CN208174332U - 一种智能快充系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能快充系统，包括：输入滤波单元，辅助供电单元，充电散热单元，反馈调整单元，电压变换单元，据接受到的电压调整信号或电流调整信号对接收到的电能进行电压变换处理；直流输出单元，通过全波整流得到平滑的直流电源，检测是否有电池插入并产生电池插入信息，接受充电控制信号并对接入的电池进行充电；输出检测单元，产生充电温度信号和输出电压信号；主控管理单元，接受电池插入信号和输出电压信号，发出脉冲宽度调制信号至反馈调整单元，接受充电温度信号，发出散热控制信号至充电散热单元。本实用新型提供了一种智能快速充电系统，旨在解决目前可充电电池的充电系统不支持快速充电的问题。

Description

一种智能快充系统

技术领域

本实用新型涉及一种充电系统，尤其涉及一种智能快充系统。

背景技术

电池作为一种为用电器功能的常用电源，在生活中有着广泛的应用，而可充电电池由于可反复使用，正在逐步取代原有电池，在各种电动工具上都有所使用。目前对可充电电池充电时，为了保护电池，避免损坏，通常采用小电流充电，但是这种充电方法会导致充电很长。实际上，可充电电池之所以需要使用小电流充电，究其原因在与可充电电池内部的电芯经过放电，电量很低，无法支持大电流充电，但随之充电的进行，电芯电量逐渐增大，可以采用更大的电流进行充电。可是，目前市面上对可充电电池的充电系统往往都是采用固定电流充电，即便在电芯电量增大可以支持高电流充电时，依旧采用小电流充电，这就导致了可充电电池的充电时间长，不能实现快速充电。

实用新型内容

本实用新型提供了一种智能快速充电系统，旨在解决目前可充电电池的充电系统不支持快速充电的问题。

本实用新型所述一种智能快充系统，包括：

输入滤波单元，接入市电，对市电进行滤波，去除杂波杂讯，将电能供后级电路使用；

辅助供电单元，接受输入滤波单元传递的电能并对其进行处理，得到供芯片及散热设备使用的工作电压；

电压变换单元，接受工作电压和输入滤波单元传递的电能，接受电压调整信号或电流调整信号，对接收到的电能进行电压变换处理，将经过电压变换后的电能传输至直流输出单元；

直流输出单元，接受电压变换单元传输的电能，对其进行全波整流得到平滑的直流电源，检测是否有电池插入，并将检测到的电池插入信息发送至主控管理单元，接受主控管理单元发出的充电控制信号，对接入的电池进行充电；

输出检测单元，检测电池充电时的温度和电压，将检测的充电温度信号和输出电压信号发送至主控管理单元；

主控管理单元，接受电池插入信号和输出电压信号，发出脉冲宽度调制信号至反馈调整单元，接受充电温度信号，发出散热控制信号至充电散热单元；

反馈调整单元，接受脉冲宽度调制信号并发出电压调整信号或电流调整信号至电压变换单元；

充电散热单元，接受散热控制信号，控制散热设备工作。

本实用新型所述的一种智能快充系统，设置输出检测单元，实时检测直流输出单元输出的电源，也就是检测可充电电池的充电电压，通过可充电电池的充电电压判断当前可充电电池可以承受的充电电流，主控处理单元通过反馈调整单元可以控制可充电电池的充电电流，在电池电压较低是采用小电流激活充电，当电池电压达到合适使用大电流充电时，主控处理单元通过控制反馈调整单元来控制充电电流的大小，开启大电流充电，实现充电管理，在不损伤电池的前提下实现快速充电。同时，由于大电流充电可能导致电池发热，本实用新型通过输出检测单元检测电池的温度，主控管理单元判断电池温度是否过高，如果发现电池温度过高则发送散热控制信号，控制散热设备工作，为电池散热，避免电池在充电过程中因过热而损伤。本实用新型提供了一种智能快速充电系统，通过检查电池电压来调整充电电流，在低电压时采用小电流充电，保障电池不受损伤，在高电压是采用大电流充电，实现快速充电，解决了目前电池充电系统不能快速充电的问题，实现了在不损伤电池前提下的快速充电。

