CN112018858A

CN112018858A - 一种锂电池智能充电维护箱及控制系统

Info

Publication number: CN112018858A
Application number: CN201910459810.6A
Authority: CN
Inventors: 宋金华; 吴继华; 吴林; 张银红; 谢启少; 童慧超
Original assignee: Tong Fang Electronic Science & Technology Co ltd
Current assignee: Tong Fang Electronic Science & Technology Co ltd
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2020-12-01

Abstract

本发明公开了一种锂电池智能充电维护箱，包括箱体，箱体上设置有交流输入接口插座以及多个电池槽位区，每个电池槽位区设有一个与锂电池相对应的电池端口，交流输入接口插座连接交流电源滤波器，交流电源滤波器连接AC/DC电源模块，AC/DC电源模块分别连接DC/DC电源模块以及充电电路，充电电路连接有电池端口，电池端口还连接放电电路和电池电压电流采样电路，充电电路、放电电路和电池电压电流采样电路均连接微机控制器，微机控制器还连接状态指示电路，状态指示电路连接位于箱体上的LED指示灯。不仅具有电池充电功能，还具有放电维护全自动的功能，因而避免锂电池因电池维护过放电而导致电池损耗，避免人力资源过多的投入，提高了工作效率。

Description

一种锂电池智能充电维护箱及控制系统

技术领域

本发明涉及充电箱技术领域，具体来说，涉及一种锂电池智能充电维护箱及控制系统。

背景技术

锂电池的容量、使用寿命、电荷保持能力等都需按规定流程对锂电池进行充电或放电维护来进行测试，而锂电池贮存要求：锂电池电量保持为标称容量的约70％，而且每6个月需充电一次，尽管市面上出现了不同型号的充电器，能够满足锂电池充电的基本要求，但是，将锂电池先充满电后再放干电，然后第二次充电到锂电池容量的约70％完成锂电池的维护，这样的锂电池维护设备很稀少。而且同时对16块锂电池维护设备更稀少。目前，锂电池在贮存中，须将锂电池充满然后放电到一半容量，其中充电功能可使用标准的充电器，而放电需要人工操作，同时还要不断监视锂电池放电电压，以免造成锂电池过放电损坏电池，耗费较多的人力资源，工作效率较低。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种锂电池智能充电维护箱，解决了目前锂电池从充电到放电的全自动维护功能，从而避免了锂电池放电需要人工操作，同时还要不断监视锂电池放电电压，以免造成锂电池过放电损坏电池，带来的电池维护中损耗率高，耗费人力资源大和工作效率低的问题，其可以同时给16块锂电池充电，并实现了锂电池从充电到放电的全自动维护功能，同时具有充电、放电维护、电压测量、性能测试等功能，提高了工作效率。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种锂电池智能充电维护箱，包括箱体，所述箱体上设置有交流输入接口插座以及多个电池槽位区，每个所述电池槽位区设有一个与锂电池相对应的电池端口，所述交流输入接口插座连接交流电源滤波器的输入端，所述交流电源滤波器的输出端连接AC/DC电源模块的输入端，所述AC/DC电源模块的输出端分别连接DC/DC电源模块的输入端以及若干分别与所述电池端口一一对应的充电电路的输入端，所述充电电路的输出端连接有与其相对应的电池端口，所述电池端口还连接放电电路的输入端和电池电压电流采样电路的输入端，所述充电电路的控制端、所述放电电路的控制端和电池电压电流采样电路的输出端均连接所述微机控制器，所述DC/DC电源模块的输出端分别连接状态指示电路的输入端和所述微机控制器，所述微机控制器还连接所述状态指示电路的控制端，所述状态指示电路的输出端连接位于所述箱体上的LED指示灯。

进一步地，所述DC/DC电源模块的输出端还连接有风机，所述箱体上开设有与所述风机相对应的风机散热窗口。

进一步地，所述交流输入接口插座与所述交流电源滤波器的输入端之间设置有电源开关。

进一步地所述微机控制器连接有充电维护切换开关。

进一步地，所述AC/DC电源模块包括整流桥和DC/DC转换器，所述DC/DC电源模块包括稳压器。

进一步地，所述放电电路包括放电电阻和三极管。

本发明还提供了一种锂电池智能充电维护箱的控制系统，包括：

初始化模块，用于进行初始化；

状态判断模块，用于对输入的状态信号进行判断，以使充电模块或维护模块工作：

充电模块，用于对锂电池进行充电；

维护模块，用于对锂电池进行维护，在维护过程中，首先对锂电池进行第一次充电，待锂电池充满电后对锂电池进行放电，待锂电池放完电后对锂电池进行第二次充电，待锂电池的电量达到70％时，充电结束，维护完成；

