CN113452117B - 充电装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种充电装置，该充电装置包括：电池连接器组，用于连接待充电的至少一个电池包；通道识别电路，连接电池连接器组，用于识别电池连接器组中与电池包连接的目标连接器信息；处理器，连接通道识别电路，用于根据目标连接器信息生成对目标连接器的通道选择信号；充电机连接器，连接充电机；继电器组，连接充电机连接器；通道选择电路，一端连接处理器，另一端连接继电器组，用于根据通道选择信号，打开继电器组中控制目标连接器的目标继电器；通道唤醒电路，一端连接电池连接器组，另一端连接通道选择电路，用于唤醒已连接电池包，使已连接电池包进入充电状态。本申请实现了充电机与电池包的一对多的充电过程，提高资源利用率。

Description

充电装置

技术领域

本申请涉及电路技术领域，具体而言，涉及一种充电装置。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。民用无人机制造业是近几年快速发展的新兴产业，在个人消费、植保、测绘、能源等领域得到广泛应。水面无人船、水下无人船等也越来越受到关注，其功能和装置的操作也可以通过供电方式实现。动力冲浪板、水翼冲浪板等广泛应用于水上运动，都离不开电池的作用。

在上述设备电池充电方面，大多是“1对1”，即1个充电机对1个电池包，充电时长在10小时左右；随着电池包快速充电的兴起，电池充电时间大幅缩短至2小时到4小时之间。充电机在充电完成后处于空闲时间，造成资源浪费。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种充电装置，实现了充电机与电池包的一对多的充电过程，提高资源利用率。

本申请实施例第一方面提供了一种充电装置，包括：电池连接器组，用于连接待充电的至少一个电池包；通道识别电路，连接所述电池连接器组，用于识别所述电池连接器组中与所述电池包连接的目标连接器信息；处理器，连接所述通道识别电路，用于根据所述目标连接器信息生成对所述目标连接器的通道选择信号；充电机连接器，连接充电机；继电器组，连接所述充电机连接器；通道选择电路，一端连接所述处理器，另一端连接所述继电器组，用于根据所述通道选择信号，打开所述继电器组中控制所述目标连接器的目标继电器；通道唤醒电路，一端连接所述电池连接器组，另一端连接所述通道选择电路，用于在所述打开所述目标继电器之后，唤醒已连接电池包，使所述已连接电池包进入充电状态。

于一实施例中，所述通道识别电路包括：多个识别单元，多个所述识别单元并联；其中，一个所述识别单元的一端连接所述处理器，另一端连接所述电池连接器组中的一个电池连接器。

于一实施例中，每个所述识别单元包括：第一电阻，一端连接所述处理器，另一端接地；第一二极管，所述第一二极管的正极连接所述处理器，所述第一二极管的负极连接所述电池连接器。

于一实施例中，所述通道选择电路包括：多个选择单元，多个所述选择单元并联；其中，一个所述选择单元的一端连接所述处理器，另一端连接所述继电器组中的一个继电器。

于一实施例中，每个所述选择单元包括：第一晶体管、第二晶体管、5个电阻和第二二极管。

于一实施例中，所述通道唤醒电路包括：多个唤醒单元，多个所述唤醒单元并联；其中，一个所述唤醒单元的一端连接所述处理器，另一端连接所述电池连接器组中的一个电池连接器。

于一实施例中，每个所述唤醒单元包括：第三晶体管、第四晶体管、6个电阻、第三二极管和双刀双掷继电器。

于一实施例中，还包括：通道指示电路，连接所述处理器，用于指示当前运行通道的充电状态。

于一实施例中，所述通道指示电路包括：多个指示单元，多个所述指示单元并联；每个所述指示单元分别连接所述处理器，每个所述指示单元分别用于指示一条通路的充电状态。

于一实施例中，还包括：保险丝组，分别连接所述充电机连接器、所述继电器组和所述处理器。

本申请提供的充电装置，通过处理器检测电池连接器组上是否有电池包连接，若有，则通过通道识别电路识别该电池包已连接至电池连接器组中哪个目标连接器，然后，按照特定顺序唤醒对应目标通道的电池包充电系统，通过打开控制目标连接器的目标继电器，以使处理器读取已连接电池包的状态信息，并给充电机发送请求信息，完成充电交互过程，实现了充电机与电池包的多对一充电，提高了资源利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请一实施例的充电装置的结构示意图；

