CN107979147A - 基于充电管理的锂电池组用管控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂电池组充电技术领域，具体的说是一种基于充电管理的锂电池组用管控装置，设有壳体，壳体内设有PCB电路板，其特征在于PCB电路板上设有自保护电路，PCB电路板上还设有充电电路，所述充电电路的一端与输入的交流电相连，所述充电电路的另一端与所述动力电池相连，所述充电电路对所述输入的交流电进行变换以输出供给所述动力电池的第一直流电，还设有与控制器相连接的交直流兼容型前级电路；所述交直流兼容型前级电路设有整流电路、交流电压检测电路、直流电压检测电路、PFC电路、DC/DC升压电路和脉宽调制集成电路。
Description
技术领域：
本发明涉及锂电池组充电技术领域，具体的说是一种基于充电管理的锂电池组用管控装置。
背景技术：
电动叉车作为一种常用的物流搬运设备，应用非常广泛。随着电池技术的进步，越来越多的电动叉车使用磷酸铁锂电池作为储能部件。磷酸铁锂电池有很多铅酸电池无法企及的优点：材料环保无铅、充放电循环次数长、能量密度大以及充电倍率大等，所以需要给电动叉车配置大功率快速充电器。
传统的充电器一般采用两种设计架构：低频变压器架构和高频开关电源架构。前者一般应用在铅酸电池充电器上，其缺点是电源体积大、笨重、充电效率低，后者的缺点是充电电流比较小，而且当功率提升时，其发热严重，输出的电压稳定性差。
发明内容：
本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种基于充电管理的锂电池组用管控装置。
本发明通过以下措施达到：
一种基于充电管理的锂电池组用管控装置，设有壳体，壳体内设有PCB电路板，其特征在于PCB电路板上设有自保护电路，所述自保护电路包括电源变压器、整流电路、电压自动调节、接反保护电路、充足自动断电电路，其中电源变压器与整流电路相连接，整流电路的输出端分别与接反保护电路、充足自动断电电路相连接；PCB电路板上还设有充电电路，所述充电电路的一端与输入的交流电相连，所述充电电路的另一端与所述动力电池相连，所述充电电路对所述输入的交流电进行变换以输出供给所述动力电池的第一直流电；实时检测所述输入的交流电的三相交流电压、三相交流电流和相位的交流检测电路；实时检测所述动力电池的充电电压和充电电流的直流检测电路；以及控制器，所述控制器分别与所述交流检测电路、所述直流检测电路和所述充电电路相连，控制器根据直流检测电路检测的充电电压和充电电流判断充电电路的工作模式，并根据交流检测电路检测的所述输入的交流电的三相交流电压、三相交流电流、相位以及直流检测电路检测的充电电压和充电电流控制充电电路以调节第一直流电的电压范围；还设有与控制器相连接的交直流兼容型前级电路；所述交直流兼容型前级电路设有整流电路、交流电压检测电路、直流电压检测电路、PFC电路、DC/DC升压电路和脉宽调制集成电路。
本发明所述交直流兼容型前级电路中交流电压检测电路与外部交流输入端口相连，输出端与所述脉宽调制集成电路的交流电压检测端相连；所述直流电压检测电路与外部直流输入端口相连，所述直流电压检测电路的输出端与所述脉宽调制集成电路的直流电压检测端相连；所述整流电路的输入端与外部交流输入端口相连，输出端分别与所述PFC电路的输入端、所述DC/DC升压电路的输入端相连；外部直流输入端口与所述整流电路的输出端相连；所述PFC电路的输出端和所述DC/DC升压电路的输出端与后级功率变换电路连接；所述脉宽调制集成电路的第一PWM驱动端与所述PFC电路相连，所述脉宽调制集成电路的第二PWM驱动端与所述DC/DC升压电路相连；所述PFC电路包括：第一场效应管、第一电感、第一二极管和第一滤波电容；所述第一场效应管的漏极通过所述第一电感与所述整流电路的正向输出端相连，源极与所述整流电路的反向输出端相连，且所述第一场效应管的漏极还与所述第一二极管的阳极相连，栅极与所述脉宽调制集成电路的第一PWM驱动端相连；所述第一滤波电容一端与所述第一二极管的阴极相连，另一端与所述第一场效应管的源极相连。
