CN106972585B - 多蓄电池自动连续充电转换装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多蓄电池自动连续充电转换装置，包括转换控制部、转接线部和蓄电池充电存放部；其中，蓄电池充电存放部具有多个相互并联的蓄电池充电单元，转接线部具有多个相互并联的继电器，蓄电池充电单元与继电器的充电线路一对一连接，并与充电器串联，构成多个并联的充电电路；继电器的控制线路均连接至转换控制部，构成多个并联的控制电路。进一步的，还公开一种可与移动终端相连的多蓄电池自动连续充电转换。通过该装置，可连接一台蓄电池充电器和多组蓄电池，在无人值守的情况下，根据在充蓄电池的状态判断该蓄电池是否充满并作出相应的控制，实现多蓄电池的自动连续充电。还能通过该系统对各蓄电池的充电状态实现远程监控。

Description

多蓄电池自动连续充电转换装置及系统

技术领域

本发明涉及储能蓄电池技术领域，具体涉及一种多蓄电池自动连续充电转换装置及系统。

背景技术

蓄电池是工业生产中非常重要的电源设备。以汽车工业为例，无论是传统的发动机驱动型汽车，还是新能源汽车，都离不开蓄电池。而蓄电池的缺点之一，是充电时间长。结合汽车检测与维修专业，根据调查，开设汽车检测与维修专业的大中专院校，汽车实训整车和发动机实训台架是最多也最常用的设备。这些设备的共同特征便是使用蓄电池。以大专院校中的汽车工程学院为例，常用的整车有10余台，发动机台架有20多台。实践教学的固有规律，使得这些整车及台架上的蓄电池需要经常充电。为满足次日上课需求，实验员老师必须在下班前将需要充电的蓄电池全部充满。充电器少、蓄电池多是另一个现实状况。因此，在前一个蓄电池充满电后，必须及时将充电器换至下一蓄电池进行充电，才可在工作时间内保证所有待充蓄电池完成充电。并且在充电过程中需要有人值守和监管。

设计充电器的原则是以是用满足需求为前提，尽量采用常用的电子元器件避免使用昂贵的集成电路芯片，既便于制作，同时又降低成本。就目前而言，在技术领域，市售充电器存在着充电时间长，充电电流小，没有保护能力等诸多设计缺陷。这些设计缺陷，对充电电池有极大的危害，会缩短电池的使用寿命。智能充电器能够根据电池充电状态的三个阶段自动切换工作方式，这样不仅可以保护电池，延长电池循环寿命，而且可以提高充电效率，缩短充电时间。但智能充电器的发展现状是充电器普遍采用智能芯片，外加辅助电路构成，成本比较高，最终导致售价居高不下，同时届带来设计粗糙的市售充电器仍占据广大市场的缘故。此外，通常充电器的功率是一定的，一次只能为一台蓄电池充电。

总体而言，价格昂贵的汽车用蓄电池及其充电技术正朝智能化方向发展，但由于蓄电池存在单体一次性充满时间长的缘故，目前尚无专门研究充电转换装置的先例。

发明内容

本发明将公开一种多蓄电池自动连续充电转换装置，通过连接一台充电器设备及多个待充电蓄电池，在无人值守情况下，能够根据在充蓄电池的状态判断该蓄电池是否充满并作出相应的控制，即若充满，则断开该蓄电池正充电线，为下一个需充电蓄电池进行充电。

本发明公开的一种多蓄电池自动连续充电转换装置，包括转换控制部、转接线部和蓄电池充电存放部；其中，蓄电池充电存放部包括多个相互并联的蓄电池充电单元，蓄电池充电单元用于连接待充电的蓄电池；转接线部包括多个相互并联的继电器，继电器被配置为具有相耦合的充电线路与控制线路，继电器和蓄电池充电单元数量相等；蓄电池充电单元与继电器的充电线路一对一连接，并与充电器串联，以构成多个并联的充电电路；继电器的控制线路均连接至转换控制部，以构成多个并联的控制电路。转换控制部用于判断各蓄电池充电单元中的蓄电池是否需要充电，并通过相应继电器的控制线路来控制充电电路的通断，以控制各蓄电池的充电与否。

