CN107089158B - 锂电池车充装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂电池车充装置，包括车充接口、检测车充接口的输入电流的电流检测模块、调节车充接口的输入电压的稳压模块以及根据输入电流调节车充接口的输入电压的电压控制模块；电压控制模块的一端与外部锂电池连接，电压控制模块的另一端与车充接口连接，电流检测模块的一端与车充接口连接，电流检测模块的另一端与电压控制模块连接，稳压模块的一端与车充接口连接，稳压模块的另一端与电压控制模块连接。当接通外部锂电池时，电压控制模块根据电流检测模块检测到的车充接口的输入电流，通过稳压模块调节车充接口的输入电压，从而可以直接在车充接口连接铅酸电池车充用电设备，实现使用锂电池给铅酸电池车充用电设备充电。

Description

锂电池车充装置
技术领域
本发明涉及电源配件技术领域，特别是涉及一种锂电池车充装置。
背景技术
随着经济的迅速发展，汽车越来越普及，驾车出行时对智能设备的充电需求也随之增长。传统车充电源主要是铅酸电池产品，铅酸电池车充电源的输出可用电压是在10V-15V之间变化的直流电压。
而锂离子电池的使用寿命较铅酸电池长，同样大小的电池，锂电池具有更大的电池容量，同等规格容量下，锂电池体积大约为铅酸电池体积的2/3，重量约为铅酸电池的1/3，且绿色环保，无任何有毒有害物质，其生产及使用中均无污染。但由于锂电池的输出电压与铅酸电池的放电电压范围不一样，造成不能使用锂电池给铅酸电池车充用电设备充电，即无法将锂电池直接用于传统的铅酸电池车充电源。
发明内容
基于此，有必要针对无法将锂电池用于传统铅酸电池车充电源的问题，提供一种可以使用锂电池给铅酸电池车充用电设备充电的锂电池车充装置。
一种锂电池车充装置，包括车充接口、检测车充接口的输入电流的电流检测模块、调节车充接口的输入电压的稳压模块以及根据输入电流调节车充接口的输入电压的电压控制模块；
电压控制模块的一端与外部锂电池连接，电压控制模块的另一端与车充接口连接，电流检测模块的一端与车充接口连接，电流检测模块的另一端与电压控制模块连接，稳压模块的一端与车充接口连接，稳压模块的另一端与电压控制模块连接。
上述锂电池车充装置，包括车充接口、检测车充接口的输入电流的电流检测模块、调节车充接口的输入电压的稳压模块以及根据输入电流调节输入电压的电压控制模块，通过上述锂电池车充装置，当接通外部锂电池时，电压控制模块根据电流检测模块检测到的车充接口的输入电流，通过稳压模块调节车充接口的输入电压，从而可以直接在车充接口连接铅酸电池车充用电设备，实现使用锂电池给铅酸电池车充用电设备充电。
在其中一个实施例中，锂电池车充装置还包括控制所述电压控制模块工作的微控制器，微控制器的一端与车充接口连接，微控制器的另一端与电压控制模块连接。
在其中一个实施例中，锂电池车充装置的微控制器通过电流检测模块与车充接口连接。
在其中一个实施例中，锂电池车充装置还包括电压检测模块，微控制器通过电压检测模块与车充接口连接。
在其中一个实施例中，锂电池车充装置还包括第一开关管，第一开关管的控制端与电压控制模块连接，第一开关管的第一端与车充接口连接，第一开关管的第二端与外部锂电池连接。
在其中一个实施例中，锂电池车充装置还包括第二开关管，第二开关管的控制端与电压控制模块连接，第二开关管的第一端与所述车充接口连接，第二开关管的第二端接地。
在其中一个实施例中，锂电池车充装置还包括滤波电路，电压控制模块通过滤波电路与车充接口连接。
在其中一个实施例中，锂电池车充装置的滤波电路包括LC滤波电路。
在其中一个实施例中，锂电池车充装置的电压控制模块包括SC8804控制芯片。
