CN212695723U - 一种电动载具的电池的安全充电装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电动载具的电池的安全充电装置，包括输入端与电源连接、输出端与电池连接的充电电路，用于设置于电池处以在充电电路对电池充电时采集电池的温度值的温度传感器和与温度传感器连接，用于获取温度值，并通过比较温度值与温度阈值的大小关系确定电池的充电状态的MCU，由于在电池安全充电时，电池的温度较低，在充电出现危险时，电池的温度较高，温度传感器在电池充电时采集电池的温度值，MCU获取该温度值，并通过比较该温度值与温度阈值的大小关系确定该电池当前的充电状态。采用以上技术方案，能够监控电池的温度，根据电池的温度确定电池的充电状态，大大增强了电池充电的安全性，降低了事故的发生率。

Description

一种电动载具的电池的安全充电装置及系统

技术领域

本申请涉及电动载具领域，特别是涉及一种电动载具的安全充电装置及系统。

背景技术

随着新能源技术的快速发展，在目前交通日渐堵塞的情况下，电动自行车与电动摩托车由于其便利性，已经成为人们出行大量使用的交通工具，但国内各大城市电动自行车与电动摩托车充电混乱，私拉电线充电，室内充电，楼道内充电等，每年电动车充电引起的安全事故频繁发生，造成人员伤亡与经济损失。

现有充电器在充电过程中，充电电路的输入端与电源连接，充电电路的输出端与电池连接，以此实现对电池的充电，在电池的电压达到预设值后，充电完成，MCU控制充电器停止充电。由于在充电过程中对于电池温度无监控，如果充电过程中出现故障，导致电池温度不断上升，无法得到及时的处理，很可能引发安全事故。

由此可见，在电池充电过程中，没有温度监控是相当危险的，一旦电池温度过高，容易引起安全事故，因此我们需要在电池的充电过程中对电池的温度进行监控。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种电动载具的安全充电装置及系统，用于增强电池充电过程的安全性，降低由于电池温度过高而引起安全事故的可能性。

为解决上述技术问题，本申请提供一种电动载具的电池的安全充电装置，包括充电电路，充电电路的输入端与电源连接，充电电路的输出端与电池连接；

用于设置于电池处以在充电电路对电池充电时采集电池的温度值的温度传感器；

和与温度传感器连接，用于获取温度值，并通过比较温度值与温度阈值的大小关系确定电池的充电状态的MCU。

优选地，还包括开关，所述开关的控制端与所述MCU连接，所述开关的动作端设置于所述充电电路的输出端与所述电池构成的回路中以根据所述MCU的控制信号实现所述回路导通或断开。

优选地，所述MCU还包括第一总线接口，所述第一总线接口通过总线与所述电池的BMS系统的总线接口连接。

优选地，所述MCU还包括第二总线接口，所述第二总线接口通过总线与主控设备的总线接口连接。

优选地，还包括通信模块，所述通信模块与所述MCU连接。

优选地，还包括充电指示电路，所述充电指示电路与所述MCU连接。

优选地，所述开关具体为开关管或继电器。

优选地，所述温度传感器设置于所述输出端与所述电池连接的插头处，以在所述插头与所述电池的插口配合时，采集到所述电池的温度值。

优选地，所述温度传感器为NTC温度传感器。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种电动载具的电池的安全充电系统，包括主控设备和以上的电动载具的电池的安全充电装置。

本申请所提供的一种电动载具的电池的安全充电装置，包括充电电路，还包括温度传感器和MCU，由于温度传感器用于设置于电池处，因此可以实现在充电电路对电池充电时采集电池的温度值，当电池的温度较高时，与温度传感器连接的MCU可以获取电池的温度值，并通过比较该温度值与预先记录的温度阈值的大小关系就可确定该电池当前的充电状态。采用以上技术方案，能够在充电过程中，监控电池当前的温度，根据电池当前的温度确定电池的充电状态，大大增强了电池充电的安全性，降低了事故的发生率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例所提供的一种电动载具的电池的安全充电装置的结构图；

