CN104852447B - 电池包充电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池包充电系统及方法，该系统包括：电源适配器，包括电源插头和电源线接头，电源插头用以连接交流电源，电源线接头用以输出直流电；充电管理装置，包括壳体、输入端、输出端、控制器，输入端和输出端设置在壳体上，控制器设置在所述输入端和所述输出端之间，输入端与电源线接头连接，输出端用以连接电池包，控制器控制电池包的充电过程；电池包充电系统包括至少两个充电管理装置。该电池包充电系统和方法可以为至少两个电池包充电，并且只需通过改变充电管理装置的数量来改变充电通道的数量，通过这样的方式来扩充充电通道，简单易行，具有较佳的实用性。

Description

电池包充电系统及方法

技术领域

本发明涉及充电技术领域，特别涉及一种电池包充电系统及方法。

背景技术

随着电池技术的发展，人们对可充电电池的需求不断增加，对其性能要求也大幅提高。人们常把没有组装成可以直接使用的电池叫做“电芯”，将数节电芯通过串并联的方式进行组装、包装工序后就形成了电池包。可充电电池包因具有高电压、大电流放电等特点，所以其被广泛应用于电动工具、园林工具等工具上，用来给这些工具提供能量。在给电池包充电时，经常利用与适配器连接的充电管理装置形成的充电系统来管理电池包充电状态。

通常情况下，这些充电系统具有一定数量的充电通道，如具有两个充电通道的充电系统，一个充电管理装置同时管理两个电池包的充电。但是，这些充电系统的充电通道数量是固定的，难以进行充电通道的扩展。

发明内容

基于此，有必要提供一种较容易扩展充电通道的电池包充电系统及方法。

一种电池包充电系统，包括：电源适配器，包括电源插头和电源线接头，所述电源插头用以连接交流电源，电源线接头用以输出直流电；充电管理装置，包括壳体、输入端、输出端、控制器，所述输入端和所述输出端设置在所述壳体上，所述控制器设置在所述输入端和所述输出端之间，所述输入端与所述电源线接头连接，所述输出端用以连接电池包，所述控制器控制所述电池包的充电过程；所述电池包充电系统包括至少两个充电管理装置。

在其中一个实施例中，所述至少两个充电管理装置并联连接。

在其中一个实施例中，所述充电管理装置还包括充电电压检测单元、电池包电压检测单元；所述充电电压检测单元用以检测所述输入端的电压，所述电池包电压检测单元用以检测电池包的电压，所述控制器根据检测到的所述输入端的电压和所述电池包的电压控制电池包的充电过程。

在其中一个实施例中，所述充电管理装置检测到所述输入端的电压大于电池包的电压时，控制器控制电池包启动充电，进入充电状态。

在其中一个实施例中，所述充电管理装置检测到所述输入端的电压小于或等于电池包的电压时，控制器控制电池包进入等待充电状态，直到当所述输入端的电压大于电池包的电压时，控制器控制电池包启动充电，进入充电状态。

在其中一个实施例中，所述充电管理装置还包括与所述控制器连接的开关，所述控制器控制所述开关用以开闭所述电源适配器与电池包之间的连接。

在其中一个实施例中，所述充电管理装置还包括显示装置，所述充电管理装置还包括显示装置，所述显示装置与所述控制器连接，当所述电池包处于等待充电状态或充电状态时，所述显示装置显示电池包处于充电状态。

在其中一个实施例中，所述显示装置包括灯珠组，所述灯珠组通过显示颜色和/或闪烁频率的方式来显示电池包处于充电状态。

一种电池包充电方法，用以给电池包充电，其包括以下步骤：将交流电源转换为直流电源；将至少两个充电管理装置与直流电源电性连接，所述充电管理装置的输入端与直流电源电性连接；将电池包与所述充电管理装置的输出端电性连接；所述充电管理装置控制与其电性连接的电池包的充电过程。

在其中一个实施例中，充电管理装置控制与其电性连接的电池包的充电过程包括步骤：检测所述充电管理装置的输入端的电压；检测所述电池包的电压；根据检测到的所述输入端的电压和所述电池包的电压控制电池包的充电过程。

在其中一个实施例中，当所述输入端的电压大于电池包的电压时，控制电池包启动充电，进入充电状态。

在其中一个实施例中，当所述输入端的电压小于或等于电池包的电压时，控制电池包进入等待充电状态，直到当所述输入端的电压大于电池包的电压时，控制电池包启动充电，进入充电状态。

