CN117691712A - 一种氮化镓大功率快充充电方法及其充电器 - Google Patents
一种氮化镓大功率快充充电方法及其充电器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明适用于氮化镓充电器技术领域,提供一种氮化镓大功率快充充电系统,包括:电源管理模块、电路置换模块、采样获取模块、电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块、存储器、报警模块、控制中心;所述电源管理模块、电路置换模块、采样获取模块、电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块、存储器、报警模块分别通过控制中心相连。本发明可以根据电池在三个不同的充电阶段自动调节充电参数,实现150W的大功率快速充电,保证电池的使用寿命,并不损害蓄电池的使用性能。
Description
技术领域
本发明属于氮化镓充电器技术领域,更具体地说,是涉及一种氮化镓大功率快充充电方法及其充电器。
背景技术
GaN(氮化镓)是第三代半导体材料,被广泛应用于航天和军事领域,具有超强的导热效率、耐高温和耐酸碱等特性,相对普通充电器的核心材料的硅而言,氮化镓间隙更宽,导电性更好,将普通充电器替换为氮化镓充电器,充电的效率更高,不仅可以实现小体积、轻重量、发热量更低、多口多协议、兼容性高,还能在充电功率转换上相比同功率充电器(非GaN)更具优势。GaN氮化镓充电器一般为45W、65W、100W、120W等大功率多口充电器,尤其适合居家、办公、商旅出行等使用场景。
目前的氮化镓快速充电技术能在1~5h内使蓄电池达到或接近完全满充电,而蓄电池的正常充电耗时约10~20h,但目前还只能在120W的功率正常充电,而大于120WW功率充电还没有,如何能快速大功率充电而不损害蓄电池的性能和寿命,是行业急需要解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术上的不足之处,本发明的目的在于提供一种氮化镓大功率快充充电方法及其充电器,通过设置电源管理模块、电路置换模块、采样获取模块、电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块,可以根据电池在三个不同的充电阶段自动调节充电参数,实现150W的大功率快速充电,保证电池的使用寿命,并不损害蓄电池的使用性能。
为了实现上述目的,本发明采取的技术方案是:
一种氮化镓大功率快充充电方法,包括以下步骤:
S10、电池充电时插入电源通过电路置换模块设置的三相压敏电阻电路、氮化镓绝缘栅双极型晶体管把电路中的交流电压转换为稳定的直流电压,并分别传递信息给电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块;
S20、分别通过电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块在电池可接受充电的极限参数范围内自动调整充电参数进行快速充电,并传递给采样获取模块;
S30采样获取模块通过设置的多功能传感器获取电池在快速充电阶段产生的电流、电压、功率、温度的实际参数,并传递给控制中心;
S40、控制中心根据电池在快速充电阶段产生的实际充电参数与存储器预存的快速充电目标参数和极限参数进行对比:若实际充电参数分别高于或其中之一高于极限参数则传递给报警模块分别通知电流转换模块、电压调节模块或者通知其中之一调整充电参数,若实际充电参数高于快速充电目标参数且低于极限参数则继续快速充电一直充到100%,并传递给电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块;
S50、分别通过电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块在连续充电目标参数的范围内自动调整充电参数进行连续充电,并传递给采样获取模块;
S60、采样获取模块通过设置的多功能传感器获取电池在连续充电阶段而产生的电流、电压、功率、温度的实际参数,并传递给控制中心;
S70、控制中心根据电池在连续充电阶段而产生的实际参数与存储器预存的连续充电目标参数进行对比:若实际充电参数分别高于或其中之一高于连续充电目标参数则传递给报警模块分别通知电流转换模块、电压调节模块或者通知其中之一调整充电参数,若实际充电参数分别低于连续充电目标参数则继续充电直至电池完全充满,并传递给电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块;
S80、分别通过电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块在涓流充电目标参数的范围内自动调整充电参数在限定时间内进行涓流充电,并传递给控制中心;
S90、控制中心根据电池在涓流充电阶段而产生的实际时间与存储器预存的涓流充电目标时间进行对比是否一致:若实际充电时间小于目标充电时间则继续充电到限定时间,若实际充电时间达到目标充电时间则传递给报警模块通知停止充电,至此电池充电结束。
