CN116264410A - 一种锂电池的充电方法、充电器及充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锂电池的充电方法、充电器及充电系统，所述充电器获取所述锂电池的当前状态，根据获取的当前状态，判断当前状态是否符合切换条件，若符合切换条件，则采用以充电器为主控端，锂电池为从机端的第一充电模式进行充电，否则，采用以充电器为从机端，锂电池为主控端的第二充电模式进行充电。本发明当锂电池处于正常状态时，正常充电；当锂电池充放电次数较多、各电芯之间的一致性较差时，以容量最小的电芯充满电时的锂电池总电压为依据，对锂电池进行充电，避免了单节电芯出现过充情况，减少了恒压充电时间，解决了锂电池充不满电的问题。

Description

一种锂电池的充电方法、充电器及充电系统

技术领域

本发明涉及一种锂电池的充电技术领域，特别是涉及一种锂电池的充电方法、充电器及充电系统。

背景技术

锂离子电池作为一种清洁、高效、无污染的储能元件，可以多次充电，使用方便，被越来越多地被应用在各个领域。

随着锂电池充放电次数的增加，锂电池中各电芯的一致性越来越差，在一致性允许的范围内，充电时容易产生单节电芯过压、截止电流越来越大、恒压充电阶段越来越长，导致出现越来越难以将锂电池充满电的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种锂电池的充电方法、充电器及充电系统，用于解决现有技术中随着锂电池充放电次数的增加，越来越难以将锂电池充满电的问题。

本发明的第一方面提供一种锂电池的充电方法，应用于通信连接的充电器和锂电池，包括：

所述充电器获取所述锂电池的当前状态，根据获取的当前状态，判断当前状态是否符合切换条件，若符合切换条件，则采用以充电器为主控端，锂电池为从机端的第一充电模式进行充电，否则，采用以充电器为从机端，锂电池为主控端的第二充电模式进行充电。

于本发明的一实施例中，

所述当前状态的判断条件包括：

锂电池的充电次数小于预设次数；

和/或，锂电池中的各电芯之间的一致性差异小于预设值。

于本发明的一实施例中，所述第一充电模式包括：

在初始阶段，所述充电器采用第一电流对所述锂电池进行涓流充电；

充电过程中，所述充电器接收所述锂电池传输的锂电池总电压；

当锂电池总电压增加到第一电压，所述充电器采用第二电流对所述锂电池进行恒流充电；

当锂电池总电压增加到第二电压，所述充电器采用第二电压对所述锂电池进行恒压充电；

当充电电流小于满电电流，充电结束；

其中，锂电池总电压为锂电池的BMS系统测量所得。

于本发明的一实施例中，所述第二充电模式包括：

在初始阶段，所述充电器采用第三电流对所述锂电池进行涓流充电；

充电过程中，所述锂电池实时监测电芯的单体电压，并传输锂电池总电压至所述充电器；

当锂电池总电压增加到第三电压，所述充电器采用第四电流对所述锂电池进行恒流充电；

当锂电池监测到中任一个电芯的单体电压达到预设阈值时，输出控制信号到所述充电器，所述充电器根据所述控制信号采用此时的锂电池总电压对所述锂电池进行恒压充电；

当充电电流小于满电电流，充电结束；

其中，电芯的单体电压和锂电池总电压为锂电池的BMS系统测量所得电芯的单体电压电芯的单体电压。

于本发明的一实施例中，所述充电器包括电压采样电路，用于检测所述锂电池的输出电压；在充电过程中，若所述充电器检测的所述锂电池的输出电压大于预设最大阈值，停止充电。

于本发明的一实施例中，所述预设最大阈值的获取步骤包括：

针对特定串数的锂电池，对其进行多次充电，获取所述锂电池的多个满电最高电压值；

选取最大的满电最高电压值为预设最大阈值。

于本发明的一实施例中，在充电过程中，实时检测各电芯的温度数据，若任一温度数据大于预设温度阈值，停止充电。

本发明的第二方面还提供一种充电器，所述充电器与锂电池通信连接，用于获取所述锂电池的当前状态，根据获取的当前状态，判断当前状态是否符合切换条件，若符合切换条件，则采用以充电器为主控端，锂电池为从机端的第一充电模式进行充电，否则，采用以充电器为从机端，锂电池为主控端的第二充电模式进行充电。

