一种通用型锂电池无线充电系统技术方案

一种通用型锂电池无线充电系统，副边装置包括锂电池、电压采集模块、电流采集模块和副边控制模块，副边控制模块获取电压采集模块和电流采集模块分别采集的电压信息和电流信息，将电压信息和电流信息分别与各自规定的电压阈值和电流阈值进行比对，判断锂电池是否存在异常情况，超过电压阈值或电流阈值时发出锂电池异常指令，结束锂电池充电；未超过电压阈值和电流阈值时，副边控制模块将电压信息与各模式充电阶段预设的电压区间的上限电压进行对比判断，根据判断结果控制进入相应的充电模式，并根据充电模式的预设结束条件，结束锂电池充电。能够达到对无线充电各模式的自动控制，也提高了锂电池的充电效率。

A Universal Wireless Charging System for Lithium Batteries

A general-purpose wireless charging system for lithium batteries consists of lithium batteries, voltage acquisition module, current acquisition module and secondary side control module. The secondary side control module obtains voltage and current information collected by voltage acquisition module and current acquisition module respectively. The voltage and current information are regulated separately. The voltage and current thresholds are compared to determine whether there are abnormal conditions in lithium batteries. When the voltage or current thresholds are exceeded, an abnormal instruction of lithium batteries is issued to end the charging of lithium batteries. When the voltage and current thresholds are not exceeded, the voltage information and the preset voltage interval of each mode charging stage are determined by the side control module. The upper limit voltage is compared and judged. According to the judgement result, the corresponding charging mode is controlled. According to the preset end condition of charging mode, the charging of lithium battery is terminated. It can achieve automatic control of various modes of wireless charging, and also improve the charging efficiency of lithium batteries.

