CN205195332U - 电池充电器及其输出控制电路 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种电池充电器及其输出控制电路。该输出控制电路包括：一采样模块，与电池充电器的输出端口耦接，用于监测所述电池充电器的输出端口阳极的电压并输出；一控制模块，与所述采样模块耦接，用于在所述电池充电器连接市电且输出端口阳极的电压位于一预设范围时提供一第一信号以及在其余时刻提供一第二信号；一可控开关，其第一端与所述电池充电器的电源模块耦接，其第二端与所述电池充电器的输出端口耦接，其控制端与所述控制模块耦接；所述可控开关响应所述第一信号导通以及响应所述第二信号关断。本公开可以提供更加安全、更加节能的充电过程。

Description

电池充电器及其输出控制电路

技术领域

本公开涉及智能充电技术领域，具体涉及一种电池充电器输出控制电路以及应用该输出控制电路的电池充电器。

背景技术

近年来，电动车在日常生活中的使用越来越广泛，在便利了人们日常出行的同时，也为低碳环保事业做出了巨大的贡献。电动车核心部件中的电动机、控制器以及车体三大部件在理论和技术上已较为成熟，而另两大部件电池以及充电器的发展还不能满足电动车的要求。

电动车电池充电器的输出电压是根据被充电电池的电压决定的，电池充电器正常工作时，输出电压要高于被充电电池的标称电压才能给被充电电池充电，一般而言，电池充电器的输出电压是被充电电池标称电压的1.23倍。例如，对于标称36V的被充电电池，电池充电器的输出电压达44.1V；对于标称48V的被充电电池，电池充电器的输出电压达59V。

国家强制执行安全标准GB4706.18-2005，第10条(10.101)规定：电池充电器空载时输出端口的电压不应超过42.4V。根据上述电池充电器的输出电压分析可知，按照此标准，国内目前生产的电池充电器大多数都不符合国家标准的要求。

此外，由于部分电动车生产厂家配置电池充电口的正、负极性不规范，而大多数用户并不清楚自己车辆电池的正、负极性。当电池充电器连接在极性相反的被充电电池上时，电池充电器的输出电压与被充电电池本身电压叠加形成反接短路。此时，反接短路电流极大，轻则损坏电池充电器，重则使被充电电池内部连线烧断导致电池报废，甚至可能因为瞬间电流过大产生剧热引起爆炸。

因此，现有技术中电动车电池充电器仍存在有待改进之处。

发明内容

本公开的目的在于提供一种电池充电器输出控制电路以及应用该输出控制电路的电池充电器，用于至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或多个问题。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的第一方面，提供一种电池充电器的输出控制电路，包括：

一采样模块，与电池充电器的输出端口耦接，用于监测所述电池充电器的输出端口阳极的电压并输出；

一控制模块，与所述采样模块耦接，用于在所述电池充电器连接市电且输出端口阳极的电压位于一预设范围时提供一第一信号以及在其余时刻提供一第二信号；

一可控开关，其第一端与所述电池充电器的电源模块耦接，其第二端与所述电池充电器的输出端口耦接，其控制端与所述控制模块耦接；所述可控开关响应所述第一信号导通以及响应所述第二信号关断。

