CN212447151U - 一种防鼓充充电控制电路及充电器 - Google Patents

一种防鼓充充电控制电路及充电器 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种防鼓充充电控制电路及充电器，防鼓充充电控制电路包括：市电输入、整流变换模块、主控模块、脉冲调制模块、监测模块及定时模块；所述监测模块包括温度监测单元及电流电压采样单元；所述市电输入与所述整流变换模块电连接，所述整流变换模块分别与充电电池、所述温度监测单元、所述电流电压采样单元及所述脉冲调制模块电连接，所述主控模块与所述电流电压采样单元及所述脉冲调制模块电连接，所述温度监测单元与所述主控模块电连接，所述定时模块分别与所述脉冲调制模块电连接。本实用新型采用多阶段式智能充电，降低了铅酸电池的损耗，防止鼓充，延长铅酸电池的使用寿命。

Description

一种防鼓充充电控制电路及充电器
技术领域
本实用新型涉及充电器控制技术领域，尤其涉及一种防鼓充充电控制电路及充电器。
背景技术
电池是电动汽车关键动力的输出单位，在铅酸蓄电池、镍氢电池、锂电池等几种常用电池中，铅酸蓄电池因为具有能量比大、重量轻、污染低、温度特性好、记忆效果不明显等特点在电动汽车中得到普遍使用。由于不正确的充电方法，造成电池的使用寿命远低于规定的寿命，可以说大多电池不是被用坏的而是被充坏的。
铅酸电池老化或缺水后，储电能力就变差，电池长时间工作在高电压大电流充电状态，使得电池发热量增高，析气量增大，造成鼓充，极大的损害铅酸电池，降低其寿命，因此，发明一种防鼓充充电控制电路成为该领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种防鼓充充电控制电路及充电器。
一方面，本实用新型公开了一种防鼓充充电控制电路，包括市电输入、整流变换模块、主控模块、脉冲调制模块、监测模块及定时模块；所述监测模块包括温度监测单元及电流电压采样单元；所述市电输入与所述整流变换模块电连接，所述整流变换模块分别与充电电池、所述温度监测单元、所述电流电压采样单元及所述脉冲调制模块电连接，所述主控模块与所述电流电压采样单元及所述脉冲调制模块电连接，所述温度监测单元与所述主控模块电连接，所述定时模块分别与所述脉冲调制模块电连接。
优选地，所述整流变换模块包括AC/DC整流滤波单元、DC/DC整流变换单元及功率开关单元；所述市电输入与所述AC/DC整流滤波单元电连接，所述AC/DC整流滤波单元与所述功率开关单元电连接，所述功率开关单元与所述DC/DC整流变换单元电连接，所述DC/DC整流变换单元与所述主控模块电连接。
优选地，所述电流电压采样单元包括电流传感子单元及开关子单元；所述电流传感子单元分别与所述DC/DC整流变换单元及所述主控模块电连接，所述开关子单元与所述电流传感子单元及所述充电电池电连接。
优选地，所述脉冲调制模块包括脉冲驱动芯片、基准电压输入单元、误差放大单元、脉冲宽度输出单元及复位单元；所述基准电压输入单元、所述误差放大单元、所述脉冲宽度输出单元及所述复位单元分别与所述脉冲驱动芯片电连接，所述脉冲宽度输出单元与所述功率开关单元电连接。
优选地，所述主控模块包括控制芯片及输出选择单元；所述电流电压采样单元及所述温度监测单元与所述控制芯片电连接，所述控制芯片与所述输出选择单元电连接，所述输出选择单元与所述脉冲调制模块电连接。
优选地，所述电流传感子单元包括电流传感器、第一电阻及第二电阻；所述电流传感器的第一端及第四端接地，所述电流传感器的第二端及第三端与所述第一电阻的第一端电连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端及所述控制芯片电连接，所述电流传感器的第五端与所述整流变换模块电连接，所述电流传感器的第六端及第七端与所述开关子单元电连接，所述电流传感器的第八端与所述控制芯片电连接，所述第二电阻的第二端与所述开关子单元及所述控制芯片电连接。
优选地，所述开关子单元包括继电器、第一二极管及第一三极管；所述继电器的第一端与所述电流传感器的第五端及第六端电连接，所述继电器的第二端与所述第二电阻的第二端电连接，所述继电器的第三端与所述第一二极管的第一端及所述第一三极管的集电极电连接，所述继电器的第四端与所述第一二极管的第二端及所述整流变换模块电连接，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的基极与所述温度监测单元电连接。
