CN216819498U - 一种直流充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种直流充电系统，包括：发电机和充电机和蓄电池，所述充电机包括控制单元和功率单元；所述控制单元与所述发电机相连，用于向所述发电机发送目标信号，使所述发电机根据所述目标信号进行启动或停止；所述发电机还与所述功率单元相连，用于当所述发电机根据所述目标信号进行启动后向所述功率单元输出交流电压；所述功率单元与蓄电池输入端和外部负载相连，用于将所述交流电压转换为直流电压，使所述蓄电池通过所述直流电压进行充电，并为所述外部负载提供电能。本发明解决了现有技术中存在的需增加独立启停单元控制发电机启动系统导致增加系统成本和体积的问题。

Description

一种直流充电系统

技术领域

本实用新型涉及充电技术领域，尤其涉及一种直流充电系统。

背景技术

传统基站直流充电机采用二极管整流将发电机发出的交流电转化为直流电，给基站负载供电。该结构的直流充电机存在功能单一、输出电流、电压不可控等缺点。此外，该充电机的启停无法直接控制，只能通过发电机的启停来间接控制，然而目前发电机的启停控制主要有两种方法：(1)人工手动操作；(2)增加独立启停控制单元进行控制。

但是，通过人工手动操作容易出现失误；增加独立启停控制单元会增加系统成本和体积。

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直流充电系统，其解决了现有技术中存在的需增加独立启停单元控制发电机启动系统导致增加系统成本和体积的问题。

本实用新型提供一种直流充电系统，包括：发电机和充电机，所述充电机包括控制单元和功率单元；所述控制单元与所述发电机相连，用于向所述发电机发送目标信号，使所述发电机根据所述目标信号进行启动或停止；所述发电机还与所述功率单元相连，用于当所述发电机根据所述目标信号进行启动后向所述功率单元输出交流电压；所述功率单元与蓄电池输入端和外部负载相连，用于将所述交流电压转换为直流电压，并向所述蓄电池的输入端和外部负载提供直流电压。

可选地，所述控制单元还包括MCU、蓄电池电压采样电路和市电电压采样电路；所述蓄电池电压采样电路与所述蓄电池输出端相连，用于采集所述蓄电池电压；所述市电电压采样电路与所述市电供电端相连，用于采集市电电压；其中，所述市电供电端对所述外部负载提供市电电压；所述MCU分别与所述蓄电池电压采样电路和所述市电电压采样电路相连，用于获取所述蓄电池电压和所述市电电压；所述MCU还用于当所述蓄电池电压低于所述蓄电池电压的第一预设值和所述市电电压掉电时向所述发电机发送启动信号；和/或，所述MCU还用于当所述蓄电池电压高于所述蓄电池电压的第二预设值向所述发电机发送停止信号。

可选地，所述蓄电池电压采样电路包括：运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；所述第一电阻的两端分别与所述蓄电池的正极和所述运算放大器的同相输入端相连；所述第二电阻的两端分别与所述蓄电池的负极和所述运算放大器的反相输入端相连；所述第三电阻的两端分别与所述运算放大器的同相输入端相连和接地；所述第四电阻的两端分别与所述运算放大器的反相输入端和输出端相连；所述第五电阻的两端分别与所述运算放大器的输出端和所述MCU相连。

可选地，所述市电电压采样电路包括：无源整流桥、第六电阻、第七电阻、光耦隔离芯片和第八电阻；所述无源整流桥的输入端与所述市电电压供电端相连，所述无源整流桥的正极通过第六电阻与光耦隔离芯片的第一输入端相连，所述无源整流桥的负极与所述光耦隔离芯片的第二输入端相连；所述第七电阻的两端分别与所述光耦隔离芯片的第一输入端和第二输入端相连；所述光耦隔离芯片的输出端通过第八电阻与第一直流电源相连，所述光耦隔离芯片的输出端还与所述MCU相连。

可选地，所述市电电压采样电路还包括市电电压信号指示电路；所述市电电压信号指示电路包括：第九电阻和发光二极管；所述第九电阻的两端分别与所述无源整流桥的正极和所述发光二极管的正极相连；所述发光二极管的负极与所述无源整流桥的负极相连。

可选地，所述系统还包括启动电源电路，所述启动电源电路分别与所述蓄电池和所述发电机相连，用于将所述蓄电池的电压转换为所述发电机的启动电压，并向所述发电机提供启动电压。