进一步的，各蓄电池充电单元还与转换控制部连接，以构成多个并联的用于检测各蓄电池充电单元中的蓄电池的端电压的电压检测电路。

进一步的，各蓄电池充电单元还与转换控制部中的检测模块连接，以构成多个并联的电压检测电路。

进一步的，转换控制部包括主控制模块、驱动模块、检测模块，其中：检测模块的输入端连接转接线部，输出端连接主控制模块；主控制模块的输入端连接检测模块，输出端连接驱动模块；驱动模块的输入端连接主控制模块，输出端连接转接线部内的控制线路；检测模块通过电压检测电路检测各蓄电池充电单元中蓄电池的端电压；主控制模块根据检测模块检测到的各蓄电池充电单元中蓄电池的端电压判断各蓄电池是否需要充电并发送控制指令至驱动模块；驱动模块根据主控制模块发送的控制指令控制转接线部内相应蓄电池所在的充电线路的通断。

进一步的，控制指令是指：若判断蓄电池需要充电，则接通该蓄电池所在的充电电路进行充电，若未检测到蓄电池或蓄电池接反或已充满，则断开该蓄电池所在的充电电路，并对下一个蓄电池充电单元中的蓄电池进行判断。

进一步的，转换控制部还包括第一接口模块，转接线部还包括第二接口模块；第一接口模块的一端分别与驱动模块和检测模块连接，另一端与第二接口模块连接；第二接口模块的另一端分别与各继电器的充电线路和控制线路连接。

进一步的，检测模块通过第一接口模块和第二接口模块与各蓄电池充电单元连接以构成多个并联的电压检测电路。

进一步的，多蓄电池自动连续充电转换装置还包括与主控模块连接的显示模块，用于显示各蓄电池的充电状况。

进一步的，各充电电路中至少串接一个防反接模块，以防止充电器的正负充电线接反。如，防反接模块可串接在相互并联的充电电路的公共线路中。

进一步的，防反接模块包括至少一个单向导通的二极管。

进一步的，多蓄电池自动连续充电转换装置还包括与主控模块连接的报警模块，用于充电器接反时发出接反警报提示。

进一步的，报警模块通过LED灯和/或峰鸣器报警提示。

本发明还公开一种多蓄电池自动连续充电转换系统，包括具有上述任意一项特征的多蓄电池自动连续充电转换装置及内置于外部终端的实时监控模块，其中，多蓄电池自动连续充电转换装置内配置有无线传输模块，实时监控模块通过无线传输模块接收到各蓄电池的充电状况以方便实时监控。

进一步的，外部终端为移动智能终端。

本发明所公开的多蓄电池自动连续充电转换装置及系统具有以下有益效果：

(1)可连接一台蓄电池充电器和多组蓄电池，在无人值守的情况下，根据充电过程中检测的蓄电池电压信号，作出充电或停止充电的判断。即，当某个蓄电池充满电后，充电转换装置控制该蓄电池停止充电，同时自动接通下一个需要充电的欠压蓄电池，进入充电状态。如此循环，直至所有蓄电池充满电。

(2)能够和不同种类的充电器连接，并连接该充电器为各蓄电池充电，不需要每块蓄电池都配一块充电器从而使充电器的利用率达到最大；

(3)具备防止蓄电池与充电线接反的功能，防止蓄电池正负极反接带来的蓄电池短路后果，并能通过报警模块进行报警提示；

(4)能通过显示模块将各蓄电池的充电状况进行直观显示；

(5)减少了充电器的购买成本，同时充分利用时间提高了充电效率，节省充电人员的时间和精力。

(6)可通过移动智能终端远程监控多蓄电池自动连续充电转换装置内各蓄电池的充电状况。

附图说明

图1为实施例中多蓄电池自动连续充电转换装置外部结构示意图

图2为实施例中多蓄电池自动连续充电转换装置内部结构示意图

图3为实施例中转换控制盒1内部线路结构示意图

图4为实施例中蓄电池充电存放柜3电路结构示意图

图5为实施例中转接线盒2内部线路结构示意图

图6为实施例中多蓄电池自动连续充电转换装置工作流程图

图中：1为转换控制盒，2为转接线盒，3为蓄电池充电存放柜，4为控制连接线，5为充电连接线，6为供电连接线，7为电压检测线。

具体实施方式

如图1和图2所示，实施例公开一种多蓄电池自动连续充电转换装置。该装置主要包括转换控制盒1、转接线盒2和蓄电池充电存放柜3。

转换控制盒1由电网供电，通过电源转换供给直流5伏工作电压即可工作，通过若干控制连接线4与转接线盒2连接。转换控制盒1用于控制与其连接的转接线盒2中的各控制电路的通断，从而控制各蓄电池10的充电与否，同时还能检测各蓄电池10的端电压并判断是否充满电，并根据蓄电池10的充电状态自动转换充电电路。