于本发明的一实施例中，所述充电器，用于从所述锂电池获取充电次数和锂电池中各电芯的单体电压；

所述充电器，还用于根据各所述单体电压计算各电芯之间的一致性差异，并根据所述充电次数和/或所述一致性差异判断所述锂电池是否符合切换条件，若符合切换条件，则采用第一充电模式对所述锂电池进行充电，否则，采用第二充电模式对所述锂电池进行充电；

其中，所述当前状态的判断条件包括：

锂电池的充电次数小于预设次数；

和/或，锂电池中的各电芯之间的一致性差异小于预设值。

于本发明的一实施例中，

所述充电器，还用于接收所述锂电池传输的锂电池总电压；

所述第一充电模式包括：

在初始阶段，所述充电器采用第一电流对所述锂电池进行涓流充电；

当锂电池总电压增加到第一电压，所述充电器采用第二电流对所述锂电池进行恒流充电；

当锂电池总电压增加到第二电压，所述充电器采用第二电压对所述锂电池进行恒压充电；

当充电电流小于满电电流，充电结束。

于本发明的一实施例中，所述锂电池实时监测电芯的单体电压，并传输锂电池总电压至所述充电器；电芯的单体电压所述第二充电模式包括：

在初始阶段，所述充电器采用第三电流对所述锂电池进行涓流充电；

当锂电池总电压增加到第三电压，所述充电器采用第四电流对所述锂电池进行恒流充电；

当锂电池监测到任一个电芯的单体电压达到预设阈值，输出控制信号到所述充电器，所述充电器根据所述控制信号采用此时的锂电池总电压对所述锂电池进行恒压充电；

当充电电流小于满电电流，充电结束。

于本发明的一实施例中，所述充电器包括电压采样电路，用于检测锂电池的输出电压；

在充电过程中，若充电器检测的锂电池的输出电压大于预设最大阈值，停止充电。

于本发明的一实施例中，所述充电器，还用于从所述锂电池获取各电芯的温度数据；

在充电过程中，若任一温度数据大于预设温度阈值，停止充电。

本发明的第三方面还提供一种充电系统，包括：通信连接的充电器和锂电池；

所述锂电池，用于将当前状态传输至所述充电器；

所述充电器，用于根据获取的当前状态，判断当前状态是否符合切换条件，若符合切换条件，则采用以充电器为主控端，锂电池为从机端的第一充电模式进行充电，否则，采用以充电器为从机端，锂电池为主控端的第二充电模式进行充电。

如上所述，本发明的一种锂电池的充电方法、充电器及充电系统，具有以下有益效果：

本发明通过判断锂电池的使用状态，根据使用状态采用两种不同的模式对锂电池进行充电，避免了单节电芯出现过充情况，减少了恒压充电时间，解决了锂电池充不满电的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1显示为本发明第一实施方式中的充电系统的结构框图。

图2显示为本发明第一实施方式中的锂电池充电过程的示意图。

图3显示为本发明第一实施方式中的锂电池充电过程的另一种示意图。

图4显示为本发明第一实施方式中的锂电池充电过程的另一种示意图。

图5显示为本发明第二实施方式中的充电方法的流程示意图。

图6显示为本发明第二实施方式中的充电方法的另一种流程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，本发明的第一实施方式涉及一种充电系统，包括充电器和锂电池。充电器上电后与锂电池建立通信连接，与锂电池进行数据交互，并根据从锂电池获取的当前状态，切换至适用于当前状态的充电模式。

具体的说，锂电池内部包括多个电芯，各电芯之间通过串联和/或并联的方式进行连接，以组合成用户需要的电压或容量。为了智能化管理及维护各个电芯，防止锂电池出现过充电和过放电，延长锂电池的使用寿命，锂电池一般配备有电池管理系统(BatteryManagementSystem，简称BMS)，充放电过程中，BMS系统采用专用芯片，实时监控每个电芯的端电压、充放电电流、温度、充电次数及锂电池的总电压等参数，并实时传输至充电器，若充电过程中任一参数出现异常，立即停止充放电，保护锂电池的安全。

