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CN113346601A - 一种智能开关控制充电系统和方法 - Google Patents

一种智能开关控制充电系统和方法 Download PDF

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CN113346601A CN202110534928.8A CN202110534928A CN113346601A CN 113346601 A CN113346601 A CN 113346601A CN 202110534928 A CN202110534928 A CN 202110534928A CN 113346601 A CN113346601 A CN 113346601A
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叶远军
赵秋红
周君
洪桂明
唐睿
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Shanghai Guangwei Electric and Tools Factory
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Shanghai Guangwei Electric and Tools Factory
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Abstract

一种智能开关控制充电系统和方法，所述充电系统包括可控硅模块、隔离变压器、整流模块、档位开关控制模块、主控模块和电池模组。本发明的智能开关控制充电系统和方法，通过档位开关控制模块选择充电档位，通过定时开关控制模块选择充电时间，通过主控模块根据充电档位和充电时间通过可控硅模块对电池模组充电。本发明通过可控硅控制变压器，只需一个初级绕组就可以满足不同的电压输出，简化了电路和组装；本发明的档位开关控制模块不需要大电流开关，节约了成本。本发明高效节能、使用便捷安全、可操作性强。

Description

一种智能开关控制充电系统和方法
技术领域
本发明属于电源领域，具体涉及一种智能开关控制充电系统和方法。
背景技术
随着科技的进步，电子设备越来越多，需要充电的设备也日益增长，用户使用移动设备充电的频率也随之增加。一般市场上传统的蓄电池充电器的输出主要由大电流开关、定时器、变压器和整流部分组成，传统的蓄电池充电器的输出只能通过机器面板大电流开关控制切换变压器的初级绕组，以改变每个档位的线圈绕组控制充电输出，该技术存在以下问题：
(1)充电器对变压器的要求非常高；
(2)充电器的初级绕组非常多；
(3)充电器的整个系统接线复杂；
(4)对充电器生产工艺要求非常高。
此外，定时器开关也存在技术瓶颈，目前市场上基本没有大电流定时器，限制了大功率充电机的发展；并且大电流开关和定时开关的成本非常高，给充电机的成本控制带来了一定的压力。
发明内容
为了克服现有技术缺陷，本发明的一个目的是提供一种智能开关控制充电系统，本发明的另一个目的是提供一种智能开关控制充电方法，本发明的再一个目的是提供一种智能充电机，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一个方面是提供一种智能开关控制充电系统，包括可控硅模块、隔离变压器、整流模块、档位开关控制模块、主控模块和电池模组，其中：
所述电池模组与所述整流模块连接，所述整流模块与所述隔离变压器连接，所述隔离变压器与所述可控硅模块连接，所述可控硅模块与交流输入连接；
所述主控模块与所述可控硅模块、所述档位开关控制模块连接；
所述档位开关控制模块用于选择充电档位并将充电档位信号发送至所述主控模块；
所述主控模块根据所述充电档位信号向所述可控硅模块输出档位控制信息；
所述可控硅模块根据所述档位控制信息向所述隔离变压器输出高压交流电；
所述隔离变压器用于将所述高压交流电转换为低压交流电并将所述低压交流电输出至所述整流模块；
所述整流模块用于将所述低压交流电转换为直流电压为所述电池模组充电。
优选地，所述充电系统还包括隔离驱动模块，所述主控模块通过所述隔离驱动模块与所述可控硅模块连接，所述隔离驱动模块用于将所述档位控制信息隔离地传输至所述可控硅模块。
优选地，所述充电系统还包括定时开关控制模块，所述定时开关控制模块与所述主控模块连接，所述定时开关控制模块用于选择定时时间，并将定时时间信号传输至所述主控模块，所述主控模块根据所述定时时间信号向所述可控硅模块输出定时时间控制信息，所述可控硅模块根据所述定时时间控制信息和所述档位控制信息定时地向所述隔离变压器输出低压交流电。
优选地，所述充电系统还包括开关控制模块，所述开关控制模块与所述主控模块连接，所述整流模块通过所述开关控制模块与所述电池模组连接，所述开关控制模块用于快速开通或者关断所述整流模块的输出。
优选地，所述主控模块根据所述充电档位信号向所述可控硅模块输出导通角信号，所述可控硅模块根据所述导通角信号输出所述高压交流电。
优选地，所述档位开关控制模块至少包括两档小电流开关，所述档位开关控制模块通过所述小电流开关选择所述充电档位并将所述充电档位信号发送至所述主控模块，所述主控模块根据所述充电档位信号向所述可控硅模块输出档位控制信息。