充电状态及故障判断模块，用于对锂电池的充电状态及故障信息进行判断；以及

显示模块，用于根据所述充电状态及故障判断模块的判断结果显示相应的信息。

进一步地，所述充电状态及故障判断模块根据电池电压及充电电流对锂电池的充电状态及故障信息进行判断，具体的，在第一次充电中根据电池电压及充电电流来综合判断充电状态，当充电电流值大于0.3A时，判断为充电状态；当电池电压达到恒压充电电压值4.2V且充电电流小于0.3A时，判断为锂电池充满，充电结束；当第一次充电结束后，电池电压低于4.1V时，判断为电池故障。

进一步地，所述状态信号通过充电维护切换开关输入。

进一步地，所述显示模块通过LED指示灯显示相应的信息。

本发明的有益效果：不仅具有电池充电功能，还具有放电维护全自动的功能，并同时对16块锂电池充电维护，因而避免锂电池因电池维护过放电而导致电池损耗，避免人力资源过多的投入，提高了工作效率。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例所述的锂电池智能充电维护箱的示意图；

图2是根据本发明实施例所述的锂电池智能充电维护箱的正面板的示意图；

图3是根据本发明实施例所述的锂电池智能充电维护箱的原理框图；

图4是根据本发明实施例所述的AC/DC电源模块的电路图；

图5是根据本发明实施例所述的充电电路的电路图；

图6是根据本发明实施例所述的放电电路的电路图；

图7是根据本发明实施例所述的电池电压电流采样电路的电路图；

图8是根据本发明实施例所述的状态指示电路的电路图；

图9是根据本发明实施例所述控制系统的流程框图。

图中：

1、交流输入接口插座；2、电源开关；3、充电维护切换开关；4、风机散热窗口；5、电池槽位区；6、LED指示灯；7、交流电源滤波器；8、AC/DC电源模块；9、充电电路；10、电池端口；11、DC/DC电源模块；12、微机控制器；13、放电电路；14、状态指示电路；15、风机。

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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-9所示，根据本发明实施例所述的一种锂电池智能充电维护箱，包括箱体，所述箱体上设置有交流输入接口插座1以及多个电池槽位区5，每个所述电池槽位区5设有一个与锂电池相对应的电池端口10，所述交流输入接口插座1连接交流电源滤波器7的输入端，所述交流电源滤波器7的输出端连接AC/DC电源模块8的输入端，所述AC/DC电源模块8的输出端分别连接DC/DC电源模块11的输入端以及若干分别与所述电池端口10一一对应的充电电路9的输入端，所述充电电路9的输出端连接有与其相对应的电池端口10，所述电池端口10还连接放电电路13的输入端和电池电压电流采样电路的输入端，所述充电电路9的控制端、所述放电电路13的控制端和电池电压电流采样电路的输出端均连接所述微机控制器12，所述DC/DC电源模块11的输出端分别连接状态指示电路14的输入端和所述微机控制器12，所述微机控制器12还连接所述状态指示电路14的控制端，所述状态指示电路14的输出端连接位于所述箱体上的LED指示灯6。

在本发明的一个具体实施例中，所述DC/DC电源模块11的输出端还连接有风机15，所述箱体上开设有与所述风机15相对应的风机散热窗口4。

在本发明的一个具体实施例中，所述交流输入接口插座1与所述交流电源滤波器7的输入端之间设置有电源开关2。

在本发明的一个具体实施例中，所述微机控制器12连接有充电维护切换开关3。

在本发明的一个具体实施例中，所述AC/DC电源模块8包括整流桥和DC/DC转换器，所述DC/DC电源模块11包括稳压器。

在本发明的一个具体实施例中，所述放电电路13包括放电电阻和三极管。

本发明还公开了一种锂电池智能充电维护箱的控制系统，包括：

初始化模块，用于进行初始化；

充电模块，用于对锂电池进行充电；

在本发明的一个具体实施例中，所述充电状态及故障判断模块根据电池电压及充电电流对锂电池的充电状态及故障信息进行判断，具体的，在第一次充电中根据电池电压及充电电流来综合判断充电状态，当充电电流值大于0.3A时，判断为充电状态；当电池电压达到恒压充电电压值4.2V且充电电流小于0.3A时，判断为锂电池充满，充电结束；当第一次充电结束后，电池电压低于4.1V时，判断为电池故障。