可选地，所述启动电源电路包括：第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第二电感、第一电流传感器和第一电容单元；所述第一开关单元的输入端与所述蓄电池的正极相连，所述第一开关单元的控制端与所述MCU相连，所述第一开关单元的输出端通过第二电感与所述第一电流传感器相连；所述第二开关单元的输入端与所述蓄电池的正极相连，所述第二开关单元的控制端与所述MCU相连，所述第二开关单元的输出端通过第二电感与所述第一电流传感器相连；所述第三开关单元的输入端与所述第一开关单元的输出端相连，所述第三开关单元的控制端与所述MCU相连，所述第三开关单元的输出端接地；所述第四开关单元的输入端与所述第一开关单元的输出端相连，所述第四开关单元的控制端与所述MCU相连，所述第四开关单元的输出端接地；所述第一电流传感器的输出端分别与所述发电机和MCU相连，用于向所述发电机输出驱动电压和采集驱动电流信号，并向所述MCU发送所述驱动电流信号，使所述MCU根据所述驱动电流信号控制开关单元输出所述驱动电压的大小；或，使所述MCU根据所述驱动电流信号控制所述开关单元输出驱动电流恒定；所述电容单元的第一端与所述第一电流传感器的输出端相连，所述第一电容单元的第二端接地；其中，所述第一电容单元由若干电容并联而成。

可选地，所述功率单元包括整流电路和变压电路；所述整流电路与所述发电机相连，用于将所述交流电压整流为第一直流电压；所述变压电路与所述整流电路相连，还分别与所述蓄电池和外部负载相连，用于将所述第一直流电压变压为第二直流电压，并为所述蓄电池和外部负载提供第二直流电压。

可选地，所述变压电路为降压电路，所述降压电路包括：第五开关单元、第六开关单元、第一二极管、第二二极管、第三电感、第二电流传感器、电阻单元和第二电容单元；所述第五开关单元的输入端与所述整流电路的输出端相连，所述第五开关单元的控制端与所述MCU相连，所述第五开关单元的输出端与第一二极管的负极相连，所述第一二极管的正极接地；所述第六开关单元与所述第五开关单元的输入端与所述第五开关单元的输入端相连，所述第六开关单元的控制端与所述第五开关单元的控制端相连，所述第六开关单元的输出端与所述第五开关单元的输出端相连；所述第二二极管与所述第一二极管并联；所述开关单元的输出端通过所述第三电感与所述第二电流传管器的输入端相连；所述第二电流传感器的输出端与所述MCU相连，还与所述电阻单元相连，所述第二电容单元与所述电阻单元并联；所述第二电容单元的两端向所述蓄电池和所述负载输出第二直流电压；所述第二电流传感器用于采集所述开关单元输出端输出的供电电流信号，并将所述供电电流信号发送给所述MCU，使所述MCU根据所述供电电流信号控制所述开关单元输出的第二直流电压大小；其中，所述电阻单元由多个电阻并联而成，所述第二电容单元由多个电容并联而成。

可选地，每个开关单元包括：第一电感和MOS管；所述第一电感的一端与所述MOS管的栅极相连；所述第一电感的另一端为开关单元的控制端，所述MOS管的漏极为开关单元的输入端，所述MOS管的源极为开关单元的输出端。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

通过采用充电机的控制单元向发电机发送目标信号，发电机根据，目标信号启动或停止，当发电机根据目标信号进行启动后并向功率单元输出交流电压，功率单元将交流电压转换为直流电压，使所述蓄电池通过所述直流电压进行充电，并为所述外部负载提供电能。避免了增加独立的启停单元来控制发电机的启停，节约了系统成本和体积，满足了用户需求。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种直流充电系统结构图；

图2为本实用新型实施例提供的一种采样蓄电池电压采样电路的电路图；

图3为本实用新型实施例提供的一种的市电电压采样电路的电路图；

图4为本实用新型实施例提供的一种启动电源电路的电路图；

图5为本实用新型实施例提供的一种整流电路的电路图；

图6为本实用新型实施例提供的一种降压电路的电路图；

图7为本实用新型实施例提供的一种充电系统的工作流程图。

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。

图1为本实用新型实施例提供的一种直流充电系统结构图，如图1所示，直流充电系统包括：发电机100、充电机200和蓄电池300，所述充电机200包括控制单元210和功率单元220；

