CN204538732U - 全自动智能充电、修复一体机 - Google Patents

Abstract

一种全自动智能充电、修复一体机，包括AC/DC转换电路、DC/DC转换电路、辅助电源电路、CPU管理系统，其中该AC/DC转换电路与并联的多个DC/DC转换电路连接，每个DC/DC电路都与电池相连；该辅助电源电路的输入端也与AC/DC转换电路连接，其输出端与CPU管理系统连接，该CPU管理系统通过CAN通讯分别控制AC/DC转换电路、每一个DC/DC转换电路。借由上述技术方案，该充电、修复一体机不仅输出电压范围宽、使用范围广，而且对多节串联电池进行充电时，可有效抑制电池组充电状态下的不均衡问题，提高了电池的充电效率，并且系统集充电和修复于一体，模块体积小、可控性强、安全可靠，具备很强的实用性和拓展性。

Description

全自动智能充电、修复一体机

技术领域

本实用新型涉及到电动汽车充电机、充电桩、充换电站等领域，是主要针对电动汽车充电机的一种新型、集充电和修复于一体的电路设计。

背景技术

电池是电动车的重要动力能源，而充电机的性能优劣对电池的使用寿命有很大的影响。传统的充电机采用变压器变压整流，只提供简单直接的AC/DC转换，其效率低、体积大、成本高、可靠性差(在充电后期充电电流过大，很容易出现过充的危险)。例如，单体锂电池的最高充电限制电压为3.65V，超过3.65V充电会对电池造成永久性的伤害，影响电池的寿命。

目前，充电机对单体电池的充电技术已经非常很成熟。但是，单体电池的电压和容量均有限，不适应市场的需求，通常要串联成电池组来使用。如奇瑞s18纯电动汽车电机所需的供电电压为336V，需要由105个锂电池串联组成的电池组提供。电池串联充电结构简单、容易实现、速度快，但是由于单体电池自身的物理性能不尽相同，想要保证每个电池的充电状态均衡很不容易。电池组经过多次充放电使用后，电池间的不一致性被放大，这会造成个别电池过充或欠冲，使整个电池组失效，严重影响电池组的服务寿命，甚至会出现爆炸的危险，是制约电池充电效率提高、保障充电安全性的一个技术瓶颈。

鉴于上述充电装置在安全可靠性及电池组充电均衡性方面存在的诸多问题。本发明人基于从事此类产品研发设计多年所积累的丰富经验及相关专业知识，运用科学的方法，积极加以研究创新，最终设计出一种集全智能充电、修复一体的充电机，克服充电安全问题及多节电池串联充电所存在的充电电压不均衡问题，使其更具有先进性。经过不断的研究设计,并经过反复试做样品及改进，终于设计出确具实用价值的本实用新型。

发明内容

本实用新型的目的在于，克服充电可靠性不足及由于电池自身性能差异导致的多节蓄电池串联充电时出现的电压不均衡问题，提出一种全自动智能充电、修复集于一体的控制电路设计。所要解决的技术问题是，如何提高快速充电安全性及均衡各节蓄电池充电电压，进而提高电池的充电效率。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。 依据本实用新型提出的一种全自动智能充电、修复一体机，包括AC/DC转换电路、DC/DC转换电路、辅助电源电路、CPU管理系统，其中该AC/DC转换电路与并联的多个DC/DC转换电路连接，每个DC/DC电路都与电池相连；该辅助电源电路的输入端也与AC/DC转换电路连接，其输出端与CPU管理系统连接，该CPU管理系统通过CAN通讯分别控制AC/DC转换电路、每一个DC/DC转换电路。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下技术措施来进一步实现。

前述的充电、修复一体机，其中所述的AC/DC转换电路包括软启动及EMI滤波电路、APFC电路、谐振网络功率转换电路及AC/DC直流输出电路；该APFC电路的输出端同时与辅助电源电路连接，从而给CPU管理系统供电；CPU管理系统通过CAN通讯控制谐振网络功率转换电路，从而控制AC/DC转换电路。