在其中一个实施例中，锂电池车充装置还包括第一开关管、第二开关管以及滤波电路，第一开关管的控制端与电压控制模块连接，第一开关管的第一端与车充接口连接，第一开关管的第二端与外部锂电池连接，第二开关管的控制端与电压控制模块连接，第二开关管的第一端与车充接口连接，第二开关管的第二端接地，电压控制模块通过滤波电路与车充接口连接。
附图说明
图1为一个实施例中锂电池车充装置的结构示意图；
图2为一个实施例中锂电池车充装置的结构示意图；
图3为一个实施例中锂电池车充装置的结构示意图。
具体实施方式
在一个实施例中，如图1所示，一种锂电池车充装置，包括车充接口100、检测车充接口的输入电流的电流检测模块200、调节车充接口的输入电压的稳压模块300以及根据输入电流调节车充接口的输入电压的电压控制模块400；
电压控制模块400的一端与外部锂电池连接，电压控制模块400的另一端与车充接口100连接，电流检测模块200的一端与车充接口100连接，电流检测模块200的另一端与电压控制模块400连接，稳压模块300的一端与车充接口100连接，稳压模块300的另一端与电压控制模块400连接。
电流检测模块200用来检测车充接口的输入电流，具体的，电流检测模块200包括电流检测电阻RS以及功率运算放大器，当电流流过电流检测电阻RS时产生一个电压降VRS，VRS经功率运算放大器后输入电压控制模块400。
稳压模块300用来调节车充接口的输入电压，具体的，稳压模块300包括第一电阻和第二电阻，第一电阻的一端与车充接口连接，第一电阻的另一端经第二电阻接地，且第一电阻的另一端与电压控制模块连接。
电压控制模块400用于根据输入电流调节车充接口的输入电压，具体的，电压控制模块包括南芯SC系列控制芯片，具体来说，比如SC8804控制芯片。南芯SC8804控制芯片是一个同步4管双向升降压充放电控制器，不管输入电压是低于、高于或者等于电池组电压，它都可以对电池组实现充电管理，当需要从电池组放电时，SC8804控制芯片能够反向输出所需电压，同样可输出低于、高于或者等于电池组电压值。南芯SC8804控制芯片拥有超宽范围输入输出电压，它可支持从2.7V到30V的应用范围，满足从1节到6节锂电池的不同需求。该控制芯片采用电流模式控制升压、降压或者升降压，并可用外部电阻调节开关频率、电池电压设置值以及输入输出限流值，在最大限度地在满足不同应用需求的同时简化设计。南芯SC8804控制芯片支持双向输出，通过DIR管脚即可控制工作方向，同时支持包括输入限流、输出限流、动态输入功率调节、内部最高电流限流、输出过压保护、短路保护以及过温保护等一系列保护功能以确保能适应各种异常情况。
上述锂电池车充装置，包括车充接口100、检测车充接口的输入电流的电流检测模块200、调节车充接口的输入电压的稳压模块300以及根据输入电流调节输入电压的电压控制模块400，通过上述锂电池车充装置，当接通外部锂电池时，电压控制模块根据电流检测模块检测到的车充接口的输入电流，通过稳压模块调节车充接口的输入电压，从而可以直接在车充接口连接铅酸电池车充用电设备，实现使用锂电池给铅酸电池车充用电设备充电。
在一个实施例中，如图2所示，锂电池车充装置还包括控制电压控制模块工作的微控制器500，微控制器500的一端与车充接口100连接，微控制器500的另一端与电压控制模块400连接。通过微控制器500发出使能信号给电压控制模块400，使电压控制模块400正常工作，并且通过微控制器500控制稳压恒流模块400充放电工作状态，即设置充放电模式，包括充电模式工作状态以及放电模式工作状态，充电模式工作状态时，由车充接口向外部电池组充电；放电模式工作状态时，由外部电池组向车充接口放电。比如：微控制器发送低电平给电压控制模块的使能端，使得电压控制模块正常工作；微控制器发送高电平给电压控制模块的使能端，使得电压控制模块停止工作；微控制器发送低电平给电压控制模块的充放电模式设置端，使得电压控制模块工作于充电模式；微控制器发送高电平给电压控制模块的充放电模式设置端，使得电压控制模块工作于反向放电模式。具体的，锂电池车充装置中的微控制器500通过电流检测模块200与车充接口100连接，在另一个实施例中，锂电池车充装置还包括电压检测模块600，微控制器500通过电压检测模块600与车充接口600连接。
