充电检测装置及充电检测方法与流程

本发明涉及电力电子技术领域，具体而言，涉及一种充电检测装置及充电检测方法。

背景技术：

随着科学技术的发展和提高，新能源的应用也越来越广泛。其中，安全环保的电动自行车已经逐步得到了广泛的应用。

作为近几年新发展起来的新型交通工具，电动自行车具有轻便、环保、使用便捷等优点。由于我国城市交通压力和环境保护压力已形式严峻的情况，电动自行车已经开始广泛应用；同时随着我国城乡路况的日益建设完善，电动自行车代替传统自行车也已成为市场趋势。目前现有技术中，通常在多个不同的地理位置设置电动自行车服务站点提供的充电服务。但目前的电动自行车服务站点中，电动自行车大多通过刷卡或投币进行定时充电。其定时充电可能导致充电电源在电动自行车的电瓶充满电之后，由于充电时间还未达到，导致电瓶充满电之后继续被动充电，故导致电动车在充电过程中发生电瓶损坏甚至电瓶着火等安全事故，埋下了严重的安全隐患。

因此，如何能够有效控制电动自行车的定时充电，减小电动自行车充电的安全隐患是目前业界一大难题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种充电检测装置及充电检测方法，其能够有效控制电动自行车的定时充电，减小电动自行车充电的安全隐患。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种充电检测装置，所述充电检测装置应用于充电检测系统；所述充电检测系统包括：多个电源和多个电瓶，每个所述电源的输出端均与所述电瓶的输入端耦合，所述充电检测装置包括：多个采集模块和主控模块。每个所述采集模块均与所述电瓶的输入端耦合，每个所述采集模块的输出端均与所述主控模块耦合，所述主控模块与每个所述电源的输出端耦合。所述采集模块，用于采集每个所述电源输入所述电瓶的充电电流，并将所述充电电流输出至所述主控模块。所述主控模块，用于根据每个所述采集模块输出的所述充电电流获取每个所述充电电流的电流信息，将每个所述电流信息和预设电流信息比对，若该电流信息小于所述预设电流信息，切断输出该充电电流的所述电源和所述电瓶之间的耦合关系。

进一步的，每个所述采集模块均包括：电流采集单元、电流放大单元和信号转换单元；所述电流采集单元与所述电瓶的输入端耦合，所述电流采集单元的输出端与所述电流放大单元的输入端耦合，所述电流放大单元的输出端与所述信号转换单元的输入端耦合，所述信号转换单元的输出端与所述主控模块耦合。

进一步的，每个所述电流采集单元均包括：电流互感子单元、第一电容、第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述电流互感子单元的第一输入端和第二输入端均与所述电瓶的输入端耦合，所述第一电容的一端、所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端均与所述电流互感子单元的第一输出端耦合。所述第一电容的另一端、所述第一电阻的另一端和所述第三电阻的一端均与所述电流互感子单元的第二输出端耦合，所述第二电阻的另一端和所述第三电阻的另一端均与所述电流放大单元的输入端耦合。

进一步的，每个所述电流放大单元均包括：第一电流放大单元和第二电流放大单元，所述第一电流放大单元的输入端与所述电流采集单元的输出端耦合。所述第一电流放大单元的输出端与所述第二电流放大单元的输入端耦合，所述第二电流放大单元的输出端与所述信号转换单元的输入端耦合。

进一步的，每个所述第一电流放大单元均包括：第一电流放大子单元、第四电阻和第五电阻；第一电流放大子单元的正向输入端和反向输入端均与所述电流采集单元的输出端耦合，所述第一电流放大子单元的正向电源端与外部正向电源耦合，所述第一电流放大子单元的反向电源端与外部反向电源耦合。所述第四电阻的一端与所述第一电流放大子单元的反向输入端耦合，所述第四电阻的另一端与所述第一电流放大子单元的输出端耦合，所述第五电阻的一端与所述第四电阻的另一端耦合，所述第五电阻的另一端与所述第二电流放大单元的输入端耦合。

进一步的，每个所述第二电流放大单元均包括：第二电流放大子单元、第六电阻和第七电阻；所述第六电阻的一端与外部电源耦合，所述第六电阻的另一端分别与所述第一电流放大单元的输出端和所述第二电流放大子单元的正向输入端耦合。所述第二电流放大子单元的正向电源端与外部正向电源耦合，所述第二电流放大子单元的反向电源与外部反向电源耦合。所述第二电流放大子单元的反向输入端与所述第二电流放大子单元的输出端耦合，所述第七电阻的一端与所述第二电流放大子单元的输出端耦合，所述第七电阻的另一端与所述信号转换单元的输入端耦合。

