快速充電設(shè)備及方法
【專利摘要】本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種快速充電設(shè)備及方法，該快速充電設(shè)備包括處理芯片、充電芯片以及電池，處理芯片用于：在恒流充電階段控制充電芯片以曲線變化且逐漸增大的第二充電電壓對(duì)電池進(jìn)行充電，并在恒壓充電階段控制充電芯片以逐級(jí)遞減的第三充電電壓對(duì)電池進(jìn)行充電，且在第三充電壓遞減至滿充電壓時(shí)，控制充電芯片維持以滿充電壓對(duì)電池進(jìn)行充電，直至電池充滿。通過(guò)以上技術(shù)方案，能夠避免電池在充電過(guò)程中過(guò)早的進(jìn)入恒壓充電階段，并使得恒壓充電階段充電電壓盡可能地接近滿充電壓，從而縮短充電時(shí)間。
【專利說(shuō)明】
快速充電設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種快速充電設(shè)備及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能手機(jī)的普及和用戶對(duì)手機(jī)使用續(xù)航時(shí)間需求的提高，在受限于鋰離子電池技術(shù)無(wú)法取得突破，不能做到具有大能量密度的情況下，智能手機(jī)電池快速充電技術(shù)得以迅速普及。
[0003]快充技術(shù)大致有三種，即高通的Quick Charge(快速充電)版(如QC2.0、QC3.0)，MTK的Pump Express和Pump Express plus，0ΡΡ0的VOOC閃充技術(shù)。
[0004]這三種快充技術(shù)本質(zhì)上都是提高恒流充電階段的充電電流，由于充電電流較大，充電路徑上的線損也較大，導(dǎo)致充電較早的進(jìn)入恒壓充電階段，恒壓充電時(shí)間較長(zhǎng)，但是充入的電量較少。
[0005]具體可參見(jiàn)圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)的電池充電過(guò)程不意圖，在圖1中，橫坐標(biāo)代表時(shí)間軸，縱坐標(biāo)代表充電芯片輸出的充電電壓和充電電流，較粗的實(shí)線段表示充電電流，較細(xì)的實(shí)線段表示充電電壓，在現(xiàn)有技術(shù)中，假設(shè)Vbat為電池的實(shí)時(shí)電壓，且電池的滿充電壓是V3 = 4.2V，由充電芯片對(duì)電池進(jìn)行充電，由于電池本身特性所致，電池充電一般分為圖1所示的三個(gè)階段:
[0006]預(yù)充階段Tl: Vbat〈3.2V，充電芯片輸出至電池的充電電流Il為0.1C，輸出至電池充電電壓Vl = 3.2?3.6V。
[0007]恒流充電階段Τ2:3.2V〈Vbat〈4.2￥，充電電流12為0.4(:?1.5(:(取其中一固定值)，充電電壓V2逐漸增大至滿充電壓V3，恒流充電階段的持續(xù)時(shí)間較短，約占總充電時(shí)間的百分之二十至百分之三十，且充入的電量較多。
[0008]恒壓充電階段T3:充電電壓為滿充電壓V3 = 4.2V，充電電流13逐漸減少，當(dāng)充電電流13達(dá)到0.05C?0.1C(取其中一固定值)時(shí)，電池充滿，恒壓充電階段持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，約占總充電時(shí)間的百分之七十至百分之八十，充入的電量較少。
[0009]但在現(xiàn)有技術(shù)中，由于恒流充電階段的充電電流12最大，包括電池內(nèi)阻及充電線路的充電路徑本身存在有內(nèi)阻，因此根據(jù)等式U=I*R(U為充電路徑的壓降，I為充電電流，R為內(nèi)阻)可知，整個(gè)充電路徑損耗的壓降U較大，此時(shí)充電芯片在恒流充電階段輸出的充電電壓V2中有很大一部分是作為U被充電路徑所損耗，因此電池實(shí)際獲得的充電電壓是V2-U。
[0010]因此，由于壓降U的存在，充電芯片在恒流充電階段實(shí)際輸出的充電電壓未到達(dá)滿充電壓V3 = 4.2V時(shí)即進(jìn)入恒流充電階段，從而使得充電過(guò)程較早的進(jìn)入恒壓充電階段，在恒壓充電階段中，充電器充電電壓實(shí)質(zhì)上等于V3-U’，充電電流逐漸減少，其中U’為內(nèi)阻R與充電電流相乘的結(jié)果，直至電池充滿。
