CN117254560A - 充电电路及具有它的充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充电电路及具有它的充电系统，充电电路包括充电电压转换电路和充电控制电路，通过充电电压转换电路将直流输入电源进行电压转换，以为动力锂电池提供充电电源；充电控制电路根据所述动力锂电池的电压值，对所述动力锂电池进行第一阶段、第二阶段和第三阶段的充电电流控制；其中，第二阶段充电电流分别大于第一阶段、第三阶段的充电电流。第一阶段，动力锂电池处于欠压的状态下，通过较小的充电电流来为动力锂电池充电；第二阶段，动力锂电池有一定的电量，则通过较大的充电电流充电，当动力锂电池快要充满电以后，用较小的充电电流来为动力锂电池继续充电，直到动力锂电池充电满电为止。这样，可满足动力锂电池的快速充电的前提下，对动力锂电池进行相应的充电保护。

Description

充电电路及具有它的充电系统

技术领域

本发明涉及动力锂电池充放电技术领域，尤其涉及一种充电电路及具有它的充电系统。

背景技术

目前，由于温室效应的加剧和社会对环保的日益重视，燃油车逐步由电动力车取代。车用动力电池一般为锂离子电池。电动汽车(BEV)是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境的影响相对于传统汽车较小，因此，电动汽车的前景被广泛看好，得到了前所未有的发展，例如，电动汽车不会产生污染环境的气体和粉尘，绿色环保。

锂离子电池因其优越的能量存储性能，以及对环境的相对友好性，成为电动汽车用动力电池的首要选择。但是，锂离子电池充电要求较高，当动力锂电池处于欠压状态时，如果充电电流过大，容易将动力锂电池损坏，需要将动力锂电池的电量充电到一定的电量以后，再用较大的电流为动力锂电池充电，且当动力锂电池电量达到快要满电时，需要用较小的电流为动力锂电池充电。如此，避免动力锂电池充电损坏。现有技术中，动力锂电池车上的动力锂电池通常是采用恒定的电流对动力锂电池进行充电。如此，容易导致动力锂电池损坏，缩短动力锂电池的使用寿命。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种充电电路及具有它的充电系统。

一方面，为实现上述目的，根据本发明实施例的充电电路，包括：

充电电压转换电路，所述充电电压转换电路的电源输入端用于与直流输入电源的输出端连接，且用于将所述直流输入电源进行电压转换，以为动力锂电池提供充电电源；

充电控制电路，所述充电控制电路的输入端与所述充电电源的输出端连接，所述充电控制电路的输出端与所述动力锂电池连接，以根据所述动力锂电池的电压值，对所述动力锂电池进行第一阶段、第二阶段和第三阶段的充电电流控制；其中，第二阶段充电电流分别大于第一阶段、第三阶段的充电电流。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述充电控制电路包括：

第一充电电路，所述第一充电电路的输入端与所述充电电源的输出端连接，所述第一充电电路的输出端与所述动力锂电池连接，当所述电池的充电电压低于第一电压值时，所述第一充电电路以第一充电电流为所述动力锂电池进行第一阶段充电控制；

第二充电电路，第二充电电路的输入端与所述充电电源的输出端连接，所述第二充电电路的输出端与所述动力锂电池连接，当所述电池的充电电压高于第二电压值且低于第三电压值时，所述第二充电电路以第二充电电流为所述动力锂电池进行第二阶段充电控制；

第三充电电路，第三充电电路的输入端与所述充电电源的输出端连接，所述第三充电电路的输出端与所述动力锂电池连接，当所述电池的充电电压高于第四电压值且低于第五电压值时，所述第三充电电路以第三充电电流为所述动力锂电池进行第三阶段充电控制。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述第一充电电路包括：

三极管Q5，所述三极管Q5的集电极通过电阻R18与所述充电电源输出端连接，所述三极管Q5的发射极与所述动力锂电池连接，所述三极管Q5的基极还通过电阻R17与所述充电电源输出端连接；

稳压二极管D3，所述稳压二极管D3的阴极与所述三极管Q5的基极连接，所述稳压二极管D3的阳极与参考地连接，所述稳压二极管D3为所述三极管Q5提供第一参考电压。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述第二充电电路包括：

第一检测电路，所述第一检测电路与所述动力锂电池连接，以对所述动力锂电池的所述第二电压值进行检测；

第二检测电路，所述第二检测电路与所述动力锂电池连接，以对所述动力锂电池的所述第三电压值进行检测；

第一导通电路，所述第一导通电路分别与所述第一检测电路和第二检测电路连接，以在所述第一检测电路和第二检测电路的控制下，输出第二阶段充电控制信号；

继电器开关电路，所述继电器开关电路分别与所述第一导通电路的输出端、充电电源的输出端及所述电池连接，以在所述第二阶段充电控制信号的作用下，以第二充电电流为所述动力锂电池进行第二阶段充电控制。

进一步地，根据本发明的一个实施例，其中，所述第一检测电路包括：三极管Q3和稳压二极管D5，所述三极管Q3的发射极与所述动力锂电池连接，所述三极管Q3的集电极通过电阻R30与参考地连接，所述三极管Q3的基极通过电阻R6与所述充电电源输出端连接；所述稳压二极管D5的阴极与所述三极管Q3的基极连接，所述稳压二极管D5的阳极与参考地连接，所述稳压二极管D5为所述三极管Q3提供第二参考电压；