BMS系统将监控过程中获取的参数通过通信方式，实时传输至充电器，充电器根据这些参数改变充电策略和输出电流，达到防止锂电池中所有电芯发生过充电以及优化充电的目的。

此外，充电器除了从锂电池的BMS系统获取充电过程中的各种参数，还可采用分压电阻方式，通过内设的电压采样电路，检测锂电池的总电压，该电压采样电路包括高精度电阻和模数转换器，由于各电阻之间存在差异，以及模数转换器的精度误差，该电压采样电路的采样精度低于BMS系统的采样精度，因此，充电过程中，充电器一般采用锂电池的BMS系统传输的参数来执行充电策略。

继续说明，随着锂电池使用次数的增多，充放电次数也在不断增加，由于各电芯之间在容量、内阻、衰减特性、自放电等性能方面的差异，导致各电芯之间的一致性差异也逐渐变大，在充电过程中，锂电池中容量最小的那个电芯将最先充满电，而此时，其他电芯还未充满电，假如继续充电，就可能造成已充满电的电芯被过充电，从而严重损害电池的性能，甚至可能会导致爆炸造成人员伤害。

因此，在对锂电池进行充电前，先判断锂电池的当前状态是否符合切换条件，其中，当前状态的判断条件包括：锂电池的充电次数小于预设次数；和/或，锂电池中的各电芯之间的一致性差异小于预设值。

若符合切换条件，即锂电池充电次数小于预设次数，和/或锂电池中的各电芯之间的一致性差异小于预设值，则认为此时的锂电池处在正常状态内，此时根据锂电池的BMS系统获取的锂电池总电压和电芯温度等参数，采用以充电器为主控端，锂电池为从机端的第一充电模式对锂电池进行充电。

若不符合切换条件，即锂电池充电次数超过预设次数，和/或锂电池中的各电芯之间的一致性差异大于预设值，则认为此时锂电池的性能有所下降，此时，根据锂电池的BMS系统获取的锂电池总电压和电芯温度等参数，采用以充电器为从机端，锂电池为主控端的第二充电模式对锂电池进行充电。

请参阅图2，锂电池充电一般包括四个阶段，涓流充电、恒流充电、恒压充电和停止充电。

在涓流充电阶段，先采用较小的电流对锂电池进行充电，以试探锂电池是否正常，通常情况下，该较小的电流取0.1C，C代表电芯容量。充电过程中，锂电池总电压不断上升，一段时间后，若锂电池总电压增加到电压Vlow，则认为该锂电池的状态为正常，可进行下一阶段的恒流充电，否则认为锂电池不正常，应立即停止充电。

在恒流充电阶段，采用大电流对锂电池进行充电，通常情况下，该大电流取值范围在0.2C-1C之间。在此过程中，锂电池总电压会不断上升，当锂电池总电压增加到电压Vfull，进行下一阶段的恒压充电。

在恒压充电阶段，充电器维持住电压Vfull直至充电结束。在此过程中，充电电流逐步降低。

在停止充电阶段，当充电电流降低到预设的满电电流，充电结束。

第一充电模式和第二充电模式相类似，都包括上述四个充电阶段，仅在恒压充电阶段，电压Vfull的依据不同，以下详细说明：

请参阅图3和图4，第一充电模式包括：

在t0-t1时刻，即初始阶段，充电器采用第一电流对锂电池进行涓流充电，通常情况下，第一电流取0.1C，C代表电芯容量。在此过程中，锂电池总电压会不断上升，当锂电池总电压增加到第一电压，此时第一电压等于电压Vlow，则认为该锂电池的状态为正常，可进行下一阶段的恒流充电，否则认为锂电池不正常，应立即停止充电。

在t1-t2时刻，充电器采用第二电流对锂电池进行恒流充电，通常情况下，第二电流取值范围在0.2C-1C之间。在此过程中，锂电池总电压会不断上升，当锂电池总电压增加到第二电压，此时第二电压等于电压Vfull，进行下一阶段的恒压充电。

在t2-t3时刻，充电器采用第二电压对锂电池进行恒压充电，此时，第二电压为锂电池的额定电压，例如锂电池为10个电芯串联组成，单个电芯的电压为4.2V，则此时第二电压为42V，在恒压充电阶段，充电器维持住该42V电压直至充电结束。恒压充电过程中，充电电流逐步降低。

在t3时刻，充电电流降低到预设的满电电流，充电结束。

需要说明的是，上述锂电池总电压为锂电池的BMS系统实时获取，并通信传输至充电器，充电器根据接收的锂电池总电压，控制充电的过程。此时，充电器为主控端，控制充电的每个阶段；锂电池为从机端，为充电器提供充电所需的参数。

