一种动力电池的充电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及充电【技术领域】，具体地说，涉及一种动力电池的充电系统。本实用新型包括控制器、电压检测单元、微充电机以及电池充电座，控制器与微充电机的控制端连接，微充电机与电池充电座的电源端连接，电压检测单元的检测端与所述电源端连接，电压检测单元的输出端与控制器连接。本实用新型在对电池组进行充电时，可以对电池进行不同模式的充电，充电效果好；其次还可以针对电池的不同容量进行平衡充电，延长电池使用寿命。
【专利说明】—种动力电池的充电系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及充电【技术领域】，具体地说，涉及一种动力电池的充电系统。
【背景技术】
[0002]动力电池的类型包括锂离子电池、铅酸电池和镍氢电池。其中锂离子电池由于其比能量高，广泛运用于电动汽车，电动轮船，电动机器人等领域，起到节约能源，保护环境的作用。鉴于动力电池的广泛应用，市面上出现了不少针对动力电池充电的微充电机，而这些微充电机一般仅仅采用恒流充电或恒压充电的模式，不利于动力电池的使用，减少其使用寿命。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于解决现有技术的不足，提供一种动力电池的充电系统，该充电系统可以针对电池的充电状态进行调节，延长电池的使用寿命。
[0004]为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为:
[0005]一种动力电池的充电系统，包括控制器、电压检测单元、微充电机以及电池充电座，控制器与微充电机的控制端连接，微充电机与电池充电座的电源端连接，电压检测单元的检测端与所述电源端连接，电压检测单元的输出端与控制器连接。
[0006]本实用新型通过电压检测单元检测充电电池两端电压，并将电压信号反馈给控制器，控制器根据电压信号控制微充电机的充电模式，进而达到良好的充电方式，延长电池的使用寿命。
[0007]这里的控制器可以采用开关电路，根据不同的电压信号，对微充电机发送不同的电流信号。微充电机根据电流信号对充电电池进行恒流或恒压充电。
[0008]进一步地，所述充电系统包括多个微充电机和多个电池充电座，微充电机与电池充电座 对应。
[0009]动力电池在使用时，一般是采用多个动力电池串联的方式，因此在对电池组进行充电时，需要对每个动力电池进行充电。因此设计多个微充电机和电池充电座。其次，动力电池组在机动车上使用时，由于动力电池可能出现型号不一，因此需要单独的充电，避免串联充电会导致部分动力电池出现对外供电的现象，影响到动力电池的寿命。
[0010]更进一步地，所述充电系统还包括电压检测单元，电压检测单元的检测端分别与每个电池充电座连接，电压检测单元的输出端与控制器连接，
[0011]由于动力电池的型号不一，因此可能导致动力电池的电量存储不一，在对不同型号的动力电池充电时，需要考虑其均衡性。此时控制器设置有芯片，用于分析对动力电池充电的充电模式控制；使得电池组中的每个动力电池的电量处于均衡状态，避免动力电池在使用过程中，出现部分动力电池不对外供电、处于充电状态。在具体操作时，通过电压检测单元来检测每个充电电池的电压，进而起到监视每个充电电池的充电状态，充电状态通过电流信号反馈给控制器，控制器再控制微充电机的充电模式。电压检测单元可以采用电压检测电路。
[0012]进一步地，所述充电系统还包括热控系统，热控系统包括风扇和温度传感器，温度传感器设置于电池充电座，温度传感器的输出端与控制器连接，控制器与风扇的控制端连接。
[0013]设置热控系统，用于控制电池充电时的温度，电池充电时会发热，发热会导致电池的电阻变化以及内部物质变化；从而影响到充电效果；因此需要控制电池的发热温度。
[0014]进一步地，微充电机包括依次连接的AC/DC模块、反激式开关电源电路和同步整流BUCK电路；
[0015]AC/DC模块与市电连接，并将市电转为低压的直流电；并将直流电传输给反激式开关电源电路；
[0016]反激式开关电源电路对AC/DC模块输出的电流进行降压处理；将降压后的电流传输给同步整流BUCK电路；
[0017]同步整流BUCK电路对降压后的电流进行整流处理，对电池输出恒流或恒压电。
[0018]AC/DC模块可以采用半波整流电路。
[0019]进一步地，所述反激式开关电源电路包括变压器，变压器包括原边线圈和副边线圈；原边线圈的电流输入端与AC/DC模块的输出端连接，还包括反激式开关电源控制器，反激式开关电源控制器接收控制器发出的控制信号，控制反激式开关电源电路的通断；