本发明提供的一种氮化镓大功率快充充电方法,还包括一种氮化镓大功率快充充电方法系统,包括:电源管理模块、电路置换模块、采样获取模块、电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块、存储器、报警模块、控制中心;所述电源管理模块、电路置换模块、采样获取模块、电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块、存储器、报警模块分别通过控制中心相连;
所述电源管理模块设置有多种可循环充电的电池组、多种电路保护机构,负责给电路提供电源和充电储存,根据控制中心的指示当电压、电流及温度超过预设极限参数时则停止充电,可以保护电池和充电电路,避免过充造成电池损伤;
所述存储器负责各模块的信息存储,以及三个阶段的目标充电参数和极限参数的存储。其中所述目标参数包括快速充电目标参数、连续充电目标参数、涓流充电目标参数;
所述报警模块根据电池产生的电流、电压、功率、温度的实际参数超过存储器存储的电流、电压、功率、温度的目标参数或极限参数时,则自动报警并分别通知电流转换模块、电压调节模块调节参数重新充电;或根据涓流充电的实际时间达到存储器存储的涓流充电的目标时间时,则自动报警并传递给控制中心通知停止充电;
所述控制中心负责各模块的信息传递,并对电池的三个充电阶段的控制,为充电器的枢纽中心、开关,根据电池三个充电阶段产生的实际充电参数与存储器预存的三个充电阶段的目标参数或极限参数进行比较:若实际参数超过目标参数或极限参数则传递给报警模块分通知电流转换模块、电压调节模块调节参数,若实际参数没有达到设定的目标参数则继续充电,直至电池充满;
所述电压调节模块根据控制中心的指示依据电池可接受的范围自动调节电源的电压大小。
进一步,所述电流转换模块设置有多个氮化镓场效应管、电阻、电容、电感,根据控制中心的指示依据电池可接受的范围自动调节电源的电流大小。
进一步,所述电路置换模块设置有三相压敏电阻电路、氮化镓绝缘栅双极型晶体管,负责把电路中的交流电压转换为稳定的直流电压。
进一步,所述功率控制模块设置有多个三极管,通过三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。
进一步,所述采样获取模块设置有多功能传感器,负责对充电过程中对电池产生的电流、电压、功率、温度的实际参数进行采样,并传递给控制中心。
本发明还提供一种氮化镓大功率充电器,由以上所述的一种氮化镓大功率快充充电方法和所述的一种氮化镓大功率快充充电系统所实现。
本发明与现有技术相比的有益效果:
通过设置电源管理模块、电路置换模块、采样获取模块、电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块,可以根据电池在三个不同的充电阶段自动调节充电参数,实现150W的大功率快速充电,保证电池的使用寿命,并不损害蓄电池的使用性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例或示范性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申请的一些实施例,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为本发明的方法流程示意图;
图2为本发明的系统模块示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述:
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
需要说明的是,当元件被称为“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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在本申请中的具体含义。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”,除非是以其他方式另外特别强调。
在本申请的描述中,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软件的过程、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软件。
在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义,“多个”一般包含至少两种;“模块”由电阻、电容、电感中的一个或多个组成,并含有相关的软件程式,指一种能够被电子设备处理器所执行,并且能够完成固定功能的一系列计算机程序,并存储在电子设备的存储器之中。
请参阅图1,本发明提供的一种氮化镓大功率快充充电方法,包括以下步骤:
