CN111293757A - 全自动控制的充电设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全自动控制的充电设备，包括：输入整流模块、隔离变压器、输出整流模块、输出开关、采样模块与主控模块；所述输入整流模块连接于所述隔离变压器第一侧，所述输出侧整流模块连接于所述隔离变压器的第二侧与所述输出开关之间，并通过所述输出开关连接至被充电电池；所述主控模块连接所述采样模块，还直接或间接连接所述隔离变压器；所述采样模块用于采集所述被充电电池的充电信息，所述主控模块，用于：根据所述采样模块反馈的充电信息，确定所述被充电电池的健康状态与电池类型；控制所述输出开关输出至所述被充电电池的输出电为用于电池修复的脉冲电压；以及：控制充电电压、充电电流等至少之一匹配于所确定的电池类型。

Description

全自动控制的充电设备

技术领域

本发明涉及电池充电领域，尤其涉及一种全自动控制的充电设备。

背景技术

充电设备，可理解为能够对电池进行充电的设备，例如，可通过向电池输出所需的输出电压与输出电流实现充电，充电过程中，输出电压与输出电流可随时间变化。

现有相关技术中，充电器通常为单电压单电池类型的充电器，无法适用于对多种电池类型的电池进行充电。

发明内容

本发明提供一种全自动控制的充电设备，以解决无法适用于对多种电池类型的电池进行充电的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种全自动控制的充电设备，包括：输入整流模块、隔离变压器、输出整流模块、输出开关、采样模块与主控模块；所述输入整流模块连接于所述隔离变压器第一侧，所述输出侧整流模块连接于所述隔离变压器的第二侧与所述输出开关之间，并通过所述输出开关连接至被充电电池；所述主控模块连接所述采样模块，还直接或间接连接所述隔离变压器；

所述输入整流模块用于将输入的市电整流为高压直流电，并将所述高压直流电输送至所述隔离变压器的第一侧；

所述隔离变压器用于在所述主控模块的控制下将第一侧的高压直流电转变为交流电，并将转变后的交流电输送至所述输出侧整流模块；

所述输出侧整流模块用于对转变后的交流电进行整流，并通过所述输出开关向所述被充电电池输出；

所述采样模块用于采集所述被充电电池的充电信息，并将所述充电信息反馈至所述主控模块，所述充电信息包括所述被充电电池的电压信息和/或所述被充电电池的充电电流的电流信息；

所述主控模块，用于：

根据所述采样模块反馈的充电信息，确定所述被充电电池的健康状态与电池类型；

若所述健康状态为需修复的状态，则控制所述输出开关输出至所述被充电电池的输出电为用于电池修复的脉冲电压；处于需修复的状态指所述被充电电池发生硫化或老化的状态；

若所述健康状态为不需修复的状态，则在控制所述充电电压与充电电流时，使得以下至少之一匹配于所确定的电池类型：

所述充电电压所处的档位；

所述充电电流所处的档位；

所述充电电压随时间的变化曲线；

所述充电电流随时间的变化曲线。

可选的，所述主控模块根据所述采样模块反馈的充电信息，确定所述被充电电池的健康状态与电池类型时，具体用于：

根据所述充电信息中电压信息的变化速度，确定所述被充电电池的健康状态；

若所述健康状态为不需修复的状态，则根据所述充电信息中电压信息的变化速度，确定所述被充电电池的电池类型。

可选的，所述电压信息的变化速度是利用预设时长内电压的变化幅度和/或输出电压上升至预设电压所使用的时间表征的。

可选的，所述的全自动控制的充电设备，还包括：温度检测模块，所述温度检测模块连接所述主控模块；

所述温度检测模块用于检测环境温度，得到温度信息，并将所述温度信息反馈至所述主控模块；

所述主控模块还用于根据所述温度信息，控制所述输出开关和/或所述隔离变压器，补偿所述充电电压，得到补偿后的充电电压。

可选的，所述补偿后的充电电压随着所述温度信息的升高而变低，所述补偿后的充电电压随所述温度信息的降低而变高。

可选的，所述补偿后的充电电压的变化与所述温度信息的变化是线性相关的。

可选的，所述的全自动控制的充电设备，还包括：还包括辅助电源；所述辅助电源连接于所述输入整流模块与所述主控模块之间；

所述辅助电源用于利用所述输出整流模块输出的高压直流电为所述主控模块供电。

可选的，所述的全自动控制的充电设备，还包括：隔离驱动模块；所述隔离驱动模块连接于所述隔离变压器与主控模块之间，所述主控模块是通过所述隔离驱动模块控制所述隔离变压器工作的。