其中，所述第二检测电路包括：三极管Q4、稳压二极管D2和集成运算放大器U1，所述三极管Q4的发射极与所述动力锂电池连接，所述三极管Q4的集电极通过电阻R8与所述充电电源输出端连接，所述三极管Q4的基极通过电阻R7与所述充电电源输出端连接；所述稳压二极管D2的阴极与所述三极管Q4的基极连接，所述稳压二极管D2的阳极与参考地连接，所述稳压二极管D2为所述三极管Q4提供第三参考电压；所述集成运算放大器U1的反相输入端与电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端通过所述电阻R8与所述充电电源输出端连接，所述集成运算放大器U1的正相输入端通过电阻R11与所述充电电源输出端连接，所述集成运算放大器U1的正相输入端还通过电阻R14与参考地连接，所述集成运算放大器U1的反向输入端还通过电阻R10与所述集成运算放大器U1的输出端连接。

进一步地，根据本发明的一个实施例，其中，所述第一导通电路包括：三极管Q11、MOS管Q13、MOS管Q12和三极管Q10，所述三极管Q11的基极通过电阻R31与所述三极管Q3的集电极连接，所述三极管Q11的基极还通过电阻R32与参考地连接，所述三极管Q11的发射极与参考地连接，所述三极管Q11的集电极与电阻R36的一端连接，所述电阻R36的另一端与电阻R55的一端连接，所述电阻R55的另一端与所述充电电源的输出端连接；所述MOS管Q13的栅极与所述电阻R36、电阻R55的公共端连接，所述MOS管Q13的源极与所述充电电源的输出端连接；所述MOS管Q12的源极与所述MOS管Q13的漏极连接，所述MOS管Q12的漏极通过电阻R12与所述继电器开关电路的受控端连接；所述三极管Q10的基极通过电阻R34与所述集成运算放大器U1的输出端连接，所述三极管Q10的基极还通过电阻R33与参考地连接，所述三极管Q10的发射极与参考地连接，所述三极管Q10的集电极与电阻R35的一端连接，所述电阻R35的另一端与电阻R37的一端连接，所述电阻R37的另一端与所述MOS管Q12的源极连接，所述电阻R35、电阻R37的公共端与所述MOS管Q12的栅极连接；

其中，所述继电器开关电路包括：三极管Q10和继电器开关K1，三极管Q10的基极与电阻R12的一端连接，所述电阻R12的另一端与所述MOS管Q12的漏极连接，所述三极管Q10的发射极与参考地连接，所述电阻R12的所述另一端还通过电阻R13与参考地连接；所述继电器开关K1的受控端的一端与所述三极管Q10的集电极连接，所述继电器开关K1的受控端的另一端通过电阻R15与所述充电电源输出端连接，所述继电器开关K1的开关端的一端通过电阻R16与所述充电电源输出端连接，所述继电器开关K1的开关端的另一端与所述动力锂电池连接。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述第三充电电路包括：

第三检测电路，所述第三检测电路与所述动力锂电池连接，以对所述动力锂电池的所述第四电压值进行检测；

第四检测电路，所述第四检测电路与所述动力锂电池连接，以对所述动力锂电池的所述第五电压值进行检测；

第二导通电路，所述第二导通电路分别与所述第三检测电路和第四检测电路连接，以在所述第三检测电路和第四检测电路的控制下，输出第三阶段充电控制信号；

三极管开关电路，所述三极管开关电路分别与所述第二导通电路的输出端、充电电源的输出端及所述电池连接，以在所述第三阶段充电控制信号的作用下，以第三充电电流为所述动力锂电池进行第三阶段充电控制；其中，所述三极管开关电路包括三极管Q18，所述三极管Q18的发射极与所述动力锂电池连接，所述三极管Q18的集电极通过电阻R54与所述充电电源的输出端连接，所述三极管Q18的基极与电阻R53的一端连接，所述电阻R53的另一端还与所述第三阶段充电控制信号输出端连接，所述电阻R53的所述另一端还通过电阻R52与参考地连接。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述充电控制电路还包括：

二极管D6，所述二极管D6阳极与所述充电电压转换电路的电源输出端连接，所述二极管D6的阴极分别与所述第一充电电路、第二充电电路和第三充电电路连接，以输出所述充电电源；

二极管D7，所述动力锂电池还通过所述二极管D7与负载连接；其中，所述二极管D7的阳极与所述动力锂电池连接，所述二极管D7的阴极与所述负载连接，所述二极管D7的阴极还与所述二极管D6的阴极连接。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述充电电压转换电路包括：

MOS管Q6，所述MOS管Q6的漏极与直流电输入端连接；

MOS管Q7，所述MOS管Q7的漏极与所述MOS管Q6的源极连接，所述MOS管Q7的源极与参考地连接；

电感L1，所述电感L1的一端与所述MOS管Q6的源极连接，所述电感L1的另一端输出所述充电电源；

电容C1，所述电容C1的一端与所述电感L1的所述另一端连接，所述电容C1的另一端与参考地连接；

电源控制器U2，所述电源控制器U2的PWM脉宽信号输出端与所述MOS管Q7的栅极连接，所述电源控制器U2的电压反馈端还通过电阻R19与所述电容C1的所述一端连接，所述电源控制器U2的电压反馈端还通过电阻R20与参考地连接；

驱动器U3，所述驱动器U3的信号输入端与所述电源控制器U2的PWM脉宽信号输出端连接，所述驱动器U3的驱动信号输出端与所述MOS管Q6的栅极连接。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述充电电压转换电路还包括：直流接口和反灌电流回收电路，所述直流接口用于将所述直流输入电源引入，所述反灌电流回收电路用于对所述电容C1和/或电感L1的反灌电流检测和回收；其中，所述反灌电流回收电路包括：