另一方面，本实用新型公开了一种充电器，包括第一方面任一项所述的一种防鼓充充电控制电路。
本实用新型的一种防鼓充充电控制电路及充电器具有如下有益效果，本实用新型公开的防鼓充充电控制电路包括：市电输入、整流变换模块、主控模块、脉冲调制模块、监测模块及定时模块；所述监测模块包括温度监测单元及电流电压采样单元；所述市电输入与所述整流变换模块电连接，所述整流变换模块分别与充电电池、所述温度监测单元、所述电流电压采样单元及所述脉冲调制模块电连接，所述主控模块与所述电流电压采样单元及所述脉冲调制模块电连接，所述温度监测单元与所述主控模块电连接，所述定时模块分别与所述脉冲调制模块电连接。本实用新型采用AC-DC及DC-DC的变换结构得到稳定的直流电压用于电池充电；所述监测模块用于监测充电过程中铅酸电池的电流、电压及温度；所述主控模块控制铅酸电池的充电过程分为五个阶段，所述定时模块用于对每个阶段的充电过程进行定时设置；所述主控模块与所述脉冲调制模块构成闭环控制回路，对充电过程的五个阶段分别进行PWM控制，以调节电压脉冲宽度，从而输出不同阶段相应的输出电流电压。本实用新型采用多阶段式智能充电，从而有效避免了铅酸电池长时间处于大电流充电状态，防止鼓充，延长铅酸电池的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型优选实施例的防鼓充充电控制电路的原理框图；
图2为本实用新型优选实施例的防鼓充充电控制电路的监测模块的电路图；
图3为本实用新型优选实施例的防鼓充充电控制电路的脉冲调制模块的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本实用新型的保护范围之内。
实施例一
请参阅图1，本实用新型公开了一种防鼓充充电控制电路，包括市电输入1、整流变换模块2、主控模块3、脉冲调制模块4、监测模块5及定时模块6；所述监测模块5包括温度监测单元51及电流电压采样单元52；所述市电输入1与所述整流变换模块2电连接，所述整流变换模块2分别与充电电池A、所述温度监测单元51、所述电流电压采样单元52及所述脉冲调制模块4电连接，所述主控模块3与所述电流电压采样单元52及所述脉冲调制模块4电连接，所述温度监测单元51与所述主控模块3电连接，所述定时模块6分别与所述脉冲调制模块4电连接。本实用新型采用AC-DC及DC-DC的变换结构得到稳定的直流电压用于电池充电；所述监测模块5用于监测充电过程中铅酸电池的电流、电压及温度；所述主控模块3控制铅酸电池的充电过程分为五个阶段，所述定时模块6用于对每个阶段的充电过程进行定时设置；所述主控模块3与所述脉冲调制模块4构成闭环控制回路，对充电过程的五个阶段分别进行PWM控制，以调节电压脉冲宽度，从而输出不同阶段相应的输出电流电压。本实用新型采用多阶段式智能充电，从而有效避免了铅酸电池长时间处于大电流充电状态，防止鼓充，延长铅酸电池的使用寿命。
优选地，在本实施例中，所述主控模块3控制铅酸电池的充电过程包括五个阶段，其中，阶段1：小电流充电，6分钟，恒流＝0.04Q；阶段2：大电流充电，恒流＝0.1Q，直至VBT＝1.25*标称电压；阶段3：均充，恒压＝1.25*标称电压，直至电流＝0.04Q；阶段4：小电流充电，恒流＝0.04Q，时间>40分钟或VBT＝1.3*标称电压；阶段5：脉冲，恒流I＝0.04Q，时间>30分钟。在本实施例中，所述主控模块包括C8051F040单片机，C8051F040单片机内置AD转换精度可以达到12bit，满足充电器电压/电流检测准确度高的要求。本实用新型采用智能充电，每个阶段所需的充电电压和充电电流都不相同，则在充电时该单片机对电池端的电压电流信号进行采集，并送到单片机进行分析处理，以保证各充电阶段之间的稳定切换。在另一个优选地实施例中，本实用新型所述的一种防鼓充充电控制电路还包括状态显示模块。每当铅酸电池完成一个阶段的充电工作，则所述状态显示模块对其进行显示。
优选地，所述主控模块3包括控制芯片及输出选择单元；所述电流电压采样单元52及所述温度监测单元51与所述控制芯片电连接，所述控制芯片与所述输出选择单元电连接，所述输出选择单元与所述脉冲调制模块4电连接。可以理解的是，所述控制芯片用于与所述定时模块配合工作，实现充电电池不同阶段的恒流恒压控制。在本实施例中，所述电流电压采样单元采样得到的输出电压信号及输出电流信号经运放处理后通过单片机I/O口控制所述输出选择单元的输出从而控制电源恒压或恒流输出。在本实施例中，所述输出选择单元包括多路复用器DG408DY。所述多路复用器DG408DY的8脚为反馈信号输出，当多路复用器DG408DY的A0＝0、A1＝0、A2＝0时选择恒流输出；当多路复用器DG408DY的A0＝1、A1＝0、A2＝0时选择恒压输出。