S10、当对电池进行充电时,插入电源通过电路置换模块设置的三相压敏电阻电路、氮化镓绝缘栅双极型晶体管把电路中的交流电压转换为稳定的直流电压,并分别传递信息给电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块;
S20、通过电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块在电池可接受充电的极限参数范围内自动调整充电参数进行快速充电,并传递给采样获取模块;
S30采样获取模块通过设置的多功能传感器获取电池在快速充电阶段产生的电流、电压、功率、温度的实际参数,并传递给控制中心;
S40、控制中心根据电池在快速充电阶段产生的电流、电压、功率、温度的实际充电参数与存储器预存的电流、电压、功率、温度的快速充电目标参数和极限参数(功率150W、温度70度)进行对比:若电流、电压、功率、温度的实际充电参数分别高于或其中之一高于极限参数则传递给报警模块分别通知电流转换模块、电压调节模块或者通知其中之一调整充电参数,若电流、电压、功率、温度的实际充电参数高于快速充电目标参数且低于极限参数则继续快速充电一直充到100%,并传递给电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块;
S50、通过电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块在连续充电目标参数的范围内自动调整充电参数进行连续充电,并传递给采样获取模块;
S60、采样获取模块通过设置的多功能传感器获取电池在连续充电阶段而产生的电流、电压、功率、温度的实际参数,并传递给控制中心;
S70、控制中心根据电池在连续充电阶段而产生的电流、电压、功率、温度的实际参数与存储器预存的电流、电压、功率、温度的连续充电目标参数进行对比:若电流、电压、功率、温度的实际充电参数分别高于或其中之一高于连续充电目标参数则传递给报警模块分别通知电流转换模块、电压调节模块或者通知其中之一调整充电参数,若电流、电压、功率、温度的实际参数分别低于连续充电目标参数则继续充电直至电池完全充满,并传递给电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块;
S80、通过电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块在涓流充电目标参数的范围内自动调整充电参数在限定时间内进行涓流充电,并传递给控制中心;
S90、控制中心根据电池在涓流充电阶段而产生的实际时间与存储器预存的涓流充电目标时间进行对比是否一致:若实际充电时间小于目标充电时间则继续充电到限定时间,若实际充电时间达到目标充电时间则传递给报警模块通知停止充电,至此电池充电结束。
请参阅图2,本发明提供的一种氮化镓大功率快充充电方法,还包括一种氮化镓大功率快充充电方法系统,包括:电源管理模块、电路置换模块、采样获取模块、电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块、存储器、报警模块、控制中心;所述电源管理模块、电路置换模块、采样获取模块、电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块、存储器、报警模块分别通过控制中心相连;
所述电流转换模块设置有多个氮化镓场效应管、电阻、电容、电感,根据控制中心的指示依据电池可接受的范围自动调节电源的电流大小。
所述电压调节模块根据控制中心的指示依据电池可接受的范围自动调节电源的电压大小。
所述电路置换模块设置有三相压敏电阻电路、氮化镓绝缘栅双极型晶体管,负责把电路中的交流电压转换为稳定的直流电压。
所述功率控制模块设置有多个三极管,通过三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。
所述采样获取模块设置有多功能传感器,负责对充电过程中对电池产生的电流、电压、功率、温度的实际参数进行采样,并传递给控制中心。
所述控制中心负责各模块的信息传递,并对电池的三个充电阶段的控制,为充电器的枢纽中心、开关,根据电池三个充电阶段产生的实际充电参数与存储器预存的三个充电阶段的目标参数或极限参数(电压270V、功率150W)进行比较:若实际参数超过目标参数或极限参数则传递给报警模块分别通知电流转换模块、电压调节模块调节参数,若实际参数没有达到设定的目标参数则继续充电,直至电池充满。
所述电源管理模块设置有多种可循环充电的电池组、多种电路保护机构,负责给电路提供电源和充电储存,根据控制中心的指示当电压、电流及温度超过预设极限参数时则停止充电,可以保护电池和充电电路,避免过充造成电池损伤。
所述存储器负责各模块的信息存储,以及快速充电、连续式充电、涓流充电三个阶段的目标充电参数和极限参数(电压270V、功率150W)的存储。其中所述目标参数包括快速充电目标参数、连续充电目标参数、涓流充电目标参数。