继续说明，第二充电模式包括：

在t0-t1时刻，充电器采用第三电流对锂电池进行涓流充电，通常情况下，第三电流取0.1C，C代表电芯容量。在此过程中，锂电池总电压会不断上升，当锂电池总电压增加到第三电压，此时第三电压等于电压Vlow，则认为该锂电池的状态为正常，可进行下一阶段的恒流充电，否则认为锂电池不正常，应立即停止充电。

在t1-t2时刻，充电器采用第四电流对锂电池进行恒流充电，通常情况下，第四电流取值范围在0.2C-1C之间。在此过程中，锂电池总电压会不断上升，当锂电池中任一个电芯的单体电压达到预设阈值时，采用此时的锂电池总电压对锂电池进行下一阶段的恒压充电。

在t2-t3时刻，由于锂电池中各电芯的一致性差异较大，在恒压充电过程中，容量最小的电芯会最先充满电，锂电池的BMS系统实时监测各电芯的单体电压，例如锂电池为10个电芯串联组成，当锂电池监测到某一个电芯的单体电压先达到4.2V，则立即输出控制信号到充电器，充电器接收到该控制信号后，采用此时从锂电池处获取的锂电池总电压进行充电，在恒压充电阶段，充电器维持住这个锂电池总电压直至充电结束。应理解，由于此时其它电芯还未充满电，因此，此时的锂电池总电压小于42V，且随着锂电池的使用次数不同，此时的锂电池总电压为一个变量。恒压充电过程中，充电电流逐步降低。

在t3时刻，充电电流降低到预设的满电电流，充电结束。

需要说明的是，上述锂电池总电压、电芯的单体电压均为锂电池的BMS系统实时获取，并通信传输至充电器。锂电池根据实时监控的各电芯的单体电压，控制充电的过程。此时，充电器为从机端，锂电池为主控端，充电器在t0-t2时刻，分别采用第三电流和第四电流对锂电池进行充电；在t2-t3时刻，则根据锂电池的控制信号，采用某一个电芯的单体电压达到预设阈值时的锂电池总电压对锂电池充电。

此外，由于在第二充电模式中，锂电池的性能有所降低，因此第一充电模式和第二充电模式中的四个阶段所涉及的电压值或电流值会略有差异，本实施例中，为简化步骤，将上述不同模式中的电压值或电流值设为相同。

继续说明，在第一充电模式或第二充电模式的充电过程中，锂电池的BMS系统还实时获取各电芯的温度数据，并传输至充电器，当任一电芯的温度超出预设温度阈值，充电器停止充电。

继续说明，在第一充电模式或第二充电模式的充电过程中，充电器还实时检测锂电池总电压，若锂电池总电压大于预设最大阈值，则认为锂电池的BMS系统可能失效，此时充电器立即停止充电，保护锂电池安全。

进一步说明，预设最大阈值的获取步骤包括：

针对特定串数的锂电池，采用同一型号的充电器，对其进行多次充电，获取锂电池的多个满电最高电压值；选取最大的满电最高电压值为预设最大阈值。

可见，本实施方式中的充电器在充电前，先判断锂电池的当前状态，当锂电池处于正常状态时，正常充电；当锂电池充放电次数较多、各电芯之间的一致性较差时，以容量最小的电芯充满电时的锂电池总电压为依据，对锂电池进行充电，避免了单节电芯出现过充情况，减少了恒压充电时间，解决了锂电池充不满电的问题。此外，在充电过程中，充电器实时检测锂电池总电压、实时从锂电池获取锂电池温度，若检测的锂电池总电压超过预设最大阈值，或锂电池温度超过预设温度阈值，停止充电，进一步保护锂电池的充电安全。

请参阅图5，本发明的第二实施方式涉及一种锂电池的充电方法，应用于通信连接的充电器和锂电池，包括：

充电器获取锂电池的当前状态，根据获取的当前状态，判断当前状态是否符合切换条件，若符合切换条件，则采用以充电器为主控端，锂电池为从机端的第一充电模式进行充电，否则，采用以充电器为从机端，锂电池为主控端的第二充电模式进行充电。