在本发明的一个具体实施例中，所述状态信号通过充电维护切换开关3输入。

在本发明的一个具体实施例中，所述显示模块通过LED指示灯6显示相应的信息。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式对本发明的上述技术方案进行详细说明。

如图1-3所示，本发明所述的锂电池智能充电维护箱（以下简称为充电维护箱）用于对3.6V的锂电池进行充电和维护，其包括箱体，箱体的正面板上设有交流输入接口插座1、电源开关2、充电维护切换开关3、风机散热窗口4、电池槽位区5、 LED指示灯6，交流输入接口插座1与交流电源滤波器7连接，交流电源滤波器7与AC/DC电源模块8连接， AC/DC电源模块8分别与DC/DC电源模块11和16路充电电路9连接， DC/DC电源模块11分别与微机控制器12和状态指示电路14连接。每路充电电路9连接一个电池端口10，16路充电电路9均和微机控制器12连接，电池端口10分别连接放电电路13和电池电压电流采样电路，微机控制器12包括单片机，型号为8051F020，分别与充电维护切换开关3、状态指示电路14和电池电压电流采样电路连接。放电电路13共有16路，状态指示电路14连接有16路LED指示灯6。

如图4所示，箱体采用铝型材料制成，表面有喷漆防护处理， AC/DC电源模块8包括整流桥KBJ406和VICOR 公司生产的DC/DC转换器V300C12T150BL2，经DC/DC转换器V300C12T150BL2转换后产生的12V电压，一路给充电电路9，另一路给DC/DC电源模块11，DC/DC电源模块11包括稳压器MIC291528U，用于将12V电压降压至3.47V（或3.3V），DC/DC电源模块11用于为微机控制器12和状态指示电路14供电。

如图5所示，充电电路9包括于凌特LTC4002系列芯片，充电电路9受微机控制器12的控制。

如图6所示，放电电路13包括放电电阻15R、三极管2N5191和三极管2SC945，放电电路13受微机控制器12的控制。

如图7所示，电池电压电流采样电路是通过芯片74HC4051来对微机控制器12的I/O口进行扩展，以满足读取16路电池的电压，电流及容量的要求。

如图8所示，状态指示电路14包括芯片ZLG7290和16路双色共阴极LED指示灯6，状态指示电路14受微机控制器12的控制。

如图9所示，微机控制器12内置有控制系统以完成对锂电池的电压电流采样、充放电控制及LED指示灯6显示。

交流输入接口插座1与交流电源滤波器7连接，交流电源滤波器7也叫作EMI滤波器，既可抑制充电维护箱对外部电网的干扰，也可抑制电网中的干扰杂波窜入充电维护箱，使充电维护箱满足电磁兼容性有关要求。

需要对锂电池充电时，将待充电的锂电池分别插入电池槽位区5并与锂电池端口10电连接；然后通过电源线将交流输入接口插座1连接交流市电；充电维护切换开关3置于充电位；打开电源开关2，充电箱开始对锂电池进行充电，LED指示灯6亮红灯，充满电后亮绿灯。

需要对锂电池维护时，将待维护的锂电池分别插入电池槽位区5；然后通过电源线将交流输入接口插座1连接交流市电；充电维护切换开关3置于维护位；打开电源开关2，充电箱开始对锂电池进行维护。对应的LED指示灯6为红灯，维护结束变为绿灯，当有故障时为红灯闪烁。完全放电的锂电池维护约10小时，维护完的锂电池应及时拔下，在此电池槽位区5上可再次插入待维护的锂电池继续维护。（锂电池维护过程为：首先对锂电池充电，充满后再进行放电，放完再充电，充到约70％的电池容量自动结束）。

