CN211127263U - 一种机电转换充电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机电转换充电机，包含发电机、AC/DC适配器、充电模块、采样模块和控制模块，其中，发电机连接AC/DC适配器，以提供电能；所述采样模块用于采集充电模块输出端的电压和/或输出电流信号给控制模块；所述充电模块的数量至少为两个，且还包含与充电模块数量相等的电控限流单元；任一充电模块的输入端经唯一对应的电控限流单元连接至AC/DC适配器的输出端；各电控限流单元的控制端与控制模块的输出端相连。本实用新型解决了人力发电机有限能量的电量分配问题。

Description

一种机电转换充电机

技术领域

本实用新型涉及充电领域，具体涉及一种机电转换充电机。

背景技术

目前，充电器的种类很多，使用最多、最广的是交流充电器，该类充电器使用交流电为工作电源，市电、交流发电机等提供交流电。另一类充电器是直流充电器，该类充电器使用直流电为工作电源，汽车电瓶、直流发电机等提供直流电。还有一类为交直流充电器，可使用交流充电也可以使用直流进行充电。上述三类充电器在无交直流电情况下，则无法对蓄电池进行充电，如一些特殊场合没有交直流电，在野外、发生自然灾害急需用电等场合。由于手摇式发电机采用人力发电，提供的能量有限，需要尽可能合理的分配；分配需求既体现于不同用电需求上，也体现在不同电量的充电需求上，前者如5V电器与12V电器同时充电情况下，可能5V电器充电的优先级更高，后者如3％电量电器应优先级高于80％的电量电器充电优先级。为解决这个问题，有必要进行深入研究。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种机电转换充电机，其目的在于解决人力发电机有限能量的电量分配问题。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种机电转换充电机，包含发电机、AC/DC适配器、充电模块、采样模块和控制模块，其中，发电机连接AC/DC适配器，以提供电能；所述采样模块用于采集充电模块输出端的电压和/或输出电流信号给控制模块；所述充电模块的数量至少为两个，且还包含与充电模块数量相等的电控限流单元；任一充电模块的输入端经唯一对应的电控限流单元连接至AC/DC适配器的输出端；各电控限流单元的控制端与控制模块的输出端相连。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型包含至少两个充电模块，可以满足多个电器同时充电，设置有电控限流单元，任一充电模块的输入端均连接有对应的电控限流单元，通过采样模块采集充电模块输出端的电压和/或输出端电流信号给控制模块，通过充电模块输出端的电压和/或输出端电流信号可以得知电器电池电量差异，经控制模块输出端能够输出控制信号给电控限流单元，来控制电控限流单元的电流输出大小，使电池电量多的那路充电模块的输出充电电流小，电池电量少的那路充电模块的输出充电电流大，电量少的电池就能够获得更多电能，使有限能量转换为电能之后能够得到更好的分配。

附图说明

图1为实施例1的充电机模块结构示意图；

图2为实施例1的充电分配原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型中的技术方案进一步说明。

实施例1

一种机电转换充电机，如图1所示，包含发电机、限压控制器、AC/DC适配器、电控限流单元、充电模块、控制模块、采样模块和交互单元。其中充电模块的数量至少为两个，在此处以三个充电模块为例，分别为第一充电模块、第二充电模块、第三充电模块。通过手摇摇柄转动使发电机产生交流电给限压控制器，限压控制器对此交流电进行降压，把电压限制在264V以下，保护后面的AC/DC适配器不受交流电的突波影响。经限压控制器输出的交流电给AC/DC适配器进行交流电转成较稳定的直流电，然后三个充电模块的输入端经唯一对应的电控限流单元连接至AC/DC适配器的输出端，此处的电控限流单元有三个，分别为第一电控限流单元、第二电控限流单元、第三电控限流单元。第一充电模块、第二充电模块、第三充电模块为三路输出，可以同时接三个电池充电，其中第一充电模块、第二充电模块为DC/DC转换充电模块，第三充电模块为USB转换充电模块，第三充电模块输出为一路USB输出是固定5V电压输出，可以通过USB线给电池充电；第一充电模块、第二充电模块输出为两路可变电压恒流输出，从现有技术已知，控制模块可对充电模块的输出电压进行调节，根据不同电池输出不同电压。采样模块的输入端与三个充电模块的输出端电性连接，采样模块的输出端与控制模块的输入端电性连接，图中只显示了一路采样连接关系，采样模块将采集的三个充电模块输出端的电压和/或输出端电流信号给控制模块。控制模块包含设有模拟信号输出端的单片机，单片机比如STM32系列中的STM32F303K8T6、STM32F303C8T6，其中单片机的模拟信号输出端与电控限流单元控制端电性连接，控制模块的模拟信号输出端能够输出控制信号给电控限流单元，来控制电控限流单元的输出电流大小，使得每个充电模块的输出电流受控制模块的控制。此处的交互单元包含电池识别显示灯、报警显示灯和电量显示灯，当接入电池，电池识别显示灯显示电池类型；当充电出现异常报警显示灯会闪烁，如充电时电池脱落、输入过压、输入欠压、输出过压等情况；当电池接入充电时，电量显示灯会提示电池的电量。

