CN113335128A - 电动自行车安全充电设备 - Google Patents

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张涛
胡启祥
贾相武
章煜栋
杨志方
沈一涵
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Abstract

本发明公开了一种电动自行车安全充电设备，包括控制器和与控制器通讯连接的充电机、温度传感器，控制器与电动自行车的锂电池通信连接，以实时监测锂电池内部每个电芯的充电状态，并根据监测结果控制充电机开始或停止给锂电池充电；充电机和锂电池通信连接，充电机对锂电池整体的充电状态进行实时监测，并根据监测结果对锂电池的充电电流和充电电压进行限制；温度传感器贴附在锂电池上，用于实时监测锂电池的电池温度并反馈给控制器，控制器在判定锂电池温度异常时，控制充电机停止为锂电池充电。本发明通过监测锂电池整体及单体电芯的充电状态控制充电机的启停，并在电池温度异常时停止给电池充电，为电池充电安全提供了三重保护。

Description

电动自行车安全充电设备
技术领域
本发明涉及电动自行车充电安全技术领域，具体涉及一种电动自行车安全充电设备。
背景技术
目前市场上的电动自行车充电器功能单一，一些老式的电动车充电器提供恒压恒流充电，在充满电后，充电器会继续保持大电流输出而引起电动车电瓶过充，导致电池温度异常，不仅影响电池使用寿命，还容易引发电池爆炸、电动车自燃等安全事故。近些年，三段式电动车充电器得到了普遍使用，三段式充电即在充电开始到充电结束具有三段充电过程，第一阶段为恒流充电，第二阶段为恒压充电，第三阶段为涓流充电，三段式充电规范了电动车充电过程，在一定程度上延长了电池使用寿命，提升了电池充电安全性。
但由于不同品牌、类型的电动车电池的性能通常并不相同，在充电过程中还是可能会出现各种各样的充电故障，比如锂电池容易出现单体电芯过充的充电故障，当电池出现充电故障时，由于充电器本身无法与电池通信，不能及时获取电池充电状态，更不具备充电故障识别功能，无法对电池或单体电芯的充电状态进行分析判断，更无法主动控制停止为电池充电，导致电池在故障状态下持续充电，轻则影响电池寿命，重则会引发电动车自燃等安全事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动自行车安全充电设备，通过与电动车电池通信连接，实时监测电池充电状态，并在充电状态异常时，控制充电机停止给电池充电，极大增强了电动车充电的安全性。另外，通过在电池外壳贴附温度传感器对电池温度进行实时监测，并在电池温度异常时控制充电机停止充电，进一步增强了充电安全性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
提供一种电动自行车安全充电设备，包括控制器和与所述控制器通讯连接的充电机、温度传感器，所述控制器与电动自行车的锂电池通信连接，以实时监测所述锂电池内部每个电芯的充电状态，并根据所述电芯的充电状态控制所述充电机开始或停止给所述锂电池充电；
所述充电机和所述锂电池通信连接，所述充电机对所述锂电池整体的充电状态进行实时监测，并根据监测到的整体充电状态对所述锂电池的充电电流和充电电压进行限制；
各所述温度传感器贴附在所述锂电池的外壳上，用于实时监测所述锂电池的电池温度并反馈给所述控制器，所述控制器在判定所述锂电池的温度异常时，控制所述充电机停止为所述锂电池充电。
作为本发明的一种优选方案，所述控制器包括型号为STM32F103的MCU微控制单元以及RS485通信芯片或CAN通信芯片，所述控制器与所述锂电池通过所述RS485通讯芯片或所述CAN通讯芯片实现相互间的通信连接。
作为本发明的一种优选方案，贴附在所述锂电池上的若干个所述温度传感器为NTC温度传感器。
本发明具有以下有益效果：
1、该充电设备可与电动车的锂电池进行通信，能够实时监测电动车锂电池中的每个电芯的充电状态，并在电池电芯充电状态异常时，控制充电机停止为电池充电，提升了电动车充电的安全性；
2、充电机本身具备充电电流和充电电压限制功能，当充电机监测到电池整体的充电状态异常时，将对电池的充电电流和充电电压进行主动限制，为电池充电提供了另外一份安全保障；
