CN211089179U - 一种可切换通用型锂电池充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可切换通用型锂电池充电系统，包括与锂电池配合设置的充电器，还包括通信控制板，通信控制板与锂电池和充电器配合设置；锂电池与充电器间通过可插拔线束连接。本实用新型设置与锂电池以可插拔线束配合的充电器，还以通信控制板分别与锂电池和充电器配合，接收锂电池的信息，确认充电电压，反馈给充电器后充电。本实用新型可对锂电池充电安全可靠，不过充过放，杜绝对锂电池过充而导致的自燃风险，体积小，迎合市场对充电器的随机需求，便于充电器厂家生产，减少成本，具有高兼容适应性，便于管理，减少锂电池因长时间故障无法得到维护而报废的风险，提高节能效益，适用于智能充电柜等换电系统。

Description

一种可切换通用型锂电池充电系统

技术领域

本实用新型涉及发电、变电或配电的技术领域，特别涉及一种可切换通用型锂电池充电系统。

背景技术

物流是物品从供应地向接收地的实体流动过程中，根据实际需要，将运输、储存、装卸搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等功能有机结合起来实现用户要求的过程；物流行业的发展支持了很多行业的发展，如快递和送餐行业，进而带动了经济的发展。

现有的物流行业中，除了远距离的配送还有近距离的配送，一般情况下，近距离的配送都是以三轮车或者两轮车为主，因价格低廉、运输方便且体积小而饱受物流行业的青睐。这类配送用车一般采用锂电池驱动。

锂电池由于具有高能量密度、高电压、寿命长、环境污染小等优点而被国家大量提倡应用在运输能源领域；2016年中国锂电池的产量达到78.42亿只，同比增长40%，预计到2020年将实现大规模的应用。

然而，锂电池存在安全性能差的缺陷，用户在使用时，如因使用方法不准确造成短路或者运用不规范的充电器进行充电则存在燃烧爆炸的危险，这其中，由于现今市场上大多数的换电系统都是针对某一种特定电池（容量）进行换电，缺乏兼容性和高适应性，锂电池的失控情况并非孤例，而即便锂电池没有出现爆炸意外，这种非兼容的换电方式也缩短了锂电池的使用寿命，增加了成本。

实用新型内容

本实用新型解决了现有技术中，大多数的换电系统都是针对某一种特定电池（容量）进行换电，缺乏兼容性和高适应性，锂电池的失控情况并非孤例，且缩短了锂电池的使用寿命的问题，提供了一种优化结构的可切换通用型锂电池充电系统，方便统一管理、可以可靠、快速换电。

本实用新型所采用的技术方案是，一种可切换通用型锂电池充电系统，包括与锂电池配合设置的充电器，所述系统还包括通信控制板，所述通信控制板与锂电池和充电器配合设置；所述锂电池与充电器间通过可插拔线束连接。

优选地，所述充电器内设有电路板；所述电路板上设有MCU，所述MCU通过通信电路单元连接至通信控制板。

优选地，所述电路板的输入端连接至外接电源，电路板的输入端设有调节单元，所述调节单元与MCU及通信电路单元电连接。

优选地，所述调节单元的输出端连接至稳压单元，所述稳压单元与MCU配合设置；所述稳压单元与电路板的输出端配合设置。

优选地，所述电路板的输出端设有用于检测电压和电流的检测单元，所述检测单元与MCU连接。

优选地，所述通信电路单元包括第一通讯接口，所述第一通讯接口和通信控制板间通过线束连接。

优选地，所述第一通讯接口为485接口。

优选地，所述充电器内设有温度传感器，所述温度传感器连接至MCU。

优选地，所述锂电池配合设置有锂电池管理板，所述锂电池管理板设有第二通讯接口，所述第二通讯接口与通信控制板通过线束连接。

优选地，所述第二通讯接口为485接口。

本实用新型涉及一种优化结构的可切换通用型锂电池充电系统，通过设置与锂电池以可插拔线束配合的充电器的同时，在系统内还设置通信控制板，以通信控制板分别与锂电池和充电器配合，接收锂电池处的信息，确认充电电压，反馈给充电器后开始充电。

本实用新型为通用型锂电池充电器系统，其有益效果在于：

（1）先采集电池类型，然后通过指令充电，可以对锂电池进行安全可靠充电，不会过充过放，杜绝对于锂电池过充而导致的自燃的风险；

（2）两种充电电压通过不同的充电指令运用在同一个充电器中，体积小，便于迎合市场对充电器的随机需求，也便于充电器厂家生产，减少成本，具有高兼容适应性；

（3）通信控制板能对每个充电器和锂电池工作运行状态进行准确分析和故障报警，便于管理，减少锂电池因长时间故障无法得到维护而报废的风险，提高节能效益；

（4）适用于智能充电柜等换电系统，为快递、外卖等行业提供安全可靠充电系统。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中电路板与锂电池和通信控制板配合的示意框图，其中，箭头为控制进行的方向。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细描述，但本实用新型的保护范围并不限于此。