[0011]在現(xiàn)有技術(shù)中，由于線損U導(dǎo)致充電過(guò)程過(guò)早進(jìn)入恒壓充電階段，且恒壓充電階段的輸入電壓并不是滿充電壓，導(dǎo)致恒壓充電階段所需時(shí)間變得更長(zhǎng)，因此，由于以上原因，在現(xiàn)有技術(shù)中，總的充電時(shí)間與理想充電狀態(tài)相比會(huì)變長(zhǎng)。
[0012]綜上所述，有必要提供一種快速充電設(shè)備及方法，以解決上述問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種快速充電設(shè)備及方法，能夠避免電池在充電過(guò)程中過(guò)早的進(jìn)入恒壓充電階段，并使得恒壓充電階段充電電壓盡可能地接近滿充電壓，從而縮短充電時(shí)間。
[0014]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種快速充電設(shè)備，包括處理芯片、充電芯片以及電池，處理芯片與充電芯片連接，充電芯片與電池連接，并且充電芯片從外部充電器獲取充電電壓并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的充電電壓和充電電流以對(duì)電池進(jìn)行充電，處理芯片，用于:在恒流充電階段控制充電芯片以曲線變化且逐漸增大的第二充電電壓對(duì)電池進(jìn)行充電，其中第二充電電壓在恒流充電階段逐漸增大至大于電池的滿充電壓一預(yù)定電壓值，并在恒壓充電階段控制充電芯片以逐級(jí)遞減的第三充電電壓對(duì)電池進(jìn)行充電，且在第三充電壓遞減至滿充電壓時(shí)，控制充電芯片維持以滿充電壓對(duì)電池進(jìn)行充電，直至電池充滿，其中第二充電電壓的最大值與第三充電電壓的最小值相等。
[0015]其中，處理芯片在預(yù)充階段控制充電芯片以具有第一固定電流值的第一充電電流和線性變化且逐漸增大的第一充電電壓對(duì)電池進(jìn)行充電，其中第一充電電壓的最大值與第二充電電壓的最小值相等。
[0016]其中，處理芯片在恒流充電階段同步控制充電芯片以具有第二固定電流值的第二充電電流對(duì)電池進(jìn)行充電，其中第二固定電流值大于第一固定電流值。
[0017]其中，預(yù)定電壓值為充電線路的內(nèi)阻與第二充電電流相乘所得結(jié)果。
[0018]其中，第三充電電壓以相等或不等的電壓值逐級(jí)遞減。
[0019]本發(fā)明進(jìn)一步提供一種快速充電方法，包括:在恒流充電階段控制充電芯片以曲線變化且逐漸增大的第二充電電壓對(duì)電池進(jìn)行充電，其中第二充電電壓在恒流充電階段逐漸增大至大于電池的滿充電壓一預(yù)定電壓值;在恒壓充電階段控制充電芯片以逐級(jí)遞減的第三充電電壓對(duì)電池進(jìn)行充電；在第三充電壓遞減至滿充電壓時(shí)，控制充電芯片維持以滿充電壓對(duì)電池進(jìn)行充電，直至電池充滿，其中第二充電電壓的最大值與第三充電電壓的最小值相等。
[0020]其中，在恒流充電階段控制充電芯片以曲線變化且逐漸增大的第二充電電壓對(duì)電池進(jìn)行充電的步驟之前，該方法還包括:在預(yù)充階段控制充電芯片以具有第一固定電流值的第一充電電流和線性變化且逐漸增大的第一充電電壓對(duì)電池進(jìn)行充電，其中第一充電電壓的最大值與第二充電電壓的最小值相等。
[0021]其中，在恒壓充電階段控制充電芯片以逐級(jí)遞減的第三充電電壓對(duì)電池進(jìn)行充電的步驟還包括:在恒流充電階段同步控制充電芯片以具有第二固定電流值的第二充電電流對(duì)電池進(jìn)行充電，其中第二固定電流值大于第一固定電流值。
[0022]其中，預(yù)定電壓值為充電線路的內(nèi)阻與第二充電電流相乘所得結(jié)果。
[0023]其中，第三充電電壓以相等或不等的電壓值逐級(jí)遞減。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明的快速充電設(shè)備及方法通過(guò)在恒流充電階段對(duì)線損的壓降值進(jìn)行補(bǔ)償，并在恒壓充電階段將充電電壓分級(jí)遞減至滿充電壓，能夠避免電池在充電過(guò)程中過(guò)早的進(jìn)入恒壓充電階段，并使得恒壓充電階段除去線損電壓外的充電電壓盡可能地接近滿充電壓，從而縮短充電時(shí)間。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的電池充電過(guò)程示意圖；
