CN216564574U - 一种精准的电池充电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及到一种精准的电池充电系统，包括依次串联的AC/DC转换模块、功率转换模块、整流模块、输出模块、电压电流反馈模块、输出控制模块和测温模块，所述电压电流反馈模块具有两个输入端和两个输出端，电压电流反馈模块的两个输入端分别连接输出模块的正输出端子和整流模块的正输出端子，电压电流反馈模块的两个输出端分别连接输出控制模块，和功率转换模块，所述输出控制模块具有两个输入端和两个输出端，输出控制模块的两个输入端分别连接电压电流反馈模块的输出端和测温模块，输出控制模块的两个输出端分别连接输出模块与功率转换模块，AC/DC转换模块的输入端连接市电，所述测温模块用于测量电池温度并反馈给输出控制模块。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种精准的电池充电系统。
背景技术
锂电池充电器的充电电流精度决定了电池能否安全、高效地充满, 市场上很多充电器的充电电流不准，充电电流过大容易导致电池过热鼓包甚至爆炸，造成不可能地损坏，充电电流过小则导致充电缓慢且充不满。对于电动工具用锂电池，由于频繁的充放电需求，未充满的电池包经多次充放电使用，就会缩短电池包的使用寿命。因此，有必要提供一种精准的电池充电系统，以精准的充电电流，对电池包进行安全高效的充电，并确保电池包充电充满，从而延长电池包的使用寿命。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种精准的电池充电系统，该电池充电系统能够精确计算电池的实际电压，并根据该实际电压和额定电压精确计算最优充电电压和充电电流，对电池进行高效安全的充电，确保电池充电充满。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种精准的电池充电系统，包括依次串联的AC/DC转换模块、功率转换模块、整流模块和输出模块，还包括电压电流反馈模块、输出控制模块和测温模块，所述电压电流反馈模块具有两个输入端和两个输出端，电压电流反馈模块的两个输入端分别连接输出模块的正输出端子和整流模块的正输出端子，电压电流反馈模块的两个输出端分别连接输出控制模块，和功率转换模块，所述输出控制模块具有两个输入端和两个输出端，输出控制模块的两个输入端分别连接电压电流反馈模块的输出端和测温模块，输出控制模块的两个输出端分别连接输出模块与功率转换模块，AC/DC转换模块的输入端连接市电，所述测温模块用于测量电池温度并反馈给输出控制模块。
作为一种优选方案，所述功率转换模块包括第一电感线圈、串联在第一电感线圈回路中的第一MOS管、连接在第一MOS管的G极的第一单片机，以及与第一电感线圈互感的第二电感线圈，第二电感线圈的两端连接整流模块，电压电流反馈模块与功率转换模块的第一单片机电性连接。
作为一种优选方案，所述输出模块包括一个第二MOS管，第二MOS管为P沟道MOS管，第二MOS管的G极与输出控制模块电性连接，第二MOS管的D极用于连接电池正极，第二MOS管的S极接整流模块的正极输出端。
作为一种优选方案，所述电压电流反馈模块包括第一采样电阻和第二采样电阻，第一采样电阻的两端分别连接输出模块的正极输出端和输出控制模块的一个输入端，第二采样电阻的两端分别连接整流模块的正极输出端和功率转换模块的第一单片机。
作为一种优选方案，所述测温模块包括一个热敏电阻，热敏电阻与电池接触，热敏电阻的一端接正电压，另一端连接输出控制模块的一个输入端。
作为一种优选方案，所述输出控制模块包括一个第二单片机。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过输出控制模块接收电压电流反馈模块采样的非充电状态下电池的电压，再结合通过测温模块检测到的电池温度，根据温度影响电池电压的函数关系，计算出在常温下电池的实际电压，然后向功率转换模块的第一单片机发送代表实际电压值的电信号，功率转换模块的第一单片机根据接收到的电信号控制第一MOS管的开闭频率，从而调节功率转换模块的输出功率，使输出功率更匹配当前的电池容量，以获得精准的充电电流和高效的充电效率，同时，输出控制模块可以根据当前电池容量和电池温度，来控制输出模块的接通与断开状态，避免电池过热和过充。