针对本发明中充电过程的各阶段目标参数的设定进行说明,整个充电过程包括快速充电、连续式充电、涓流充电三个阶段。其中,所述快速充电为第一阶段充电,刚开始设定比极限参数要低的快速充电参数,以保护电池的正常充电,当正式充电一段时间后,则自动调整为极限参数进行快速充电,使电池可以迅速地充到100%;所述连续式充电为第二阶段充电,在在电池即将充满的状态下,设定比快速充电参数低的连续充电参数进行连续式充电,逐渐减小充电电流,充电一段时间后才能确保电池完全充满;所述涓流充电也叫脉冲电流充电为第一阶段充电,设定比连续充电参数更小的涓流充电参数进行几分钟左右的脉冲电流充电,充电电流减少到最小范围,能让电子保持流动,延长电子使用寿命,用来弥补电池在充满电后由于自放电而造成的容量损失。
所述报警模块根据电池产生的电流、电压、功率、温度的实际参数超过存储器存储的电流、电压、功率、温度的目标参数或极限参数时,则自动报警并分别通知电流转换模块、电压调节模块调节参数继续充电;并根据涓流充电的实际时间达到存储器存储的涓流充电的目标时间时,则自动报警并传递给控制中心通知停止充电。
系统工作原理:
当对电池进行充电时,插入电源通过电路置换模块设置的三相压敏电阻电路、氮化镓绝缘栅双极型晶体管把电路中的交流电压转换为稳定的直流电压,并分别传递信息给电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块;通过电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块在电池可接受充电的极限参数范围内自动调整充电参数进行快速充电,并传递给采样获取模块;然后采样获取模块通过设置的多功能传感器获取电池在快速充电阶段产生的电流、电压、功率、温度的实际参数,并传递给控制中心;接着控制中心根据电池在快速充电阶段产生的电流、电压、功率、温度的实际充电参数与存储器预存的电流、电压、功率、温度的快速充电目标参数和极限参数(功率150W、温度70度)进行对比:若电流、电压、功率、温度的实际充电参数分别高于或其中之一高于极限参数则传递给报警模块分别通知电流转换模块、电压调节模块或者通知其中之一调整充电参数,若电流、电压、功率、温度的实际充电参数高于快速充电目标参数且低于极限参数则继续快速充电一直充到100%,并传递给电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块;然后通过电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块在连续充电目标参数的范围内自动调整充电参数进行连续充电,并传递给采样获取模块;接着采样获取模块通过设置的多功能传感器获取电池在连续充电阶段而产生的电流、电压、功率、温度的实际参数,并传递给控制中心;然后控制中心根据电池在连续充电阶段而产生的电流、电压、功率、温度的实际参数与存储器预存的电流、电压、功率、温度的连续充电目标参数进行对比:若电流、电压、功率、温度的实际充电参数分别高于或其中之一高于连续充电目标参数则传递给报警模块分别通知电流转换模块、电压调节模块或者通知其中之一调整充电参数,若电流、电压、功率、温度的实际参数分别低于连续充电目标参数则继续充电直至电池完全充满,并传递给电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块;通过电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块在涓流充电目标参数的范围内自动调整充电参数在限定时间内进行涓流充电,并传递给控制中心;控制中心根据电池在涓流充电阶段而产生的实际时间与存储器预存的涓流充电目标时间进行对比是否一致:若实际充电时间小于目标充电时间则继续充电到限定时间,若实际充电时间达到目标充电时间则传递给报警模块通知控制中心停止充电,至此电池充电结束。
本发明还提供一种氮化镓大功率充电器,由以上所述的一种氮化镓大功率快充充电方法和所述的一种氮化镓大功率快充充电系统所实现。
对于本领域技术人员而言,显然本申请不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本申请。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。
最后应说明的是,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种氮化镓大功率快充充电方法,其特征在于:包括以下步骤:
S10、电池充电时插入电源通过电路置换模块设置的三相压敏电阻电路、氮化镓绝缘栅双极型晶体管把电路中的交流电压转换为稳定的直流电压,并分别传递信息给电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块;
S20、分别通过电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块在电池可接受充电的极限参数范围内自动调整充电参数进行快速充电,并传递给采样获取模块;