本实用新型涉及一种可切换通用型锂电池充电系统，包括与锂电池1配合设置的充电器2，所述系统还包括通信控制板3，所述通信控制板3与锂电池1和充电器2配合设置；所述锂电池1与充电器2间通过可插拔线束4连接。

本实用新型中，锂电池1和充电器2间本身通过可插拔线束4进行连接，以充电器2对锂电池1供电。

本实用新型中，在充电系统内设置通信控制板3，以通信控制板3分别与锂电池1和充电器2配合，接收锂电池1处的信息，确认充电电压，反馈给充电器2后开始充电。

本实用新型中，事实上，通信控制板3与锂电池1和充电器2间的连接可以为电连接或通信信号连接，如以485通信信号进行信息交互，本领域技术人员可以依据需求自行设置。

本实用新型可以同时满足两种不同类型电池的充电需求，减少充电器2生产成本，便于充电器2厂家管理；通信控制板3能够准确监测电池类型，准确发送充电指令，杜绝锂电池1因过充而导致的报废和失火所产生的社会经济和人身财产损失。

本实用新型中，进一步来说，充电器2需要实时上报充电电压、充电电流、工作温度等数据给至通信控制板3，防止充电器2因故障导致失火的风险，便于管理。

所述充电器2内设有电路板5；所述电路板5上设有MCU，所述MCU通过通信电路单元连接至通信控制板3。

所述电路板5的输入端连接至外接电源，电路板5的输入端设有调节单元，所述调节单元与MCU及通信电路单元电连接。

所述调节单元的输出端连接至稳压单元，所述稳压单元与MCU配合设置；所述稳压单元与电路板5的输出端配合设置。

本实用新型中，在充电器2内设置电路板5，用于设置充电回路，其中，以MCU作为中心控制部分，MCU的型号可以依据本领域技术人员的需求自行选择，如STM8S003K3T6C，此为本领域公知，本领域技术人员可以依据需求自行布线，一般情况下，MCU需要满足通信信号接入、采样信号接入、控制信号输出的功能需求。

本实用新型中，MCU通过通信电路单元与通信控制板完成通信、获得待充电锂电池的充电特征，如充电电压，其中，通信电路单元可以采用SP485EE芯片布线、完成功能。

本实用新型中，电路板5的输入端连接至外接电源，外接电源一般为220V的交流电，为了保证接入充电器2的实际电压稳定，故在输入端处的外接电源和输出端间设置调节单元，调节单元一般为LLC谐振电路，可以提升电源系统效率以及系统的可靠性，在宽负载范围内实现零电压开关，能够在输入电压和负载大范围变化的情况下调节输出，同时开关频率变化相对很小，降低系统成本。LLC谐振电路为本领域常规技术，如采用HR1000芯片进行布线，可以依据本领域技术人员的需求自行设置。

本实用新型中，调节单元同时可以为MCU及通信电路单元提供辅助电源，保证MCU及通信电路单元的正常工作。

本实用新型中，为了保证输出电压的固定和稳定，故在调节单元的输出端和整个充电器2的输出端间设置稳压单元，一般来说，稳压单元可以直接设置为调压电路，如采用LM358芯片、并配合PWM控制电路，其由MCU传递信号，确定具体电压输出值。

本实用新型中，以输出48V或60V电压为例，一般情况下，可以请求发送最高54.6V或71.2V的电压指令充电。

所述电路板5的输出端设有用于检测电压和电流的检测单元，所述检测单元与MCU连接。

本实用新型中，电路板5的输出端设有检测单元，检测单元包括分别检测电压及电流的电路或设备，可以采用检测电路，也可以采用检测仪器，此为本领域技术人员容易理解的内容，本领域技术人员可以依据需求自行设置，如以电阻分压电路为电压检测单元，而电流检测单元则采用芯片AS321。

本实用新型中，检测单元通过信号线连接至MCU对应的引脚，当输出的电压和/或电流非额定值时，给出暂停或终止充电的信号，MCU反馈至通信控制板3或由MCU直接控制输出端暂停或终止输出充电电压；显而易见地，检测单元设置于稳压单元的输出端和电路板的输出端间。

所述充电器2内设有温度传感器，所述温度传感器连接至MCU。

本实用新型中，进一步来说，在充电器2内部设置温度传感器，当充电器过热时，给出异常信号至MCU，MCU反馈至通信控制板3或由MCU直接控制输出端暂停或终止输出充电电压，亦可在充电器2内整合风扇模块，由MCU控制风扇启动进行散热。