优选地，所述主控模块实时监控所述充电系统，当发现充电故障和异常时，停止为所述电池模组充电并进行错误提示。
本发明的另一个方面是提供一种智能开关控制充电方法，应用于如前述的智能开关控制充电系统，包括：
选择充电档位；
根据所述充电档位输出高压交流电；
将所述高压交流电转换为低压交流电；
将所述低压交流电转换为低压直流电为所述电池模组充电。
优选地，所述方法还包括：
选择定时时间；
根据所述定时时间和所述充电档位定时地输出所述高压交流电。
优选地，所述方法包括：
当发现充电故障和异常时，停止为所述电池模组充电并进行错误提示。
本发明的再一个方面提供一种智能充电机，包括前述的智能开关控制充电系统。
本发明的智能开关控制充电系统和方法，通过档位开关控制模块选择充电档位，通过定时开关控制模块选择充电时间，通过主控模块根据充电档位和充电时间通过可控硅模块对电池模组充电。本发明通过可控硅控制变压器只需一个初级绕组就可以满足控制不同的电压输出，简化了电路和组装；本发明的档位开关控制模块不需要大电流开关，节约了成本。本发明高效节能、使用便捷安全、可操作性强。
附图说明
读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更加清楚地了解本发明的各个方面。其中：
图1为本发明的一个实施例的智能开关控制充电系统的系统结构图；
图2为本发明的一个实施例的智能开关控制充电系统的电路原理图；
图3为本发明的一个实施例的智能开关控制充电方法的流程图。
附图标记说明：
101：可控硅模块；102：隔离变压器；103：整流模块；104：开关控制模块；105：隔离驱动模块；106：档位开关控制模块；107：主控模块；108：电池模组；109：定时开关控制模块。
具体实施方式
为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述具体实施例。然而，本技术领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。
下面参照附图，对本发明各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。
实施例一：
本实施例提供了一种智能开关控制充电系统，请参阅图1和图2，所述充电系统包括可控硅模块101、隔离变压器102、整流模块103、档位开关控制模块106、主控模块107和电池模组108，其中：
所述电池模组108与所述整流模块103连接，所述整流模块103与所述隔离变压器102连接，所述隔离变压器102与所述可控硅模块101连接，所述可控硅模块101与交流输入连接；
所述主控模块107与所述可控硅模块101、所述档位开关控制模块106连接；
所述档位开关控制模块106用于选择充电档位并将充电档位信号发送至所述主控模块107；
所述主控模块107根据所述充电档位信号向所述可控硅模块101输出档位控制信息；
所述可控硅模块101根据所述档位控制信息向所述隔离变压器102输出高压交流电；具体地，通过所述可控硅模块101控制所述隔离变压器102只需要简单的一个初级绕组就可以满足控制不同的电压输出，电路和整个组装都比传统的简化了很多；
所述隔离变压器102用于将所述高压交流电转换为低压交流电并将所述低压交流电输出至所述整流模块103；
所述整流模块103用于将所述低压交流电转换为直流电压为所述电池模组108充电。
在本实施例中，所述充电系统还包括隔离驱动模块105，所述主控模块107通过所述隔离驱动模块105与所述可控硅模块101连接，所述隔离驱动模块105用于将所述主控模块107输出的所述档位控制信息隔离地传输至所述可控硅模块101，具体地，所述隔离驱动模块105通过隔离驱动光耦隔离驱动，将所述主控模块107输出的所述档位控制信息隔离地传输至所述可控硅模块101。
在本实施例中，所述充电系统还包括定时开关控制模块109，所述定时开关控制模块109与所述主控模块107连接，所述定时开关控制模块109用于选择定时时间，并将定时时间信号传输至所述主控模块107，所述主控模块107根据所述定时时间信号向所述可控硅模块101输出定时时间控制信息，所述可控硅模块101根据所述定时时间控制信息和所述档位控制信息定时地向所述隔离变压器102输出低压交流电。
在本实施例中，所述充电系统还包括开关控制模块104，所述开关控制模块104与所述主控模块107连接，所述整流模块103通过所述开关控制模块104与所述电池模组108连接，所述开关控制模块104用于快速开通或者关断所述整流模块103的输出。具体地，把内部电压经过所述开关控制模块104输出对所述电池模组108充电，如果发生故障能够快速可控的控制关断输出以免发生意外。具体地，通过所述主控模块107控制所述开关控制模块104的打开和关闭，当所述充电系统处于充电模式时，所述主控模块107控制所述开关控制模块104打开，当所述充电系统错误或者无信号状态时，所述主控模块107控制所述开关控制模块104关闭，所述整流模块103停止为所述电池模组108充电。
在本实施例中，所述主控模块107根据所述充电档位信号向所述可控硅模块101输出导通角信号，所述可控硅模块101根据所述导通角信号输出所述高压交流电。具体地，所述可控硅模块101根据所述导通角信号获取充电档位信号，所述可控硅模块101根据所述充电档位信号向所述隔离变压器102输出相应档位的高压交流电。
