一种充电方法及充电系统的制作方法
一种充电方法及充电系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及充电领域，特别是设及一种充电方法及充电系统。
【背景技术】
[0002] 随着智能手机的飞速发展，其所能实现的功能越来越多、支持的屏幕越来越大，从 而导致智能手机的功耗越来越大，智能手机中的电池的续航时间越来越短。为了正常使用 智能手机，就需要不定时为智能手机中的电池充电。
[0003] 传统的充电技术包括开关充电和线性充电，其中，开关充电的充电效率通常在 85 %左右，线性充电的充电效率通常在70 %左右，两者都存在热耗大的问题。另外，传统的 充电技术无论开关充电还是线性充电，其都无法支持超大电流充电，从而无法实现电池的 快速充电，进而降低了人们对智能手机的体验度。
[0004] 因此，需要提供一种充电方法及充电系统，W解决上述技术问题。
【发明内容】
[0005] 本发明主要解决的技术问题是提供一种充电方法及充电系统，能够提高充电效 率、减少充电热耗的同时，实现快速充电。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是；提供一种充电方法，该方法 包括；由充电器通过预定充电通道W充电器当前的电流输出值对电池进行充电；检测充电 后的电池的电压值，并判断充电后的电池的电压值是否达到预定电压值；若充电后的电池 的电压值达到预定电压值，判断电池是否已充饱；若电池未充饱，由控制模块控制充电器减 少电流输出值，并继续执行由充电器通过预定充电通道W充电器当前的电流输出值对电池 进行充电的步骤。
[0007]其中，由充电器通过预定充电通道W充电器当前的电流输出值对电池进行充电的 步骤之前，方法进一步包括步骤；由控制模块控制充电器通过预定充电通道与电池连通； 由控制模块调整充电器的电流输出值为预定充电通道所能承受的最大电流值。
[000引其中，由控制模块控制充电器W预定的步长减少电流输出值。
[0009]其中，判断电池是否已充饱的步骤包括；判断电池的充电电流是否小于截止电流； 若电池的充电电流小于截止电流，则判定电池已充饱。
[0010] 其中，截止电流的大小为求取电池的额定电容量的十分之一所得到的值。
[0011] 为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种充电系统，该系 统包括充电器、预定充电通道、控制模块和电池，其中，充电器通过预定充电通道W充电器 当前的电流输出值对电池进行充电；控制模块检测充电后的电池的电压值；若控制模块检 测到充电后的电池的电压值达到预定电压值，继续判断电池是否已充饱；若控制模块判断 电池未充饱，控制模块控制充电器减少电流输出值，充电器继续执行通过预定充电通道W 充电器当前的电流输出值对电池进行充电的操作。
[0012] 其中，充电器包括：变压器模块，禪接于交流电源，用于对交流电源输入的交流电 进行整流滤波w及调制处理w产生充电器的输出电流；反馈模块，禪接于变压器模块，反馈 模块包括多个反馈单元，其中不同的反馈单元对应于充电器的不同目标电流输出值，反馈 模块接收反馈控制模块输出的选择信号，并根据选择信号选择多个反馈单元中的一反馈单 元；变压器控制模块，禪接于所选择的反馈单元与变压器之间，进而控制充电器的输出电流 等于所选择的反馈单元对应的目标电流输出值；充电接口，禪接于控制模块和反馈控制模 块，控制模块通过设置充电接口的至少一端子上的高低电平调整反馈控制模块输出的选择 信号，进而调整充电器的输出电流。
[0013] 其中，变压器模块包括变压器，变压器包括原边绕组、辅助绕组和副边绕组，变压 器控制模块包括第一开关元件和控制巧片，第一开关元件的第一端与控制巧片的驱动引脚 连接，第二端与原边绕组连接，第=端与控制巧片的电流检测引脚连接，多个反馈单元包括 多个分流电阻、多个第二开关元件和多个光电隔离元件，多个分流电阻彼此并联且多个分 流电阻的高压端进一步连接控制巧片的电流检测引脚，每一光电隔离元件的发光元件对应 连接一第二开关元件，每一光电隔离元件的受光元件对应连接一限流电阻，每一第二开关 元件根据反馈模块输出的选择信号选择性导通，进而选择不同的分流电阻与第一开关元件 形成不同的分流电路W获取不同的充电器的目标电流输出值。
[0014] 其中，充电器的输出电流根据如下公式进行计算：
[0015] lout=Vcs*化/Ns/I?i;
[0016] 其中，lout为充电器的电流输出值，Vcs为电流检测引脚的电压，化为原边绕组的 应数，化为副边绕组的应数，化为反馈模块中所选择的反馈单元的阻值。
[0017] 其中，预定充电通道包括第一M0S管，第二M0S管和第SM0S管，充电器通过第一 M0S管和第二M0S管与电池连接，第SM0S管用于在控制模块的控制下选择性导通第一M0S 管和第二M0S管，W使充电器通过预定充电通道对电池充电。
[0018] 本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的充电方法及充电系统由 充电器通过预定充电通道W充电器当前的电流输出值对电池进行充电；检测充电后的电池 的电压值；若充电后的电池的电压值达到预定电压值，判断电池是否已充饱；若电池未充 饱，由控制模块控制充电器减少电流输出值，并继续执行由充电器通过预定充电通道W充 电器当前的电流输出值对电池充电的步骤。通过上述方式，由于采用充电电流依次减少的 充电方法，使得预定充电通道的热耗越来越小，从而降低了整个充电过程中的能量损耗，提 高了充电效率。同时，由于预定充电通道能够承受较大的充电电流，从而可W大幅度减少充 电时间，实现电池的快速充电。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明实施例的充电系统的结构示意图；
[0020] 图2是图1中充电器的结构示意图；
[0021] 图3是图2所示充电器的电路原理图；
[0022] 图4是图3所示充电器的输出电压和输出电流的曲线图；
[0023] 图5是图1所示预定充电通道的电路原理图；
[0024] 图6是本发明实施例的充电方法的流程图。
【具体实施方式】
[0025] 在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中的 技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及权利要求 书并不W名称的差异来作为区分组件的方式，而是W组件在功能上的差异来作为区分的基 准。下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0026]图1是本发明实施例的充电系统的结构示意图。如图1所示，充电系统包括充电 器1、预定充电通道2、控制模块3和电池4。
[0027] 控制模块3分别与充电器1、预定充电通道2、控制模块3和电池4连接。
[0028] 其中，控制模块3与充电器1连接，用于调整充电器1的输出电流，也即调整充电 器1的电流输出值。
[0029] 请一并参考图2,图2是图1中充电器的结构示意图。如图2所示，充电器1包括 变压器模块11、反馈模块12、反馈控制模块13、变压器控制模块14和充电接口 15。
[0030] 变压器模块11，禪接于交流电源，用于对交流电源输入的交流电进行整流滤波W 及调制处理W产生充电器1的输出电流。
[0031] 反馈模块12,禪接于变压器模块11，反馈模块12包括多个反馈单元，其中不同的 反馈单元对应于充电器1的不同目标电流输出值，反馈模块12接收反馈控制模块13输出 的选择信号，并根据选择信号选择所述多个反馈单元中的一反馈单元。
[0032] 变压器控制模块14,禪接于所选择的反馈单元与变压器模块11之间，进而控制充 电器1的输出电流等于所选择的反馈单元对应的目标电流输出值。
[003引充电接口 15,禪接于控制模块3和反馈控制模块13,控制模块3通过设置充电接 口 15的至少一端子上的高低电平调整反馈控制模块13输出的选择信号，进而调整充电器 1的输出电流。
[0034] 请一并参考图3,图3是图2所示充电器的电路原理图。如图3所示，变压器模块 11包括变压器U1、整流二极管D1和电容C1，其中，变压器U1包括原边绕组111、辅助绕组 112和副边绕组113。反馈模块12包括多个分流电阻RiN(N= 1，2…，n)、多个光电隔离元 件PHiN(N= 1，2…，n)和多个第S开关元件QiN(N= 1，2…，n)。反馈控制模块13包括多 个选择信号输出端〇utN(N= 1，2…，n)和多个数据输入端InN(N= 1，2…，n)。变压器控 制模块14包括第一开关元件Q2、控制巧片U2、第一分压电阻R1和第二分压电阻R2。充电 接口 15包括第一数据端子D+和第二数据端子D-。