可选的，所述充电电压的电压范围为7伏至72伏，所述充电电流的电流范围为2安至500安。

本发明提供的全自动控制的充电设备中，能够根据采样模块反馈的充电信息，确定所述被充电电池的电池类型；进而，可基于所识别出的电池类型自动控制充电的充电电压与充电电流(例如所述充电电压所处的档位、所述充电电流所处的档位、所述充电电压随时间的变化曲线与所述充电电流随时间的变化曲线)，可见，本发明可适配于对不同类电池进行充电，提高了充电设备的兼容性，同时，可实现电池类型的自动识别，以及充电电压、充电电流的自动匹配，避免了人工选择充电电流电压档位，进而，可避免选择错误而导致的充坏电池或充不满的风险，还可使得充电设备能够更便于被不具有相关专业知识的使用者使用。

此外，本发明还可根据采样模块反馈的充电信息识别出电池是否需要修复，若为需修复的状态，本发明还可利用输出开关输出电池修复的脉冲电压，从而自动实现对电池的有效修复。

本发明可选方案中，还可基于环境温度对充电电压进行补偿，从而有效兼顾对电池的保护与充电的高效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中全自动控制的充电设备的电路构造示意图一；

图2是本发明一实施例中全自动控制的充电设备的电路构造示意图二。

附图标记说明：

1-全自动控制的充电设备；

101-输入整流模块；

102-隔离变压器；

103-输出整流模块；

104-输出开关；

105-采样模块；

106-隔离驱动模块；

107-辅助电源；

108-主控模块；

109-温度检测模块；

2-被充电电池。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1是本发明一实施例中全自动控制的充电设备的电路构造示意图一；图2是本发明一实施例中全自动控制的充电设备的电路构造示意图二。

请参考图1和图2，全自动控制的充电设备1，包括：输入整流模块101、隔离变压器102、输出整流模块103、输出开关104、采样模块105与主控模块108。

其中：

所述输入整流模块101连接于所述隔离变压器102的第一侧，其中的第一侧可理解为隔离变压器102的初级线圈的一侧，对应的，隔离变压器102的第二侧可理解为隔离变压器102的次级线圈的一侧。所述输出侧整流模块103连接于所述隔离变压器102的第二侧与所述输出开关104之间，并通过所述输出开关104连接至被充电电池2。

通过以上电路，可形成用于输出充电电压与充电电流的通路，其中：

所述输入整流模块101用于将输入的市电整流为高压直流电，并将所述高压直流电输送至所述隔离变压器102的第一侧；

所述隔离变压器102用于在所述主控模块108的控制下将第一侧的高压直流电转变为交流电，并将转变后的交流电输送至所述输出侧整流模块103；

所述输出侧整流模块103用于对转变后的交流电进行整流，并通过所述输出开关向所述被充电电池输出。

在充电时，隔离变压器102输出的交流电可以为低压安全交流电，输出侧整流模块103对该低压交流电整流后，可得到低压直流电。

请参考图1，所述采样模块105可连接至输出开关，进而，可用于采集所述被充电电池2的充电信息，并将所述充电信息反馈至所述主控模块108。

其中的充电信息可以包括所述被充电电池的电压信息和/或所述被充电电池的充电电流的电流信息。

在具体实施过程中，以图2为例，采样模块105还可连接隔离变压器102和/或输出整流模块103，进而，可采集隔离变压器102的第二侧的输出电压，和/或输出整流模块103的输出电压。

具体举例中，采样模块105采样之后反馈至主控模块108的信号可以是模拟信号，也可以是数字信号，同时，其所采集到的电压、电流可以是直接采集到的，也可以是根据所采集到的信号计算确定的，不论采用何种方式，均不脱离本实施例的描述。

本实施例中，请参考图1和图2，所述主控模块108连接所述采样模块105，还直接或间接连接所述隔离变压器102。

所述主控模块108，用于：

根据所述采样模块反馈的充电信息，确定所述被充电电池的健康状态与电池类型；

若所述健康状态为需修复的状态，则控制所述输出开关输出至所述被充电电池的输出电为用于电池修复的脉冲电压；具体能够以预设的修复控制逻辑控制所述输出开关和/或所述隔离变压器，以实现脉冲电压的输出：

若所述健康状态为不需修复的状态，则在控制所述充电电压与充电电流时，使得以下至少之一匹配于所确定的电池类型：

所述充电电压所处的档位；

所述充电电流所处的档位；

所述充电电压随时间的变化曲线；

所述充电电流随时间的变化曲线。

本实施例中，所涉及的电池类型、电压电流档位等的数量均为至少一个。充电电压的电压范围可配置为6伏-72伏，电压的档位可在该范围中划定，充电电流的电流范围可配置为2-500安，电流的档位可在该范围中划定。