在本实施例中，所述档位开关控制模块106至少包括两档小电流开关，所述档位开关控制模块106通过所述小电流开关选择所述充电档位并将所述充电档位信号发送至所述主控模块107，所述主控模块107根据所述充电档位信号向所述可控硅模块101输出档位控制信息。
在本实施例中，所述主控模块107实时监控所述充电系统，当发现充电故障和异常时，停止为所述电池模组108充电，并进行错误提示。具体地，所述主控模块107实时接收所述档位开关控制模块106发送的所述充电档位信号与所述定时开关控制模块109发送的所述定时时间信号，同时所述电池模组108通过所述开关控制模块104向所述主控模块反馈电压和电流信号，当所述反馈电压和电流信号与所述档位开关控制模块106的档位不一致时，所述主控模块107控制所述开关控制模块104关闭，停止为所述电池模组108充电，并通过显示或者蜂鸣器提示错误。
实施例二：
本实施例提供了一种智能开关控制充电方法，应用于前述的智能开关控制充电系统，请参阅图3，所述充电方法包括：
选择充电档位S1；
根据所述充电档位输出高压交流电S2；
将所述高压交流电转换为低压交流电S3；
将所述低压交流电转换为低压直流电为所述电池模组充电S4。
在本实施例中，所述智能开关控制充电方法还包括：
选择定时时间；
根据所述定时时间和所述充电档位定时地输出高压交流电。
在本实施例中，所述智能开关控制充电方法包括：
当发现充电故障和异常时，停止为所述电池模组充电并进行错误提示。
实施例三：
本实施例进一步具体描述所述电池模组的充电过程，以更加深入地说明本发明的技术方案。
(1)交流输入(市电AC)接入可控硅模块101；
(2)通过档位开关控制模块106和定时开关控制模块109选择充电档位和定时时间；
(3)主控模块107接收到所述充电档位信号和所述定时时间信号后，发出档位控制信号至隔离驱动模块105，所述隔离驱动模块105将所述档位控制信号隔离地传输至所述可控硅模块101，所述可控硅模块101根据所述档位控制信号将所述交流输入(市电AC)转换成相应的高压交流电输入至所述隔离变压器102；
(4)所述隔离变压器102输入端一旦有电压，所述隔离变压器102的输出端就快速的感应出低压交流电，将所述低压交流电输出至整流模块103，所述整流模块103快速地将所述低压交流电转换为低压直流电输出至所述开关控制模块104，所述开关控制模块104将所述低压直流电输出至所述电池模组108，为所述电池模组108充电；
(5)在充电过程中，所述电池模组108通过所述开关控制模块104向所述主控模块107反馈电压和电流信号，所述主控模块107将所述反馈电压和电流信号与所述充电档位信号比较，当所述反馈电压和电流信号与所述档位开关控制模块106的档位不一致时，所述主控模块107控制所述开关控制模块104关闭，停止为所述电池模组108充电，并通过显示或者蜂鸣器提示错误。
实施例四：
本实施例提供了一种智能充电机，包括前述智能开关控制充电系统。
在本实施例中，所述智能充电机可以为高频充电机，在本发明的其他实施例中，所述智能充电机也可以为低频充电机、新能源充电机。
在本实施例中，所述智能充电机可以为多种类型的铅酸电池和锂电池充电。
在本实施例中，所述智能充电机包括可控硅模块101、隔离变压器102、整流模块103、档位开关控制模块106、主控模块107和电池模组108，其中：
所述电池模组108与所述整流模块103连接，所述整流模块103与所述隔离变压器102连接，所述隔离变压器102与所述可控硅模块101连接，所述可控硅模块101与交流输入连接；
所述主控模块107与所述可控硅模块101、所述档位开关控制模块106连接；
所述档位开关控制模块106用于选择充电档位并将充电档位信号发送至所述主控模块107；
所述主控模块107根据所述充电档位信号向所述可控硅模块101输出档位控制信息；
所述可控硅模块101根据所述档位控制信息向所述隔离变压器102输出高压交流电；
所述隔离变压器102用于将所述高压交流电转换为低压交流电并将所述低压交流电输出至所述整流模块103；
所述整流模块103用于将所述低压交流电转换为直流电压为所述电池模组108充电。
本发明的智能开关控制充电系统和方法，通过档位开关控制模块选择充电档位，通过定时开关控制模块选择充电时间，通过主控模块根据充电档位和充电时间通过可控硅模块对电池模组充电。本发明通过可控硅控制变压器只需一个初级绕组就可以满足控制不同的电压输出，简化了电路和组装。本发明的档位开关控制模块不需要大电流开关，节约了成本。本发明高效节能、使用便捷安全、可操作性强。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所做的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员而言，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，本发明所例举的实施例无法对所有的实施方式予以穷尽，凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。在本发明中提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同一篇文献被单独引用为参考那样。