[0035] 交流电的火线L与变压器U1的原边绕组111的第一端114连 接，交流电的零线N 与地信号GND连接。
[0036] 变压器U1的原边绕组111的第二端115与变压器控制模块14连接，具体来说，原 边绕组111的第二端115与第一开关元件Q2连接，第一开关元件Q2与控制巧片U2连接。
[0037] 其中，第一开关元件Q2为NPNS极管，控制巧片U2包括驱动引脚GATE、电压反馈 引脚FB、电流检测引脚CS和电源引脚VCC，原边绕组111的第二端115与第一开关元件Q2 的集电极连接，第一开关元件Q2的基极与控制巧片U2的驱动引脚GATE连接，第一开关元 件Q2的发射极与控制巧片U2的电流检测引脚CS和反馈模块12连接，控制巧片U2的电压 反馈引脚FB分别与第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的一端连接，第一分压电阻R1的 另一端与辅助绕组112的第一端116连接，第二分压电阻R2的另一端与地信号GND连接。
[0038] 变压器U1的辅助绕组112用于给控制巧片U2供电。具体来说，变压器控制模块 14进一步包括限流电阻Ra和整流二极管D2,限流电阻Ra的一端与辅助绕组112的第一端 116连接，用W获取辅助绕组112的辅助电压，限流电阻Ra的另一端与整流二极管D2的阳 极连接，整流二极管D2的阴极与控制巧片U2的电源引脚VCC连接，辅助绕组112的第二端 117连接地信号GND。
[0039] 变压器U1的副边绕组113的第一端118与整流二极管D1的阳极连接，电容C1串 联连接在整流二极管D1的阴极和副边绕组113的第二端119,副边绕组113的第二端119 与地信号GND连接。
[0040] 反馈模块12禪接于变压器模块11和反馈控制模块13。在反馈模块12中，多个 分流电阻化N的一端彼此连接并连接至控制巧片U2的电流检测管脚CS，多个分流电阻化N 的另一端分别与多个光电隔离元件PHiN的集电极连接，多个光电隔离元件PHiN的发射极 彼此连接并连接至地信号GND，多个光电隔离元件P化N的阳极彼此连接并连接至整流二极 管D1和电容C1的公共节点处，当第S开关元件QiN为NM0S管时，多个光电隔离元件PHiN 的阴极分别与多个第=开关元件QiN的源极连接，多个第=开关元件QiN的漏极彼此连接 并连接至地信号GND，多个第=开关元件QiN的栅极分别与反馈控制模块13输出的多个选 择信号IsN(N= 1，2…，n)连接。
[0041] 优选地，反馈模块12进一步包括多个限流电阻R2N(N= 1，2…，n)，多个第二限流 电阻R2N分别串接于多个光电隔离元件PHiN的阳极与整流二极管D1和电容C1的公共节 点处，用W限制流经光电隔离元件PHiN的电流，W保护光电隔离元件PHiN正常工作。
[0042] 反馈控制模块13与充电接口 15连接，具体来说，反馈控制模块13的数据输入端 InN(N=l，3,5-2n-l)与充电接口 15的第一数据端子D+连接，反馈控制模块13的数据 输入端InN(N= 2,4,6'''2n)与充电接口 15的第二数据端子D-连接。
[0043] 当选择信号IsN为高电平时，与其对应的第S开关元件QiN的漏极和源极导通，从 而使与其对应的光电隔离元件化iN处于导通状态，继而使得分别与光电隔离元件化iN的 集电极相连的分流电阻化N有电流流过，此时，分流电阻化N处于工作也即选中的状态，从 而控制原边绕组111中原边电流的大小。
[0044] 当选择信号IsN为低电平时，与之对应的第S开关元件QiN的漏极和源极截止，从 而使与其对应的光电隔离元件化iN处于断开状态，分别与光电隔离元件化iN的集电极相 连的分流电阻化N没有电流流过，其处于不工作也即未被选中的状态。
[0045] 在本实施例中，在充电过程中，控制模块3通过设置充电接口 14的第一数据端子 D+和第二数据端子D-的高低电平调整反馈控制模块16输出的选择信号IsN，进而选择不 同的分流电阻RiN，当控制巧片U2的电流检测引脚CS处的电压Vcs为固定值时，选择不同 的分流电阻化N与第一开关元件Q2形成不同的限流电路并对流经原边绕组111的电流进 行限流，也即选择不同的分流电阻RiN将导致原边绕组111中的原边电流发生变化，进而导 致充电器1的输出电流发生变化。
[0046] 在本实施例中，举例来说，当N= 3时，反馈模块12中包括S个分流电阻，其分别 为化1、化2和化3,分流电阻Ril、Ri2和化3的阻值逐步增大。S个光电隔离元件，其分别 为化i1、Phi2和化13,W及S个第S开关元件，其分别Qi1、Qi2和Qi3。其中，S个第S开 关元件的栅极分别与反馈控制模块13的=个选择信号输出端Outl、0ut2和0ut3连接，= 个选择信号输出端Outl、Out2和Out3分别输出选择信号Isl、Is2和Is3。
[0047] 其中，反馈控制模块13包括二个数据输入端Ini和In2,反馈控制模块13的数据 输入端Ini与充电接口 15的第一数据端子D+连接，反馈控制模块13的数据输入端In2与 充电接口 14的第二数据端子D-连接。在本实施例中，充电接口 14为USB接口。本领域技 术人员可W理解，在其它实施例中，充电接口 14也可W为不同于USB接口的其它接口，本发 明不W此为限。
[0048] 若控制模块3设置充电接口 14的第一数据端子D+的电平为第一电平，第二数据 端子D-的电平为第一电平时，反馈控制模块13输出的选择信号Isl为高电平、Is2和Is3 为低电平，则分流电阻化1被选中，从而使得充电器输出第一额定电流XA的目标电流输出 值。
[0049] 若控制模块3设置充电接口 14的第一数据端子D+的电平为第一电平，第二数据 端子D-的电平为第二电平时，反馈控制模块13输出的选择信号Is2为高电平、Isl和Is3 为低电平，则分流电阻化2被选中，从而使得充电器输出第二额定电流YA的目标电流输出 值。
[0050] 若控制模块3设置充电接口 14的第一数据端子D+的电平为第二电平，第二数据 端子D-的电平为第一电平时，反馈控制模块13输出的选择信号Is3为高电平、Isl和Is2 为低电平，则分流电阻化3被选中，从而使得充电器输出第S额定电流ZA的目标电流输出 值。
[0051] 其中，第一电平和第二电平不相同，第一电平、第二电平为高低电平中的一种。
[0052] 其中，原边绕组上的原边电流吐根据如下公式进行计算：
[0053]Ip=Vcs/I?in;
[0054] 其中，Vcs为控制巧片U2的电流检测引脚CS处的电压，Rin为选中的分流电阻，其 具体为S个分流电阻化1、Ri2和化3中的一个。
[00巧]本领域技术人员可W理解，当反馈控制模块13控制选择信号Isl、Is2和Is3中的 多个信号为高电平时，从而选中=个分流电阻Ril、Ri2和化3中的多个来控制原边绕组中 的原边电流吐，此时，上述公式中的Rin为选中的多个分流电阻相互并联后得到的电阻值。
[0056] 进一步，根据变压器的电流与绕组应数的关系可知：
[0057]lout=Ip*化/Ns;
[005引其中，lout为充电器1的输出电流，Ip为原边电流，化为原边绕组111的应数，Ns为副边绕组113的应数。
[0059] 根据上述两个公式即可得到计算负载直流电的输出电流lout的公式为：
[0060]lout=Vcs*化/Ns/I?in;
[0061] 其中，lout为充电器1的输出电流，化为原边绕组111的应数，化为副边绕组113 的应数，Rin为选中的分流电阻，其具体为S个分流电阻化1、Ri2和化3中的一个。
[0062] 当本发明控制模块3通过设置充电接口 15的至少一个端子上的高低电平W使充 电器1按照预定规则降低输出电流时，当S个分流电阻化1、化2和化3的阻值逐步增大，贝U 控制模块3调整反馈控制模块13的选择信号Isl、Is2和Is3依次输出高电平W使=个分 流电阻化1、Ri2和Ri3依次被选中，从而使得充电器1的输出的第一额定电流XA、第二额 定电流YA和第S额定电流ZA依次被降低。优选地，若本发明控制模块3控制模块3调整 反馈控制模块13的选择信号Isl、Is2和Is3充电器1W使充电器1按照预定步长逐步降 低输出电流时，S个分流电阻化1、化2和化3的阻值不仅需要满足逐步增大，且S个分流电 阻的阻值还需满足^ ^ + ^，控制模块3调整反馈控制模块13的选择信号Isl、Is2Ril Ri\ Ril 和Is3依次输出高电平W使=个分流电阻化1、Ri2和Ri3依次被选中，从而使得充电器1 的输出的第一额定电流XA、第二额定电流YA和第S额定电流ZA按照预定步长逐步降低。
[0063] 在实际应用中，控制巧片U2的电流检测引脚CS处的电压Vcs、原边绕组的 应数 化、副边绕组的应数化为固定值，此时，通过选中不同的分流电阻化n即可得到不同的充电 器1的输出电流。本领域技术人员可W了解，上述N= 3仅为举例，本发明不W此为限。