[0026]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的快速充電設(shè)備的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的充電芯片對(duì)電池進(jìn)行充電的充電過(guò)程示意圖；
[0028]圖4是現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明的充電過(guò)程對(duì)照?qǐng)D；
[0029]圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的快速充電方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0031]首先請(qǐng)參見(jiàn)圖2，圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的快速充電設(shè)備的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，本發(fā)明所揭示的快速充電設(shè)備I包括處理芯片30、充電芯片20以及電池40，處理芯片30與充電芯片20連接，充電芯片20與電池40連接，并且充電芯片20從外部充電器10獲取充電電壓并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的充電電壓和充電電流以對(duì)電池40進(jìn)行充電，處理芯片30可控制充電芯片20對(duì)電池40進(jìn)行充電。
[0032]具體地，可結(jié)合圖3進(jìn)行參考，圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的充電芯片對(duì)電池進(jìn)行充電的充電過(guò)程示意圖。與圖1類似，在圖3中，橫坐標(biāo)代表時(shí)間軸，縱坐標(biāo)同時(shí)代表充電芯片輸出的充電電壓和充電電流，較粗的實(shí)線段表示充電電流，較細(xì)的實(shí)線段表示充電電壓。
[0033]如圖3所示，處理芯片30可在預(yù)充階段Tl控制充電芯片20以具有第一固定電流值的第一充電電流Il和線性變化且逐漸增大的第一充電電壓Vl對(duì)電池40進(jìn)行充電，
[0034]處理芯片30可在恒流充電階段T2控制充電芯片20以曲線變化且逐漸增大的第二充電電壓V2，對(duì)電池40進(jìn)行充電，其中第二充電電壓V2，在恒流充電階段T2逐漸增大至大于電池40的滿充電壓V3—預(yù)定電壓值，第一充電電壓Vl的最大值與第二充電電壓V2’的最小值相等;處理芯片30同步控制充電芯片20以具有第二固定電流值的第二充電電流12對(duì)電池40進(jìn)行充電，其中第二固定電流值大于第一固定電流值。
[0035]優(yōu)選地，預(yù)定電壓值為充電線路的內(nèi)阻與第二充電電流12相乘所得結(jié)果。
[0036]然而，在實(shí)際應(yīng)用中，充電線路的內(nèi)阻若不能獲得，可以適當(dāng)?shù)貙㈩A(yù)定電壓值設(shè)置為滿充電壓V3的2%至15%之間(根據(jù)實(shí)際需要選取)，雖然不能精確地體現(xiàn)充電線路的內(nèi)阻在恒流充電過(guò)程中產(chǎn)生線路損耗壓降，但也能在一定程度上對(duì)線路損耗壓降進(jìn)行補(bǔ)償，從而達(dá)到類似的技術(shù)效果。
[0037]處理芯片30可在恒壓充電階段控制充電芯片20以逐級(jí)遞減的第三充電電壓V3’對(duì)電池40進(jìn)行充電，且在第三充電電壓V3’遞減至滿充電壓V3時(shí)，控制充電芯片20維持以滿充電壓V3對(duì)電池40進(jìn)行充電，直至電池40充滿，其中第二充電電壓V2’的最大值與第三充電電壓V3’的最小值相等。
[0038]具體而言，第三充電電壓V3’可以相等或不等的電壓值逐級(jí)遞減。由于在恒壓充電過(guò)程中，基于電池特性，第三充電電流13’是遞減的，因此充電線路的內(nèi)阻在恒壓充電過(guò)程中產(chǎn)生的線路損耗壓降受第三充電電流13’影響也不是一個(gè)固定值，故本發(fā)明實(shí)施例利用充電芯片20對(duì)電池40輸入逐級(jí)遞減第三充電電壓V3’直至與滿充電壓V3相等，從而在恒壓充電階段針對(duì)線路損耗壓降進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，使得在恒壓充電階段充電芯片20輸出的第三充電電壓V3’在經(jīng)過(guò)線路損耗之后也可以與滿充電壓V3動(dòng)態(tài)接近，從而令恒壓充電階段相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)(如圖1所示)所花費(fèi)的充電時(shí)間更短。
