CN202353256U - 一种电动汽车充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池充电和管理技术领域，具体的说是一种能够实现对电动汽车蓄电池组进行充电管理的电动汽车电池组的电动汽车充电器，设有控制单元、充电模块以及温度传感器，其特征在于控制单元经串行通信接口分别与两个以上充电模块相连接，控制单元经串行通信接口，分别与两个以上用于测量电池温度的温度传感器相连接，所述两个以上充电模块与两个以上温度传感器一一对应，具有电路简单，成本低，和整车控制系统的匹配容易实现，可以方便地作为车载充电器使用，便于推广应用和批量生产等显著的优点。

Description

一种电动汽车充电器

技术领域

 本实用新型涉及电池充电和管理技术领域，具体的说是一种能够实现对电动汽车蓄电池组进行充电管理的电动汽车电池组的电动汽车充电器。

背景技术

电动汽车的动力电源一般采用把多个单体蓄电池串联起来组成电池组，以达到给汽车电动机提供直流高压电源的目的。在对串联连接的蓄电池组进行充电时，由于电池组中各个单体电池的电化学特性存在差异，当一些电池被充满电时，另一些电池尚需继续充电，这使得被充满电的电池发生过充电现象，而那些长期充电不足的电池，容量下降，内阻增加，尤其经过多次的充放电周期以后，往往会出现个别电池发热、鼓包，直至损坏，无法正常充放电的情况，为了解决上述问题，电动汽车的电池组通常要配置电池管理装置，对每块单体电池进行均衡充电，对整个充电过程进行监控，并通过通信线路，把各个单体电池的工作参数上传到上位控制器，由上位计算机进行集中管理和处理，发出报警和控制信号。

现有的充电及管理装置中一般都采用一个高压充电器和一个电池充电管理器的分体式结构，其中电池充电管理器在巡回采样各个电池的电压、温度等参数的同时，既要控制均衡充电电路，又要将监测到的系统参数发送到整车控制系统。在这样的系统结构中，由于采用了高压串联充电，为了避免过充损坏待充电电池，就必须在正常充电的同时对各个单体电池进行均衡充电控制，导致系统结构复杂，成本较高，可靠性差，并由于均衡充电导致消耗电池的电能。

发明内容

本实用新型针对现有技术中存在的不足，提出了一种电路结构简单，生产成本低，功耗低，易于和整车控制系统匹配的电动汽车电池组的充电器。

本实用新型可以通过以下措施达到：

一种电动汽车充电器，设有控制单元、充电模块以及温度传感器，其特征在于控制单元经串行通信接口分别与两个以上彼此独立的充电模块相连接，控制单元经串行通信接口分别与两个以上温度传感器相连接，所述两个以上充电模块，与两个以上温度传感器一一对应。

本实用新型中所述控制单元内设有单片机、显示模块以及报警模块，显示模块和报警模块分别与单片机相连接，所述控制单元内还设有用于与整车电路相连接的串行通信接口。

本实用新型中所述充电模块内设有用于为各充电模块供电的电源电路，其输入取自各自对应的电池的两端，用于实现与控制单元数据交换并控制各个充电模块工作状态的单片机电路，用于检测外部电源接入情况的电源检测电路，用于标记充电模块地址的地址编码电路，用于防止电路之间串扰的隔离电路，用于向待充电蓄电池充电的充电电路，以及用于采集待充电电池的电压、电流信息的电压检测电路和电流检测电路。