具体的说，随着锂电池使用次数的增多，充放电次数也在不断增加，由于各电芯之间在容量、内阻、衰减特性、自放电等性能方面的差异，导致各电芯之间的一致性差异也逐渐变大，在充电过程中，锂电池中容量最小的那个电芯将最先充满电，而此时，其他电芯还未充满电，假如继续充电，就可能造成已充满电的电芯被过充电，从而严重损害电池的性能，甚至可能会导致爆炸造成人员伤害。

因此，在对锂电池进行充电前，先判断锂电池是否符合切换条件，其中，切换条件包括：锂电池的充电次数小于预设次数；和/或，锂电池中的各电芯之间的一致性差异小于预设值。

若符合切换条件，即锂电池充电次数小于预设次数，和/或锂电池中的各电芯之间的一致性差异小于预设值，则认为此时的锂电池处在正常状态内，此时根据锂电池的BMS系统获取的锂电池总电压和电芯温度等参数，采用以充电器为主控端，锂电池为从机端的第一充电模式对锂电池进行充电。

若不符合切换条件，即锂电池充电次数超过预设次数，和/或锂电池中的各电芯之间的一致性差异大于预设值，则认为此时锂电池的性能有所下降，此时，根据锂电池的BMS系统获取的锂电池总电压和电芯温度等参数，采用以充电器为从机端，锂电池为主控端的第二充电模式对锂电池进行充电。

继续说明，第一充电模式和第二充电模式相类似，都包括四个阶段，涓流充电、恒流充电、恒压充电和停止充电；仅在恒压充电阶段，充电电压的依据不同，以下详细说明，第一充电模式包括：

在涓流充电阶段，充电器采用第一电流对锂电池进行涓流充电，通常情况下，第一电流取0.1C，C代表电芯容量。在此过程中，锂电池总电压会不断上升，当锂电池总电压增加到第一电压，则认为该锂电池的状态为正常，可进行下一阶段的恒流充电，否则认为锂电池不正常，应立即停止充电。

在恒流充电阶段，充电器采用第二电流对锂电池进行恒流充电，通常情况下，第二电流取值范围在0.2C-1C之间。在此过程中，锂电池总电压会不断上升，当锂电池总电压增加到第二电压，进行下一阶段的恒压充电。

在恒压充电阶段，充电器采用第二电压对锂电池进行恒压充电，此时，第二电压为锂电池的额定电压，例如锂电池为10个电芯串联组成，单个电芯的电压为4.2V，则此时第二电压为42V，在恒压充电阶段，充电器维持住该42V电压直至充电结束。恒压充电过程中，充电电流逐步降低。

在停止充电阶段，当充电电流降低到预设的满电电流，充电结束。

需要说明的是，上述锂电池总电压为锂电池的BMS系统实时获取，充电器根据接收的锂电池总电压，控制充电的过程。此时，充电器为主控端，控制充电的每个阶段；锂电池为从机端，为充电器提供充电所需的参数。

继续说明，第二充电模式包括：

在涓流充电阶段，充电器采用第三电流对锂电池进行涓流充电，通常情况下，第三电流取0.1C，C代表电芯容量。在此过程中，锂电池总电压会不断上升，当锂电池总电压增加到第三电压，则认为该锂电池的状态为正常，可进行下一阶段的恒流充电，否则认为锂电池不正常，应立即停止充电。

在恒流充电阶段，充电器采用第四电流对锂电池进行恒流充电，通常情况下，第四电流取值范围在0.2C-1C之间。在此过程中，锂电池总电压会不断上升，当锂电池中任一个电芯的单体电压达到预设阈值时，采用此时的锂电池总电压对锂电池进行下一阶段的恒压充电。

在恒压充电阶段，由于锂电池中各电芯的一致性差异较大，在恒压充电过程中，容量最小的电芯会最先充满电，锂电池的BMS系统实时监测各电芯的单体电压，例如锂电池为10个电芯串联组成，当某一个电芯的单体电压先达到4.2V，则立即输出控制信号到充电器，充电器接收到该控制信号后，采用此时从锂电池处获取的锂电池总电压进行充电，在恒压充电阶段，充电器维持住这个锂电池总电压直至充电结束。应理解，由于此时其它电芯还未充满电，因此，此时的锂电池总电压小于42V，且随着锂电池的使用次数不同，此时的锂电池总电压为一个变量。恒压充电过程中，充电电流逐步降低。