本公开的一种示例性实施例中，所述预设范围包括一第一电压区间，所述第一电压区间为所述电池充电器适配的被充电电池正常放电后的充电电压范围。

本公开的一种示例性实施例中，所述预设范围包括一第二电压区间，所述第二电压区间为所述电池充电器适配的被充电电池过放电后的充电电压范围。

本公开的一种示例性实施例中，所述控制模块还包括：

一定时单元，用于在所述电池充电器进行涓流充电预设时间后提供所述第二信号。

本公开的一种示例性实施例中，所述控制模块为一单片机；所述采样模块为一AD电压采样电路。

本公开的一种示例性实施例中，所述可控开关为一继电器开关；所述继电器开关的控制线圈输入端为所述可控开关的控制端。

本公开的一种示例性实施例中，所述第一信号为所述控制模块输出至所述继电器开关的控制线圈输入端的一电流信号。

本公开的一种示例性实施例中，所述可控开关为一可控硅开关；所述可控硅开关的闸极为所述可控开关的控制端。

本公开的一种示例性实施例中，所述控制模块还包括一驱动电路，所述第一信号为所述驱动电路输出至所述可控硅开关的闸极的一脉冲电压信号。

根据本公开的第二方面，提供一种电池充电器，包括上述任意一种输出控制电路

通过本示例实施方式中的电池充电器及其输出控制电路，只有在所述电池充电器连接市电且输出端口阳极的电压位于预设范围时，电池充电器的电源模块才与输出端口连通，而在未连接被充电电池、被充电电池反接以及充电池可能与该电池充电器不匹配等情况下，电池充电器的电源模块均不与输出端口连通，保证电池充电器输出端口的电压为0V，一方面可以极好的符合国家标准，另一方面避免在被充电电池反接、或者被充电电池不匹配时进行充电而损伤被充电电池或者电池充电器。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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为本公开示例实施方式中一种电池充电器的结构示意图。

图2为本公开示例实施方式中另一种电池充电器的结构示意图。

图3为本公开示例实施方式中又一种电池充电器的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、模块、结构等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、模块或者操作以避免模糊本公开的各方面。

本示例实施方式中提供了一种电池充电器输出控制电路以及应用该输出控制电路的电池充电器。本示例实施方式中的电池充电器可以为电动车的电池充电器，但在本公开的其他示例性实施例中，该电池充电器可能是为其他蓄电池充电的充电器。本示例实施方式中的电池可以是铅酸蓄电池组，但在本公开的其他示例性实施例中，该电池也可能为锂电池、镍氢电池等其他类型的电池。本示例实施方式中对此均不做特殊限定。

参考图1至图3中所示，所述电池充电器至少包括电源模块以及输出端口，除此之外，还可以包括振荡电路、电压保护电路及灯光指示电路等其他电路模块。电源模块主要用于通过整流电路将输入的交流市电整流成直流电流，再经滤波后将直流电流转换成的直流电压提供至电池充电器的输出端口。电池充电器的输出控制电路主要包括采样模块、控制模块以及可控开关。其中，采样模块与电池充电器的输出端口耦接，用于监测所述电池充电器的输出端口阳极的电压并输出，由于电池充电器的输出端口主要用于与被充电电池的充电口连接，因此，采样模块实际采集的是被充电电池充电口的电压。例如，被充电电池正常连接至电池充电器的输出端口时，采样模块可以采样到被充电电池的阳极电压，当被充电电池反接至电池充电器的输出端口时，采样模块可以采样到被充电电池的阴极电压。控制模块与所述采样模块耦接，用于在所述电池充电器连接市电且输出端口阳极的电压位于一预设范围时提供一第一信号以及在其余时刻提供一第二信号；如此，在电池充电器未连接市电、电池充电器输出端口阳极的电压为零(包括未连接被充电电池以及被充电电池反接等)、电池充电器输出端口阳极的电压为异常(说明被充电电池可能与该电池充电器不匹配)时均提供第二信号。可控开关包括第一端、第二端以及控制端，可控开关的第一端与所述电池充电器的电源模块耦接，可控开关的第二端与所述电池充电器的输出端口耦接，可控开关控制端与所述控制模块耦接；所述可控开关响应所述第一信号导通以及响应所述第二信号关断。

通过上述电池充电器的输出控制电路，只有在所述电池充电器连接市电且输出端口阳极的电压位于预设范围时，电池充电器的电源模块才与输出端口连通，而在未连接被充电电池、被充电电池反接以及充电池可能与该电池充电器不匹配等情况下，电池充电器的电源模块均不与输出端口连通，保证电池充电器输出端口的电压为0V，一方面可以极好的符合国家标准(电池充电器空载时输出端口的电压不应超过42.4V)，另一方面避免在被充电电池反接、或者被充电电池不匹配时进行充电而损伤被充电电池或者电池充电器。