前述的充电、修复一体机，其中所述的每一个DC/DC转换电路内置有单片机，该单片机通过CAN通讯线与CPU管理系统连接，从而通过CAN通讯将检测到的电池电压、电流信息反馈给CPU管理系统。

前述的充电、修复一体机，其中所述的CPU管理系统具有PWM和PFM两种工作模式。

本实用新型全自动智能充电、修复一体机不仅兼顾了多块电池串联使用时存在的充电不均衡的困扰，而且把智能充电和修复整合成一体机，大大提高了电池的使用寿命。本实用新型与现有技术方案相比，具有以下优点：

1、PWM和PFM两种工作模式自动调节，输出电压范围宽。

2、智能充电和修复系统集于一体，缩减了模块的体积，实现小型化、轻量化。

3、CPU管理系统，实时监控各节电池的电压、电流，兼顾充电和修复功能，延长电池的寿命。

综上所述，本实用新型通过采集电池组的电压电流信息，将电池组的反馈信息与CPU系统内设基准信号进行比对，实时调节PWM和PFM两种工作模式的自动转换，满足电池组不同的电压需求。同时，通过采集每节电池的电压电流信号，将所采集的电压、电流信号送至CPU管理系统与内设基准信号进行比对放大处理，CPU管理系统实时输出控制信号至DC-DC转换电路，来调控每节电池的充电电压及充电电流，从而使电池组每节电池的电压及充电容量达到均衡状态。该电路结构设计不仅提高了电池容量的利用率，延长电池的寿命，并缩小了模块体积、提高了安全性。本实用新型在技术上有显著的进步，具有明显的积极效果，成为一新颖、进步、实用 的新设计。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举一较佳的实施例,并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型全自动智能充电、修复一体机的功能结构示意图。

图2为本实用新型全自动智能充电、修复一体机的一较佳实施例的电路结构图。

【主要元件符号说明】

1：AC/DC转换电路

2：DC/DC转换电路

3：辅助电源电路

4：CPU管理系统

5：CAN通讯线

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的全自动智能充电、修复一体机其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1、图2，图1为本实用新型全自动智能充电、修复一体机的功能结构示意图，图2为本实用新型一较佳实施例的电路结构图。

请参阅图1，本实用新型一种全自动智能充电、修复一体机，包括AC/DC转换电路1、DC/DC转换电路2、辅助电源电路3、CPU管理系统4。其中，该AC/DC转换电路1分别与并联的多个DC/DC转换电路2连接，每个DC/DC电路2都与电池相连，从而实现对电池的供电。辅助电源电路1的输入端与AC/DC转换电路1连接，其输出端与CPU管理系统4连接，从而给CPU管理系统4供电.该CPU管理系统4通过CAN通讯分别控制AC/DC转换电路1、每一个DC/DC转换电路2，前述的多个DC/DC转换电路2通过CAN通讯线5并联，从而实现电池的修复。

请参阅图2，较佳的，前述的AC/DC转换电路1包括软启动及EM I滤波电路11、APFC(有源功率因数校正)电路12、谐振网络功率转换电路13及AC/DC直流输出电路14。其中，APFC电路12的输出端同时与辅助电源电路3连接，将三相交流电整流滤波后，给CPU管理系统4供电。CPU管理系统4通过CAN通讯控制谐振网络功率转换电路13，从而控制AC/DC转换 电路1。

较佳的，前述的每一个DC/DC转换电路2内置有单片机，该单片机通过CAN通讯线5与CPU管理系统4连接，从而通过CAN通讯将检测到的电池电压、电流信息反馈给CPU管理系统4。

较佳的，前述的CPU管理系统可自动切换PWM和PFM两种工作模式。

首先简要介绍图1、图2中各电路的作用：

AC/DC转换电路1：输入的三相交流电(市电)，经过软启动及EM I滤波电路11、APFC(有源功率因数校正)电路12、以及谐振网络功率转换电路13中高频变压器的降压将电压转换为DC-DC转换电路2所需要的供电电压，然后再经过AC/DC直流输出电路14的整流滤波得到平滑、稳定的直流电压输出至DC-DC转换电路2。