图2为本申请实施例所提供的另一种电动载具的电池的安全充电装置的结构图；

图3为本申请实施例所提供的另一种电动载具的电池的安全充电装置的结构图；

图4为本申请实施例所提供的一种电动载具的电池的安全充电系统的结构图；

其中，1为充电电路，2为MCU，3为温度传感器，4为开关，5为第一总线接口，6为第二总线接口，7为主控设备，8为通信模块。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。

本申请的核心是提供一种电动载具的安全充电装置及系统。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

需要说明的是，本申请中提到电动载具的电池包括但不限于锂电池，其它材料电池如铅酸电池、镍氢电池等也可作为电动载具的电池，同时该电池包括单体电芯的电池，也包括由多个电芯串联或者并联组成的电池包，以下将其统称为电池，该电池可应用于多种电动载具包括电动自行车，电动摩托车，电动三轮车等，以给电动载具提供电能。

图1为本申请实施例所提供的一种电动载具的电池的安全充电装置的结构图，如图1所示，该装置包括充电电路1、MCU2和温度传感器3，充电电路1的输入端用以与电源连接，充电电路1的输出端用以与电池连接，温度传感器3用于设置于所述电池处，MCU2与温度传感器3连接。

在具体实施中，将充电电路1的输入端与电源连接，充电电路1对输入的电信号，例如220V交流电，进行干扰抑制、整流、滤波以及降压形成适于电池的电源，输出端与电池连接，以给电池充电。用于设置于电池处的温度传感器3在电池充电时，采集电池的温度值，并将此温度值传输给MCU2，MCU2在获取到该温度值后，通过比较该温度值与温度阈值的大小关系确定此时电池的充电状态。

需要说明的是，本实施例对充电电路1对于输入的电信号的整改过程不作具体限制，可以包含干扰抑制、整流、滤波以及降压，也可不包含，或者包含其他过程，相对应的对于充电电路1的具体电路结构，不作具体限制，如对应的实现干扰抑制、整流、滤波以及降压的电路，对其结构不作限制，可实现该过程即可，对于是否包含其他过程对应的电路结构也不作限制。这里需要指出，图1中充电电路1的输入端连接220V交流电电源，而在其它实施例中，充电电路1的输入端可以连接其他电源，同时充电电路1由于输入端连接的电源发生变化，对应的内部结构或者某些元件的参数就需要做出相应的改变，最终将该电源整改为适于电池充电的电源即可，作为一种优选地实施方式，输入端连接220V交流电，由于我国电力市场提供最常见的电源为220V交流电，适用范围更广。其中，充电电路1的输出端在与电池连接时，可采用插头与插口的形式进行连接，将插头插入插口，充电电路1的输出端与电池连接成功，实现电池的充电，需要说明的是，本实施例对于插头与插口的形状与结构没有具体要求，可以为圆型插头与插口或者T型插头与插口。

需要说明的是，本实施例对于温度传感器3的类型不作限定，只要其测温范围包括电池充电时温度的变化范围即可，可根据实际情况以及对温度传感器3的精度需求以及成本，选择合适的温度传感器3，作为一种优选地实施方式，温度传感器3为NTC温度传感器3，NTC温度传感器3由NTC热敏电阻与探头组成，NTC热敏电阻的电阻值随着温度的上升迅速下降，其通常由2或3种金属氧化物组成，混合在类似流体的粘土中，并在高温炉内煅烧成致密的烧结陶瓷，由于其实际尺寸十分灵活，小至0.01英寸，最大几乎没有限制，一般在半英寸以下，所以适于本实施例用来采集电池的温度值。

在设置温度传感器3时，对于其设置位置不作限定，可以单独设置一个温度传感器3，通过传输线与MCU2相连，温度传感器3的位置只要采集得到电池的温度值即可，如将温度传感器3设置在一个贴片上，对电池充电时将该贴片贴在电池表面以采集电池的温度。作为一种优选地实施方式，将温度传感器3设置于充电电路1输出端与电池连接的插头处，与插头集成一体，在插头插入电池的插口时，温度传感器3即可采集到电池的温度，在实际充电过程中，当把插头插入插口时，温度传感器3的位置同时也设置好，不必单独再去操作使温度传感器3处于合适的位置，使得充电时用户的操作更加简单，也防止由于遗忘而忘记去单独操作使温度传感器3处于合适的位置而引起的装置失效的问题，增强了用户的体验感。