上述电池包充电系统和方法可以为至少两个电池包充电，并且只需通过改变充电管理装置的数量来改变充电通道的数量，通过这样的方式来扩充充电通道，简单易行，具有较佳的实用性。

附图说明

图1为实施例中的电池包充电系统一角度的结构示意图；

图2为实施例中的电池包充电系统另一角度的结构示意图；

图3为实施例中的充电管理装置的框架示意图；

图4为电池包充电方法的流程图；

图5为图4中步骤S07的流程图。

其中：

1.电源适配器 11.电源插头 12.第一电源接头

13.第二电源接头 2.充电管理装置 21.输入端

22.输出端 231.控制器 232.开关

233.电池包类型识别单元 234.充电电压检测单元 235.电池包电压检测单元

236.显示装置 237.电池包温度检测单元 238.电流检测单元

239.计时单元 24.壳体

具体实施方式

本发明披露的电池包充电系统，用以给电池包充电，这些电池包可以为应用于电动工具、园林工具等的电池包。该电池包充电系统可以较为容易的扩展充电通道的数量。现在请参考图1和图2，图1和图2分别为两个不同角度的电池包充电系统的结构示意图。该电池包充电系统包括电源适配器1、充电管理装置2。在本实施方式中，电源适配器可以将交流电转换为直流电，该电源适配器输出的直流电的电压可以为预先设定的固定电压值或者可以人为设置的电压值，电源适配器1包括电源插头11和两个电源接头，电源插头11可以与交流电源连接，电源接头会输出直流电源。这两个电源接头分别为第一电源接头12和第二电源接头13，第一电源接头12和第二电源接头13可以分别与两个充电管理装置2连接，也可以两者中只有一个连接充电管理装置2。充电管理装置2包括输入端21、输出端22和壳体24，输入端21和输出端22设置在壳体24上，输入端21与相应的电源接头连接，输出端22用以连接电池包，可以给相应的电池包充电。在本实施方式中，该输出端22可以为充电端子，该充电端子与电池包的充电片相对应，充电端子与充电片连接后，不仅可以传输电流，充电管理装置2还可以获取电池包的信息。在本实施方式中，充电管理装置2的数量为两个，电源适配器1中的电源接头的数量为两个。当然，本领域技术人员应该理解的是，充电管理装置2的数量可以为两个以上，如三个、四个、五个等等，而电源接头的数量可以与充电管理装置2的数量相同，或者比充电管理装置多。这样，可以通过改变充电管理装置和电源接头的数量来改变充电通道，通过这样的方式可以简单易行的扩充充电通道。

在本实施方式中，如上所述，充电管理装置2是并联设置的，本领域技术人员，可以理解的是，至少两个充电管理装置2之间也可以是串联的，充电管理装置2之间可以首尾相连形成充电路线；当然，这些充电管理装置2之间可以形成多路并联支路，至少一个并联支路上可以设置两个或两个以上的充电管理装置2。本领域技术人员可以想到更多的充电管理装置2之间的连接方式，因此这里不再赘述。

现在请参考图3，图3为充电管理装置2的框架示意图，充电管理装置2包括控制器231和开关232，控制器231连接在输入端21和输出端22之间，开关232连接输入端21和输出端22，控制器231控制开关232的闭合来完成开始或停止给电池包充电的功能。在本实施方式中，开关232可以为金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)，MOSFET的漏极、源极连接输入端21和输出端22，而MOSFET的栅极与控制器231连接，控制器231改变施加在栅极的电压来改变输入端21和输出端22之间的开闭。当然，开关还可以为晶闸管、晶体管、可控硅、继电器等开关，本领域技术人员应当知晓，在此不再赘述。

在本实施方式中，充电管理装置2还包括电池包类型识别单元233，电池包类型识别单元233与控制器231连接，当输出端22连接有电池包，并且输入端21接入直流电源后，该电池包类型识别单元233识别该电池包的类型，以获取该电池包的最高充电电压等相关信息。并且通过控制器231判断该最高充电电压与电源适配器1输出的直流电的电压进行比较，当该电源适配器1输出的直流电的电压与该电池包的类型相匹配，控制器231控制开关闭合，将输入端21和输出端22连接。