转接线盒2外部一端与充电器8正极充电线连接，另一端通过若干充电连接线5和一根电压检测线7与蓄电池充电存放柜3连接，还有一端则通过控制连接线4与转换控制盒1连接。转接线盒2用于转接控制电路和充电电路，其中，控制电路为小电流、低功率，充电电路为大电流、高功率。

蓄电池充电存放柜3外部一端与充电器8的负极充电线连接，另一端通过若干充电连接线5与转接线盒2连接。蓄电池充电存放柜3用于蓄电池在充电时的安放、存储和电连接。蓄电池充电存放柜3内可设计多个蓄电池充电单元9，各蓄电池充电单元9用于给单个蓄电池连接充电，将待充电的蓄电池10摆放在蓄电池充电单元9后可通过充电夹连接，防止充电线散乱、在充电时可以整齐美观。蓄电池充电单元9包括可与蓄电池10正极接线端连接的正极接线柱和可与蓄电池10负极接线端连接的负极接线柱。各蓄电池充电单元9的负极接线柱均连接至蓄电池充电存放柜3内的负极充电柱31和电压检测接线柱37；各正极接线柱彼此绝缘，可通过充电连接线与转接线盒2中对应连接。

上述控制连接线4、充电连接线5、供电连接线6和电压检测线7均可以使用市场上通用的功能导线，在使用时注意用颜色区分线束的对应序号即可。值得注意的是，所述的连接转换控制盒1和转接线盒2之间的控制连接线4的根数、以及转接线盒2和蓄电池充电存放柜3之间的充电连接线的根数均与蓄电池充电存放柜3内的蓄电池充电单元9数相匹配。另外，蓄电池10与蓄电池充电单元9接线柱连接的导线束末端的充电夹可选择鳄鱼夹，通过鳄鱼夹可将蓄电池10的正负极接线端分别连接至正负极接线柱。

如图3所示，实施例中转换控制盒1主要由主控制模块11、驱动模块12，检测模块14、接插口13及供电接口模块15组成。其中，

供电接口模块15通过通用电源插头与220V交流用电的插座连接，并将220V交流用电转换成供主控模块11用的5V直流电。

主控制模块11的输入端连接检测模块14，输出端连接驱动模块12，通过内嵌的控制程序对自检测模块14输入的电压信号进行计算比较并判断是否需要充电，若判断需要充电，则控制驱动模块12接通对应蓄电池10的充电电路进行充电，若不需要充电或已充满，则控制驱动模块12断开对应蓄电池10的充电电路。

驱动模块12的输入端连接主控制模块11，输出端连接接插口13，用于控制相应蓄电池10的充电电路和开合。

检测模块14的输出端连接主控制模块11，输入端依次连接转换控制盒1内的接插口13、转接线盒2内的接插口211、蓄电池充电存放柜3内的电压检测接线柱37及各蓄电池10的负极接线柱，用于检测各蓄电池10的端电压。

接插口13可将驱动模块12和检测模块14的线路集成到一个插口上，便于用导线束和转接线盒上的接插口211连接，也使得线束摆放更加整洁。接插口13在外部通过控制连接线4与转接线盒2的接插口211连接，在内部分别经过驱动模块12和检测模块14与主控制模块11连接。主控制模块11通过供电接口模块15供给直流5V电压后即可工作。

如图4所示，实施例中蓄电池充电存放柜3内部共有10个蓄电池充电单元9，可以存放10台蓄电池10，蓄电池10依次摆放。其中，负极接线柱共10个，通过导线32共同与负极充电柱31连接，负极充电柱31可直接与充电器8的负极充电线连接；正极接线柱共10个，彼此绝缘，通过各自的充电连接线与转接线盒2相连。相应地，电压检测接线柱37在内部通过导线与各负极接线柱连接，在外部通过电压检测线7和转接线盒2连接。以蓄电池10a为例，蓄电池10a通过负极充电线34与负极接线柱33相连，通过该蓄电池充电单元的正极充电线35与正极接线柱36相连。当然，蓄电池10的数量并不限于10个，可根据充电数量的需求进行相应设计。

如图5所示，实施例中转接线盒2内部主要由继电器26、接插口211、防反接模块212等组成。继电器26包括充电电路部分(即充电线路)和控制电路部分(即控制线路)，充电电路部分和充电器8、蓄电池充电单元9通过充电连接线5构成充电电路，控制电路部分和转换控制盒1内部的控制电路形成控制电路，由控制电路部分来决定充电电路的充电和断电。