图2为本申请一实施例的通道识别电路的结构示意图；

图3为本申请一实施例的通道选择电路的结构示意图；

图4为本申请一实施例的通道唤醒电路的结构示意图；

图5为本申请一实施例的通道指示电路的结构示意图。

附图标记：

1-充电装置，10-电池连接器组，20-通道识别电路，30-处理器，40-充电机连接器，50-继电器组，60-通道选择电路，70-通道唤醒电路，80-保险丝组，90-通道指示电路，21-识别单元，61-选择单元，71-唤醒单元，91-指示单元。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本实施例提供一种充电装置1，包括：电池连接器组10、通道识别电路20、处理器30、充电机连接器40、继电器组50、通道选择电路60和通道唤醒电路70，其中：

电池连接器组10中包括多个电池连接器，每个电池连接器都可以用于连接待充电的一个电池包。

通道识别电路20，连接电池连接器组10，用于识别电池连接器组10中与电池包连接的目标连接器信息。

处理器30，连接通道识别电路20，用于根据目标连接器信息生成对目标连接器的通道选择信号。

充电机连接器40连接充电机。继电器组50连接充电机连接器40。

于一实施例中，还可以包括保险丝组80，分别连接充电机连接器40、继电器组50和处理器30。

通道选择电路60的一端连接处理器30，另一端连接继电器组50，用于根据通道选择信号，打开继电器组50中控制目标连接器的目标继电器。

通道唤醒电路70的一端连接电池连接器组10，另一端连接通道选择电路60，用于在打开目标继电器之后，唤醒已连接电池包，使已连接电池包进入充电状态。

于一实施例中，充电机通过充电机连接器40、保险丝组80、继电器组50、电池连接器组10给已连接电池包进行充电，处理器30经过通道识别电路20识别有哪些电池包已连接至电池连接器组10上，其中多个电池包同时连接时，可以按电池连接器组10内序号优先给序号排在前面的电池包进行充电，比如当目标连接器1、目标连接器3、目标连接器5号同时连接时，充电顺序可以为先为连接至目标连接器1的电池包充电，然后为连接至目标连接器3的电池包充电，最后为连接至目标连接器5的电池包充电。

于一实施例中，处理器30根据充电顺序，通过通道选择电路60依次打开继电器组50对应的目标继电器，继电器的数量可以为1对2分别对应电池的总正和总负。

于一实施例中，处理器30通过通道选择电路60和通道唤醒电路70产生唤醒信号，唤醒对应序号的电池包系统，使其进入充电状态。

于一实施例中，还包括：通道指示电路90，连接处理器30，用于指示当前运行通道的充电状态。处理器30通过通道指示电路90指示当前通道的充电状态。充电状态可以包括充电中、充电完成、未充电。

上述充电装置1，通过处理器30检测电池连接器组10上是否有电池包连接，若有，则通过通道识别电路20识别该电池包已连接至电池连接器组10中哪个目标连接器，然后，按照特定顺序唤醒对应目标通道的电池包充电系统，通过打开控制目标连接器的目标继电器，以使处理器30读取已连接电池包的状态信息，并给充电机发送请求信息，完成充电交互过程，实现了充电机与电池包的多对一充电，提高了资源利用率。电池包充电完成后，关闭充电机输出，断开继电器组50，断开充电信号，并可以通过处理器30发送休眠指令使电池包充电系统处于休眠状态，减少系统损耗。

于一实施例中，如图2所示，本实施例提供一种通道识别电路20，包括：多个识别单元21，多个识别单元21并联。其中，一个识别单元21的一端连接处理器30，另一端连接电池连接器组10中的一个电池连接器，以此称为一条充电通道的组成部分。比如1号充电通道中包括1号电池连接器的识别单元21，1号充电通道中包括2号电池连接器的识别单元21……n号充电通道中包括n号电池连接器的识别单元21，其中n可以为电池连接器或者识别单元21的数量，n的取值可以为大于或等于2的整数，本实施例以n为8举例。

