可检测电池接入状态的电池充电装置和方法
【专利摘要】本申请公开了可检测电池接入状态的电池充电装置和方法。所述装置的一【具体实施方式】包括：变压电路，将输入的交流或直流电压转换为电池充电所需的直流电压；开关单元，连接变压电路与电池；控制单元，调节变压电路输出的直流电压值变化，检测开关单元输出的电压值的变化与变压电路输出的直流电压值变化之间的关系，以及流过开关单元的电流，如果开关单元输出的电压值的变化与变压电路输出的电压值的变化不相同且流过开关单元的电流大于零，则控制单元控制开关单元导通，以向电池充电。该实施方式可以检测任意额定电压的电池的接入状态，并且在电池过放电状态时也可以保证检测结果的准确性。
【专利说明】
可检测电池接入状态的电池充电装置和方法
技术领域
[0001]本申请涉及供电或配电的电路装置领域，尤其涉及可检测电池接入状态的电池充电装置和方法。【背景技术】
[0002]传统电池充电装置对电池接入状态的检测方法为:检测装置输出端有无电压，有电压则判断为电池接入，无电压则判断为电池未接入。但是，在实际应用中，电池存在电压为零伏的状态，即过放电状态，这种状态的电池接入时，传统的检测方法会判断为电池未接入，从而产生错误判断。现有的另一种判断方法为:在输出端子上预连接一个固定的电压， 该电压需比实际使用时的电池电压高，但需比微控制器的供电电压低。当检测到输出端子上的电压低于所述固定电压，说明电池接入，相应地，当检测到输出端子上的电压等于所述固定电压，说明电池未接入。这种方法可以解决上述误判的问题，但对固定电压、电池电压以及微控制器供电电压都有要求，实际应用中，存在不能满足上述要求的情况，例如，一般的充电装置系统电压为5V或3.3V，即表示固定电压和微控制器的供电电压为5V或3.3V， 而铅酸电池或串联电池组的电池电压较高，一般为24V或36V，大于微控制器的供电电压， 所以此方法在使用中也会有限制。因此，存在提供准确检测较高电池的接入状态的装置和方法的需要。
【发明内容】
[0003]为了解决上述现有技术中的缺陷，一方面，本申请提供了可检测电池接入状态的电池充电装置。所述装置包括:变压电路，将输入的交流或直流电压转换为电池充电所需的直流电压；开关单元，连接所述变压电路与所述电池；以及控制单元，调节变压电路输出的直流电压值变化，检测所述开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的直流电压值变化之间的关系，以及流过所述开关单元的电流，如果所述开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化不相同且流过所述开关单元的电流大于零，则所述控制单元控制所述开关单元导通，以向所述电池充电。
[0004]在一些实现方式中，如果检测到所述开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化相同，所述控制单元控制所述开关单元断开，以停止向所述电池充电。
[0005]在一些实现方式中，所述控制单元包括检测单元和处理单元，其中，所述检测单元检测开关单元输出的电压值的变化，并将检测结果传送给处理单元；所述处理单元将所述开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化进行比较，以确定所述开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化是否相同。
[0006]在一些实现方式中，所述处理单元包括控制电路，所述控制电路调节变压电路输出的直流电压值变化，并在所述开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化不相同时，控制所述开关单元导通。
[0007]在一些实现方式中，所述开关单元包括:电阻和电子开关，所述电阻与电子开关并联连接。
[0008]在一些实现方式中，所述电子开关为继电器，所述继电器的线圈的一端连接为继电器供电的直流电源。
[0009]在一些实现方式中，所述继电器的导通和断开由控制电路和晶体三极管控制，所述控制电路的输出端与所述晶体三极管连接。
[0010]在一些实现方式中，所述晶体三极管为NPN型，所述NPN型晶体三级管的集电极与所述继电器的线圈的另一端连接，基极与所述控制电路输出端连接，发射极接地。
[0011]在一些实现方式中，所述晶体三极管为PNP型，所述PNP型晶体三级管的集电极与所述继电器的线圈的另一端连接，发射极与所述控制电路输出端连接，基极接地。
[0012]在一些实现方式中，所述开关单兀输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化相同时，所述控制电路输出低于所述晶体三极管PN结的导通电压的电平信号， 所述继电器断开；所述开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化不相同时，所述控制电路输出高于所述晶体三极管PN结的导通电压的电平，所述继电器导通。