集成运算放大器U4，所述集成运算放大器U4的正相输入端通过电阻R23与所述MOS管Q6的源极连接，所述集成运算放大器U4的正相输入端还通过电阻R25与参考地连接，所述集成运算放大器U4的反相输入端通过电阻R22与所述MOS管Q6的漏极连接，所述集成运算放大器U4的反相输入端还通过电阻R24与所述集成运算放大器U4的输出端连接，所述集成运算放大器U4的输出端还与电阻R26的一端连接，所述电阻R26的另一端与电阻R27的一端连接，所述电阻R27的另一端与参考地连接；

三极管Q8，所述三极管Q8的基极通过电阻R28与所述电阻R26、电阻R27的公共端连接，所述三极管Q8的发射极与参考地连接，所述三极管Q8的集电极通过电阻R29与电源VCC连接；

MOS管Q9，所述MOS管Q9的栅极与所述三极管Q8的集电极连接，所述MOS管Q9的源极与所述直流接口的电源引入端连接，所述MOS管Q9的源极与参考地连接。

另一方面，本发明还提供一种充电系统，包括：

上述的充电电路；

充电桩，所述充电桩内设有交直流转换模块，所述交直流转换模块用于将市电交流电转换为所述直流输入电源，所述充电电路通过直流接口与所述交直流转换模块的所述直流输入电源的输出端之间可热拔插连接。

本发明实施例提供的充电电路，通过充电电压转换电路的电源输入端用于与直流输入电源的输出端连接，且用于将所述直流输入电源进行电压转换，以为动力锂电池提供充电电源；充电控制电路的输入端与所述充电电源的输出端连接，所述充电控制电路的输出端与所述动力锂电池连接，以根据所述动力锂电池的电压值，对所述动力锂电池进行第一阶段、第二阶段和第三阶段的充电电流控制；其中，第二阶段充电电流分别大于第一阶段、第三阶段的充电电流，第一阶段，动力锂电池处于欠压的状态下，通过较小的充电电流来为动力锂电池进行充电，以避免对动力锂电池造成损害；第二阶段，动力锂电池有一定的电量，则通过较大的充电电流进行充电，以实现对动力锂电池的快速充电，当动力锂电池快要充满电以后用较小的充电电流来为动力锂电池继续充电，直到动力锂电池充电满电为止。这样，可满足动力锂电池的快速充电的前提下，对动力锂电池进行相应的充电保护。

附图说明

图1为本发明提供的充电系统结构框图；

图2为本发明提供的充电电路结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

一方面，参阅图1和图2，本发明实施例提供一种充电电路，包括：充电电压转换电路和充电控制电路，所述充电电压转换电路的电源输入端用于与直流输入电源的输出端连接，且用于将所述直流输入电源进行电压转换，以为动力锂电池提供充电电源；具体地，如图1中所示，所述充电电路可安装设置在动力锂电池车内，所述充电电压转换电路可通过直流接口与充电桩的直流电输出端连接，并将直流接口引入的直流电转换为动力锂电池的充电电压，以满足动力锂电池的充电电压需求，从而为动力锂电池提供充电电源。

所述充电控制电路的输入端与所述充电电源的输出端连接，所述充电控制电路的输出端与所述动力锂电池连接，以根据所述动力锂电池的电压值，对所述动力锂电池进行第一阶段、第二阶段和第三阶段的充电电流控制；其中，第二阶段充电电流分别大于第一阶段、第三阶段的充电电流。如图1中所示，所述充电控制电路的输出端与所述动力锂电池连接。这样，在给动力锂电池充电的过程中，同时也可以检测动力锂电池的电压值，由于动力锂电池在充电的过程中，动力锂电池的电压会逐步升高，这样，充电控制电路可根据动力锂电池的电压进行动力锂电池充电过程中的第一阶段、第二阶段和第三阶段的充电电流控制。例如，在第一阶段，动力锂电池处于欠压的状态下，需要较小的充电电流来为动力锂电池进行充电，以避免对动力锂电池造成损害；当动力锂电池的电量到达一定的电压值时。此时，进行第二阶段充电，在该阶段中，可通过较大的充电电流进行充电，以实现对动力锂电池的快速充电，当动力锂电池快要充满电以后，进行第三阶段充电，在该阶段中，需要较小的充电电流来为动力锂电池继续充电，直到动力锂电池充电满电为止。这样，可满足动力锂电池的快速充电的前提下，对动力锂电池进行相应的充电保护，保证动力锂电池的使用寿命。

参阅图2，所述充电控制电路包括：第一充电电路、第二充电电路和第三充电电路，所述第一充电电路的输入端与所述充电电源的输出端连接，所述第一充电电路的输出端与所述动力锂电池连接，当所述电池的充电电压低于第一电压值时，所述第一充电电路以第一充电电流为所述动力锂电池进行第一阶段充电控制。具体地，如图2中，所述第一充电电路包括：三极管Q5和稳压二极管D3，所述三极管Q5的集电极通过电阻R18与所述充电电源输出端连接，所述三极管Q5的发射极与所述动力锂电池连接，所述三极管Q5的基极还通过电阻R17与所述充电电源输出端连接；所述稳压二极管D3的阴极与所述三极管Q5的基极连接，所述稳压二极管D3的阳极与参考地连接，所述稳压二极管D3为所述三极管Q5提供第一参考电压。