所述控制单元210与所述发电机100相连，用于向所述发电机100发送目标信号，使所述发电机100根据所述目标信号进行启动或停止；

所述发电机100还与所述功率单元220相连，用于当所述发电机100根据所述目标信号进行启动后向所述功率单元220输出交流电压；

所述功率单元220与蓄电池300输入端和外部负载400相连，用于将所述交流电压转换为直流电压，使所述蓄电池300通过所述直流电压进行充电，并为所述外部负载400提供电能。

本实施例的工作原理为：通过采用充电机200的控制单元210向发电机100发送目标信号，目标信号包括启动信号和停止信号，发电机100根据目标信号启动或停止，当发电机100根据目标信号进行启动后，向功率单元220输出交流电压，功率单元220将交流单元转换为直流电压向蓄电池300和外部负载400提供直流电压，蓄电池100通过直流电压充电，且为外部负载400提供了工作电能，避免了增加独立的启停单元来控制发电机100的启停，节约了系统成本和体积，满足了用户需求。

需要说明的是，蓄电池300与外部负载400并联，在外部负载400的市电电压掉电时蓄电池300可以为外部负载400提供直流电压以供外部负载400持续工作，外部负载400可以为基站，充电机200还通过RS485接口与基站FSU系统相连，在机房FSU系统可以查看发电机100的运行数据。启动信号包括：马达控制信号、油阀控制信号和风门控制信号，分别用于控制充电机200的马达、油阀和风门。

控制单元210还包括MCU、蓄电池300电压采样电路和市电电压采样电路；所述蓄电池300电压采样电路与所述蓄电池300输出端相连，用于采集所述蓄电池300电压；所述市电电压采样电路与所述市电供电端相连，用于采集市电电压；其中，所述市电供电端对所述外部负载400提供市电电压；所述MCU分别与所述蓄电池300电压采样电路和所述市电电压采样电路相连，用于获取所述蓄电池300电压和所述市电电压；所述MCU还用于当所述蓄电池300电压低于所述蓄电池300电压的第一预设值和所述市电电压掉电时向所述发电机100发送启动信号；和/或，所述MCU还用于当所述蓄电池电压高于所述蓄电池电压的第二预设值向所述发电机发送停止信号。。

当市电电压掉电时，采用蓄电池300为外部负载400供电，当蓄电池300储存的能量不足以为外部负载400供电时，即当市电电压采样电路采集到市电电压掉电和蓄电池电压采样电路采集到蓄电池300的电压，MCU判断所述蓄电池300的电压低于蓄电池300电压的第一预设值时，所述MCU自动向发电机100发送启动信号，发电机100发电为外部负载400提供工作电压，同时通过发电机100对蓄电池300充电蓄能，从而实现了发电机100的自动启动；

当蓄电池电压采样电路采集到蓄电池300的电压，MCU判定蓄电池300的电压高于蓄电池300电压的蓄电池电压的第二预设值时，MCU向发电机100发才发出停止信号，使发电机100停止发电，从而实现了发电机的自动停止。

当市电电压掉电时，采用蓄电池300为外部负载400供电，当蓄电池300储存的能量不足以为外部负载400供电时，即当市电电压采样电路采集到市电电压掉电和蓄电池电压采样电路采集到蓄电池300的电压，MCU判断所述蓄电池300的电压低于蓄电池300电压的第一预设值时，所述MCU自动向发电机100发送启动信号，发电机100发电为外部负载400提供工作电压，同时通过发电机100对蓄电池300充电蓄能，当蓄电池300的电能充满时，蓄电池电压采样电路检测到蓄电池300的电压高于蓄电池电压的第二预设值，MCU向发电机100发出停止信号，自动完成整个充电过程，无需人工进行手动启动或停止。