实施例中共有10个继电器与蓄电池充电存放柜3内部10个蓄电池充电单元9一对一对应连接。特别要说明的是，继电器26与蓄电池充电单元9连接其实也就是为了和蓄电池10连接，所以本文中描述的与蓄电池充电单元9或与蓄电池10连接其实表达的是一个意思。以继电器26a为例，继电器26a与蓄电池10a对应连接。充电电路部分的第一接线端通过导线22与正极充电柱21连接,正极充电柱21通过外部充电连接线与充电器8的正极充电线连接；第二接线端通过充电线24与负极充电柱25连接，负极充电柱25通过外部充电连接线5与蓄电池10a所对应的正极接线柱36相连。控制电路部分的一接线端通过导线27与接插口211连接，另一接线端通过导线29与接插口211连接，其他继电器对应端子也通过相应的导线与接插口211连接。其中，27为控制线，29为接地线，其余继电器也通过29接地。此外，蓄电池10a的负极接线柱33均连接至电压检测接线柱37，并通过一根外部电压检测线7连接至接插口211，蓄电池10a的正极接线柱36经继电器26a充电电路部分的接线端后通过检测线210连接至接插口211，并通过接插口211和转换控制盒1内的接插口13连接至检测模块14，以检测其端电压。为简化示意图，其余各继电器连接方式相同，在图中未完全画出。

另外，在蓄电池充电存放柜3的正极充电柱和继电器26连接的总线路中串接一个防反接模块212。为了防止充电工作人员将充电器8的正负充电线接反，通过设置防反接模块212实现，当正确连接充电器8正负极时，充电电流可以正常从充电器正极充电线流向蓄电池正极柱、蓄电池内部、蓄电池负极柱等，直至电流流回充电器的负极充电线。如果充电器8正负极接反，则模块212会阻止充电电流，此时该蓄电池的充电电路中，虽然导线全部接通，但回路中无电流通过，杜绝了蓄电池内部电流反向流通造成蓄电池损坏的后果。结合图5所示，防反接模块212接入电路后，以保证电流的流动方向是单向的，即在充电时，电流只能从正极充电柱21经导线22流向各继电器26，构成回路；反之，电流截止，不构成回路。其中，防反接模块212可通过一个单向二极管实现，也可采用现有的其它类型的防反接模块来实现。此外，还可以连接一个报警模块，当充电器8接反时，通过报警模块发出接反警报。报警模块可采用LED闪烁灯报警，也可采用峰鸣器等声响报警，或采用多种方式的组合报警。如，采用多个多色led灯显示，当蓄电池充电单元9未接有蓄电池10时led灯不亮；与充电器8接反时红灯闪烁；正在充电时黄色闪烁；充电充满时显示绿灯。

进一步，可外接或内嵌一显示模块，显示模块与转换控制盒1内的主控制模块11连接，以直观显示各蓄电池10的充电状况及充电器性能参数等，如充电器功率、在充蓄电池序号及充电电流参数等。

进一步，实施例还公开一种多蓄电池自动连续充电转换系统，包括多蓄电池自动连续充电转换装置，与主控制模块11连接的无线传输模块以及内置于外部终端的外部终端的实时监控模块，实时监控模块通过无线传输模块接收到各蓄电池的充电状况以方便实时监控。外部终端为移动智能终端，如智能手机、PAD等，通过移动智能终端安装的实时监控APP实现远程监控。

在使用时，将需要充电的蓄电池10放置于蓄电池充电存放柜3内对应的的蓄电池充电单元9，依次将蓄电池10的正、负极柱分别和蓄电池充电单元9的正极充电线、负极充电线连接。蓄电池充电器8的正极充电线、负极充电线分别和转接线盒2的正极充电柱21、蓄电池充电存放柜3的负极充电柱31连接。接通转换控制盒1的电源，将充电器8和的供电接口与220伏交流电源连接之后，多蓄电池自动连续充电转换装置开始工作。检测模块14采集蓄电池10的端电压，并将采集到的电压信号(即待充电的蓄电池端电压)传输至主控制模块11，主控制模块11通过内部的控制程序对检测模块14传输过来的电压信号先通过检测蓄电池端电压信号判断是否接入蓄电池，再对有蓄电池接入的情况进行计算比较并判断是否需要充电，若判断需要充电，则控制驱动模块12接通该蓄电池10的充电电路进行充电，若不需要充电或者已经充满，则断开该充电电路。