一种举例中，不同电池类型可以被配置为与不同档位匹配，其中的一个档位可对应指一个电压区间，也可以指一个电流区间，还可以指一个电压区间与一个电流区间的组合；

另一举例中，不同电池类型可以被配置为与不同变化曲线匹配，其中的一个变化曲线可对应指充电电压随时间的一个变化曲线，也可对应指充电电流随时间的一个变化曲线，还可指充电电压随时间的一个变化曲线与充电电流随时间的一个变化曲线的组合；此外，在实际的充电过程中，充电电压、充电电流受控的变化可以并非完全依据曲线变化，以上变化曲线可以作为充电电压、充电电流受控变化的依据之一，只要以此(不论是其变化的具体数值，还是曲线所表征的变化趋势)为依据，就不脱离本实施例的描述；

再一种举例中，任意一种电池类型也可被配置为与一个档位与一个变化曲线相匹配，其中有关档位与变化曲线的具体内容，可参照以上举例理解。

在部分方案中，充电设备可配置有以上所涉及的各种电压电流档位，进而，本实施例可针对于此可自动实现档位的选择，相较于需手动选择档位的方式，以上实施方式中，在能够实现充电修复的同时，还能够在不同类型和状态的电池有不同的充满电压、不同容量、不同类型的电池充电电流、电压、充电曲线也不同，充电整个过程自动控制、判断、输出电压电流的多功能全自动充电器。

同时，本实施例也不排除手动控制档位的功能，若在自动控制的过程的任意时机，均可介入手动控制，从而变化档位。

以上所涉及的主控模块，可以采用智能芯片技术来实现，其他模块可以独立于该芯片，也可集成于该芯片，可见，以上实施方式可采用智能芯片技术来判断电池的自适应电压，通过采样模块电路实时采样运算动态控制输出电流给电池充电，故而，可具有高效节能，使用便捷安全，可操作性强，特别是对于非专业客户无需做功能选择可以自动给电池充电，无需任何操作，给用户带来了很大便捷和帮助。

以上所涉及的健康状态，可理解为至少包括需修复的状态与不修复的状态，其中需修复的状态可理解为指所述被充电电池发生硫化或老化的状态。

具体实施过程中，能够监测电池健康状态，在其需要修复时，自动给电池高压脉冲方波、三角波、以及正弦波中至少之一，从而进行基于逻辑控制的修复检测，对硫化或者老化的电池进行有效修复。

其中一种实施方式中，所述主控模块根据所述采样模块反馈的充电信息，确定所述被充电电池的健康状态与电池类型时，具体用于：

根据所述充电信息中电压信息的变化速度，确定所述被充电电池的健康状态；

若所述健康状态为不需修复的状态，则根据所述充电信息中电压信息的变化速度，确定所述被充电电池的电池类型。

其中，由于充电时不同类型电池的电压变化特性是不同的，其原因可例如是电池本身的材质特性导致的，也可以例如是电池内部电路导致的，还可以例如是电池自身所配置的被充电特性导致的。不论何种原因，本实施例认为：电压的变化速度可在一定程度上表征出电池的类型。

其中一种实施方式中，所述电压信息的变化速度可以是利用预设时长内电压的变化幅度表征的，例如，可在上电后，以一定的电流(变化或不变化的)进行充电，进而监测预设时长内电压的变化幅度。此外，也可在后续充电过程中始终保持监测，进而，若发现识别出的电池类型发生变化，也可及时变化充电电压、充电电路、充电曲线等等。

一种举例中，可针对于每一类电池配置一个或多个电压区间范围，进而，在以一定的电流进行充电之后，若经过了预设时长，可根据电压变化幅度或变化后电压所处的电压区间范围，确定该电压区间范围对应的电池类型为当前的被充电电池的类型。此外，预设时长可以是一个，也可以是多个，例如，每经过一段时长可识别一次电池类型。其他种举例中，可针对于每一类电池配置充电至预设电压的。再一种举例中，也可针对于需修复的状态配置一个电压区间范围(其可以是比判断充电类型的电压区间范围高的区间范围)，若落在该电压区间范围，可理解为电池发生了硫化或老化，因而才会发生充电过快的情况。

另一种实施方式中，所述电压变化速度也可以是输出电压上升至预设电压所使用的时间表征的。例如，可在上电后，以一定的电流(变化或不变化的)进行充电，进而监测充电至预设电压所花费的时间。