在本实施方式中，充电管理装置2还包括充电电压检测单元234、电池包电压检测单元235，充电电压检测单元234和电池包电压检测单元235与控制器231连接，充电电压检测单元234用以检测输入端21的电压，电池包电压检测单元235用以检测电池包的电压。控制器231将检测到的电池包的电压与相应类型的电池包的电压阈值进行比较，并且通过控制器231控制电池包的充电状态。控制器231内预存有各种类型的电池包的高压阈值和低压阈值，当测量得到的电池包的电压高于高压阈值时，表明该电池包已充满电，控制器231可以控制开关232断开；当电池包的电压低于低压阈值时，表明电池包已损坏，需要更换电池包，控制器231可以控制开关232断开。充电管理装置2还包括显示装置236，显示装置236可以与控制器231连接，用以显示电池包相应的信息。在本实施方式中，显示装置236包括灯珠组，该灯珠组可以通过显示颜色和/或闪烁频率的方式来显示电池包的状态，如电池包正在充电状态或已充满等。该灯珠组可以包括两个分别发射红光和绿光的第一LED灯珠和第二LED灯珠，当然，该灯珠组里还可以包括发射其他颜色的LED灯珠。控制器231可以控制绿光和红光LED灯珠的明灭和频率的组合来显示各种不同的信息。当然，显示装置236还可以为其他具有显示功能的显示器，显示器可以显示文字或视频，显示相应的信息。在本实施方式中，可以通过点亮第一LED灯珠，来提醒用户电池包损坏，需要更换电池包；可以通过点亮第二LED灯珠，来提醒用户电池包已充满电。当电池包的电压处于高压阈值和低压阈值之间时，控制器231比较电池包的电压和充电电压。当电池包的电压小于充电电压时，控制器231控制开关232闭合，电源适配器1、充电管理装置2和电池包成形充电回路，电池包开始充电，此时第二LED灯珠以较快的频率闪烁，提醒用户电池包正在充电。由于该电池包充电系统为多个电池包进行充电时，有些充电管理装置2的输入端21的电压会降低，从而电池包的电压会大于充电电压，此时，控制器231控制开关232断开，等待其他的电池包进行充电，直至电池包的电压会小于充电电压，同时第二LED灯珠可以以较慢的频率闪烁，提醒用户该电池包也处于充电状态，表明该电池包未损坏或者未充满。

在本实施方式中，充电管理装置2还包括电池包温度检测单元237，该电池包温度检测单元237与控制器231连接，用以检测电池包的温度，并将该温度反馈给控制器231。控制器231内预存有电池包充电温度范围，该温度范围为从同一类型的电池包的充电最低温度阈值到充电最高温度阈值，当电池包低于充电最低温度阈值或超过充电最高温度阈值时，会影响到电池包的性能，带来不必要的损失。在电池包充电过程中，检测到的电池包的温度超过该电池包充电温度范围，控制器231控制开关断开，等待电池包恢复温度，直至温度处于电池包充电温度范围，控制器231控制开关232闭合，重新开始给电池包充电。当然，该电池包温度检测单元237还可以在电池包充电前检测电池包的温度，当电池包温度超出电池包充电温度范围时，控制器231并不发出闭合开关232的指令，直至电池包温度恢复至电池包充电温度范围内，与此同时，第一LED灯珠闪烁，提醒用户，电池包温度不正常，该电池包正在等待开始充电；电池包温度处于电池包充电温度范围时，控制器231控制开关232闭合，电池包开始充电。让电池包恢复温度的方法可以为让其自动降温或升温，或者认为的降温或升温。

在本实施方式中，充电管理装置2还包括电流检测单元238，该电流检测单元238与控制器231连接，用以实时检测充电过程中的充电电流。控制器231预存有充满电流时的充电电流，该电流为预设电流，当电流检测单元检测到的电流小于该预设电流时，控制器231控制开关232断开，整个充电过程完成，与此同时，第一LED灯珠点亮，提醒用户，电池包充电完成。

