本發(fā)明涉及電池充電，特別涉及一種蓄電池高效充電方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、隨著科技的發(fā)展，各類便攜式電子設(shè)備在人們生活中扮演著越來越重要的角色。電池作為這些設(shè)備的能量來源，其性能和使用壽命直接影響到設(shè)備的使用體驗(yàn)，電池的充電問題成為重中之重。
2、目前，傳統(tǒng)的充電方法多是采用恒定電流、恒定電壓及其組合模式，恒流充電以固定電流充電，直到電池電壓達(dá)到截止值，容易出現(xiàn)過充現(xiàn)象，導(dǎo)致發(fā)熱、電解液分解，恒壓充電以固定電壓充電，電流隨電池電壓上升而逐漸下降，存在充電速度慢的缺點(diǎn)，而恒流-恒壓充電方式對電壓檢測準(zhǔn)確性差，不便于對充電參數(shù)進(jìn)行實(shí)時調(diào)節(jié)，存在充電速度慢、充電效率低以及容易引發(fā)電池過熱的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種蓄電池高效充電方法及其系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種蓄電池高效充電方法，包括以下步驟：
3、步驟s1：檢測電池狀態(tài)，在開始充電前，先檢測電池的當(dāng)前電量、電壓、溫度狀態(tài)和充放電循環(huán)次數(shù)信息；
4、步驟s2：設(shè)定充電參數(shù)，根據(jù)電池狀態(tài)信息，設(shè)定充電電流與電壓，在電池電量低時，采用大充電電流進(jìn)行快速充電，隨著電量的增加，逐漸減小充電電流；
5、步驟s3：實(shí)時監(jiān)控與調(diào)整，在充電過程中，實(shí)時監(jiān)控電池的電量、電壓和溫度信息，并根據(jù)監(jiān)控信息動態(tài)調(diào)整充電電流與電壓：
6、步驟s4：充電完成檢測，當(dāng)電池電量達(dá)到預(yù)設(shè)值時，判斷充電完成，自動停止充電。
7、優(yōu)選的，所述步驟s1中檢測電池狀態(tài)包括以下步驟：
8、步驟s11：連接蓄電池，通過電池管理系統(tǒng)對電池當(dāng)前的電量、電壓和溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時采集，利用電池管理系統(tǒng)的循環(huán)計(jì)數(shù)器獲取電池的充放電循環(huán)次數(shù)，并且對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲；
9、步驟s12：根據(jù)采集的電量、電壓和溫度數(shù)據(jù)，判斷當(dāng)前電池的狀態(tài)，計(jì)算出當(dāng)前電池的充電電壓和電流；
10、步驟s13：根據(jù)獲取的電池充放電循環(huán)次數(shù)數(shù)據(jù)，判斷電池的使用情況和使用壽命。
11、優(yōu)選的，所述步驟s2中設(shè)定充電參數(shù)包括以下步驟：
12、步驟s21：通過獲取的電池狀態(tài)和使用情況數(shù)據(jù)，在電池管理系統(tǒng)支持的電流、電壓范圍內(nèi)，結(jié)合計(jì)算得到的充電電壓和電流數(shù)據(jù)，選擇當(dāng)前電池的充電模式，設(shè)定電池充電的電壓和電流；
13、步驟s22：恒流階段，以設(shè)定電流充電至電壓上限，對電池進(jìn)行快速充電；
14、步驟s23：恒壓階段，保持電壓上限，電流逐漸減小至截止值，對電池進(jìn)行平緩充電。
15、優(yōu)選的，所述步驟s3中實(shí)時監(jiān)控與調(diào)整包括以下步驟：
16、步驟s31：通過傳感器對充電過程中電池的電量、電壓和溫度進(jìn)行監(jiān)測，并且對監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和處理；
17、步驟s32：利用微控制單元對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行算法決策；
18、步驟s33：通過執(zhí)行器對算法進(jìn)行執(zhí)行，完成對充電參數(shù)的調(diào)整，并且調(diào)整后的充電參數(shù)、電池溫度和電量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，將數(shù)據(jù)反饋至微控制單元。
19、優(yōu)選的，所述算法決策包括：
20、pid控制算法，根據(jù)電壓、電流誤差實(shí)時調(diào)節(jié)pwm占空比，進(jìn)行恒壓、恒流充電；
21、模糊邏輯控制算法，基于經(jīng)驗(yàn)規(guī)則處理非線性關(guān)系對電池溫度進(jìn)行管理；
22、機(jī)器學(xué)習(xí)算法，通過歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型，進(jìn)行自適應(yīng)老化電池充電。
23、優(yōu)選的，所述pid控制算法的輸出公式為：
24、
25、公式中kp是比例增益，即時響應(yīng)誤差；
26、ki是積分增益，消除穩(wěn)態(tài)誤差；
27、kd是微分增益，預(yù)測誤差趨勢，抑制超調(diào)；
28、u(t)表示輸出量，e(t)表示輸入量，t表示從開始調(diào)節(jié)到輸出當(dāng)前控制量所經(jīng)過的時間間隔，τ表示誤差值。