[0064] 值得注意的是，本领域技术人员完全可W根据本实施例中反馈模块12实现的功 能做电路上的修改。例如，利用继电器代替光电隔离元件化iN等等，本发明并不仅仅限于 反馈模块12的具体的电路实现形式，只需满足其实现的功能即可。
[0065] 请一并参考图4,图4是图3所示充电器的输出电压和输出电流的曲线图。如图4 所示，I轴为充电器的输出电流，V轴为充电器的输出电压。由图4可W看出，当S个分流电 阻化1、化2和化3的阻值逐步增大时，充电器输出的第一额定电流XA、第二额定电流YA和 第S额定电流ZA逐步减小。
[0066] 请继续参考图1，在图1中，控制模块3与预定充电通道2连接，用于控制预定充电 通道2打开W连通充电器1通过预定充电通道2与电池4连接的连接通路W及用于控制预 定充电通道2关闭W断开充电器1通过预定充电通道2与电池4连接的连接通路。
[0067] 请一并参考图5,图5是图1所示预定充电通道的电路原理图。如图5所示，预定 充电通道2包括第一M0S管Q1，第二M0S管Q2和第SM0S管Q3。
[0068] 其中，充电器1通过第一M0S管Q1和第二M0S管Q2与电池4连接，第SM0S管Q3 用于在控制模块3的控制下选择性导通第一M0S管Q1和第二M0S管Q2,W使充电器1通过 预定充电通道2向电池4充电。
[0069] 具体来说，第一M0S管Q1的漏极与图3中充电器1的整流二极管D1和电容C1的 公共节点连接，第一M0S管Q1的源极与第二M0S管Q2的源极连接后与第SM0S管Q3的漏 极连接，第一M0S管Q1的栅极与第二M0S管Q2的栅极连接后与第SM0S管Q3的漏极连接， 第二M0S管Q2的漏极与电池4连接，第SM0S管Q3的栅极与控制模块3连接，第SM0S管 Q3的源极与地信号GND连接。
[0070] 优选地，预定充电通道2还包括第一电阻R1和第二电阻R2。第一电阻R1的一端 与第SM0S管Q3的栅极连接，第一电阻R1的另一端与第SM0S管Q3的源极连接，第二电 阻R2的一端与第一M0S管Q1的源极与第二M0S管Q2的源极的公共节点连接，第二电阻R2 的另一端与第SM0S管Q3的漏极连接。其中，第一电阻R1第二电阻R2用W限制流经第一 M0S管Q1、第二M0S管Q2和第SM0S管Q3的电流，保护第一M0S管Q1、第二M0S管Q2和第 SM0S管Q3的正常工作。
[0071] 若控制模块3用于控制预定充电通道2打开W连通充电器1通过预定充电通道2 与电池4连接的连接通路，控制模块3向第SM0S管Q3的栅极输出高电平信号。当第SM0S 管Q3的栅极接收到高电平信号后，第SM0S管Q3的源极和漏极导通，从而带动第一M0S管 Q1和第二M0S管Q2的源极和漏极导通，进而使得充电器1可W通过第一M0S管Q1和第二 MOS管Q2给电池4充电。
[0072]若控制模块3用于控制预定充电通道2关闭W断开充电器1通过预定充电通道2 与电池4连接的连接通路，控制模块3向第SM0S管Q3的栅极输出低电平信号。当第SM0S 管Q3的栅极接收到低电平信号后，第SM0S管Q3的源极和漏极断开，从而带动第一M0S管 Q1和第二M0S管Q2的源极和漏极断开，进而使得充电器1通过第一M0S管Q1和第二M0S 管Q2与电池4连接的连接通路断开。
[007引其中，充电器1通过预定充电通道2给电池4进行充电的过程中，由于第一M0S管Q1和第二M0S管Q2的内阻很小，预定充电通道2的能够承受较大的充电电流，与此同时，预 定充电通道2的充电效率高、能量损耗小。
[0074]W充电器1输出第一额定电流XA的充电电流给电池4充电，假设第一额定电流为 5A，第一M0S管Q1和第二M0S管Q2的内阻为0. 01欧，电池4的电压值为4. 0V为例来说， 能量损耗为0.02X5X5 = 0.5W，充电效率为（4. 0-0. 02X5)/4.0 = 97. 5%。其与普通的 5. 0V/1. 0A开关充电相比，能量损耗还要少、效率还要高。同时，随着后续的充电电流逐步减 小且其均小于第一额定电流XA，预定充电通道2的能量损耗也随着充电电流的减少而逐步 降低。
[00巧]控制模块3与电池4连接，用于检测电池4的充电电流W及充电后的电池4的电 压值并根据检测的结果进行相应的操作。
[0076]具体来说，充电器1通过预定充电通道2W充电器1当前的电流输出值对电池4 进行充电。在充电的过程中，控制模块3检测充电后的电池4的电压值，并判断充电后的电 池4的电压值是否达到预定电压值。其中，若控制模块3检测充电后的电池4的电压值未 达到预定电压值，充电器1继续执行通过预定充电通道2W充电器1当前的电流输出值对 电池4进行充电的操作，若控制模块3检测充电后的电池4的电压值达到预定电压值，继续 检测电池4是否已充饱。若电池4未充饱，控制模块3控制充电器1减少电流输出值，并重 复充电器1通过预定充电通道2W充电器1当前的电流输出值对电池4进行充电的操作， 直至电池4充饱为止。
[0077] 优选地，充电器1通过预定充电通道2W充电器1当前的电流输出值对电池4进 行充电的操作之前，控制模块3控制充电器1通过预定充电通道2与电池连通后，控制模块 3调整充电器的电流输出值为预定充电通道2所能承受的最大电流值。
[007引优选地，控制模块3控制充电器1减少电流输出值的操作具体为：控制模块3控制 充电器1W预定的步长减少电流输出值。
[0079]优选地，控制模块3判断电池4是否已充饱的操作具体为；控制模块判断电池4 的充电电流是否小于截止电流；若电池4的充电电流小于截止电流，则判定电池4已充饱。 其中，截止电流的大小为求取电池的额定电容量的十分之一所得到的值，也即截止电流为 0. 1C，其中1C对应电池的额定电容量。举例来说，W1节电池的额定电容量为1200mAH为 例来说，1节电池的额定电容量为1C，则截止电流为120mA。
[0080]图6是本发明实施例的充电方法的流程图，图6所示的充电方法基于图1所示的 充电系统。需注意的是，若有实质上相同的结果，本发明的方法并不W图6所示的流程顺序 为限。如图6所示，该方法包括如下步骤：
[0081] 步骤S101 ;由控制模块3控制充电器1通过预定充电通道2与电池4连通。
[0082] 在步骤SlOl中，预定充电通道2包括第一MOS管Ql，第二MOS管Q2和第SMOS管 Q3。由控制模块3控制充电器1通过预定充电通道2与电池4连通的步骤具体为；控制模 块3向第SM0S管Q3的栅极输出高电平信号，当第SM0S管Q3的栅极接收到高电平信号 后，第SM0S管Q3的源极和漏极导通，从而带动第一M0S管Q1和第二M0S管Q2的源极和 漏极导通，进而使得充电器1可W通过第一M0S管Q1和第二M0S管Q2给电池4充电。
[0083] 步骤S102;由控制模块3调整充电器1的电流输出值为预定充电通道2所能承受 的最大电流值。
[0084] 在步骤S102中，预定充电通道2所能承受的最大电流值为第一额定电流XA，由控 制模块3调整充电器1的电流输出值为预定充电通道2所能承受的最大电流值的步骤具体 为；由控制模块3设置充电接口 14的第一数据端子D+的电平为第一电平，第二数据端子 D-的电平为第一电平，反馈控制模块13输出的选择信号Isl为高电平、Is2和Is3为低电 平，分流电阻化1被选中，从而使得充电器输出第一额定电流XA的目标电流输出值。
[0085] 步骤S103 ;由充电器1通过预定充电通道2W充电器1当前的电流输出值对电池 进行充电。
[008引在步骤S103中，第一次执行步骤S103时，由充电器1通过预定充电通道2W第一 额定电流XA的充电电流对电池进行充电。第二次执行步骤S103时，由充电器1通过预定 充电通道2W第二额定电流YA的充电电流对电池进行充电。第S次执行步骤S103时，由 充电器1通过预定充电通道2W第S额定电流ZA的充电电流对电池进行充电......依此 类推，直至电池充满为止。其中，第一额定电流XA大于第二额定电流YA，第二额定电流YA 大于第=额定电流......依此类推，也即充电电流伴随着充电进行逐步递减。
[0087]步骤S104;检测充电后的电池4的电压值，并判断充电后的电池4的电压值是否 达到预定电压值；若充电后的电池4的电压值达到预定电压值，执行步骤S105,否则继续执 行步骤S103 ;
[008引在步骤S104中，预定电压值优选为4. 35V，当检测到恒流充电后的电池的电压值 达到4. 35V，继 续执行步骤S105。
[0089] 步骤S105:由控制模块3判断电池4是否已充饱；若电池4未充饱，执行步骤 S106,否则执行步骤S107 ;