进一步的，所述充电检测装置还包括：多个继电模块，每个所述继电模块的控制端均与所述主控模块耦合，每个所述继电模块均分别与所述电源的输出端和所述电瓶的输入端耦合。

进一步的，所述充电检测装置还包括：多个显示模块，每个所述显示模块均与所述电流放大单元的输出端耦合。

进一步的，每个所述显示模块均包括：第二电容、第一发光二极管和第二发光二极管；所述第二电容的一端与所述电流放大单元的输出端耦合，所述第二电容的另一端与所述第一发光二极管的阳极端耦合，所述第一发光二极管的阴极端与所述第二发光二极管的阳极端耦合，所述第二发光二极管的阴极端与外部电源耦合。

第二方面，本发明实施例提供了一种充电检测方法，应用于所述充电检测装置，所述方法包括：所述采集模块采集每个所述电源输入所述电瓶的充电电流，并将所述充电电流输出至所述主控模块。所述主控模块根据每个所述采集模块输出的所述充电电流获取每个所述充电电流的电流信息，将每个所述电流信息和预设电流信息比对，若该电流信息小于所述预设电流信息，切断输出该电流的所述电源和所述电瓶之间的耦合关系。

本发明实施例的有益效果是：每个采集模块均能够获取被充电的电瓶的充电电流，并将该充电电流输出到主控模块中。主控模块根据每个采集模块充电电流便能够获取该充电电流所对应的电流信息。而该电流信息能够反映被充电电瓶的充电状态。随着电瓶充电的进行，电瓶的充电电流逐步减小，主控模块获取该充电电流所对应的电流信息也逐步减小。若该电流信息小于主控模块存储的预设电流信息，则主控模块判断该电瓶的电量充满。主控模块则切断输出该充电电流的电源和被充电电瓶之间的耦合关系，从而停止了该电瓶的充电。因此，通过主控模块对每个被充电电瓶的智能控制，能够有效控制电动自行车的定时充电，减小电动自行车充电的安全隐患。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1示出了本发明实施例提供的一种充电检测系统的结构框图；

图2示出了本发明实施例提供的一种充电检测装置的第一结构框图；

图3示出了本发明实施例提供的一种充电检测装置的第二结构框图；

图4示出了本发明实施例提供的一种充电检测装置中采集模块和显示模块的电路图；

图5示出了本发明实施例提供的一种充电检测方法的流程图。

图标：200-充电检测系统；210-电源；220-电瓶；100-充电检测装置；110-采集模块；111-电流采集单元；112-电流放大单元；1121-第一电流放大单元；1122-第二电流放大单元；113-信号转换单元；120-显示模块；130-主控模块；140-继电模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。而在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种充电检测系统200包括：电源210、电瓶220和该充电检测装置100。其中，电源210为多个，每个电源210均为电压为额定值的交流电源。电瓶220也为多个，每个电瓶220均为电动自行车的电瓶220，每个电瓶220均为可充电电源，其能够通过耦合电源210而获取电源210的电能进行充电。充电检测装置100能够耦合每个电瓶220的输入端和每个电源210的输出端，获取每个电瓶220在充电时的输入电流。充电检测装置100通过获取每个电瓶220输入电流的大小，判断每个电瓶220在充电时的电量状态。当充电检测装置100判断该电瓶220的电量充满时，充电检测装置100能够切断输出该电流的电源210和电瓶220之间的耦合关系，从而停止该电瓶220的充电。

请参阅图2，本发明实施例提供了一种充电检测装置100，该充电检测装置100包括：多个采集模块110、多个显示模块120、主控模块130和多个继电模块140。

每个采集模块110均用于采集每个电源210输入电瓶220的充电电流，并将每个充电电流均经过处理输出至主控模块130。

每个显示模块120均用于根据该显示模块120所耦合的采集模块110的充电电流而进行发光，以通过发光表示该采集模块110耦合的电瓶220处于充电状态。

主控模块130用于按照一定的预设时间间隔获取每个采集模块110输出的充电电流，并根据每个采集模块110输出的充电电流而获取每个充电电流所对应的电流信息。将每个电流信息和预设电流信息比对，若该电流信息小于所述预设电流信息，则生成开断指令至该电源210和电瓶220之间耦合的继电模块140。

每个继电模块140均用于根据开断指令切断该继电模块140所耦合的电源210和电瓶220之间的耦合关系，从而停止该电瓶220的充电。

请参阅图3，每个采集模块110均可以包括：电流采集单元111、电流放大单元112和信号转换单元113，其中，电流放大单元112包括：第一电流放大单元1121和第二电流放大单元1122。