如图2中所示，该第一充电电路的工作过程为：当动力锂电池处于欠压状态时，例如电量小于5％时。此时，充电电压转换电路输出的充电电源可使得所述三极管Q5产生导通，当三极管Q5产生导通以后，充电电源可通过电阻R18及三极管Q5为动力锂电池进行充电。其中，所述电阻R18为限流电阻，可对充电电流进行限制，使充电控制电路以第一充电电流为所述动力锂电池充电。也即是，第一充电电流不超过第一设定电流值，该第一设定电流值可通过电阻R18的大小来进行设置，所述稳压二极管D3可为所述三极管Q5的基极提供第一参考电压值，在充电的过程中，动力锂电池的电压值逐步升高，升高到接近所述第一参考电压的电压值时，所述三极管Q5的基极与发射极之间的导通电流逐步减小，最终当动力锂电池的电压充电到第一电压值时，所述第一电压值与所述第一参考电压值接近或相同，可使得三极管Q5截止。此时，第一充电电路没有继续为所述动力锂电池充电。充电控制电路对所述动力锂电池进行第一阶段充电电流的控制结束。

参阅图2，第二充电电路的输入端与所述充电电源的输出端连接，所述第二充电电路的输出端与所述动力锂电池连接，当所述电池的充电电压高于第二电压值且低于第三电压值时，所述第二充电电路以第二充电电流为所述动力锂电池进行第二阶段充电控制；如图2中所示，所述第二充电电路包括：第一检测电路、第二检测电路、第一导通电路和继电器开关电路，所述第一检测电路与所述动力锂电池连接，以对所述动力锂电池的所述第二电压值进行检测；所述第二检测电路与所述动力锂电池连接，以对所述动力锂电池的所述第三电压值进行检测；所述第一导通电路分别与所述第一检测电路和第二检测电路连接，以在所述第一检测电路和第二检测电路的控制下，输出第二阶段充电控制信号；所述继电器开关电路分别与所述第一导通电路的输出端、充电电源的输出端及所述电池连接，以在所述第二阶段充电控制信号的作用下，以第二充电电流为所述动力锂电池进行第二阶段充电控制。

更加具体地，如图2中所示，所述第一检测电路包括：三极管Q3和稳压二极管D5，所述三极管Q3的发射极与所述动力锂电池连接，所述三极管Q3的集电极通过电阻R30与参考地连接，所述三极管Q3的基极通过电阻R6与所述充电电源输出端连接；所述稳压二极管D5的阴极与所述三极管Q3的基极连接，所述稳压二极管D5的阳极与参考地连接，所述稳压二极管D5为所述三极管Q3提供第二参考电压。

该第一检测电路的工作过程为：在动力锂电池充电过程中，动力锂电池的电压逐步升高到高于第二电压值时，此时，动力锂电池电压高于所述稳压二极管D5提供的第二参考电压时，可使得所述三极管Q3导通。三极管Q3的集电极信号由低电平电压转换为高电平，并输出至所述第一导通电路，该三极管Q3集电极的输出的信号作为其中一路控制信号，对所述第一导通电路进行开关控制。

更加具体地，如图2中所示，所述第二检测电路包括：三极管Q4、稳压二极管D2和集成运算放大器U1，所述三极管Q4的发射极与所述动力锂电池连接，所述三极管Q4的集电极通过电阻R8与所述充电电源输出端连接，所述三极管Q4的基极通过电阻R7与所述充电电源输出端连接；所述稳压二极管D2的阴极与所述三极管Q4的基极连接，所述稳压二极管D2的阳极与参考地连接，所述稳压二极管D2为所述三极管Q4提供第三参考电压；所述集成运算放大器U1的反相输入端与电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端通过所述电阻R8与所述充电电源输出端连接，所述集成运算放大器U1的正相输入端通过电阻R11与所述充电电源输出端连接，所述集成运算放大器U1的正相输入端还通过电阻R14与参考地连接，所述集成运算放大器U1的反向输入端还通过电阻R10与所述集成运算放大器U1的输出端连接。

该第二检测电路的工作过程为：在动力锂电池充电过程中，动力锂电池的电压低于第三电压值时。此时，动力锂电池电压值低于所述稳压二极管D2提供的第三参考电压时，可使得所述三极管Q4导通，三极管Q4的集电极与发射极之间产生导通电流，导通电流的大小可通过电阻R8进行采集，该导通电路使得电阻R8产生一定的电流电压值，该电流电压值通过集成运算放大器U1构成的隔离差分放大电路进行运算处理后，通过集成运算放大器U1的输出端输出高电平信号至所述第一导通电路。在充电过程中，动力锂电池的电压逐步升高接近第三电压值。此时，动力锂电池电压值与所述稳压二极管D2提供的第三参考电压相接近，并逐步将三极管Q4截止。当三极管Q4截止后，电阻R8上没有电流。此时，电阻R8的两端不产生电流采样值，由集成运算放大器U1构成的隔离放大电路输出低电平信号。集成运算放大器U1的输出信号作为另一路控制信号，对所述第一导通电路进行开关控制。也就是，第一检测电路和第二检测电路各输出一路控制信号对第一导通电路进行开关控制。

更加具体地，如图2中所示，所述第一导通电路包括：三极管Q11、MOS管Q13、MOS管Q12和三极管Q10，所述三极管Q11的基极通过电阻R31与所述三极管Q3的集电极连接，所述三极管Q11的基极还通过电阻R32与参考地连接，所述三极管Q11的发射极与参考地连接，所述三极管Q11的集电极与电阻R36的一端连接，所述电阻R36的另一端与电阻R55的一端连接，所述电阻R55的另一端与所述充电电源的输出端连接；所述MOS管Q13的栅极与所述电阻R36、电阻R55的公共端连接，所述MOS管Q13的源极与所述充电电源的输出端连接；所述MOS管Q12的源极与所述MOS管Q13的漏极连接，所述MOS管Q12的漏极通过电阻R12与所述继电器开关电路的受控端连接；所述三极管Q10的基极通过电阻R34与所述集成运算放大器U1的输出端连接，所述三极管Q10的基极还通过电阻R33与参考地连接，所述三极管Q10的发射极与参考地连接，所述三极管Q10的集电极与电阻R35的一端连接，所述电阻R35的另一端与电阻R37的一端连接，所述电阻R37的另一端与所述MOS管Q12的源极连接，所述电阻R35、电阻R37的公共端与所述MOS管Q12的栅极连接。