如图6所示，实施例中多蓄电池自动连续充电转换装置从开始充电到充电结束的控制流程如下：

多蓄电池自动连续充电转换装置启动工作后，执行第一个指令，即，主控制模块11通过对检测模块14采集到的蓄电池10a的电压信号(即待充电的蓄电池端电压)进行计算比较，先判断蓄电池10a是否需要充电，若判断得出需要充电，则控制驱动模块12通过控制连接线4将蓄电池10a对应的继电器26a的控制电路接通，在继电器电磁线圈的吸引力作用下，继电器26a的充电电路被接通，即正极充电柱21至充电柱25这部分电路是连通的，从而将蓄电池充电器8的充电电路接通，开始持续为蓄电池10a充电。此时，其它蓄电池9和正极充电柱21断开，不充电，但电压仍被主控制模块11监测。若主控制模块11检测到蓄电池a的端电压后并判断为蓄电池10a已经充满电，则控制驱动模块12通过控制连接线4将继电器26a的控制电路断开，继电器电磁力消失，继电器充电电路被断开，蓄电池10a充电完成。主控制模块11在控制断开蓄电池10a充电电路1秒钟之后，通过判断蓄电池b是否需要充电，若判断得出需要充电，以相同的控制方法接通蓄电池b的充电电路，为蓄电池b充电，直至主控制模块11检测到蓄电池b充满电，再通过相同的控制方法断开蓄电池b的充电电路。以此类推，多蓄电池自动连续充电转换装置按顺序从各蓄电池充电单元9内的a到j将10个蓄电池全部充满电。

在此过程中，值得注意的是有两种特殊情况：第一，当某个蓄电池10接反，主控制模块11检测到该蓄电池10为负电压信号，此时主控制模块11经过判断，不接通该蓄电池10的充电电路，且执行下一条指令，对下一个蓄电池10进行检测判断是否需要充电，其他不受影响；第二，当蓄电池充电存放柜3中某对充电正负极柱间未连接蓄电池10，主控制模块11未检测到电压信号，此时主控制模块经过判断，不接通该蓄电池的充电电路，且执行下一条指令，对下一个蓄电池10进行检测判断是否需要充电，其他不受影响。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (5)

1.一种多蓄电池自动连续充电转换装置，其特征在于，包括转换控制盒、转接线盒和蓄电池充电存放柜，其中，

所述蓄电池充电存放柜包括多个相互并联的蓄电池充电单元，蓄电池充电单元用于连接待充电的蓄电池，给单个蓄电池连接充电；

所述转接线盒包括第一接口模块和多个相互并联的继电器，继电器被配置为具有相耦合的充电线路与控制线路，继电器和蓄电池充电单元数量相等；蓄电池充电单元与继电器的充电线路一对一连接，并与充电器串联，以构成多个并联的充电电路；继电器的控制线路均连接至转换控制盒，以构成多个并联的控制电路；各充电电路中至少串接一个防反接模块；

各蓄电池充电单元还通过检测线连接转接线盒，并通过转接线盒与转换控制盒连接，以构成多个并联的用于检测蓄电池充电单元中的蓄电池端电压的电压检测电路；

所述转换控制盒内包括主控制模块、驱动模块、检测模块和第二接口模块，其中，检测模块用于检测各蓄电池充电单元中蓄电池的端电压，主控制模块根据检测模块检测到的蓄电池端电压判断该蓄电池是否需要充电并发送控制指令至驱动模块，驱动模块根据控制指令控制转接线盒内该蓄电池所在的充电线路的通断；

第一接口模块为第一接插口，第二接口模块为第二接插口；第一接插口在外部通过控制连接线连接第二接插口，通过检测线连接蓄电池充电单元中的蓄电池端的接线端，在内部通过控制连接线连接继电器的控制线路；第二接插口的在内部连接驱动模块和检测模块，第二插口在外部通过控制连接线连接第一接插口；

所述控制指令是指：若判断蓄电池需要充电，则接通该蓄电池所在的充电电路进行充电，若未检测到蓄电池或蓄电池接反或已充满，则断开该蓄电池所在的充电电路，并对下一个蓄电池充电单元中的蓄电池进行判断。

2.如权利要求1所述的多蓄电池自动连续充电转换装置，其特征在于，还包括与主控模块连接的显示模块，用于显示各蓄电池的充电状况。

3.如权利要求1所述的多蓄电池自动连续充电转换装置，其特征在于，还包括报警模块，用于充电器接反时发出接反警报提示。

4.一种多蓄电池自动连续充电转换系统，其特征在于，包括如权利要求1至3任意一项所述的多蓄电池自动连续充电转换装置及内置于外部终端的实时监控模块，其中，多蓄电池自动连续充电转换装置内配置有无线传输模块，实时监控模块通过无线传输模块接收到各蓄电池的充电状况以方便实时监控。

5.如权利要求4所述的多蓄电池自动连续充电转换系统，其特征在于，所述外部终端为移动智能终端。

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