在启动过程中，先启动发电机100，发电机100启动成功后，充电机200再进行输出；在停止过程中，先停止充电机200的输出，再停止发电机100的发电。在现有技术中，通过单独的控制器去控制发电机100，当市电电压掉电和蓄电池300储能不足时，外部负载400掉电，需要人工手动去启动发电机100发电，不能保证外部负载400持续供电。本实施例所采用的技术方案，通过充电机200的MCU采集蓄电池300电压和市电电压，当MCU判断蓄电池300电压低于蓄电池电压的第一预设值和市电电压掉电时，MCU向发电机100发送启动信号，发电机100接收到启动信号后自动启动，为外部负载400提供工作电压，对外部负载400实现不间断供电，不用人工单独手动启动发电机100；蓄电池300电能充满时，电池300的电压高于蓄电池电压的第二预设值，MCU向发电机100发出停止信号，自动停止发电机100发电，均实现了自动启停，节约了人工和时间成本，且保证了为外部负载400持续供电的可靠性。需要说明的是蓄电池电压的第二预设值大于第一预设值。

图2为本实用新型实施例提供的一种采样蓄电池300电压采样电路的电路图，如图2所示，所述蓄电池300电压采样电路包括：运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5；所述第一电阻R1的两端分别与所述蓄电池300的正极和所述运算放大器U1的同相输入端相连；所述第二电阻R2的两端分别与所述蓄电池300的负极和所述运算放大器U1的反相输入端相连；所述第三电阻R3的两端分别与所述运算放大器U1的同相输入端相连和接地；所述第四电阻R4的两端分别与所述运算放大器U1的反相输入端和输出端相连；所述第五电阻R5的两端分别与所述运算放大器U1的输出端和所述MCU相连。

本实施例的工作原理为：蓄电池300采样电路为差分放大电路，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4构成差分放大电路的放大倍数，放大倍数可以根据实际需要选择电阻的阻值进行设置，蓄电池300输出的电压经过差分放大电路后进行降压，并将降压之后的蓄电池300电压经过运算放大器U1的输出端输出，MCU通过其模数转换器读取降压之后的蓄电池300电压，并根据差分放大器的倍数进行计算，得到蓄电池300的实际电压。

图3为本实用新型实施例提供的一种的市电电压采样电路的电路图，如图3所示，所述市电电压采样电路包括：无源整流桥U2、第六电阻R6、第七电阻R7、光耦隔离芯片U3和第八电阻R8；所述无源整流桥U2的输入端与所述市电电压供电端相连，所述无源整流桥U2的正极通过第六电阻R6与光耦隔离芯片U3的第一输入端相连，所述无源整流桥U2的负极与所述光耦隔离芯片U3的第二输入端相连；所述第七电阻R7的两端分别与所述光耦隔离芯片U3的第一输入端和第二输入端相连；所述光耦隔离芯片U3的输出端通过第八电阻R8与第一直流电源相连，所述光耦隔离芯片U3的输出端还与所述MCU相连。

本实用新型实施例的工作原理为：无源整流桥U2将交流市电电压整流为直流，第一电容C1对整流后的市电电压滤波，并通过光耦隔离芯片U3与MCU相连，当市电电压未掉电时，光耦隔离芯片U3输出为高电平，由于光耦隔离芯片U3的输出端还通过第八电阻R8与第一直流电源端VCC相连，MCU采集到低电平信号；当市电电压掉电时，光耦隔离芯片U3的输入电压为0，光耦隔离芯片U3的输出端输出低电平，电源VCC通过第八电阻R8与MCU相连，MCU采集到高电平信号。

需要说明的是：无源整流桥U2采用的型号为MB6S，电流光耦隔离芯片U3采用的型号为6N137，光耦隔离芯片U3将将市电电压与MCU隔离光电光电隔离，避免了市电电压直接与MCU相连，对MCU具有保护作用；光耦隔离芯片U3的输出端为第6引脚，并通过第6引脚与MCU相连。第一直流电源VCC还通过第二电容C2滤波，使第一直流电源端输出的电压稳定。

所述市电电压采样电路还包括市电电压信号指示电路；所述市电电压信号指示电路包括：第九电阻R9和发光二极管；所述第九电阻R9的两端分别与所述无源整流桥U2的正极和所述发光二极管的正极相连；所述发光二极管的负极与所述无源整流桥U2的负极相连。

通过市电电压信号指示电路，当市电电压未掉电时，发光二极管通过无缘整流桥输出的直流电压被点亮；当市电电压掉电时，发光二极管熄灭，相关工作人员可根据该信号指示进行相应处理。

所述系统还包括启动电源电路，所述启动电源电路分别与所述蓄电池300和所述发电机100相连，用于将所述蓄电池300的电压转换为所述发电机100的启动电压，并向所述发电机100提供启动电压。

