CN102064581B - 锂电池集群式自动充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂电池集群式自动充电装置，箱体的上面板嵌入多个充电凹槽，充电凹槽的一侧设有固定的金属触片，三个金属触片对应一个接口；箱体的中间支架面板上还安装电源集线器，侧面板上安装有充电管理电路和扬声器，充电管理电路与电源集线器相连；电源集线器包括可恢复保险丝、充电管理单元引线接插件和电路板，总插头通过电路板上的覆铜线经可恢复保险丝连接至充电管理单元引线接插件；充电管理电路包括充电管理单元和检测单元，检测单元包括单片计算机以及与单片计算机连接的语音芯片和通信接口，语音芯片连接扬声器，单片计算机还经电压变换电路与电源集线器电路板上的覆铜线相连。本发明实现锂电池的充电器集群化，自动化程度显著提高。

Description

锂电池集群式自动充电装置

技术领域

本发明涉及一种用于数量较多的锂电池同时进行充电的全自动机电一体化设备。

背景技术

锂离子电池的高化学能量密度和高电池电压使得其在手机等便携式消费电子产品中广泛应用。同时，锂电子电池在需要经常移动使用的终端产品中也具有广阔的应用前景，如无线传感器网络中的通信终端等。

锂电池的应用离不开相配套的充电器，如在手机产品中广泛使用嵌入了线性充电器，可实现在线充电而不关机，市场上流行的万能充为单个电池的充电提供了方便。但是针对数量较多或大规模的锂电池使用的场合，若使用单一的充电器，则需要同等数量的充电器和交流电源接线板，操作极为不便，特别是可调金属充电脚位的万能充电器，每次安装电池时都需要人工调节脚位以对齐电池的金属触片，浪费大量人力物力。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种锂电池集群式自动充电装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

锂电池集群式自动充电装置，包括箱体和充电管理电路，特点是：所述箱体的上面板嵌入多个用于放置锂电池的充电凹槽，每个充电凹槽的一侧设有固定的金属触片，三个金属触片对应一个接口，每个充电凹槽的外围设有指示灯；箱体的中间支架面板上安装电源集线器，所述箱体的侧面板上安装有充电管理电路和扬声器，充电管理电路与电源集线器相连，所述箱体的另一侧面板上安装电源接口；

所述电源集线器包括可恢复保险丝、充电管理单元引线接插件和电路板，总插头通过电路板上的覆铜线经可恢复保险丝连接至充电管理单元引线接插件；

所述充电管理电路包括充电管理单元和检测单元，检测单元包括单片计算机以及与单片计算机连接的语音芯片和通信接口，语音芯片连接扬声器，单片计算机还经电压变换电路与电源集线器电路板上的覆铜线相连；充电管理单元采用型号为LM3658的芯片，芯片有10个管脚，其中第1管脚和第3管脚连接电源集线器的充电管理单元引线接插件，第2管脚和第4管脚悬空，第5管脚、第6管脚和第7管脚连接至检测单元的单片计算机的IO口上，第6管脚和第7管脚还连接到指示灯，第3管脚、第9管脚和第10管脚与充电凹槽的金属触片相连。

进一步地，上述的锂电池集群式自动充电装置，所述语音芯片采用型号为ISD4004的单片语音处理集成芯片。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

本发明实现锂电池的充电器集群化，提供统一的电池放置接口，并嵌入在线的充电状态检测装置，自动化程度显著提高，充电管理占用的人力大为减少，具有广阔的应用前景。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：充电装置的结构示意图；

图2：电源集线器的原理示意图；

图3：充电管理电路的原理示意图；

图4：检测单元工作流程图。

图中各附图标记的含义见下表：

具体实施方式

本发明提供一种由单片计算机进行充电状态在线测控、充电后自动断电，并进行声光提示的充电设备。

如图1所示，锂电池集群式自动充电装置，包括箱体9和充电管理电路，箱体9的上面板嵌入多个用于放置锂电池的充电凹槽1，每个充电凹槽1的一侧设有固定的金属触片2，三个金属触片对应一个接口，用于锂电池的供电和充电测控；每个充电凹槽的外围设有指示灯3；箱体的中间支架面板上安装电源集线器4，箱体的侧面板上安装有充电管理电路5和扬声器6，充电管理电路5与电源集线器4相连，箱体9的另一侧面板上安装电源接口8，电源由外部220V交流电从电源接口8送入，通过旋钮开关9实现通断电控制

如图2所示，电源集线器4包括可恢复保险丝12、充电管理单元引线接插件13和电路板14，交流电源从总插头15引入，总插头15通过电路板上的覆铜线17经可恢复保险丝12连接至充电管理单元引线接插件13，总插头15还通过电路板上的覆铜线17连接至各接插件16，电路板14通过分布在四个角的螺钉18固定在内部支架10之上，内部支架10上设有两线接插件11。