DC/DC转换电路2：将输入的DC直流电压，通过高频变压器降压或升压后，传送至输出端连接单节电池组。每一个模块内部内置了一个单片机用来CAN通讯和储存充电信息，通过CAN通讯将检测到电池组的电压电流信息反馈至CPU管理系统4，同时CPU管理系统4根据反馈的电压电流信息发出充电指令。该DC/DC转换电路2的数量可根据电池组的电池个数无限增加，本实用新型不对此进行限制。

辅助电源电路3：将AC/DC转换电路1整流后的高电压变换成各个集成芯片IC所需的稳定、较低的直流电压，给整个充电机的核心部分CPU管理系统4供电。

CPU管理系统4：为本充电、修复一体机的核心部分。充电阶段，在CPU管理系统4中设置电池组和单体电池的充电电压电流信息，通过CAN通讯发送AC/DC转换电路1、每一个DC/DC转换电路2，CPU管理系统4根据反馈的信息与设置的信息进行比较判断后，实时调节PWM和PFM两种工作模式的自动转换及充电指令。

借由上述的技术方案，本实用新型一种全自动智能充电、修复一体机实现智能充电、修复的原理如下：

整个电路的工作分为两个阶段：电池组充电阶段和单体电池修复阶段。在充电阶段，根据电池组的电压及容量信息，设置CPU管理系统4中的充电电压、电流信息，通过CAN通讯发送至AC/DC转换电路1，AC/DC转换电路1根据系统信息输出相应的充电电压和电流；同时系统把各节电池的电压、电流控制信息发送至每一个DC-DC转换电路2，DC-DC转换电路2将检测到的电池电压信息反馈至CPU管理系统4，形成闭环控制。此外，CPU管理系统4可实时调节PWM和PFM两种工作模式的自动转换，输出电压范围广。当系统检测到电池组的电压超过最大限制电压时，停止AC/DC转换电路1对电池组充电；同时CPU管理系统4根据DC-DC转换电路2反馈的单 体电池的电压电流信息，进行修复处理。在单体电池修复的阶段，当电池组其中有一节电池电压高于CPU管理系统4设置的电压时，CPU管理系统4发出关机指令，关掉当前电压比较高的该组DC-DC转换电路2，防止单节电池过充；当电池电压低于CPU管理系统4设置的电压时，CPU管理系统4继续发出充电指令，直到所有单节蓄电池的电压充到CPU管理系统4设置的电压时，充电完成。这时所有的单节蓄电池的输出电压非常一致，达到了均衡充电的目的，有效地提高电池的利用率，延长电池寿命。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种全自动智能充电、修复一体机，包括AC/DC转换电路、DC/DC转换电路、辅助电源电路、CPU管理系统，其特征在于该AC/DC转换电路与并联的多个DC/DC转换电路连接，每个DC/DC电路都与电池相连；该辅助电源电路的输入端也与AC/DC转换电路连接，其输出端与CPU管理系统连接，该CPU管理系统通过CAN通讯分别控制AC/DC转换电路、每一个DC/DC转换电路。

2.根据权利要求1所述的充电、修复一体机，其特征在于其中所述的AC/DC转换电路包括软启动及EMI滤波电路、APFC电路、谐振网络功率转换电路及AC/DC直流输出电路；该APFC电路的输出端同时与辅助电源电路连接，从而给CPU管理系统供电；CPU管理系统通过CAN通讯控制谐振网络功率转换电路，从而控制AC/DC转换电路。

3.根据权利要求1所述的充电、修复一体机，其特征在于其中所述的每一个DC/DC转换电路内置有单片机，该单片机通过CAN通讯线与CPU管理系统连接，从而通过CAN通讯将检测到的电池电压、电流信息反馈给CPU管理系统。

4.根据权利要求1或3所述的充电、修复一体机，其特征在于其中所述的CPU管理系统具有PWM和PFM两种工作模式。