附图说明

图1为一种智能快充系统的系统框图1；

图2为输入滤波单元的电路示意图；

图3为电压变换单元和直流输出单元的电路示意图；

图4为辅助供电单元的电路示意图；

图5为反馈调整单元的电路示意图；

图6为主控管理单元的电路示意图；

图7为输出检测单元的电路示意图；

图8为一种智能快充系统的系统框图2；

图9为待机控制单元的电路示意图；

图10为充电报警单元的电路示意图；

图11为一种智能快充系统的系统框图3。

具体实施方式

如图1所示，一种智能快充系统，包括：输入滤波单元，接入市电，对市电进行滤波，去除杂波杂讯，将电能供后级电路使用；辅助供电单元，接受输入滤波单元传递的电能并对其进行处理，得到供芯片及散热设备使用的工作电压；电压变换单元，接受工作电压和输入滤波单元传递的电能，接受电压调整信号或电流调整信号，对接收到的电能进行电压变换处理，将经过电压变换后的电能传输至直流输出单元；直流输出单元，接受电压变换单元传输的电能，对其进行全波整流得到平滑的直流电源，检测是否有电池插入，并将检测到的电池插入信息发送至主控管理单元，接受主控管理单元发出的充电控制信号，对接入的电池进行充电；输出检测单元，检测电池充电时的温度和电压，将检测的充电温度信号和输出电压信号发送至主控管理单元；主控管理单元，接受电池插入信号和输出电压信号，发出脉冲宽度调制信号至反馈调整单元，接受充电温度信号，发出散热控制信号至充电散热单元；反馈调整单元，接受脉冲宽度调制信号并发出电压调整信号或电流调整信号至电压变换单元；充电散热单元，接受散热控制信号，控制散热设备工作。检测可充电电池的充电电压，控制可充电电池的充电电流，在电池电压较低是采用小电流激活充电，当电池电压达到合适使用大电流充电时，检测电池的温度，如果发现电池温度过高则发送散热控制信号，在低电压时采用小电流充电，保障电池不受损伤，在高电压是采用大电流充电，实现了在不损伤电池前提下的快速充电。

本实施例中，所述输入滤波单元如图2所示，由电感LF1,LF3和L2,L3,L4,CX1,CX2几个电容与电感组成，能很好的过滤掉杂讯杂波,余量足以通过国家标准。

所述电压变换单元和直流输出单元如图3所示，变压转换器由Q1，Q2，T1组成的推挽变换器组成，LLC谐振电路是目前最先进的控制方式，能做很大功率的DC TO DC，转换效率高。Q1，Q2组成LLC变换器的开关MOS，两个MOS 180度相位交换开关，从而变换变压器的磁场，交换的磁场转化为电场。D3,D4,组成次级整流电路。次级整流由D3，D4肖特基组成全波整流，电容CE7,CE8滤波储能，并输出平滑的直流电源。K1为输出继电器，MCU检测到电池包插入的时候，才开启继电器。CS1,CS2为输出检流电阻，用于时时刻刻检测输出电流的大小。

所述辅助供电单元如图4所示，由U1,D15,D16,CE3,D11,等组成简单的反激式电源，输出一个12V稳压源，在经过U3转化为5V。12V电源为风扇，继电器等提供电源，5V输出为MCU芯片U5提供电源。

所述反馈调整单元如图5所示，此部分分为两大部分：1,稳压环路由PC1光耦，U6431,R41,VR1,R48,R49组成；2，恒流输出环路由 U4,R50,D16A，PC1，CS1,CS2等周边电阻。这两个环路工作的时候只能有一个工作，当一个工作，另一个自动失效，两个环路，是自动分配，也就是说根据输出的电压和电流，触发了电压环路，则电压环路工作，当触发了电流环路，电流环路工作。

所述主控管理电路如图6所示，U5 MCU为烧录程序的IC。主要功能有电池电压检测判断，电池是否插入判断，过温，过压保护的判断，等功能。本实施例中采用的MCU具体使用如下：

1,PIN1：继电器开/关控制。当检测到电池插入，充电器温度以及电池温度等条件满足时，才开启继电器给电池充电。

2，PIN2：蜂鸣器控制，当充电完成，或者异常的时候响一声。

3，PIN3：与CN3中间脚相接，当电池出现了异常，会发出100ms的方波信号给到MCU，MCU接收了此PIN脚的信号就会关断继电器，并且关断VCC，保护电池。

4，PIN4:MCU上电复位脚。

5,PIN5:接“地”脚。

6,PIN6:未使用。

7，PIN7:检测输出电流。

8，PIN8：检测输出电压。

9，PIN9:充电器壳子内的温度检测，TH3是一个负温度系数热敏电阻。R69与TH3组成分压，温度变化，分压的电压变化，MCU就可以判断出具体的温度。

10，PIN10:电池温度判断，电池内部有一个10K阻值的热敏电阻，可以与R68组成分压，从而MCU根据分压的电压来判断电池具体的温度。

11，PIN11:风扇控制，当温度高，或者开启充电模式后，风扇就会开启，此脚出高电平有效。风扇安装的位置在电源的顶部，可以把电池的温度和充电器的元件的很好控制在范围内。

12，PIN12:老化电阻，接上R72接进入老化模式，即无条件开启输出，打开继电器，风扇等。另外，不接R72时，也可以用做烧录程序。

13,PIN13:烧录程序用。

14，PIN14:VCC，5V给MCU U5供电。

15，PIN15:此脚功能是检测到可以充电后，根据输出电压判断该给什么样的电流给电池充电。当输出大于25V时，此脚输出高电平，充电电流为6A。当输出电压小于25V，此脚输出低电平，充电的电流为300mA.