优选地，所述整流变换模块2包括AC/DC整流滤波单元、DC/DC整流变换单元及功率开关单元；所述市电输入与所述AC/DC整流滤波单元电连接，所述AC/DC整流滤波单元与所述功率开关单元电连接，所述功率开关单元与所述DC/DC整流变换单元电连接，所述DC/DC整流变换单元与所述主控模块电连接。在本实施例中，输入市电经过所述AC/DC整流滤波单元得到直流电压，再经过所述DC/DC整流变换单元中的逆变电路和变压器变压后整流滤波得到稳定的直流电压，用于所述充电电池的充电。
优选地，请参阅图2，所述电流电压采样单元52包括电流传感子单元521及开关子单元522；所述电流传感子单元521分别与所述DC/DC整流变换单元及所述主控模块3电连接，所述开关子单元522与所述电流传感子单元521及所述充电电池A电连接。
优选地，所述电流传感子单元521包括电流传感器U1、第一电阻R1及第二电阻R2；所述电流传感器U1的第一端及第四端接地，所述电流传感器U1的第二端及第三端与所述第一电阻R1的第一端电连接，所述第一电阻R1的第二端与所述第二电阻R2的第一端及所述控制芯片电连接，所述电流传感器U1的第五端与所述整流变换模块2电连接，所述电流传感器U1的第六端及第七端与所述开关子单元电连接，所述电流传感器U1的第八端与所述控制芯片电连接，所述第二电阻R2的第二端与所述开关子单元522及所述控制芯片电连接。
优选地，所述开关子单元522包括继电器K1、第一二极管VD1及第一三极管Q1；所述继电器K1的第一端与所述电流传感器U1的第五端及第六端电连接，所述继电器K1的第二端与所述第二电阻R2的第二端电连接，所述继电器K1的第三端与所述第一二极管VD1的第一端及所述第一三极管Q1的集电极电连接，所述继电器K1的第四端与所述第一二极管VD1的第二端及所述整流变换模块2电连接，所述第一三极管Q1的发射极接地，所述第一三极管Q1的基极与所述温度监测单元52电连接。
优选地，所述温度监测单元52包括温度传感器U2及第一电容C1。所述温度传感器分别与所述第一电容、所述DC/DC整流变换单元及所述主控模块电连接。在本实施例中，所述温度传感器的型号为LM35DM。可以理解的是，所述主控模块中的控制芯片内置过温、过流、过压检测及报警电路。当出现过温、过流及过压故障情况时，所述报警电路进行报警输出。
优选地，请参阅图3，所述脉冲调制模块4包括脉冲驱动芯片U3、基准电压输入单元、误差放大单元、脉冲宽度输出单元及复位单元；所述基准电压输入单元、所述误差放大单元、所述脉冲宽度输出单元及所述复位单元分别与所述脉冲驱动芯片电连接，所述脉冲宽度输出单元与所述功率开关单元电连接。在本实施例中，所述脉冲驱动芯片U3的型号是UC3875。所述脉冲驱动芯片U3的1脚用于输入基准电压，脉冲驱动芯片U3的2脚为所述误差放大单元的输出端，所述脉冲驱动芯片U3的3引脚与所述主控模块电连接。当所述误差放大单元输出的信号高到一定值时，脉冲驱动芯片U3内部的RS触发器及门电路作用使所述脉冲宽度输出单元中的OUTC及OUTA输出反相，即OUTC及OUTA输出信号移相180度。同样地，当所述误差放大单元输出的信号低到一定值时，所述误差放大单元内部的RS触发器及门电路作用使OUTC及OUTA输出同相，即OUTC及OUTA输出信号移相0度，通过控制引脚2端的输出可以控制OUTC及OUTA间相位在0～180度之间变化，OUTB及OUTD的工作原理与OUTC及OUTA相似。因此，通过调节此移相角的大小，来调节输出电压脉冲宽度，从而达到调节相应的输出电压电流。所述脉冲驱动芯片U3的5脚为电流检测端，所述脉冲驱动芯片U3的6脚复位，可实现保护功能。所述脉冲驱动芯片U3的8、9、3、14输出四路PWM信号，4个驱动信号经驱动电路后去驱动所述整流变换模块中的功率开关单元。所述脉冲调制模块4的具体电路结构可参阅图3，所述脉冲驱动模块的具体结构在此不作具体限定。
实施例二
本实用新型还公开了一种充电器，包括实施例一所述的能够降低铅酸电池的损耗，防止鼓充，延长铅酸电池的使用寿命的一种防鼓充充电控制电路。