于一实施例中，每个识别单元21包括：第一电阻，一端连接处理器30，另一端接地。第一二极管，第一二极管的正极连接处理器30，第一二极管的负极连接电池连接器。

于一实施例中，假设处理器30是MCU(Micro Control Unit，微控制单元)芯片，以1号电池连接器的1号识别单元21为例，包括第一电阻R41，第一二极管D41，以及外部短接环路。第一二极管D41主要保护处理器30的GPIO(General-purpose input/output，通用型之输入输出口)不因外部过压损坏。

于一实施例中，以1号电池连接器的识别单元21为例，处理器30通过检测端口GPIO的电平来判断对应1号充电通道的电池包1是否连接1号电池连接器。当电池包1未连接时，第一二极管D41悬空，逻辑电源VDD将第一电阻R41上拉，端口GPIO11电平为高电平。当电池包1连接时，第一二极管D41通过1号电池连接器和电池包1内部短接环路连接至逻辑地，端口GPIO11电平为低电平。即MCU检测到高电平为该1号充电通道未连接电池包，低电平为该1号充电通道已连接电池包1。

所有的识别单元21可以具备相同的电路连接关系和工作原理，可以参见1号电池连接器的识别单元21的描述，在此不再赘述。

于一实施例中，如图3所示，本实施例提供一种通道选择电路60，包括：多个选择单元61，多个选择单元61并联。其中，一个选择单元61的一端连接处理器30，另一端连接继电器组50中的一个继电器。每个选择单元61可以包括：第一晶体管、第二晶体管、5个电阻和第二二极管。

于一实施例中，如附图3所示，通道选择电路60包括n个选择单元61，一个选择单元61对应一个电池连接器，成为一条充电通道的组成部分。本实施例以n为8举例。

于一实施例中，上述晶体管优先可以选择场效应晶体管(MOS管)，MOS管即金属-氧化物半导体场效应晶体管，按照晶体管的特性区分可以将晶体管分为N型晶体管(NMOS)和P型晶体管(PMOS)。假设处理器30是MCU芯片，以1号充电通道中的1号选择单元61为例，1号选择单元61包括第一晶体管Q1(PMOS)，第二晶体管Q2(NMOS)，5个电阻，分别为电阻R1～电阻R5，1个第二二极管D1，其中电阻R1、电阻R2和第二晶体管Q2组成分压电路。

于一实施例中，假设处理器30为MCU芯片，MCU通过其通用输入输出端口(GPIO)输出高低电平来分别控制8个第二晶体管的引脚导通和关断。以1号充电通道中的1号选择单元61为例，端口GPIO1为高电平时，第二晶体管Q2导通，电阻R1通过分压电路产生负向压差，第一晶体管Q1导通，输出12V电压给继电器线圈RLY1供电，吸合继电器。端口GPIO1为低电平时，第二晶体管Q2关断，电阻R1两端压差为0，第一晶体管Q1关断，继电器线圈RLY1失去外部电源，其自身电流通过第二二极管D1消耗，减少过冲电压，保护第二晶体管Q2。

于一实施例中，2号选择单元61至8号选择单元61可以与1号选择单元61具备相同的电路连接关系和工作原理，可以参见1号选择单元61的描述，在此不再赘述。

于一实施例中，如图4所示，本实施例提供一种通道唤醒电路70，包括：多个唤醒单元71，多个唤醒单元71并联。其中，一个唤醒单元71的一端连接处理器30，另一端连接电池连接器组10中的一个电池连接器。其中每个唤醒单元71可以包括：第三晶体管、第四晶体管、6个电阻、第三二极管和双刀双掷继电器。

于一实施例中，如图4所示，通道唤醒电路70包括n个唤醒单元71，一个唤醒单元71对应一个电池连接器，成为一条充电通道的组成部分。本实施例以n为8举例。通道唤醒电路70包括1号充电通道的1号唤醒单元71、2号充电通道的2号唤醒单元71……n号充电通道的n号唤醒单元71，其中n的取值可以为大于或等于2的整数。

于一实施例中，如附图4所示，假设处理器30为MCU芯片，以1号充电通道的1号唤醒单元71为例，1号唤醒单元71包括第三晶体管Q17(PMOS)、第四晶体管Q18(NMOS)，6个电阻，分别为电阻R49～电阻R54，第三二极管D49和双刀双掷继电器RLY17，其中第三二极管D49可以保护第三晶体管Q17不被双刀双掷继电器RLY17线圈关断时产生的冲击过压损坏。