【技术实现步骤摘要】
一种通用型锂电池无线充电系统
本专利技术涉及电气领域，具体涉及一种通用型锂电池无线充电系统。
技术介绍
锂离子动力电池因为其较大的单体电压、比能量、较长的循环使用寿命以及污染小等显著优点被广泛使用在电动汽车上，作为能量存储及供应装置。锂电池在充电过程中，其充电的端电压与电池容量呈非线性的正相关关系，在充电过程中可以充分利用锂离子电池的端电压估计电池的容量状态，进而实时调整充电方式，使其快速充电。根据电池电压由低到高，整个充电过程可以分为涓流充电、恒流充电和恒压充电三种充电状态。涓流充电状态是以最小的充电电流对电池充电，这是考虑到如果是一个充分放电的电池，其电池的开路电压很低，可能会导致初期充电的电流过高，容易损伤电池，而使用小电流对电池充入一定的电量，可迅速提升充分放电电池的开路电压，避免上述情况的产生。它的主要作用是提高电池的使用寿命，提高充电过程中的安全性。恒流充电阶段是以恒定充电电流对电池进行充电，是整个充电过程中一个比较重要的阶段，此阶段约完成70％的容量充电，实现电池从低电压状态到接近满电状态的转变，它的主要作用是让电池快速充电，缩短充电时间。恒压充电阶段是以恒定的充电电压对电池充电，充电电流随着电池电压的升高而逐渐降低，它的主要作用是保证充电的安全性和使电池的充满度达到最大。在恒压充电阶段，通常以下面四种终止方式来结束锂电池的充电过程：电池最高电压(当电池电压达到时，恒压充电状态自动终止)、电池最高温度(当电池温度达到时，恒压充电状态自动终止)、最长充电时间(为了保证锂电池安全性充电，除了设定最高电池电压和最高充电温度外，还应限制最长恒压充电时间，在电池温度和电池电压检测失败的情况下，可保护电池充电安全)、最小充电电流(在恒压阶段，锂电池的充电电流会逐渐减小，当充电电流降低到一定数值时，恒压充电阶段自动终止)。在锂离子电池的充放电过程中，过高或过低的电压、电流都会使得电池出现严重的过充过放现象，从而影响电池的正常使用寿命。同时，较高的温度将导致电池内部的化学反应剧烈，对电池本身产生不可逆的损坏。因此，在锂电池充电过程中需要对电池的充电电压、电流以及温度值进行实时的监测，以保证对锂离子电池安全有效的进行充电。
技术实现思路
本专利技术针对锂离子电池在充放电的过程中，过高或过低的电压电流都会使得电池出现严重的过充过放现象，温度过高导致电池内部的化学反应剧烈，对电池本身产生不可逆的损坏，从而影响电池的正常使用寿命的问题，提出一种通用型锂电池无线充电系统。该系统通过副边控制模块对获取的锂电池充电过程中的电压信息、电流信息和温度信息进行计算，判断锂电池充电过程中是否存在异常情况，并通过比较锂电池的电压信息与各模式充电阶段预设的电压区间的关系，控制锂电池进入相应的充电模式，能够达到对无线充电各模式的自动控制，确保锂电池是在安全正常的状态下进行充电，提高了锂电池的充电效率，实现了锂离子无线充电系统对锂电池的安全有效的充电。本专利技术的技术方案如下：一种通用型锂电池无线充电系统，包括原边装置和副边装置，所述原边装置和副边装置分别依靠各自的原边线圈和副边线圈之间的耦合进行能量的传输，所述副边装置还包括锂电池、电压采集模块、电流采集模块和副边控制模块，其特征在于，所述副边控制模块获取所述电压采集模块和电流采集模块分别采集的电压信息和电流信息，并将所述电压信息和电流信息分别与各自规定的电压阈值和电流阈值进行比对进而判断锂电池是否存在异常情况，在超过所述电压阈值或电流阈值时发出锂电池异常指令，结束锂电池充电；在未超过所述电压阈值和电流阈值时，所述副边控制模块将所述电压信息与各模式充电阶段预设的电压区间的上限电压进行对比判断，根据判断结果控制进入相应的充电模式，并根据所述充电模式的预设结束条件，结束锂电池充电。进一步地，所述副边装置还包括温度采集模块，所述温度采集模块采集温度信息并传输至副边控制模块，副边控制模块还将获取的温度信息与规定的温度阈值进行比对进而判断锂电池是否存在异常情况，在超过所述温度阈值时发出锂电池异常指令，结束锂电池充电；在未超过所述电压阈值、电流阈值和温度阈值时，所述副边控制模块再将所述电压信息与各模式充电阶段预设的电压区间的上限电压进行对比判断。进一步地，电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块间隔特定时间同时连续采集多次的电压信息、电流信息和温度信息发送至副边控制模块，所述副边控制模块以最后一次采集为基准，判断是否超过规定的相应阈值，在超过规定的相应阈值时再判断至少前两次的采集的相应信息当中是否存在超出规定的相应阈值的情况，如果存在则发出锂电池异常指令，结束锂电池充电，否则重新采集并进行锂电池是否存在异常情况判断。进一步地，所述副边控制模块还将实际充电总时间与规定的充电总时间阈值进行比对进而判断锂电池是否存在异常情况，在超过所述电压阈值或电流阈值或温度阈值或充电总时间阈值时发出锂电池异常指令，结束锂电池充电；在未超过所述电压阈值、电流阈值、温度阈值和充电总时间阈值时，所述副边控制模块再将所述电压信息与各模式充电阶段预设的电压区间的上限电压进行对比判断。进一步地，所述副边控制模块将所述电压信息与各模式充电阶段预设的电压区间的上限电压进行对比判断，在所述电压信息小于所述上限电压时控制进入相应的充电模式，所述副边控制模块再将锂电池在所述相应的充电模式下的实际充电时间与预设的相应的充电模式的限制充电时间进行比较，在所述实际充电时间未超出所述限制充电时间时在所述相应的充电模式下继续充电；在所述实际充电时间超出所述限制充电时间时所述副边控制模块重新采集并进行锂电池是否存在异常情况判断，直至所述电压信息大于各模式充电阶段预设的电压区间的上限电压，结束锂电池充电。进一步地，所述充电模式包括涓流充电模式、恒流充电模式和恒压充电模式；所述涓流充电模式预设的电压区间中的电压值均小于恒流充电模式预设的电压区间中的电压值，所述恒流充电模式预设的电压区间中的电压值均小于恒压充电模式预设的电压区间中的电压值，各充电模式预设的电压区间的上限电压分别为涓流上限电压、恒流上限电压和恒压上限电压，各充电模式下所述实际充电时间分别为涓流实际充电时间、恒流实际充电时间和恒压实际充电时间；预设的各充电模式的限制充电时间分别为时间均相等的限制涓流充电时间、限制恒流充电时间和限制恒压充电时间。进一步地，所述副边控制模块通过获取的电压信息、电流信息、温度信息和实际充电总时间分别与相应阈值比对进而这四种情况判断锂电池是否存在异常情况时，所述四种情况的相互顺序任意设定；在判断锂电池未见异常时所述副边控制模块先将所述电压信息与涓流上限电压进行对比判断，在所述电压信息小于涓流上限电压时控制进入涓流充电模式，否则就再将所述电压信息与恒流上限电压进行对比判断，在所述电压信息小于恒流上限电压时控制进入恒流充电模式，否则就再将所述电压信息与恒压上限电压进行对比判断，在所述电压信息小于恒压上限电压时控制进入恒压充电模式，否则就结束锂电池充电。进一步地，所述副边控制模块控制进入相应的充电模式后，所述副边控制模块还将所述电压信息或电流信息与相应的充电模式下的锂电池充电的目标电流或目标电压进行比对判断，在所述电压信息或电流信息偏离所述目标电流或目标电压超过一定范围时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通用型锂电池无线充电系统，包括原边装置和副边装置，所述原边装置和副边装置分别依靠各自的原边线圈和副边线圈之间的耦合进行能量的传输，所述副边装置还包括锂电池、电压采集模块、电流采集模块和副边控制模块，其特征在于，所述副边控制模块获取所述电压采集模块和电流采集模块分别采集的电压信息和电流信息，并将所述电压信息和电流信息分别与各自规定的电压阈值和电流阈值进行比对进而判断锂电池是否存在异常情况，在超过所述电压阈值或电流阈值时发出锂电池异常指令，结束锂电池充电；在未超过所述电压阈值和电流阈值时，所述副边控制模块将所述电压信息与各模式充电阶段预设的电压区间的上限电压进行对比判断，根据判断结果控制进入相应的充电模式，并根据所述充电模式的预设结束条件，结束锂电池充电。