图4为本实用新型实施例提供的一种启动电源电路的电路图，如图4所示，所述启动电源电路包括：第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第二电感L2、第一电流传感器U4和第一电容单元510；

所述第一开关单元的输入端与所述蓄电池300的正极相连，所述第一开关单元的控制端与所述MCU相连，所述第一开关单元的输出端通过第二电感L2与所述第一电流传感器U4相连；所述第二开关单元的输入端与所述蓄电池300的正极相连，所述第二开关单元的控制端与所述MCU相连，所述第二开关单元的输出端通过第二电感L2与所述第一电流传感器U4相连；所述第三开关单元的输入端与所述第一开关单元的输出端相连，所述第三开关单元的控制端与所述MCU相连，所述第三开关单元的输出端接地；所述第四开关单元的输入端与所述第一开关单元的输出端相连，所述第四开关单元的控制端与所述MCU相连，所述第四开关单元的输出端接地；所述第一电流传感器U4的输出端分别与所述发电机100和MCU相连，用于向所述发电机100输出驱动电压和采集驱动电流信号，并向所述MCU发送所述驱动电流信号，使所述MCU根据所述驱动电流信号控制开关单元输出所述驱动电压的大小；或，使所述MCU根据所述驱动电流信号控制所述开关单元输出驱动电流恒定；

所述电容单元的第一端与所述第一电流传感器U4的输出端相连，所述第一电容单元510的第二端接地；其中，所述第一电容单元510由若干电容并联而成。

每个开关单元包括：第一电感L1和MOS管Q1；所述第一电感L1的一端与所述MOS管Q1的栅极相连；所述第一电感L1的另一端为开关单元的控制端，所述MOS管Q1的漏极为开关单元的输入端，所述MOS管Q1的源极为开关单元的输出端。

本实施例的工作原理为：当第一开关单元和第二开关单元的控制端接收MCU发出的低电平信号，第三开关单元和第四开关单元的控制端接收MCU发出的高电平信号，第一开关单元和第二开关单元导通，第三开关单元和第四开关单元截止，第二电感L2吸收电能蓄能，第一电容单元510充电，第一电容单元510两端电压逐渐升高；当第一开关单元和第二开关单元的控制端接收MCU发出的高电平信号，第三开关单元和第四开关单元的控制端接收MCU发出的低电平信号，第一开关单元和第二开关单元截止，第三开关单元和第四开关单元导通，MCU通过分别向第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元发出控制信号重复上述过程，使第一电容单元510输出端的电压维持在发电机100所需的启动电压值。MCU通过第一电流传感器U4采集电流信号，MCU根据电流信号控制第一开关单元和第二开关单元的导通时间，控制输出的驱动电流大小，以控制输出的启动电压值；从而实现了启动电压和电流大小可调；MCU还可根据所述驱动电流信号控制所述开关单元输出驱动电流恒定。

当第一开关单元和第二开关单元导通，第三开关单元和第四开关单元截止时，第二电感L2和第一电容单元510充电；当第一开关单元和第二开关单元截止，第三开关单元和第四开关单元导通时，第二电感L2持续为第一电容单元510充电，直到第二电感L2的能量释放完，第一电容单元510的电压最大，第一电容单元510反向为第二电感L2充电；因此，无论启动电源电路是否接负载，即无论启动电源电路是否与启动控制电路相连向发电机100输出启动电压，启动电源电路都能输出一个恒定的电压值，当发电机100需要启动电压时，启动电源电路能够立即为发电机100提供启动电压。

需要说明的是：图中第一开关单元和第二开关单元的源极接地G top为驱动参考地；第三开关单元和第四开关单元的源极接地G bot为驱动参考地；第三开关单元和第四开关单元的源极接地H GND和第一电容单元510接地H GND共参考地。第一电容单元510的数量包括但不限于图中所示的5个，其数量和数值可以根据实际需要而选择设置，第一电流传感器U4的型号为STB-25CA_4pin，通过第一电流传感器U4的1-5引脚输出与第一电容单元510的第一端DC相连，并通过第一电筒单元的第一端DC输出启动电压，通过引脚12与MCU相连，通过引脚13和14接入工作电压。MCU的ADC采样端口采集电流传感器检测到的电流信号，根据电流信号控制开关单元的导通时间，从而控制启动电源输出电压。启动电源所需的启动电压低于蓄电池300电压的第一预设值，即当发电机100启动时，蓄电池300的电压依旧能为发电机100的启动电源供电，例如，发电机100自动启动时，蓄电池300的预设电压为48V，启动电源的电压仅需12V或24V。通过蓄电池300为发电机100的启动电源提供工作电压，避免了单独采用额外的启动电源为发电机100供电，为充电系统节约了空间，并提高了系统的可靠性，节约了成本。