综上所述，本实用新型公开的一种防鼓充充电控制电路及充电器，包括市电输入1、整流变换模块2、主控模块3、脉冲调制模块4、监测模块5及定时模块6；所述监测模块5包括温度监测单元51及电流电压采样单元52；所述市电输入1与所述整流变换模块2电连接，所述整流变换模块2分别与充电电池A、所述温度监测单元51、所述电流电压采样单元52及所述脉冲调制模块4电连接，所述主控模块3与所述电流电压采样单元52及所述脉冲调制模块4电连接，所述温度监测单元51与所述主控模块3电连接，所述定时模块6分别与所述脉冲调制模块4电连接。本实用新型采用AC-DC及DC-DC的变换结构得到稳定的直流电压用于电池充电；所述监测模块5用于监测充电过程中铅酸电池的电流、电压及温度；所述主控模块3控制铅酸电池的充电过程分为五个阶段，所述定时模块6用于对每个阶段的充电过程进行定时设置；所述主控模块3与所述脉冲调制模块4构成闭环控制回路，对充电过程的五个阶段分别进行PWM控制，以调节电压脉冲宽度，从而输出不同阶段相应的输出电流电压。本实用新型采用多阶段式智能充电，从而有效避免了铅酸电池长时间处于大电流充电状态，防止鼓充，延长铅酸电池的使用寿命。
以上对本实用新型所提供的防鼓充充电控制电路及充电器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种防鼓充充电控制电路，其特征在于，包括：市电输入、整流变换模块、主控模块、脉冲调制模块、监测模块及定时模块；所述监测模块包括温度监测单元及电流电压采样单元；所述市电输入与所述整流变换模块电连接，所述整流变换模块分别与充电电池、所述温度监测单元、所述电流电压采样单元及所述脉冲调制模块电连接，所述主控模块与所述电流电压采样单元及所述脉冲调制模块电连接，所述温度监测单元与所述主控模块电连接，所述定时模块分别与所述脉冲调制模块电连接。
2.根据权利要求1所述的一种防鼓充充电控制电路，其特征在于，所述整流变换模块包括AC/DC整流滤波单元、DC/DC整流变换单元及功率开关单元；所述市电输入与所述AC/DC整流滤波单元电连接，所述AC/DC整流滤波单元与所述功率开关单元电连接，所述功率开关单元与所述DC/DC整流变换单元电连接，所述DC/DC整流变换单元与所述主控模块电连接。
3.根据权利要求2所述的一种防鼓充充电控制电路，其特征在于，所述电流电压采样单元包括电流传感子单元及开关子单元；所述电流传感子单元分别与所述DC/DC整流变换单元及所述主控模块电连接，所述开关子单元与所述电流传感子单元及所述充电电池电连接。
4.根据权利要求2所述的一种防鼓充充电控制电路，其特征在于，所述脉冲调制模块包括脉冲驱动芯片、基准电压输入单元、误差放大单元、脉冲宽度输出单元及复位单元；所述基准电压输入单元、所述误差放大单元、所述脉冲宽度输出单元及所述复位单元分别与所述脉冲驱动芯片电连接，所述脉冲宽度输出单元与所述功率开关单元电连接。
5.根据权利要求3所述的一种防鼓充充电控制电路，其特征在于，所述主控模块包括控制芯片及输出选择单元；所述电流电压采样单元及所述温度监测单元与所述控制芯片电连接，所述控制芯片与所述输出选择单元电连接，所述输出选择单元与所述脉冲调制模块电连接。
6.根据权利要求5所述的一种防鼓充充电控制电路，其特征在于，所述电流传感子单元包括电流传感器、第一电阻及第二电阻；所述电流传感器的第一端及第四端接地，所述电流传感器的第二端及第三端与所述第一电阻的第一端电连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端及所述控制芯片电连接，所述电流传感器的第五端与所述整流变换模块电连接，所述电流传感器的第六端及第七端与所述开关子单元电连接，所述电流传感器的第八端与所述控制芯片电连接，所述第二电阻的第二端与所述开关子单元及所述控制芯片电连接。
7.根据权利要求6所述的一种防鼓充充电控制电路，其特征在于，所述开关子单元包括继电器、第一二极管及第一三极管；所述继电器的第一端与所述电流传感器的第五端及第六端电连接，所述继电器的第二端与所述第二电阻的第二端电连接，所述继电器的第三端与所述第一二极管的第一端及所述第一三极管的集电极电连接，所述继电器的第四端与所述第一二极管的第二端及所述整流变换模块电连接，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的基极与所述温度监测单元电连接。
8.一种充电器，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的一种防鼓充充电控制电路。
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