该第一导通电路的工作过程为：当第一检测电路通过三极管Q3的集电极输出高电平信号时，可使得三极管Q11导通，并驱动MOS管Q13导通；同时，当第二检测电路通过集成运算放大器U1的输出端输出高电平信号时，可使得三极管Q10导通，并驱动MOS管Q12导通，当MOS管Q12和MOS管Q13同时导通时，第一导通电路输出高电平信号至所述继电器开关电路，从而控制继电器开关电路导通，将充电电源输出，进而为动力锂电池充电。在充电过程中，动力锂电池的电压逐步升高接近第三电压值，三极管Q4截止，使得集成运算放大器U1输出低电平信号，该低电平信号可对所述三极管Q10和MOS管Q12进行截止控制，从而使得所述第一导通电路停止高电平信号输出，进而对所述继电器开关电路进行停止充电控制。

更加具体地，如图2中所示，所述继电器开关电路包括：三极管Q10和继电器开关K1，三极管Q10的基极与电阻R12的一端连接，所述电阻R12的另一端与所述MOS管Q12的漏极连接，所述三极管Q10的发射极与参考地连接，所述电阻R12的所述另一端还通过电阻R13与参考地连接；所述继电器开关K1的受控端的一端与所述三极管Q10的集电极连接，所述继电器开关K1的受控端的另一端通过电阻R15与所述充电电源输出端连接，所述继电器开关K1的开关端的一端通过电阻R16与所述充电电源输出端连接，所述继电器开关K1的开关端的另一端与所述动力锂电池连接。

该继电器开关电路的工作过程为：当所述第一导通输出高电平信号时，该高电平信号通过电阻R12输出到所述三极管Q10的基极，可使得所述三极管Q10导通，当所述三极管Q10导通后，可带动所述继电器开关K1导通，所述充电电源可通过电阻R16为所述动力锂电池充电，其中电阻R16为限流电阻，可进行充电电流的限制。由于继电器的最大导通电流要比三极管Q5的最大充电电流大得多，可满足动力锂电池的快速充电要求。在快速充电过程中，当动力锂电池的电压逐步升高接近第三电压值，三极管Q4截止，使得集成运算放大器U1输出低电平信号，该低电平信号可对所述三极管Q10和MOS管Q12进行截止控制，从而使得所述第一导通电路停止高电平输出，三极管的基极被下拉为低电平，使得三极管Q10截止，继电器开关K1也断开，第二充电电路没有继续为所述动力锂电池充电，充电控制电路对所述动力锂电池进行第二阶段充电电流控制结束。

参阅图2，所述第三充电电路包括：第三检测电路、第四检测电路、第二导通电路和三极管开关电路，所述第三检测电路与所述动力锂电池连接，以对所述动力锂电池的所述第四电压值进行检测；所述第四检测电路与所述动力锂电池连接，以对所述动力锂电池的所述第五电压值进行检测；所述第二导通电路分别与所述第三检测电路和第四检测电路连接，以在所述第三检测电路和第四检测电路的控制下，输出第三阶段充电控制信号；所述三极管开关电路分别与所述第二导通电路的输出端、充电电源的输出端及所述电池连接，以在所述第三阶段充电控制信号的作用下，以第三充电电流为所述动力锂电池进行第三阶段充电控制；其中，所述三极管开关电路包括三极管Q18，所述三极管Q18的发射极与所述动力锂电池连接，所述三极管Q18的集电极通过电阻R54与所述充电电源的输出端连接，所述三极管Q18的基极与电阻R53的一端连接，所述电阻R53的另一端还与所述第三阶段充电控制信号输出端连接，所述电阻R53的所述另一端还通过电阻R52与参考地连接。

更加具体地，如图2中所示，所述述第三充电电路的电路结构与所述第二充电电路的电路结构近似，其工作原理也相类似。所述第三充电电路与第二充电电路的主要区别在于通过采用三极管开关电路来替代第二充电电路中的继电器开关电路。这是由于第三阶段的充电电流相对较小，不需要采用继电器，只需要采用三极管即可满足充电要求。如图2中所示，该第三充电电路的工作过程为：当动力锂电池充电过程中，动力锂电池的电压逐步升高到第四电压值时，该第四电压值高于所述稳压二极管D4提供的第四参考电压，且低于第五电压值时，可使得所述三极管Q1导通，并通过三极管Q1的集电极输出高电平电压至所述第二导通电路，使得三极管Q15和MOS管Q17导通。与同时稳压二极管D1提供的第五参考电压可使得三极管Q2也导通，进而使得电阻R4产生电流，电流采样电压值通过集成放大器U5构成隔离运算电路进行差分运算后，输出高电平电压至所述第二导通电路，使得三极管Q14和MOS管Q16导通，当MOS管Q16和MOS管Q17导通后，MOS管Q16的漏极输出高电平至所述三极管Q18的基极，使得三极管Q18导通，充电电源通过限流电阻R54和三极管Q18为动力锂电池充电。当动力锂电池的电压升高到高于第五电压值时，该第五电压值接近稳压二极管D1提供的第五参考电压值，使得三极管Q2截止，电阻R4没有导通电流，集成放大器U5构成的差分运算电路输出低电平信号，使得三极管Q14和MOS管Q16截止，同时使得三极管Q18截止，第三充电电路没有继续为所述动力锂电池充电。充电控制电路对所述动力锂电池进行第三阶段充电电流控制结束。此时，动力锂电池已经充满电，因此充电控制电路的充电回路均断开对动力锂电池充电，以对动力锂电池进行过充保护，避免动力锂电池过充损坏。