在本实施方式中，充电管理装置2还包括计时单元239，该计时单元239用以检测电池包的充电时间，即从控制器231闭合开关开始，就累计计量电池包的充电时间。在一些情况下，电池包或者充电管理装置2会发生一些异常情况，使得充电电流始终处于较大电流状态，无法通过电流检测单元238检测电池包充满与否，此时，当充电时间大于预设在控制器231内的安全时间时，控制器231就断开开关，停止对电池包充电，从而避免引起安全隐患。该安全时间，本领域技术人员可以根据不同类型电池包和其他实际情况来设定，一般该安全时间大于完全没电的电池包充满电所需花费的时间。

本发明还披露了一种电池包充电方法，该方法可以为至少连个电池包充电。

请参考图4，该方法包括步骤：

S01：将交流电源转换为直流电源。具体的，可以通过电源适配器将交流电源转换为直流电源，电源适配器包括电源插头和电源线接头，电源插头连接交流电源，电源线接头输出直流电，该直流电用以给电池包充电。

S03：将至少两个充电管理装置与直流电源电性连接，充电管理装置的输入端与直流电源电性连接。具体的，充电管理装置的数量可以为两个或两个以上，充电管理装置与直流电源电性连接，这些充电管理装置之间可以是串联或并联连接。在本实施方式中，这些充电装置之间均是并联连接，并且充电管理装置包括输入端与直流电源连接，电源适配器上可以设置相应数量的电源线接头，每个电源线接头可以连接一充电管理装置。

S05：将电池包与充电管理装置的输出端电性连接。具体的，在本实施方式中，充电管理装置还包括与输入端连接的输出端，该输出端可以连接电池包，对电池包进行充电。

S07：充电管理装置控制与其电性连接的电池包的充电过程。具体的，在本实施方式中，充电管理装置设置有控制器，控制器设置在输入端和输出端之间，控制器用以控制相应电池包的充电过程。

在本实施方式中，请参考图5，步骤S07可以包括以下步骤：

S071：检测电池包的类型。具体的，识别电池包类型，获取相应的电池包信息。获取的该电池包的最高充电电压等相关信息，然后判断根据直流电的电压与待充电电池包的类型是否匹配。若匹配，继续下面的步骤；若不匹配，则更换电池包。

S072：判断电池包的温度是否超过预设电池包充电温度范围。具体的，该温度范围为从同一类型的电池包的充电最低温度阈值到充电最高温度阈值，当电池包低于充电最低温度阈值或超过充电最高温度阈值时，会影响到电池包的性能，带来不必要的损失。假如电池包的温度没有超过该预设电池包充电温度范围，继续下面的步骤；假如电池包的温度超过预设电池包充电温度范围，等待一段时间，等电池包恢复温度后，继续执行步骤S052。

S073：判断电池包的电压是否处于阈值范围内。具体的，预先设置各种类型的电池包的高压阈值和低压阈值，当测量得到的电池包的电压高于高压阈值时，表明该电池包已充满电；或者当电池包的电压低于低压阈值时，表明电池包已损坏，需要更换电池包，然后结束电池包充电方法。当测量得到的电池包的电压处于高压阈值和低压阈值之间时，执行下面的步骤。

S074：判断电池包的电压是否小于输入端的电压。具体的，检测检测充电管理装置的输入端的电压，并且与电池包的电压进行比较，当电池包的电压小于输入端的电压时，执行下面的步骤；但是由于当为多个电池包进行充电时，输入端的电压会降低，从而电池包的电压会大于输入端的电压，为了防止电池包中的电流倒流，可以等待一段时间，重新执行步骤S074。当然，该步骤可以不经过上述步骤S071至S073，直接判断电池包的电压与输入端的电压。

S075：开启充电包启动充电。具体的，直流电流被引入电池包，开始对电池包进行充电。

S076：充电过程中，判断电池包的温度是否超过预设电池包充电温度范围。具体的，假如电池包的温度没有超过该预设电池包充电温度范围，继续下面的步骤；假如电池包的温度超过预设电池包充电温度范围，等待一段时间，等电池包恢复温度后，继续执行步骤S076。

S077：判断充电电流是否小于预设电流。具体的，设当电池包满电或接近满电时的充电电流为预设电流，当检测到的充电电流小于预设电流时，结束充电。若检测到的充电电流大于预设电流时，执行下面的步骤。

S078：判断充电时间是否超过安全时间。在一些情况下，电池包等会发生一些异常情况，使得充电电流始终处于较大电流状态，无法通过充电电流的大小来判断电池包充满与否，此时，当充电时间大于安全时间时，停止对电池包进行充电，从而避免引起安全隐患。当充电时间小于该安全时间，重新执行步骤S077。本领域技术人员可以根据不同类型电池包和其他实际情况来设定，一般该安全时间大于完全没电的电池包充满电所需花费的时间。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种电池包充电系统，其特征在于，包括：