本发明所述电压自动调节电路由二极管D 3、电容C 1与二极管D 1、D 2及三极管G1、继电器J 1组成的回路。
本发明所述接反保护电路由三极管G 2、继电器J 3与电阻R 3分别连接开关K 3、K4及K 5、K 6。
本发明所述充足自动断电电路主要由继电器J 2、三极管G 3、二极管D 6及电阻R4、R 5、R 6构成回路。
本发明所述充电电路包括：电磁干扰EMI滤波电路，所述EMI滤波电路的一端与所述输入的交流电相连，所述EMI滤波电路对所述输入的交流电进行处理以输出第一交流电；整流电路，所述整流电路的一端与所述EMI滤波电路的另一端相连，所述整流电路将所述第一交流电转换为第二直流电；直流滤波电路，所述直流滤波电路的一端与所述整流电路的另一端相连，所述直流滤波电路的另一端与所述动力电池相连，所述直流滤波电路对所述第二直流电进行滤波处理以输出所述第一直流电。
本发明所述交流检测电路包括：交流电压及相位检测单元，所述交流电压及相位检测单元的一端与所述EMI滤波电路的一端相连，所述交流电压及相位检测单元的另一端与所述控制器相连；交流电流检测单元，所述交流电流检测单元的一端与所述EMI滤波电路的另一端相连，所述交流电流检测单元的另一端与所述控制器相连。
本发明所述直流检测电路包括：直流电流检测单元，所述直流电流检测单元的一端与所述动力电池的一端相连，所述直流电流检测单元的另一端与所述控制器相连；直流电压检测单元，所述直流电压检测单元连接到所述动力电池的两端，且所述直流电压检测单元与所述控制器相连。
本发明所述整流电路为三相桥式全控整流电路，所述直流滤波电路为LC滤波电路。
本发明所述PCB电路板上还设有无线通信模块和串口通信电路，用于与外部上位机进行数据沟通，完成充电曲线的设置和更换。
本发明与现有技术相比，能够显著提高锂电池组充电工作稳定性和安全性，具有结构合理、工作可靠等显著的优点。
附图说明：
附图1是本发明的结构框图。
附图标记：自保护电路1、充电电路2、交流检测电路3、直流检测电路4、控制器5、交直流兼容型前级电路6。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如附图所示，本发明提出了一种基于充电管理的锂电池组用管控装置，设有壳体，壳体内设有PCB电路板，其特征在于PCB电路板上设有自保护电路1，所述自保护电路包括电源变压器、整流电路、电压自动调节、接反保护电路、充足自动断电电路，其中电源变压器与整流电路相连接，整流电路的输出端分别与接反保护电路、充足自动断电电路相连接；PCB电路板上还设有充电电路2，所述充电电路的一端与输入的交流电相连，所述充电电路的另一端与所述动力电池相连，所述充电电路对所述输入的交流电进行变换以输出供给所述动力电池的第一直流电；实时检测所述输入的交流电的三相交流电压、三相交流电流和相位的交流检测电路3；实时检测所述动力电池的充电电压和充电电流的直流检测电路4；以及控制器5，所述控制器分别与所述交流检测电路、所述直流检测电路和所述充电电路相连，控制器根据直流检测电路检测的充电电压和充电电流判断充电电路的工作模式，并根据交流检测电路检测的所述输入的交流电的三相交流电压、三相交流电流、相位以及直流检测电路检测的充电电压和充电电流控制充电电路以调节第一直流电的电压范围；还设有与控制器相连接的交直流兼容型前级电路6；所述交直流兼容型前级电路设有整流电路、交流电压检测电路、直流电压检测电路、PFC电路、DC/DC升压电路和脉宽调制集成电路。