[0039]為了便于理解，請(qǐng)進(jìn)一步參見(jiàn)圖4，圖4是現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明的充電過(guò)程對(duì)照?qǐng)D，如圖4所示，由于在恒流充電階段T2和恒壓充電階段均對(duì)線路損耗進(jìn)行電壓補(bǔ)償，因此使得本發(fā)明的恒流充電階段T2相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)得以延長(zhǎng)，且使得本發(fā)明的恒壓充電階段相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)得以縮短，由于電池40本身特性所致，恒壓充電階段會(huì)占總充電時(shí)間的百分之七十至八十，恒流充電階段T2會(huì)占總充電時(shí)間的百分之二十至三十(圖4為了清楚起見(jiàn)，并沒(méi)有體現(xiàn)該比例關(guān)系，但在圖4中，T3應(yīng)該遠(yuǎn)大于T2，且T3’應(yīng)遠(yuǎn)大于T2’)。故采用本發(fā)明技術(shù)方案之后，能夠使得充入電量較多的恒流充電階段T2得以延長(zhǎng)，并使得充入電量較少的恒壓充電階段得以縮短，從而提高充電效率，縮短充電時(shí)間。
[0040]因此，基于以上公開(kāi)的技術(shù)方案，本發(fā)明的快速充電設(shè)備I通過(guò)在恒流充電階段T2對(duì)線損的壓降值進(jìn)行補(bǔ)償，并在恒壓充電階段將充電電壓分級(jí)遞減至滿充電壓V3，能夠避免電池40在充電過(guò)程中過(guò)早的進(jìn)入恒壓充電階段，并使得恒壓充電階段除去線損電壓外的充電電壓盡可能地接近滿充電壓V3，從而縮短充電時(shí)間。
[0041]以下請(qǐng)參見(jiàn)圖5，本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步提供一種快速充電方法，圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的快速充電方法的流程圖，如圖4所示，該方法包括:
[0042]步驟SlOl:在預(yù)充階段Tl控制充電芯片20以具有第一固定電流值的第一充電電流Il和線性變化且逐漸增大的第一充電電壓Vl對(duì)電池40進(jìn)行充電，其中第一充電電壓Vl的最大值與第二充電電壓V2’的最小值相等。
[0043]步驟S102:在恒流充電階段T2控制充電芯片20以曲線變化且逐漸增大的第二充電電壓V2’對(duì)電池40進(jìn)行充電，其中第二充電電壓V2’在恒流充電階段T2逐漸增大至大于電池40的滿充電壓V3—預(yù)定電壓值。
[0044]優(yōu)選地，預(yù)定電壓值為充電線路的內(nèi)阻與第二充電電流12相乘所得結(jié)果。
[0045]步驟S103:在恒壓充電階段控制充電芯片20以逐級(jí)遞減的第三充電電壓V3’對(duì)電池40進(jìn)行充電，并同步控制充電芯片20以具有第二固定電流值的第二充電電流12對(duì)電池40進(jìn)行充電，其中第二固定電流值大于第一固定電流值。
[0046]步驟S104:在第三充電壓遞減至滿充電壓V3時(shí)，控制充電芯片20維持以滿充電壓V3對(duì)電池40進(jìn)行充電，直至電池40充滿，其中第二充電電壓V2’的最大值與第三充電電壓V3’的最小值相等。
[0047]優(yōu)選地，第三充電電壓V3’可以相等或不等的電壓值逐級(jí)遞減。
[0048]因此，基于以上公開(kāi)的技術(shù)方案，本發(fā)明的快速充電方法通過(guò)在恒流充電階段T2對(duì)線損的壓降值進(jìn)行補(bǔ)償，并在恒壓充電階段將充電電壓分級(jí)遞減至滿充電壓V3，能夠避免電池40在充電過(guò)程中過(guò)早的進(jìn)入恒壓充電階段，并使得恒壓充電階段除去線損電壓外的充電電壓盡可能地接近滿充電壓V3，從而縮短充電時(shí)間。
[0049]值得注意的是上述的電池優(yōu)選為鋰離子電池，當(dāng)然也可以為鋰聚合物電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、或鉛酸電池。