参阅图2，所述充电控制电路还包括：二极管D6和二极管D7，所述二极管D6阳极与所述充电电压转换电路的电源输出端连接，所述二极管D6的阴极分别与所述第一充电电路、第二充电电路和第三充电电路连接，以输出所述充电电源；所述动力锂电池还通过所述二极管D7与负载连接；其中，所述二极管D7的阳极与所述动力锂电池连接，所述二极管D7的阴极与所述负载连接，所述二极管D7的阴极还与所述二极管D6的阴极连接。通过所述二极管D6的单向导通性，可对所述动力锂电池的电源进行反灌控制。另外，通过所述二极管D7地单向导通性，可对所述动力锂电池进行放电控制，当动力锂电池处于充电阶段时，所述二极管D7在充电电源的作用下，处于截止状态，动力锂电池无法对负载进行放电，并通过所述充电电源为负载继续供电。

参阅图2，所述充电电压转换电路包括：MOS管Q6、MOS管Q7、电感L1、电容C1、电源控制器U2和驱动器U3，所述MOS管Q6的漏极与直流电输入端连接；所述MOS管Q7的漏极与所述MOS管Q6的源极连接，所述MOS管Q7的源极与参考地连接；所述电感L1的一端与所述MOS管Q6的源极连接，所述电感L1的另一端输出所述充电电源；所述电容C1的一端与所述电感L1的所述另一端连接，所述电容C1的另一端与参考地连接；所述电源控制器U2的PWM脉宽信号输出端与所述MOS管Q7的栅极连接，所述电源控制器U2的电压反馈端还通过电阻R19与所述电容C1的所述一端连接，所述电源控制器U2的电压反馈端还通过电阻R20与参考地连接；所述驱动器U3的信号输入端与所述电源控制器U2的PWM脉宽信号输出端连接，所述驱动器U3的驱动信号输出端与所述MOS管Q6的栅极连接。

具体地，如图2中所示，通过所述充电电压转换电路可将直流接口引入的直流电进行电压转换后，转换为动力锂电池的充电电压，并为所述动力锂电池充电提供所述充电电源。其工作过程为，电源控制器U2通过电阻R19和电阻R20对输出电压进行检测，所述电阻R19和电阻R20之间构成分压电路，将电容C1的输出电压进行分压后输出至所述电源控制器U2的电压检测端，所述电源控制器U2根据反馈电压值进行PWM脉冲宽度的调节控制。电源控制器U2输出的脉冲信号一路之间作用在所述MOS管Q7的栅极，另一路通过驱动器作用在所述MOS管Q6的栅极，从而使得所述MOS管Q7和MOS管Q6之间交替导通，当MOS管Q6导通时，直流电源通过MOS管Q6为所述电感L1充电和电容C1，当MOS管Q7导通时，电感L1继续通过MOS管Q7放电，并继续为所述电容C1充电，在该过程中，可将电源接口引入的直流电降压为所述动力锂电池的充电电压，从而输出满足动力锂电池充电电压要求的所述充电电源，通过所述电源控制器还可通过电阻R21对输入电流进行检测，以进行过流保护控制。

参阅图1和图2，所述充电电压转换电路还包括：直流接口和反灌电流回收电路，所述直流接口用于将所述直流输入电源引入，所述反灌电流回收电路用于对所述电容C1和/或电感L1的反灌电流检测和回收；其中，所述反灌电流回收电路包括：集成运算放大器U4、三极管Q8和MOS管Q9，所述集成运算放大器U4的正相输入端通过电阻R23与所述MOS管Q6的源极连接，所述集成运算放大器U4的正相输入端还通过电阻R25与参考地连接，所述集成运算放大器U4的反相输入端通过电阻R22与所述MOS管Q6的漏极连接，所述集成运算放大器U4的反相输入端还通过电阻R24与所述集成运算放大器U4的输出端连接，所述集成运算放大器U4的输出端还与电阻R26的一端连接，所述电阻R26的另一端与电阻R27的一端连接，所述电阻R27的另一端与参考地连接；所述三极管Q8的基极通过电阻R28与所述电阻R26、电阻R27的公共端连接，所述三极管Q8的发射极与参考地连接，所述三极管Q8的集电极通过电阻R29与电源VCC连接；所述MOS管Q9的栅极与所述三极管Q8的集电极连接，所述MOS管Q9的源极与所述直流接口的电源引入端连接，所述MOS管Q9的源极与参考地连接。