电流采集单元111用于采集该电流采集单元111所耦合电瓶220输入的充电电流，并将采集的充电电流输出到电流放大单元112。

电流放大单元112用于将电流采集单元111输入的充电电流进行放大，并将放大后的充电电流输出到信号转换单元113。

信号转换单元113用于将获取到放大的充电电流进行模数转换，并将转换后的充电电流输出到主控模块130。

如图3和图4所示，每个电流采集单元111均包括：电流互感子单元CT、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。电流互感子单元CT的第一输入端P1和第二输入端P2均为电流采集单元111的输入端1111，其也为采集模块110的输入端1111，并用于与电瓶220的输入端2201耦合。第一电容C1的一端、第一电阻R1的一端和第二电阻R2的一端均与电流互感子单元CT的第一输出端S1耦合。第一电容C1的另一端、第一电阻R1的另一端和第三电阻R3的一端均与电流互感子单元CT的第二输出端S2耦合并接地。第二电阻R2的另一端和第三电阻R3的另一端均为电流采集单元111的输出端1112，并与电流放大单元112的输入端1123耦合。通过电流互感子单元CT与电瓶220的输入端2201的耦合，电流互感子单元CT能够采集电瓶220输入端2201的充电电流。其中，充电电流为有效值较大的交流电流，而通过电流互感子单元CT的互感作用，能够采集到对应该充电电流的有效值较小的交流电流。通过第一电容C1的滤波和缓冲作用，以及第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的限流和分流作用，最终能够将采集的到的充电电流输出到电流放大单元112。

每个第一电流放大单元1121均用于将电流采集单元111输入端1112的充电电流进行放大再输出到第二电流放大单元1122，每个第二电流放大单元1122则均用于将第一电流放大单元1121放大后的充电电流再次进行放大，并输出到信号转换单元113。

每个第一电流放大单元1121可以包括：第一电流放大子单元U1、第四电阻R4和第五电阻R5。第一电流放大子单元U1的正向输入端V+和反向输入端V-均为电流放大单元112的输入端1123，也为采集模块130以及第一电流放大单元1121的输入端1123，其与电流采集单元111的输出端耦合。第一电流放大子单元U1的正向电源端VDD与外部正向电源耦合，其中，该外部正向电源可以为12V。第一电流放大子单元U1的反向电源端VSS与外部反向电源耦合，其中，该外部反向电源可以为-12V。第四电阻R4的一端与第一电流放大子单元U1的反向输入端V-耦合。第四电阻R4的另一端与第一电流放大子单元U1的输出端VO耦合。第五电阻R5的一端与第四电阻R4的另一端耦合，而该第五电阻R5的另一端为第一电流放大单元1121的输出端1124，其与第二电流放大单元1122的输入端1125耦合。第一电流放大子单元U1通过加载外部正向电源、外部反向电源，以及与第四电阻R4的耦合方式，第一电流放大子单元U1能够保证正常工作，从而将由电流采集单元111输入的充电电流进行放大后通过其自身输出端VO输出到第二电流放大单元1122。

每个第二电流放大单元1122可以包括：第二电流放大子单元U2、第六电阻R6和第七电阻R7。第六电阻R6的一端与外部电源耦合，第六电阻R6的另一端为第二电流放大单元1122的输入端1125，其分别与第一电流放大单元1121的输出端1124和第二电流放大子单元U2的正向输入端V+耦合。第二电流放大子单元U2的正向电源端VDD与外部正向电源耦合，其中，该外部正向电源也可以为12V。第二电流放大子单元U2的反向电源端VSS与外部反向电源耦合，其中，该外部反向电源也可以为-12V。第二电流放大子单元U2的反向输入端V-与第二电流放大子单元U2的输出端VO耦合。第七电阻R7的一端与第二电流放大子单元U2的输出端V0耦合，第七电阻R7的另一端为电流放大单元112的输出端1126，其与信号转换单元113的输入端耦合。第二电流放大子单元U2通过加载外部正向电源、外部反向电源、其自身输入端V-与输出端VO耦合，以及通过第六电阻R6加载外部电源，能够使得第二电流放大子单元U2进行正常工作，从而将第一电流放大单元1121输入的充电电流再次放大后，通过第二电流放大单元1122自身的输出端1126输出到信号转换单元113。作为一种方式，第二电流放大单元1122自身的输出端1126也为电流放大单元112的输出端1126。