本实用新型中所述温度传感器，用于检测分别与每组充电模块相对应的待充电电池组的温度，并通过串行通讯总线，把采集到的电池温度数据直接发送给控制单元。

本实用新型中所述的两个以上充电模块，分别具有彼此不同的地址编码，该地址编码事先设定，对两个以上充电模块按顺序进行标记。

本实用新型在使用时，控制单元通过串行通信接口与整车控制系统相连接。当汽车电源开关打开后，整车控制系统通过串行接口的插座给控制单元加电，控制单元工作，并通知与其相连接的各个充电模块，使其处于监视电池放电的工作模式。此时由于没有插上交流充电电源，各充电模块的充电电路不工作，而由各自充电模块内的单片机电路，将信号采集电路输入的电池电压，连同自己的地址编号，通过串行通讯总线报告给控制单元。控制单元通过串行通信接口，采集与其相连接的温度传感器，所述温度传感器与两个以上充电模块一一对应，从而得到电池组里各个电池的温度。控制单元把获得的各个充电模块的电压参数、各个电池的温度参数、以及来自整车控制系统的放电总电流和汽车转速参数加以综合，对电池当前的放电状态和各个电池能量状态作出判断，给整车控制系统发送电池管理信息，并驱动显示模块输出相关信息，必要时发出报警信息。当汽车停止后，控制单元的电源被关掉，控制单元停止工作，这时，各个充电模块中的电源检测电路检测到外部电源状况，将使各自的模块进入功耗待机状态，以便节约电池的能耗。当汽车电源关闭的情况下，如果插上交流充电电源，控制单元得电工作，各个充电模块进入充电工作模式。控制单元开始通过串行总线接口，巡回监测电池组中各个单体电池的温度，巡回监测各个充电模块的充电参数。在充电工作模式中，各个充电模块通过各自的充电电路对与其相连接的待充电电池进行充电，充电过程彼此独立，信息的采集与监测过程也彼此独立，多组充电工作互不影响，因此无须进行均衡控制。最先进入浮冲的充电模块，其单片机电路进入低功耗待机方式，并将此次充电电压，充电电流，充电时间，充电状态等参数，连同自己的地址编号，通过串行通讯总线送入控制单元。控制单元根据这些参数，对电池充电过程和各个电池状态作出判断，即时显示或报警。此外，在汽车总电源打开以后，还要给整车控制系统发送电池管理信息，驱动显示模块，必要时发出报警信息。例如在充电过程中，当某个充电模块检测到异常的充电电压或电流，或者如果某个充电模块接收到控制单元通过串行总线发来的信息，通知其正在充电的单体电池的温度超过了上限值，这个充电模块将自行停止充电，退出充电方式，进入低功耗待机方式，并将充电参数及充电状态发送给控制单元，由控制单元对充电状态进行即时显示及报警处理，控制单元也会把这些参数记录下来，等汽车电源开关打开后，再一次进行显示及报警，并给整车控制系统发送电池管理信息。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：（1）由于给各个单体电池分别充电，互相隔离，安全工作，不需要均衡控制电路，简化了电路结构，再加上采用了低压小功率充电，减少了充电电路中的高压元件，系统的的可靠性大大提高；（2）充电器和电池管理器为一体化设计，且没有均衡电路，节省了元件，减少了连线，降低了系统的总体成本；（3）当控制单元电源开关关闭时，各个单体电池的单片机处于微功耗省电状态，节省了电池电能的消耗；（4）电路简单，成本低，采用标准的串行通讯接口交换信息，和整车控制系统的匹配容易实现，可以方便地作为车载充电器使用，便于推广应用和批量生产。

附图说明：

附图1为本实用新型的一种结构示意图。

附图2是本实用新型中充电模块的结构示意图。

附图标记： 控制单元1、充电模块2、温度传感器3、单片机电路4、充电电路5、地址编码接口电路6、电源电路7、电压检测电路8、电流检测电路9、隔离电路10，电平转换电路11，电源检测电路12。

具体实施方式：

    下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

附图1给出本发明的一种实施状态示意图，在图中以对由4个单体电池组成的电池组进行充电为例，加以说明。

在本实施例中，控制单元1和整车控制系统的通讯采用CAN总线接口，这样有利于与各种电动汽车控制系统的匹配。控制单元1和各个充电模块2之间的通信采用485总线接口，以达到降低成本的目的；控制单元1和每个单体电池的温度传感器3之间的通信采用单总线接口，这样减少了控制单元1到各个单体电池之间的连接线的数量；各个充电模块2的交流输入电源采用单相电源输入，降低了充电模块中的充电电路的成本。

在具体实施过程中，每组待充电电池都有一个温度传感器3，这里采用达拉斯公司的数字式温度传感器DS18B20，这个传感器安装在电池的外壳，所有传感器都挂在单总线上，并直接连接到控制单元1的单总线接口，而没有经过各自的充电模块2，大大减少了连接线数量，降低了连线复杂度。