与此同时，电压电流反馈模块还采样了整流模块正极输出端的电流并反馈给功率转换模块，功率转换模块根据接收到的该电流大小和采样电阻的阻值计算出整流模块的输出电压和输出功率，进一步计算出功率转换模块的输出功率经整流模块整流后的功率损耗，并进行补偿，使整流模块输出的功率更匹配当前的电池容量，进一步获得更高效的充电效率。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明，其中：
图1是本实用新型所述电池充电系统的原理图；
图2是本实用新型所述功率转换模块的电路图；
图3是本实用新型所述输出模块的电路图；
图4是本实用新型所述电压电流反馈模块的电路图；
图5是本实用新型所述测温模块的电路图；
图6是本实用新型所述输出控制模块的电路图。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本实用新型的具体实施方案。
如图1~图6所示，本实用新型所述的一种精准的电池充电系统包括依次串联的AC/DC转换模块、功率转换模块、整流模块和输出模块，还包括电压电流反馈模块、输出控制模块和测温模块，如图6所示，输出控制模块优选为一个第二单片机U2。所述电压电流反馈模块具有两个输入端和两个输出端，电压电流反馈模块的两个输入端分别连接输出模块的正输出端子和整流模块的正输出端子，电压电流反馈模块的两个输出端分别连接输出控制模块，和功率转换模块，所述输出控制模块具有两个输入端和两个输出端，输出控制模块的两个输入端分别连接电压电流反馈模块的输出端和测温模块，输出控制模块的两个输出端分别连接输出模块与功率转换模块，AC/DC转换模块的输入端连接市电，所述测温模块用于测量电池温度并反馈给输出控制模块。
如图2所示，在本实施例中，功率转换模块包括第一电感线圈L1、串联在第一电感线圈L1回路中的第一MOS管Q1、连接在第一MOS管Q1的G极的第一单片机U1，以及与第一电感线圈L1互感的第二电感线圈L2，第二电感线圈L2的两端连接整流模块，电压电流反馈模块与功率转换模块的第一单片机U1电性连接。
如图3所示，在本实施例中，输出模块包括一个第二MOS管Q2，第二MOS管Q2为P沟道MOS管，第二MOS管的G极与输出控制模块电性连接，第二MOS管的D极用于连接电池正极，第二MOS管的S极接整流模块的正极输出端。
如图4所示，电压电流反馈模块包括第一采样电阻R1和第二采样电阻R2，第一采样电阻R1的两端分别连接输出模块的正极输出端和输出控制模块的一个输入端，第二采样电阻R2的两端分别连接整流模块的正极输出端和功率转换模块的第一单片机U1。
如图5所示，本实施例中，测温模块包括一个热敏电阻NTC，热敏电阻NTC与电池接触，热敏电阻NTC的一端接正电压，另一端连接输出控制模块的一个输入端。
本实用新型工作过程是：如图1~图6所示，首先将AC/DC转换电路接通市电并将市电转换成直流电并发送给功率转换模块，同时向电池充电系统各模块提供运行所需的电压V+，此时，功率转换模块的第一单片机U1等待接收电池实际电压值，第一MOS管Q1断开，整个充电系统实际处于休眠状态。
接着将输出模块与电池连接，输出模块的正极接电池正极，输出模块的负极接电池负极。此时，电压电流反馈模块的第一采样电阻R1采样到电池正极电压并发送给输出控制模块的第二单片机U2的一个输入端子，测温模块的热敏电阻NTC检测电池温度并发送给输出控制模块的第二单片机U2的另一个输入端子，第二单片机U2根据收到的电池电压和电池温度，采用预设的计算公式计算出电池在常温下的实际电压值，并将代表该实际电压值的信号发送给功率转换模块的第一单片机U1。同时，输出控制模块的第二单片机U2根据电池额定电压值（输出控制模块的第二单片机Q2预设）与实际电压值的比例，估算出当前电池容量，判断电池容量未满且电池温度低于安全温度时，控制输出模块的第二MOS管Q2导通，电池充电系统开始工作，对电池进行充电。