于一实施例中，如附图4所示，MCU通过其GPIO端口输出高低电平来控制8个第四晶体管的引脚导通和关断。以1号充电通道的1号唤醒单元71为例，端口GPIO19为高电平时，第四晶体管Q18导通，电阻R50通过分压电路产生负向压差，第三晶体管Q17导通，输出12V电压给继电器线圈RLY17供电，吸合双刀双掷继电器RLY17。双刀双掷继电器RLY17闭合后，其继电器触点6脚与触点5脚导通，触点6脚与触点7脚断开。触点3脚与触点4脚导通，触点3与触点2脚断开。此时CC信号(交流充电确认信号)和输出唤醒信号正确导通，唤醒对应1号充电通道的电池包系统。

当端口GPIO19为低电平时，第四晶体管Q18关断，电阻R50两端压差为0，第三晶体管Q17关断，双刀双掷继电器RLY17线圈失去外部电源，双刀双掷继电器RLY17的触点6脚与触点5脚断开，触点6脚与触点7脚导通。触点3脚与触点4脚断开，触点3脚与触点2脚导通。此时CC信号和输出唤醒信号断开，不与外部电池包连接。电池包系统检测到对应信号消失后，进入休眠状态。

于一实施例中，2号唤醒单元71至8号唤醒单元71可以与1号唤醒单元71具备相同的电路连接关系和工作原理，可以参见1号唤醒单元71的描述，在此不再赘述。

于一实施例中，如图5所示，本实施例提供一种所通道指示电路90，包括：多个指示单元91，多个指示单元91并联。每个指示单元91分别连接处理器30，每个指示单元91分别用于指示一条通路的充电状态。

于一实施例中，如图5所示，通道指示电路90包括n个指示单元91单元，一个指示单元91对应一条充电通道。其中n的取值可以为大于或等于2的整数。本实施例以n为8举例。通道指示电路90包括1号充电通道的1号指示单元91、2号充电通道的2号指示单元91……n号充电通道的n号指示单元91。

于一实施例中，如图5所示，假设处理器30为MCU芯片，以1号充电通道的1号指示单元91为例，1号指示单元91包括指示灯LED1、指示灯LED2、2个NMOS管，分别为晶体管Q25和晶体管Q26，6个电阻，分别为电阻R97～电阻R102。

于一实施例中，如图5所示，以1号充电通道的1号指示单元91为例，MCU通过其GPIO端口输出高低电平来控制晶体管Q25和晶体管Q26导通与关断，进而控制指示灯LED1和指示灯LED2点亮和关灭。具体地，MCU通过其端口GPIO27输出高电平，晶体管Q25导通，VDD通过限流电阻R97、指示灯LED1和晶体管Q25到地，电流流过指示灯LED1，指示灯LED1发光，其颜色可以为绿色。

MCU通过其端口GPIO28输出高电平，晶体管Q26导通，VDD通过限流电阻R100、指示灯LED2和晶体管Q26到地，电流流过指示灯LED2，指示灯LED2发光，其颜色可以为红色。

需要说明的是，本实施例的上述晶体管可以是场效应晶体管(MOS管)，MOS管即金属-氧化物半导体场效应晶体管，按照晶体管的特性区分可以将晶体管分为N型晶体管(NMOS)和P型晶体管(PMOS)。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下能够想到本公开实施例采用P型晶体管或N型或晶体管组合的实现方式，因此，这些实现方式也是在本实施例公开的保护范围内的。

于一实施例中，如图5所示，可以定义未连接电池包的状态为绿色指示灯LED1和红色指示灯LED2均熄灭。充电状态为绿色指示灯LED1闪烁，红色指示灯LED2熄灭。充电完成状态为指示灯LED1点亮，指示灯LED2熄灭。异常状态为红色指示灯LED2点亮或闪烁。

于一实施例中，2号指示单元91至8号指示单元91可以与1号指示单元91具备相同的电路连接关系和工作原理，可以参见1号指示单元91的描述，在此不再赘述。

上述充电装置1，默认状态下MCU低功耗待机，可以每隔一定周期检测外部是否有电池包连接。通过通道识别电路20识别电池包已连接的目标电池连接器，按照特定顺序唤醒对应充电通道的电池包系统，闭合对应充电通道的继电器，可以使用CAN通信进行数据通信，读取电池状态信息，给充电机发送请求信息，完成充电交互过程；电池充电完成后，可以关闭充电机输出，断开继电器，断开充电信号，并可以发送休眠指令使电池包系统处于休眠状态，减少系统损耗。实现了合理利用充电机，按顺序对多个已连接的电池包进行循环充电，降低维护成本。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (6)