本发明所述交直流兼容型前级电路中交流电压检测电路与外部交流输入端口相连，输出端与所述脉宽调制集成电路的交流电压检测端相连；所述直流电压检测电路与外部直流输入端口相连，所述直流电压检测电路的输出端与所述脉宽调制集成电路的直流电压检测端相连；所述整流电路的输入端与外部交流输入端口相连，输出端分别与所述PFC电路的输入端、所述DC/DC升压电路的输入端相连；外部直流输入端口与所述整流电路的输出端相连；所述PFC电路的输出端和所述DC/DC升压电路的输出端与后级功率变换电路连接；所述脉宽调制集成电路的第一PWM驱动端与所述PFC电路相连，所述脉宽调制集成电路的第二PWM驱动端与所述DC/DC升压电路相连；所述PFC电路包括：第一场效应管、第一电感、第一二极管和第一滤波电容；所述第一场效应管的漏极通过所述第一电感与所述整流电路的正向输出端相连，源极与所述整流电路的反向输出端相连，且所述第一场效应管的漏极还与所述第一二极管的阳极相连，栅极与所述脉宽调制集成电路的第一PWM驱动端相连；所述第一滤波电容一端与所述第一二极管的阴极相连，另一端与所述第一场效应管的源极相连。
本发明所述电压自动调节电路由二极管D 3、电容C 1与二极管D 1、D 2及三极管G1、继电器J 1组成的回路。
本发明所述接反保护电路由三极管G 2、继电器J 3与电阻R 3分别连接开关K 3、K4及K 5、K 6。
本发明所述充足自动断电电路主要由继电器J 2、三极管G 3、二极管D 6及电阻R4、R 5、R 6构成回路。
本发明所述充电电路包括：电磁干扰EMI滤波电路，所述EMI滤波电路的一端与所述输入的交流电相连，所述EMI滤波电路对所述输入的交流电进行处理以输出第一交流电；整流电路，所述整流电路的一端与所述EMI滤波电路的另一端相连，所述整流电路将所述第一交流电转换为第二直流电；直流滤波电路，所述直流滤波电路的一端与所述整流电路的另一端相连，所述直流滤波电路的另一端与所述动力电池相连，所述直流滤波电路对所述第二直流电进行滤波处理以输出所述第一直流电。
本发明所述交流检测电路包括：交流电压及相位检测单元，所述交流电压及相位检测单元的一端与所述EMI滤波电路的一端相连，所述交流电压及相位检测单元的另一端与所述控制器相连；交流电流检测单元，所述交流电流检测单元的一端与所述EMI滤波电路的另一端相连，所述交流电流检测单元的另一端与所述控制器相连。
本发明所述直流检测电路包括：直流电流检测单元，所述直流电流检测单元的一端与所述动力电池的一端相连，所述直流电流检测单元的另一端与所述控制器相连；直流电压检测单元，所述直流电压检测单元连接到所述动力电池的两端，且所述直流电压检测单元与所述控制器相连。
本发明所述整流电路为三相桥式全控整流电路，所述直流滤波电路为LC滤波电路。
本发明所述PCB电路板上还设有无线通信模块和串口通信电路，用于与外部上位机进行数据沟通，完成充电曲线的设置和更换。
本发明与现有技术相比，能够显著提高锂电池组充电工作稳定性和安全性，具有结构合理、工作可靠等显著的优点。
Claims (9)
1.一种基于充电管理的锂电池组用管控装置，设有壳体，壳体内设有PCB电路板，其特征在于PCB电路板上设有自保护电路，所述自保护电路包括电源变压器、整流电路、电压自动调节、接反保护电路、充足自动断电电路，其中电源变压器与整流电路相连接，整流电路的输出端分别与接反保护电路、充足自动断电电路相连接；PCB电路板上还设有充电电路，所述充电电路的一端与输入的交流电相连，所述充电电路的另一端与所述动力电池相连，所述充电电路对所述输入的交流电进行变换以输出供给所述动力电池的第一直流电；实时检测所述输入的交流电的三相交流电压、三相交流电流和相位的交流检测电路；实时检测所述动力电池的充电电压和充电电流的直流检测电路；以及控制器，所述控制器分别与所述交流检测电路、所述直流检测电路和所述充电电路相连，控制器根据直流检测电路检测的充电电压和充电电流判断充电电路的工作模式，并根据交流检测电路检测的所述输入的交流电的三相交流电压、三相交流电流、相位以及直流检测电路检测的充电电压和充电电流控制充电电路以调节第一直流电的电压范围；还设有与控制器相连接的交直流兼容型前级电路；所述交直流兼容型前级电路设有整流电路、交流电压检测电路、直流电压检测电路、PFC电路、DC/DC升压电路和脉宽调制集成电路。