在一个实施例中，锂电池车充装置还包括第一开关管，第一开关管的控制端与电压控制模块连接，第一开关管的第一端与车充接口连接，第一开关管的第二端与外部锂电池连接。第一开关管的控制端接收电压控制模块的栅极驱动信号，这样电压控制模块就可以根据车充接口的输入电压和输入电流开启或关闭第一开关管。
在一个实施例中，锂电池车充装置还包括第二开关管，第二开关管的控制端与电压控制模块连接，第二开关管的第一端与车充接口连接，第二开关管的第二端接地，第二开关管起续流作用，防止电路中电压电流的突变。
在另一个实施例中，锂电池车充装置还包括滤波电路，电压控制模块通过滤波电路与车充接口连接，具体的，滤波电路包括LC滤波电路。
在一个实施例中，锂电池车充装置还包括第一开关管、第二开关管以及滤波电路，第一开关管的控制端与电压控制模块连接，第一开关管的第一端与车充接口连接，第一开关管的第二端与外部锂电池连接，第二开关管的控制端与电压控制模块连接，第二开关管的第一端与车充接口连接，第二开关管的第二端接地，电压控制模块通过滤波电路与车充接口连接。
在一个实施例中，如图3所示，SC8804控制芯片的VBAT管脚与锂电池组连接，开关管Q1的控制端与SC8804控制芯片的HD1管脚连接，开关管Q1的第一端与SC8804控制芯片的VBAT管脚连接，开关管Q1的第二端与电感L连接，开关管Q2的控制端与SC8804控制芯片的HD2管脚连接，开关管Q2的第一端与开关管Q1的第二端连接，开关管Q2的第二端接地，电感L通过串联的电阻R1和R2接地，SC8804控制芯片的FB1管脚接收电阻R2的分压电压，电感L经电容C接地，电感L与车充接口连接，电流检测电路和电压检测电路分别采集车充接口的输入电流和输入电压，微控制器接收电流检测电路以及电压检测电路的输出电流和输出电压信号，发送控制信号给SC8804控制芯片的芯片使能CE管脚以及DIR管脚进行充放电模式设置，SC8804控制芯片的ILIM1管脚接收电流检测电路的输出电流信号。当微控制器发送低电平给SC8804控制芯片的CE管脚，使得SC8804控制芯片正常工作；微控制器发送高电平给SC8804控制芯片的CE管脚，使得SC8804控制芯片停止工作；微控制器发送低电平给SC8804控制芯片的DIR管脚，使得SC8804控制芯片工作于充电模式；微控制器发送高电平给SC8804控制芯片的DIR管脚，使得SC8804控制芯片工作于反向放电模式。
SC8804控制芯片及外围电路用来实现电源的稳压输出，电流检测电路反馈车充接口的输入电流给SC8804控制芯片，实现恒流控制以及过流关闭输出的功能，微控制器检测电流检测电路的输出电流信号，可以在输出无负载、轻载或过载时关闭SC8804控制芯片的输出，实现节能及安全保护，此外，微控制器还检测电压检测电路的输出信号，可以在输出短路及输出欠压时关闭SC8804控制芯片的输出，实现安全保护。电流检测电路通过精密电阻Rsense及运算放大器实现对车充接口输入电流的检测，电压检测电路通过精密分压电路实现输出欠压或短路保护。
在一个实施例中，微控制器发送低电平给SC8804控制芯片的CE管脚，使得SC8804控制芯片正常工作；微控制器发送高电平给SC8804控制芯片的DIR管脚，使得SC8804控制芯片工作于反向放电模式；SC8804控制芯片的HD1管脚发送栅极驱动信号给开关管Q1的控制端，开关管Q1导通，锂电池组给电感L充电，在车充接口得到直流电压，可以在车充接口处连接待充电设备，给充电设备充电。