在具体实施过程中，控制单元1中的单片机，优先采用具有CAN控制器的汽车级低功耗单片机C8051F580，并通过CAN收发器芯片TJA1050，连到CAN总线接口，与整车控制系统实现串行通讯；一般单片机都没有单总线接口，在这里采用软件模拟单总线接口的办法，结合与各个单体电池配套的数字温度传感器来，来采集各个单体电池的温度信息；单片机C8051F580具有UART接口，通过采用电平转换电路MAX485，将其转化为485总线电平，来实现与下位的充电模块2的串行通讯。

如附图2所示，在具体实施过程中，充电模块2内设有单片机电路4，充电电路5，地址编码接口电路6，电源电路7，电压检测电路8，电流检测电路9，隔离电路10，电平转换电路11，和电源检测电路12。

其中各个充电模块2的充电电路5，采用成熟的、基于IC芯片TL494的三段式充电控制方式。充电模块2中的单片机电路4，优先采用汽车级低功耗单片机C8051F530，该单片机是充电模块2中的的主要控制芯片，除具有内部的ROM，RAM，晶振，参考电压源，复位等功能电路外，还具有模数转换输入接口和UART串行通信接口，485总线的电平转换电路11采用MAX485芯片，隔离电路10采用光电耦合器TL521。电池电压检测电路8的结构，采用简单的精密电阻分压电路。电池充电电流检测电路9，采用精密功率电阻取样，再经过单电源运算放大器LM358的放大，输入给单片机电路4。地址编码接口电路6，采用五位二进制硬件选择开关电路，每个充电模块2的地址从1到N，依次排列，不能有重复编码，本实施例中，五位二进制地址编码，最多可以有32个不重复地址。

单片机内部的模数转换接口，将电压检测电路8、电流检测电路9输入的模拟信号，转换成数字量，不管是在充电模式还是放电模式，在响应由控制单元1内的上位单片机发来的串行通信中断的服务程序中，各充电模块2内的单片机电路4把收到的地址呼叫数据与自己的地址编码进行比较，如果相等，则把通过模数转换测量得来的电池电压和电池电流数据，与自己的地址编码一起，发回给控制单元1内的上位单片机，反之如果不相等，则不理会控制单元1的请求，继续进行检测电池电压和电池电流的工作；当整车电源关断后，上位单片机的电源也被关断，各充电模块2内的单片机记录当前的参数，进入微功耗省电方式，直到整车电源打开后，上位单片机的电源恢复，各充电模块2中单片机又重新进入正常的工作状态。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：（1）由于给各个单体电池分别充电，互相隔离，安全工作，不需要均衡控制电路，简化了电路结构，再加上采用了低压小功率充电，减少了充电电路中的高压元件，系统的的可靠性大大提高；（2）充电器和电池管理器为一体化设计，且没有均衡电路，节省了元件，减少了连线，降低了系统的总体成本；（3）当控制单元电源开关关闭时，各个单体电池的单片机处于微功耗省电状态，节省了电池电能的消耗；（4）电路简单，成本低，采用标准的串行通讯接口交换信息，和整车控制系统的匹配容易实现，可以方便地作为车载充电器使用，便于推广应用和批量生产。

Claims (5)

1.一种电动汽车充电器，设有控制单元、充电模块以及温度传感器，其特征在于控制单元经串行通信接口分别与两个以上彼此独立的充电模块相连接，控制单元经串行通信接口分别与两个以上温度传感器相连接，所述两个以上充电模块与两个以上温度传感器一一对应。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电器，其特征在于所述控制单元内设有单片机、显示模块以及报警模块，显示模块和报警模块分别与单片机相连接，所述控制单元内还设有用于与整车电路相连接的串行通信接口。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电器，其特征在于所述充电模块内设有用于为各充电模块供电的电源电路，用于实现与控制单元数据交换并控制各个充电模块工作状态的单片机电路，用于检测外部电源接入情况的电源检测电路，用于标记充电模块地址的地址编码电路，用于防止电路之间串扰的隔离电路，用于向待充电蓄电池充电的充电电路，以及用于采集待充电电池的电压、电流信息的电压检测电路和电流检测电路。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电器，其特征在于所述温度传感器采用数字式温度传感器。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电器，其特征在于所述的两个以上充电模块，分别具有彼此不同的地址编码。

Images