如图3所示，充电管理电路包括充电管理单元20和检测单元，检测单元包括单片计算机19以及与单片计算机连接的语音芯片21和通信接口23，语音芯片21采用型号为ISD4004的单片语音处理集成芯片，语音芯片21连接扬声器6，单片计算机19还经电压变换电路22与电源集线器电路板上的覆铜线17相连；单片计算机上的通用IO口连接充电管理芯片的第6管脚和第7管脚以侦测每个接口的充电状态，当检测到电池损坏或者充电完成时，会触发语音芯片21工作。语音芯片中存放着预先录制好的声音片段，包括地址号和状态信息，具体触发哪些声音片段由单片计算机中的CPU运行程序结果决定，语音芯片采用串行或并行控制接口可以方便地播放指定语音片段。通信接口23为串行通信口，可连接电脑、微控制器、工控机等，实现将多个充电箱组网检测。充电管理单元20采用型号为LM3658的芯片，芯片有10个管脚，其中第1管脚和第3管脚连接电源集线器的充电管理单元引线接插件13，提供输入电压，第2管脚和第4管脚悬空，第5管脚、第6管脚和第7管脚连接至检测单元的单片计算机19的IO口上，第6管脚和第7管脚输出高低逻辑电平指示充电状态信息，连接到指示灯3上，第5管脚为充电使能控制，拉高时禁止充电，置低时允许充电，第3管脚、第9管脚和第10管脚与充电凹槽的金属触片3相连，其中第3管脚和第10管脚提供充电电压输出，第9管脚脚电池温度传感测量脚位，为充电状态调整提供温度信息。

单片计算机的程序流程如图4所示，当电源接通时，CPU进入复位初始化状态，从存储器起始地址执行预先烧制的程序文件，在初始化过程中会完成时钟、自身地址号、语音芯片状态的设置或读取，然后进入循环扫描阶段，在该阶段，CPU依次查询通用IO口的逻辑电平状态，得到充电接口信息进行状态判断，若电池损坏则提示“X号电池故障”，若电池充电完成，则提示“X号充电已完成，请取出”，然后重复循环，查询下一个充电接口状态，每次轮询间隔时间可根据实际需要进行调整。硬件实现中，该系统电路的主要控制信号都是以逻辑电平的形式给出，程序和数据存储量不大，所以单片计算机选用8位单片机就够用。

通过单片计算机完成充电状态的在线监测和声音提示，将电源集线器、充电接口和充电管理电路的组合使用实现锂电池充电的全程自动化。电源集线器将一路交流电源分为多路交流电信号，每路交流电连接一个充电接口；充电接口为内凹式立方体形状，并留有弧形取放缺口，方便人员操作；控制电路包括预先编制程序的单片计算机和多个充电电路，安装在各电池接口处的传感器，安装在充电面板上的指示灯。当对一个锂电池进行充电时，将电池放置于接口中，通过匹配的充电引脚进行定位，同时触发电池电压检测电路。电压检测电路将数值传给中心控制单片计算机，若电压值低于预定值，则启动充电电路，同时点亮LED指示灯，通过闪烁进行充电提示。充电过程中，单片计算机可实时采集每路充电状态信息，包括电池损坏、电池电量已满、异常停充和充电电路休眠等，当电压值达到预定值后停止充电电路工作，并停止LED指示灯闪烁，发出语音，提示该电池已充电完成。

综上所述，通过单片计算机和与每个充电接口搭配使用的充电管理元件，实现充电管理的全自动化；每路交流电加入过压保护和滤波元件，减小电网冲击干扰；面板提供多个充电接口，方便操作；对外提供通信接口，实时监测每块电池工作状态；每个电池充电完成时进行语音提示，减少电池闲置率。

需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.锂电池集群式自动充电装置，包括箱体和充电管理电路，其特征在于：所述箱体的上面板嵌入多个用于放置锂电池的充电凹槽，每个充电凹槽的一侧设有固定的金属触片，三个金属触片对应一个接口，每个充电凹槽的外围设有指示灯；箱体的中间支架面板上安装电源集线器，所述箱体的侧面板上安装有充电管理电路和扬声器，充电管理电路与电源集线器相连，所述箱体的另一侧面板上安装电源接口；

所述电源集线器包括可恢复保险丝、充电管理单元引线接插件和电路板，总插头通过电路板上的覆铜线经可恢复保险丝连接至充电管理单元引线接插件；

所述充电管理电路包括充电管理单元和检测单元，检测单元包括单片计算机以及与单片计算机连接的语音芯片和通信接口，语音芯片连接扬声器，单片计算机还经电压变换电路与电源集线器电路板上的覆铜线相连；充电管理单元采用型号为LM3658的芯片，芯片有10个管脚，其中第1管脚和第3管脚连接电源集线器的充电管理单元引线接插件，第2管脚和第4管脚悬空，第5管脚、第6管脚和第7管脚连接至检测单元的单片计算机的IO口上，第6管脚和第7管脚还连接到指示灯，第3管脚、第9管脚和第10管脚与充电凹槽的金属触片相连。

2.根据权利要求1所述的锂电池集群式自动充电装置，其特征在于：所述语音芯片采用型号为ISD4004的单片语音处理集成芯片。

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