Claims (11)

1.一种智能开关控制充电系统，其特征在于，所述充电系统包括可控硅模块、隔离变压器、整流模块、档位开关控制模块、主控模块和电池模组，其中：
所述电池模组与所述整流模块连接，所述整流模块与所述隔离变压器连接，所述隔离变压器与所述可控硅模块连接，所述可控硅模块与交流输入连接；
所述主控模块与所述可控硅模块、所述档位开关控制模块连接；
所述档位开关控制模块用于选择充电档位并将充电档位信号发送至所述主控模块；
所述主控模块根据所述充电档位信号向所述可控硅模块输出档位控制信息；
所述可控硅模块根据所述档位控制信息向所述隔离变压器输出高压交流电；
所述隔离变压器用于将所述高压交流电转换为低压交流电并将所述低压交流电输出至所述整流模块；
所述整流模块用于将所述低压交流电转换为直流电压为所述电池模组充电。
2.根据权利要求1所述的智能开关控制充电系统，其特征在于，所述充电系统还包括隔离驱动模块，所述主控模块通过所述隔离驱动模块与所述可控硅模块连接，所述隔离驱动模块用于将所述档位控制信息隔离地传输至所述可控硅模块。
3.根据权利要求1所述的智能开关控制充电系统，其特征在于，所述充电系统还包括定时开关控制模块，所述定时开关控制模块与所述主控模块连接，所述定时开关控制模块用于选择定时时间，并将定时时间信号传输至所述主控模块，所述主控模块根据所述定时时间信号向所述可控硅模块输出定时时间控制信息，所述可控硅模块根据所述定时时间控制信息和所述档位控制信息定时地向所述隔离变压器输出低压交流电。
4.根据权利要求1所述的智能开关控制充电系统，其特征在于，所述充电系统还包括开关控制模块，所述开关控制模块与所述主控模块连接，所述整流模块通过所述开关控制模块与所述电池模组连接，所述开关控制模块用于快速开通或者关断所述整流模块的输出。
5.根据权利要求1所述的智能开关控制充电系统，其特征在于，所述主控模块根据所述充电档位信号向所述可控硅模块输出导通角信号，所述可控硅模块根据所述导通角信号输出所述高压交流电。
6.根据权利要求1所述的智能开关控制充电系统，其特征在于，所述档位开关控制模块至少包括两档小电流开关，所述档位开关控制模块通过所述小电流开关选择所述充电档位并将所述充电档位信号发送至所述主控模块，所述主控模块根据所述充电档位信号向所述可控硅模块输出档位控制信息。
7.根据权利要求1所述的智能开关控制充电系统，其特征在于，所述主控模块实时监控所述充电系统，当发现充电故障和异常时，停止为所述电池模组充电并进行错误提示。
8.一种智能开关控制充电方法，应用于如权利要求1至7任一所述的智能开关控制充电系统，其特征在于，所述方法包括：
选择充电档位；
根据所述充电档位输出高压交流电；
将所述高压交流电转换为低压交流电；
将所述低压交流电转换为低压直流电为所述电池模组充电。
9.根据权利要求8所述的智能开关控制充电方法，其特征在于，所述方法还包括：
选择定时时间；
根据所述定时时间和所述充电档位定时地输出所述高压交流电。
10.根据权利要求8所述的智能开关控制充电方法，其特征在于，所述方法包括：
当发现充电故障和异常时，停止为所述电池模组充电并进行错误提示。
11.一种智能充电机，其特征在于，包括权利要求1至7任一所述的智能开关控制充电系统。
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