CN203813493U - 电动车电瓶智能充电控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池充电技术，特别是一种电动车电瓶智能充电控制装置。它包括智能检测与控制单元，该智能检测与控制单元是由控制芯片分别连接电压检测单元、温度检测单元及控制开关构成，所述的控制开关通过防反接并充串放电路连接电瓶，所述的电瓶还与电压检测单元连接，电压检测单元及防反接并充串放电路分别连接外部直流充电电源。本实用新型能够自动实现并行充电和串行放电，以延长电动车电瓶寿命，能保护未及时添加蓄电液的电瓶以便及时修复，并能防止外部直流充电电源的反接或短路带来的系统损坏。其结构简单，使用可靠，易于推广应用。

Description

电动车电瓶智能充电控制装置

技术领域

本实用新型涉及电池充电技术，特别是一种电动车电瓶智能充电控制装置。

背景技术

目前，电动车电源大多是由多个电瓶串联组成的直流电源，常规充电方法是将电瓶逐一串联同时充电，电量充满判断方法是总电压判断法，即当电动车电瓶组的总电压达到充电上限值就停止充电。由于目前技术无法做到各电瓶自身内阻完全一致，电瓶在长期充放电使用过程中这种内阻差异会被扩大，然而流经各电瓶的电流在串联充电情况下是相同的，这样，在内阻大的电瓶上分到的电压就高，在内阻小的电瓶上分到的电压就低，造成内阻小的电瓶充电不足而内阻大的电瓶过充的现象，长期充电不足和过充电都会缩短电瓶寿命。而且串联充电还会存在另一个问题，当串联电路中的某块电瓶出现故障时会影响其它几块电瓶的正常充电和工作。因电动车电机要在高电压低电流的状态下才能高效运转，若电瓶完全采用并联连接进行充放电，又无法为电动车电机提供所需的高电压。此外，现有的电动车电瓶充电时，没有温度检测模块，如果电瓶老化失水而没有及时添加蓄电液，继续充电会导致电瓶热失控造成电瓶变形的永久性损坏。

中国发明专利申请公开说明书CN1271199A公开了一种电动车充电器，包括控制模块、蓄电池，控制模块和高频变换器初级分别与交流电源相连，高频变换器次级分别与两个二极管的正极相连，二级管的负极与蓄电池的正极及控制模块相连，能实现蓄电池的并行充电和串行放电，但该专利电源的接入检测依赖于高频变换器，无法使用其它通用12V电瓶充电器，且没有为每块电瓶设置防反充电路，如果使用其它通用12V电瓶充电器且正负接反将烧毁电路。此外，该专利也不能对老化失水而没有及时添加蓄电液的电瓶进行充电保护。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电动车电瓶智能充电控制装置。

本实用新型的目的是通过如下途径实现的：一种电动车电瓶智能充电控制装置，它包括智能检测与控制单元，该智能检测与控制单元是由控制芯片分别连接电压检测单元、温度检测单元及控制开关构成，所述的控制开关包含单刀单掷的控制开关SW0和单刀双掷的控制开关SWn，控制开关SWn通过防反接并充串放电路连接电瓶，所述的电瓶还与电压检测单元连接，电压检测单元及防反接并充串放电路分别连接外部直流充电电源。

作为本方案的进一步优化，所述的防反接并充串放电路包括二极管Dn,所述二极管Dn正极端通过受控于智能检测与控制单元的开关SW0与外部直流充电电源正极连接；所述二极管Dn负极端与电瓶正极连接，同时与前级防反接并充串放电路中的开关SWn的B端连接；所述电瓶负极端与开关SWn公共端连接；所述开关SWn的A端与外部直流充电电源负极连接，B端与后一级防反接并充串放电路中的电瓶正极连接；所述开关SWn接通A端或B端由智能检测与控制单元控制。