[0090] 在步骤S105中，由控制模块3判断电池4是否已充饱的步骤具体为；由控制模块 3判断电池3的充电电流是否小于截止电流。若控制模块3判断电池3的充电电流小于截 止电流时，则判定电池已充饱。其中，其中，截止电流的大小为求取电池的额定电容量的十 分之一所得到的值，也即截止电流为0. 1C，其中1C对应电池的额定电容量。
[0091] 在其它实施例中，由控制模块3判断电池4是否已充饱的步骤还可W为：由控制模 块3判断电池4的电量是否达到饱和电量值。若控制模块3判断电池4的电量达到饱和电 量值，则判定电池已充饱。
[0092] 步骤S106:由控制模块3控制充电器1减少电流输出值，并继续执行步骤S103; [009引在步骤S106中，第一次执行步骤S106时，由控制模块3控制充电器1减少电流输 出值的步骤具体为；由控制模块3控制充电器1的电流输出值从第一额定电流XA减少为第 二额定电流YA。第二次执行步骤S106时，由控制模块3控制充电器1减少电流输出值的步 骤具体为；由控制模块3控制充电器1的电流输出值从第二额定电流YA减少为第S额定电 流ZA......W此类推，直至电池充满为止。其中，第一额定电流XA大于第二额定电流YA， 第二额定电流YA大于第S额定电流ZA......依此类推，也即充电电流随着充电进行逐步 递减。
[0094] 优选地，由控制模块3控制充电器1W预定的步长减少电流输出值。也就是说，第 一额定电流XA与第二额定电流YA的差值等于第二额定电流YA与第S额定电流ZA的差 值......依此类推。
[0095] 步骤S107;由控制模块3控制断开充电器1通过预定充电通道2与电池3连通的 连接通路。
[0096] 在步骤S107中，由控制模块3控制断开充电器1通过预定充电通道2与电池3连 通的连接通路的步骤具体为：由控制模块3向第=M0S管Q3的栅极输出低电平信号，当第 SM0S管Q3的栅极接收到低电平信号后，第SM0S管Q3的源极和漏极断开，从而带动第一 M0S管Q1和第二M0S管Q2的源极和漏极断开，进而使得充电器1通过第一M0S管Q1和第 二M0S管Q2与电池4连接的连接通路断开。
[0097]区别于现有技术的情况，本发明的充电方法及充电系统由充电器通过预定充电通 道W充电器当前的电流输出值对电池进行充电；检测充电后的电池的电压值；若充电后的 电池的电压值达到预定电压值，判断电池是否已充饱诺电池未充饱，由控制模块控制充电 器减少电流输出值，并继续执行由充电器通过预定充电通道W充电器当前的电流输出值对 电池充电的步骤。通过上述方式，由于采用充电电流依次减少的充电方法，使得预定充电通 道的热耗越来越小，从而降低了整个充电过程中的能量损耗，提高了充电效率。同时，由于 预定充电通道能够承受较大的充电电流，从而可W大幅度减少充电时间，实现电池的快速 充电。
[0098] W上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本 发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的 技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1. 一种充电方法，其特征在于，所述方法包括： 由充电器通过预定充电通道以充电器当前的电流输出值对电池进行充电； 检测充电后的所述电池的电压值，并判断充电后的所述电池的电压值是否达到预定电 压值； 若充电后的所述电池的电压值达到预定电压值，判断所述电池是否已充饱； 若所述电池未充饱，由控制模块控制所述充电器减少电流输出值，并继续执行所述由 充电器通过预定充电通道以充电器当前的电流输出值对电池进行充电的步骤。2. 根据权利要1所述的充电方法，其特征在于，所述由充电器通过预定充电通道以充 电器当前的电流输出值对电池进行充电的步骤之前，所述方法进一步包括步骤： 由控制模块控制充电器通过预定充电通道与电池连通； 由所述控制模块调整所述充电器的电流输出值为所述预定充电通道所能承受的最大 电流值。3. 根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于，所述由控制模块控制所述充电器减 少电流输出值的步骤包括： 由控制模块控制所述充电器以预定的步长减少电流输出值。4. 根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于，所述判断所述电池是否已充饱的步 骤包括： 判断所述电池的充电电流是否小于截止电流； 若所述电池的充电电流小于截止电流，则判定所述电池已充饱。5. 根据权利要求4所述的充电方法，其特征在于，所述截止电流的大小为求取电池的 额定电容量的十分之一所得到的值。6. -种充电系统，其特征在于，所述系统包括充电器、预定充电通道、控制模块和电池， 其中，所述充电器通过所述预定充电通道以所述充电器当前的电流输出值对所述电池进行 充电；所述控制模块检测充电后的所述电池的电压值；若所述控制模块检测到充电后的所 述电池的电压值达到预定电压值，继续判断所述电池是否已充饱；若所述控制模块判断所 述电池未充饱，所述控制模块控制所述充电器减少电流输出值，所述充电器继续执行通过 所述预定充电通道以所述充电器当前的电流输出值对所述电池进行充电的操作。7. 根据权利要求6所述的充电系统，其特征在于，所述充电器包括： 变压器模块，耦接于交流电源，用于对所述交流电源输入的交流电进行整流滤波以及 调制处理以产生所述充电器的输出电流； 反馈模块，耦接于所述变压器模块，所述反馈模块包括多个反馈单元，其中不同的反馈 单元对应于所述充电器的不同目标电流输出值，所述反馈模块接收所述反馈控制模块输出 的选择信号，并根据所述选择信号选择所述多个反馈单元中的一反馈单元； 变压器控制模块，耦接于所选择的所述反馈单元与所述变压器之间，进而控制所述充 电器的所述输出电流等于所选择的所述反馈单元对应的目标电流输出值； 充电接口，耦接于所述控制模块和所述反馈控制模块，所述控制模块通过设置所述充 电接口的至少一端子上的高低电平调整所述反馈控制模块输出的所述选择信号，进而调整 所述充电器的所述输出电流。8. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述变压器模块包括变压器，所述变压器 包括原边绕组、辅助绕组和副边绕组，所述变压器控制模块包括第一开关元件和控制芯片， 所述第一开关元件的第一端与所述控制芯片的驱动引脚连接，第二端与所述原边绕组连 接，第三端与所述控制芯片的电流检测引脚连接，多个所述反馈单元包括多个分流电阻、多 个第二开关元件和多个光电隔离元件，所述多个分流电阻彼此并联且所述多个分流电阻的 高压端进一步连接所述控制芯片的所述电流检测引脚，每一所述光电隔离元件的发光元件 对应连接一所述第二开关元件，每一所述光电隔离元件的受光元件对应连接一所述限流电 阻，每一所述第二开关元件根据所述反馈模块输出的选择信号选择性导通，进而选择不同 的所述分流电阻与所述第一开关元件形成不同的分流电路以获取不同的所述充电器的目 标电流输出值。9. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述充电器的输出电流根据如下公式进 行计算： lout = Vcs*Np/Ns/Ri ; 其中，lout为所述充电器的输出电流，Vcs为所述电流检测引脚的电压，Np为所述原边 绕组的匝数，Ns为所述副边绕组的匝数，Ri为所述反馈模块中所选择的反馈单元的阻值。10. 根据权利要求6所述的充电系统，其特征在于，所述预定充电通道包括第一MOS管， 第二MOS管和第三MOS管，所述充电器通过所述第一MOS管和所述第二MOS管与所述电池 连接，所述第三MOS管用于在所述控制模块的控制下选择性导通所述第一MOS管和所述第 二MOS管，以使所述充电器通过所述预定充电通道对所述电池充电。
【专利摘要】本发明公开了一种充电方法及充电系统。该方法包括：由充电器通过预定充电通道以充电器当前的电流输出值对电池进行充电；若充电后的电池的电压值达到预定电压值，进一步判断电池是否已充饱；若电池未充饱，则由控制模块控制充电器减少电流输出值，并继续执行由充电器通过预定充电通道以充电器当前的电流输出值对电池充电的步骤。通过上述方式，由于采用充电电流依次减少的充电方法，使得预定充电通道的热耗越来越小，从而降低了整个充电过程中的能量损耗，提高了充电效率。同时，由于预定充电通道能够承受较大的充电电流，从而可以大幅度减少充电时间，实现电池的快速充电。
【IPC分类】H01M10/44, H02J7/00, H02J7/10
【公开号】CN104901366
【申请号】CN201510266910
【发明人】李城铭, 倪漫利
【申请人】深圳天珑无线科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月22日