[0013]另一方面，本申请提供了一种可检测电池接入状态的电池充电方法，电源通过充电装置向所述电池充电，所述充电装置包括变压电路、开关单元以及控制单元，其中所述变压电路用于将电源电压转化为电池充电所需要的直流电压，所述开关单元用于连接所述变压电路与所述电池，所述控制单元用于对所述变压电路和所述开关单元进行控制；所述方法包括:调节所述变压电路输出的直流电压值变化；检测开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的直流电压值的变化之间的关系以及流过所述开关单元的电流；如果所述开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化不相同，则所述控制单元控制所述开关单元导通，以向所述电池充电。
[0014]在一些实现方式中，所述方法还包括:如果检测到所述开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化相同，所述控制单元控制所述开关单元断开，以停止向所述电池充电。
[0015]通过本申请提供的可检测电池接入状态的电池充电装置和方法，可以检测任意额定电压的电池的接入状态，并且即使在电池为过放电状态时也可以保证检测结果的准确性。【附图说明】
[0016]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0017]图1示出了本申请可检测电池接入状态的电池充电装置的一个实施例的结构示意图；
[0018]图2示出了本申请可检测电池接入状态的电池充电装置的一个实施例的进一步的结构示意图；
[0019]图3示出了控制单元控制开关单元导通与断开的一个电路的示意图；
[0020]图4示出了控制单元控制开关单元导通与断开的另一个电路的示意图；
[0021]图5示出了本申请可检测电池接入状态的电池充电方法和一个实施例的流程图。 【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
[0023]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0024] 请参考图1，其示出了本申请可检测电池接入状态的电池充电装置的一个实施例的结构示意图100。如图1所示，可检测电池接入状态的电池充电装置可以包括变压电路 110、开关单元120以及控制单元130。其中，变压电路110可以将来自交流电源的交流电压或来自直流电源的直流电压转换为电池充电所需的直流电压。开关单元可以120用于连接变压电路110与电池，包括导通和断开两种状态。控制单元130可以通过变压电路110 输出的直流电压上电工作，调节变压电路110输出的直流电压值在一定范围内以一定的方式(诸如先升高后降低或先降低后升高的方式)变化。例如，待充电电池额定电压为48V， 控制单元130可以控制变压电路输出的电压先从42V升高到58V，再从58V降低到42,变化周期可以为5秒钟，在这个变化周期内检测开关单元120输出的电压值的变化与变压电路 110输出的直流电压值的变化之间的关系，并检测是否存在流过开关单元120的电流，根据检测结果来控制开关单元的导通和断开。
[0025]如果开关单兀120输出的电压值发生的变化与变压电路110输出的直流电压值的变化不相同，且流过开关单元120的电流大于零，贝lj可以确定电池接入，此时控制单元130 可以控制开关单元120导通，以向电池充电。开关单元120输出的电压值发生的变化与变压电路110输出的直流电压值的变化不相同可以包括以下两种情况:开关单元120输出的电压值不发生变化；开关单兀120输出的电压值发生变化，但变化与变压电路110输出的直流电压值的变化不相同。
[0026]如果开关单兀120输出的电压值发生的变化与变压电路110输出的电压的变化相同，则可以确定电池未接入，控制单元130可以控制开关单元120断开，以停止向电池充电。
[0027]进一步参考图2,其示出了图1所示可检测电池接入状态的电池充电装置的进一步的结构示意图。如图2所示，开关单元120可以包括并联连接的电阻121和电子开关122， 电阻122在电子开关121断开时将变压电路110与电池连接。电池未接入时，开关单元120 输入端(即变压电路的输出端)和输出端的电压是相等的，即当变压电路110输出的直流电压值不断变化时，开关单元120输出端的电压值也会发生同样的变化；当电池接入，变压电路110输出的直流电压值不断变化时，开关单元120输出端的电压被电池电压钳位，不发生变化，据此可以判断电池是否接入充电装置。
[0028]如图2所示，控制单元130可以包括检测单元131和处理单元132,其中，检测单元 131可以检测开关单元输出的电压值的变化，并将检测结果传送给处理单元132。处理单元 132可以将开关单元输出的电压值(即电池电压值)的变化与变压电路输出的电压值(即开关单元120输入的电压值)的变化进行比较，以确定开关单元输出的电压值的变化与变压电路输出的电压值的变化是否相同。如果比较结果为不相同，处理单元可以确定电池接入，控制开关单元120导通，对电池进行充电。如果比较结果为相同，则可以确定电池未接入，控制开关单元120断开。在一些实现中，检测单元131还可以检测开关单元120两端的电流信号，即流过开关单元的电流，处理单元可以根据流过开关单元的电流判断电池是否接入。
