基于笔记本电脑平台智能电池的高压优化充电方法及系统与流程

1.本发明涉及智能电池领域，尤其涉及一种基于笔记本电脑平台智能电池的高压优化充电方法及系统。


背景技术：

2.现有的笔记本电脑平台下的常规智能电池充电方案，是采用充电芯片，固定输出电池需要的充电电压，使电池最后实现达到充满状态。这种状态下，充满的过程分为恒流充电和恒压充电。
3.目前随着智能电池技术的发展，电池最大充电电流越来越大，有些可以达到1倍容量充电电流甚至2倍容量充电电流。然而这只能提升恒流充电的效率，所有的智能电池充满都必须经历恒压充电过程。这个过程中电压恒定，电流逐渐减小，一直减小到充满截止电流，这会是一个漫长的过程。
4.而且在实际过程中，电池的标称充电电压，并不能够很好的匹配电池。因为充电芯片会有精度差，所以实际的输出可能会有10几毫伏的电压差；同时由于线路有阻抗，当有大电流时，实际会有更大的压差；电池本身有差别，一致性肯定不是最优的，每个电池的充电电压也会达不到标称电压。所以理论上实际的充电电压会低于规格书上的标称电压值，充电效率不会达到最优值。
5.而现有的充电方案，直接是设定一个标称的充电电压，并设定限制电流，依靠电池的自身特性和电池小板上的电量计芯片去控制电池充满。这种设计并不能够完全匹配电池，也不能提高电池的充电效率。