【技术特征摘要】
1.一种通用型锂电池无线充电系统，包括原边装置和副边装置，所述原边装置和副边装置分别依靠各自的原边线圈和副边线圈之间的耦合进行能量的传输，所述副边装置还包括锂电池、电压采集模块、电流采集模块和副边控制模块，其特征在于，所述副边控制模块获取所述电压采集模块和电流采集模块分别采集的电压信息和电流信息，并将所述电压信息和电流信息分别与各自规定的电压阈值和电流阈值进行比对进而判断锂电池是否存在异常情况，在超过所述电压阈值或电流阈值时发出锂电池异常指令，结束锂电池充电；在未超过所述电压阈值和电流阈值时，所述副边控制模块将所述电压信息与各模式充电阶段预设的电压区间的上限电压进行对比判断，根据判断结果控制进入相应的充电模式，并根据所述充电模式的预设结束条件，结束锂电池充电。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述副边装置还包括温度采集模块，所述温度采集模块采集温度信息并传输至副边控制模块，副边控制模块还将获取的温度信息与规定的温度阈值进行比对进而判断锂电池是否存在异常情况，在超过所述温度阈值时发出锂电池异常指令，结束锂电池充电；在未超过所述电压阈值、电流阈值和温度阈值时，所述副边控制模块再将所述电压信息与各模式充电阶段预设的电压区间的上限电压进行对比判断。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块间隔特定时间同时连续采集多次的电压信息、电流信息和温度信息发送至副边控制模块，所述副边控制模块以最后一次采集为基准，判断是否超过规定的相应阈值，在超过规定的相应阈值时再判断至少前两次的采集的相应信息当中是否存在超出规定的相应阈值的情况，如果存在则发出锂电池异常指令，结束锂电池充电，否则重新采集并进行锂电池是否存在异常情况判断。4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述副边控制模块还将实际充电总时间与规定的充电总时间阈值进行比对进而判断锂电池是否存在异常情况，在超过所述电压阈值或电流阈值或温度阈值或充电总时间阈值时发出锂电池异常指令，结束锂电池充电；在未超过所述电压阈值、电流阈值、温度阈值和充电总时间阈值时，所述副边控制模块再将所述电压信息与各模式充电阶段预设的电压区间的上限电压进行对比判断。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述副边控制模块将所述电压信息与各模式充电阶段预设的电压区间的上限电压进行对比判断，在所述电压信息小于所述上限电压时控制进入相应的充电模式，所述副边控制模块再将锂电池在所述相应的充电模式下的实际充电时间与预设的相应的充电模式的限制充电时间进行比较，在所述实际充电时间未超出所述限制充电时间时在所述相应的充电模式下继续充电；在所述实际充电时间超出所述限制充电时间时所述副边控制模块重新采集并进行锂电池是否存在异常...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨世春，何红，闫啸宇，杨鹏，崔海港，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11