【技术领域】
[0001] 本发明设及充电领域，特别是设及一种充电方法及充电系统。
【背景技术】
[0002] 随着智能手机的飞速发展，其所能实现的功能越来越多、支持的屏幕越来越大，从 而导致智能手机的功耗越来越大，智能手机中的电池的续航时间越来越短。为了正常使用 智能手机，就需要不定时为智能手机中的电池充电。
[0003] 传统的充电技术包括开关充电和线性充电，其中，开关充电的充电效率通常在 85 %左右，线性充电的充电效率通常在70 %左右，两者都存在热耗大的问题。另外，传统的 充电技术无论开关充电还是线性充电，其都无法支持超大电流充电，从而无法实现电池的 快速充电，进而降低了人们对智能手机的体验度。
[0004] 因此，需要提供一种充电方法及充电系统，W解决上述技术问题。
【发明内容】
[0005] 本发明主要解决的技术问题是提供一种充电方法及充电系统，能够提高充电效 率、减少充电热耗的同时，实现快速充电。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是；提供一种充电方法，该方法 包括；由充电器通过预定充电通道W充电器当前的电流输出值对电池进行充电；检测充电 后的电池的电压值，并判断充电后的电池的电压值是否达到预定电压值；若充电后的电池 的电压值达到预定电压值，判断电池是否已充饱；若电池未充饱，由控制模块控制充电器减 少电流输出值，并继续执行由充电器通过预定充电通道W充电器当前的电流输出值对电池 进行充电的步骤。
[0007]其中，由充电器通过预定充电通道W充电器当前的电流输出值对电池进行充电的 步骤之前，方法进一步包括步骤；由控制模块控制充电器通过预定充电通道与电池连通； 由控制模块调整充电器的电流输出值为预定充电通道所能承受的最大电流值。
[000引其中，由控制模块控制充电器W预定的步长减少电流输出值。
[0009]其中，判断电池是否已充饱的步骤包括；判断电池的充电电流是否小于截止电流； 若电池的充电电流小于截止电流，则判定电池已充饱。
[0010] 其中，截止电流的大小为求取电池的额定电容量的十分之一所得到的值。
[0011] 为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种充电系统，该系 统包括充电器、预定充电通道、控制模块和电池，其中，充电器通过预定充电通道W充电器 当前的电流输出值对电池进行充电；控制模块检测充电后的电池的电压值；若控制模块检 测到充电后的电池的电压值达到预定电压值，继续判断电池是否已充饱；若控制模块判断 电池未充饱，控制模块控制充电器减少电流输出值，充电器继续执行通过预定充电通道W 充电器当前的电流输出值对电池进行充电的操作。
[0012] 其中，充电器包括：变压器模块，禪接于交流电源，用于对交流电源输入的交流电 进行整流滤波w及调制处理w产生充电器的输出电流；反馈模块，禪接于变压器模块，反馈 模块包括多个反馈单元，其中不同的反馈单元对应于充电器的不同目标电流输出值，反馈 模块接收反馈控制模块输出的选择信号，并根据选择信号选择多个反馈单元中的一反馈单 元；变压器控制模块，禪接于所选择的反馈单元与变压器之间，进而控制充电器的输出电流 等于所选择的反馈单元对应的目标电流输出值；充电接口，禪接于控制模块和反馈控制模 块，控制模块通过设置充电接口的至少一端子上的高低电平调整反馈控制模块输出的选择 信号，进而调整充电器的输出电流。
[0013] 其中，变压器模块包括变压器，变压器包括原边绕组、辅助绕组和副边绕组，变压 器控制模块包括第一开关元件和控制巧片，第一开关元件的第一端与控制巧片的驱动引脚 连接，第二端与原边绕组连接，第=端与控制巧片的电流检测引脚连接，多个反馈单元包括 多个分流电阻、多个第二开关元件和多个光电隔离元件，多个分流电阻彼此并联且多个分 流电阻的高压端进一步连接控制巧片的电流检测引脚，每一光电隔离元件的发光元件对应 连接一第二开关元件，每一光电隔离元件的受光元件对应连接一限流电阻，每一第二开关 元件根据反馈模块输出的选择信号选择性导通，进而选择不同的分流电阻与第一开关元件 形成不同的分流电路W获取不同的充电器的目标电流输出值。
[0014] 其中，充电器的输出电流根据如下公式进行计算：
[0015] lout=Vcs*化/Ns/I?i;
[0016] 其中，lout为充电器的电流输出值，Vcs为电流检测引脚的电压，化为原边绕组的 应数，化为副边绕组的应数，化为反馈模块中所选择的反馈单元的阻值。
[0017] 其中，预定充电通道包括第一M0S管，第二M0S管和第SM0S管，充电器通过第一 M0S管和第二M0S管与电池连接，第SM0S管用于在控制模块的控制下选择性导通第一M0S 管和第二M0S管，W使充电器通过预定充电通道对电池充电。
[0018] 本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的充电方法及充电系统由 充电器通过预定充电通道W充电器当前的电流输出值对电池进行充电；检测充电后的电池 的电压值；若充电后的电池的电压值达到预定电压值，判断电池是否已充饱；若电池未充 饱，由控制模块控制充电器减少电流输出值，并继续执行由充电器通过预定充电通道W充 电器当前的电流输出值对电池充电的步骤。通过上述方式，由于采用充电电流依次减少的 充电方法，使得预定充电通道的热耗越来越小，从而降低了整个充电过程中的能量损耗，提 高了充电效率。同时，由于预定充电通道能够承受较大的充电电流，从而可W大幅度减少充 电时间，实现电池的快速充电。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明实施例的充电系统的结构示意图；
[0020] 图2是图1中充电器的结构示意图；
[0021] 图3是图2所示充电器的电路原理图；
[0022] 图4是图3所示充电器的输出电压和输出电流的曲线图；
[0023] 图5是图1所示预定充电通道的电路原理图；
[0024] 图6是本发明实施例的充电方法的流程图。
【具体实施方式】
[0025] 在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中的 技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及权利要求 书并不W名称的差异来作为区分组件的方式，而是W组件在功能上的差异来作为区分的基 准。下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0026]图1是本发明实施例的充电系统的结构示意图。如图1所示，充电系统包括充电 器1、预定充电通道2、控制模块3和电池4。
[0027] 控制模块3分别与充电器1、预定充电通道2、控制模块3和电池4连接。
[0028] 其中，控制模块3与充电器1连接，用于调整充电器1的输出电流，也即调整充电 器1的电流输出值。
[0029] 请一并参考图2,图2是图1中充电器的结构示意图。如图2所示，充电器1包括 变压器模块11、反馈模块12、反馈控制模块13、变压器控制模块14和充电接口 15。
[0030] 变压器模块11，禪接于交流电源，用于对交流电源输入的交流电进行整流滤波W 及调制处理W产生充电器1的输出电流。
[0031] 反馈模块12,禪接于变压器模块11，反馈模块12包括多个反馈单元，其中不同的 反馈单元对应于充电器1的不同目标电流输出值，反馈模块12接收反馈控制模块13输出 的选择信号，并根据选择信号选择所述多个反馈单元中的一反馈单元。
[0032] 变压器控制模块14,禪接于所选择的反馈单元与变压器模块11之间，进而控制充 电器1的输出电流等于所选择的反馈单元对应的目标电流输出值。
[003引充电接口 15,禪接于控制模块3和反馈控制模块13,控制模块3通过设置充电接 口 15的至少一端子上的高低电平调整反馈控制模块13输出的选择信号，进而调整充电器 1的输出电流。
[0034] 请一并参考图3,图3是图2所示充电器的电路原理图。如图3所示，变压器模块 11包括变压器U1、整流二极管D1和电容C1，其中，变压器U1包括原边绕组111、辅助绕组 112和副边绕组113。反馈模块12包括多个分流电阻RiN(N= 1，2…，n)、多个光电隔离元 件PHiN(N= 1，2…，n)和多个第S开关元件QiN(N= 1，2…，n)。反馈控制模块13包括多 个选择信号输出端〇utN(N= 1，2…，n)和多个数据输入端InN(N= 1，2…，n)。变压器控 制模块14包括第一开关元件Q2、控制巧片U2、第一分压电阻R1和第二分压电阻R2。充电 接口 15包括第一数据端子D+和第二数据端子D-。
[0035] 交流电的火线L与变压器U1的原边绕组111的第一端114连 接，交流电的零线N 与地信号GND连接。