一种举例中，可针对于每一类电池配置一个或多个时间区间范围，进而，在充电至预设电压之后，根据充电时间所处的时间区间范围，可确定该时间区间范围对应的电池类型为当前的被充电电池的类型。再一种举例中，也可针对于需修复的状态配置一个时间区间范围(其可以是比判断充电类型的时间区间范围低的区间范围)，若落在该时间区间范围，可理解为电池发生了硫化或老化，因而才会发生充电过快的情况。

以上所涉及的区间范围，可针对于特定类型、特定状态的电池进行有限次实验而确定，也可以根据经验确定，还可以通过理论计算来确定。

以上实施方式中，可电池类型可例如包括以下至少之一：STD、AGM、GEL、EFB、CAL、WET、Li-ion等。

可见，在整个充电过程实时动态监测自动判断调整输出电压和电流，保证给电池一个合理的充电电压和电流，达到全自动识别输出电流电压的充电功能。

其中一种实施方式中，请参考图2，所述的全自动控制的充电设，2，还包括：温度检测模块109，所述温度检测模块109连接所述主控模块108。

所述温度检测模块109用于检测环境温度，得到温度信息，并将所述温度信息反馈至所述主控模块108。

所述主控模块108还用于根据所述温度信息，控制所述输出开关和/或所述隔离变压器，补偿所述充电电压，得到补偿后的充电电压。

其中，由于温度较高时电能较为易于充入电池，温度较低时电能较为不易于充入电池，故而，以上所涉及的补偿可以为：所述补偿后的充电电压随着所述温度信息的升高而变低，所述补偿后的充电电压随所述温度信息的降低而变高。

具体实施过程中，所述补偿后的充电电压的变化与所述温度信息的变化是线性相关的。例如：温度每变化5度，充电电压可变化0.1伏左右。以上温度补偿所涉及的变高、变低，指的是相对于未补偿时的电压而发生的变化。

以上方案中，可自动识别环境温度，在天气变化的时候温度就会自动感应智能控制温度补偿电池电压，兼顾对被充电电池的保护作用与充电效率。

此外，由于采样模块也可采集隔离变压器第二侧的输出电压，以及输出整流模块的输出电压，进而，在对充电电压进行补偿、对电池进行修复，以及根据充电类型控制充电电压、充电电流时，均可还以隔离变压器第二侧的输出电压和/或输出整流模块的输出电压为依据进行控制，只要最终能使得充电电压、充电电流的变化，就不脱离本实施例的描述。

具体实施过程中，以上所涉及的对充电电压、充电电流的控制，可以通过输出开关104的通断时间的控制来实现，例如，可变化输出至输出开关104的信号的占空比来实现，也可结合对隔离变压器102的控制(例如控制隔离变压器102工作时输出电的电压等参数)来实现。

其中一种实施方式中，请参考图2，所述的全自动控制的充电设备1，还包括：还包括辅助电源107；所述辅助电源107连接于所述输入整流模块101与所述主控模块108之间；

所述辅助电源107用于利用所述输出整流模块101输出的高压直流电为所述主控模块供电。

该辅助电源107可例如是能够对高压直流电进行降压，从而使其满足主控模块用电需求的电压变换模块，进而，主控模块108可在接收到供电时工作。

其中一种实施方式中，请参考图2，所述的全自动控制的充电设备1，还包括：隔离驱动模块106；所述隔离驱动模块106连接于所述隔离变压器102与主控模块108之间，所述主控模块108可以是通过所述隔离驱动模块106控制所述隔离变压器102工作的。

其中，通过隔离驱动模块106可以驱动隔离变压器102在工作与不工作间变换，例如：可控制次级线圈的通路的通断来实现。

若隔离变压器102的输出是可调的(例如电压幅度、频率、周期等至少之一是可调的)，那么，也可通过隔离驱动模块106对隔离变压器102的输出进行调整。例如，若修复时的脉冲电压是高压脉冲，可通过控制输出开关来实现，也可调整隔离变压器的电压幅度保持为较高的电压，进而，在充电时，可将其调整为较低的电压，从而便于形成充电所需的低压直流电。

综上所述，本实施例提供的全自动控制的充电设备中，能够根据采样模块反馈的充电信息，确定所述被充电电池的电池类型；进而，可基于所识别出的电池类型自动控制充电的充电电压与充电电流(例如所述充电电压所处的档位、所述充电电流所处的档位、所述充电电压随时间的变化曲线与所述充电电流随时间的变化曲线)，可见，本实施例可适配于对不同类电池进行充电，提高了充电设备的兼容性，同时，可实现电池类型的自动识别，以及充电电压、充电电流的自动匹配，避免了人工选择充电电流电压档位，进而，可避免选择错误而导致的充坏电池或充不满的风险，还可使得充电设备能够更便于被不具有相关专业知识的使用者使用。