技术实现要素：

6.本发明提供了一种基于笔记本电脑平台智能电池的高压优化充电方法，包括依次执行以下步骤：
7.电芯电压监测步骤：读取智能电池信息中的电芯电压值，并以此判断电池的电芯电压状况；若读取的电芯电压正常则记录电芯的最高电压值，若读取的电芯电压不正常则进入异常处理。
8.智能调节电压步骤：通过读取到的电芯最高电压值，智能调节充电电压；当读取到的电芯最高电压值超过设定值时降低充电电压，当读取到的电芯实际最高电压值低于最低值时提升充电电压。
9.作为本发明的进一步改进，所述电芯电压监测步骤具体还包括：
10.步骤1：电芯电压读取通过smbus协议，按照智能电池规范，读取到电量计芯片中的电芯电压。
11.步骤2：判断电芯电压是否正常，如果电芯电压正常，则执行步骤3，否则就进入相应的错误处理。
12.步骤3：记录所有电芯中电压最高的电芯电压。
13.作为本发明的进一步改进，所述智能调节电压步骤中，当读取到的电芯最高电压超过设定值时降低充电电压时还包括执行以下步骤：
14.第一步骤：读取电芯实际最高电压。
15.第二步骤：判断电芯电压是否超过设定值，如果是执行下一步骤，否则进入第五步骤。
16.第三步骤：降低外部充电电压。
17.第四步骤：判断充电电压是否低过电池设计电压，如果是则将充电电压设置为电池设计电压，否则进入第五步骤。
18.第五步骤：延时等待并返回执行第一步骤。
19.作为本发明的进一步改进，所述智能调节电压步骤中，当读取到的电芯实际最高电压低于最低值时提升充电电压时还包括执行以下步骤：
20.步骤s1：读取电芯实际最高电压。
21.步骤s2：判断电芯电压是否低过最低值，如果是则执行下一步骤，否则进入步骤s5。
22.步骤s3：提升充外部电电压。
23.步骤s4：判断电芯电压是否高过供电端允许的最高电压，如果是则将充电电压设置为供电端允许的最高电压，否则进入步骤s5。
24.步骤s5：延时等待并返回执行步骤s1。
25.作为本发明的进一步改进，为了预防频繁的调整充电电压，需要在判断电芯电压时，设置一个滞回区间，只有当电芯电压超过了该滞回区间，才去调整相应的充电电压提高和降低；在所述智能调节电压步骤中，最低值是指略低于电池电芯设计值的电压值。
26.本发明公开了一种基于笔记本电脑平台智能电池的高压优化充电系统，包括：
27.电芯电压监测单元：用于读取智能电池信息中的电芯电压值，并以此判断电池的电芯电压状况；若读取的电芯电压正常则记录电芯的最高电压值，若读取的电芯电压不正常则进入异常处理。
28.智能调节电压单元：用于通过读取到的电芯最高电压值，智能调节充电电压；当读取到的电芯最高电压值超过设定值时降低充电电压，当读取到的电芯实际最高电压值低于最低值时提升充电电压。
29.作为本发明的进一步改进，所述电芯电压监测单元还包括：
30.电芯电压读取模块：用于电芯电压读取通过smbus协议，按照智能电池规范，读取到电量计芯片中的电芯电压。
31.判断模块：用于判断电芯电压是否正常，如果电芯电压正常，则进入记录模块，否则就进入相应的错误处理。
32.记录模块：用于记录所有电芯中电压最高的电芯电压。
33.作为本发明的进一步改进，所述智能调节电压单元中，当读取到的电芯最高电压超过设定值时降低充电电压时还包括：
34.读取模块：用于读取电芯实际最高电压。
35.第一判断模块：用于判断电芯电压是否超过设定值，如果是进入电压降低模块，否则进入延时模块。
36.电压降低模块：用于降低外部充电电压。
37.第二判断模块：用于判断充电电压是否低过电池设计电压，如果是则将充电电压设置为电池设计电压，否则进入延时模块。
38.延时模块：用于延时等待并返回读取模块。
39.作为本发明的进一步改进，所述智能调节电压单元中，当读取到的电芯实际最高电压低于最低值时提升充电电压时还包括：
40.读取模块：用于读取电芯实际最高电压。
41.第三判断模块：用于判断电芯电压是否低过最低值，如果是则进入电压提升模块，否则进入延时模块。
42.电压提升模块：用于提升充外部电电压。
43.第四判断模块：用于判断电芯电压是否高过供电端允许的最高电压，如果是则将充电电压设置为供电端允许的最高电压，否则进入延时模块。
44.延时模块：用于延时等待并返回读取模块。
45.作为本发明的进一步改进，为了预防频繁的调整充电电压，需要在判断电芯电压时，设置一个滞回区间，只有当电芯电压超过了该滞回区间，才去调整相应的充电电压提高和降低；在所述智能调节电压单元中，最低值是指略低于电池电芯设计值的电压值。
46.本发明的有益效果是：1.本发明的高压优化充电方法，由于充电电压的抬升，能有效的提升电池充电的效率；2.本发明的高压优化充电方法能实时监测各个电芯的电压，也能够预防由于电池损坏，造成某些电芯充电时超过标称电压的状况；3.本发明的高压优化充电方法能同时在软件上智能提升电压，还能有效的抵消由于线路阻抗带来的电压损耗；4.本发明的高压优化充电方法能够使充电电压更加匹配每个电池，发挥电池的最佳容量特性，并能够规避一些安全性上的问题。
附图说明
47.图1是本发明的高压优化充电方法芯电压监测流程图；
48.图2是本发明的高压优化充电方法智能调节电压流程图；
49.图3是本发明的高压优化充电方法正常电压充电和高压电压充电的充电百分比曲线图；
50.图4是本发明的高压优化充电方法正常电压充电和高压电压充电的电压曲线图。
具体实施方式
51.本发明公开了一种基于笔记本电脑平台智能电池的高压优化充电方法，包括依次执行以下步骤：
52.电芯电压监测步骤：读取智能电池信息中的电芯电压值，并以此判断电池的电芯电压状况；若读取的电芯电压正常则记录电芯的最高电压值，若读取的电芯电压不正常则进入异常处理。
53.笔记本电脑平台下的电池方案，通常都是使用带电池小板的智能电池方案。这种方案的好处是自带电量计芯片和电池保护板方案，能够有效的管理电量的计算和电池的安全保护。同样的，电量计芯片会测量每个电芯实际的电压值，并遵照智能电池规范，通过
smbus协议反馈到软件中。
54.如图1所示，本发明的高压优化充电方法通过smbus协议，按照智能电池规范，读取到电量计中的电芯电压。通常的智能电池为2芯至4芯不等串联设置，软件上读取电芯电压后，判断电芯电压是否正常，如果电芯电压不正常，如超过电池满充电压等，就进入相应的错误处理。如果电芯电压正常，则记录所有电芯中电压最高的电芯电压。
