本发明涉及数字电路领域，尤其涉及一种本安矿灯充电系统及其充电方法。
背景技术：
据国家安监总局的要求，从2016年十月一日起，高突矿井必须采用本质安全型矿灯，即本安矿灯，本安矿灯相比传统的矿灯有的主要区别在于：传统矿灯由锂电池组和电池保护器组成，而本安矿灯除了锂电池组和电池保护器之外，另设有本安保护板，该本安保护板由锂电池保护芯片、限流电阻、ptc自复位保险组成，因此在本安矿灯充电时，由于本安保护板内的限流电阻会与锂电池一起充电，由于限流电阻造成的分压导致锂电池组获得的充电电压不足，导致需要比传统矿灯更长的充电时间，由于煤矿采用集中式的充电架给本安矿灯进行充电，现有充电架的充电电路只能提供一个或数个固定的充电电压与充电电流，而现有充电电路所提供的充电电压依旧是为传统矿灯所设计的，因此在给本安矿灯充电时充电电压低于矿灯锂电池需要的充电电压，导致现有的充电系统无法在标准规定的10个小时内给本安矿灯充满电，另外由于矿灯的型号复杂，其中的本安保护板电路设计也不尽相同，现有充电电路难以自适应多种不同型号的矿灯，进一步降低了充电效率。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种本安矿灯充电系统，能够自动探测本安矿灯的限流电阻的大小，从而自适应的调整充电电压，让本安矿灯充电完全，以克服现有技术存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种本安矿灯的充电系统，所述本安矿灯中具有充电电池和限流电阻，其特征在于：包括检测控制单元、dc/dc直流转换器以及充电电路单元；所述充电电路单元连接在dc/dc直流转换器和本安矿灯之间，所述检测控制单元和所述恒流稳压单元与所述充电电路均连接，用于检测所述本安矿灯未充电时开路电压以及实时检测充电时的充电电压以及充电电流，并控制所述dc/dc直流转换器以及所述充电电路单元给所述本安矿灯充电。
在本发明的具体实施方式中，所述充电电路包括采样电阻、固定电阻以及可变电阻，所述检测控制单元包括cpu板、第一前置整形电路以及第二前置整形电路；所述采样电阻的输入端连接所述dc/dc直流转换器的电压输出端，输出端同时连接所述本安矿灯的充电输入端和固定电阻的输入端，所述固定电阻的输出端连接所述可变电阻的输入端，所述可变电阻输出端接地；所述第一整形电路连接所述本安矿灯的充电输入端和接地端之间，输出端连接至所述cpu板的第一输入端，用于检测所述本安矿灯未充电时开路电压以及充电时的充电电压；所述第二整形电路的输入端连接至采样电阻的两端，输出端连接至所述cpu板的第二输入端，用于检测充电时的充电电流；所述cpu板的第一输出端连接至所述dc/dc直流转换器的控制端，用于关断和开启所述dc/dc直流转换器，控制充电的启停；所述cpu板的第二输出端连接至所述可变电阻的控制端，用于调整可变电阻的阻值，控制充电电压。
在本发明的进一步改进中，所述可变电阻的输入端还连接至所述dc/dc直流转换器的反馈端。反馈端具有稳定dc/dc直流转换器输出电压的作用，当反馈端接收到的电压高于反馈端规定的电压时，dc/dc直流转换器就会降低输出电压，直到反馈端接收到的电压与规定的电压相同；当反馈端接收到的电压低于反馈端规定的电压时，dc/dc直流转换器就会自动抬升输出电压，直到反馈端接收到的电压与规定的电压相同，这样，通过反馈端，起到稳定输出电压的作用。
另外，本发明还提供一种本安矿灯的充电方法，该方法为：
检测控制单元先关闭dc/dc直流转换器，检测控制单元先测得本安矿灯未充电时的开路电压u0；
检测控制单元开启dc/dc直流转换器，对本安矿灯预充电，检测控制单元测得本安矿灯预充电时的预充电电压u预和预充电电流i预；
检测控制单元计算出本安矿灯的限流电阻r，r＝(u预-u0)/i预；
检测控制单元控制所述dc/dc直流转换器以及所述充电电路单元以恒流ic对所述本安矿灯进行恒流充电，并随着充电电池两端电压上升不断调整本安矿灯两端的充电电压，直至达到本安矿灯的最大充电电压umax＝uc+ric，uc为充电电池的最大充电电压；之后，检测控制单元控制所述dc/dc直流转换器以及所述充电电路单元逐渐降低输出的所述本安矿灯的充电电压以确保所述充电电池两端电压保持为最大的充电电压uc，直至充电完成。