29、一種蓄電池高效充電系統(tǒng)，使用所述的一種蓄電池高效充電方法，包括電源模塊、充電控制模塊、電池狀態(tài)檢測模塊和充電接口，所述電源模塊、充電控制模塊、電池狀態(tài)檢測模塊和充電接口之間電性連接，所述電源模塊用于對充電系統(tǒng)進(jìn)行供電，所述充電控制模塊根據(jù)電池狀態(tài)檢測模塊提供的信息進(jìn)行動態(tài)調(diào)整充電電流與電壓，所述電池狀態(tài)檢測模塊負(fù)責(zé)實(shí)時監(jiān)控電池的電量、電壓、溫度信息，所述充電接口用于連接電池與充電系統(tǒng)。
30、優(yōu)選的，所述電源模塊包括：
31、濾波器保護(hù)單元，所述濾波器保護(hù)單元用于濾除電網(wǎng)噪聲和防止浪涌沖擊；
32、整流單元，所述整流單元與濾波器保護(hù)模塊相連接，所述整流單元將交流電轉(zhuǎn)換為直流電；
33、dc-dc變換器，所述dc-dc變換器與整流模塊相連接，其用于調(diào)整電壓、電流至電池需求；
34、變壓器，所述變壓器與dc-dc變換器相連接，所述變壓器用于進(jìn)行降壓作業(yè)。
35、優(yōu)選的，所述充電控制模塊包括：
36、微控制器，所述微控制器與電源模塊相連接；所述微控制器用于處理傳感器數(shù)據(jù)、執(zhí)行充電算法、與電池管理系統(tǒng)通信；
37、充電算法決策單元，所述充電算法決策單元與微控制器相連接；
38、接口單元，所述通信接口單元與微控制器、充電算法決策單元相連接，
39、所述接口單元用于連接電池管理系統(tǒng)和充電接口；
40、執(zhí)行器單元，所述執(zhí)行器單元與微控制器相連接，所述執(zhí)行器單元用于實(shí)時調(diào)節(jié)充電電壓、電流；
41、充電單元，所述充電單元與微控制器和電源模塊相連接；
42、加熱單元，所述加熱單元與微控制器相連接；
43、放電單元，所述放電單元與微控制器相連接。
44、優(yōu)選的，所述電池狀態(tài)監(jiān)測模塊包括：
45、電量計(jì)，所述電量計(jì)與電池相連接，其用于對電池電量進(jìn)行監(jiān)測；
46、電壓檢測單元，所述電壓檢測單元與電池相連接，其用于對電池電壓進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測；
47、溫度檢測單元，所述溫度檢測單元與電池相連接，其用于對電池溫度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測；
48、循環(huán)計(jì)數(shù)器，所述循環(huán)計(jì)數(shù)器與電池相連接，其用于對電池的循環(huán)充放電次數(shù)進(jìn)行記錄。
49、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：
50、本發(fā)明通過充電接口將充電系統(tǒng)與電池進(jìn)行連接，利用電池狀態(tài)檢測模塊實(shí)時監(jiān)控電池的電量、電壓、溫度信息，并且將監(jiān)測的電池參數(shù)反饋至充電控制模塊中，充電控制模塊根據(jù)當(dāng)前電池的電量、電壓、溫度和循環(huán)充電次數(shù)判斷充電方式，在電池電量低時，采用大充電電流進(jìn)行快速充電，隨著電量的增加，逐漸減小充電電流，并且對電池充電過程中的參數(shù)進(jìn)行反饋，利用充電控制模塊執(zhí)行算法策略，對電池充電參數(shù)實(shí)時調(diào)節(jié)，有效避免電池過熱與過充的問題，延長電池使用壽命，實(shí)現(xiàn)充電過程的自動化控制，提高充電速度與效率，縮短充電時間。
1.一種蓄電池高效充電方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蓄電池高效充電方法，其特征在于，所述步驟s1中檢測電池狀態(tài)包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蓄電池高效充電方法，其特征在于，所述步驟s2中設(shè)定充電參數(shù)包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蓄電池高效充電方法，其特征在于，所述步驟s3中實(shí)時監(jiān)控與調(diào)整包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種蓄電池高效充電方法，其特征在于，所述算法決策包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種蓄電池高效充電方法，其特征在于，所述pid控制算法的輸出公式為：
7.一種蓄電池高效充電系統(tǒng)，其特征在于，使用如權(quán)利要求1所述的一種蓄電池高效充電方法，包括電源模塊、充電控制模塊、電池狀態(tài)檢測模塊和充電接口，所述電源模塊、充電控制模塊、電池狀態(tài)檢測模塊和充電接口之間電性連接，所述電源模塊用于對充電系統(tǒng)進(jìn)行供電，所述充電控制模塊根據(jù)電池狀態(tài)檢測模塊提供的信息進(jìn)行動態(tài)調(diào)整充電電流與電壓，所述電池狀態(tài)檢測模塊負(fù)責(zé)實(shí)時監(jiān)控電池的電量、電壓、溫度信息，所述充電接口用于連接電池與充電系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種蓄電池高效充電系統(tǒng)，其特征在于，所述電源模塊包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種蓄電池高效充電系統(tǒng)，其特征在于，所述充電控制模塊包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種蓄電池高效充電系統(tǒng)，其特征在于，所述電池狀態(tài)監(jiān)測模塊包括：