需要说明的是，本实施例中，温度传感器3由MCU2控制实现只在检测到充电电路1的输出端与电池连接时采集电池的温度值，在输出端与电池没有连接时，温度传感器3不工作，不采集温度值，降低了功耗，节省能源。

在具体实施中，当电池的充电状态为安全状态时，电池的温度是较低的，而当电池的充电状态为危险状态时，电池的充电过程中出现过充或其它故障，电池的温度是较高的，故通过大量实验可得到一个温度阈值，以此将温度传感器3采集的温度值与温度阈值比较，就可以判断当前电池的充电状态是否安全，具体的，当温度传感器3采集的温度值小于该温度阈值时，确定电池的充电状态为安全状态，反之，确定电池的充电状态为危险状态。

本申请所提供的一种电动载具的电池的安全充电装置，包括充电电路，还包括温度传感器和MCU，由于温度传感器用于设置于电池处，因此可以实现在充电电路对电池充电时采集电池的温度值，当电池的温度较高时，与温度传感器连接的MCU可以获取电池的温度值，并通过比较该温度值与预先记录的温度阈值的大小关系就可确定该电池当前的充电状态。采用以上技术方案，能够在充电过程中，监控电池当前的温度，根据电池当前的温度确定电池的充电状态，大大增强了电池充电的安全性，降低了事故的发生率。

在以上实施例的基础上，本实施例中该电动载具的安全充电装置还包括开关4，如图2所示，开关4的控制端与MCU2连接，动作端设置于充电电路1的输出端与电池构成的回路中，并根据MCU2的控制信号实现回路的导通或断开。

在具体实施中，将充电电路1的输入端与电源连接，充电电路1对电源进行干扰抑制、整流、滤波以及降压形成适于电池的电源，输出端与电池连接。用于设置于电池处的温度传感器3在电池充电时，采集电池的温度值，并将此温度值传输给MCU2，MCU2在获取到该温度值后，通过比较该温度值与温度阈值的大小关系确定此时电池的充电状态。当电池的充电状态为安全状态时，MCU2给开关4的控制端发出控制信号，控制开关4的动作端实现充电电路1的输出端与电池构成的回路导通，电池正常充电，当电池的充电状态为危险状态时，MCU2给开关4的控制端发出控制信号，控制开关4的动作端实现充电电路1的输出端与所述电池构成的回路断开，电池停止充电。

需要说明的是，本实施例中对于开关4的类型不作限定，可以为MOS管或者继电器等，只要可以实现通过控制端接收到的由MCU2发出的控制信号，控制开关4的动作端实现开关4的闭合与导通即可。作为一种优选地实施例，开关4为继电器，继电器的控制端(继电器的线圈)与MCU2连接，接收MCU2的控制信号，继电器的动作端设置于充电电路1的输出端的电路中，在控制端接受到MCU2的控制信号后，动作端(继电器触点)做出动作，实现充电电路1的输出端与电池构成的回路的导通与断开，进而自动实现对电池的正常充电与停止充电。这里需要指出，对于继电器的具体型号没有要求，只要控制端可识别MCU2信号并根据信号控制输出端，输出端可以承受充电电路1充电时电路中的电流与自身分压即可，可根据实际情况选择继电器具体的型号。同样在其它实施例中，当开关4为MOS管时，对于MOS管的类型也没有具体要求，如N沟道MOS管与P沟道MOS管，且MOS管的栅极作为控制端，源极和漏极作为动作端，其中，源极和漏极分别与充电电路和电池连接。

图3为本申请实施例所提供的另一种电动载具的电池的安全充电装置的结构图，如图3所示，本实施例的MCU2还包括第一总线接口5，第一总线接口5通过总线与电池的BMS系统的总线接口连接。