采用上述技术方案，本发明实现了能够测量出本安矿灯的限流电阻并根据测得的限流电阻控制充电电压和充电电流，进而使得本安矿灯充电达到充电完全的效果。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的说明:
图1为本发明的电路结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明本安矿灯的充电系统，能实现对本安矿灯100进行充电，本安矿灯100中具有充电电池101和与充电电池101串接的限流电阻102。本发明本安矿灯的充电系统包括检测控制单元、dc/dc直流转换器以及充电电路单元。
其中，检测控制单元包括cpu板、第一前置整形电路以及第二前置整形电路。第一前置整形电路和第二前置整形电路用于把被测电路与cpu进行必要的隔离，把被测的信号大小进行调整，以匹配cpu板的采样电路。cpu板则用于采集充电电压和充电电流，计算电池的限流电阻，控制充电电路启动和关闭，并根据锂电池的充电曲线调整输出的充电电压，以达到充电完全的效果。
cpu板具有a/d2脚作为第一输入端，具有a/d1脚作为第二输入端，具有i/o脚作为第一输出端，具有12c脚作为第二输出端。dc/dc直流转换器具有v0脚、fb脚、en脚以及gnd脚。v0脚是dc/dc直流转换器的电压输出端，为充电电路单元提供电源。en脚是dc/dc直流转换器的使能控制端，用于关断和开启dc/dc转化器以控制充电的启停。fb脚是dc/dc直流转换器稳定输出电压的反馈端，当接入fb脚的电压高于fb脚规定的电压时，dc/dc转换器就会降低输出电压，直到fb脚的输入电压与规定的电压相同；当fb脚输入电压低于fb脚规定的电压时，dc/dc转换器就会自动抬升输出电压，直到fb脚的输入电压与规定的电压相同，这样，通过fb脚这个反馈端，起到稳定输出电压的作用。gnd脚是dc/dc转换器的接地端，用于接地。
充电电路单元包括采样电阻r1，固定电阻r2以及可变电阻rj。在本实施例中，采样电阻r1的阻值为100毫欧，固定电阻的阻值为10千欧。可变电阻rj采用数字电位器，阻值范围为0～50千欧。采样电阻r1的输入端连接至dc/dc转换器的电压输出端(即v0脚)，采样电阻r1的输出端同时连接固定电阻r2的输入端以及本安矿灯100的充电输入端，固定电阻r2的输出端连接可变电阻rj的输入端，可变电阻rj的输入端还连接至dc/dc转换器的反馈端(即fb脚)。dc/dc转换器的接地端(即gnd脚)、可变电阻的rj的输出端以及本安矿灯的接地端均接地。
第一前置整形电路的输入端连接本安矿灯的充电输入端和接地端之间，输出端连接至cpu板的第一输入端(即a/d2脚)，用于采集本安矿灯两端(即采样点a1和a2)的电压，第二前置整形电路的输入端连接至采样电阻r1的两端(即采样点b1和b2)，输出端连接至cpu板的第二输入端(即a/d1脚)，用于采集充电电流。cpu板的第一输出端(即i/o脚)连接dc/dc直流转换器的使能控制端(即en脚)，cpu板第二输出端(即12c脚)连接可变电阻rj的控制端，用于调节输出给本安矿灯的充电电压。
以上就是本发明的本安矿灯的充电系统，其工作方式如下：
检测控制单元先关闭dc/dc直流转换器，检测控制单元先测得本安矿灯未充电时的开路电压u0；
检测控制单元开启dc/dc直流转换器，对本安矿灯预充电，检测控制单元测得本安矿灯预充电时的预充电电压u预和预充电电流i预；
检测控制单元计算出本安矿灯的限流电阻r，r＝(u预-u0)/i预，
检测控制单元控制dc/dc直流转换器以及充电电路单元以恒流ic对本安矿灯进行恒流充电，并随着充电电池两端电压上升不断调整本安矿灯两端的充电电压，直至达到本安矿灯的最大充电电压umax＝uc+ric，uc为充电电池的最大充电电压，本实施例为4.2v；之后，随着电池容量的增加，充电电流会逐步下降，因此，检测控制单元控制dc/dc直流转换器以及充电电路单元(本实施例中，具体地为调节可变电阻rj的阻值)逐渐降低输出的本安矿灯的充电电压确保充电电池两端电压保持为最大的充电电压(即4.2v)，直至充电完成。通过逐渐降低输出的本安矿灯的充电电压适应了充电充电流需要逐渐减小的需要，可以避免充电电池被过充损坏。
本发明实现了能够测量出本安矿灯的限流电阻并根据测得的限流电阻控制充电电压和充电电流，进而使得本安矿灯充电达到充电完全的效果。本发明由cpu进行充电曲线自动控制，可以自适应地按照理想化的充电曲线进行充电，使电池得到良好的养护。