[0036] 变压器U1的原边绕组111的第二端115与变压器控制模块14连接，具体来说，原 边绕组111的第二端115与第一开关元件Q2连接，第一开关元件Q2与控制巧片U2连接。
[0037] 其中，第一开关元件Q2为NPNS极管，控制巧片U2包括驱动引脚GATE、电压反馈 引脚FB、电流检测引脚CS和电源引脚VCC，原边绕组111的第二端115与第一开关元件Q2 的集电极连接，第一开关元件Q2的基极与控制巧片U2的驱动引脚GATE连接，第一开关元 件Q2的发射极与控制巧片U2的电流检测引脚CS和反馈模块12连接，控制巧片U2的电压 反馈引脚FB分别与第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的一端连接，第一分压电阻R1的 另一端与辅助绕组112的第一端116连接，第二分压电阻R2的另一端与地信号GND连接。
[0038] 变压器U1的辅助绕组112用于给控制巧片U2供电。具体来说，变压器控制模块 14进一步包括限流电阻Ra和整流二极管D2,限流电阻Ra的一端与辅助绕组112的第一端 116连接，用W获取辅助绕组112的辅助电压，限流电阻Ra的另一端与整流二极管D2的阳 极连接，整流二极管D2的阴极与控制巧片U2的电源引脚VCC连接，辅助绕组112的第二端 117连接地信号GND。
[0039] 变压器U1的副边绕组113的第一端118与整流二极管D1的阳极连接，电容C1串 联连接在整流二极管D1的阴极和副边绕组113的第二端119,副边绕组113的第二端119 与地信号GND连接。
[0040] 反馈模块12禪接于变压器模块11和反馈控制模块13。在反馈模块12中，多个 分流电阻化N的一端彼此连接并连接至控制巧片U2的电流检测管脚CS，多个分流电阻化N 的另一端分别与多个光电隔离元件PHiN的集电极连接，多个光电隔离元件PHiN的发射极 彼此连接并连接至地信号GND，多个光电隔离元件P化N的阳极彼此连接并连接至整流二极 管D1和电容C1的公共节点处，当第S开关元件QiN为NM0S管时，多个光电隔离元件PHiN 的阴极分别与多个第=开关元件QiN的源极连接，多个第=开关元件QiN的漏极彼此连接 并连接至地信号GND，多个第=开关元件QiN的栅极分别与反馈控制模块13输出的多个选 择信号IsN(N= 1，2…，n)连接。
[0041] 优选地，反馈模块12进一步包括多个限流电阻R2N(N= 1，2…，n)，多个第二限流 电阻R2N分别串接于多个光电隔离元件PHiN的阳极与整流二极管D1和电容C1的公共节 点处，用W限制流经光电隔离元件PHiN的电流，W保护光电隔离元件PHiN正常工作。
[0042] 反馈控制模块13与充电接口 15连接，具体来说，反馈控制模块13的数据输入端 InN(N=l，3,5-2n-l)与充电接口 15的第一数据端子D+连接，反馈控制模块13的数据 输入端InN(N= 2,4,6'''2n)与充电接口 15的第二数据端子D-连接。
[0043] 当选择信号IsN为高电平时，与其对应的第S开关元件QiN的漏极和源极导通，从 而使与其对应的光电隔离元件化iN处于导通状态，继而使得分别与光电隔离元件化iN的 集电极相连的分流电阻化N有电流流过，此时，分流电阻化N处于工作也即选中的状态，从 而控制原边绕组111中原边电流的大小。
[0044] 当选择信号IsN为低电平时，与之对应的第S开关元件QiN的漏极和源极截止，从 而使与其对应的光电隔离元件化iN处于断开状态，分别与光电隔离元件化iN的集电极相 连的分流电阻化N没有电流流过，其处于不工作也即未被选中的状态。
[0045] 在本实施例中，在充电过程中，控制模块3通过设置充电接口 14的第一数据端子 D+和第二数据端子D-的高低电平调整反馈控制模块16输出的选择信号IsN，进而选择不 同的分流电阻RiN，当控制巧片U2的电流检测引脚CS处的电压Vcs为固定值时，选择不同 的分流电阻化N与第一开关元件Q2形成不同的限流电路并对流经原边绕组111的电流进 行限流，也即选择不同的分流电阻RiN将导致原边绕组111中的原边电流发生变化，进而导 致充电器1的输出电流发生变化。
[0046] 在本实施例中，举例来说，当N= 3时，反馈模块12中包括S个分流电阻，其分别 为化1、化2和化3,分流电阻Ril、Ri2和化3的阻值逐步增大。S个光电隔离元件，其分别 为化i1、Phi2和化13,W及S个第S开关元件，其分别Qi1、Qi2和Qi3。其中，S个第S开 关元件的栅极分别与反馈控制模块13的=个选择信号输出端Outl、0ut2和0ut3连接，= 个选择信号输出端Outl、Out2和Out3分别输出选择信号Isl、Is2和Is3。
[0047] 其中，反馈控制模块13包括二个数据输入端Ini和In2,反馈控制模块13的数据 输入端Ini与充电接口 15的第一数据端子D+连接，反馈控制模块13的数据输入端In2与 充电接口 14的第二数据端子D-连接。在本实施例中，充电接口 14为USB接口。本领域技 术人员可W理解，在其它实施例中，充电接口 14也可W为不同于USB接口的其它接口，本发 明不W此为限。
[0048] 若控制模块3设置充电接口 14的第一数据端子D+的电平为第一电平，第二数据 端子D-的电平为第一电平时，反馈控制模块13输出的选择信号Isl为高电平、Is2和Is3 为低电平，则分流电阻化1被选中，从而使得充电器输出第一额定电流XA的目标电流输出 值。
[0049] 若控制模块3设置充电接口 14的第一数据端子D+的电平为第一电平，第二数据 端子D-的电平为第二电平时，反馈控制模块13输出的选择信号Is2为高电平、Isl和Is3 为低电平，则分流电阻化2被选中，从而使得充电器输出第二额定电流YA的目标电流输出 值。
[0050] 若控制模块3设置充电接口 14的第一数据端子D+的电平为第二电平，第二数据 端子D-的电平为第一电平时，反馈控制模块13输出的选择信号Is3为高电平、Isl和Is2 为低电平，则分流电阻化3被选中，从而使得充电器输出第S额定电流ZA的目标电流输出 值。
[0051] 其中，第一电平和第二电平不相同，第一电平、第二电平为高低电平中的一种。
[0052] 其中，原边绕组上的原边电流吐根据如下公式进行计算：
[0053]Ip=Vcs/I?in;
[0054] 其中，Vcs为控制巧片U2的电流检测引脚CS处的电压，Rin为选中的分流电阻，其 具体为S个分流电阻化1、Ri2和化3中的一个。
[00巧]本领域技术人员可W理解，当反馈控制模块13控制选择信号Isl、Is2和Is3中的 多个信号为高电平时，从而选中=个分流电阻Ril、Ri2和化3中的多个来控制原边绕组中 的原边电流吐，此时，上述公式中的Rin为选中的多个分流电阻相互并联后得到的电阻值。
[0056] 进一步，根据变压器的电流与绕组应数的关系可知：
[0057]lout=Ip*化/Ns;
[005引其中，lout为充电器1的输出电流，Ip为原边电流，化为原边绕组111的应数，Ns为副边绕组113的应数。
[0059] 根据上述两个公式即可得到计算负载直流电的输出电流lout的公式为：
[0060]lout=Vcs*化/Ns/I?in;
[0061] 其中，lout为充电器1的输出电流，化为原边绕组111的应数，化为副边绕组113 的应数，Rin为选中的分流电阻，其具体为S个分流电阻化1、Ri2和化3中的一个。
[0062] 当本发明控制模块3通过设置充电接口 15的至少一个端子上的高低电平W使充 电器1按照预定规则降低输出电流时，当S个分流电阻化1、化2和化3的阻值逐步增大，贝U 控制模块3调整反馈控制模块13的选择信号Isl、Is2和Is3依次输出高电平W使=个分 流电阻化1、Ri2和Ri3依次被选中，从而使得充电器1的输出的第一额定电流XA、第二额 定电流YA和第S额定电流ZA依次被降低。优选地，若本发明控制模块3控制模块3调整 反馈控制模块13的选择信号Isl、Is2和Is3充电器1W使充电器1按照预定步长逐步降 低输出电流时，S个分流电阻化1、化2和化3的阻值不仅需要满足逐步增大，且S个分流电 阻的阻值还需满足^ ^ + ^，控制模块3调整反馈控制模块13的选择信号Isl、Is2Ril Ri\ Ril 和Is3依次输出高电平W使=个分流电阻化1、Ri2和Ri3依次被选中，从而使得充电器1 的输出的第一额定电流XA、第二额定电流YA和第S额定电流ZA按照预定步长逐步降低。
[0063] 在实际应用中，控制巧片U2的电流检测引脚CS处的电压Vcs、原边绕组的 应数 化、副边绕组的应数化为固定值，此时，通过选中不同的分流电阻化n即可得到不同的充电 器1的输出电流。本领域技术人员可W了解，上述N= 3仅为举例，本发明不W此为限。
