至充电电流下降至阈值0.1A以下。

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