所述功率单元220包括整流电路和变压电路；所述整流电路与所述发电机100相连，用于将所述交流电压整流为第一直流电压；所述变压电路与所述整流电路相连，还分别与所述蓄电池300和外部负载400相连，用于将所述第一直流电压变压为第二直流电压，并为所述蓄电池300和外部负载400提供第二直流电压。

本实施例的工作原理为：通过整流电路将发电机100发出的三相交流电压整流为第一直流电压，变压电路将第一直流电压变压为蓄电池300和外部负载400所需的第二直流电压。

需要说明的是，图5为本实用新型实施例提供的一种整流电路的电路图，如图5所示，整流电路为三相桥式整流电路，整流电路的输入端A、B、C分别与所述发电机100的输出端相连，整流电路的输出端为VDC。

图6为本实用新型实施例提供的一种降压电路的电路图，如图6所示，所述变压电路为降压电路，所述降压电路包括：第五开关单元、第六开关单元、第一二极管、第二二极管、第三电感L3、第二电流传感器U5、电阻单元222和第二电容单元221；所述第五开关单元的输入端与所述整流电路的输出端相连，所述第五开关单元的控制端与所述MCU相连，所述第五开关单元的输出端与第一二极管的负极相连，所述第一二极管的正极接地；所述第六开关单元的输入端与所述第五开关单元的输入端相连，所述第六开关单元的控制端与所述第五开关单元的控制端相连，所述第六开关单元的输出端与所述第五开关单元的输出端相连；所述第二二极管与所述第一二极管并联；所述开关单元的输出端通过所述第三电感L3与所述第二电流传感器U5的输入端相连；所述第二电流传感器U5的输出端与所述MCU相连，还与所述电阻单元222相连，所述第二电容单元221与所述电阻单元222并联；所述第二电容单元221的两端向所述蓄电池300和所述负载输出第二直流电压；所述第二电流传感器U5用于采集所述开关单元输出端输出的供电电流信号，并将所述供电电流信号发送给所述MCU，使所述MCU根据所述供电电流信号控制所述开关单元输出的第二直流电压大小；其中，所述电阻单元222由多个电阻并联而成，所述第二电容单元221由多个电容并联而成。

本实用新型实施例的工作原理为：第五开关单元与第六开关单元的控制端通过门极驱动端子P1和P2与MCU相连，当第五开关单元和第六开关单元的控制端接收到MCU发送的低电平信号时，第五开关单元和第六开关单元导通，第三电感L3和第二电容单元221充电；当第五开关单元和第六开关单元的控制端接收到MCU发出的高电平信号时，第五开关单元和第六开关单元截止，此时，第三电感L3通过第一二极管D1和第二二极管D2和电阻单元222构成的回路释放能量，第二电容单元221通过电阻单元222释放能量，使开关单元的输出端持续有直流电压输出，当开关的频率足够高且恒定，开关单元的输出端电压保持输出为小于输入电压的一个值，即将第一直流电压降压为第二直流电压。第二电流传感器U5用于检测第五开关单元和第六开关单元输出的供电电流信号，MCU根据采集到供电电流信号控制第五开关单元和第六开关单元的导通时间，以控制第二直流电压的大小，从而也控制开关单元输出端输出的电流大小。第二直流电压最终经过第二电容单元221的两端输出，第二电容单元221对输出第二直流电压还具有滤波作用，使输出的第二直流电压稳定。