[0029]在一些可选的实现方式中，处理单元132可以包括控制电路，由控制电路调节变压电路110输出的直流电压值变化，并在开关单兀120输出的电压值的变化与变压电路110 输出的电压值的变化不相同时，控制开关单元120导通。
[0030]进一步参考图3,其示出了控制单元控制开关单元导通与断开的一个电路的示意图。如图3所示，开关单元120可以包括电阻121和继电器122,电阻121和继电器122并联连接，继电器的导通和断开由控制电路和晶体三极管控制。继电器的线圈的一端与为其供电的12V直流电源连接，另一端与NPN型晶体三极管310的集电极连接，NPN型晶体三极管310的基极与控制电路320的输出端连接，发射极接地。在一些实现中，可以采用变压电路110来代替直流电源为继电器供电。
[0031]当处理单元确定开关单元输出的电压值(图3中Vb)的变化与变压电路输出的电压值(图3中Vc)的变化不相同时，图3中控制电路320输出高于NPN型晶体三极管PN结导通电压的高电平信号，三极管导通，这时继电器122的线圈和三极管的发射极之间形成通路，在继电器的线圈上流过励磁电流，形成电磁效应，使继电器的输入触点和输出触点连接在一起，继电器122导通，从而使得开关单元导通，对电池进行充电；当处理单元确定开关单兀输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化相同时，图3中控制电路 320输出低于NPN型晶体三极管PN结导通电压的高电平信号，三极管处于截止状态，继电器的线圈上没有励磁电流，继电器的输入触点和输出触点断开，继电器122断开，从而使得开关单元断开，停止对电池充电。
[0032]进一步参考图4,其示出了控制单元控制开关单元导通与断开的另一个电路的示意图。
[0033] 如图4所示，开关单元120可以包括电阻121和继电器122,电阻121和继电器122 并联连接，继电器的导通和断开由控制电路和晶体三极管控制。继电器的线圈的一端与为其供电的12V直流电源连接，另一端与PNP型晶体三极管410的集电极连接，PNP型晶体三极管410的发射极与控制电路420的输出端连接，基极接地。
[0034]当处理单元确定开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化不相同时，图4中控制电路420输出高于PNP型晶体三极管PN结导通电压的高电平信号，三极管导通，这时继电器122的线圈和三极管的发射极之间形成通路，在继电器的线圈上流过励磁电流，形成电磁效应，使继电器的输入触点和输出触点连接在一起，继电器122 导通，从而使得开关单元导通，对电池进行充电；当处理单元确定开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化相同时，图4中控制电路420输出低于PNP型晶体三极管PN结导通电压的低电平信号，三极管处于截止状态，继电器的线圈上没有励磁电流，继电器的输入触点和输出触点断开，继电器122断开，从而使得开关单元断开，停止对电池充电。
[0035]本申请实施例提供的可检测电池接入状态的电池充电装置，可以检测任意额定电压的电池的接入状态，并且由于根据变压电路输出电压值和电池电压值的变化关系来判断电池是否接入，因而即使在电池处于过放电状态时也不会错误判断电池的接入状态，实现了电池接入状态的准确检测。
[0036]进一步参考图5,其示出了本申请可检测电池接入状态的电池充电方法和一个实施例的流程图500。在本实施例中，电源通过充电装置向电池充电。充电装置可以包括变压电路、开关单元以及控制单元，其中变压电路用于将电源电压转化为电池充电所需要的直流电压，开关单元用于连接变压电路与电池，所述控制单元用于对变压电路和开关单元进行控制。该电池充电方法可以包括:
[0037]步骤501，调节变压电路输出的直流电压值变化；
[0038]在本实施例中，控制单元可以调节变压电路输出的直流电压在一定范围内以一定的周期变化，例如如果电池额定电压为48V，则可以调节变压电路输出的电压以5秒钟为周期在40V?56V的范围内以先上升后下降的方式变化。
[0039]步骤502,检测开关单元输出的电压值的变化与变压电路输出的直流电压值的变化之间的关系；
[0040]在本实施例中，在调节变压电路输出的直流电压值变化的同时，控制单元可以检测开关单元输出的电压值的变化，并判断开关单元输出的电压值的变化与变压电路输出的直流电压值的变化是否相同。控制单元还可以检测流过开关单元的电流，结合电流检测结果和上述电压变化判断结果来确定电池是否接入。
[0041]步骤503,如果变压电路输出的电压值的变化与开关单元输出的电压值的变化不相同，则控制单元控制开关单元导通，以向电池充电。
[0042]在本实施例中，如果控制单元检测到变压电路输出的电压值不变化，或者变化与开关单元输出的电压值的变化不相同，则可以确定电池接入，此时控制单元可以向开关单元发出导通的控制信号，开关单元导通，电源向电池充电。