[0050]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種快速充電設(shè)備，其特征在于，包括處理芯片、充電芯片以及電池，所述處理芯片與所述充電芯片連接，所述充電芯片與所述電池連接，并且所述充電芯片從外部充電器獲取充電電壓并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的充電電壓和充電電流以對(duì)所述電池進(jìn)行充電，所述處理芯片，用于: 在恒流充電階段控制所述充電芯片以曲線變化且逐漸增大的第二充電電壓對(duì)電池進(jìn)行充電，其中所述第二充電電壓在所述恒流充電階段逐漸增大至大于所述電池的滿充電壓一預(yù)定電壓值，并在恒壓充電階段控制所述充電芯片以逐級(jí)遞減的第三充電電壓對(duì)所述電池進(jìn)行充電，且在所述第三充電壓遞減至所述滿充電壓時(shí)，控制所述充電芯片維持以所述滿充電壓對(duì)所述電池進(jìn)行充電，直至所述電池充滿，其中所述第二充電電壓的最大值與所述第三充電電壓的最小值相等。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速充電設(shè)備，其特征在于，所述處理芯片在預(yù)充階段控制所述充電芯片以具有第一固定電流值的第一充電電流和線性變化且逐漸增大的第一充電電壓對(duì)所述電池進(jìn)行充電，其中所述第一充電電壓的最大值與所述第二充電電壓的最小值相等。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速充電設(shè)備，其特征在于，所述處理芯片在所述恒流充電階段同步控制所述充電芯片以具有第二固定電流值的第二充電電流對(duì)所述電池進(jìn)行充電，其中所述第二固定電流值大于所述第一固定電流值。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的快速充電設(shè)備，其特征在于，所述預(yù)定電壓值為充電線路的內(nèi)阻與所述第二充電電流相乘所得結(jié)果。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速充電設(shè)備，其特征在于，所述第三充電電壓以相等或不等的電壓值逐級(jí)遞減。6.一種快速充電方法，其特征在于，包括: 在恒流充電階段控制所述充電芯片以曲線變化且逐漸增大的第二充電電壓對(duì)電池進(jìn)行充電，其中所述第二充電電壓在所述恒流充電階段逐漸增大至大于所述電池的滿充電壓一預(yù)定電壓值； 在恒壓充電階段控制所述充電芯片以逐級(jí)遞減的第三充電電壓對(duì)所述電池進(jìn)行充電； 在所述第三充電壓遞減至所述滿充電壓時(shí)，控制所述充電芯片維持以所述滿充電壓對(duì)所述電池進(jìn)行充電，直至所述電池充滿，其中所述第二充電電壓的最大值與所述第三充電電壓的最小值相等。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的快速充電方法，其特征在于，所述在恒流充電階段控制所述充電芯片以曲線變化且逐漸增大的第二充電電壓對(duì)電池進(jìn)行充電的步驟之前，所述方法還包括: 在預(yù)充階段控制所述充電芯片以具有第一固定電流值的第一充電電流和線性變化且逐漸增大的第一充電電壓對(duì)所述電池進(jìn)行充電，其中所述第一充電電壓的最大值與所述第二充電電壓的最小值相等。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的快速充電方法，其特征在于，所述在恒壓充電階段控制所述充電芯片以逐級(jí)遞減的第三充電電壓對(duì)所述電池進(jìn)行充電的步驟還包括: 在所述恒流充電階段同步控制所述充電芯片以具有第二固定電流值的第二充電電流對(duì)所述電池進(jìn)行充電，其中所述第二固定電流值大于所述第一固定電流值。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的快速充電方法，其特征在于，所述預(yù)定電壓值為充電線路的內(nèi)阻與所述第二充電電流相乘所得結(jié)果。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的快速充電方法，其特征在于，所述第三充電電壓以相等或不等的電壓值逐級(jí)遞減。
【文檔編號(hào)】H01M10/44GK106026269SQ201610482369
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】李新, 王晨, 倪漫利
【申請(qǐng)人】深圳天瓏無(wú)線科技有限公司