此外，本实施例还可根据采样模块反馈的充电信息识别出电池是否需要修复，若为需修复的状态，本发明还可利用输出开关输出电池修复的脉冲电压，从而自动实现对电池的有效修复。

本实施例可选方案中，还可基于环境温度对充电电压进行补偿，从而有效兼顾对电池的保护与充电的高效。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种全自动控制的充电设备，其特征在于，包括：输入整流模块、隔离变压器、输出整流模块、输出开关、采样模块与主控模块；所述输入整流模块连接于所述隔离变压器第一侧，所述输出侧整流模块连接于所述隔离变压器的第二侧与所述输出开关之间，并通过所述输出开关连接至被充电电池；所述主控模块连接所述采样模块，还直接或间接连接所述隔离变压器；

所述输入整流模块用于将输入的市电整流为高压直流电，并将所述高压直流电输送至所述隔离变压器的第一侧；

所述隔离变压器用于在所述主控模块的控制下将第一侧的高压直流电转变为交流电，并将转变后的交流电输送至所述输出侧整流模块；

所述输出侧整流模块用于对转变后的交流电进行整流，并通过所述输出开关向所述被充电电池输出；

所述采样模块用于采集所述被充电电池的充电信息，并将所述充电信息反馈至所述主控模块，所述充电信息包括所述被充电电池的电压信息和/或所述被充电电池的充电电流的电流信息；

所述主控模块，用于：

根据所述采样模块反馈的充电信息，确定所述被充电电池的健康状态与电池类型；

若所述健康状态为需修复的状态，则控制所述输出开关输出至所述被充电电池的输出电为用于电池修复的脉冲电压；处于需修复的状态指所述被充电电池发生硫化或老化的状态；

若所述健康状态为不需修复的状态，则在控制所述充电电压与充电电流时，使得以下至少之一匹配于所确定的电池类型：

所述充电电压所处的档位；

所述充电电流所处的档位；

所述充电电压随时间的变化曲线；

所述充电电流随时间的变化曲线。

2.根据权利要求1所述的全自动控制的充电设备，其特征在于，所述主控模块根据所述采样模块反馈的充电信息，确定所述被充电电池的健康状态与电池类型时，具体用于：

根据所述充电信息中电压信息的变化速度，确定所述被充电电池的健康状态；

若所述健康状态为不需修复的状态，则根据所述充电信息中电压信息的变化速度，确定所述被充电电池的电池类型。

3.根据权利要求2所述的全自动控制的充电设备，其特征在于，所述电压信息的变化速度是利用预设时长内电压的变化幅度和/或输出电压上升至预设电压所使用的时间表征的。

4.根据权利要求1所述的全自动控制的充电设备，其特征在于，还包括：温度检测模块，所述温度检测模块连接所述主控模块；

所述温度检测模块用于检测环境温度，得到温度信息，并将所述温度信息反馈至所述主控模块；

所述主控模块还用于根据所述温度信息，控制所述输出开关和/或所述隔离变压器，补偿所述充电电压，得到补偿后的充电电压。

5.根据权利要求4所述的全自动控制的充电设备，其特征在于，所述补偿后的充电电压随着所述温度信息的升高而变低，所述补偿后的充电电压随所述温度信息的降低而变高。

6.根据权利要求5所述的全自动控制的充电设备，其特征在于，所述补偿后的充电电压的变化与所述温度信息的变化是线性相关的。

7.根据权利要求1至6任一项所述的全自动控制的充电设备，其特征在于，还包括：还包括辅助电源；所述辅助电源连接于所述输入整流模块与所述主控模块之间；

所述辅助电源用于利用所述输出整流模块输出的高压直流电为所述主控模块供电。

8.根据权利要求1至6任一项所述的全自动控制的充电设备，其特征在于，还包括：隔离驱动模块；所述隔离驱动模块连接于所述隔离变压器与主控模块之间，所述主控模块是通过所述隔离驱动模块控制所述隔离变压器工作的。

9.根据权利要求1至6任一项所述的全自动控制的充电设备，其特征在于，所述脉冲电压包括以下至少之一：脉冲方波、脉冲三角波、脉冲正弦波。

10.根据权利要求1至6任一项所述的全自动控制的充电设备，其特征在于，所述充电电压的电压范围为7伏至72伏，所述充电电流的电流范围为2安至500安。

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