16,PIN16:LED灯开启与关闭，此脚开启红灯

17，PIN17: LED灯开启与关闭，此脚开启绿灯。PIN16和PIN17同时开启时会亮黄色。

18，PIN18:VCC控制，当检测条件认为可以给电池充电的时候，此脚出高电平，会使Q15工作，OP1也就会会工作，Q9A（PMOS）的基极被拉低，Q9A在DS导通,VCC有电压，这个VCC可以给U2供电，U2工作。

所述输出检测单元如图7所示，Q13是常通状态，即上电就是开通的，目的是如果充电器没有插AC电，而电池如果插在充电器上，这样Q13是不会导通，就不会消耗电池能量。而上AC电之后，Q13常通，R38与R43形组分压，就可以根据分压的电压判断输出电压的大小。

如图8所示，还包括待机控制单元，接受主控管理单元发出的启停信号，为电压变换单元提供或停止工作电压。电压变换电路只在有电池插入时工作，没有电池插入时，电压变换电路没有过工作电压，不处于工作状态，系统电能损耗低。本实施例中，如图9所示，当没有电池插入的时候，VCC是没有电压的， 当MCU检测到有插入电池的时候，会在PIN18发出高电平，通过控制VCC ON/OFF这个PIN使Q9A的基极拉低，使VCC接通，从而给U2 IC提供电压。这样，待机功耗可以控制在0.5W以下。

如图8所示，还包括充电报警单元，接受主控管理单元发出的LED报警信号或蜂鸣报警信号，控制LED灯显示或者蜂鸣器发出蜂鸣声。本实施例中，如图10所示，当检测到温度过高，或者各常异常时，蜂鸣器会响一声来报警。MCU PIN2输出高电平即可。CON的PIN1,PIN3对应MCU PIN16,PIN17，需要亮灯的时候置低即可。

如图11所示，所述输出检测单元包括：输出电压检测模块，检测充电时直流输出单元的输出电压，产生输出电压信号发送至主控处理单元；充电温度检测模块，检测充电时电池的温度，产生充电温度信号发送至主控处理单元。

如图11所示，所述电压变换单元包括：谐振控制模块，接受工作电压，接受电压调整信号或电流调整信号，发出开启信号或关闭信号至转换变压模块；转换变压模块，接受开启信号或关闭信号，在变压器初级绕组积蓄能量，将能量向变压器次级绕组传递，实现电压变换。

如图11所示，所述充电报警单元包括：LED报警模块，接受主控处理单元发出的LED报警信号控制LED显示报警；蜂鸣报警模块，接受主控处理单元发出的蜂鸣报警信号控制蜂鸣器发出蜂鸣声报警。

Claims (6)

1.一种智能快充系统，其特征在于，包括：

输入滤波单元，接入市电，对市电进行滤波，去除杂波杂讯，将电能供后级电路使用；

辅助供电单元，接受输入滤波单元传递的电能并对其进行处理，得到供芯片及散热设备使用的工作电压；

电压变换单元，接受工作电压和输入滤波单元传递的电能，接受电压调整信号或电流调整信号，对接收到的电能进行电压变换处理，将经过电压变换后的电能传输至直流输出单元；

直流输出单元，接受电压变换单元传输的电能，对其进行全波整流得到平滑的直流电源，检测是否有电池插入，并将检测到的电池插入信息发送至主控管理单元，接受主控管理单元发出的充电控制信号，对接入的电池进行充电；

输出检测单元，检测电池充电时的温度和电压，将检测的充电温度信号和输出电压信号发送至主控管理单元；

主控管理单元，接受电池插入信号和输出电压信号，发出脉冲宽度调制信号至反馈调整单元，接受充电温度信号，发出散热控制信号至充电散热单元；

反馈调整单元，接受脉冲宽度调制信号并发出电压调整信号或电流调整信号至电压变换单元；

充电散热单元，接受散热控制信号，控制散热设备工作。

2.根据权利要求1所述的一种智能快充系统，其特征在于，还包括待机控制单元，接受主控管理单元发出的启停信号，为电压变换单元提供或停止工作电压。

3.根据权利要求1所述的一种智能快充系统，其特征在于，还包括充电报警单元，接受主控管理单元发出的LED报警信号或蜂鸣报警信号，控制LED灯显示或者蜂鸣器发出蜂鸣声。

4.根据权利要求1-3任一项所述一种智能快充系统，其特征在于，所述输出检测单元包括：

输出电压检测模块，检测充电时直流输出单元的输出电压，产生输出电压信号发送至主控处理单元；

充电温度检测模块，检测充电时电池的温度，产生充电温度信号发送至主控处理单元。

5.根据权利要求1-3任一项所述一种智能快充系统，其特征在于，所述电压变换单元包括：

谐振控制模块，接受工作电压，接受电压调整信号或电流调整信号，发出开启信号或关闭信号至转换变压模块；

转换变压模块，接受开启信号或关闭信号，在变压器初级绕组积蓄能量，将能量向变压器次级绕组传递，实现电压变换。

6.根据权利要求3所述的一种智能快充系统，其特征在于，所述充电报警单元包括：

LED报警模块，接受主控处理单元发出的LED报警信号控制LED显示报警；

蜂鸣报警模块，接受主控处理单元发出的蜂鸣报警信号控制蜂鸣器发出蜂鸣声报警。