[0043]在一些实现中，在步骤502之后，上述电池充电方法还可以包括:
[0044]步骤504,如果检测到开关单元输出的电压值的变化与变压电路输出的电压值的变化相同，则控制单元控制开关单元断开，以停止向电池充电。
[0045]需要指出的是，图5所示出的方法流程中的各个部件与上文描述的可检测电池接入状态的电池充电装置中描述的各部件相对应，此处不再赘述。
[0046]以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
【主权项】
1.一种可检测电池接入状态的电池充电装置，其特征在于，所述装置包括: 变压电路，将输入的交流或直流电压转换为电池充电所需的直流电压； 开关单元，连接所述变压电路与所述电池； 控制单元，调节变压电路输出的直流电压值变化，检测所述开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的直流电压值变化之间的关系，以及流过所述开关单元的电流，如果所述开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化不相同且流过所述开关单元的电流大于零，则所述控制单元控制所述开关单元导通，以向所述电池充电。2.根据权利要求1所述的电池充电装置，其特征在于，如果检测到所述开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化相同，所述控制单元控制所述开关单元断开，以停止向所述电池充电。3.根据权利要求1或2所述的电池充电装置，其特征在于，所述控制单元包括检测单元和处理单元，其中， 所述检测单元检测开关单元输出的电压值的变化，并将检测结果传送给处理单元； 所述处理单元将所述开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化进行比较，以确定所述开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化是否相同。4.根据权利要求3所述的电池充电装置，其特征在于，所述处理单元包括控制电路，所述控制电路调节变压电路输出的直流电压值变化，并在所述开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化不相同时，控制所述开关单元导通。5.根据权利要求1-4之一所述的电池充电装置，其特征在于，所述开关单元包括:电阻和电子开关，所述电阻与电子开关并联连接。6.根据权利要求5所述的电池充电装置，其特征在于，所述电子开关为继电器，所述继电器的线圈的一端连接为继电器供电的直流电源。7.根据权利要求6所述的电池充电装置，其特征在于，所述继电器的导通和断开由控制电路和晶体三极管控制，所述控制电路的输出端与所述晶体三极管连接。8.根据权利要求7所述的电池充电装置，其特征在于，所述晶体三极管为NPN型，所述NPN型晶体三级管的集电极与所述继电器的线圈的另一端连接，基极与所述控制电路输出端连接，发射极接地。9.根据权利要求7所述的电池充电装置，其特征在于，所述晶体三极管为PNP型，所述PNP型晶体三级管的集电极与所述继电器的线圈的另一端连接，发射极与所述控制电路输出端连接，基极接地。10.根据权利要求8或9所述的电池充电装置，其特征在于，所述开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化相同时，所述控制电路输出低于所述晶体三极管PN结的导通电压的电平信号，所述继电器断开；所述开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化不相同时，所述控制电路输出高于所述晶体三极管PN结的导通电压的电平，所述继电器导通。11.一种可检测电池接入状态的电池充电方法，其特征在于，电源通过充电装置向所述电池充电，所述充电装置包括变压电路、开关单元以及控制单元，其中所述变压电路用于将电源电压转化为电池充电所需要的直流电压，所述开关单元用于连接所述变压电路与所述 电池，所述控制单元用于对所述变压电路和所述开关单元进行控制；所述方法包括:调节所述变压电路输出的直流电压值变化；检测开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的直流电压值的变化之间的 关系以及流过所述开关单元的电流；如果所述开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化不相同， 则所述控制单元控制所述开关单元导通，以向所述电池充电。12.根据权利要求11所述的电池充电方法，其特征在于，所述方法还包括:如果检测到所述开关单元输出的电压值的变化与所述变压电路输出的电压值的变化 相同，所述控制单元控制所述开关单元断开，以停止向所述电池充电。
【文档编号】H02J7/00GK105990859SQ201510047821
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年1月29日
【发明人】刘华, 郭良兵
【申请人】惠州志顺电子实业有限公司