[0020]同步整流BUCK电路的输入端与副边线圈的电流输出端连接，同步整流BUCK电路的输出端与电池充电座连接。
[0021]微充电机的AC/DC模块对市电进行整流，输出直流电；再通过变压器进行降压，降压后的电流，经同步整流BUCK电路输出到电池充电座的电池。
[0022]进一步地，反激式开关电源电路还包括第一光电耦合器和逻辑控制器；反激式开关电源控制器依次通过逻辑控制器、第一光电耦合器接收来自控制器的控制信号。
[0023]进一步地，所述变压器的原边线圈与反激式开关电源控制器之间设有开关管、第一电流采样电路，所述变压器的副边线圈的电流输出端依次通过整流电路、第一电压采样电路、第二光电耦合器与反激式开关电源控制器连接；原边线圈的电流输出端与开关管的D极连接，开关管的G极与反激式开关电源控制器连接，第一电流采样电路的输入端与开关管的S极连接，第一电流采样电路的输出端与反激式开关电源控制器的电流反馈端连接；
[0024]第一电流采样电路采集变压器原边线圈的电流，并将该电流信号反馈给反激式开关电源控制器；
[0025]第一电压采样电路采集变压器副边线圈整流后的电压，便将该电压信号经过第二光电耦合器电气隔离并生成电压感应信号，电压感应信号传递给反激式开关电源控制器；
[0026]反激式开关电源控制器根据接收的电流信号、电压感应信号对开关管的G极发送PWM驱动信号，实现反馈式开关电源电路的通断。
[0027]再进一步地，所述变压器原边线圈的两端分别与第一吸收电路连接；开关管的D极和S极分别与第二吸收电路连接；第一吸收电路用于吸收变压器原边线圈漏感的能量；第二吸收电路用于吸收开关管关断瞬间产生的电压尖峰的能量。
[0028]进一步地，所述同步整流BUCK电路包括整流模块、同步整流控制器、单向电路、第二电压采样电路、滤波电路、第二电流采样电路以及比较器；[0029]整流模块的输入端与变压器的副边线圈的电流输出端连接；整流模块依次通过滤波电路、单向电路与电池充电座的电流输入端连接；
[0030]第二电压采样电路的输入端与滤波电路的输出端连接，第二电压采样电路的输出端与比较器的一个输入端连接；
[0031 ] 第二电流采样电路的输入端与电池充电座的电流输出端连接，第二电流采样电路的输出端与比较器的另一个输入端连接；
[0032]比较器的输出端与同步整流控制器的输入端连接；同步整流器的输出端与整流模块连接。
[0033]本实用新型取得的有益效果为:本实用新型在对电池组进行充电时，可以对电池进行不同模式的充电，充电效果好；其次还可以针对电池的不同容量进行平衡充电，延长电池使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1为本实用新型的子模块的工作示意图。
[0035]图2为本实用新型的微充电机的构成示意图。
[0036]为方便理解，附图中均用电池替代电池充电座。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图1至图2，以及【具体实施方式】对本实用新型做进一步地说明。
[0038]实施例:参见图1至图2。
[0039]如图1所示，一种动力电池的充电系统，包括控制器、电压检测单元、微充电机以及电池充电座，控制器与微充电机的控制端连接，微充电机与电池充电座的电源端连接，电压检测单元的检测端与所述电源端连接，电压检测单元的输出端与控制器连接。
[0040]本实用新型通过电压检测单元检测充电电池两端电压，并将电压信号反馈给控制器，控制器根据电压信号控制微冲电机的充电模式，进而达到良好的充电方式，延长电池的使用寿命。电压检测单元可以采用电压采集电路。
[0041]这里的控制器可以采用开关电路，根据不同的电压信号，对微充电机发送不同的电流信号。微充电机根据电流信号对充电电池进行恒流或恒压充电。
[0042]进一步地，所述充电系统包括多个微充电机和多个电池充电座，微充电机与电池充电座 对应。
[0043]动力电池在使用时，一般是采用多个动力电池串联的方式，因此在对电池组进行充电时，需要对每个动力电池进行充电。因此设计多个微充电机和电池充电座。其次，动力电池组在机动车上使用时，由于动力电池可能出现型号不一，因此需要单独的充电，避免串联充电会导致部分动力电池出现对外供电的现象，影响到动力电池的寿命。
[0044]更进一步地，所述充电系统还包括电压检测单元，电压检测单元的检测端分别与每个电池充电座连接，电压检测单元的输出端与控制器连接，