电源适配器，包括电源插头和电源线接头，所述电源插头用以连接交流电源，电源线接头用以输出直流电；

充电管理装置，包括壳体、输入端、输出端、控制器，所述输入端和所述输出端设置在所述壳体上，所述控制器设置在所述输入端和所述输出端之间，所述输入端与所述电源线接头连接，所述输出端用以连接电池包，所述控制器控制所述电池包的充电过程；

所述电池包充电系统包括至少两个充电管理装置；所述电源适配器中的电源线接头的数量至少为两个；每个所述充电管理装置的输入端与相应的电源线接头连接；

其中，所述电池包、所述充电管理装置和所述电源适配器三者之间为相互独立的电器元件；所述输出端为充电端子，且该充电端子可用于与所述电池包的充电片对应连接，以向所述电池包传输电流及获取所述电池包的信息。

2.根据权利要求1所述的电池包充电系统，其特征在于，所述至少两个充电管理装置并联连接。

3.根据权利要求1所述的电池包充电系统，其特征在于，所述充电管理装置还包括充电电压检测单元、电池包电压检测单元；所述充电电压检测单元用以检测所述输入端的电压，所述电池包电压检测单元用以检测电池包的电压，所述控制器根据检测到的所述输入端的电压和所述电池包的电压控制电池包的充电过程。

4.根据权利要求3所述的电池包充电系统，其特征在于，所述充电管理装置检测到所述输入端的电压大于电池包的电压时，控制器控制电池包启动充电，进入充电状态。

5.根据权利要求3或4所述的电池包充电系统，其特征在于，所述充电管理装置检测到所述输入端的电压小于或等于电池包的电压时，控制器控制电池包进入等待充电状态，直到当所述输入端的电压大于电池包的电压时，控制器控制电池包启动充电，进入充电状态。

6.根据权利要求1所述的电池包充电系统，其特征在于，所述充电管理装置还包括与所述控制器连接的开关，所述控制器控制所述开关用以开闭所述电源适配器与电池包之间的连接。

7.根据权利要求5所述的电池包充电系统，其特征在于，所述充电管理装置还包括显示装置，所述显示装置与所述控制器连接，当所述电池包处于等待充电状态或充电状态时，所述显示装置显示电池包处于充电状态。

8.根据权利要求7所述的电池包充电系统，其特征在于，所述显示装置包括灯珠组，所述灯珠组通过显示颜色和/或闪烁频率的方式来显示电池包处于充电状态。

9.一种电池包充电方法，用以给电池包充电，其特征在于，包括以下步骤：

通过电源适配器将交流电源转换为直流电源；所述电源适配器包括电源插头和电源线接头，所述电源插头用以连接所述交流电源，电源线接头用以输出所述直流电源；所述电源适配器中的电源线接头的数量至少为两个；

将至少两个充电管理装置与所述直流电源电性连接，每个所述充电管理装置的输入端与相应的电源线接头连接，以与所述直流电源电性连接；

将电池包与所述充电管理装置的输出端电性连接；

所述充电管理装置控制与其电性连接的电池包的充电过程；

其中，所述电池包、所述充电管理装置和所述电源适配器三者之间为相互独立的电器元件；所述输出端为充电端子，且该充电端子可用于与所述电池包的充电片对应连接，以向所述电池包传输电流及获取所述电池包的信息。

10.根据权利要求9所述的电池包充电方法，其特征在于，充电管理装置控制与其电性连接的电池包的充电过程包括步骤：

检测所述充电管理装置的输入端的电压；

检测所述电池包的电压；

根据检测到的所述输入端的电压和所述电池包的电压控制电池包的充电过程。

11.根据权利要求10所述的电池包充电方法，其特征在于，当所述输入端的电压大于电池包的电压时，控制电池包启动充电，进入充电状态。

12.根据权利要求9或10所述的电池包充电方法，其特征在于，当所述输入端的电压小于或等于电池包的电压时，控制电池包进入等待充电状态，直到当所述输入端的电压大于电池包的电压时，控制电池包启动充电，进入充电状态。