如图2所示，电控限流单元包含第一电控限流单元、第二电控限流单元、第三电控限流单元，其中Q1为第一电控限流单元，Q2为第二电控限流单元，Q3为第三电控限流单元。此处的Q1、Q2、Q3都为电压控制器件N沟道MOS管，Q1、Q2、Q3的1脚为控制端，Q1、Q2、Q3的2脚为输入端，Q1、Q2、Q3的3脚为输出端，Q1、Q2、Q3的1脚与控制模块电性连接，Q1、Q2、Q3的2脚均与AC/DC适配器的输出端电性连接，Q1的3脚与第一充电模块的输入端电性连接，Q2的3脚与第二充电模块的输入端电性连接，Q3的3脚与第三充电模块的输入端电性连接。此处的采样模块为三路采样，有三路输入端和三路输出端，采样模块的三路输入端分别与第一充电模块、第二充电模块、第三充电模块的输出端电性连接，采样模块的三路输出端分别与控制模块的输入端电性连接。当充电模块的三路输出都接入电池，此处的电池为同类电池，采样模块采集充电模块输出端的电压和/或输出端电流信号给控制模块，通过充电模块输出端的电压和/或输出端电流信号可以得知电池电量差异。如果充电机正常工作，输出正常电压，那么连接的负载的电池电压其实是浮充电压，在充电前使电控限流单元断开，充电机无电压输出，则采样单元可以测出所带负载的电池电压，从而发现电量差异；或者电量差异大的负载电池充电电流相对较大一些，从而通过输出端电流可以判断电量差异，经控制模块中的单片机模拟信号输出端能够输出控制信号给电控限流单元。单片机模拟输出端发送控制信号为电压控制信号，由现有技术可知，N沟道MOS管有栅极G、源极S和漏极D，在N沟道MOS管内的源极S和漏极D之间存在导通电阻，通过给栅极G的电压不同，N沟道MOS管DS间的导通电阻不同，能够形成电压控制的电调电阻串联在AC/DC适配器和充电模块之间，栅极电压达到N沟道MOS管开启电压，即N沟道MOS管导通，栅极电压的大小与导通电阻的阻值成反比，栅极电压越大，导通电阻阻值越小，流过N沟道MOS管的电流值就越大，以此开启、调整、关闭充电模块获取电能，从而实现电能分配的效果。N沟道MOS管的栅极G为Q1、Q2、Q3的1脚、漏极D为Q1、Q2、Q3的2脚和源极S为Q1、Q2、Q3的3脚，单片机的模拟输出端输出电压控制信号给Q1、Q2、Q3的1脚，使Q1、Q2、Q3导通，此时充电模块可以开启充电，电流从Q1、Q2、Q3的2脚流向Q1、Q2、Q3的3脚，控制电压的大小调节Q1、Q2、Q3的导通电阻值，从而控制从Q1、Q2、Q3流过的电流大小，使Q1、Q2、Q3工作在放大区，即控制电压越大，Q1、Q2、Q3流过的电流越大，控制电压越小，Q1、Q2、Q3流过的电流越小。

比如当与第一充电模块相连的电池电量大于与第二充电模块相连的电池电量时，经采样模块采集两个充电模块输出端的电压和/或输出端电流信号给控制模块，通过两个充电模块输出端的电压和/或输出端电流信号可以得知电池电量差异，经控制模块的模拟信号输出端能够输出控制信号给Q1、Q2的控制端，此时控制Q1的电压控制信号的电压值会小于控制Q2的电压控制信号的电压值，使流过Q1的电流会小于流过Q2的电流，提供给第一充电模块电流值小于提供给第二充电模块电流值，使电量少的电池能够获得更多的电能，实现了机械能转换为电能后，电能得到更好的分配。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种机电转换充电机，包含发电机、AC/DC适配器、充电模块、采样模块和控制模块，其中，发电机连接AC/DC适配器，以提供电能；所述采样模块用于采集充电模块输出端的电压和/或输出电流信号给控制模块；其特征在于：所述充电模块的数量至少为两个，且还包含与充电模块数量相等的电控限流单元；任一充电模块的输入端经唯一对应的电控限流单元连接至AC/DC适配器的输出端；各电控限流单元的控制端与控制模块的输出端相连。

2.根据权利要求1所述的一种机电转换充电机，其特征在于：所述控制模块包含设有模拟信号输出端的单片机，其中单片机的模拟信号输出端与电控限流单元的控制端电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种机电转换充电机，其特征在于：还包含限压控制器，限压控制器串联在发电机和AC/DC适配器之间，以对发电机输出的交流电压进行限压保护。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种机电转换充电机，其特征在于：所述充电模块包含DC/DC转换充电模块和/或USB转换充电模块。

5.根据权利要求1所述的一种机电转换充电机，其特征在于：所述电控限流单元为MOS管。

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