在停止充电阶段，当充电电流降低到预设的满电电流，充电结束。

需要说明的是，上述锂电池总电压、电芯的单体电压均为锂电池的BMS系统实时获取，并通信传输至充电器。锂电池根据实时监控的各电芯的单体电压，控制充电的过程。此时，充电器为从机端，锂电池为主控端，充电器在涓流充电阶段和恒流充电阶段，分别采用第三电流和第四电流对锂电池进行充电；在t2-t3时刻，则根据锂电池的控制信号，采用某一个电芯的单体电压达到预设阈值时的锂电池总电压对锂电池充电。

请参阅图6，在第一充电模式或第二充电模式的充电过程中，锂电池的BMS系统还实时获取各电芯的温度数据，当任一电芯的温度超出预设温度阈值，停止充电。

继续说明，在第一充电模式或第二充电模式的充电过程中，外部设备实时检测锂电池总电压，若大于预设最大阈值，则认为锂电池的BMS系统可能失效，此时应立即停止充电，保护锂电池安全。

进一步说明，预设最大阈值的获取步骤包括：

针对特定串数的锂电池，采用同一型号的充电器，对其进行多次充电，获取锂电池的多个满电最高电压值；选取最大的满电最高电压值为预设最大阈值。

可见，本实施方式在充电前，先判断锂电池的当前状态，当锂电池处于正常状态时，正常充电；当锂电池充放电次数较多、各电芯之间的一致性较差时，以容量最小的电芯充满电时的锂电池总电压为依据，对锂电池进行充电，避免了单节电芯出现过充情况，减少了恒压充电时间，解决了锂电池充不满电的问题。此外，在充电过程中，实时检测锂电池总电压和锂电池温度，若检测的锂电池总电压超过预设最大阈值，或锂电池温度超过预设温度阈值，停止充电，进一步保护锂电池的充电安全。

本发明的第三实施方式涉及一种充电器，该充电器上电后与锂电池建立通信连接，进行数据交互，根据从锂电池获取的当前状态，判断当前状态是否符合切换条件，若符合切换条件，则采用以充电器为主控端，锂电池为从机端的第一充电模式进行充电，否则，采用以充电器为从机端，锂电池为主控端的第二充电模式进行充电。具体的说，充电器，用于从锂电池获取充电次数和锂电池中各电芯的单体电压；并根据各单体电压计算锂电池中的各电芯之间的一致性差异，再根据充电次数和/或一致性差异判断锂电池是否符合切换条件；其中，当前状态的判断条件包括：

锂电池的充电次数小于预设次数；

和/或，锂电池中的各电芯之间的一致性差异小于预设值。

继续说明，充电器，还用于从锂电池获取锂电池总电压；

第一充电模式包括：

在涓流充电阶段，充电器采用第一电流对锂电池进行涓流充电，通常情况下，第一电流取0.1C，C代表电芯容量。在此过程中，锂电池总电压会不断上升，当锂电池总电压增加到第一电压，则认为该锂电池的状态为正常，可进行下一阶段的恒流充电，否则认为锂电池不正常，应立即停止充电。

在恒流充电阶段，充电器采用第二电流对锂电池进行恒流充电，通常情况下，第二电流取值范围在0.2C-1C之间。在此过程中，锂电池总电压会不断上升，当锂电池总电压增加到第二电压，进行下一阶段的恒压充电。

在恒压充电阶段，充电器采用第二电压对锂电池进行恒压充电，此时，第二电压为锂电池的额定电压，例如锂电池为10个电芯串联组成，单个电芯的电压为4.2V，则此时第二电压为42V，在恒压充电阶段，充电器维持住该42V电压直至充电结束。恒压充电过程中，充电电流逐步降低。

在停止充电阶段，当充电电流降低到预设的满电电流，充电结束。

继续说明，锂电池实时监测电芯的单体电压，并传输锂电池总电压至充电器；

第二充电模式包括：

在涓流充电阶段，充电器采用第三电流对锂电池进行涓流充电，通常情况下，第三电流取0.1C，C代表电芯容量。在此过程中，锂电池总电压会不断上升，当锂电池总电压增加到第三电压，则认为该锂电池的状态为正常，可进行下一阶段的恒流充电，否则认为锂电池不正常，应立即停止充电。