[0064] 值得注意的是，本领域技术人员完全可W根据本实施例中反馈模块12实现的功 能做电路上的修改。例如，利用继电器代替光电隔离元件化iN等等，本发明并不仅仅限于 反馈模块12的具体的电路实现形式，只需满足其实现的功能即可。
[0065] 请一并参考图4,图4是图3所示充电器的输出电压和输出电流的曲线图。如图4 所示，I轴为充电器的输出电流，V轴为充电器的输出电压。由图4可W看出，当S个分流电 阻化1、化2和化3的阻值逐步增大时，充电器输出的第一额定电流XA、第二额定电流YA和 第S额定电流ZA逐步减小。
[0066] 请继续参考图1，在图1中，控制模块3与预定充电通道2连接，用于控制预定充电 通道2打开W连通充电器1通过预定充电通道2与电池4连接的连接通路W及用于控制预 定充电通道2关闭W断开充电器1通过预定充电通道2与电池4连接的连接通路。
[0067] 请一并参考图5,图5是图1所示预定充电通道的电路原理图。如图5所示，预定 充电通道2包括第一M0S管Q1，第二M0S管Q2和第SM0S管Q3。
[0068] 其中，充电器1通过第一M0S管Q1和第二M0S管Q2与电池4连接，第SM0S管Q3 用于在控制模块3的控制下选择性导通第一M0S管Q1和第二M0S管Q2,W使充电器1通过 预定充电通道2向电池4充电。
[0069] 具体来说，第一M0S管Q1的漏极与图3中充电器1的整流二极管D1和电容C1的 公共节点连接，第一M0S管Q1的源极与第二M0S管Q2的源极连接后与第SM0S管Q3的漏 极连接，第一M0S管Q1的栅极与第二M0S管Q2的栅极连接后与第SM0S管Q3的漏极连接， 第二M0S管Q2的漏极与电池4连接，第SM0S管Q3的栅极与控制模块3连接，第SM0S管 Q3的源极与地信号GND连接。
[0070] 优选地，预定充电通道2还包括第一电阻R1和第二电阻R2。第一电阻R1的一端 与第SM0S管Q3的栅极连接，第一电阻R1的另一端与第SM0S管Q3的源极连接，第二电 阻R2的一端与第一M0S管Q1的源极与第二M0S管Q2的源极的公共节点连接，第二电阻R2 的另一端与第SM0S管Q3的漏极连接。其中，第一电阻R1第二电阻R2用W限制流经第一 M0S管Q1、第二M0S管Q2和第SM0S管Q3的电流，保护第一M0S管Q1、第二M0S管Q2和第 SM0S管Q3的正常工作。
[0071] 若控制模块3用于控制预定充电通道2打开W连通充电器1通过预定充电通道2 与电池4连接的连接通路，控制模块3向第SM0S管Q3的栅极输出高电平信号。当第SM0S 管Q3的栅极接收到高电平信号后，第SM0S管Q3的源极和漏极导通，从而带动第一M0S管 Q1和第二M0S管Q2的源极和漏极导通，进而使得充电器1可W通过第一M0S管Q1和第二 MOS管Q2给电池4充电。
[0072]若控制模块3用于控制预定充电通道2关闭W断开充电器1通过预定充电通道2 与电池4连接的连接通路，控制模块3向第SM0S管Q3的栅极输出低电平信号。当第SM0S 管Q3的栅极接收到低电平信号后，第SM0S管Q3的源极和漏极断开，从而带动第一M0S管 Q1和第二M0S管Q2的源极和漏极断开，进而使得充电器1通过第一M0S管Q1和第二M0S 管Q2与电池4连接的连接通路断开。
[007引其中，充电器1通过预定充电通道2给电池4进行充电的过程中，由于第一M0S管Q1和第二M0S管Q2的内阻很小，预定充电通道2的能够承受较大的充电电流，与此同时，预 定充电通道2的充电效率高、能量损耗小。
[0074]W充电器1输出第一额定电流XA的充电电流给电池4充电，假设第一额定电流为 5A，第一M0S管Q1和第二M0S管Q2的内阻为0. 01欧，电池4的电压值为4. 0V为例来说， 能量损耗为0.02X5X5 = 0.5W，充电效率为（4. 0-0. 02X5)/4.0 = 97. 5%。其与普通的 5. 0V/1. 0A开关充电相比，能量损耗还要少、效率还要高。同时，随着后续的充电电流逐步减 小且其均小于第一额定电流XA，预定充电通道2的能量损耗也随着充电电流的减少而逐步 降低。
[00巧]控制模块3与电池4连接，用于检测电池4的充电电流W及充电后的电池4的电 压值并根据检测的结果进行相应的操作。
[0076]具体来说，充电器1通过预定充电通道2W充电器1当前的电流输出值对电池4 进行充电。在充电的过程中，控制模块3检测充电后的电池4的电压值，并判断充电后的电 池4的电压值是否达到预定电压值。其中，若控制模块3检测充电后的电池4的电压值未 达到预定电压值，充电器1继续执行通过预定充电通道2W充电器1当前的电流输出值对 电池4进行充电的操作，若控制模块3检测充电后的电池4的电压值达到预定电压值，继续 检测电池4是否已充饱。若电池4未充饱，控制模块3控制充电器1减少电流输出值，并重 复充电器1通过预定充电通道2W充电器1当前的电流输出值对电池4进行充电的操作， 直至电池4充饱为止。
[0077] 优选地，充电器1通过预定充电通道2W充电器1当前的电流输出值对电池4进 行充电的操作之前，控制模块3控制充电器1通过预定充电通道2与电池连通后，控制模块 3调整充电器的电流输出值为预定充电通道2所能承受的最大电流值。
[007引优选地，控制模块3控制充电器1减少电流输出值的操作具体为：控制模块3控制 充电器1W预定的步长减少电流输出值。
[0079]优选地，控制模块3判断电池4是否已充饱的操作具体为；控制模块判断电池4 的充电电流是否小于截止电流；若电池4的充电电流小于截止电流，则判定电池4已充饱。 其中，截止电流的大小为求取电池的额定电容量的十分之一所得到的值，也即截止电流为 0. 1C，其中1C对应电池的额定电容量。举例来说，W1节电池的额定电容量为1200mAH为 例来说，1节电池的额定电容量为1C，则截止电流为120mA。
[0080]图6是本发明实施例的充电方法的流程图，图6所示的充电方法基于图1所示的 充电系统。需注意的是，若有实质上相同的结果，本发明的方法并不W图6所示的流程顺序 为限。如图6所示，该方法包括如下步骤：
[0081] 步骤S101 ;由控制模块3控制充电器1通过预定充电通道2与电池4连通。
[0082] 在步骤SlOl中，预定充电通道2包括第一MOS管Ql，第二MOS管Q2和第SMOS管 Q3。由控制模块3控制充电器1通过预定充电通道2与电池4连通的步骤具体为；控制模 块3向第SM0S管Q3的栅极输出高电平信号，当第SM0S管Q3的栅极接收到高电平信号 后，第SM0S管Q3的源极和漏极导通，从而带动第一M0S管Q1和第二M0S管Q2的源极和 漏极导通，进而使得充电器1可W通过第一M0S管Q1和第二M0S管Q2给电池4充电。
[0083] 步骤S102;由控制模块3调整充电器1的电流输出值为预定充电通道2所能承受 的最大电流值。
[0084] 在步骤S102中，预定充电通道2所能承受的最大电流值为第一额定电流XA，由控 制模块3调整充电器1的电流输出值为预定充电通道2所能承受的最大电流值的步骤具体 为；由控制模块3设置充电接口 14的第一数据端子D+的电平为第一电平，第二数据端子 D-的电平为第一电平，反馈控制模块13输出的选择信号Isl为高电平、Is2和Is3为低电 平，分流电阻化1被选中，从而使得充电器输出第一额定电流XA的目标电流输出值。
[0085] 步骤S103 ;由充电器1通过预定充电通道2W充电器1当前的电流输出值对电池 进行充电。
[008引在步骤S103中，第一次执行步骤S103时，由充电器1通过预定充电通道2W第一 额定电流XA的充电电流对电池进行充电。第二次执行步骤S103时，由充电器1通过预定 充电通道2W第二额定电流YA的充电电流对电池进行充电。第S次执行步骤S103时，由 充电器1通过预定充电通道2W第S额定电流ZA的充电电流对电池进行充电......依此 类推，直至电池充满为止。其中，第一额定电流XA大于第二额定电流YA，第二额定电流YA 大于第=额定电流......依此类推，也即充电电流伴随着充电进行逐步递减。
[0087]步骤S104;检测充电后的电池4的电压值，并判断充电后的电池4的电压值是否 达到预定电压值；若充电后的电池4的电压值达到预定电压值，执行步骤S105,否则继续执 行步骤S103 ;
[008引在步骤S104中，预定电压值优选为4. 35V，当检测到恒流充电后的电池的电压值 达到4. 35V，继 续执行步骤S105。
[0089] 步骤S105:由控制模块3判断电池4是否已充饱；若电池4未充饱，执行步骤 S106,否则执行步骤S107 ;
[0090] 在步骤S105中，由控制模块3判断电池4是否已充饱的步骤具体为；由控制模块 3判断电池3的充电电流是否小于截止电流。若控制模块3判断电池3的充电电流小于截 止电流时，则判定电池已充饱。其中，其中，截止电流的大小为求取电池的额定电容量的十 分之一所得到的值，也即截止电流为0. 1C，其中1C对应电池的额定电容量。