2.根据权利要求1所述的一种基于充电管理的锂电池组用管控装置，其特征在于所述交直流兼容型前级电路中交流电压检测电路与外部交流输入端口相连，输出端与所述脉宽调制集成电路的交流电压检测端相连；所述直流电压检测电路与外部直流输入端口相连，所述直流电压检测电路的输出端与所述脉宽调制集成电路的直流电压检测端相连；所述整流电路的输入端与外部交流输入端口相连，输出端分别与所述PFC电路的输入端、所述DC/DC升压电路的输入端相连；外部直流输入端口与所述整流电路的输出端相连；所述PFC电路的输出端和所述DC/DC升压电路的输出端与后级功率变换电路连接；所述脉宽调制集成电路的第一PWM驱动端与所述PFC电路相连，所述脉宽调制集成电路的第二PWM驱动端与所述DC/DC升压电路相连；所述PFC电路包括：第一场效应管、第一电感、第一二极管和第一滤波电容；所述第一场效应管的漏极通过所述第一电感与所述整流电路的正向输出端相连，源极与所述整流电路的反向输出端相连，且所述第一场效应管的漏极还与所述第一二极管的阳极相连，栅极与所述脉宽调制集成电路的第一PWM驱动端相连；所述第一滤波电容一端与所述第一二极管的阴极相连，另一端与所述第一场效应管的源极相连。
3.根据权利要求1所述的一种基于充电管理的锂电池组用管控装置，其特征在于所述电压自动调节电路由二极管D 3、电容C 1与二极管D 1、D 2及三极管G 1、继电器J 1组成的回路。
4.根据权利要求1所述的一种基于充电管理的锂电池组用管控装置，其特征在于所述接反保护电路由三极管G 2、继电器J 3与电阻R 3分别连接开关K 3、K 4及K 5、K 6。
5.根据权利要求1所述的一种基于充电管理的锂电池组用管控装置，其特征在于所述充足自动断电电路主要由继电器J 2、三极管G 3、二极管D 6及电阻R 4、R 5、R 6构成回路。
6.根据权利要求1所述的一种基于充电管理的锂电池组用管控装置，其特征在于所述充电电路包括：电磁干扰EMI滤波电路，所述EMI滤波电路的一端与所述输入的交流电相连，所述EMI滤波电路对所述输入的交流电进行处理以输出第一交流电；整流电路，所述整流电路的一端与所述EMI滤波电路的另一端相连，所述整流电路将所述第一交流电转换为第二直流电；直流滤波电路，所述直流滤波电路的一端与所述整流电路的另一端相连，所述直流滤波电路的另一端与所述动力电池相连，所述直流滤波电路对所述第二直流电进行滤波处理以输出所述第一直流电。
7.根据权利要求1所述的一种基于充电管理的锂电池组用管控装置，其特征在于所述交流检测电路包括：交流电压及相位检测单元，所述交流电压及相位检测单元的一端与所述EMI滤波电路的一端相连，所述交流电压及相位检测单元的另一端与所述控制器相连；交流电流检测单元，所述交流电流检测单元的一端与所述EMI滤波电路的另一端相连，所述交流电流检测单元的另一端与所述控制器相连。
8.根据权利要求1所述的一种基于充电管理的锂电池组用管控装置，其特征在于所述直流检测电路包括：直流电流检测单元，所述直流电流检测单元的一端与所述动力电池的一端相连，所述直流电流检测单元的另一端与所述控制器相连；直流电压检测单元，所述直流电压检测单元连接到所述动力电池的两端，且所述直流电压检测单元与所述控制器相连。
9.根据权利要求1所述的一种基于充电管理的锂电池组用管控装置，其特征在于所述整流电路为三相桥式全控整流电路，所述直流滤波电路为LC滤波电路。
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