在恒流充电阶段，充电器采用第四电流对锂电池进行恒流充电，通常情况下，第四电流取值范围在0.2C-1C之间。在此过程中，锂电池总电压会不断上升，当锂电池中任一个电芯的单体电压达到预设阈值时，采用此时的锂电池总电压对锂电池进行下一阶段的恒压充电。

在恒压充电阶段，由于锂电池中各电芯的一致性差异较大，在恒压充电过程中，容量最小的电芯会最先充满电，锂电池的BMS系统实时监测各电芯的单体电压，例如锂电池为10个电芯串联组成，当某一个电芯的单体电压先达到4.2V，则立即输出控制信号到充电器，充电器接收到该控制信号后，采用此时从锂电池处获取的锂电池总电压进行充电，在恒压充电阶段，充电器维持住这个锂电池总电压直至充电结束。应理解，由于此时其它电芯还未充满电，因此，此时的锂电池总电压小于42V，且随着锂电池的使用次数不同，此时的锂电池总电压为一个变量。恒压充电过程中，充电电流逐步降低。

在停止充电阶段，当充电电流降低到预设的满电电流，充电结束。

继续说明，充电器，还用于采用电压采样电路检测锂电池总电压；

在充电过程中，若充电器检测的锂电池总电压大于预设最大阈值，停止充电。其中，预设最大阈值的获取步骤包括：

针对特定串数的锂电池，采用同一型号的充电器，对其进行多次充电，获取锂电池的多个满电最高电压值；选取最大的满电最高电压值为预设最大阈值。

继续说明，充电器，还用于从锂电池获取各电芯的温度数据；

在充电过程中，若任一温度数据大于预设温度阈值，停止充电。

可见，本实施方式中的充电器在充电前，先判断锂电池的当前状态，当锂电池处于正常状态时，正常充电；当锂电池充放电次数较多、各电芯之间的一致性较差时，以容量最小的电芯充满电时的锂电池总电压为依据，对锂电池进行充电，避免了单节电芯出现过充情况，减少了恒压充电时间，解决了锂电池充不满电的问题。此外，在充电过程中，充电器实时检测锂电池总电压、实时从锂电池获取锂电池温度，若检测的锂电池总电压超过预设最大阈值，或锂电池温度超过预设温度阈值，停止充电，进一步保护锂电池的充电安全。

综上所述，本发明的一种锂电池的充电方法、充电器及充电系统，在充电前，先判断锂电池的当前状态，当锂电池处于正常状态时，正常充电；当锂电池充放电次数较多、各电芯之间的一致性较差时，以容量最小的电芯充满电时的锂电池总电压为依据，对锂电池进行充电，避免了单节电芯出现过充情况，减少了恒压充电时间，解决了锂电池充不满电的问题。此外，在充电过程中，充电器实时检测锂电池总电压、实时从锂电池获取锂电池温度，若检测的锂电池总电压超过预设最大阈值，或锂电池温度超过预设温度阈值，停止充电，进一步保护锂电池的充电安全。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (14)

1.一种锂电池的充电方法，应用于通信连接的充电器和锂电池，其特征在于，包括：

所述充电器获取所述锂电池的当前状态，根据获取的当前状态，判断当前状态是否符合切换条件，若符合切换条件，则采用以充电器为主控端，锂电池为从机端的第一充电模式进行充电，否则，采用以充电器为从机端，锂电池为主控端的第二充电模式进行充电。