需要说明的是：电阻单元222中的电阻数量不限于图中所示的5个，具体数量和大小可以根据实际需要而设置；第二电容单元221中的电容数量不限于图中所示的7个，具体数量和大小可以根据实际需要而设置。第五开关单元和第六开关单元通过门极驱动端子P1和P2和MCU相连，且门极驱动端子的第4引脚为驱动参考地。第二电容单元221接地H GND和第二二极管接地H GND共参考地。第二电流传感器U5通过端子P3与MCU相连，第二电流传感器U5采用的型号为ACS8758ECB。第二直流电压的调节范围可以为40V-60V，开关单元输出端输出的电流大小可以为0-200A。

图7为本实用新型实施例提供的一种充电系统的工作流程图，如图7所示，当充电机200的控制单元210检测到市电电压掉电和蓄电池300电压低于预定值电压(48V-50V)时，充电机200的控制单元210输出启动信号，启动信号包括：油阀信号、风门信号和马达信号。充电机200先输出油阀控制信号，从而打开发电机100的油阀，当温度小于40度时，输出风门控制信号，从而打开发电机100的风门，再输出马达控制信号，从而打开发电机100的启动马达，等待五秒钟后，充电机200控制单元210停止风门控制信号输出，从而关闭发电机100的风门，再停止马达控制信号输出，从而关闭发电机100的启动马达，然后充电机200控制单元210通过检测发电机100电压大小来判断发电机100是否启动成功，若发电机100启动不成功，则充电机200控制单元210再重复上述启动过程两次，若均不成功，则充电机200控制单元210将该状态通过RS485发送给远程终端，提示启动失败。若发电机100启动成功，则充电机200控制单元210输出驱动信号给充电机200功率单元220，使充电机200开始工作，输出电流给蓄电池300和外部负载400供电，该输出电流的大小可通过RS485进行设置。当充电机200检测到市电掉电或者电池电压高于通过RS485接收的电池电压上限指令(56-58V)时，充电机200控制单元210通过停止驱动信号使充电机200停机，然后通过停止油阀控制信号输出使发电机100关闭。

需要说明的是，在本文中，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。

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 (10)

1.一种直流充电系统，包括：发电机和充电机，其特征在于，所述充电机包括控制单元和功率单元；

所述控制单元与所述发电机相连，用于向所述发电机发送目标信号，使所述发电机根据所述目标信号进行启动或停止；

所述发电机还与所述功率单元相连，用于当所述发电机根据所述目标信号进行启动后向所述功率单元输出交流电压；

所述功率单元与蓄电池输入端和外部负载相连，用于将所述交流电压转换为直流电压，使所述蓄电池通过所述直流电压进行充电，并为所述外部负载提供电能。

2.如权利要求1所述的一种直流充电系统，其特征在于，所述控制单元还包括MCU、蓄电池电压采样电路和市电电压采样电路；

所述蓄电池电压采样电路与所述蓄电池输出端相连，用于采集所述蓄电池电压；

所述市电电压采样电路与所述市电供电端相连，用于采集市电电压；其中，所述市电供电端对所述外部负载提供市电电压；

所述MCU分别与所述蓄电池电压采样电路和所述市电电压采样电路相连，用于获取所述蓄电池电压和所述市电电压；

所述MCU还用于当所述蓄电池电压低于所述蓄电池电压的第一预设值和所述市电电压掉电时向所述发电机发送启动信号；和/或，所述MCU还用于当所述蓄电池电压高于所述蓄电池电压的第二预设值向所述发电机发送停止信号。

3.如权利要求2所述的一种直流充电系统，其特征在于，所述蓄电池电压采样电路包括：运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；

所述第一电阻的两端分别与所述蓄电池的正极和所述运算放大器的同相输入端相连；

所述第二电阻的两端分别与所述蓄电池的负极和所述运算放大器的反相输入端相连；

所述第三电阻的两端分别与所述运算放大器的同相输入端相连和接地；

所述第四电阻的两端分别与所述运算放大器的反相输入端和输出端相连；

所述第五电阻的两端分别与所述运算放大器的输出端和所述MCU相连。

4.如权利要求2所述的一种直流充电系统，其特征在于，所述市电电压采样电路包括：

无源整流桥、第六电阻、第七电阻、光耦隔离芯片和第八电阻；

所述无源整流桥的输入端与所述市电电压供电端相连，所述无源整流桥的正极通过第六电阻与光耦隔离芯片的第一输入端相连，所述无源整流桥的负极与所述光耦隔离芯片的第二输入端相连；