作为本方案的进一步优化，所述的电瓶为多个电瓶串联组成的电瓶组，每个单独的电瓶对应连接一防反接并充串放电路，多个防反接并充串放电路与外部直流充电电源并联。

作为本方案的进一步优化，所述的控制芯片为单片机或ARM或FPGA。

本实用新型电动车电瓶智能充电控制装置，与现有技术比较，其有益效果在于：

1. 针对目前电动车电瓶串行充电可能导致的个别电瓶充电不足或过充，降低整个电瓶组寿命的问题，本实用新型提出一种电动车电瓶智能充电控制装置。当外部直流充电电源接入时，防反接并充串放电路通过智能检测与控制单元使内部控制电路进入“并行充电状态”，自动与多只12V电瓶并行连接充电，相当于电动车电瓶组中各电瓶独立充电，均可在规定时间内完全充满，并且不会过充电；在外部直流充电电源移除时，防反接并充串放电路通过智能检测与控制单元使内部控制电路进入“串行放电状态”，将多只12V电瓶串行连接到电动车驱动电机，又能串行放电提供电机所需的高电压，同时断开电瓶与外部充电接口的连接。

2. 智能检测与控制单元内的温度检测单元可实时检测电瓶箱内温度，当某一只或几只电瓶因老化失水而没有及时添加蓄电液，在充电过程中，电瓶温度升高到设定的异常值时，智能检测与控制单元内的智能控制核心根据温度检测单元提供的信息，会断开充电控制开关，从而保护电瓶不会因高温变形造成永久性损坏。

3. 防反接并充串放电路同时还具有不怕直流充电电源正负极反接的能力，即使反接也不会损坏电路和电动车系统，此时只要改为正常连接即正常充电。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明： 

图1为本实用新型电路方框结构示意图；

图2为本实用新型充电状态实施例的结构示意图；

图3为本实用新型放电状态实施例的结构示意图；

图中，智能检测与控制单元1、控制芯片2、温度检测单元3、控制开关4、单刀单掷控制开关SW04a、单刀双掷控制开关SWn4b、电压检测单元5、外部直流充电电源6、防反接并充串放电路7、电瓶8。

具体实施方式

本实用新型电动车电瓶智能充电控制装置提供一种能保护电瓶及电路、提高电瓶寿命的装置，其内部智能检测与控制单元通过控制开关与外部直流充电电源连接，防反接并充串放电路通过控制开关与电动车电瓶连接，控制开关又被智能检测与控制单元所控制；在外部直流充电电源接入时，防反接并充串放电路通过智能检测与控制单元使内部控制电路进入“并行充电状态”，自动与多只12V电瓶并行连接充电；在外部直流充电电源移除时，防反接并充串放电路通过智能检测与控制单元使内部控制电路进入“串行放电状态”，自动将多只12V电瓶串行连接到电动车驱动电机，同时断开电瓶组与外部充电接口的连接，防止因外部导电物体接触充电接口造成的电瓶短路。从而克服现有电动车电瓶串联充电时各电瓶单体可能充电不足或过充的问题，又能串行放电提供电机所需的高电压。智能检测与控制单元内的温度检测模块，能检测充电中电瓶的温度，当温度超出设定值时，智能检测与控制单元断开充电控制开关，可保护因老化失水而没有及时添加蓄电液的电瓶，不会导致高温变形造成的永久性损坏。

如图1所示，一种电动车电瓶智能充电控制装置，它包括智能检测与控制单元1，该智能检测与控制单元1是由控制芯片2分别连接电压检测单元5、温度检测单元3及控制开关3构成，所述的控制芯片2为单片机或ARM或FPGA。所述的控制开关4包含单刀单掷的控制开关SW04a和单刀双掷的控制开关SWn4b，控制开关SWn4b通过防反接并充串放电路7连接电瓶8，所述的电瓶8还与电压检测单元5连接，电压检测单元5及防反接并充串放电路7分别连接外部直流充电电源6。

如图2、图3所示，所述的防反接并充串放电路7，包括二极管Dn,所述二极管Dn正极端通过受控于智能检测与控制单元1的开关SW04a与外部直流充电电源正极连接；所述二极管Dn负极端与电瓶正极连接，同时与前级防反接并充串放电路中的开关SWn4b的B端连接；所述电瓶负极端与开关SWn4b公共端连接；所述开关SWn4b的A端与外部直流充电电源负极连接，B端与后一级防反接并充串放电路7中的电瓶正极连接；所述开关SWn4b接通A端或B端由智能检测与控制单元1控制。