[0045]由于动力电池的型号不一，因此可能导致动力电池的电量存储不一，在对不同型号的动力电池充电时，需要考虑其均衡性。此时控制器设置有芯片，用于分析对动力电池充电的充电模式控制；使得电池组中的每个动力电池的电量处于均衡状态，避免动力电池在使用过程中，出现部分动力电池不对外供电、处于充电状态。在具体操作时，通过电压检测单元来检测每个充电电池的电压，进而起到监视每个充电电池的充电状态，充电状态通过电流信号反馈给控制器，控制器再控制微充电机的充电模式。电压检测单元可以采用电压检测电路。
[0046]进一步地，所述充电系统还包括热控系统，热控系统包括风扇和温度传感器，温度传感器设置于电池充电座，温度传感器的输出端与控制器连接，控制器与风扇的控制端连接。
[0047]设置热控系统，用于控制电池充电时的温度，电池充电时会发热，发热会导致电池的电阻变化以及内部物质变化；从而影响到充电效果；因此需要控制电池的发热温度。
[0048]进一步地，如图2所示，所述微充电机包括依次连接的AC/DC模块、反激式开关电源电路以及同步整流BUCK电路。
[0049]进一步地，AC/DC模块的输入端与市电连接，AC/DC模块的输出端对外输出矩形方波的电流；
[0050]所述反激式开关电源电路包括变压器，变压器包括原边线圈和副边线圈；原边线圈的电流输入端与AC/DC模块的输出端连接，还包括反激式开关电源控制器，反激式开关电源控制器接收控制器发出的控制信号，控制开关电源的通断；
[0051]同步整流BUCK电路的输入端与副边线圈的电流输出端连接，同步整流BUCK电路的输出端与电池充电座连接。副边线圈的电流输出端接地。副边线圈的两端之间连接有电容。
[0052]微充电机的AC/DC模块对市电进行整流，输出直流电；再通过变压器进行降压，降压后的电流，经同步整流BUCK电路输出到电池充电座的电池。
[0053]进一步地，反激式开关电源电路还包括第一光电耦合器和逻辑控制器；反激式开关电源控制器依次通过逻辑控制器、第一光电耦合器接收来自控制器的控制信号。
[0054]控制器的控制信号通过光电耦合器进行隔离，并经过逻辑控制器的判断向反激式开关电源控制器发出工作或停止的信号。进而达到反激式开关电源控制器控制变压器电流的通断，从而实现控制开启或停止微冲电机工作。
[0055]进一步地，所述变压器的原边线圈与反激式开关电源控制器之间设有开关管、第一电流采样电路，所述变压器的副边线圈的电流输出端依次通过整流电路、第一电压采样电路、第二光电耦合器与反激式开关电源控制器连接；原边线圈的电流输出端与开关管的D极连接，开关管的G极与反激式开关电源控制器连接，第一电流采样电路的输入端与开关管的S极连接，第一电流采样电路的输出端与反激式开关电源控制器的电流反馈端连接；这里的整流电路包括二极管和电容，二极管与变压器的副边线圈的电流输出端连接，电容的两端分别变压器的副边线圈的两端连接。
[0056]第一电流采样电路采集变压器原边线圈的电流，并将该电流信号反馈给反激式开关电源控制器；第一电流采样电路这里采用采样电阻来采集电流。
[0057]第一电压采样电路采集变压器副边线圈整流后的电压，便将该电压信号经过第二光电耦合器电气隔离并生成电压感应信号，电压感应信号传递给反激式开关电源控制器；
[0058]反激式开关电源控制器根据接收的电流信号、电压感应信号对开关管的G极发送PWM驱动信号，实现反馈式开关电源电路的通断。[0059]再进一步地，所述变压器原边线圈的两端分别与第一吸收电路连接；开关管的D极和S极分别与第二吸收电路连接；第一吸收电路用于吸收变压器原边线圈漏感的能量；第二吸收电路用于吸收开关管关断瞬间产生的电压尖峰的能量。
[0060]进一步地，所述同步整流BUCK电路包括整流模块、同步整流控制器、单向电路、第二电压采样电路、滤波电路、第二电流采样电路以及比较器；
[0061]整流模块的输入端与变压器的副边线圈的电流输出端连接；整流模块依次通过滤波电路、单向电路与电池充电座的电流输入端连接；
[0062]第二电压采样电路的输入端与滤波电路的输出端连接，第二电压采样电路的输出端与比较器的一个输入端连接；
[0063]第二电流采样电路的输入端与电池充电座的电流输出端连接，第二电流采样电路的输出端与比较器的另一个输入端连接；
[0064]比较器的输出端与同步整流控制器的输入端连接；同步整流器的输出端与整流模块连接。
[0065]其中，整流模块采用多组场效应管并联的形式，以提高过电流能力；单向电路可以采用二极管，使得电池在不充电情况下不会对外供电，消耗本身电能。电流采样电路包括一个采样电阻，通过该采样电阻将电流信号转换成电压信号，该信号和电压反馈的信号进行比较，比较结果输入开关电源控制芯片的反馈引脚。