本示例实施方式中，所述控制模块可以为一单片机，所述采样模块可以为一AD电压采样电路；但本领域技术人员容易理解的是，控制模块也可以是MCU(MicroControllerUnit，微控制单元)、PLC(ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器)等其他组件，采样模块可以是由分压电阻以及电压跟随器以及模数转换器组成的电路连接至单片机的AD采样端口，也可以是现有的集成组件，本示例实施方式中对此不做特殊限定。

本示例实施方式中，采样模块的采样范围至少应包括0～RV，其中RV为电池充电器匹配的被充电电池的标称电压；以标称48V的铅酸蓄电池组为例，采样模块的采样范围至少应包括0～63V。所述预设范围可以为一个电压区间，也可能包括多个电压区间。例如，所述预设范围可以包括一第一电压区间以及一第二电压区间，其中，所述第一电压区间可以为所述电池充电器适配的被充电电池正常放电后的充电电压范围，以标称48V的铅酸蓄电池组为例，该第一电压区间可以为30V～48V等；所述第二电压区间可以为所述电池充电器适配的被充电电池过放电后的充电电压范围，以标称48V的铅酸蓄电池组为例，该第二电压区间可以为2V～10V等。这样，一方面可以有效识别被充电电池的电压等级，另一方面对于过放电导致超低电压被充电电池可作修复性充电恢复。

此外，本示例实施方式中，所述控制模块还可以包括一定时单元，定时单元用于在所述电池充电器进行涓流充电(当电池电量充满后，充电电流下降到低于浮充转换电流，充电器充电电压降至浮充电压，此时充电转入涓流阶段)预设时间后提供所述第二信号。通过设置定时单元，可以避免被充电电池过充电，导致被充电电池发热、电解液失水甚至鼓包等。

参考图2中所示，上述可控开关可以为一继电器开关；所述继电器开关的控制线圈输入端为所述可控开关的控制端；所述第一信号为所述控制模块输出至所述继电器开关的控制线圈输入端的一电流信号。当电池充电器接入交流市电，且被充电电池尚未接入电池充电器输出端口时，控制模块根据采样模块的采样结果，提供第二信号(即无控制电流)，继电器开关处于常开状态。当铅酸蓄电池组正负极反接时，控制模块同样提供第二信号(即无控制电流)，继电器开关仍处于常开状态，输出开路。在蓄电池组正负极性连接正常时，控制模块根据采样模块的采样结果，若输出端口阳极的电压位于所述预设范围，提供第一信号(例如一控制电流)至所述继电器开关的控制线圈输入端，使继电器开关导通，电池充电器开始对被充电电池进行充电。充电过程中，采样模块监测到充电电流为0，即被充电电池断开，则控制模块提供第二信号(即无控制电流)，使继电器开关处于断开状态。或者，在所述电池充电器进行涓流充电预设时间(例如3小时)后提供所述第二信号，使继电器开关处于断开状态，可以避免被充电电池过充电。

参考图3中所示，上述可控开关还可以为一可控硅开关；所述可控硅开关的闸极为所述可控开关的控制端；所述控制模块还包括一驱动电路，所述第一信号为所述驱动电路输出至所述可控硅开关的闸极的一脉冲电压信号；所述驱动电路可以为一PWM信号发生电路。当电池充电器接入交流市电，且被充电电池尚未接入电池充电器输出端口时，控制模块根据采样模块的采样结果，通过驱动电路提供第二信号(例如低电平脉冲电压)，可控硅开关处于截止状态。当铅酸蓄电池组正负极反接时，控制模块同样提供第二信号(例如低电平脉冲电压)，可控硅开关仍处于截止状态，输出开路。在蓄电池组正负极性连接正常时，控制模块根据采样模块的采样结果，若输出端口阳极的电压位于所述预设范围，提供第一信号(例如高电平脉冲电压)至所述可控硅开关闸极，使可控硅开关导通，电池充电器开始对被充电电池进行充电。充电过程中，采样模块监测到充电电流为0，即被充电电池断开，则控制模块提供第二信号(例如低电平脉冲电压)，使可控硅开关处于截止状态。或者，在所述电池充电器进行涓流充电预设时间(例如3小时)后提供所述第二信号，使可控硅开关处于截止状态，可以避免被充电电池过充电。