3、通过在电池外壳上贴附温度传感器实时监测电池温度并反馈给控制器，在电池温度异常时，由控制器控制充电机停止给电池充电，进一步提升了电动车电池的充电安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述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是本发明一实施例提供的电动自行车安全充电设备与电池连接的示意图一；
图2是本发明实施例提供的电动自行车安全充电设备与电池连接的示意图二；
图3是电动自行车安全充电设备中的控制器的内部结构示意图；
图4是控制器与温度传感器和电池的电路连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1示出了本发明实施例提供的电动自行车安全充电设备与电池连接的示意图。如图1所示，本发明实施例提供的电动自行车安全充电设备包括控制器1和与控制器1通讯连接的充电机2、若干个温度传感器3，控制器1与电动自行车的锂电池4通信连接(控制器1通过通信连接电动自行车的电池管理系统BMS进而实现与锂电池4的通信连接)，以实时监测锂电池4内部每个电芯的充电状态是否正常(判断方法比如为，当监测到电芯当前电压低于极限电压或者高于预设的最高电压时，判定电芯充电状态异常)，
若是，则控制充电机2对锂电池4进行充电；
若否，则控制充电机2停止对锂电池进行充电；
充电机2同样和锂电池4通信连接(充电机2通过通信连接电动自行车的电池管理系统BMS进而实现与锂电池4的通信连接)，充电机2对锂电池4整体的充电状态进行实时监测，并根据监测到的整体充电状态对锂电池4的充电电流和充电电压进行限制(限制方法为，当充电机2监测到锂电池4的当前充电电流大于预设的充电电流时，则将充电电流限制到预设充电电流值内；当充电机2监测到锂电池4的当前充电电压大于预设的充电电压时，则将充电限制到预设的充电电压值内)；
各温度传感器3贴附在锂电池4的外壳上，用于实时监测锂电池4的电池温度并反馈给控制器1，控制器1根据接收到的电池温度信息判定锂电池4的温度异常时(实时监测的电池温度超过预设的温度阈值时即判定电池温度异常)，控制充电机2停止为锂电池4充电。
图2示出了本发明采用的控制器1的内部结构示意图。如图2所示，控制器1包括MCU微控制单元11(优选型号为STM32F103的微控制单元)、通信芯片12(优选为RS485通信芯片或CAN通信芯片)，控制器1与锂电池4通过通信芯片12实现相互间的通信连接。
贴附在锂电池4的外壳上的温度传感器3优选为NTC温度传感器。温度传感器3将实时监测到电池外壳温度信息发送给控制器1，控制器1判定电池温升超过正常值时，控制充电机2停止给锂电池4充电。
综上，本发明通过控制器监测锂电池内部每个电芯的充电状态是否异常，并在监测到电芯异常时，控制充电机停止为锂电池充电，控制器与电池的通讯功能为电动自行车充电安全提供了第一重保护。
充电机自身可对锂电池整体的充电状态进行实时监测，并在锂电池整体充电状态异常时，充电机限制锂电池整体的充电电流和充电电压，防止电池过压或过流充电，为电动自行车充电安全提供了第二重保护。
在锂电池外壳上贴附多个温度传感器实时监测锂电池温度并反馈给控制器，控制器根据电池温度信息在判定锂电池温度异常时，控制充电机停止给锂电池充电，为电动自行车充电安全提供了第三重保护。
需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (3)

1.一种电动自行车安全充电设备，其特征在于，包括控制器和与所述控制器通讯连接的充电机、温度传感器，所述控制器与电动自行车的锂电池通信连接，以实时监测所述锂电池内部每个电芯的充电状态，并根据所述电芯的充电状态控制所述充电机开始或停止给所述锂电池充电；
所述充电机和所述锂电池通信连接，所述充电机对所述锂电池整体的充电状态进行实时监测，并根据监测到的整体充电状态对所述锂电池的充电电流和充电电压进行限制；
各所述温度传感器贴附在所述锂电池的外壳上，用于实时监测所述锂电池的电池温度并反馈给所述控制器，所述控制器在判定所述锂电池的温度异常时，控制所述充电机停止为所述锂电池充电。
2.根据权利要求1所述的电动自行车安全充电设备，其特征在于，所述控制器包括型号为STM32F103的MCU微控制单元以及RS485通信芯片或CAN通信芯片，所述控制器与所述锂电池通过所述RS485通讯芯片或所述CAN通讯芯片实现相互间的通信连接。
3.根据权利要求1所述的电动自行车安全充电设备，其特征在于，贴附在所述锂电池上的若干个所述温度传感器为NTC温度传感器。
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