1.一种充电装置，其特征在于，包括：

电池连接器组，用于连接待充电的至少一个电池包；

通道识别电路，连接所述电池连接器组，用于识别所述电池连接器组中与所述电池包连接的目标连接器信息；

处理器，连接所述通道识别电路，用于根据所述目标连接器信息生成对所述目标连接器的通道选择信号；

充电机连接器，连接充电机；

继电器组，连接所述充电机连接器；

通道选择电路，一端连接所述处理器，另一端连接所述继电器组，用于根据所述通道选择信号，打开所述继电器组中控制所述目标连接器的目标继电器，所述通道选择电路包括：多个选择单元，多个所述选择单元并联；其中，一个所述选择单元的一端连接所述处理器，另一端连接所述继电器组中的一个继电器；每个所述选择单元包括：第一晶体管、第二晶体管、5个电阻和第二二极管；其中，所述第一晶体管的第一端连接另一个选择单元和所述5个电阻中的第一电阻的第一端，第二端连接所述5个电阻中的第二电阻的第一端和所述第一电阻的第二端，第三端连接所述5个电阻中的第五电阻的第一端、所述第二二极管的第一端和所述继电器组中的一个继电器的第一端；所述第二晶体管的第一端连接所述第二电阻的第二端，第二端连接所述5个电阻中的第四电阻的第一端和所述5个电阻中的第三电阻的第二端，第三端连接所述第四电阻的第二端、所述第五电阻的第二端、所述第二二极管的第二端、所述继电器组中的一个继电器的第二端和接地；所述第三电阻的第一端连接所述处理器；

通道唤醒电路，一端连接所述电池连接器组，另一端连接所述通道选择电路，用于在所述打开所述目标继电器之后，唤醒已连接电池包，使所述已连接电池包进入充电状态，所述通道唤醒电路包括：多个唤醒单元，多个所述唤醒单元并联；其中，一个所述唤醒单元的一端连接所述处理器，另一端连接所述电池连接器组中的一个电池连接器；每个所述唤醒单元包括：第三晶体管、第四晶体管、6个电阻、第三二极管和双刀双掷继电器；其中，所述第三晶体管的第一端连接另一个唤醒单元和所述6个电阻中的第二电阻的第一端，第二端连接所述6个电阻中的第三电阻的第一端和所述第二电阻的第二端，第三端连接所述6个电阻中的第六电阻的第一端、所述第三二极管的第一端和所述双刀双掷继电器的第一端；所述第四晶体管的第一端连接所述第三电阻的第二端，第二端连接所述6个电阻中的第四电阻的第二端和所述6个电阻中的第五电阻的第一端，第三端连接所述第五电阻的第二端、所述第六电阻的第二端、所述双刀双掷继电器的第二端、所述第三二极管的第二端和接地；所述第四电阻的第一端连接所述处理器；所述6个电阻中的第一电阻的第一端接地，第二端连接所述双刀双掷继电器的第三端、所述第二电阻的第一端和所述第三晶体管的第一端。

2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述通道识别电路包括：多个识别单元，多个所述识别单元并联；

其中，一个所述识别单元的一端连接所述处理器，另一端连接所述电池连接器组中的一个电池连接器。

3.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于，每个所述识别单元包括：

第一电阻，一端连接所述处理器，另一端接地；

第一二极管，所述第一二极管的正极连接所述处理器，所述第一二极管的负极连接所述电池连接器。

4.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，还包括：

通道指示电路，连接所述处理器，用于指示当前运行通道的充电状态。

5.根据权利要求4所述的充电装置，其特征在于，所述通道指示电路包括：多个指示单元，多个所述指示单元并联；

每个所述指示单元分别连接所述处理器，每个所述指示单元分别用于指示一条通路的充电状态。

6.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，还包括：

保险丝组，分别连接所述充电机连接器、所述继电器组和所述处理器。

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