所述通信电路单元包括第一通讯接口，所述第一通讯接口和通信控制板3间通过线束6连接。

所述第一通讯接口为485接口。

所述锂电池配合设置有锂电池管理板7，所述锂电池管理板7设有第二通讯接口，所述第二通讯接口与通信控制板3通过线束6连接。

所述第二通讯接口为485接口。

本实用新型中，通信电路单元，即充电器2与通信控制板3间采用485通信模式，同理，锂电池1配合的锂电池管理板7与通信控制板3间也采用485通信。

本实用新型中，锂电池1配合有锂电池管理系统，其包括若干数据帧，通过数据帧辨别电池类型及充电最大电压，当完全匹配时可以充电。

本实用新型中，采用485通信模块将充电器1、锂电池2和通信控制板3配合连接，通信控制板3根据485通信信号准确判断锂电池类型，当为48V电池时，则请求发送最高54.6V电压指令充电，而若是60V电池，则请求发送最高71.2V电压指令充电。

本实用新型中，充电器2实时上报充电电压、充电电流、工作温度等信息至通信控制板3，一旦实时电压与充电器2内设指令有任何偏差时，则停止发送充电指令，充电器2不再充电。

本实用新型中，在充电过程中，实时上传充电电压（BYTE8,BYTE9）、充电电流（BYTE10,BYTE11）、状态标志位（BYTE12）、BYTE12的BIT0硬件状态（正常/故障），BIT1充电机温度状态（正常/温度高）、BIT2 输入电压（正常/输入错误）、BIT3充电机工作状态（启动/关闭）、BIT4通信状态（正常/超时）。

本实用新型通过设置与锂电池1以可插拔线束4配合的充电器2的同时，在系统内还设置通信控制板3，以通信控制板3分别与锂电池1和充电器2配合，接收锂电池1处的信息，确认充电电压，反馈给充电器2后开始充电。

本实用新型为通用型锂电池充电器系统，先采集电池类型，然后通过指令充电，可以对锂电池1进行安全可靠充电，不会过充过放，杜绝对于锂电池1过充而导致的自燃的风险；两种充电电压通过不同的充电指令运用在同一个充电器2中，体积小，便于迎合市场对充电器2的随机需求，也便于充电器2厂家生产，减少成本，具有高兼容适应性；通信控制板3能对每个充电器2和锂电池1工作运行状态进行准确分析和故障报警，便于管理，减少锂电池1因长时间故障无法得到维护而报废的风险，提高节能效益；适用于智能充电柜等换电系统，为快递、外卖等行业提供安全可靠充电系统。

Claims (10)

1.一种可切换通用型锂电池充电系统，包括与锂电池配合设置的充电器，其特征在于：所述系统还包括通信控制板，所述通信控制板与锂电池和充电器配合设置；所述锂电池与充电器间通过可插拔线束连接。

2.根据权利要求1所述的一种可切换通用型锂电池充电系统，其特征在于：所述充电器内设有电路板；所述电路板上设有MCU，所述MCU通过通信电路单元连接至通信控制板。

3.根据权利要求2所述的一种可切换通用型锂电池充电系统，其特征在于：所述电路板的输入端连接至外接电源，电路板的输入端设有调节单元，所述调节单元与MCU及通信电路单元电连接。

4.根据权利要求3所述的一种可切换通用型锂电池充电系统，其特征在于：所述调节单元的输出端连接至稳压单元，所述稳压单元与MCU配合设置；所述稳压单元与电路板的输出端配合设置。

5.根据权利要求2所述的一种可切换通用型锂电池充电系统，其特征在于：所述电路板的输出端设有用于检测电压和电流的检测单元，所述检测单元与MCU连接。

6.根据权利要求2所述的一种可切换通用型锂电池充电系统，其特征在于：所述通信电路单元包括第一通讯接口，所述第一通讯接口和通信控制板间通过线束连接。

7.根据权利要求6所述的一种可切换通用型锂电池充电系统，其特征在于：所述第一通讯接口为485接口。

8.根据权利要求2所述的一种可切换通用型锂电池充电系统，其特征在于：所述充电器内设有温度传感器，所述温度传感器连接至MCU。

9.根据权利要求1所述的一种可切换通用型锂电池充电系统，其特征在于：所述锂电池配合设置有锂电池管理板，所述锂电池管理板设有第二通讯接口，所述第二通讯接口与通信控制板通过线束连接。

10.根据权利要求9所述的一种可切换通用型锂电池充电系统，其特征在于：所述第二通讯接口为485接口。

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