每个信号转换单元113均可以为集成的模数转换芯片U3。模数转换芯片U3的输入端A5为信号转换单元113的输入端1131，其与电流放大单元112的输出端1126耦合。模数转换芯片U3的通过接地端GND、使能端CS和反向参考电压端REF-均接地，以及电源电压端VCC和正向参考电压端REF+均与外部电源耦合，从而模数转换芯片U3能够保证正常工作，继而能够将由电流放大单元112输入的充电电流转换为数字信号。而该数字信号的离散量也代表了充电电流的大小。模数转换芯片U3的第一输出端CLK、第二输出端ADS和第三输出端DOUT均为信号转换单元113的输出端1132，其均与主控模块130耦合，从而模数转换芯片U3能够将转换后的充电电流输出到主控模块130。作为另一种方式，信号转换单元113的输出端1132也为采集模块的输出端1132。

再者，每个显示模块120均可以包括：第二电容C2、第一发光二极管D1和第二发光二极管D2。第二电容C2的一端与电流放大单元112的输出端1126耦合，第二电容C2的另一端与第一发光二极管阳极端D1耦合。第一发光二极管D1阴极端与第二发光二极管D2阳极端耦合，第二发光二极管D2阴极端与外部电源耦合。通过电流放大单元112的充电电流经过第二电容C2的滤波后，便能够驱动第一发光二极管D1和第二发光二极管D2发光，以通过发光表示该采集模块110耦合的电瓶220处于充电状态。

请参阅图3，主控模块130包括集成电路芯片，具有信号的处理能力。该集成电路芯片集成在主控模块130的电路板上。上述的集成电路芯片可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

在本实施例中，主控模块130通过与每个采集模块110输出端1132的耦合，主控模块130能够按照预设时间间隔而获取到每个采集模块110输出的充电电流，其中，预设时间间隔可以为5秒、10秒、15秒等，在此不做具体限定。主控模块130根据每个充电电流不同的数字量，能够获取到每个充电电流所对应的电流信息。主控模块130可以将每个电流信息均和自身内部存储的预设电流信息进行比对。若该电流信息小于预设电流信息，则主控模块130能够判断该电瓶220的电量已经充满，从而生成开断指令。通过主控模块130与每个继电模块140的耦合，生成的开断指令便能够输出到相应位置的继电模块140。

每个继电模块140均可以为继电器，在本实施例中，每个继电模块140的控制端141均与均用于根据获取的开断指令而切断输出该充电电流的电源210和电瓶220之间的耦合关系，从而停止该电瓶220的充电。具体的，每个继电模块140的控制端141均与主控模块130耦合，从而每个继电模块140均能够获取到主控模块130发送的开断指令。每个继电模块140均通过分别与电源210的输出端2101和电瓶220的输入端2201耦合，每个继电模块140在获取到开断指令后，能够根据该开断指令驱动自身内部的开关片弹开，以切断该继电模块140所耦合的电源210和电瓶220之间的耦合关系。

请参阅图5，本法实施例还提供了一种充电检测方法，应用于充电检测装置100。该充电检测方法包括：步骤S100和步骤S200。

步骤S100：所述采集模块采集每个所述电源输入所述电瓶的充电电流，并将所述充电电流输出至所述主控模块。

步骤S200：所述主控模块根据每个所述采集模块输出的所述充电电流获取每个所述充电电流的电流信息，将每个所述电流信息和预设电流信息比对，若该电流信息小于所述预设电流信息，切断输出该电流的所述电源和所述电瓶之间的耦合关系。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述装置中的对应过程，在此不再赘述。

综上所述：本发明实施例提供了一种充电检测装置100及充电检测方法，充电检测装置100应用于充电检测系统200；充电检测系统200包括：多个电源210和多个电瓶220，每个电源210的输出端均与电瓶220的输入端耦合，充电检测装置100包括：多个采集模块110和主控模块130；每个采集模块110均与电瓶220的输入端耦合，每个采集模块110的输出端均与主控模块130耦合，主控模块130与每个电源210的输出端耦合。

每个采集模块110均能够获取被充电的电瓶220的充电电流，并将该充电电流输出到主控模块130中。主控模块130根据每个采集模块110充电电流便能够获取该充电电流所对应的电流信息。而该电流信息能够反映被充电电瓶220的充电状态。随着电瓶220充电的进行，电瓶220的充电电流逐步减小，主控模块130获取该充电电流所对应的电流信息也逐步减小。若该电流信息小于主控模块130存储的预设电流信息，则主控模块130判断该电瓶220的电量充满。主控模块130则切断输出该充电电流的电源210和被充电电瓶220之间的耦合关系，从而停止了该电瓶220的充电。因此，通过主控模块130对每个被充电电瓶220的智能控制，能够有效控制电动自行车的定时充电，减小电动自行车充电的安全隐患。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。