需要说明的是，本实施例所针对的是带有BMS系统的电池，以下所说电池均带有BMS系统。在具体实施过程中，将充电电路1的输入端与电源连接，充电电路1对电源进行干扰抑制、整流、滤波以及降压形成适于电池的电源，输出端与电池连接，将MCU2的总线接口与电池的BMS系统的总线接口通过总线连接，MCU2通过将温度传感器3采集到的温度值与温度阈值进行比较，判断当前电池的充电状态是否安全，在安全的情况下与电池的BMS系统进行充电协议对接，在完成充电协议对接后，由MCU2给开关4控制端发出控制信号，控制开关4闭合，充电电路1的输出端与电池构成的回路导通，实现对电池的正常充电。在MCU2与电池的BMS系统完成充电协议对接后，MCU2接收BMS系统中采集的电池的充电电流与充电电压等参数值，并通过比较各参数值与各参数阈值的关系确定电池的充电状态，同时MCU2也通过比较温度传感器3采集到的温度值与温度阈值的关系确定电池的充电状态，当其中有一个参数值确定电池充电状态危险时，由MCU2给开关4控制端发出控制信号，控制开关4断开，充电电路1的输出端与电池构成的回路断开，实现对电池停止充电。

需要说明的是，对于在MCU2与电池的BMS系统完成充电协议对接后，MCU2接收BMS系统中采集的用以比较各参数值与各参数阈值的关系确定电池的充电状态的电池的参数值没有具体限制，可以为充电电流和/或充电电压，或者其他参数，当然相较于只考虑单个参数，多个参数同时用于确定电池的充电状态，会使得充电过程更加安全。

进一步的，第一总线的类型为CAN总线、LIN总线或RS485总线，可根据电池的BMS系统的总线接口来选择。

在以上实施例的基础上，如图3所示，本实施例中的MCU2还包括第二总线接口6，第二总线接口6通过总线与主控设备7连接。

在具体实施中，将充电电路1的输入端与电源连接，充电电路1对电源进行干扰抑制、整流、滤波以及降压形成适于电池的电源，输出端与电池连接，将MCU2的第一总线接口5与电池的BMS系统的总线接口通过总线连接，MCU2的第二总线接口6通过总线与主控设备7连接，MCU2将温度传感器3采集到的温度值传输给主控设备7，主控设备7通过比较温度值与温度阈值的关系，判断当前电池的充电状态是否安全，在安全的情况下MCU2与电池的BMS系统进行充电协议对接，在完成充电协议对接后，由主控设备7给MCU2发出信号，MCU2接收后给开关4控制端发出控制信号，控制开关4闭合，充电电路1的输出端与电池构成的回路导通，实现对电池的正常充电。在MCU2与电池的BMS系统完成充电协议对接后，MCU2接收BMS系统中采集的电池的充电电流与充电电压等参数值，并将各参数值传输给主控设备7，主控设备7通过比较各参数值与各参数阈值的关系确定电池的充电状态，同时也通过比较温度传感器3采集到的温度值与温度阈值的关系确定电池的充电状态，当其中有一个参数值确定电池充电状态危险时，主控设备7给MCU2发出信号，由MCU2发出控制信号，控制开关4断开，充电电路1的输出端与电池构成的回路断开，实现对电池停止充电。

进一步的，第二总线的类型为CAN总线、LIN总线或RS485总线，可根据主控设备7总线接口来选择。

在以上实施例的基础上，如图3所示，本实施例还包括通信模块8，通信模块8与MCU2连接。

在具体实施过程中，MCU2将充电过程中的数据，包括充电状态，电池温度，充电电流，充电电压等，每隔固定时间，周期性地传输给通信模块8，通信模块8将数据发送给监控中心或者用户终端的通信模块，在用户或者监控中心通过通信模块接收到的数据，发现充电状态危险时，可采取措施处理，如手动切断电源，拔掉充电插头等，进一步增强了充电过程的安全性。

需要说明的是，本实施例对于通信模块8的类型不作限制，可以为有线通信模块，或者无线通信模块，只要可实现对于以上数据传输的功能即可。作为一种优选地实施方式，通信模块8为无线通信模块，如NB-LOT通信模块，2G通信模块，3G通信模块或4G通信模块等，无线通信模块相较于有线通信模块更加方便一点，适用范围也更大一点，可以使得用户在使用该安全充电装置对电池充电时活动范围不受限制，增强了用户的体验感。