充电维护箱通过红灯闪烁可以筛选失效锂电池，在第一次充电中根据对锂电池电压及充电电流来综合判断充电状态。当充电电流值大于0.3A时，判断为充电状态，对应的指示灯为绿灯闪烁；当锂电池电压达到恒压充电电压值（3.6V锂电池的恒压充电电压值为4.2V）且充电电流小于0.3A时，判断为锂电池充满，充电结束，关断充电输出，对应的LED指示灯6为绿灯。当第一次充电结束关断充电输出后，锂电池电压低于4.1V，则判断为锂电池性能下降严重，锂电池故障，提醒用户及时更换该报废锂电池，对应的LED指示灯6为红灯闪烁。

本发明采用模块化设计，且由于采用了一体化、模块化设计，因而简化充电维护箱内部设计，降低充电维护箱内部干扰，智能充电维护箱既可以给3.6V锂电池充电又可以给3.6V锂电池放电维护。交流输入接口插座1由电源线接入220V交流供电。智能充电维护箱的主要技术指标如下表：

16路3.6V智能充电维护箱技术指标

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，实现了同时对16块3.6V锂电池智能充电/维护，并实时监测和指示16块电池的充电/维护状态；并能自动完成电池充电/维护全过程，在充电过程中能自动筛选将要失效的电池，具有操作简单、充电/维护方便、体积小重量轻、携带方便等优点。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种锂电池智能充电维护箱，包括箱体，其特征在于，所述箱体上设置有交流输入接口插座（1）以及多个电池槽位区（5），每个所述电池槽位区（5）设有一个与锂电池相对应的电池端口（10），所述交流输入接口插座（1）连接交流电源滤波器（7）的输入端，所述交流电源滤波器（7）的输出端连接AC/DC电源模块（8）的输入端，所述AC/DC电源模块（8）的输出端分别连接DC/DC电源模块（11）的输入端以及若干分别与所述电池端口（10）一一对应的充电电路（9）的输入端，所述充电电路（9）的输出端连接有与其相对应的电池端口（10），所述电池端口（10）还连接放电电路（13）的输入端和电池电压电流采样电路的输入端，所述充电电路（9）的控制端、所述放电电路（13）的控制端和电池电压电流采样电路的输出端均连接所述微机控制器（12），所述DC/DC电源模块（11）的输出端分别连接状态指示电路（14）的输入端和所述微机控制器（12），所述微机控制器（12）还连接所述状态指示电路（14）的控制端，所述状态指示电路（14）的输出端连接位于所述箱体上的LED指示灯（6）。

2.根据权利要求1所述的锂电池智能充电维护箱，其特征在于，所述DC/DC电源模块（11）的输出端还连接有风机（15），所述箱体上开设有与所述风机（15）相对应的风机散热窗口（4）。

3.根据权利要求1所述的锂电池智能充电维护箱，其特征在于，所述交流输入接口插座（1）与所述交流电源滤波器（7）的输入端之间设置有电源开关（2）。

4.根据权利要求1所述的锂电池智能充电维护箱，其特征在于，所述微机控制器（12）连接有充电维护切换开关（3）。

5.根据权利要求1所述的锂电池智能充电维护箱，其特征在于，所述AC/DC电源模块（8）包括整流桥和DC/DC转换器，所述DC/DC电源模块（11）包括稳压器。

6.根据权利要求1所述的锂电池智能充电维护箱，其特征在于，所述放电电路（13）包括放电电阻和三极管。

7.一种如权利要求1所述的锂电池智能充电维护箱的控制系统，其特征在于，包括：

初始化模块，用于进行初始化；

充电模块，用于对锂电池进行充电；

8.一种根据权利要求7所述的锂电池智能充电维护箱的控制系统，其特征在于，所述充电状态及故障判断模块根据电池电压及充电电流对锂电池的充电状态及故障信息进行判断，具体的，在第一次充电中根据电池电压及充电电流来综合判断充电状态，当充电电流值大于0.3A时，判断为充电状态；当电池电压达到恒压充电电压值4.2V且充电电流小于0.3A时，判断为锂电池充满，充电结束；当第一次充电结束后，电池电压低于4.1V时，判断为电池故障。

9.一种根据权利要求7所述的锂电池智能充电维护箱的控制系统，其特征在于，所述状态信号通过充电维护切换开关（3）输入。

10.一种根据权利要求7所述的锂电池智能充电维护箱的控制系统，其特征在于，所述显示模块通过LED指示灯（6）显示相应的信息。