2.根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于，所述当前状态的判断条件包括：

锂电池的充电次数小于预设次数；

和/或，锂电池中的各电芯之间的一致性差异小于预设值。

3.根据权利要求2所述的充电方法，其特征在于，所述第一充电模式包括：

在初始阶段，所述充电器采用第一电流对所述锂电池进行涓流充电；

充电过程中，所述充电器接收所述锂电池传输的锂电池总电压；

当锂电池总电压增加到第一电压，所述充电器采用第二电流对所述锂电池进行恒流充电；

当锂电池总电压增加到第二电压，所述充电器采用第二电压对所述锂电池进行恒压充电；

当充电电流小于满电电流，充电结束；

其中，锂电池总电压为锂电池的BMS系统测量所得。

4.根据权利要求2所述的充电方法，其特征在于，所述第二充电模式包括：

在初始阶段，所述充电器采用第三电流对所述锂电池进行涓流充电；

充电过程中，所述锂电池实时监测电芯的单体电压，并传输锂电池总电压至所述充电器；

当锂电池总电压增加到第三电压，所述充电器采用第四电流对所述锂电池进行恒流充电；

当锂电池监测到任一个电芯的单体电压达到预设阈值，输出控制信号到所述充电器，所述充电器根据所述控制信号采用此时的锂电池总电压对所述锂电池进行恒压充电；

当充电电流小于满电电流，充电结束；

其中，电芯的单体电压和锂电池总电压为锂电池的BMS系统测量所得。

5.根据权利要求3或4所述的充电方法，其特征在于，所述充电器包括电压采样电路，用于检测所述锂电池的输出电压；

在充电过程中，若所述充电器检测的所述锂电池的输出电压大于预设最大阈值，停止充电。

6.根据权利要求5所述的充电方法，其特征在于，所述预设最大阈值的获取步骤包括：

针对特定串数的锂电池，对其进行多次充电，获取所述锂电池的多个满电最高电压值；

选取最大的满电最高电压值为预设最大阈值。

7.根据权利要求5所述的充电方法，其特征在于，在充电过程中，实时检测各电芯的温度数据，若任一温度数据大于预设温度阈值，停止充电。

8.一种充电器，所述充电器与锂电池通信连接，其特征在于：

所述充电器，用于获取所述锂电池的当前状态，根据获取的当前状态，判断当前状态是否符合切换条件，若符合切换条件，则采用以充电器为主控端，锂电池为从机端的第一充电模式进行充电，否则，采用以充电器为从机端，锂电池为主控端的第二充电模式进行充电。

9.根据权利要求8所述的充电器，其特征在于：

所述充电器，用于从所述锂电池获取充电次数和锂电池中各电芯的单体电压；

所述充电器，还用于根据各所述单体电压计算各电芯之间的一致性差异，并根据所述充电次数和/或所述一致性差异判断所述锂电池是否符合切换条件，若符合切换条件，则采用第一充电模式对所述锂电池进行充电，否则，采用第二充电模式对所述锂电池进行充电；

其中，所述当前状态的判断条件包括：

锂电池的充电次数小于预设次数；

和/或，锂电池中的各电芯之间的一致性差异小于预设值。

10.根据权利要求9所述的充电器，其特征在于：

所述充电器，还用于接收所述锂电池传输的锂电池总电压；

所述第一充电模式包括：

在初始阶段，所述充电器采用第一电流对所述锂电池进行涓流充电；

当锂电池总电压增加到第一电压，所述充电器采用第二电流对所述锂电池进行恒流充电；

当锂电池总电压增加到第二电压，所述充电器采用第二电压对所述锂电池进行恒压充电；

当充电电流小于满电电流，充电结束。

11.根据权利要求9所述的充电器，其特征在于：

所述锂电池实时监测电芯的单体电压，并传输锂电池总电压至所述充电器；

电芯的单体电压所述第二充电模式包括：

在初始阶段，所述充电器采用第三电流对所述锂电池进行涓流充电；

当锂电池总电压增加到第三电压，所述充电器采用第四电流对所述锂电池进行恒流充电；

当锂电池监测到任一个电芯的单体电压达到预设阈值，输出控制信号到所述充电器，所述充电器根据所述控制信号采用此时的锂电池总电压对所述锂电池进行恒压充电；

当充电电流小于满电电流，充电结束。

12.根据权利要求10或11所述的充电器，其特征在于：

所述充电器包括电压采样电路，用于检测锂电池的输出电压；

在充电过程中，若充电器检测的锂电池的输出电压大于预设最大阈值，停止充电。

13.根据权利要求12所述的充电器，其特征在于：

所述充电器，还用于从所述锂电池获取各电芯的温度数据；

在充电过程中，若任一温度数据大于预设温度阈值，停止充电。

14.一种充电系统，其特征在于，包括：通信连接的充电器和锂电池；

所述锂电池，用于将当前状态传输至所述充电器；

所述充电器，用于根据获取的当前状态，判断当前状态是否符合切换条件，若符合切换条件，则采用以充电器为主控端，锂电池为从机端的第一充电模式进行充电，否则，采用以充电器为从机端，锂电池为主控端的第二充电模式进行充电。

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