当然，容易理解的是，本领域技术人员还可以根据需要选择晶闸管(SCR)、电力场效应管(MOSFET)、双极型晶体管等其他可控开关，并不局限于本示例实施方式中所例举的方式。

本示例实施方式中所提供的电池充电器的相关细节已经在电池充电器输出控制电路中进行了详细的描述，因此此处不在赘述。

综上所述，通过本示例实施方式中的电池充电器及其输出控制电路，只有在所述电池充电器连接市电且输出端口阳极的电压位于预设范围时，电池充电器的电源模块才与输出端口连通，而在未连接被充电电池、被充电电池反接以及充电池可能与该电池充电器不匹配等情况下，电池充电器的电源模块均不与输出端口连通，保证电池充电器输出端口的电压为0V，一方面可以极好的符合国家标准，另一方面避免在被充电电池反接、或者被充电电池不匹配时进行充电而损伤被充电电池或者电池充电器；而且，还可以有效识别被充电电池的电压等级，同时对于过放电导致超低电压被充电电池可作修复性充电恢复。

本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本公开的范围。相反地，在不脱离本公开的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本公开的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种电池充电器的输出控制电路，其特征在于，包括：

一采样模块，与电池充电器的输出端口耦接，用于监测所述电池充电器的输出端口阳极的电压并输出；

一控制模块，与所述采样模块耦接，用于在所述电池充电器连接市电且输出端口阳极的电压位于一预设范围时提供一第一信号以及在其余时刻提供一第二信号；

一可控开关，其第一端与所述电池充电器的电源模块耦接，其第二端与所述电池充电器的输出端口耦接，其控制端与所述控制模块耦接；所述可控开关响应所述第一信号导通以及响应所述第二信号关断。

2.根据权利要求1所述的输出控制电路，其特征在于，所述预设范围包括一第一电压区间，所述第一电压区间为所述电池充电器适配的被充电电池正常放电后的充电电压范围。

3.根据权利要求2所述的输出控制电路，其特征在于，所述预设范围包括一第二电压区间，所述第二电压区间为所述电池充电器适配的被充电电池过放电后的充电电压范围。

4.根据权利要求1所述的输出控制电路，其特征在于，所述控制模块还包括：

一定时单元，用于在所述电池充电器进行涓流充电预设时间后提供所述第二信号。

5.根据权利要求1所述的输出控制电路，其特征在于，所述控制模块为一单片机；所述采样模块为一AD电压采样电路。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的输出控制电路，其特征在于，所述可控开关为一继电器开关；所述继电器开关的控制线圈输入端为所述可控开关的控制端。

7.根据权利要求6所述的输出控制电路，其特征在于，所述第一信号为所述控制模块输出至所述继电器开关的控制线圈输入端的一电流信号。

8.根据权利要求1-5任意一项所述的输出控制电路，其特征在于，所述可控开关为一可控硅开关；所述可控硅开关的闸极为所述可控开关的控制端。

9.根据权利要求8所述的输出控制电路，其特征在于，所述控制模块还包括一驱动电路，所述第一信号为所述驱动电路输出至所述可控硅开关的闸极的一脉冲电压信号。

10.一种电池充电器，其特征在于，包括根据权利要求1-9任意一项所述的输出控制电路。