[0091] 在其它实施例中，由控制模块3判断电池4是否已充饱的步骤还可W为：由控制模 块3判断电池4的电量是否达到饱和电量值。若控制模块3判断电池4的电量达到饱和电 量值，则判定电池已充饱。
[0092] 步骤S106:由控制模块3控制充电器1减少电流输出值，并继续执行步骤S103; [009引在步骤S106中，第一次执行步骤S106时，由控制模块3控制充电器1减少电流输 出值的步骤具体为；由控制模块3控制充电器1的电流输出值从第一额定电流XA减少为第 二额定电流YA。第二次执行步骤S106时，由控制模块3控制充电器1减少电流输出值的步 骤具体为；由控制模块3控制充电器1的电流输出值从第二额定电流YA减少为第S额定电 流ZA......W此类推，直至电池充满为止。其中，第一额定电流XA大于第二额定电流YA， 第二额定电流YA大于第S额定电流ZA......依此类推，也即充电电流随着充电进行逐步 递减。
[0094] 优选地，由控制模块3控制充电器1W预定的步长减少电流输出值。也就是说，第 一额定电流XA与第二额定电流YA的差值等于第二额定电流YA与第S额定电流ZA的差 值......依此类推。
[0095] 步骤S107;由控制模块3控制断开充电器1通过预定充电通道2与电池3连通的 连接通路。
[0096] 在步骤S107中，由控制模块3控制断开充电器1通过预定充电通道2与电池3连 通的连接通路的步骤具体为：由控制模块3向第=M0S管Q3的栅极输出低电平信号，当第 SM0S管Q3的栅极接收到低电平信号后，第SM0S管Q3的源极和漏极断开，从而带动第一 M0S管Q1和第二M0S管Q2的源极和漏极断开，进而使得充电器1通过第一M0S管Q1和第 二M0S管Q2与电池4连接的连接通路断开。
[0097]区别于现有技术的情况，本发明的充电方法及充电系统由充电器通过预定充电通 道W充电器当前的电流输出值对电池进行充电；检测充电后的电池的电压值；若充电后的 电池的电压值达到预定电压值，判断电池是否已充饱诺电池未充饱，由控制模块控制充电 器减少电流输出值，并继续执行由充电器通过预定充电通道W充电器当前的电流输出值对 电池充电的步骤。通过上述方式，由于采用充电电流依次减少的充电方法，使得预定充电通 道的热耗越来越小，从而降低了整个充电过程中的能量损耗，提高了充电效率。同时，由于 预定充电通道能够承受较大的充电电流，从而可W大幅度减少充电时间，实现电池的快速 充电。
[0098] W上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本 发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的 技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1. 一种充电方法，其特征在于，所述方法包括： 由充电器通过预定充电通道以充电器当前的电流输出值对电池进行充电； 检测充电后的所述电池的电压值，并判断充电后的所述电池的电压值是否达到预定电 压值； 若充电后的所述电池的电压值达到预定电压值，判断所述电池是否已充饱； 若所述电池未充饱，由控制模块控制所述充电器减少电流输出值，并继续执行所述由 充电器通过预定充电通道以充电器当前的电流输出值对电池进行充电的步骤。2. 根据权利要1所述的充电方法，其特征在于，所述由充电器通过预定充电通道以充 电器当前的电流输出值对电池进行充电的步骤之前，所述方法进一步包括步骤： 由控制模块控制充电器通过预定充电通道与电池连通； 由所述控制模块调整所述充电器的电流输出值为所述预定充电通道所能承受的最大 电流值。3. 根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于，所述由控制模块控制所述充电器减 少电流输出值的步骤包括： 由控制模块控制所述充电器以预定的步长减少电流输出值。4. 根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于，所述判断所述电池是否已充饱的步 骤包括： 判断所述电池的充电电流是否小于截止电流； 若所述电池的充电电流小于截止电流，则判定所述电池已充饱。5. 根据权利要求4所述的充电方法，其特征在于，所述截止电流的大小为求取电池的 额定电容量的十分之一所得到的值。6. -种充电系统，其特征在于，所述系统包括充电器、预定充电通道、控制模块和电池， 其中，所述充电器通过所述预定充电通道以所述充电器当前的电流输出值对所述电池进行 充电；所述控制模块检测充电后的所述电池的电压值；若所述控制模块检测到充电后的所 述电池的电压值达到预定电压值，继续判断所述电池是否已充饱；若所述控制模块判断所 述电池未充饱，所述控制模块控制所述充电器减少电流输出值，所述充电器继续执行通过 所述预定充电通道以所述充电器当前的电流输出值对所述电池进行充电的操作。7. 根据权利要求6所述的充电系统，其特征在于，所述充电器包括： 变压器模块，耦接于交流电源，用于对所述交流电源输入的交流电进行整流滤波以及 调制处理以产生所述充电器的输出电流； 反馈模块，耦接于所述变压器模块，所述反馈模块包括多个反馈单元，其中不同的反馈 单元对应于所述充电器的不同目标电流输出值，所述反馈模块接收所述反馈控制模块输出 的选择信号，并根据所述选择信号选择所述多个反馈单元中的一反馈单元； 变压器控制模块，耦接于所选择的所述反馈单元与所述变压器之间，进而控制所述充 电器的所述输出电流等于所选择的所述反馈单元对应的目标电流输出值； 充电接口，耦接于所述控制模块和所述反馈控制模块，所述控制模块通过设置所述充 电接口的至少一端子上的高低电平调整所述反馈控制模块输出的所述选择信号，进而调整 所述充电器的所述输出电流。8. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述变压器模块包括变压器，所述变压器 包括原边绕组、辅助绕组和副边绕组，所述变压器控制模块包括第一开关元件和控制芯片， 所述第一开关元件的第一端与所述控制芯片的驱动引脚连接，第二端与所述原边绕组连 接，第三端与所述控制芯片的电流检测引脚连接，多个所述反馈单元包括多个分流电阻、多 个第二开关元件和多个光电隔离元件，所述多个分流电阻彼此并联且所述多个分流电阻的 高压端进一步连接所述控制芯片的所述电流检测引脚，每一所述光电隔离元件的发光元件 对应连接一所述第二开关元件，每一所述光电隔离元件的受光元件对应连接一所述限流电 阻，每一所述第二开关元件根据所述反馈模块输出的选择信号选择性导通，进而选择不同 的所述分流电阻与所述第一开关元件形成不同的分流电路以获取不同的所述充电器的目 标电流输出值。9. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述充电器的输出电流根据如下公式进 行计算： lout = Vcs*Np/Ns/Ri ; 其中，lout为所述充电器的输出电流，Vcs为所述电流检测引脚的电压，Np为所述原边 绕组的匝数，Ns为所述副边绕组的匝数，Ri为所述反馈模块中所选择的反馈单元的阻值。10. 根据权利要求6所述的充电系统，其特征在于，所述预定充电通道包括第一MOS管， 第二MOS管和第三MOS管，所述充电器通过所述第一MOS管和所述第二MOS管与所述电池 连接，所述第三MOS管用于在所述控制模块的控制下选择性导通所述第一MOS管和所述第 二MOS管，以使所述充电器通过所述预定充电通道对所述电池充电。
【专利摘要】本发明公开了一种充电方法及充电系统。该方法包括：由充电器通过预定充电通道以充电器当前的电流输出值对电池进行充电；若充电后的电池的电压值达到预定电压值，进一步判断电池是否已充饱；若电池未充饱，则由控制模块控制充电器减少电流输出值，并继续执行由充电器通过预定充电通道以充电器当前的电流输出值对电池充电的步骤。通过上述方式，由于采用充电电流依次减少的充电方法，使得预定充电通道的热耗越来越小，从而降低了整个充电过程中的能量损耗，提高了充电效率。同时，由于预定充电通道能够承受较大的充电电流，从而可以大幅度减少充电时间，实现电池的快速充电。
【IPC分类】H01M10/44, H02J7/00, H02J7/10
【公开号】CN104901366
【申请号】CN201510266910
【发明人】李城铭, 倪漫利
【申请人】深圳天珑无线科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月22日
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