55.智能调节电压步骤：通过读取到的电芯最高电压值，智能调节充电电压；当读取到的电芯最高电压值超过设定值时降低充电电压，当读取到的电芯实际最高电压值低于最低值时提升充电电压。(备注：最低值是指略低于电池电芯设计值的电压值，是指在滞回空间内电芯应该达到的电压值，通常设定为(电芯设计值
‑
50mv))。
56.在电池规格书中，会有几个关键参数，包括电芯充满电压，电池充电电压，电芯一级保护电压。电芯充满电压，是指单颗电芯设计充满时电芯的电压，我们判断电芯最高电压值，不应该超过该电压值。电池充电电压，是指常规状态下，外接供给电池的充电电压，我们设定的常规充电电压，不应低于该电压值。电芯一级保护电压，是指电芯电压超过该电压值时，电池保护板会对电池进行保护，切断外界的充电设置。
57.如图2所示，所述智能调节电压步骤中，当读取到的电芯实际最高电压低于最低值时提升充电电压时还包括执行以下步骤：
58.步骤s1：读取电芯实际最高电压。
59.步骤s2：判断电芯电压是否低过最低值，如果是则执行下一步骤，否则进入步骤s5。
60.步骤s3：提升充外部电电压。
61.步骤s4：判断电芯电压是否高过供电端允许的最高电压，如果是则将充电电压设置为供电端允许的最高电压，否则进入步骤s5。
62.步骤s5：延时等待并返回执行步骤s1。
63.在本发明的高压优化充电方法的充电过程中，当读取到电芯最高电压并未超过电芯满充电压值时，可以设定外围充电电压为高于电池设计充电方式。并且电压可以逐步抬升，但由于实际充电电压设置后，电芯电压的实际反应会滞后，所以需要等待一定时间后再去逐步抬升电压。
64.抬升的高电压，理论上不能超过电池充电电压太多，否者对电池会有安全性的影响。本发明的高压优化充电方法中，最高的充电电压，不超过所有电芯一级保护电压的总和。
65.如图2所示，所述智能调节电压步骤中，当读取到的电芯最高电压超过设定值时降低充电电压时还包括执行以下步骤：
66.第一步骤：读取电芯实际最高电压。
67.第二步骤：判断电芯电压是否超过设定值，如果是执行下一步骤，否则进入第五步骤。
68.第三步骤：降低外部充电电压。
69.第四步骤：判断充电电压是否低过电池设计电压(最低电压)，如果是则将充电电压设置为电池设计电压，否则进入第五步骤。
70.第五步骤：延时等待并返回执行第一步骤。
71.当电芯实际电压高于电芯满充电压时，需要降外部低充电电压，使电芯不会超过一级保护电压而导致电池充电保护。而在本发明的高压优化充电方法中，同样设定最低的实际充电电压，该电压值是电池规格书中的电池充电电压。
72.为了预防频繁的调整充电电压，需要在判断电芯电压时，设置一个滞回区间，只有当电芯电压超过了该滞回区间，才去调整相应的充电电压提高和降低；在所述智能调节电压步骤中，最低值是指略低于电池电芯设计值的电压值。
73.图3所示是正常电压充电和高压电压充电的充电百分比曲线图。可以看到高压充电曲线在恒流充电时，充电更快，原因是电压比正常电压要高，同样的电流情况下效率更高一些。而后续在快要充满时，高压曲线由于最后有智能调节电压的原因，会有一小段最后的跳变，能够更快的达到充满。
74.图4所示，是正常电压充电和高压电压充电的电压曲线。可以看出高压曲线的电压提升更快，在最后充满电后，电芯实际能够达到更加充满的状态。原因是提升电压后，能够智能判断每个电芯的状态，更好的使电池达到最大的满充状态。
75.本发明的高压优化充电方法不限于笔记本电脑平台，可以应用于各种需要使用电池的平台。尤其在多电芯组成的电池上，对每个电芯进行检测，根据电芯状态进行充电控制，才能够发挥电池的最大效率。
76.本发明还公开了一种基于笔记本电脑平台智能电池的高压优化充电系统，包括：
77.电芯电压监测单元：用于读取智能电池信息中的电芯电压值，并以此判断电池的电芯电压状况；若读取的电芯电压正常则记录电芯的最高电压值，若读取的电芯电压不正常则进入异常处理。
78.智能调节电压单元：用于通过读取到的电芯最高电压值，智能调节充电电压；当读取到的电芯最高电压值超过设定值时降低充电电压，当读取到的电芯实际最高电压值低于最低值时提升充电电压。
79.所述电芯电压监测单元还包括：
80.电芯电压读取模块：用于电芯电压读取通过smbus协议，按照智能电池规范，读取到电量计芯片中的电芯电压。
81.判断模块：用于判断电芯电压是否正常，如果电芯电压正常，则进入记录模块，否则就进入相应的错误处理。
82.记录模块：用于记录所有电芯中电压最高的电芯电压。
83.所述智能调节电压单元中，当读取到的电芯最高电压超过设定值时降低充电电压时还包括：
84.读取模块：用于读取电芯实际最高电压。
85.第一判断模块：用于判断电芯电压是否超过设定值，如果是进入电压降低模块，否则进入延时模块。
86.电压降低模块：用于降低外部充电电压。
87.第二判断模块：用于判断电芯电压是否低过最低电压，如果是则将充电电压设置为最低电压，否则进入延时模块。
88.延时模块：用于延时等待并返回读取模块。
89.所述智能调节电压单元中，当读取到的电芯实际最高电压低于最低值时提升充电
电压时还包括：
90.读取模块：用于读取电芯实际最高电压。
91.第三判断模块：用于判断电芯电压是否低过最低值，如果是则进入电压提升模块，否则进入延时模块。
92.电压提升模块：用于提升充外部电电压。
93.第四判断模块：用于判断电芯电压是否高过供电端允许的最高电压，如果是则将充电电压设置为供电端允许的最高电压，否则进入延时模块。
94.延时模块：用于延时等待并返回读取模块。
95.为了预防频繁的调整充电电压，需要在判断电芯电压时，设置一个滞回区间，只有当电芯电压超过了该滞回区间，才去调整相应的充电电压提高和降低；在所述智能调节电压单元中，最低值是指略低于电池电芯设计值的电压值。
96.本发明的有益效果：1.本发明的高压优化充电方法，由于充电电压的抬升，能有效的提升电池充电的效率；2.本发明的高压优化充电方法能实时监测各个电芯的电压，也能够预防由于电池损坏，造成某些电芯充电时超过标称电压的状况；3.本发明的高压优化充电方法能同时在软件上智能提升电压，还能有效的抵消由于线路阻抗带来的电压损耗；4.本发明的高压优化充电方法能够使充电电压更加匹配每个电池，发挥电池的最佳容量特性，并能够规避一些安全性上的问题。
97.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。