功率转换模块的第一单片机U1接收到代表实际电压值的信号后，计算出最优充电功率，并通过控制第一MOS管Q1的开闭频率，向整流模块输出最优充电功率，最优充电功率经整流模块整流后，输出满足电池充电要求的充电电流和充电电压，经输出模块向电池充电。
此时，电压电路反馈模块的第二采样电阻R2采样到整流模块正极输出端的电压值，并经采样电阻R2降压后，发送到功率转换模块的第一单片机U1，第一单片机U1根据接收到的电压值与采样电阻R2的阻值计算电流大小以及实际充电功率，根据实际充电功率与前述最优充电功率的差值计算出功率损耗并对最优充电功率进行补偿，直至整流模块输出的实际充电功率与最优充电功率相等。
由于功率转换模块通过第一MOS管Q1按一定频率开闭获得所需的输出功率，因此，从微观上看，电池的实际充电过程是一个断续过程，第一MOS管Q1每断开一次，电压电流反馈模块就能够检测一次电池当前电压值，结合电池温度计算出电池常温下实际电压值并发送给功率转换模块的第一单片机U1，第一单片机U1再次计算出最优输出功率，因此，整个充电过程，本实用新型所述的电池充电系统都在不断地修正最优充输出功率，从而获得高效的充电效率，确保电池充满。
在充电过程中，测温模块的热敏电阻NTC不间断地监测电池温度，当电池温度接近安全温度，则切断输出模块，停止充电，当温度下降至可充电温度后，再次启动充电。从而确保了充电过程的安全性。
上述实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种精准的电池充电系统，包括依次串联的AC/DC转换模块、功率转换模块、整流模块和输出模块，其特征在于，还包括电压电流反馈模块、输出控制模块和测温模块，所述电压电流反馈模块具有两个输入端和两个输出端，电压电流反馈模块的两个输入端分别连接输出模块的正输出端子和整流模块的正输出端子，电压电流反馈模块的两个输出端分别连接输出控制模块，和功率转换模块，所述输出控制模块具有两个输入端和两个输出端，输出控制模块的两个输入端分别连接电压电流反馈模块的输出端和测温模块，输出控制模块的两个输出端分别连接输出模块与功率转换模块，AC/DC转换模块的输入端连接市电，所述测温模块用于测量电池温度并反馈给输出控制模块。
2.根据权利要求1所述的电池充电系统，其特征在于，所述功率转换模块包括第一电感线圈、串联在第一电感线圈回路中的第一MOS管、连接在第一MOS管的G极的第一单片机，以及与第一电感线圈互感的第二电感线圈，第二电感线圈的两端连接整流模块，电压电流反馈模块与功率转换模块的第一单片机电性连接。
3.根据权利要求1所述的电池充电系统，其特征在于，所述输出模块包括一个第二MOS管，第二MOS管为P沟道MOS管，第二MOS管的G极与输出控制模块电性连接，第二MOS管的D极用于连接电池正极，第二MOS管的S极接整流模块的正极输出端。
4.根据权利要求2所述的电池充电系统，其特征在于，所述电压电流反馈模块包括第一采样电阻和第二采样电阻，第一采样电阻的两端分别连接输出模块的正极输出端和输出控制模块的一个输入端，第二采样电阻的两端分别连接整流模块的正极输出端和功率转换模块的第一单片机。
5.根据权利要求1所述的电池充电系统，其特征在于，所述测温模块包括一个热敏电阻，热敏电阻与电池接触，热敏电阻的一端接正电压，另一端连接输出控制模块的一个输入端。
6.根据权利要求1所述的电池充电系统，其特征在于，所述输出控制模块包括一个第二单片机。
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2021
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