在以上实施例的基础上，本实施例还包括充电指示电路，充电指示电路与MCU2连接。

在具体实施中，当电池的充电状态安全时，MCU2控制充电指示电路中的元件，发出指示安全的信号，当电池的充电状态危险时，MCU2控制充电指示电路中的指示元件，发出指示危险的信号。需要说明的是，对于指示元件没有具体限制。作为一种优选地实施方式，指示元件为LED红绿指示灯，当充电状态安全时，MCU2控制LED红绿指示灯发出绿光，当充电状态危险时，MCU2控制LED红绿指示灯发出红光，用户可根据LED指示灯颜色直观的判断充电状态是否安全。

在上述实施例中，对于电动载具的电池的安全充电装置进行了详细描述，本申请还提供一种基于以上电动载具的电池的安全充电装置的电动载具的电池的安全充电系统的实施例。

如图4所示，该系统包括主控设备7和如以上所述的电动载具的电池的安全充电装置。在具体实施中，多个安全充电装置通过总线与主控设备7连接。主控设备7设置每个安全充电装置不同地址，然后获取各充电装置中的数据以及向各安全充电装置发出控制信号，实现各电池的正常充电与停止充电，以此实现对于多个电池充电时的数据对接与集中安全管理。

需要说明的是，对于主控设备7与单个安全充电装置之间的具体工作过程，如以上实施例所述。

本申请所提供的一种电动载具的电池的安全充电系统，包括主控设备和如以上所述的电动载具的电池的安全充电装置，由于温度传感器用于设置于电池处，因此可以实现在充电电路对电池充电时采集电池的温度值，当电池的温度较高时，与温度传感器连接的MCU可以获取电池的温度值，并通过比较该温度值与预先记录的温度阈值的大小关系就可确定该电池当前的充电状态。采用以上技术方案，能够在充电过程中，监控电池当前的温度，根据电池当前的温度确定电池的充电状态，大大增强了电池充电的安全性，降低了事故的发生率。

以上对本申请所提供的电动载具的安全充电装置及系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (9)

1.一种电动载具的电池的安全充电装置，其特征在于，包括充电电路，所述充电电路的输入端与电源连接，所述充电电路的输出端与所述电池连接；

用于设置于所述电池处以在所述充电电路对所述电池充电时采集所述电池的温度值的温度传感器；

和与所述温度传感器连接，用于获取所述温度值，并通过比较所述温度值与温度阈值的关系确定所述电池的充电状态的MCU；

还包括开关，所述开关的控制端与所述MCU连接，所述开关的动作端设置于所述充电电路的输出端与所述电池构成的回路中以根据所述MCU的控制信号实现所述回路导通或断开。

2.根据权利要求1所述的电动载具的电池的安全充电装置，其特征在于，所述MCU还包括第一总线接口，所述第一总线接口通过总线与所述电池的BMS系统的总线接口连接。

3.根据权利要求2所述的电动载具的电池的安全充电装置，其特征在于，所述MCU还包括第二总线接口，所述第二总线接口通过总线与主控设备的总线接口连接。

4.根据权利要求3所述的电动载具的电池的安全充电装置，其特征在于，还包括通信模块，所述通信模块与所述MCU连接。

5.根据权利要求4所述的电动载具的电池的安全充电装置，其特征在于，还包括充电指示电路，所述充电指示电路与所述MCU连接。

6.根据权利要求1所述的电动载具的电池的安全充电装置，其特征在于，所述开关具体为开关管或继电器。

7.根据权利要求1所述的电动载具的电池的安全充电装置，其特征在于，所述温度传感器设置于所述输出端与所述电池连接的插头处，以在所述插头与所述电池的插口配合时，采集到所述电池的温度值。

8.根据权利要求1所述的电动载具的电池的安全充电装置，其特征在于，所述温度传感器为NTC温度传感器。

9.一种电动载具的电池的安全充电系统，其特征在于，包括主控设备和权利要求1-8任意一项所述的电动载具的电池的安全充电装置。

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