[0066]以上仅是本申请的较佳实施例，在此基础上的等同技术方案仍落入申请保护范围。
【权利要求】
1.一种动力电池的充电系统，其特征在于:包括控制器、电压检测单元、微充电机以及电池充电座，控制器与微充电机的控制端连接，微充电机与电池充电座的电源端连接，电压检测单元的检测端与所述电源端连接，电压检测单元的输出端与控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种动力电池的充电系统，其特征在于:所述充电系统包括多个微充电机和多个电池充电座，微充电机与电池充电座对应。
3.根据权利要求2所述的一种动力电池的充电系统，其特征在于:所述充电系统还包括电压检测单元，电压检测单元的检测端分别与每个电池充电座连接，电压检测单元的输出端与控制器连接。
4.根据权利要求3所述的一种动力电池的充电系统，其特征在于:所述充电系统还包括热控系统，热控系统包括风扇和温度传感器，温度传感器设置于电池充电座，温度传感器的输出端与控制器连接，控制器与风扇的控制端连接。
5.根据权利要求4所述的一种动力电池的充电系统,其特征在于:微充电机包括依次连接的AC/DC模块、反激式开关电源电路和同步整流BUCK电路； AC/DC模块与市电连接，并将市电转为低压的直流电；并将直流电传输给反激式开关电源电路； 反激式开关电源电路对AC/DC模块输出的电流进行降压处理；将降压后的电流传输给同步整流BUCK电路； 同步整流BUCK电路 对降压后的电流进行整流处理，对电池输出恒流或恒压电。
6.根据权利要求5所述的一种动力电池的充电系统,其特征在于:所述反激式开关电源电路包括变压器，变压器包括原边线圈和副边线圈；原边线圈的电流输入端与AC/DC模块的输出端连接，还包括反激式开关电源控制器，反激式开关电源控制器接收控制器发出的控制信号，控制反激式开关电源电路的通断； 同步整流BUCK电路的输入端与副边线圈的电流输出端连接，同步整流BUCK电路的输出端与电池充电座连接。
7.根据权利要求6所述的一种动力电池的充电系统,其特征在于:反激式开关电源电路还包括第一光电耦合器和逻辑控制器；反激式开关电源控制器依次通过逻辑控制器、第一光电耦合器接收来自控制器的控制信号。
8.根据权利要求7所述的一种动力电池的充电系统，其特征在于:所述变压器的原边线圈与反激式开关电源控制器之间设有开关管、第一电流采样电路，所述变压器的副边线圈的电流输出端依次通过整流电路、第一电压采样电路、第二光电耦合器与反激式开关电源控制器连接；原边线圈的电流输出端与开关管的D极连接，开关管的G极与反激式开关电源控制器连接，第一电流采样电路的输入端与开关管的S极连接，第一电流采样电路的输出端与反激式开关电源控制器的电流反馈端连接； 第一电流采样电路采集变压器原边线圈的电流，并将该电流信号反馈给反激式开关电源控制器； 第一电压采样电路采集变压器副边线圈整流后的电压，便将该电压信号经过第二光电耦合器电气隔离并生成电压感应信号，电压感应信号传递给反激式开关电源控制器； 反激式开关电源控制器根据接收的电流信号、电压感应信号对开关管的G极发送PWM驱动信号，实现反馈式开关电源电路的稳定工作。
9.一种微充电机，其特征在于:包括依次连接的AC/DC模块、反激式开关电源电路和同步整流BUCK电路； AC/DC模块与市电连接，并将市电转为低压的直流电；并将直流电传输给反激式开关电源电路； 反激式开关电源电路对AC/DC模块输出的电流进行降压处理；将降压后的电流传输给同步整流BUCK电路； 同步整流BUCK电路对降压后的电流进行整流处理，对电池输出恒流或恒压电。
10.根据权利要求9所述的一种微充电机，其特征在于:所述反激式开关电源电路包括变压器，变压器包括原边线圈和副边线圈；原边线圈的电流输入端与AC/DC模块的输出端连接，还包括反激式开关电源控制器，反激式开关电源控制器接收控制器发出的控制信号，控制反激式开关电源电路的通断； 同步整流BUCK电路的输入端与副边线圈的电流输出端连接，同步整流BUCK电路的输出端与电池充电座连接；反激式开关电源电路还包括第一光电耦合器和逻辑控制器；反激式开关电源控制器依次通过逻辑控制器、第一光电耦合器接收来自控制器的控制信号。
【文档编号】H02J7/00GK203813474SQ201420150482
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】谭晓军, 林万芳, 程海峰, 宗志坚, 许铀 申请人:东莞中山大学研究院, 东莞三新电动汽车技术有限公司