所述第七电阻的两端分别与所述光耦隔离芯片的第一输入端和第二输入端相连；

所述光耦隔离芯片的输出端通过第八电阻与第一直流电源相连，所述光耦隔离芯片的输出端还与所述MCU相连。

5.如权利要求4所述的一种直流充电系统，其特征在于，所述市电电压采样电路还包括市电电压信号指示电路；所述市电电压信号指示电路包括：第九电阻和发光二极管；

所述第九电阻的两端分别与所述无源整流桥的正极和所述发光二极管的正极相连；所述发光二极管的负极与所述无源整流桥的负极相连。

6.如权利要求2所述的一种直流充电系统，其特征在于，所述系统还包括启动电源电路，所述启动电源电路分别与所述蓄电池和所述发电机相连，用于将所述蓄电池的电压转换为所述发电机的启动电压，并向所述发电机提供启动电压。

7.如权利要求6所述的一种直流充电系统，其特征在于，所述启动电源电路包括：第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第二电感、第一电流传感器和第一电容单元；

所述第一开关单元的输入端与所述蓄电池的正极相连，所述第一开关单元的控制端与所述MCU相连，所述第一开关单元的输出端通过第二电感与所述第一电流传感器相连；

所述第二开关单元的输入端与所述蓄电池的正极相连，所述第二开关单元的控制端与所述MCU相连，所述第二开关单元的输出端通过第二电感与所述第一电流传感器相连；

所述第三开关单元的输入端与所述第一开关单元的输出端相连，所述第三开关单元的控制端与所述MCU相连，所述第三开关单元的输出端接地；

所述第四开关单元的输入端与所述第一开关单元的输出端相连，所述第四开关单元的控制端与所述MCU相连，所述第四开关单元的输出端接地；

所述第一电流传感器的输出端分别与所述发电机和MCU相连，用于向所述发电机输出驱动电压和采集驱动电流信号，并向所述MCU发送所述驱动电流信号，使所述MCU根据所述驱动电流信号控制开关单元输出所述驱动电压的大小；或，使所述MCU根据所述驱动电流信号控制所述开关单元输出驱动电流恒定；

所述电容单元的第一端与所述第一电流传感器的输出端相连，所述第一电容单元的第二端接地；

其中，所述第一电容单元由若干电容并联而成。

8.如权利要求2所述的一种直流充电系统，其特征在于，所述功率单元包括整流电路和变压电路；

所述整流电路与所述发电机相连，用于将所述交流电压整流为第一直流电压；

所述变压电路与所述整流电路相连，还分别与所述蓄电池和外部负载相连，用于将所述第一直流电压变压为第二直流电压，并为所述蓄电池和外部负载提供第二直流电压。

9.如权利要求8所述的一种直流充电系统，其特征在于，所述变压电路为降压电路，所述降压电路包括：第五开关单元、第六开关单元、第一二极管、第二二极管、第三电感、第二电流传感器、电阻单元和第二电容单元；

所述第五开关单元的输入端与所述整流电路的输出端相连，所述第五开关单元的控制端与所述MCU相连，所述第五开关单元的输出端与第一二极管的负极相连，所述第一二极管的正极接地；

所述第六开关单元的输入端与所述第五开关单元的输入端相连，所述第六开关单元的控制端与所述第五开关单元的控制端相连，所述第六开关单元的输出端与所述第五开关单元的输出端相连；

所述第二二极管与所述第一二极管并联；

所述开关单元的输出端通过所述第三电感与所述第二电流传管器的输入端相连；

所述第二电流传感器的输出端与所述MCU相连，还与所述电阻单元相连，所述第二电容单元与所述电阻单元并联；所述第二电容单元的两端向所述蓄电池和所述负载输出第二直流电压；所述第二电流传感器用于采集所述开关单元输出端输出的供电电流信号，并将所述供电电流信号发送给所述MCU，使所述MCU根据所述供电电流信号控制所述开关单元输出的第二直流电压大小；

其中，所述电阻单元由多个电阻并联而成，所述第二电容单元由多个电容并联而成。

10.如权利要求7或9所述的一种直流充电系统，其特征在于，每个开关单元包括：第一电感和MOS管；

所述第一电感的一端与所述MOS管的栅极相连；

所述第一电感的另一端为开关单元的控制端，所述MOS管的漏极为开关单元的输入端，所述MOS管的源极为开关单元的输出端。

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