所述的电瓶8为多个电瓶串联组成的电瓶组，每个单独的电瓶8对应连接一防反接并充串放电路7，多个防反接并充串放电路7与外部直流充电电源6并联。电压检测单元5也并行地连接到外部直流充电电源6；但温度检测单元3在电气上不与电瓶8及其防反接并充串放电路7连接，物理上存在于电瓶盒内，电气上与智能检测与控制单元1连接，提供温度信息以便在超温时通过SW04a切断充电电路。

电压检测单元5从外部12V直流充电电源线上检测电压来判断是否接入了外部充电电源，优选的方案为采用电压比较器。外部12V直流充电电源线可能有两种状态：当外部充电电源接入时有大于12V的电压，外部充电电源移除时无电压。

防反接并充串放电路根据电压检测单元提供的信号切换控制开关状态，优选的方案为采用大功率场效应管作为开关器件。本实施例中的防反接并充串放电路包括：进行“并充”和“串放”状态切换的控制开关器件和防反接器件，所述控制开关器件与智能检测与控制单元连接并受控于电压检测单元输出信号。

本实用新型的工作原理为：当外部直流充电电源接入时，如果电源正负极连接不正确，则防反接器件Dn会阻止电流通过，防止损坏防反接并充串放电路本身或电动车上的电路。如果电源正负极连接正确，电压检测单元能检测到外部直流充电电源的接入并控制各级并充串放控制电路中的开关SWn断开与下一级电瓶正极的连接并连接到外部直流充电电源负极，如图2所示，并充串放控制电路即进入“并充”状态，各电瓶都以并联的形式接到外部直流充电电源充电，充满后即进入浮充状态直至外部直流充电电源移除，充电时电动车不能使用。当外部直流充电电源移除后，电压检测单元检测不到外部直流充电电源的接入，则控制各级并充串放控制电路中的开关SWn立即断开与外部直流充电电源负极的连接并自动与下一级电瓶正极连接，如图3所示，并充串放控制电路即进入“串放”状态，各电瓶以串联形式连接到电动车驱动电机，移除外部直流充电电源后即可使用电动车，直至有外部直流充电电源接入，则进入下一充电循环。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种电动车电瓶智能充电控制装置，其特征在于：它包括智能检测与控制单元（1），该智能检测与控制单元（1）是由控制芯片（2）分别连接电压检测单元（5）、温度检测单元（3）及控制开关（4）构成，所述的控制开关（4）包含单刀单掷的控制开关SW0（4a）和单刀双掷的控制开关SWn（4b），控制开关SWn（4b）通过防反接并充串放电路（7）连接电瓶（8），所述的电瓶（8）还与电压检测单元（5）连接，电压检测单元（5）及防反接并充串放电路（7）分别连接外部直流充电电源（6）。

2.如权利要求1所述的电动车电瓶智能充电控制装置，其特征在于：所述的防反接并充串放电路（7）包括二极管Dn；所述二极管Dn正极端通过受控于智能检测与控制单元（1）的开关SW0（4a）与外部直流充电电源（6）正极连接；所述二极管Dn负极端与电瓶正极连接，同时与前级防反接并充串放电路（7）中的开关SWn（4b）的B端连接；所述电瓶（8）负极端与开关SWn（4b）公共端连接；所述开关SWn（4b）的A端与外部直流充电电源（6）负极连接，B端与后一级防反接并充串放电路（7）中的电瓶正极连接；所述开关SWn（4b）接通A端或B端由智能检测与控制单元（1）控制。

3.如权利要求1所述的电动车电瓶智能充电控制装置，其特征在于：所述的电瓶（8）为多个电瓶串联组成的电瓶组，每个单独的电瓶（8）对应连接一防反接并充串放电路（7），多个防反接并充串放电路（7）与外部直流充电电源（6）并联。

4.如权利要求1所述的电动车电瓶智能充电控制装置，其特征在于：所述的控制芯片（2）为单片机或ARM或FPGA。