具体地，如图1和图2中所示，所述充电电压转换电路可应用在动力锂电池车内，从而为动力锂电池车进行充电控制。在动力锂电池车进行充电时，需要通过直流接口与充电桩上的交直流转换模块进行对接，以将直流电引入到所述充电电压转换电路的电源输入端，由于直流接口与充电桩之间可热拔插连接。在充电过程中，直流接口可能会与充电桩之间产生脱离。此时，电容C1和/或电感L1上的电量可能会通过MOS管Q6对外反灌，导致直流接口上出现相对的高电平电压，当直流接口出接触到外接负载时，电容C1和/或电感L1上的电量可通过外接负载进行放电。通过所述集成运算放大器U4构成的隔离运算电路将反灌电流在MOS管Q6的两端所产生的电压值进行处理后，输出至所述三极管Q8的基极，使得所述三极管Q8导通，进而可使得所述MOS管Q9也导通，这样，可将所述电容C1和/或电感L1的反灌电流回收，并将直流接口上的电压下拉至零电平。另外，如图2中所示，所述三极管Q8的集电极还与所述电源控制器U2的一接口连接，以将反馈信号传输至所述电源控制器U2，这样，电源控制器U2可对PMW信号的时间周期进行调整，以减少所述反灌电流。

另一方面，参阅图1和图2，本发明还提供一种充电系统，包括：上述的充电电路和充电桩，所述充电桩内设有交直流转换模块，所述交直流转换模块用于将市电交流电转换为所述直流输入电源，所述充电电路通过直流接口与所述交直流转换模块的所述直流输入电源的输出端之间可热拔插连接。

以上仅为本发明的实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种充电电路，其特征在于，包括：

充电电压转换电路，所述充电电压转换电路的电源输入端用于与直流输入电源的输出端连接，且用于将所述直流输入电源进行电压转换，以为动力锂电池提供充电电源；

充电控制电路，所述充电控制电路的输入端与所述充电电源的输出端连接，所述充电控制电路的输出端与所述动力锂电池连接，以根据所述动力锂电池的电压值，对所述动力锂电池进行第一阶段、第二阶段和第三阶段的充电电流控制；其中，第二阶段充电电流分别大于第一阶段、第三阶段的充电电流。

2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述充电控制电路包括：

第一充电电路，所述第一充电电路的输入端与所述充电电源的输出端连接，所述第一充电电路的输出端与所述动力锂电池连接，当所述电池的充电电压低于第一电压值时，所述第一充电电路以第一充电电流为所述动力锂电池进行第一阶段充电控制；

第二充电电路，第二充电电路的输入端与所述充电电源的输出端连接，所述第二充电电路的输出端与所述动力锂电池连接，当所述电池的充电电压高于第二电压值且低于第三电压值时，所述第二充电电路以第二充电电流为所述动力锂电池进行第二阶段充电控制；

第三充电电路，第三充电电路的输入端与所述充电电源的输出端连接，所述第三充电电路的输出端与所述动力锂电池连接，当所述电池的充电电压高于第四电压值且低于第五电压值时，所述第三充电电路以第三充电电流为所述动力锂电池进行第三阶段充电控制。

3.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述第一充电电路包括：

三极管Q5，所述三极管Q5的集电极通过电阻R18与所述充电电源输出端连接，所述三极管Q5的发射极与所述动力锂电池连接，所述三极管Q5的基极还通过电阻R17与所述充电电源输出端连接；

稳压二极管D3，所述稳压二极管D3的阴极与所述三极管Q5的基极连接，所述稳压二极管D3的阳极与参考地连接，所述稳压二极管D3为所述三极管Q5提供第一参考电压。

4.根据权利要求3所述的充电电路，其特征在于，所述第二充电电路包括：

第一检测电路，所述第一检测电路与所述动力锂电池连接，以对所述动力锂电池的所述第二电压值进行检测；

第二检测电路，所述第二检测电路与所述动力锂电池连接，以对所述动力锂电池的所述第三电压值进行检测；

第一导通电路，所述第一导通电路分别与所述第一检测电路和第二检测电路连接，以在所述第一检测电路和第二检测电路的控制下，输出第二阶段充电控制信号；

继电器开关电路，所述继电器开关电路分别与所述第一导通电路的输出端、所述充电电源的输出端及所述电池连接，以在所述第二阶段充电控制信号的作用下，以第二充电电流为所述动力锂电池进行第二阶段充电控制。

5.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，其中，所述第一检测电路包括：三极管Q3和稳压二极管D5，所述三极管Q3的发射极与所述动力锂电池连接，所述三极管Q3的集电极通过电阻R30与参考地连接，所述三极管Q3的基极通过电阻R6与所述充电电源输出端连接；所述稳压二极管D5的阴极与所述三极管Q3的基极连接，所述稳压二极管D5的阳极与参考地连接，所述稳压二极管D5为所述三极管Q3提供第二参考电压；

其中，所述第二检测电路包括：三极管Q4、稳压二极管D2和集成运算放大器U1，所述三极管Q4的发射极与所述动力锂电池连接，所述三极管Q4的集电极通过电阻R8与所述充电电源输出端连接，所述三极管Q4的基极通过电阻R7与所述充电电源输出端连接；所述稳压二极管D2的阴极与所述三极管Q4的基极连接，所述稳压二极管D2的阳极与参考地连接，所述稳压二极管D2为所述三极管Q4提供第三参考电压；所述集成运算放大器U1的反相输入端与电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端通过所述电阻R8与所述充电电源输出端连接，所述集成运算放大器U1的正相输入端通过电阻R11与所述充电电源输出端连接，所述集成运算放大器U1的正相输入端还通过电阻R14与参考地连接，所述集成运算放大器U1的反向输入端还通过电阻R10与所述集成运算放大器U1的输出端连接。