通过串联的电阻R1和R2组成的电路反馈车充接口的输入电压给SC8804控制芯片的FB1管脚，以此调节车充接口的输入电压使之稳定。通过电流检测电路检测车充接口的输入电流值，比如为I1，将检测到的电流值I1反馈给SC8804控制芯片，SC8804控制芯片根据ILIM1管脚上的设定电阻计算放电模式下输出电流限流值。通过电压检测电路检测车充接口的输入电压值，比如为U1，同时将检测到的电流值I1以及电压值U1反馈给微控制器，微控制器再与预设值判断，如果超过预设值时，发送高电平给SC8804控制芯片的CE管脚，使得SC8804控制芯片停止工作，对车充接口的电压和电流进行限制，这样可以保证车充接口处的充电安全。通过上述锂电池车充装置，当锂电池组接通时，可以直接在车充接口连接铅酸电池车充用电设备，实现使用锂电池给铅酸电池车充用电设备充电，且使用锂电池比使用铅酸电池给用电设备充电环保。
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 (10)

1.一种锂电池车充装置，其特征在于，包括车充接口、检测所述车充接口的输入电流的电流检测模块、调节所述车充接口的输入电压的稳压模块以及根据所述输入电流调节所述车充接口的输入电压的电压控制模块；
所述电压控制模块的一端与外部锂电池连接，所述电压控制模块的另一端与所述车充接口连接，所述电流检测模块的一端与所述车充接口连接，所述电流检测模块的另一端与所述电压控制模块连接，所述稳压模块的一端与所述车充接口连接，所述稳压模块的另一端与所述电压控制模块连接；
所述电压控制模块根据所述电流检测模块检测到的车充接口的输入电流，通过所述稳压模块调节所述车充接口的输入电压；
所述锂电池车充装置还包括控制所述电压控制模块工作的微控制器，所述微控制器的一端与所述车充接口连接，所述微控制器的另一端与所述电压控制模块连接；所述微控制器发送低电平至所述电压控制模块的充放电模式设置端，以使所述电压控制模块工作于充电模式。
2.根据权利要求1所述的锂电池车充装置，其特征在于，所述微控制器发送低电平至所述电压控制模块的使能端，以使所述电压控制模块正常工作；所述微控制器发送高电平至所述电压控制模块的使能端，以使所述电压控制模块停止工作。
3.根据权利要求1所述的锂电池车充装置，其特征在于，所述微控制器通过所述电流检测模块与所述车充接口连接。
4.根据权利要求1所述的锂电池车充装置，其特征在于，还包括电压检测模块，所述微控制器通过所述电压检测模块与所述车充接口连接。
5.根据权利要求1所述的锂电池车充装置，其特征在于，还包括第一开关管，所述第一开关管的控制端与所述电压控制模块连接，所述第一开关管的第一端与所述车充接口连接，所述第一开关管的第二端与所述外部锂电池连接。
6.根据权利要求5所述的锂电池车充装置，其特征在于，还包括第二开关管，所述第二开关管的控制端与所述电压控制模块连接，所述第二开关管的第一端与所述车充接口连接，所述第二开关管的第二端接地。
7.根据权利要求1所述的锂电池车充装置，其特征在于，还包括滤波电路，所述电压控制模块通过所述滤波电路与所述车充接口连接。
8.根据权利要求7所述的锂电池车充装置，其特征在于，所述滤波电路包括LC滤波电路。
9.根据权利要求1所述的锂电池车充装置，其特征在于，还包括第一开关管、第二开关管以及滤波电路，所述第一开关管的控制端与所述电压控制模块连接，所述第一开关管的第一端与所述车充接口连接，所述第一开关管的第二端与所述外部锂电池连接，所述第二开关管的控制端与所述电压控制模块连接，所述第二开关管的第一端与所述车充接口连接，所述第二开关管的第二端接地，所述电压控制模块通过所述滤波电路与所述车充接口连接。
10.根据权利要求1所述的锂电池车充装置，其特征在于，所述电压控制模块包括SC8804控制芯片。
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