S30采样获取模块通过设置的多功能传感器获取电池在快速充电阶段产生的电流、电压、功率、温度的实际参数,并传递给控制中心;
S40、控制中心根据电池在快速充电阶段产生的实际充电参数与存储器预存的快速充电目标参数和极限参数进行对比:若实际充电参数分别高于或其中之一高于极限参数则传递给报警模块分别通知电流转换模块、电压调节模块或者通知其中之一调整充电参数,若实际充电参数高于快速充电目标参数且低于极限参数则继续快速充电一直充到100%,并传递给电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块;
S50、分别通过电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块在连续充电目标参数的范围内自动调整充电参数进行连续充电,并传递给采样获取模块;
S60、采样获取模块通过设置的多功能传感器获取电池在连续充电阶段而产生的电流、电压、功率、温度的实际参数,并传递给控制中心;
S70、控制中心根据电池在连续充电阶段而产生的实际参数与存储器预存的连续充电目标参数进行对比:若实际充电参数分别高于或其中之一高于连续充电目标参数则传递给报警模块分别通知电流转换模块、电压调节模块或者通知其中之一调整充电参数,若实际充电参数分别低于连续充电目标参数则继续充电直至电池完全充满,并传递给电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块;
S80、分别通过电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块在涓流充电目标参数的范围内自动调整充电参数在限定时间内进行涓流充电,并传递给控制中心;
S90、控制中心根据电池在涓流充电阶段而产生的实际时间与存储器预存的涓流充电目标时间进行对比是否一致:若实际充电时间小于目标充电时间则继续充电到限定时间,若实际充电时间达到目标充电时间则传递给报警模块通知停止充电,至此电池充电结束。
2.根据权利要求1所述的一种氮化镓大功率快充充电方法,其特征在于:还包括一种氮化镓大功率快充充电方法系统,包括:电源管理模块、电路置换模块、采样获取模块、电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块、存储器、报警模块、控制中心;所述电源管理模块、电路置换模块、采样获取模块、电流转换模块、电压调节模块、功率控制模块、存储器、报警模块分别通过控制中心相连;
所述电源管理模块设置有多种可循环充电的电池组、多种电路保护机构,负责给电路提供电源和充电储存,根据控制中心的指示当电压、电流及温度超过预设极限参数时则停止充电,可以保护电池和充电电路,避免过充造成电池损伤;
所述存储器负责各模块的信息存储,以及三个阶段的目标充电参数和极限参数的存储。其中所述目标参数包括快速充电目标参数、连续充电目标参数、涓流充电目标参数;
所述报警模块根据电池产生的电流、电压、功率、温度的实际参数达到存储器设定的电流、电压、功率、温度的目标参数或极限参数时,则自动报警并通知控制中心停止充电;或根据涓流充电的实际时间达到存储器存储的涓流充电的目标时间时,则自动报警并传递给控制中心通知停止充电;
所述控制中心负责各模块的信息传递,并对电池的三个充电阶段的控制,为充电器的枢纽中心、开关,根据电池三个充电阶段产生的实际充电参数与存储器预存的三个充电阶段的目标参数或极限参数进行比较:若实际参数超过目标参数或极限参数则传递给报警模块通知电流转换模块、电压调节模块调节参数,若实际参数没有达到设定的目标参数则继续充电,直至电池充满;
所述电压调节模块根据控制中心的指示依据电池可接受的范围自动调节电源的电压大小。
3.根据权利要求2所述的一种氮化镓大功率快充充电方法,其特征在于:所述电流转换模块设置有多个氮化镓场效应管、电阻、电容、电感,根据控制中心的指示依据电池可接受的范围自动调节电源的电流大小。
4.根据权利要求2所述的一种氮化镓大功率快充充电方法,其特征在于:所述电路置换模块设置有三相压敏电阻电路、氮化镓绝缘栅双极型晶体管,负责把电路中的交流电压转换为稳定的直流电压。
5.根据权利要求2所述的一种氮化镓大功率快充充电方法,其特征在于:所述功率控制模块设置有多个三极管,通过三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。
6.根据权利要求2所述的一种氮化镓大功率快充充电方法,其特征在于:所述采样获取模块设置有多功能传感器,负责对充电过程中对电池产生的电流、电压、功率、温度的实际参数进行采样,并传递给控制中心。
7.一种氮化镓大功率充电器,其特征在于:由以上权利要求1~6所述的一种氮化镓大功率快充充电方法和所述的一种氮化镓大功率快充充电系统所实现。
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Title |
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