6.根据权利要求5所述的充电电路，其特征在于，其中，所述第一导通电路包括：三极管Q11、MOS管Q13、MOS管Q12和三极管Q10，所述三极管Q11的基极通过电阻R31与所述三极管Q3的集电极连接，所述三极管Q11的基极还通过电阻R32与参考地连接，所述三极管Q11的发射极与参考地连接，所述三极管Q11的集电极与电阻R36的一端连接，所述电阻R36的另一端与电阻R55的一端连接，所述电阻R55的另一端与所述充电电源的输出端连接；所述MOS管Q13的栅极与所述电阻R36、电阻R55的公共端连接，所述MOS管Q13的源极与所述充电电源的输出端连接；所述MOS管Q12的源极与所述MOS管Q13的漏极连接，所述MOS管Q12的漏极通过电阻R12与所述继电器开关电路的受控端连接；所述三极管Q10的基极通过电阻R34与所述集成运算放大器U1的输出端连接，所述三极管Q10的基极还通过电阻R33与参考地连接，所述三极管Q10的发射极与参考地连接，所述三极管Q10的集电极与电阻R35的一端连接，所述电阻R35的另一端与电阻R37的一端连接，所述电阻R37的另一端与所述MOS管Q12的源极连接，所述电阻R35、电阻R37的公共端与所述MOS管Q12的栅极连接；

其中，所述继电器开关电路包括：三极管Q10和继电器开关K1，三极管Q10的基极与电阻R12的一端连接，所述电阻R12的另一端与所述MOS管Q12的漏极连接，所述三极管Q10的发射极与参考地连接，所述电阻R12的所述另一端还通过电阻R13与参考地连接；所述继电器开关K1的受控端的一端与所述三极管Q10的集电极连接，所述继电器开关K1的受控端的另一端通过电阻R15与所述充电电源输出端连接，所述继电器开关K1的开关端的一端通过电阻R16与所述充电电源输出端连接，所述继电器开关K1的开关端的另一端与所述动力锂电池连接。

7.根据权利要求5所述的充电电路，其特征在于，所述第三充电电路包括：

第三检测电路，所述第三检测电路与所述动力锂电池连接，以对所述动力锂电池的所述第四电压值进行检测；

第四检测电路，所述第四检测电路与所述动力锂电池连接，以对所述动力锂电池的所述第五电压值进行检测；

第二导通电路，所述第二导通电路分别与所述第三检测电路和第四检测电路连接，以在所述第三检测电路和第四检测电路的控制下，输出第三阶段充电控制信号；

三极管开关电路，所述三极管开关电路分别与所述第二导通电路的输出端、充电电源的输出端及所述电池连接，以在所述第三阶段充电控制信号的作用下，以第三充电电流为所述动力锂电池进行第三阶段充电控制；其中，所述三极管开关电路包括三极管Q18，所述三极管Q18的发射极与所述动力锂电池连接，所述三极管Q18的集电极通过电阻R54与所述充电电源的输出端连接，所述三极管Q18的基极与电阻R53的一端连接，所述电阻R53的另一端还与所述第三阶段充电控制信号输出端连接，所述电阻R53的所述另一端还通过电阻R52与参考地连接。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的充电电路，其特征在于，所述充电电压转换电路包括：

MOS管Q6，所述MOS管Q6的漏极与直流电输入端连接；

MOS管Q7，所述MOS管Q7的漏极与所述MOS管Q6的源极连接，所述MOS管Q7的源极与参考地连接；

电感L1，所述电感L1的一端与所述MOS管Q6的源极连接，所述电感L1的另一端输出所述充电电源；

电容C1，所述电容C1的一端与所述电感L1的所述另一端连接，所述电容C1的另一端与参考地连接；

电源控制器U2，所述电源控制器U2的PWM脉宽信号输出端与所述MOS管Q7的栅极连接，所述电源控制器U2的电压反馈端还通过电阻R19与所述电容C1的所述一端连接，所述电源控制器U2的电压反馈端还通过电阻R20与参考地连接；

驱动器U3，所述驱动器U3的信号输入端与所述电源控制器U2的PWM脉宽信号输出端连接，所述驱动器U3的驱动信号输出端与所述MOS管Q6的栅极连接。

9.根据权利要求8所述的充电电路，其特征在于，所述充电电压转换电路还包括：直流接口和反灌电流回收电路，所述直流接口用于将所述直流输入电源引入，所述反灌电流回收电路用于对所述电容C1和/或电感L1的反灌电流检测和回收；其中，所述反灌电流回收电路包括：

集成运算放大器U4，所述集成运算放大器U4的正相输入端通过电阻R23与所述MOS管Q6的源极连接，所述集成运算放大器U4的正相输入端还通过电阻R25与参考地连接，所述集成运算放大器U4的反相输入端通过电阻R22与所述MOS管Q6的漏极连接，所述集成运算放大器U4的反相输入端还通过电阻R24与所述集成运算放大器U4的输出端连接，所述集成运算放大器U4的输出端还与电阻R26的一端连接，所述电阻R26的另一端与电阻R27的一端连接，所述电阻R27的另一端与参考地连接；

三极管Q8，所述三极管Q8的基极通过电阻R28与所述电阻R26、电阻R27的公共端连接，所述三极管Q8的发射极与参考地连接，所述三极管Q8的集电极通过电阻R29与电源VCC连接；

MOS管Q9，所述MOS管Q9的栅极与所述三极管Q8的集电极连接，所述MOS管Q9的源极与所述直流接口的电源引入端连接，所述MOS管Q9的源极与参考地连接。

10.一种充电系统，其特征在于，包括：

权利要求1至9任意一项所述的充电电路；

充电桩，所述充电桩内设有交直流转换模块，所述交直流转换模块用于将市电交流电转换为直流输入电源，所述充电电路通过直流接口与所述交直流转换模块的所述直流输入电源的输出端之间可热拔插连接。